水文地质报告

水 文 地 质 报 告

四川大路能源开发有限公司南矿

前言

1、报告编制目的与意义

煤矿水灾害是目前我国煤矿建设和生产过程中的主要灾害之一，据统计，矿井灾害事故中，水害事故约占百分之四十左右，不仅严重制约矿井正常安全生产和职工生命安全，而且会为国家和企业造成巨大的经济损失。根据《煤矿防治水规定》编制矿井水文地质类型划分报告，确定矿井水文地质类型。本次工作依据四川省政府相关文件指示精神，着眼于矿井安全生产，运用水文地质勘探，岩石学，地下水动力学及构造地质学的理论和方法，通过开采煤层地质与水文地质条件及其充水因素分析研究，在查明矿井水患影响程度的基础上，制定相应的防治水措施，不仅可大大避免灾害事故的发生，减少人员和财物损失，确保矿井安全正常生产，具有极其重要的意义，而且对矿井以后实现更加科学化、规范化、信息化的管理也奠定良好的基础。 2、报告编制依据

本次矿井水文地质报告的编制主要侧重对水文地质条件的分析，并根据分析结果提出对水害防治技术方案。报告编制的主要依据有《煤矿防治水规定》（总局28号令,2009.12.1）, 《水文地质手册》(地质出版社，大路沟煤矿地质说明书。 3、编制报告的主要任务

（1）查明区域与井田主要含水层空间分布特征的赋水性，赋水规律及地下水的补给、径流与排泄条件，垂向与横向上的水力联系，以及对矿井充水的影响。

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（2）查明断裂构造的空间分布特征，结构面力学性质，导、隔水性能，以及对矿井充水的影响。

（3）查明隔水岩层的岩性特征，厚度与隔水性能，以及对地下水运移的控制作用和影响。

(4) 查明地表水与大气降水对矿井充水的影响程度。

（5）查明矿井与相邻的矿井老空区分布特征，积水情况，以及对矿井充水的影响程度。

（6）查明矿井充水因素，主要充水水源，充水途径和充水量及其动态变化特征，继而确定矿井地质水文条件类型。

（7）编制矿井水文地质 一 、 矿井概况

大路能源开发有限公司南矿（原大路煤矿坪硐煤井）位置处于四川省宣汉县，位于县城160°方向，直线距离约17KM处。行政区划隶属天生镇所辖。矿区位于华蓥山煤田峨城山背斜大路井田，主井口坐标：X=3456498.526，Y=36476848.160，Z=+590.00m,矿区中心点地理坐标：东经107°45′32″，北纬31°13′21″。矿区3km与宣开公路相接，北行22KM至宣汉城，54KM至达州市，交通方便。区内通讯网络较好，中国移动和电信固定电话覆盖全区。矿井生产规模为9.00万吨∕年，开采方式为地下开采，开采深度由+440m至300m标高，矿区面积为1.6327平方公里，井田范围由以下81个拐点坐标圈定，各点坐标值见表1-1

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表1-1 四川省大路能源开发有限公司矿区范围拐点坐标 点号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

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纬距X 经距Y 点号 纬距X 经距Y 3456394.45 36476810.79 20 3456084.45 36477225.79 21 3456454.45 36477470.80 22 3456849.45 36477900.80 23 3456949.45 36477780.80 24 3456899.45 36477735.80 25 3456904.45 36477545.80 26 3457539.45 36477970.80 27 3457749.46 36478065.80 28 3458114.46 36478425.80 29 3458219.46 36478335.80 30 3458534.46 36478435.81 31 3458529.46 36478445.81 32 3458634.46 36478480.81 33 4358934.46 36478620.81 34 3495174.46 36478795.81 35 3459934.47 36478015.81 36 3459964.47 36478045.81 37 3459209.46 36478805.81 38 3459399.46 36478935.81 3159739.46 36479030.81 3460089.46 36479375.81 3460164.46 36479300.81 3460194.46 36479335.81 3460119.46 36479405.81 3460204.46 36479490.81 3460349.46 36479620.82 3460859.46 36479915.82 3460784.46 36480040.82 3460274.46 36479745.82 3459954.46 36479485.81 3459669.46 36479195.81 3459274.46 36479040.81 3458829.46 36478765.81 3458494.46 36478615.81 3458164.46 36478510.80 3458074.46 36478615.81 3457694.45 36478230.80

点号 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59

纬距X 经距Y 点号 纬距X 经距Y 3457624.25 36478295.80 60 3457589.45 36478260.80 61 3457654.45 36478195.80 62 3457449.45 36478105.80 63 3457434.45 36478115.80 64 3457039.45 36477905.80 65 3456819.45 36478110.80 66 3456629.45 36478025.80 67 3456449.45 36477835.80 68 3456244.45 36477685.80 69 3456199.45 36477845.80 70 3456154.45 36477835.80 71 3456199.45 36477655.80 72 3455894.45 36477480.79 73 3455839.45 36477570.79 74 3455794.45 36477540.79 75 3455819.45 36477505.79 76 3455744.45 36477275.79 77 3455194.45 36476840.79 78 3455259.45 36476770.79 79 3454934.45 36476460.79 3454304.45 36475945.78 3454219.45 36475880.78 3454132.45 36475665.78 3454024.45 36475540.78 3453679.45 36475315.78 3452949.44 36474720.77 3452974.44 36474685.77 3453694.45 36475275.78 3454069.45 36475515.78 3454179.45 36475655.78 3454269.45 36475865.78 3454379.45 36475890.78 3454799.45 36476230.79 3454809.45 36476220.79 3455279.45 36476630.79 3455689.45 36476960.79 3455774.45 36477025.79 3456034.45 36477195.79 3456114.45 36477090.79 3456129.45 36477100.79 4

二、 地层

开拓延深水平涉及的地层为三迭系上统须家河组第七段至第四段，现由上至下（由新至老）简述如下： （一） 须家河组第七段（T3XJ7）

为井田区内的主要含煤段，俗称“上煤组”，按岩性和含煤特征可分为三个亚段：

1、须家河组第七段第三亚段（T3XJ7-3）

岩性为灰、深灰色泥岩和砂质泥岩，夹砂质粘土岩及细粒砂岩、薄层粉砂岩，含煤1~5层，其中K12、K11煤层局部可采，其余为不可采煤层。层厚9~32m，一般为25m。

2、须家河组第七段第二亚段（T3XJ7-2）

灰、浅灰色细~中粒杂砂岩，中上部间夹泥质粉砂岩，中下部夹1~2层白色石英砂岩，岩性和厚度变化较大。层厚12~33m，一般为20m。

3、须家河组第七段第一亚段（T3XJ7-1）

深灰~灰黑色砂质泥岩及泥岩为主，间夹泥质粉砂岩或粉砂岩、细砂岩，上部含菱铁矿结核。含煤1~5层，其中的K10、K9、K8为井田区内的主采煤层。岩层厚度12~33m，一般为21m。 （二）须家河组第六段（T3XJ6）

灰、灰白色细~中粒长石砂岩和中粒岩屑砂岩，底部3~5m为砾石砂岩，砾石磨圆度较好。层厚31~72m，一般为60m。

（三） 须家河组第五段（T3XJ5）

为区内的另一含煤段，俗称“中煤组”。按岩性和含煤特征可分为三

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个亚段：

1、须家河组第五段第三亚段（T3XJ5-3）

黄灰、灰黑色泥岩、砂质泥岩为主，夹薄层泥质粉砂岩。含煤1~8层，其中K7和K6两煤层交替可采，其余为不可采煤层，层厚12~39m，一般为29m。该层与上覆地层冲蚀接触。

2、须家河组第五段第二亚段（T3XJ5-2）

灰色、深灰色细粒砂岩。上部和中部常夹泥质粉砂岩和薄层泥岩；下部多为细~中粒钙质岩屑砂岩和浅灰色中粒长石杂砂质石英砂岩。层厚14~37m，一般为28m。

3、须家河组第五段第一亚段（T3XJ5-1）

灰~深灰、黄灰色泥岩和砂质泥岩互层，夹泥质粉砂岩或粉砂岩。含煤3~9层，其中K（泡连）煤层局部可采，其余为不可采煤层。层厚14~47m，4一般为41m。

（四）须家河组第四段（T3XJ4）

浅灰、灰白色细~中粒长石杂砂质石英砂岩和中粒岩屑砂岩，含少量黑色、淡红色矿物及白云母碎片。底部常含稀疏的硅质砾石，砾径0.5~3cm，磨圆度较好，层厚33~103m，一般为75m。 三 断层及对延深水平的影响 （一） 断层

区内地质构造较简单，断层较少。对延深水平煤层有影响的断层仅有F8、F4断层，在近断层处皆伴有次一级的小断层或褶皱，致使煤岩层受到破坏。F8、F4断层处于采取的边界，对开采影响不大。本次开拓延

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深涉及的主要断层有：

1、F8断层：为平移横断层，位于井田的南段，东起磨盘垭上部的酸梅子沟T3XJ2地层，斜交于F1主干断层，向北西延伸至猫儿沟J1Zh地层中消失，将井田内煤层截断，使南盘地层西移，测得水平段距40m，倾向北东，倾角85°~90°。该断层是大路沟采取和磨盘垭采取的分界线。

2、F4断层：为倾向逆断层，北起开丰井田的碑垭口T3XJ2地层中向南延伸，经大路沟井田的赖巴沟、杉树沟、猪儿石沟、覃家沟，在侏罗系地层中消失。断层走向长度4500m，倾向北西，倾角80°~82°，在覃家沟渐变缓为65°；并将煤岩层截断，使断层上、下盘的煤岩层重复段长达310m，水平段距270.该断层是猪儿石采取和大路沟采取的分界线。

（二）断层对延深水平的影响

上部水平探明开采区内对可采煤层有影响的断层主要有F8、F4二条断层，对延深水平的主要影响如下：

1、以上断层除了本身的破坏性外，在断层附近常伴生次一级的小断层和褶皱，使得采取煤层的完整性受到破坏或使煤层沿走向弯曲，煤层倾角变陡或直立，使煤、岩层破碎，煤层顶底板稳固性极差，给断层附近的煤层开采中顶板管理带来困难，增大了开采难度，并且在断层两侧影响带的资源难于开采，因此，要按安全规程留足煤柱，加强煤层顶底板的维护。

2、断层及两侧影响带的煤岩被挤压破碎，裂隙极发育，加之区内的断层倾角陡，有利于大气降水的入渗和连通含水层中地下水，而使构造

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裂隙带含水较富，在生产过程中要预防突水，不得在无可靠措施的条件下揭穿断层。 四 水文地质 （一） 煤矿概况

煤矿为浅部开采，地表水主要是大气水，地下水主要为须家河组砂岩，为相对隔水层。含水量部丰富，但较均一泉流量0.01-0.05／S。当大气降水充足时，采掘工作面出现滴水现象。 （二） 含水层特征

区内砂岩为含水层，且出露地表，岩层的裂隙发育，倾角较陡，含水性较强，对矿井充水有影响的含水层有：T3XJ4、T3XJ5~2、T3XJ6、T3XJ7~2四个砂岩裂隙含水层，其含水特征分述如下： 1、T3XJ4厚层中粒砂岩裂隙含水层

岩性为深灰色细粒砂岩，厚度60~82m，一般为75m。+510m水平北石门开拓至该层底部，地下水沿裂隙流出，涌水量15~20m3/h，洪水期增大2倍以上。猪儿石沟的+440水平石门揭穿砂岩上部，涌水量很小，揭穿下部（尤其是底部）砂岩涌水量60m3/h以上。但K4煤层底板有2~5m泥岩，有较好的隔水作用。故在延深水平开拓时，一般情况下都不揭穿K4煤层底板的砂岩，地下水对煤层开采和矿井充水无大影响。 2、 T3XJ5-2细粒砂岩裂隙含水层

岩性为灰色细粒砂岩，厚度14~37m，一般为28m。由于上覆为泥岩，不利于地下水补给，岩层含水较弱。坪硐煤井+440m和+370m水平的主石门均穿越此层，涌水量小。延深水平的开拓必须穿越该含水层，但地

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下水对煤层的开采及矿井充水的影响都较小。 3、 T3XJ6厚层中粒砂岩裂隙含水层

岩性为灰~浅灰色中粒砂岩，厚度31~72m，一般为60m倾角45~50°。地表岩层出露面积大，裂隙较发育，易接受大气降水补给，岩层含水较富。该层上距K8煤层0~3m，在开采K8煤层时，因受采动影响，底板有透水，涌水量1.0m3/h左右。下距K7煤层6~10m，因泥岩隔水性较好，开采K7煤层时，顶板有淋水。在开采煤层的过程中要维护好顶板和底板。该含水层对矿井充水有较大影响。 4、 T3XJ7-2细粒砂岩裂隙含水层

灰色细粒砂岩，厚度12~33m，一般为20m，岩层倾角较陡，上部被泥岩覆盖，砂岩出露面积小，加之裂隙不发育，不利于大气降水的渗入补给，故岩层的含水性弱，水量小。延深水平的开拓不穿越该含水层，故对矿井充水无大影响。 五 矿井充水来源

矿井主要充水来源有：砂岩裂隙水、构造裂隙水、老空区积水和大气降水四种来源。 （一） 砂岩裂隙水

区内砂岩裂隙含水层较多，但延深水平开拓区内涉及的含水层主要有T3XJ4、T3XJ5-2-、T3XJ6、四层。

根据井下各水平的开拓石门穿越的含水层有T3XJ6、T3XJ5-2两层。由于T3XJ5-2含水层为细粒砂岩，岩层厚度小，裂隙不发育，加之岩层倾角陡，在地表出露面积小，上部被泥岩覆盖，不利于大气降水的下渗和地

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下水补给，故含水弱，对矿井充水影响较小。唯有T3XJ6厚层中粒砂岩含水层，由于岩层厚度大，在地表出露面积大，裂隙较发育，有利于大气降水补给地下水，故岩层含水较富。T3XJ6砂岩裂隙水是矿井充水的主要来源。此次水平延深不揭穿T3XJ4和T3XJ7-2砂岩裂隙含水层，对矿井充水无大影响。 （二） 构造裂隙水

断层两侧岩石破碎，断层倾角大，有利于大气降水的渗入补给。加之断层带有一层断层泥，结构紧密，具有较好的阻水作用，因此在断层破碎带有利于地下水积聚，含水充沛。

据+440水平石门资料，掘进石门在断层下盘岩层中涌水量很小，当石门掘进至断层上盘岩层的底部，地下水呈股状沿裂隙流出，涌水量20m3/h。故构造裂隙水是矿井充水的又一来源。 （三） 老空区积水

井田内可采煤层均出露地表，由于开采历史悠久，上部小井、老窑密布。+440m水平的地下水尚能由杉树沟煤井的南巷自流排出。随着生产水平的延深，煤层被采空，采空区岩石冒落垮塌，老空区积水沿裂隙下渗。因此，采空区积水是矿井充水的又一主要来源。 （四） 大气降水

大路沟井田+440以上各煤层已采空，采空区冒落带及导水裂隙带遍布，加之地表冲沟发育，有利于大气降水向井下渗漏，因此洪雨季节矿井水猛增，特别是大雨、暴雨后，据观测资料，矿井涌水量与大气降水量和延续时间成正比关系，涌水量最大会增大数倍。故大气降水是矿井

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冲水的重要来源。 六 矿井涌水量预测

（一） 矿井涌水量计算方法和公式的选择

本次预测延深水平的涌水量，选用近年来的矿井涌水量资料进行计算较符合实际。

井田内现生产水平以上巷道内，未采段上部的巷道内均有积水，采空区上部的巷道内均无积水，地下水全部渗入生产水平。据此情况，在预测延深水平矿井涌水量时，出了计算预采面积内的涌水量外，还应加上部水平的涌水量，即为延深水平的总涌水量。

大路沟采取延深水平在现生产水平下，上部和下部的水文地质条件和矿井充水来源相一致，故延深水平矿井涌水量计算方法选用“单位涌水量法”。计算公式为：

q=Q1/(F1·S1) Q=q·F·S+Q1

式中：q—单位涌水量

F1—上部水平已开采面积（m2） F—延深水平预采面积（m2） S1—上部水平开采深度（m） S—延深水平预采深度（m）

Q1—上部水平矿井实测总涌水量（m3/h） Q—延深水平矿井预测总涌水量（m3/h） （二）矿井涌水量

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根据延深开拓方案，仅对井田内的大路沟采区+300m水平的矿井涌水量进行了预测，矿井最大涌水量为227.2m3/h，正常涌水量为110.3m3/h，最小涌水量为21.0m3/h。 (三） 涌水量对矿井的影响及防治措施 1 矿井水对延深水平的影响

延深水平矿井涌水量计算结果，矿井最大与最小涌水量相差悬殊，大路沟采区最大涌水量时最小涌水量的10倍。

延深水平矿井涌水量大，洪雨季节与枯水期矿井水的特点是：水量变化幅度大，具有明显的季节性，不均匀性和突变性，矿井涌水量与大气降水强度和延续时间成正比关系。故在洪雨季节大气降水影响矿井排水。

延深水平低于主平硐230m，矿井水必须用水泵排至主平硐内才能自流排出，因此必须严格按煤矿安全规程选择水泵型号及配齐配足排水设备。 2 防止措施

针对延深水平矿井涌水量大的情况，为减少矿井涌水量，减少对延深水平的影响。应根据矿井充水来源的不同特点，采取以下不同的措施：

（1）砂岩裂隙水，富水特征是涌水量较大，多以静储量为主，石门掘进至含水层底部时，会有较大的地下水流出；初期涌水量大，后期逐渐减小。为预防矿井突水，石门掘进至含水层下部时，可采用超前眼放水，预防矿井水突然增大。

（2）延深水平上部老空区巷道多，均有不同程度的积水。在工作面

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生产前，首先应对上部水平巷道进行清理，疏通水沟，排尽积水，可减少延深水平的矿井水。

（3）大气降水是矿井充水的最主要来源，具有水量大和突变的特点，特别是洪雨季节，对矿井安全影响最大。应加强水文地质观察，对上部巷道采取封堵、疏通，留设防水煤柱，以防矿井水向下渗透。

（4）利用极薄煤层巷道疏排上水平采空区和老窖积水，这是减少下水平涌水量的根本措施。

（四）排水系统

矿井最大涌水量为227.2m3/h，正常涌水量为110.3m3/h，最小涌水量为21.0m3/h。排水管道从+300m水平通过斜井经+440m水平石门至+509m水平自流出井。管子道在经+440m石门处设置了三通，可利用+440m水平输水巷经杉树沟采区巷道自流出井。副斜井倾角25 º，斜长545m。

根据计算：选用DI55-67×5型多级分段式离心泵三台 （Qp=155m3/h Hp=335m）

正常涌水时一台工作，一台备用，一台检修，最大涌水时，两台水泵同时工作，两趟管路输水，一台备用。

水泵运转工况：Qk=155m3/h Hk=263m rk=73％ Hs=4.5m 昼夜工作时间：正常涌水量时：13.67小时 最大涌水量时：14.03小时 电动机功率：Nc=214kw 可配220kw电动机 (五) 排水系统设计

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1 井深233m，排水管长Lp=800m

2 最大涌水量qmax=228m3/h，正常涌水量qz=111m3/h，最大涌水期rmax=70(d),正常涌水期rz=295(d)

3 矿水中性，密度ρ=1.02g∕cm3 4 矿井电压6000v

5 矿井主排水设备泵房设在副暗斜井井底车场附近，轨距600mm 6 属低瓦斯矿井 七 煤层

井田内全区可采和断续可采的主要煤层有K10、K9、K8、K7、K4共五个煤层。 （一） K10煤层：

俗称“外三连”。位于T3XJ7-1上部，下距K9煤层5~14m，一般为10m。单一煤层，局部偶含夹矸1~2层。煤层较稳定。煤厚0.10~0.45m，平均0.35m，倾角42°~60°，平均52°，容重1.35t/m3。

煤层可采段分布于大路沟井田的南段，探明可采走向长度为1450m。 （二） K9煤层：

俗称“正连”。位于T3XJ7-1中部，下距K8煤层3.8~12.8m，平均为8m。单一煤层，偶含一层透镜状泥岩夹矸，煤层稳定，厚度0.32m~0.90m，平均0.70m，倾角38°~70°，平均为54°，容重1.35t/m3。

煤层可采段分布于大路沟采区，走向长度为3000m。 （三） K8煤层：

俗称“二连”。 位于T3XJ7-1底部，下距T3XJ6后层中粒砂岩0~3.0m。

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单一煤层，煤层中局部夹有1~5层透镜状泥岩夹矸，夹矸厚度

0.01~0.03m。煤层稳定，厚度0.3m~1.1m，平均为0.68m，倾角37°~74°，井田北段平均为71°，南段平均为45°，容重1.35t/m3。

该煤层在井田内全区可采，走向长度为3000m。 （四） K7煤层

俗称“内三连”。位于T3XJ5-3上部，上距T3XJ6厚层中粒砂岩4~10m，下距K6煤层（不可采），1.0~6.0m，下距T3XJ5-2细粒砂岩5~18m，平均为10m。单一煤层，普遍含有一层硬质粘土夹矸，夹矸厚度0.1~0.3m。煤层较稳定，厚度0.21~0.65m，平均0.42m，倾角35°~75°。大路沟采取煤层较薄，煤质亚优，倾角平均为42°，容重1.35t/m3。 该煤层可采段分布于大路沟采区，走向长度3000m。 （五） K4煤层

俗称“泡连”。位于T3XJ5-1底部，下距T3XJ4中粒厚层砂岩1~8m，平均为2m。单一煤层，煤层不稳定，厚度0.15~0.60m，平均为0.45m。倾角32°~50°，平均39°，走向长度1200m，容重1.45t/m3。 八 煤质

根据四川省煤田地质研究所对我矿大路沟井田个煤层进行的煤质化验，除K4煤层为弱粘煤外，其余的K10、K9、K8、K7煤层均为优质焦煤和1/3焦煤，属低硫、低磷优质炼焦煤。 九 结论

综上所述，井田地质构造比较简单，矿床水文地质条件简单；

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矿坑涌水量110.3m3/h，受季节变化影响，雨季大、旱季小。主要充水因素为大气降水，但由于各种涌水通道的存在，在雨季应该做好地表水的排放工作，巷道通过构造破坏区及老窑区时应做好前期调查、抽放工作，严防不良事故的发生。另外，在生产时应该注意煤层顶板的支护与管理工作，谨防由于煤层开采形成冒落裂隙带导致上伏各含水岩层发生水力联系，对巷道系统产生涌水。

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