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1、井田概况及地质特征第一章 矿井概况第一节 交通位置郑煤集团芦沟煤矿二五西井 第二节 本矿的地质条件及自然因素 一、地质条件（一）自然地理1、地形、地貌该区为丘陵地形地貌，地表冲沟纵横交错，春马河在井田东部从北向南流过。附近地势西高东底，地面标高+180+210米，相对高差30米。井田中部地面较为平坦，有利于井口和工业广场布置。2、水系地表冲沟内一般无积水，只是在雨季洪水季节沟内有水流过，春马河为季节性河流，平时干涸，雨季有水，一般为北部小煤矿排放的井下水，流量约1000m3/h。最高洪水位标高+175m。3、气象本区属半干旱大陆性气候，夏秋两季炎热多雨，冬春低温干旱，年平均气温14.3，最高气
2、温41.3，最低气温-17.8。年降雨量400-973mm，平均为642.35mm，平均蒸发量2086mm，雨量多集中在7、8、9三个月，夏季以东南风为主，冬季以西北风为主，风速一般34m/s，最大风速为22m/s。最大冻土深度18cm，最大积雪厚度为20cm。4、地震据河南省地震局地震资料，地震烈度为度。（二）水文地质（一）主要含水层1、二1煤顶部砂岩含水层二1煤顶部100 m内由45层灰白及灰色、中细粒、中粗粒砂岩组成，俗称大占砂岩、香炭砂岩、沙锅窑砂岩，厚3.5028.00 m，平均15.53 m，下距二1煤层5.45 m。浅部较深部裂隙发育，属孔隙裂隙水。据以往抽水资料：单位涌水量q0
3、.0063 L/s.m，渗透系数K0.01370.1791 m/d，抽水试验水位标高H+200.29+239.16m。2、太原组上段灰岩岩溶裂隙承压含水层为二1煤底板直接充水含水层，由L7L9三层灰深灰色中厚层状灰岩组成。L7-8灰岩稳定，厚1.5023.16 m，平均10.98 m，岩溶裂隙发育，局部见0.5 m宽溶洞，上距二1煤0.1028.17 m，平均10.02 m。L9灰岩不稳定，有的地段缺失。据芦沟煤矿生产补勘13-补48孔注水资料，钻孔单位涌水量0.053 L/s.m，渗透系数0.387 m/d，当时水位标高80.24 m。3、太原组下段灰岩岩溶裂隙承压含水层由L1L5五层深灰色
4、隐晶质石灰岩组成。L1-3灰岩厚6.9922.99 m，平均15.95 m，岩溶裂隙发育，富水性强，上距二1煤45.7580.44 m，平均60.96 m。据芦沟煤矿12A-补32和13-补48孔抽水资料：单位涌水量q分别为2.140 L/s.m和0.171 L/s.m，渗透系数K分别为11.850 m/d和0.584 m/d，为HCO3-Mg-Ca型水，pH值为7.88.0，抽水试验水位标高H+172.69180.77 m。L5灰岩厚08.63 m,平均5.51 m，岩溶裂隙发育，钻孔见溶洞0.4 m，上距二1煤31.6568.46 m，平均48.82 m。2009年12月20日测得13-补
5、86孔L1-3灰岩含水层水位标高为+131.90 m。4、奥陶系灰岩含水层该层主要由奥陶系马家沟组灰岩组成，岩溶发育，但不均一。本区全厚约70 m，上距一1煤0.7918.26 m，平均7.69 m。单位涌水量q0.00340.068 L/s.m。渗透系数K0.00140.0119 m/d，2011年4月测得芦沟煤矿奥灰水平均水位标高为+70 m。（二）隔水层1、二1煤顶板隔水层灰深灰色砂质泥岩、泥岩，厚035.96 m，平均5.45 m，厚度变化大，有时因大占砂岩直接压在煤上，导致工作面部分区段内起不到隔水作用。2、二1煤底板隔水层灰深灰色砂质泥岩、泥岩互层，厚0.128.17 m，平均10
6、.02 m，位于L78灰岩含水层之上，一般起不到隔水作用。3、太原组中部砂泥岩段隔水层系指L5L7之间的泥岩、砂质泥岩、细砂岩、粉砂岩等，灰色、深灰色砂质泥岩泥岩互层，中夹L6灰岩，厚10.0040.80 m，平均25.36 m，一般可起到隔水作用。4、本溪组铝质泥岩隔水层此段为一1煤底板隔水层，位于奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层之上，厚0.7918.26 m，平均7.69 m，为深灰色、炭质泥岩、泥岩和灰白、浅灰色铝土层，厚度变化大，一般起不到隔水作用。（三）矿井充水因素矿井充水的基本条件有两个：一是矿井存在充水水源，二是存在连接充水水源与矿井之间的导水通道。只有这两个条件同时存在，才能形成矿井充
7、水。1、充水水源矿井充水水源主要包括大气降水、地表水、地下水和老空水。（1）大气降水大气降水对地下水的补给主要受地形控制，同时与基岩露头、基岩风氧化带覆盖层的厚度和渗透性、地表汇水和积水情况关系密切。大气降水量和矿井涌水量随月份变化而变化，矿井涌水量增大趋势一般比降水量滞后23个月。以上情况说明： 大气降水和地表径流对地下水存在比较明显的补给关系； 区域及矿区地下水径流排泄环境受基岩风氧化带及其下部岩层裂隙发育控制，在长期受大气降水和地表径流补给的过程中，地表黄土微粒被挟带沿基岩风化带裂隙等通道进入地下水径流排泄环境，滞留、沉积于岩层裂隙中，导致地下水径流排泄环境变差，延迟地下水径流排泄速度，
8、从而导致矿井涌水量趋势一般比降水量滞后。由于本区离芦沟井田的补给区较远，大气降水对于矿井充水影响不太明显，20082010年矿井涌水量92125 m3/h。 （2）地表水春马河为双洎河支流，从矿区北部向南部流过，开采二1煤时，河水可能顺着第四系砂砾石层渗入煤系地层，再通过煤层顶、底板含水层向矿井内充水，这样地表水便成为矿井间接充水水源。地表水渗入水量受大气降水影响，季节性强，旱季水量小，雨季水量大且集中。（3）顶板水二l煤直接顶板为砂质泥岩，厚约5.45m，老顶为大占砂岩。其上部为香炭砂岩及砂锅窑砂岩，构成了二1煤层顶板含水层。随着开采面积的增大，形成降水漏斗，而顶板水将随之增大，顶板含水层水
9、量一般不大，在采动时会发生滴水、淋水或小量突水，通过导水裂隙带进入巷道或工作面，往往呈现出涌水水量由小到大再到小的突水过程，随着掘进结束，顶板水排进中央水仓至地表。顶板砂岩水的补给水源主要为石盒子组的砂岩水，离煤层较远，补给量较小，一般不会对矿井造成大的灾害，但在本区作为独立块段开采前，芦沟煤矿也偶有大的水量进入矿井，如2003年5月芦沟21081工作面的突水，最大水量达150 m3/h，稳定水量为8 m3/h。（4）底板水矿井底板直接充水水源来自太原组的L7-8灰岩，底板间接充水含水层为L1-3与O2灰岩承压含水层，目前本矿在掘进和回采过程中，底板出水水源主要来自L7-8灰水，出水量为78
10、m3/h，掘进中该含水层水将直接进入巷道而被疏干，对采面一般影响不大。本区属于芦沟矿井的一部分，芦沟井田内断层密集发育，且多为导水断层，这些断层的存在一方面使得底板直接充水含水层L7-8灰岩与底板间接充水含水层L1-3与O2灰岩承压含水层发生了密切的水力联系，另一方面缩短了L1-3与O2距离，使矿井突水危险性增加。历年来底板突水在芦沟煤矿矿井充水中占主要地位，特别是芦沟矿曾发生过两次大的突水事件，都是底板突水造成的。其中最为典型的是1997年5月5日发生的淹井事故，其原因是在26采区水仓掘进过程中遭遇断层，造成二1煤层以下石炭系只有0.8 m，石炭系、奥陶系近200 m地层缺失。由于突水点南侧
11、存在魏寨支断层，加上落差1.5 m小断层的影响，底板直接与寒武系灰岩接触造成突水。此次突水点最大涌水量达到3440 m3/h，突水总量为111.86万m3。（5）老空水本矿位于芦沟煤矿的东部，井田内有芦沟煤矿原25采区的采空区，这些工作面目前已回采完毕，物探表明为弱富水异常区；井田内原一五风井采空区、西车厂、15031下付巷、主井内环水仓附近为强富水异常区。故本矿浅部开采时，应打钻超前探放水，以避免盲目揭露老窑，造成溃水淹井事故。2、充水通道充水通道的类型主要有断层、裂隙、溶洞、废弃巷道和封闭不良的钻孔等。（1）断层及裂隙通道芦沟矿水文地质条件复杂，区内发育断层大部分属张扭性断层，经钻探和直接
12、揭露的大、中、小断层一百余条。这些断层破坏了二1煤顶、底板隔水层的完整性，断层及断层带的岩溶裂隙发育，使各含水层相互沟通，底板的L1-3及O2灰岩含水层通常看作同一个水体，受断层的破坏作用，缩短了承压含水层L1-3及O2灰与二1煤底板的距离，容易发生突水事故，芦沟煤矿的历次突水事故证明，当L7-8、L5灰岩有较大突水时，地面Ll-3、O2灰岩观测孔内水位都有明显下降，这都说明断层及岩溶裂隙是矿井良好的充水通道。对本矿生产有影响的为本矿南部的李家窝正断层，据勘探时期13线、15勘探线资料显示，上盘的砂岩含水层与下盘二1煤对接，下盘的L7-8灰岩含水层与上盘的二1煤对接，断层沟通了二1煤底板上下含
13、水层的水力联系，为一导水断层。（2）顶底板采动裂缝带二五西井二1煤层属厚煤层，采掘活动会破坏二1煤顶、底板隔水层的完整性，顶板砂岩水、底板灰岩水会通过采动裂缝带直接充入掘进巷道或工作面。在煤层埋藏较浅的区域，因采矿可能造成地表塌陷，出现大面积破坏区，大气降水将沿裂缝充入井下。（3）封闭不良的钻孔在芦沟二五西井范围的钻孔有5个，其中15A-补86、16补-120、B15/CK49、B16CK41均位于-111水平以下的采区，没有发现封闭不良现象；在-111水平以浅的钻孔有B16CK42，当采掘工程接近或揭露钻孔时，要采取防范措施，避免因封闭不良钻孔导水，导致安全事故。3、充水强度二1煤层顶板直接
14、充水含水层为顶板砂岩孔隙裂隙含水层，钻孔单位涌水量0.0063 L/s.m；底板直接充水含水层为太原组上段灰岩岩溶裂隙含水层，钻孔单位涌水量钻孔单位涌水量为0.053 L/s.m。二者钻孔单位涌水量q0.1，属弱富水性含水层，补给条件一般，有一定补给水源，充水强度中等。（四）矿井充水状况1、矿井涌水从芦沟二五西井20082011年矿井涌水量台帐可以看出（见表1-2-3），最大矿井涌水量为2008年9月份的125.0 m3/h，最小矿井涌水量为2012年2月份的28 m3/h，年最大涌水量是正常涌水量的1.07-1.32倍。一般89月涌水量增大，矿井涌水量变化趋势一般比降水量滞后2个月左右。近几
15、年平均矿井涌水量有逐年降低趋势，由于开采区转向浅部，加之矿井至2011年4月至今处于停产状态，涌水量明显变小，平均矿井涌水量有逐年降低趋势。表1-2-3 芦沟二五西井矿井涌水量台帐年度矿 井 涌 水 量（单位：m3/h）123456789101112平均200812011811511010511512012512511811295114.82009929495969895971051051041029898.4220109696929597949296105120957095.67201150454042403839353633333038.42201228282、矿井出水矿井主要为井筒淋水，在二1煤层开采时巷道延伸过程中有部分出水。出水水源主要为顶板砂岩水和老空水，少量底板灰岩水。总体出水量不大，一般小于60 m3/h，多在1030 m3/h之间。（五）矿井开采受水害影响程度 1、大气降水及地表水本矿区二1煤层埋深约250.003
