煤矿水文地质调查补充勘查报告

织金县城关镇滥坝煤矿

水文地质调查补充勘查地球物理勘探报告

贵州地质工程勘察院

二○一三年三月

织金县城关镇滥坝煤矿

水文地质调查补充勘查地球物理勘探报告

项目负责：

报告编写：

审核：

总工程师

院长：

提交单位：织金县滥坝煤矿

编制单位：贵州地质工程勘察院

提交时间：二Ｏ一三年三月

目录

前言 (1)

一、任务的由来 (1)

二、方案编制的依据 (2)

第一章矿山基本情况 (3)

一、矿山地理位置 (3)

二、矿山开采情况 (4)

第二章矿山地质环境背景 (6)

一、矿山自然概况 (6)

二、地层岩性与地质构造 (6)

三、水文地质条件 (9)

第三章物探工作方法 (12)

一、基本原理 (12)

二、测点观测 (14)

三、资料整理 (15)

四、质量评述 (15)

第四章物探异常推断解释 (17)

一、异常圈定 (17)

二、异常分类 (17)

三、异常特征及推断解释 (18)

第五章水患预测区的划分及其分布 (18)

一、水患区 (22)

二、水患区危险性程度的划分 (22)

三、该矿区不同程度水患预测区的分布 (23)

第六章结论与建议 (25)

一、结论 (25)

二、建议 (26)

附图目录

序号图号图名比例尺1 1-1 织金县城关镇滥坝煤矿水文地质调查

物探测线布置及平面综合图1：2000 2 2-1 织金县城关镇滥坝煤矿水文地质调查横1：1000

物探1线高密度电法地电断面综合图纵1：2000 3 2-2 织金县城关镇滥坝煤矿水文地质调查横1：1000

物探2线高密度电法地电断面综合图纵1：2000 4 2-3 织金县城关镇滥坝煤矿水文地质调查横1：1000

物探3线高密度电法地电断面综合图纵1：2000 5 2-4 织金县城关镇滥坝煤矿水文地质调查横1：1000

物探4线高密度电法地电断面综合图纵1：2000 6 2-5 织金县城关镇滥坝煤矿水文地质调查横1：1000

物探5线高密度电法地电断面综合图纵1：2000

7 2-6 织金县城关镇滥坝煤矿水文地质调查横1：1000

物探6线高密度电法地电断面综合图纵1：2000

附件目录

1、采矿许可证复印件

2、委托书

3、编制单位资质证书复印件

4、照片

5、其它

前言

一、任务的由来

（一）任务来源

近年来，各地均有煤矿透水事故不断发生，给矿山安全生产和企业财产造成巨大损失，一些矿难事故伤亡人员较多，造成了极大的社会影响，引起各地政府部门和矿山企业的高度重视。发生透水事故的重要原因是对矿区采空区分布、地下水富集情况及地下岩溶水道分布特征不了解，没有及时做好预防措施。因此，初步查明矿区内采空区分布、地下水富集情况及地下岩溶水道分布情况，可以为矿山预防水患制定相应措施，也为管理部门提供参考依据。基于上述原因，受织金县滥坝煤矿的委托，贵州地质工程勘察院承担了织金县城关镇滥坝煤矿矿区水文地质调查补充勘查地球物理勘探工作。

（二）工作质量

接受任务后，我单位于2013年3月15日成立项目组，组织人员进行现场踏勘、收集资料等工作。于3月22日至3月23日日派技术人员进行现场勘查工作。3月24日完成野外工作后，本方案转入资料整理、图件绘制和方案编制工作，完成的工作量见表0-1：

表0-1 完成工作量

序号工作项目计量单位完成工作量

01 基础资料收集（包括地理、水文、地质）份 5

02 矿山地质环境问题综合调查Km2 1

03 拍摄照片张50

04 绘制图件张7

05 编写方案文本份 1

完成工作内容及工作量满足方案编制的要求，各项工作均符合相关规范规程要求。

（三）方案编制的目的

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地球物理勘探（物探）作为水文地质调查一种勘探手段，在对矿区富水带查找，具有较好应用效果，特别是采用地面电法类的物探方法，效果更加明显。矿区水文物探主要目的为：是利用物探手段，了解矿区内地下水的分布特性，推断地下水的富集部位及埋藏深度，为矿区水患超前预测及防治提供科学依据。同时，为矿山质量标注化考核、办理安全生产许可证及采矿证年检等提供依据。

二、方案编制的依据

（一）规范和标准

1、《地方煤矿实用手册》(地质出版社，1989年)；

2、《工程地质手册》（第二版）；

3、《水文地质勘察规范》(GB50027-2001)；

4、《物化探工程测量规范》（DZ∕T 0153-1995）；

5、《地球物理勘察图图式图例及用色标准》（DZ∕T0072-1993）；

6、《电法勘探技术手册》（地质出版社，2011）；

7、《电阻率测深法技术规程》（DZ/T0072-1993）。

（三）技术资料

1、《地球物理勘查作业指导书》（贵州地质工程勘察院作业指导书）；

2、《贵州省织金县城关镇滥坝煤矿资源/储量核实报告》（贵州省有色地质勘查局二总队，2008.04）；

3、《织金县城关镇滥坝煤矿开采设计（变更）》（贵州省兴源煤矿科技有限责任公司，2009.12）；

4、采矿许可证复印件；

5、其它。

2

第一章矿山基本情况

一、矿山地理位置

（一）矿山地理位置

1、行政区位置

织金县城关镇滥坝煤矿位于贵州省织金县城关镇，隶属织金县城关镇管辖。

2、地理坐标

地理坐标为：北纬东经105°40′26″～105°41′18″，北纬26°37′15″～26°38′04″。

3、交通运输条件

织金至六枝公路从井田北部外围经过，正在建设中的黄织铁路（黄桶-织金）从井田南部外围经过，井田东北部距拟建织金火车站约11km，距织金县城约13km，织金县至该煤矿有简易公路相通，交通相对较为方便（见图1-1）。

3

4

图1-1 织金县城关镇滥坝煤矿交通位置图

二、矿山开采情况

织金县城关镇滥坝煤矿矿区范围由4个拐点圈定，矿区面积0.9464km 2，

开采深度1594m～1416m（见表1-1），生产规模15万吨/年。

表1-1 矿区范围拐点坐标

拐点X Y

1 2947318.71 35567922.16

2 2946953.70 35568490.16

3 2945802.70 35567565.15

4 2946093.70 35567039.15

矿区面积：0.9464km2，开采深度：1595m～1416m

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第二章矿山地质环境背景

一、矿山自然概况

（一）气象

矿山所在区域属北温带湿润季风气候，总的特征是温和湿润，降雨充沛，冬无严寒，夏无酷暑，四季不甚分明。据织金气象站观测资料：历年日平均气温15.0℃，日极端最高气温35℃，日极端最低气温-5℃，7月平均温度22.7℃。年平均降水量1004.0mm，日最大降水量为137.50mm，最大连续降水量144.0mm。雨季多集中在5月～9月，年均发生暴雨2次～3次，多在5月～7月，12月到次年4月为枯水期。相对湿度为75%～86%。年平均蒸发量1350mm，灾害性天气主要有春旱、冰雹、夏旱、夏季暴雨等。

（二）水文

矿山所在区域位于黔中高原南西部，属长江流域乌江水系。矿区内无大的河流，仅北部发育有一条小溪沟，小溪北面有泉眼，小溪沟常年有水，流量一般小于4.5l/s。但地表冲沟较发育，且多呈树技状分布，切割较深，沟水流量变化较大，雨季常发生山洪，枯季流量小至干涸，动态变化明显。

（三）地形地貌

矿区地势为中山地貌，北高南低，西高东低，区内海拔标高1520m～1871.5m，最高点位于矿区东北部边界高山顶，海拔标高1871.5m，最低点位于矿区南东角1号拐点附近，海拔标高1520m，相对高差351.5m，矿区内含煤地层一般标高1550m～1650m，矿区侵蚀基准面标高为1500m。矿区地形除东北部属同向坡外，其它地形均为反向坡。上覆地层山势较陡，形成悬崖峭壁，含煤地层总体上较平缓，但被第四系覆盖面积较大，区内植被较发育。

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二、地层岩性与地质构造

矿区出露地层有二叠系中统茅口组（P2m）、上统峨嵋山玄武岩组（P3β）、龙潭组（P3l）、长兴组（P3c）、大隆组（P3d）、三叠系下统夜郎组（T1y）及在沟谷、缓坡等处零星分布的第四系(Q)，现由老至新叙述如下：

1、二叠系中统茅口组（P2m）

主要分布在煤矿区外东南面，岩性以灰岩为主，分上下两段。上段：底部为薄-中层状燧石灰岩及硅质灰岩夹燧石层，为上下段的分段标志；下部以燧石灰岩为主，相变明显；上部为浅灰微带肉红色厚~块状生物灰岩，隐晶质，本段总厚约127m~144m。下段：以灰、深灰色厚层状、块状灰岩为主，多含白云质斑块及少许燧石结核，下部夹白云岩。本段总厚约227m~244m。

2、二叠系上统峨嵋山玄武岩组（P3β）

岩性为灰绿色块状玄武岩，具气孔、杏仁构造。其上一般有2m~20m 紫色、灰绿色凝灰岩与玄武岩过渡。厚度0m~320m。

3、二叠系上统龙潭组（P3l）

本煤矿区主要含煤地层，为一套以碎屑岩为主夹较多的泥岩、石灰岩、硅质岩、含菱铁质粉砂岩的含煤沉积。厚度247.74m~351.30m，一般厚度285m左右。含煤层24层~44层，一般30层~33层。煤矿区范围内含主要可采煤层5层，为6、7、16、23、27号煤，其余均为零星可采或不可采煤层。分布于煤矿区东南部，与下伏玄武岩地层呈假整合接触。

4、二叠系上统长兴组（P3c）

岩性以浅海相燧石灰岩为主，夹钙质粉砂岩及泥岩，上部含一薄煤层。本组厚度22.67m~36.86m，一般厚度29m。

5、二叠系上统大隆组（P3d）

由黑灰色中厚层状硅质岩夹数层高岭石泥岩组成，硅质岩单层厚度0.15m~0.25m，坚硬性脆，菱面体节理发育。高岭石泥岩颜色鲜艳，为鸭蛋

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绿或黄绿色，呈鳞片状，单层厚度0.05m~0.10m，底部为一层泥灰岩。产丰富的腕足、瓣鳃类等动物化石。本组厚度3.20m~8.31m，一般厚5.5m。

6、三叠系下统飞仙关组（T1f）

岩性以粉砂岩、泥质粉砂岩为主。以岩石颜色、夹灰岩或泥灰岩的层数、灰岩发育程度等将飞仙关组分为六段，其中第一、三、五段以粉砂岩、泥岩为主，第二、四、六段以灰岩为主。其中，一段厚度115m，二段厚度142m，三段厚度50m，四段厚度100m，五段厚度80m，五段厚度103m。

7、第四系（Q）

以堆积、坡积物、残坡积、冲洪积粘土、亚粘土及人工填土等。分布于区内缓坡沟谷河床地带，不整合覆盖于各时代地层之上。厚0m～8m。

（二）地质构造

滥坝煤矿范围位于阿弓向斜南东翼中段大冲头，矿区内浅部发育有F19、SF4-2（F20）、F69及F74共4条正断层，无大的褶皱发育，井下见个别小褶皱及小断层。各断层特征如下：

F19正断层：分布于煤矿区浅部中段含煤地层内，切割了16号煤~标五地层，区内延伸长度约0.21km，断层走向南西~北东，倾向北西，倾角约73°，断距约8m。断层南端交于F20正断层。

SF4-2（F20）正断层：分布于煤矿区西南角，切割了标五~27号煤地层，区内延伸长度约0.51km，断层走向南西~北东，倾向北西，倾角约52°~62°，断距约5m~13m。

F69正断层：分布于煤矿区西南角，切割了14号煤~标五地层，区内延伸长度约0.13km，断层走向南西~北东,倾向北西，倾角约65°~71°，断距约2m~6m。

F74正断层：分布于煤矿区浅部东北段含煤地层内，切割了标五~14号煤地层，区内延伸长度约0.17km，断层走向南西~北东，倾向北西，倾角约50°，断距约2m~3m。

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（三）地震

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001），织金县地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期小于0.35s，地震基本烈度小于Ⅵ度，区域地壳相对较为稳定。

三、水文地质条件

（一）地下水类型

根据各含隔水层水文地质特征、断层导水性及动态变化特征，井田地下水补给来源主要为大气降水，地表水及地下水排泄条件良好，本区最低侵蚀基准面约+1520m。准采水平+1416m，低于最低侵蚀基准面，水文地质类型属裂隙充水矿床。

（二）地下水补给、径流、排泄条件

矿区内的地下水主要靠大气降雨补给，以下地段是接受降雨补给最有利的地段：一是第四系较厚地段；二是地表岩石风化破碎地段。这些地段接受降雨补给后，岩层的富水性变得相对较强，并在一定条件下可构成小范围的地下水循环，即就地补给，就地排泄。除上述在浅部作小范围的迳流循环之外，还有一部分继续往深部流动，在深部作大范围的迳流循环，它的运动和排泄，主要受矿区构造控制。这部分地下水多沿薄层隔水层层面流动，其流向大致与走向和倾向一致，深切的沟谷则是它的排泄区。这些以深切的沟谷为中心所构成的地表水系分布网，实际上以就是地下水的补、迳、排系统。

（三）矿床充水因素分析

矿坑充水水源有3种，其中大气降水、老窑积水是矿井充水的主要因素，次为地下水。

1、大气降水对矿床冲水的影响

大气降水是矿区地下水的主要补给来源,因此,大气降水对矿床冲水有

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着较大的影响。矿区主采煤层C9和C15煤层顶板厚度均小于顶板安全厚度，整个矿区煤层顶板均为不稳定顶板。矿区大面积采煤时，顶板岩层将产生不同程度的岩层移动及变形，地面将产生塌陷、地裂缝、不均匀沉降、冒落裂隙等，采掘系统上伏地面地势低洼处，大气降水及地表迳流向地势低洼处汇集，经地裂缝、塌陷裂隙、冒落裂隙直接渗入采掘系统，形成矿坑涌水。

2、地表水对矿床冲水的影响

矿区地表水系统，在矿区内南西和南东部发育两条溪沟，分别由北向南和由北西向南东流动，由地表山塘、孔隙水、溶洞水、老窖水及大气降水补给。仅在雨季时有水，溪沟对矿井充水基本无影响。

3、地下水对矿床冲水的影响

对矿床充水影响较大的地下水为长兴灰岩及玉龙山灰岩地下水，当采动裂隙贯穿长兴灰岩及玉龙山灰岩时，该含水层中的地下水通过采动裂隙、冒落裂隙直接进入矿井，形成矿井涌水。

4、老窖积水对矿床冲水的影响

由于矿区位于经济不发达的山区，在以往长期历史时期中，当地村民为了生存，在矿区煤层露头附近进行采煤活动，但规模不大，仅有零星的老窑，规模小（斜深不大于100m），主要以平硐方式开采，大气降水极易在老窑中汇集，形成老窑积水。当矿山进行生产时，在生产矿井掘进过程中，若沟通老窑积水，会形成老窑突水，当突水量较大时，将产生老窑积水淹没矿井、冲毁矿井的采矿设备、造成人生伤亡及财产损失的安全事故。

5、构造破碎带对对矿床冲水的影响

断层破坏了地层的完整性、连续性，降低了岩石的力学强度。含煤地层主要以塑性岩石为主，受力后发生塑性变形，破坏以剪断为主，常形成微张开甚至闭合的裂隙，断层带岩石胶结性中等，缺少对地下水储存和运动的有效空间，含水性和导水性不强，但上覆地层断层带有一定含水性，

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导水性较好，可能连通含煤地层上部的中强含水层或地表水，加之未来矿床开采中，人工采矿裂隙大量出现，改变了断层带附近应力场和地下水的天然流场，地表水、地下水就有可能沿断裂带流入矿井。在今后的开采过程中，必须留足够的河流保护煤柱，对各煤层的开采要特别注意矿井附近的老窑积水，必须加强矿区内老窑的探放水工作，坚持“预测预报、有掘必探，先探后掘,先治后采”，必要时应修筑防水墙。

6、涌水量

根据滥坝煤矿目前每天抽排水量约168m3/d(枯季)，雨季时估计矿井涌水量约408m3/d。根据调查，滥坝煤矿及周边老窑采空区有积水，老窑及采空区无通风等原因无法进入，积水量不详。

矿井涌水量预算：本矿及邻近煤矿无相关资料，矿井涌水量预算采用比拟法，其预算公式为：Q = F×K F

Q—矿井涌水量（m3/d），F—预算面积（m2）

K F—单位面积含水率（m3/ m2）

该矿采空区面积约24000m2，由此求得

枯水季节时：K F为7×10-3m3/ m2。

雨季时：K F为17×10-3 m3/ m2。

该矿预算面积约596000m2，根据预算公式求得

枯水季节时：Q为4172m3/d。

雨季时：Q为10132m3/d。

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第三章物探工作方法

一、基本原理

（一）电性参数

根据测区内灰岩、粉砂岩粉质土、煤、伪煤不同岩矿石的电阻率物性特征，各种岩矿石的电性差异特征概述如下表3-1

表3－1 矿区不同的岩矿石电性参数统计

岩性特征电阻率（欧姆.米）

灰岩100-8000

粉砂岩、页岩50-1000

粘土1-200

煤100-300

伪煤200-300

矿区不同岩矿石具有以下电性特征：

1、高阻地质体主要是致密块状灰岩，采空区以及岩溶空洞；

2、硅质岩，页岩、粉砂岩为低阻体。地下水为低阻地质体。一般情况下地下水电阻率值为几欧姆米至几十欧姆米；

3、粉砂岩、泥岩的电阻率较高，极少数电阻率较高；

4、煤层一般为低阻地质体，极少数电阻率较高；

5、伪煤含有大量的粘土和黄铁矿成分，电阻率值较低；

根据以上特征，矿区不同的岩矿石电性差异明显，适宜开展电法工作。

（二）高密度电法

根据本次物探勘查目的，综合考虑矿区地层，岩性、地质构造、水文地质以及岩矿石电性特征，以及施工场地地形特征，测量深度等因素，采用WGMD-3高密度电阻率测量系统对该矿区开展物探勘查，能取得较好的

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勘查效果。

高密度电法属于电法勘探的电阻率法，基于常规电阻率法勘探原理并利用多路转换器的供电，测量电极的自动转换，配合常规电阻率的测量方法及电阻率成像等高等技术进行高分辨、高效率电法勘探。它是通过程控式多路电极转换器选择不同的电极组合方式和不同的极距间隔，用供电电极（A，B）向地下供直流电（或超低频）电流，同时在测量电极（M，N）间观测电势差（ΔUmn），并计算出视电阻率（ρs），各电极同时或不同时沿选定的侧线按规定的电距间隔移动。预先人工打好电极，仪器自动切换，快速完成野外数据的采集。图3—1所示为高密度电法α排列的一种形式和测量顺序。

图3－1 微机控制的多电极采集数据

高密度电阻率法集中了电阻率剖面法和测深法的优点：观测工作简单；工效高；采集的信息量大；能解决地质灾害或岩土工程中诸如隐伏溶洞、地下暗河、节理裂隙等地质问题。

此外，高密度电法，数据观测精度高，对不均匀体的探测精度高；可实现数据的快速采集；数据传入计算机利用数据处理软件成像；解释直观清晰；提高了工作效率；减轻了劳动强度。

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二、测点观测

（一）设备配置

本次野外工作采用重庆奔腾数控技术研究所生产的WDJD-3多功能数字直流激电仪、WDZJ-3多路电极转换器及高级电法处理软件组成的高密度电阻率测量系统（图3-1），电极排列装置类型多达18种，仪器主要技术指标有：

1、WDJD-3多功能数字直流激电仪

接收部分：

电压通道：±6V

测量精度：Vp≥10mV时，±0.5% ±1个字

Vp＜10mV时，±1% ±1个字

电流通道：5A

测量精度：Ip≥10mA时，±0.5% ±1个字

Ip＜10mA时，±1% ±1个字

视极化率测量精度：±1％±1个字

对50Hz工频干扰（共模干扰与差模干扰）压制优于80dB

输入阻抗：≧50MΩ

发射部分：

最大供电电压：±900V（做高密度电法时，最高允许电压450V）

最大供电电流：5A

2、WDZJ-3多路电极转换器

转换电极数：60路

工作温度：-10℃~+50℃

（二）剖面布置

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由于地形起伏对高密度测量数据的影响也非常大，根据相关要求，结合矿区实际地形起伏情况，本次物探工作在地形起伏较小、坡度较缓处共布置了7条剖面，剖面起伏点是采用高精度eTrex手持GPS卫星定位仪导航定点，点位误差为±5m。每条剖面布置情况见附图即《织金县城关镇滥坝煤矿水患物探测线布置及平面综合图》。

（三）装置参数

该仪器采用全数字化自动装置，可对自然电位、漂移及电极极化进行自动补偿。采用大屏幕液晶汉字显示，在高密度测量模式是可直接显示十八种的布线工作模式；本次工作主要采用α排列，MN/2=10m，点距10m。

三、资料整理

（一）测量资料整理

1、坐标系校正

校正原因：实际工作坐标与底图坐标不符。

校正办法：根据对测区内有标志性的地物的实地探勘，用GPS进行定位，在底图中找到相同的地物读取其坐标，然后进行误差校正，将工作时使用的坐标体系校正为底图的坐标体系。

（二）高密度资料整理

使用高密度处理软件2D-RES进行数据处理，和传统电法相比，高密度电法的最大优点是它反映的地电信息量大，这样，由实测数据对整个断面进行反演成为可能，广义地说，这种反演就是电阻率成像。电法勘探由传统的单点和单剖面的一维解释进入电阻率成像的二维解释阶段。而当今计算机技术的迅猛发展，也保证了电阻率成像的硬件要求。

四、质量评述

（1）原始资料整理和编录

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对原始资源整理和编录主要进行以下工作：

1、将野外观测原始数据从仪器转存在电脑中，并对记录卡校队检查。

2、检查野外作业中的各种记录是否完善，填写内容是准确、真实。

3、对原始数据进行滤波处理、换算视电阻率，视深度，视时间常数参数。

4、完善资料整理和解释推断过程中形成的各种记录、图标。

（2）检查工作量及误差分析

对工作进行检查工作量及误差分析需要做以下工作：

1、对异常段进行100%的重复观测，重复记数相对误差均小于5%；

2、本次共对1236个物理点进行了检查，检查物理点占总工作量的32.0%；

3、检查点的相对均方误差为2.16，符合规程的要求。

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