15108工作面水情水害分析报告及防治措施

XXX有限责任公司

XXX煤矿15108工作面

水文地质条件分析报告

编制：

审核：

科长：

地测防治水科

2015年3月

15108掘进工作面水文地质情况分析报告会审：

技术科：年月日调度室：年月日通防科：年月日防突科：年月日机电科：年月日安监科：年月日地测防治水副总：年月日总工程师：年月日矿长：年月日

15108掘进工作面水文地质情况分析报告

一、工作面概况：

15108工作面位于我矿一采区北翼，东部是15106设计工作面，西部是阳煤集团寺家庄煤矿井田边界，北部是阳煤坪上煤矿，南部为我矿回风大巷等三条大巷；地面相对位置工作面东部距XXX煤矿工业广场1770m，西部南侧在寺家庄村保护煤柱内，北部距李家沟村450m。开采煤层标高为520-610m，地面标高为885-1010m，煤层最大埋深467m；工作面正上方地面均为山地和寺家庄村的部分住宅，中部较两侧相对较高。

二、地质及水文地质条件分析

1、区域地层：

工作面直接底至地面由老至新发育有石炭系中统本溪组、上统太原组；二叠系下统山西组、上、下石盒子组以及第四系中、上更新统、全新统，井田内地层层序、厚度、岩性及其变化情况由老至新简述如下：

(一)石炭系(C)

1、中统本溪组(C2b)

全厚17.00-35.00m，平均30.00m，平行不整合于奥陶系灰岩之上。主要由深灰色、灰色、砂质泥岩、泥岩、铝质泥岩及石灰岩组成，夹1-2层煤线。

2、上统太原组(C3t)

本组为主要含煤地层之一。以K1砂岩为基底，连续沉积于本溪

组之上。全厚96.40-119.50m，平均107.86m。主要由砂岩、砂质泥岩、泥岩、海相泥岩、灰岩和煤层组成。含81、8、9上、9、11、12、13、14、14下、15、15下号等11层煤，其中8、9号煤层为不稳定局部可采煤层，15号煤层为稳定可采煤层。灰岩3-4层。15号煤以上三层灰岩，全区比较稳定，岩性各具特色，可作为良好标志层。本组地层岩性稳定，全区变化不大，沉积环境差异显著，旋回明显属海陆交替相沉积。该工作面沿15号煤层顶板掘进，总体位于一单斜构造之上，煤层南北走向，向东南倾斜，倾角6—9°，平均8°，煤层厚度4.6m —5.7m，平均4.8m。

(三)二叠系(P)

1、下统山西组(P1s)

以K7砂岩(第三砂岩)为基底，连续沉积于太原组之上，组厚46.40-59.20m，平均53.69m，主要由灰、深灰、黑灰色砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤组成，含1、2、3、4、5、6号6层煤均为不可采煤层。

2、下统下石盒子组(P1x)

底界以K8砂岩与山西组整合接触，顶为K10桃花泥岩顶界面。全厚105.50-158.00m，平均110.00m，分为绿色地层、黄色地层两段。

(1)下段：(P1x1)

基底为K8砂岩，厚4.59-9.80m，平均8.03m。岩性、厚度变化均大，不易对比。地面所见为浅灰色、黄绿色厚层状中—粗粒长石石英砂岩，底部有小砾石、泥质、硅质胶结，具斜层理，分选磨圆差，

有时相变为砂质泥岩

(2)上段：(P1x2)

包括黄色地层和砂岩带。基底砂岩K9为黄绿色厚层状粗粒长石石英砂岩，底部含砾，分选磨圆差，泥质胶结，时夹粉砂岩条带，显波状层理，厚一般10m左右。

3、二叠系上统上石盒子组(P2s)

K12狮脑峰砂岩常呈悬崖峭壁，围绕山脊呈带状分布，井田内残留厚度在80—240m，平均160m。分为两段。

（1）下段(P2s1)

与下石盒子组地层连续沉积。下部以桔黄、黄褐、黄绿等杂色砂质泥岩为主，夹薄层黄绿色、灰绿色中—细粒砂岩组成，砂岩厚度变化较大，一般呈透镜状,俗称“红黄色地层”。上部以黄绿色中—粗粒砂岩为主，夹黄褐色、暗紫色砂质泥岩及泥岩条带，偶见夹灰黑色砂质泥岩薄层，富含植物叶片化石。并夹不稳定锰铁矿1-3层，厚者可达0.70m，本段地层全厚70—170m之间，平均为120m。

（2）上段(P2s2)

基底为K12狮脑峰砂岩，厚0-60m，一般为30m左右。由2-3层灰绿色中—粗粒砂岩夹黄绿、灰紫、灰绿色砂质泥岩组成, 俗称“褐色地层”。下层砂岩较厚，底部含砾分选磨圆均差，硅质，泥质胶结，坚硬，具板状斜层理及楔形交错层理。井田本段残留厚度在10—70m，平均为40m。

(四)第四系(Q)

不整合覆盖于各时代基岩之上，分布于山顶、山坡及沟谷中。

井田分布面积广，厚度也不等，东南部零星分布。

（1）、中更新统离石黄土(Q2)：由红棕色、红黄色黄土状亚砂土及粘土组成，并含有钙质结核。

上更新统马兰黄土(Q3)：为浅黄、黄灰色亚砂土或细粉砂土，孔隙度大，垂直节理发育，底部含钙质结核。

中、上更新统总厚0-25m,一般厚15.00m。

（2）、全新统(Q4)：主要分布于城西河和北部的思乐河沟谷中。为现代冲积、洪积物。由砂、卵石及粉砂土组成，一般厚度0-15m，平均10m。工作面正上方地面均为山地，大部为黄土层覆盖,多为耕地。根据采掘区域的地表调查，没有发现明显地表积水渗漏的渗水点，对井下开采的影响较小。

（五）、地质构造赋存情况

根据三维地质资料显示， 15108工作面包括13个大小不等的陷落柱和7条断层，对工作面的开采造成一定的影响。详见“15108工作面构造情况表”，工作面地质条件中等。

15108工作面构造情况表

2、含水层：

1、第四系松散岩类孔隙含水层组：矿山内新生界第四系松散层黄土覆盖，富水性弱，局部底洼处富水，一般不含水，为松散孔隙型弱含水层。

2、二叠系上下石盒子组砂岩裂隙含水层组：该组为基岩中出露

断层名称 走向 倾向 倾角 性质 落差(m) 对掘进的影响程度

SDF4 324° 234°

60～70° 正断层 0～5 中等 SDF7 179 269 60-70° 正断层 0-3 一般

SDF6 262 172 60-70° 正断层 0-5 中等

DF32 260 170 75° 正断层 0-5 中等 CFH-4 190 280 65° 正断层 0-8 较大 CFH-5 190 280 65° 正断层 1.3 一般 CFH-6 190

280

65°

正断层

5

中等 陷落柱名称

平面规模

相对15煤冒落高

度

对掘进的影响程度

长轴 短轴

YC19 210 35 50-60m 中等 YC18 136 37 40-60m 较大 XL33 76 32 65-75m 中等 XL32 105 79 70-80m 较大 XL31 86 36 60-70m 中等 XL30 61 60 50-60m 中等 YC17 166 36 80-100m 较大 XL28 131 37 60-70m 较大 XL27 50 20 50-60m 中等 XL26 50 46 30-40m 中等 YC16 260 43 70-80m 较大 XL16 76 53 50-60m 中等 XL34

141

20

40-50m

较大

最广者，浅部风化裂隙发育，渗透性较强，侵蚀基面以上的高处仅成为透水层。以下补给条件好的地段富水性中等。

3、二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层组：本组含较厚的砂岩数层，富水性弱，据李家沟精查区L18号钻孔，水位降低47.75m时，单位涌水量为0.0161 L/ s·m，渗透系数平均0.153m/d，涌水量曲线呈抛物线型，停抽后水位恢复很快，曲线拐点明显，说明含水层渗透性较强，补给条件较好。

4、石炭系上统太原组石灰岩岩溶裂隙含水层组：本含水层主要为石炭系上统太原组的三层灰岩组成，自下而上为K2、K3、K4，三层灰岩位于15号煤以上15至50m以内，含灰岩段平均厚34.52m。K2质较纯，层位稳定，常被泥质岩分隔成3～4层，厚3.52～6.03m，平均4.48m，K3层位也稳定，含泥质及大量生物碎屑，厚2.00-4.00m，平均2.90m，K4质不纯，层位不稳定，厚在0～3.56m，平均1.80m。本组在区内未出露，区域东部有零星露头成南北条带状分布，岩溶较发育，以溶隙为主，有溶孔及小溶洞。浅部钻孔中溶隙及溶孔较发育，向深部渐不发育。

5、奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层组：由奥陶系中统的深灰色厚层状石灰岩、角砾状石灰岩、薄层泥灰岩及白云岩和石膏等组成。裂隙岩溶主要发育于上马家沟组二段下部及其以下的灰岩之中，富水性较强，为区域主要岩溶含水层。

埋藏于井田深部，距地表深浅不一，厚度大，分布广泛，溶洞和裂隙发育，具有良好的含水空间，富水性强，水量大，水质较好，是

井田主要含水层，在井田东部大面积露头，据勘探资料：奥灰系石灰岩岩溶水位埋深506m，水位标高在418.26m，水位降深9.69m，稳定出水量为55m3/h，我矿现开采的煤15号煤层底板为505m以上，与15号煤层最小距离86.74m，且有本溪组地层相隔，其对煤层开采不会有影响。

3、隔水层：

井田内各含水层之间都有良好的隔水层，当其完整性，连续性未被破坏时，完全可以隔离上下含水层之间的水力联系。区内各含水层之间基本上都有隔水层相间，矿井主要隔水层为以下二层：

1、二叠系下石盒子组山西组泥岩隔水层

二叠系下石盒子组山西组地层为一套泥岩和砂岩交互沉积地层，泥岩沉积厚度大，且连续稳定，钻孔钻进过程中水位变化小泥浆消耗不大。是基岩风化裂隙含水层以及地表水与煤系地层之间较好的隔水层。

2、15号煤层底板至奥灰顶面之间的隔水层

井田内15号煤层至奥灰顶面正常地段间距为22.50-50.40m，平均厚度为37.20m，其中本溪组厚17.00-35.00m，平均30.00m，其岩性为灰—浅灰色粘土质泥岩、中砂岩、灰岩偶夹薄煤层，下部为铝质泥岩组成，隔水性能较好，15号煤层底板至本溪组上界面平均间距为7.20m，由砂质泥岩、细砂岩组成。这一套地层是15号煤层与奥灰顶面之间较好的隔水层。

三、工作面主要水害及预防措施

（一）、工作面主要水害

15108工作面掘进过程中所受的水害影响主要有太原组K2、K3、K4溶岩水、工作面构造裂隙水、地面老钻孔积水、采空区积水。

1、工作面沿15号煤层顶板掘进，巷道顶底板砂岩为弱富水性，结合以往掘进巷道情况表明，15号煤层顶底板砂岩组对掘进基本无影响，主要表现为微量的淋头水，流量为0-1m3/h。

2、工作面掘进过程中充水水源主要是煤层顶板K2、K

3、K4灰岩构造裂隙水，局部呈构造裂隙静态储水状态，水量较小，一般0-3m3/h，最大15m3/h。

3、根据三维地震勘探资料，该工作面构造较为发育，地质构造可能会通过裂隙导通上下各含水层，在采掘过程中对巷道掘进有一定影响。

4、在工作面切眼靠近北部坪上煤矿15101工作面采空区，该区域巷道可能有积水，对工作面施工有一定影响。

5、工作面掘进过程中，巷道靠近L17、L72、L85地面探查孔，虽然勘探资料显示封孔良好，但也要防止钻孔内有积水，施工到钻孔附近时要编制《探放水设计》进行探放水。

6、工作面施工区域奥灰水分布较广，奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层静水位标高418.26m，本区域15号煤层最低点标高505m，距奥灰岩含水层静水位标高86.74m，因此，奥灰水对15煤生产不构成威胁。

（二）、防治水防范、治理措施

1、防治水原则

根据山西省“预测预报，有掘必探，先探后掘，先探后采”的探

放水原则，全面推行“物探先行、钻探验证”的煤矿水害防治手段，严格执行”探掘分离”制度。尤其在综合分析异常区域，进行重点探测，确保该工作面的顺利采掘。

2、专项探放水方案

根据水文地质条件的分析，为了消除15108工作面在掘进、回采过程中受到的水害威胁，故提出以下探放水方案：

1）严格执行“物探先行、钻探验证”的综合探测手段，在工作面正常掘进时提前进行工作面物探，每80米探测一次，探测有效距离为100m，保留20m循环距。每做一次物探，进行钻探验证，确保无水害威胁后，方可掘进，保证一面一设计。在遇到地质异常区或富水性区域，编制专项探查设计，待查明前方情况确保安全时，方可掘进。（详见15108胶带顺槽、15108轨道顺槽、15108高抽巷探放水工程方案设计与15108工作面物探工程设计及报告）

2）在掘进过程中根据三维地震勘探资料，在揭露地质构造时，提前30m下发专项探放水设计，进行探查，待探明后确保无水害威胁时掘进；一旦意外揭露小型构造及陷落柱，必须停止掘进，汇报矿调度室，查明区内的水文地质情况后方可继续掘进。

3）施工切眼时必须通过物探、钻探等综合手段，根据“三线”管理规定，提前60m下发地质及水文地质预报以及专项探放水设计，探明阳煤坪上煤矿15101工作面采空区的积水影响范围，确保15108开切眼施工过程中不受水害威胁且留设井田保安煤柱符合《煤矿防治水的规定》。

4）在施工过程中，工作面靠近L17、L72、L85地面地质钻孔，需要编制专项设计进行探放钻孔积水，严格执行“探掘分离”制度，经探测，确认无水害威胁后方可掘进。

5）如果在施工过程中出现顶板淋水影响正常生产时，必须停止掘进，待其自然卸压，确保安全后方可向前掘进。

6）如果在施工过程中发现底板变潮等水害预兆时，施工队组必须立即向矿调度汇报，地测防治水科组织有关人员根据现场实际情况分析原因，有必要时必须撤出受水害威胁区域的所有人员，待其查明原因后方可向前掘进。

3、治水工程

1、在工作面掘进过程中施工队组必须保证排水管路的安装紧跟工作面迎头。

2、在巷道低洼点挖设临时水仓，并配备排水能力不小于25m3/h，扬程不小于80m的水泵。

4、避灾路线

15108工作面→15108工作面顺槽联巷→轨道大巷→井底车场→地面。

附图：

1、15108工作面水文地质平面图

2、15108工作面避灾路线图

3、15108工作面地质及水文地质柱状图