7月份阜康市西沟煤焦有限责任公司水害治理情况分析报告(1
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1、+800m水平综放工作面水文地质情况评价及水害隐患治理情况分析报告一、工作面概况1.工作面位置设计的+800m水平A5煤层西翼工作面位于一水平,一采区。+800m水平A5煤层西翼工作面南北方向未采动区,上部为+820m水平A5煤层西翼工作面采空区,东部为+800m水平A5煤层东翼工作面(实体煤,尚未布置工作面)。+800m水平A5煤层西翼综采面的下部为+770m水平A5煤层西翼工作面。具体位置及井上下关系见表1。表1 工作面位置及井上下关系水平名称一水平采区名称一采区地面标高+1028m井下标高+795m地面相对位置空旷低山丘陵地带。回采对地面设施影响工作面对应地面物为山体,无建筑物及水体。工
2、作面走向长度795m工作面倾向长度25m面 积198752.四邻关系工作面西部为农六师兵团大黄山七号井煤矿(已关闭),东部为+770m水平轨道上山,南部为A7煤层,未开采,北部A3煤层,未开采,顶部为+820m水平A5煤层采空区,下部为+775m水平A5煤层瓦斯抽放巷。农六师兵团大黄山七号井煤矿封井前,矿井+874m以上井田东翼41、42、43、44号煤层已全部回采,西翼由于火烧及烧变岩积水影响只回采了44号煤层。农六师兵团大黄山七号井煤矿封井前,矿井运输水平布置在+809m水平,回风巷布置在851m水平,巷道均布置在43号煤层中,43号煤层东翼已掘进1960米到井田边界,西翼掘进200米。其
3、他煤层通过掘石门进入。农六师兵团大黄山七号井煤矿封井前,东翼39#、41#、42#号煤层(西沟煤矿称为A5煤层)809m851m水平,布置了三个采区,已回采了第一、第二两个采区,回采长度400米,其中第三个采区布置了巷道,没有进行回采,其第三采区巷道距东翼井田煤柱660m。西翼43#煤层掘进200米巷道,其他煤层未动。39#煤层+877m以上由于受采动影响,未采动。农六师兵团大黄山七号井煤矿封井前,距离西沟煤矿最近的巷道是+809m水平43#煤层边界上山,其距+800工作面水平距离48m,而43#煤层对应我矿的煤层是A4煤层,该煤层平均厚度4m,距离上一煤层42#煤层(我矿为A5煤矿)顶板真厚
4、为10m。3.工作面范围根据开采设计,该工作面面积:19350 m2,工作面拐点坐标4个;开采深度:799.41m至795.905m标高。具体范围见下表2。 工作面拐点坐标一览表 表21980年西安坐标系点号XY点号XYS14879429.2930383912.81S34879380.2330384707.24S24879410.4430383912.78S44879410.4430383912.78二、地质情况评价(一)地层井田内出露地层由老至新有:三叠系上统郝家沟组(T3h);侏罗系下统八道湾组(J1b),第四系(Q4)。现由老至新分述如下:1.三叠系上统郝家沟组(T3h)呈带状分布于井田
5、的北部,在j线北部有少量出露,在j、j线北部被第四系风成黄土覆盖,未见基岩露头。井田内剖面控制地层厚度51.70m,钻孔未控制。为一套湖相沉积。岩性以灰绿-灰白色厚层状泥质粉砂岩、细砂岩为主,夹泥岩、中砂岩薄层,顶部有少量炭质泥岩薄层及薄煤层出露。该段与上覆的八道湾组地层为整合接触。2.侏罗系下统八道湾组(J1b)井田内的侏罗系下统八道湾组地层,经历了湖沼相-河流相-湖沼相的沉积历程,湖沼相环境是主成煤期,形成的上、下含煤段层位稳定,尤其是下含煤段地层的含煤特征明显。该组地层在井田内呈近东西向展布。六条勘探线剖面(详查3条)控制该组地层厚度835.47m,未见顶。16个钻孔(详查11个)也不同
6、程度地控制了该地层,控制最大厚度723.36m,未见顶、底。岩石中含丰富的植物碎片化石。根据岩性、岩相、沉积旋回及含煤性,将其自下而上划分为下含煤段、中含煤段、上含煤段。(1)下含煤段(J1b1)出露于井田中北部,由34个河流相湖滨三角洲相泥炭沼泽相含煤碎屑岩沉积旋回组成,控制地层厚度160.63m。岩性主要为深灰色、灰色、灰黄色中粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩及煤层互层,垂向上既有由粗到细的组合,又有由细到粗的组合。该段中所含砂岩厚度较稳定,是较理想的标志层特征,其底部的灰白色粗砂岩,中砂岩与下伏三叠系小泉沟群郝家沟组(T3h)呈整合接触。由于该段内所含主要煤层严重火烧,导致地表
7、岩层坍塌变形,岩石火烧变质,从而使该段地层地表岩层厚度、产状变化较大,甚至失真。(2)中含煤段(J1b2)出露于井田中部,呈带状近东西向展布,由多个河流相、覆水沼泽相至泥炭沼泽相含煤碎屑岩沉积旋回组成,控制地层厚度211.75m。岩性主要为浅灰色、灰黄色、砖红色砾岩、砂砾岩、泥岩、含炭泥岩、含炭粉砂岩及煤层。地表岩石局部地段因受煤层火烧影响而发生火烧变质。该段与下含煤段(J1b1)呈整合接触。(3)上含煤段(J1b3)广泛出露于井田南部,近东西向展布为一套滨浅湖相、覆水沼泽相含煤碎屑岩沉积。控制地层厚度大于463.09m。岩性以具水平层理的浅灰色、灰白色、灰绿色泥岩、含砂泥岩、泥质粉砂岩、含炭
8、泥质粉砂岩、粉砂岩、中-细砂岩为主,夹少量粗砂岩。该段与中含煤段(J1b2)为整合接触。3.第四系(Q4)(1)第四系上更新统卵砾石层(Q2apl)主要分布于井田中部及低缓山坡上,由复杂成份冲洪积砾石、卵石组成,地层厚520m。(2)第四系上更新统黄土层(Q3eol)主要分布于井田中部、中西南部,从北向南贯通全区,由风成黄土组成。厚度大于1015m。(3)第四系冲洪积层(Q4al+pl)分布于井田中部西沟河及其小支沟中,主要由第四系冲积、洪积层的砾石、砂及砂土、亚砂土组成,厚度大于15m。(二)构造井田位于二工河黄山倒转向斜的北翼,为一向南倾的单斜构造,总体倾向180,倾角4458,东段走向北
9、东东向,倾角略缓,倾角4447;西段走向转为北西西向,倾角变陡,倾角5158。井田地表未发现断层构造,断层不发育,仅在22勘探线对应的一号井二水平运输巷中见有小断层,断距35m,唯一平推断层,只将2号煤层断开,其余煤层未断开,在其上部一水平运输巷2号煤层中未见该断层底迹。说明井田断层不发育。这个小断层并不影响井田主要煤层的开采。井田构造为一类一型。三、水文地质情况(一)区域水文地质本区处于天山北麓,地貌由南而北依次为高山、中山、低山丘陵及戈壁滩地。本矿位于低山丘陵地带。高山区高程在3000m以上,气候寒冷,降水多以固态覆存于地表,夏季部分消融形成地表径流,并可补给基岩裂隙地下水。中山区沟谷深切
10、,气候湿润,降水形成地表水或直接下渗补给地下水,地下水以基岩裂隙潜水的形式向北径流,部分成泉水泄出补给河水。低山丘陵区地形稍缓,但气候干燥,降水量仅300350mm/a,明显小于高、中山区。地层多以陆相碎屑岩构成,部分上覆第四系松散堆积物。河流发育堆积阶地。地下水赋存于碎屑岩砂岩孔隙裂隙中(阶地松散层中含有孔隙水)。水力性质上部为潜水,向下则为承压水。河水与地下水联系密切,不同河段补给关系不同。地下水的主要补给形式为上游地下水的侧向补给。戈壁滩地赋存松散岩类孔隙潜水。该区降水量有限(200mm/a左右),蒸发强烈(大于2000毫米/年)。但由于河流洪水及众多渠系渗漏的补给,仍具有较丰富的地下水
11、。(二)井田水文地质1.含(隔)水层(段)的划分将区内分布地层划分为5个含(隔)水岩组,其中下侏罗统可进一步划分为3个含(隔)水层(段)。含(隔)水层(段)划分一览表地层代号含(隔)水岩组编号含(隔)水层(段)编号含(隔)水层(段)名称Q3eol第四系上更新统透水不含水层Q3-4al+pl第四系冲洪积潜水含水层J1b3-1下侏罗统八道湾组上段相对隔水层J1b2-2下侏罗统八道湾组中段含水层J1b1-3下侏罗统八道湾组下段弱含水层T3h上三叠统郝家沟组相对隔水层烧变岩孔隙、裂隙潜水含水层2.含(隔)水层(段)特征(1)第四系上更新统透水不含水层()主要分布于井田的南部,由第四系上更新统的风积黄土
12、组成。黄土岩性主要为粉土,夹杂少量细砂粒,孔隙发育,厚度一般数米至十数米。由于分布位置较高或地下水埋深较大,虽透水性较好,但不具赋水条件,故为透水不含水层。(2)第四系冲洪积潜水含水层(II)分布于西沟河两岸(阶地)及其支沟沟底,含水层岩性为上更新统、全新统冲积及冲洪积的砂砾石、卵砾石等。含水层厚度数米至十数米,所含潜水多为上游区外径流补给,渗流条件好,故水质较好。该含水层覆于侏罗系八道湾组砂、泥岩之上,地下水由上而下渗流补给,是基岩孔隙水的主要补给来源。(3)下侏罗统八道湾组(J1b3)上段相对隔水层(-1)东西向呈带状分布于井田南部,大部分被第四系松散层(残坡积)所覆盖,其间夹多层薄层烧变
13、岩。岩性主要为泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及细砂岩,底部为中砂岩,厚度80余米。由收集西邻CK-5钻孔抽水试验资料,其单位涌水量0.00045升/秒米,含水性及渗透性均较差。(4)下侏罗统八道湾组(J1b2)中段孔隙裂隙含水层(-2)此层为本次工作的重点,呈宽带状分布于井田中部,走向近东西,由其产状决定其斜夹于-1隔水层与-3弱含水层之间,上覆第四系松散层零星出露。含水层岩性由细砂岩、中砂岩及砾岩构成。地下水赋存于岩石孔隙、裂隙之中,主要接受西沟河及其附近松散层孔隙潜水的下渗补给,其次为大气降水和烧变岩层潜水的补给。其水力性质上部为潜水,向下渐变为承压水。(5)下侏罗统八道湾组(J1b1)下段
14、弱含水层(-3)呈条带状分布出露于工作区北部,斜伏于-2含水层之下,覆于三叠系郝家沟组(T3h)隔水层之上。岩性主要为一套以细粒岩(泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩)及部分细砂岩组成,含煤层。本层含水性较弱,为弱含水层,基本构成了-2含水层的隔水底板。(6)上三叠统郝家沟组(T3h)相对隔水层()呈窄条带状分布出露于井田的北部边缘西段,伏于-3弱含水层之下。岩性主要由泥岩、粉砂岩和少量细砂岩组成,井田基本为灰绿色粉砂岩,野外观察除地表风化裂隙外,岩石较为完整致密,含、透水性差,为相对隔水层。其次,该段对井田的开采水文地质意义不大,仅作为北部的隔水边界。(7)烧变岩孔隙、裂隙潜水含水段(V)
15、呈细条带状分布于工作区中北部,夹于-2含水层及-1弱含水层之中。大部裸露,部分为第四系残坡积物所覆盖,宽度数米至数十米,贯穿工作区东西。该段岩石多被烧变成坚硬性脆的碎块状,裂隙极为发育。降水易于下渗并是地下水赋存的良好空间及运移通道。受地形及火烧深度不同的影响,其各部位含富水性的程度有所差异,主要接受大气降水、雪融水的补给。经过西沟河段部位尚有河水的渗流补给。据收集详查资料CK-2孔抽水试验的资料(井田内烧变岩),单位涌水量为9.674升/秒米,渗透系数为1.478米/日,水质矿化度为0.7克/升,说明地下水循环交替迅速。3.地下水与地表水及各含水层间的水力联系(1)地下水与地表水之间的水力联
16、系井田处于低山丘陵区,地表水仅为纵贯矿区中部由南向北径流的西沟河,流出区外处河床高程为1029.1m,为本区及附近的最低侵蚀基准面。西部有一条主干支沟汇于西沟河中下游,只有洪水流入,区内再无其它河流及泉水出露。区内地下水与地表水之间水力联系密切,具有较强的互补性。但与+800m水平综放工作面的涌水没有水力联系。(2)各含水层之间的水力联系由各含水层在空间上分布的特征,第四系松散层类孔隙潜水含水层均覆于基岩裂隙孔隙含水层之上,因此,基岩裂隙孔隙地下水均来自上覆松散层潜水的下渗补给,即存在由上向下的补给关系。而区内基岩仅存在-2有效含水层夹于-1相对隔水层及-3弱含水层之间,由于存在较厚的多层泥质
17、岩类隔水层,因此相互之间基本没有水力联系。事实上,即便是同一含水层,也是由多个不相贯通的薄层(单层)砂、砾岩含水层组成,它们之间仍存在薄层(单层)泥质岩类隔水层,由于切层裂隙不发育,相互之间也较少水力联系。通常其上部地下水的水力性质为潜水,随着下渗深度的增加和隔水顶板的作用而成为承压水。此外,烧变岩裂隙潜水含水层虽为独立的含水层,但在空间上夹于上述基岩含(隔)水层之中,在自然状态下相互之间基本无水力联系,但在煤矿开采过程中,极易使二者串通。4.+800m水平工作面充水因素分析影响+800m水平工作面充水的主要因素有含水层岩性、构造、第四系松散岩类潜水、地表河流、地表洪水、火烧层、采空区积水及相
18、邻矿井井下采空区积水。(1)含水层岩性含煤地层由细粒岩类(泥质岩及粉砂岩)和粗粒岩类(中粗砂岩、砾岩)互层构成。空间上形成多个薄厚差异、相互近于独立的含水层,含水性弱,对矿井回采不影响。(2)构造本区地质构造简单,所处构造类型为单斜构造,地层产状南倾,未发现有断裂构造。地表岩石露头仅表现为风化裂隙,无构造节理,因此构造对矿床充水影响不大,由于倾角较大,有利于火烧区积水、采空区涌水顺层下渗。(3)第四系松散岩类潜水第四系松散岩类潜水分布于西沟河两岸附近,含水层覆于赋煤地层之上,下渗补给含煤地层之含水层。但+800m水平综放工作距离西沟河较远,不会补给到+800m水平A5煤层顶底板。(4)地表水西
19、沟河迳流和其浅层地下水渗补给含煤地层之含水层。设计留设有西沟河流保护柱,河水不会大量溃入井下,且距离工作面较远,西沟河河水不会补给到该工作面,西沟河河水主要补给在河两边的采空区。白杨河距离我矿+800m水平工作面的距离2060米,白杨河迳流和其浅层地下水渗补给含煤地层之含水层。矿井在开采时设计留设白杨河河流保护煤柱,河水不会大量溃入井下,且该矿在2000年左右在白杨河河床做帷幕注浆,效果较好,注浆后河床补给量约40-50m3/h, 因此河床渗水对兵团大黄山七号井煤矿影响不大。白杨河河床渗水通过兵团大黄山七号井煤矿间接补给给我矿,对我矿开采影响较小,补给量40-50m3/h。此外采空区的塌陷坑,
20、是地表水的直接充水通道,煤矿已经对地表塌陷区进行回填,完全避免了地表水通过塌陷坑和地表裂隙突然大量溃入井下。(5)火烧区积水各煤层火烧深度有所差异,一般150200m,其中主要煤层的火烧深度下限标高在+863974m之间,部分已至+920m标高以下。矿井于6月20日-23日组织人员在+800m水平运输顺槽距离切眼175m的位置布置了4个钻孔,通过钻探,得知A7煤层地表火烧区地界标高为+958.2m水平,火烧区无积水。矿井经过长期的开采,火烧区积水顺层下渗,因此火烧区、采空区的积水已经排放完毕,不会影响+800m水平回采。(6)+820m采空区积水根据矿井历史开采情况分析,矿井+845m水平以上
21、距离边界保护煤柱300米的区域内所有煤层未开采,只在+820845m水平进行回采,且回采后停留时间长达5年。矿井自2019年8月份以来,+800m水平工作面的涌水量逐渐增大50-60 m3/h。主要补给水源来自西边白杨河河床渗入兵团大黄山七号井煤矿井下,通过边界保护煤柱火烧区裂缝补给给我矿+800m水平工作面,补给量为40-50 m3/h。由于+820m采空区外高内低,排泄通道不畅通,补给水积在+820采空区内,因此+820m采空区存在积水。(7)相邻矿井井下积水兵团大黄山七号井煤矿自2017年5月份关闭以来,矿井停止排水,目前井下的静水位线已达到+960m水平,积水量约为180万立方米。该矿
22、井与我矿最近的巷道是43#煤层(对应我矿A4煤层)+809m水平运输巷迎头,距离我矿+800m水平工作面开切眼平距48m。由于两矿井留设的防隔水煤柱可靠,符合相关要求,因此对+800m水平开采不影响。四、导水通道分析根据探放水情况,结合专家意见,由于兵团大黄山七号井煤矿闭坑多年,采矿形成的导水裂隙带已导通地面白杨河域,白杨河常年流水,河床形成兵团大黄山七号井煤矿补给水源。根据调查,白杨河河床高度为1052m水平,兵团大黄山七号井煤矿最高水位线为+960m水平,该矿井+700m水平(十二水平)以上正常涌水量为149m3/h。其中东部采空区的正常涌水量40-50 m3/h,其他地点正常涌水量40-
23、50 m3/h,白杨河河床向兵团大黄山七号井煤矿井下补给水,补给量40-50 m3/h。目前其他地点的涌水量已经处于静水位线,不再给井下补给水,只有白杨河河床向兵团大黄山七号井煤矿井下补给水。2017年5月份,白杨河矿井关闭后停止抽水,目前已经停止抽水3年多,井下积水已达到静水位线+960m水平。根据6月20日-23日探测A7煤层火烧区底界可知,A7煤层火烧区底界为958m水平,因此白杨河河床补给到兵团大黄山七号井煤矿井下的水,通过边界古火烧区烧变岩裂隙含水层补给渗入我矿,形成+800m水平A5煤层西翼综放工作面上方采空区积水,属于动态补给水,补给量为40-50 m3/h。五、水文地质情况分析
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