井田范围及周边煤矿积水情况调查报告

二0一二年元月

第一章   井田位置与范围

一、位置

山西寿阳段王集团友众煤业有限公司煤矿位于寿阳县城北约13km处，处于宗艾村四周外，隶属寿阳县宗艾镇管辖。地理坐标：东经113°05′36″-113°08′29″，北纬37°57′05″-37°59′01″。

本井田西北部处在煤层露头外属无煤区，东与祥升煤业有限公司井田相接，井田南部与河底井田相邻，井田西邻平安煤炭有限责任公司井田。

二、范围

2009年11月29日，山西省国土资源厅为山西寿阳段王集团友众煤业有限公司颁发了证号为C1400002009121220049238采矿许可证，有效期自2011年12月20日至2012年12月20日，井田范围由下列拐点坐标（1980西安坐标系，6度带）连线圈定（见表1-1）：

矿界拐点坐标统计表               表1-1

矿井3-15下号煤层实际赋存标高为1100至710m。

井田为近似梯形，南北宽约3.551km，东西长约4.15km，矿区面积为10.4886km2，批准开采3-15下号煤层，生产规模60.00万t/a，开采方式为地下开采。现矿井采用三个斜井单水平开拓方式，井口坐标（西安80坐标）6度带：

    第一节  区域水文地质

寿阳矿区位于沁水煤田的北部边缘，为走向近东西、向南倾斜的单斜构造，属娘子关岩溶水文地质单元的西北部迳流区。娘子关泉是我省最大的岩溶泉，也是阳泉市最重要的供水水源，泉口位于平定县娘子关镇附近，由11个主要大泉组成，泉水出露标高373m，泉流量10-16 m3/s，多年平均流量11.79m3/s。娘子关泉域地跨阳泉、晋中、太原三个市的十个县区，泉域总面积7217 km2。基岩多被新生界覆盖。区内含水层主要有孔隙含水层、裂隙岩溶含水层。

奥陶系石灰岩为岩溶裂隙含水层。中奥陶系分上下马家沟组及峰峰组，据区域资料，峰峰组厚141-177m，灰岩含泥质，裂隙连通性差，属弱含水层。上马家沟组厚180-275m，岩溶较发育，以溶孔为主，连通性好，富水性强，为奥灰主要含水层段。水位西北高，东南低，地下水流向东南。水质类型HCO3·SO4-Ca·Na型，矿化度＜1g/L。

太原组间夹的K2下、K2、K3、K4等灰岩，为本组溶蚀裂隙含水层。沉积稳定，富水性弱，单位涌水量0.00353-0.0111L/s.m，地下水迳流缓慢，水质类型HCO3·SO4-Ca·Na型，矿化度0.400-1.452g/L。

二叠系发育山西组K7、下石盒子组K8及上石盒子组K12等砂岩，为砂岩裂隙含水层，厚度大且稳定，局部裂隙发育，一般富水性较弱，单位涌水来年一般为0.400-0.2L/s.m，水质类型HCO3·SO4-Ca·Na型，矿化度1g/L。

第四系砂砾孔隙含水层组，岩性为黄土、亚粘土、砂砾石层，厚0-94m，砂砾石层为主要含水层，埋藏浅，水质好，是当地农业用水的主要水源。

矿区外围的北部地区，基岩含水层地表均有出露，成为地下水的补给区，大气降水为主补给来源，但因处于地表分水岭附近，地表高差大，沟谷发育，植被覆盖稀少，地表排泄条件好，不利于大气降水渗补给，故补给条件差。第四系地下水及奥灰水迳流条件好，石炭系、二叠系地下水迳流条件差。第四系潜水与基岩面裂隙水联系较密切外，含水层间均有厚度稳定的隔水层，一般无水力联系。

本区主要河流为白马河。白马河发源于本境北部山区，是潇河的主要支流。其上游有四条支流；即人字河、龙门河、赵庄河和石门河，中下流支流有童子河、宁真河、东梁河、山岔河、常村河。主流流长66km，流域面积1023.2km2，多年平均径流量为4490万m3，多年平均基流量为2886万m3。

石门水库位于白马河支流石门河的石门村。1973年7月峻工，投资39.1元。水库坝高20m，坝长250m，坝顶宽3m，总库容508万m3，控制流域面积91.1km2，可养鱼水面815亩，设计灌溉面积3000亩。目前，由于干旱少雨和水库淤积、渗漏严重，基本为干库。

第二节  井田水文地质

一、地表水

友众井田范围内为低山区，地形北高南低，井田北部有太安河自东北向西南流过，径流长度约2km，为白马河的上游支河，属季节性河流，只有雨季才有山洪流过，属黄河流域，汾河水系；井田西南为龙门河，属季节性河流，只有雨季才有山洪流过。距井田最近处3.2km；井田东部南部有石门河，石门河由北往南从矿井东南角流过，属季节性河流，只有雨季才有山洪流过。其上有建有石门水库，位于白马河支流石门河的石门村。1973年7月峻工。水库坝高20m，坝长250m，坝顶宽3m，总库容508万m3，控制流域面积91.1km2。目前，由于干旱少雨和水库淤积、渗漏严重，基本为干库。

白马河发源于本境北部山区，是潇河的主要支流。其上游有四条支流；即人字河、龙门河、赵庄河和石门河，中下流支流有童子河、宁真河、东梁河、山岔河、常村河。主流流长66km，流域面积1023.2km2，多年平均径流量为4490万m3，多年平均基流量为2886万m3。

二、主要含水层

1．奥陶系灰岩岩溶含水层

井田内奥陶系灰岩埋深220米以下，分上下马家沟组及峰峰组，马家沟组以中厚层灰岩为主，富水性强，峰峰组以泥灰岩、白云灰岩为主，富水性较弱。根据矿井周边水文井资料，奥灰水位标高622～607m，井田内最下层可采煤层15煤底板标高在710m以上，故奥灰水对本井田煤层开采影响不大。本区为娘子关泉域的补给径流区，娘子关泉为侵蚀构造下降泉，泉水出露标高373m，泉流量10-16m3/s，多年平均流量11.79m3/s，矿化度0.5g/L，水质类型为H-Ca-Mg。该类水主要接受大气降水入渗补给、上覆水越流补给和断裂构造传导补给。排泄主要是少量人工开采和排向娘子关泉。

2．石炭系太原组灰岩溶蚀裂隙含水层

太原组主要含水层为K2、K2上、K3、K4等灰岩，单层厚度1～4米，裂隙岩溶不发育，据区域资料，富水性普遍较弱。

3．山西组砂岩裂隙含水层

本组厚平均43.88米，发育较稳定的砂岩4层，以K7及3号煤顶板砂岩为主要含水层，据区域资料富水性较弱。

4.石盒子组砂岩裂隙含水层，本组厚平均为91.10m，含水层主要为K8砂岩，含水性弱。

5.第四系砂砾石含水层

井田内第四系厚0～87米，以亚粘土、亚砂土及砂砾石层为主，据了解，水量不大。

三、隔水层

井田内隔水层较多，各基岩含水层之间都有厚度稳定的泥岩、砂质泥岩发育，可起到隔水作用。15煤层至奥灰间压盖隔水层为石炭系上统太原组底部及中统本溪组隔水层，本溪组隔水层主要由具塑性的铝质泥岩、粘土质泥岩及砂质泥岩等组成。位于15下号煤层底板与峰峰组顶界之间，层厚变化较大，一般80.00m左右。该层裂隙一般不发育，透水性差，隔断其上覆与下伏含水层的水力联系，一般隔水性良好。岩性以泥岩、砂质泥岩及薄层砂岩为主，具有较好的隔水作用；石炭系、二叠系各煤层之间，有稳定的泥岩、砂质泥岩类沉积发育，厚度大，为隔水层。

四、地下水的补给、径流和排泄条件

1.岩溶地下水

井田外围西北部有奥陶系灰岩出露，为其补给区，其补给来源主要为大气降水岩溶地下接受排给后，由北西向南东运动，最终排向娘子关泉。本井田属岩溶水迳流区，另外近年来人工开采也成为一种排泄方式。

2.碎屑岩类裂隙水

裂隙水的补给主要是井田内及外围的二叠系地层裸露区接受大气降水的补给，另一方面也可接近上覆松散层含水层的下渗补给，该地下水接受补给一般沿岩层倾斜方向运动。在地层切割深处往往以泉的形式排出地表，另外人工开采和矿井排水也是其排泄方式之一。

3.松散岩类孔隙水

其主要补给一源为大气降水，接受补给后，一般沿沟各向下游运动，流向与地表水流方向一致，其排泄方式除蒸发排泄外，主要是人工开采或补给下覆基岩裂隙含水层。

第三节  矿井充水因素分析

一、矿井水文地质特征及充水因素

1、地表水

位于井田西北太安河距原宗艾矿井井口最近处320m，由于河流标高低于井口15m以上，对矿井影响较小；东南部的石门河距友众井口位置较远，最近处也在900m以上，井口标高也比石门河流标高高出20m以上，对矿井影响较小。该两条河流处于井田断裂构造之外，不存在由于断裂构造而灌入井下。对矿井开采影响较小。

2、地下含水层

矿井主要充水含水层以山西组砂岩裂隙水、太原组灰岩岩溶裂隙水，奥灰岩溶裂隙水为主，第四系砂砾层厚度小，水量小对开采无影响。山西组砂岩裂隙水及太原组间夹的薄层灰岩含水层厚度小，接受浅部地下水补给微弱，故富水性差，但井田内6、15下号煤层北部局部采空，矿井开采以淋水及上部采空区积水为主。开采该采空区下部的煤层进要严格执行先探后掘的原则，防止上部采空水影响下组煤层的开拓。奥陶系灰岩含水层水位低于15下煤层底板且中间夹有本溪组泥岩等隔水性岩层。

井田内46个直径大小不等的陷落柱，矿井开采时应引起注意，另上部采空区积水对矿井开采的影响，不可忽视，历史上寿阳县东湾煤矿曾发生突水，突水来源即为古空水。

二、矿井充水因素分析

依据《煤矿防治水规定》提供的垮落带高度公式，对6、15下号煤层开采后导水裂缝带高度进行计算，3与6号煤层之间主要岩性为泥岩、砂质泥岩等软弱岩石，故取软弱岩石垮落带高度、导水裂缝带高度公式：

导水裂缝带高度：Hli=±4.0        

式中：Hli—导水裂缝带高度m；

      ∑M—累计采厚m(同上式)。

Hli（6）=+4.0=17m

Hli（15下）=+1.5=23m

6号煤层导水裂缝带高度17m，3号煤与6号煤的层间距平均9.00-17.70m，导水裂缝带高度大于这两层煤之间的厚度，所以6号煤开采后会影响3号煤层。15下号煤层导水裂缝带高度23m，15下号煤与6号煤的层间距平均108.30-124.13m，导水裂缝带高度远小于这两层煤之间的厚度，所以15下号煤开采后对6号煤层影响小。鉴于此，矿井生产中要加强对地下水的监测，认真贯彻“有掘必探，先探后掘”的原则，采取有效措施，确保安全生产。

该矿自建井至今，矿井没有发生过任何水害事故。但井田内和相邻煤矿煤层已开采多年，部分采空区、古空区存有一定积水，经本次向矿方调查了解以及煤矿提供、井田东北部原昌盛煤业有限公司煤矿开采15下号煤层号煤层，该资源已枯竭已列入关闭范围，该矿区采空区面积0.851km2，积水量68万m³，。该井田东南部有积水，本矿开采时要注意按探放水措施施工；东部的祥升煤业有限公司煤矿开采3、6、8、9、15下号煤，生产能力为21万t/a，采空区面积0.045km2，积水量10万m³，对我矿井田煤层开采有一定影响；井田西部是平安煤业责任有限公司，其采空区距我矿边界2.4km，采空面积0.48km2，积水量8.3万m³，暂时不会对本矿造成水患影响。 

本矿井原宗艾煤矿开采15下号煤层，采空区主要分布于井田的北中部，根据15下煤层顶底含水层分布特征，矿井无直接充水含水层，只有间接顶板厚层状含砾粗砂岩及细砾岩裂隙含水层为矿井间接充水含水层，充水方式以钻孔流水、顶底板渗水为主。矿井生产以来遇出水点4个，出水点和渗水分别为19.2m3/d和21.6m3/d，集中运输下山煤仓附近出水点为288m3/d，风井联络巷出水点182.4m3/d，集中轨道下山有两处分别为9.6m3/d和12m3/d，也证明了矿井涌水量变化的规律。开采区正常涌水量532.8m3/d。

原友众开采6、15下号煤层，在东北部局部采空，随着时间的积累，采空区必然会汇集大量的积水、积气，对煤矿生产构成潜在的危害，所以必须引起煤矿的重视。15下号煤层巷道发现2个涌水点，位于原友众矿区西北部涌水点正常涌水量336m3/d，位于原友众矿区东北部涌水点正常涌水量33.6m3/d。15下号煤层井下两个涌水点共计涌水量369.6m3/d。经分析这二个涌水点可能是从北部的采空区流出。在今后生产中采空区积水进行探测和排放，以确保矿井安全生产。同时对周围相邻矿井的采空区分布情况和积水程度进行调查和探测，以便采取相应防范措施，避免出现透水事故。

参照《煤矿安全手册》中，采(老)空区积水量估算公式 进行了采(老)空区积水量的估算：

估算公式：Q积=∑Q采+∑Q巷

          Q采=K×M×F/cosα 

          Q巷=W×L×K

AA K ：∑Q积—相互连通的各积水区总积水量(m3)

       ∑Q采—有水力联系的某些(或某几个)煤层采空区积水量之和(m3)

       ∑Q巷—与采空区连通的各种巷道积水量之和(m3)

        M—煤层厚度(m)

        F—采空积水区水平投影积(m2)

        α—煤层倾角

        K—充水系数

W—积水巷道原有断面(m2)

L—不同断面的巷道长度(m)

采空区积水量估算结果表              表4-1

除煤层开采后导水裂缝对矿床充水外，还有断裂构造（井田内断层9条）、陷落柱（井田内揭露共计46处）以及钻孔（11个）等导水因素，在煤层开采时要其相应的导水因素进行边探边采。

三、构造对矿床作用的影响

井田内主要为一向斜构造，总体上位于井田南部，向西南倾伏，起伏幅度110m。西北翼倾向135°，倾角3-10°，东南翼倾向290°-300°，倾角3°。根据目前开采了解的情况，井下巷道未发现导水现象。其它断层据井巷揭露断层，一般无水。构造对矿床作用影响较小。

四、矿井水文地质类型

井田内3、6号煤层，其充水含水层为下二叠系山西组砂岩裂隙含水层，据坪头详查施工钻孔简易水文资料及抽水试验资料，并结合生产矿井资料，各含水层含水性均较弱。 3、6号煤层矿井涌水量，根据坪头勘探区详查报告资料开采6号煤层，井下水位、水量一直变化不大，排水量为5-9m3/d。

本区内主要可采煤层为15下号，太原组间夹于碎屑岩中的K2下、K2、K3、K4等石灰岩，为本组主要含水层，石灰岩单层厚度1-3m，赋存段距30m左右，位于太原组中段，据区域资料，以溶隙含水为主，补水条件差，富水性弱。根据15#煤层顶底含水层分布特征，矿井无直接充水含水层，只有间接顶板厚层状含砾粗砂岩及细砾岩裂隙含水层为矿井间接充水含水层，充水方式以顶底板渗水为主，现友众生产矿井开采15下号煤，有两个涌水点，涌水量为369.6m3/d。

根据以上情况，由于井田内3、6、15下号煤层存在一定量的采空区积水，井田水文地质条件为中等类型。可采煤层底板（底板最低标高为710m）处于奥陶水位(标高622～607m)之上，奥灰水对煤层开采没有影响。

第四节  矿井涌水量预算

一、矿井历年涌水量

原友众现为生产矿井，原宗艾矿井停产。矿方提供如下情况：

1、根据矿方提供的抽水情况，原宗艾矿实际生产能力21万吨/年，涌水量为511.2m3/d。现该矿井关闭。

2、现生产矿井为友众矿井，友众矿实际生产能力60万吨/年，现开采3号煤层。涌水来源于顶板及采空区积水，根据最近即2011年排水量统计，最小涌水量为607.2 m3/d，最大涌水量1608m3/d，影响因素有雨季降雨、采空区面积等，对采矿影响不大。

二、矿井涌水量预算

根据原宗艾、友众煤矿抽水统计情况，用富水系数比拟法预算年产60万t/a矿井涌水量。

其预算公式如下：

Q=Kp×P=Q0×P/P0(KP=Q0/P0)

上式中：

Q--------设计矿坑涌水量（m3/d)

Q0 ------煤矿现采矿井实际排水量（m3/d)

P0 -------煤矿实际开采量（万t/a)

P--------设计矿井生产能力（万t/a）

友众矿井15下号煤层根据原生产矿井涌水量预算结果，年产60万t/a预计友众矿最小涌水量为639m3/d，友众矿最大涌水量为1221m3/d； 3、6号煤层正常涌水量为512-8m3/d（根据坪头勘探区详查报告资料涌水量为128-216m3/d）。根据以上各煤层涌水量情况，预测本矿井最小涌水量1152m3/d，最大涌水量1985m3/d。

由上可见，随着开采能力的提高和开采范围的扩大，都会使矿井涌水量增加，但由于矿坑水主要来源于基岩裂隙水。对各含水层特别是奥灰含水层的情况，根据调查周围的水文孔的详细情况，奥灰水对矿井生产影响较小。

第三章  周边矿井及小窑调查情况

1、昌盛煤业有限公司煤矿

位于井田的北部，与本公司毗邻，原为宗艾东光村、下洲村，朝阳镇联办，改制为股份制，建于1985年，开拓方式为一对斜井，井筒方位向北，坡度20°，开采15下号煤层，设计生产能力为6万t/a，采煤方法采用短臂式，打眼放炮，工作面采用煤溜运输，绞车提升。无超层越界现象，属低沼气矿井田。在晋中市寿阳县煤炭资源整合和有偿使用工作方案中，被祥升煤业有限公司整合，于2006年关闭。2004年以前开采15号煤层，采空区面积0.851km2，该采空区积水量约68万m3，友众矿开采15下煤层时要注意按探放水措施施工。

2、祥升煤业有限公司煤矿

位于井田的东部，与本公司相连，原为马首乡煤矿，现改制为股份制。建于1980年，开拓方式为一对斜井，井筒方位向南，坡度25°，开采3、6、8、9、15下号煤层，设计生产能力9万t/a，核定生产能力21万t/a，现在本井田东部开凿一斜井，已见8号煤层。属低沼气矿井，按高沼气矿井管理。该矿8号煤层厚度0.8-1.10m，顶底板均为砂质泥岩。祥升煤业有限公司2009年兼并重组整合批准90万吨/年基本建设矿井，井田面积10.4141平方公里，矿井涌水量960~1200m3/d，采煤方式为走向长壁综合机械化采煤，批准开采3#、6#、8#、9#、15#、15#下。西部与友众井田相邻地段有3、6号煤层采空区，面积0.045km2,采空区有积水量约10万m3。

3、平安煤炭有限责任公司（太安煤矿），19年建井，1992年投产，一对斜井开拓，开采15号煤，重组前生产能力15万t/a。采煤方法采用长臂式，打眼放炮，工作面采用煤溜运输，绞车提升。属低瓦斯矿井，在20世纪90年代初，因局部瓦斯聚集，管理不当引起瓦斯爆炸，造成过人员伤亡。重组后平安煤业有限公司矿区范围与本矿井范围西邻，井田面积为8.43㎞2,矿井生产能力为90万吨/年（整合后），主采15#煤层，采煤方式为走向长壁综合机械化采煤，全部垮落管理顶板，矿井最大涌水量为960m3/d,正常涌水量720m3/d。随着生产规模的扩大，开采煤层延伸，瓦斯会增大，应引起高度重视。该矿15号煤层采空区距友众矿2.4km，对友众矿开采暂没有影响。

据调查，以上煤矿由于开采形成的采空区较大，将来投产后对本煤矿的开采会造成影响。

本矿与周边煤矿相邻关系详见图1-2。

四邻关系图             图1-2

第四章 矿井水害防治措施

由于各含水层水量有限，只要正常抽排，一般不会发生水害事故。另外，目前井田3、6、15下号煤层采空区有大量积水，积水区主要位于井田东北部，岩层倾向为东南向。采空积水势必为矿井造成隐患，所以煤矿应加强采空区的密闭工作和监测工作，防止打通采空区造成淹井事故的发生。为防止大气降水的影响，还应在井口附近构筑防洪坝，以防雨季来临时，洪水涌入坑道造成水害。具体应做到：

（一）地表水防治措施

1、地表水主要预防矿区西北部的太安河谷区和东南部的石门河及其支沟，防治措施主要保持河道疏浚，排水畅通；防治洪水的灌井；河谷区如出现采空塌陷、裂缝应及时填埋等

2、每年雨季来临之前要派人对本矿采空区、塌陷区对应地表排查堵漏，防止洪水从采空陷落区继续灌入。

（二）井下水防治措施

1、合理进行开采布局，采用正确的开采方法。煤层开采顺序和井巷布置应首先考虑水文地质条件。井筒及井底车场应布置在地层完整且不易透水处。

2、留防水煤柱。防水煤柱留设原则是在充分考虑“安全可靠与资源充分利用，开采方法和强度构造与岩性之关系。开拓、采掘布局与煤柱的协调关系的同时，在不宜采取疏放措施的突水区域，设置防水煤柱。下列情况之一应考虑留设防水煤柱：

（1）煤层直接为松散孔隙含水层所覆盖。

（2）煤层受断层的影响与强含水层直接接触。

（3）切断煤层的断层与强含水层直接接触。

（4）煤层与导水断裂或集水断裂或集水老窑直接接触。

防水煤柱留设如下：井田边界留设20m煤柱；大巷保护煤柱每侧40m；采空区四周留设20m煤柱；断层及陷落柱周围留设30米的保安煤柱。

3、超前探水，矿坑水患，不仅在于水量大，水压高，更重要的是在于其突发性。超前探水就是在掘进过程中对于可能有水患的地段，提前进行钻探，以查明采掘工作面、侧帮或顶底板的水情，这是确保安全生产的一项重要防水措施。

由于井田内断层较多，所以必须认真观测其是否有导水性，并留足保安煤柱，同时，加强对隐伏构造的探测工作，防范水害事故发生，另外，目前井田北东部已经形成一定范围的采空区，且岩层倾向于本煤田，采空积水势必给矿井造成隐患，所以煤矿加强采空区的密闭工作和监测工作，留足井田边界防水保安煤柱，防止水害事故发生。

采掘时要坚持“有疑必探、先探后掘、有水必放”的原则，探水或接近积水地区掘进前或排放被淹井巷的积水前，必须编制探放水设计，并采取防止瓦斯和其他有害气体危害等安全措施。在遇以下情况时必须采取探放水措施：

（1）在接近积水区、采空区、老窑时。

（2）在接近导水断层时。

（3）打开隔离煤柱时。

（4）在接近未封闭好的可能突水的钻孔时。

（5）在接近水文条件复杂地段又情况不明时。

山西寿阳段王集团友众煤业公司

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