對我礦老空積水的防治技術(shù)研究

1、對我礦老空積水的防治技術(shù)研究2012級 采礦專業(yè) 薛俊升指導(dǎo)教師 呂福軍摘要：害是煤礦中常見的主要災(zāi)害之一，如果防治不到位而發(fā)生突水事故，不僅會影響正常生產(chǎn)，還會造成人員傷亡和財產(chǎn)損失，危害十分嚴重。通過分析塔山煤礦的水文地質(zhì)條件得出煤層開采受水害的影響程度，并提出了針對性的防治措施，確保煤礦安全生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：礦井 含水層 老空積水 防治技術(shù)1.礦井及井田概況1.1礦井及井田基本情況臨沂礦務(wù)局地質(zhì)隊于1977年12月提交臨沂煤田塘崖區(qū)詳查最終地質(zhì)報告，共獲得地質(zhì)儲量2695.2萬噸，其中塘崖井田地質(zhì)儲量1757.6萬噸，可采儲量609.7萬噸。臨沂礦務(wù)局設(shè)計室依據(jù)由山東省煤炭工業(yè)局以（78）魯

2、煤基字875號文批準(zhǔn)的上述地質(zhì)報告提出塘崖礦井初步設(shè)計，礦井設(shè)計生產(chǎn)能力21萬t/年，服務(wù)年限21年。臨沂礦務(wù)局建井工程處于1980年10月開始建井， 1987年7月建成、投產(chǎn)。采用立井開拓，暗斜井延深，中央邊界式通風(fēng)。礦井投產(chǎn)后，因地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖漿巖對煤層侵蝕嚴重，煤層賦存極不規(guī)律，一直未能達到設(shè)計生產(chǎn)能力，1997年礦井核定生產(chǎn)能力為9萬t/年；2002年，原臨沂礦務(wù)局塘崖煤礦進行股份制改造，組建成立臨沂興元煤業(yè)有限責(zé)任公司，并對生產(chǎn)系統(tǒng)進行改造，使礦井生產(chǎn)能力和通風(fēng)能力有了較大提高，2003年、2006年礦井核定生產(chǎn)能力為15萬t/年。2009年核定通風(fēng)能力21.4萬噸/年。2009年

3、實際產(chǎn)煤14.38萬t。本礦井現(xiàn)有兩個生產(chǎn)水平，第一水平-250m水平，第二水平-450m水平。目前主要開采2層和3層煤，南翼首采區(qū)已于1995年結(jié)束，北翼二、三、四、五采區(qū)也已開采完畢?，F(xiàn)主要生產(chǎn)采區(qū)為六采區(qū)、2501快段區(qū)和北部開拓找煤區(qū)。1.2位置、交通本井田地處山東省臨沂市羅莊區(qū)高都辦事處境內(nèi)，它北距臨沂城約10公里，西距臨沂市羅莊區(qū)政府約9公里，其大地坐標(biāo)為東經(jīng)11822、北緯3457。井田南北走向長約3km，東西傾斜寬約2km，面積約6km2，井田南部有市南外環(huán)公路，可與濱河大道連接，西部有臨沂冊山公路，北部有羅程公路往西與206國道相連。西距京滬高速公路僅5公里。往東可直達濱河大

4、道。臨沂市內(nèi)有多條公路通往全國各地。且有兗石（兗州石臼所）鐵路經(jīng)過。交通極為便利。1.3地形地貌井田內(nèi)地勢平坦，地面標(biāo)高在+58.560米之間，北部略高于南部，井口標(biāo)高為+61米，井田西部有陷泥河自北向南流過，井田以東約4公路有沂河自北向南流去，歷史上沂河曾有過泛濫，據(jù)臨沂水文站觀測，最高洪水位為1957年與1960年的+65.65m，最大流量15400m3s，近年來由于上游建筑水庫、筑堤壩，下游又有沂沭河?xùn)|調(diào)等水利工程，因此該河對井田威脅不大。1.4氣象、水文本地區(qū)屬海洋大陸性氣候，年平均氣溫14.1,最高氣溫39.3，最低氣溫-16.5，降雨多集中在79月份，年平均降水量849mm,平均濕

5、度65，平均氣壓10161018毫巴，平均蒸發(fā)量在1400200mm之間，最大凍土深度為30cm。全年主導(dǎo)風(fēng)向為東北風(fēng)，地震裂度為9度。1.5地震本井田位于郯廬斷裂帶上，地震相對較頻繁。1668年7月25日晚8點左右(清康熙七年六月十六日戌時)，臨沂地區(qū)發(fā)生了我國歷史上大陸東部最大的一次地震。震中位置為東經(jīng)11830、北緯3448，即現(xiàn)今的郯城、臨沂、臨沭3縣交界處。此次地震震級為8.5級，極震區(qū)烈度達十二度，面積約1700平方公里，另外，歷史上還有：1671年12月20日，費縣地震，城垣復(fù)塌。1829年11月19日，費縣地震，聲如巨雷。 1852年4月25日夜，莒州大地震。 1865年8月，

6、費縣地震，星斗皆見，逾時方霽。 1910年1月8日，臨沂無云而雨，夜中地震。 1990年8月1日北京夏令時5時44分， 在蒼山縣城西北8公里的賈莊-尚莊一帶 (北緯3450、東經(jīng)11755)發(fā)生4.4級地震，震中烈度為5度。震中區(qū)僅有兩間舊房出現(xiàn)裂縫，部分房屋掉磚溜瓦，窗戶掉玻璃，地震未造成人員傷亡，蒼山、臨沂、郯城、費縣、莒縣、沂水等縣市均有震感。 1995年9月20日,山東省臨沂市費縣、蒼山交界處發(fā)生5.2級地震,這是該地區(qū)自1672年以來最大的一次地震。1.6礦井排水設(shè)施能力現(xiàn)狀-250水平正常涌水量為96米3/小時,-450水平正常涌水量為40米3/小時,250m水平中央泵房承擔(dān)著整個

7、礦井的排水任務(wù)，泵房內(nèi)安裝四臺排水泵。其中：三臺200D439型排水泵，配備440KW電機，額定揚程387m,單臺額定流量288m3/h；一臺D450606型排水泵，配備580KW電機，其額定流量為450m3/h；。其中一臺工作，一臺檢修，兩臺備用。工作泵20h排水量5760m3，大于礦井24h最大涌水量2184m3。井筒中設(shè)三趟主排水管路。一趟管徑為273mm，兩趟管徑219mm，采用并聯(lián)方式。泵房設(shè)置兩個安全出口，一個出口用斜井通到井筒，高出泵房11米，另一個出口通到井底車場，并設(shè)置二組既能防水又能防火的密閉門；250m中央水倉為內(nèi)、外環(huán)結(jié)構(gòu)倉，容積3500 m3。450m水平泵房于99年

8、底前安裝完成，擔(dān)負著450m水平的排水任務(wù)，水倉容積為1200 m3，設(shè)計涌水量167.4 m3h，設(shè)計最大涌水量240 m3h，泵房內(nèi)共安裝三臺排水泵，一臺型號為200D439型排水泵，配備440KW電機，額定排水量288 m3h，一臺型號為200D436型水泵，配備360KW電機，流量288 m3h，安設(shè)150mm排水管路兩趟，經(jīng)主下山排至250m水平地溝，然后進入中央水倉，完全能夠滿足450m水平排水要求。能夠保障礦井安全生產(chǎn)需要。見下表。井下排水設(shè)施配備情況表水 平（包括下山采區(qū)）水泵臺數(shù)水泵型號總排水能力管路趟數(shù)型號水倉容量m3正常涌水量m3/h-250m水平3200D439型288

9、 m3/h1趟273mm3700971D450606型2趟219mm-450m水平1200D439型288 m3/h2趟150mm1200392200D436型2.以往地質(zhì)和水文地質(zhì)工作評述2.1 預(yù)查、普查、詳查、勘探階段地質(zhì)和水文地質(zhì)工作成果評述1959年至1962年，山東省地質(zhì)局124隊在該區(qū)進行了地質(zhì)普查，先后施工125個鉆孔，總工程量15709.9m。其中水文孔9個，鉆探進尺1436.43m，抽水12次，最后提出高都勘探區(qū)普查總結(jié)地質(zhì)資料。1975年至1977年12月，臨沂礦務(wù)局地質(zhì)隊在原124隊工作的基礎(chǔ)上，在該區(qū)進行了詳查，先后施工鉆孔86個，其中水文鉆孔6個。總工程量為3377

10、0.38m，于1977年12月提交了山東省臨沂煤田塘崖區(qū)詳查最終地質(zhì)報告，煤炭工業(yè)部山東省煤炭工業(yè)局以（78）魯煤基字第875號文下達了臨沂煤田塘崖區(qū)詳查最終地質(zhì)報告審批決議書。2.2礦區(qū)地震勘探及其他物探工作評述臨沂煤田塘崖井田屬于全隱蔽性井田，具有斷裂構(gòu)造及巖漿巖發(fā)育、煤層穩(wěn)定性差等特點，故采用鉆探和測井兩種手段相結(jié)合的方法進行勘查。同時，根據(jù)相鄰礦井實際揭露資料和124隊普查資料分析，參照煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)范要求，在詳查時將本井田的構(gòu)造復(fù)雜程度定為第三類；煤層穩(wěn)定性定為第二至第三型，即三類二至三型。詳終勘探工程網(wǎng)度250250m。鉆孔密度達12.94個/km2。2.3礦井建設(shè)、開拓、采掘

11、、延深、改擴建時期的水文地質(zhì)補充勘探、試驗、研究資料或?qū)ｉT報告評述從建井開始，臨沂礦務(wù)局地質(zhì)隊施工了562-4號水文孔，對白堊系凝灰?guī)r砂礫巖含水層進行了抽水試驗，試驗成果見表4，投產(chǎn)后，通過巷探及井下鉆探，取得了大量的水文地質(zhì)資料，基本上掌握了白堊系凝灰?guī)r含水性及水力補給情況，以及-250m,-450m水平間煤層頂?shù)装搴约八ρa給情況，對F10斷層、F16斷層的導(dǎo)水性、含水性及奧灰含水性也有了一定的了解。生產(chǎn)時期從投產(chǎn)至今素描井下巷道約30000余米，主要為主、副暗斜井、-250m運輸大巷、-450m運輸大巷、二采主副上山、三采主副下山、五采主副上山及運輸、回風(fēng)石門；六采主、副上山、七、八

12、采主上山及回風(fēng)道、-300m北翼總回風(fēng)石門、-250m北翼開拓大巷等，僅礦井北翼采掘工程共提供巷探點70余處。共施工井下探水鉆孔15個，計1000m,分別為-250m水平煤3層位、二、三、四采下山煤3層位的確定及煤層附近含水情況，積累了大量巷探和鉆探地質(zhì)資料，為進一步查明和掌握礦井水文地質(zhì)情況提供了依據(jù)。3.地質(zhì)概況 3.1地層本井田區(qū)域地層由老到新有下古生界奧陶系石灰?guī)r地層，上古生界石炭二疊系海陸交互相煤系地層，中生界白堊系火山碎屑巖底層，第四系沖積黃土流沙層。石炭系太原群有煤14煤17形成，二疊系山西組有煤1煤3，其中煤3為礦井主采煤層。3.1.1奧陶系馬家溝組（OM） 全厚700余米，其

13、巖性主要為灰至灰白色石灰?guī)r和白云巖，在井田西部和中部出露并形成低矮山丘。3.2石炭系（C）3.2.1、本溪組（C2B）一般厚約60m，主要是雜色或淺灰色泥巖及少量砂巖，含灰白色石灰?guī)r二到三層，底部有G層鋁土和山西式鐵礦，與下伏奧陶系呈假整合接觸。3.2.2太原組（C3T）厚約60m，主要由泥巖、砂巖、石灰?guī)r組成，石灰?guī)r十三層，含煤十二層，其中有開采價值的煤層二至四層。本組與下伏地層呈整合接觸。煤14平均0.6米，可采儲量為15.8萬噸。為較穩(wěn)定到不穩(wěn)定煤層，在F16斷層以南分布較廣。煤16厚0-1.18米，平均0.56米，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在井田南部分布較廣，可采儲量為18.8萬噸。煤17平均厚0.4

14、6米，且硫分超標(biāo)，故未進行儲量計算。3.3二疊系（P）3.3.1山西組（）厚約110m，是本井田的主要含煤地層，與下伏地層呈整合接觸。主要由中細砂巖、粉砂巖、泥巖組成，含煤三到五層，有開采價值的二層，煤2在11勘探線以南較發(fā)育，以北則零星分布，賦存較穩(wěn)定，剩余可采儲量為35.2萬噸，煤3平均厚2.04米，厚度變化較大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，在井田范圍內(nèi)分布較廣，剩余可采儲量為266.2萬噸。3.3.2上下石盒子組（）殘留厚度約250m。主要由雜色粘土巖和灰灰綠色中粗砂巖組成。中上部發(fā)育一層奎山砂巖，其頂界為上下石河子組分界。下組夾一至二層鋁土（B層），奎山砂巖下有不穩(wěn)定的柴煤組，在煤田南部有一定的價值。

15、B層鋁土、奎山沙巖和柴煤是二疊系中部的重要標(biāo)志層。本組與下伏地層呈整合整觸。3.4白堊系 （K）3.4.1青山組（KQ）厚600余米。主要為灰綠色中粗粒凝灰質(zhì)砂巖、礫巖、砂礫巖。與下伏地層呈區(qū)域性角度不整合接觸。3.4.2王氏組（KW）最大厚度約1000米。巖性主要為紫紅色砂礫巖、砂巖。礫石成份為花崗巖、石英巖、泥灰?guī)r、粉砂巖等。與下伏地層呈區(qū)域性角度不整合接觸。 3.5第四系（Q）厚約025米，主要由粘土、含水沙層、礫石層組成。礫石成份主要為石英巖。第四系在煤田內(nèi)分布廣泛。3.5.1構(gòu)造。井田內(nèi)基本構(gòu)造形態(tài)以形成于白堊紀(jì)以前（即斷層只錯動白堊紀(jì)以下地層）走向正斷層為主，其次發(fā)育傾向、斜交斷層

16、。斷裂構(gòu)造極為發(fā)育，主要表現(xiàn)為正斷層，地層傾角隨構(gòu)造影響程度而變化?？v觀整個井田，以近南北向和東北向斷層為主，構(gòu)成了井田的主要構(gòu)造框架。井田內(nèi)已揭露斷層共46條，密度達7.6條/km2，構(gòu)造分類為級。井田內(nèi)主要斷層產(chǎn)狀見斷層控制情況表（表1）。井田內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，斷層發(fā)育，早期發(fā)育走向大斷層（F3、F4、F5、F6、F7）后期派生小型走向斷層及傾斜、斜交斷層，斷層切割抬升煤層，破壞了煤層的連續(xù)性和穩(wěn)定性。落差大的斷層，切割整個井田，落差小的斷層延展較短，有的呈不連續(xù)性。大型斜交斷層和傾向斷層切割走向斷層，大部分走向斷層呈東升西降的階梯狀正斷層，走向斷層大部分被巖漿巖充填。3.5.2巖漿巖。 井田內(nèi)

17、火成巖屬中基性巖類，形成時期為燕山中晚期，入侵層位為煤3及其他軟巖層和斷層形成的破碎帶，火成巖的侵蝕程度與斷層的發(fā)育程度密切相關(guān)，以斷層為通道侵入煤系地層，火成巖入侵北強南弱，以煤3為例，巖漿侵入具有積聚、擴展、波及三個分區(qū)現(xiàn)象。積聚區(qū)為無煤區(qū);在擴展區(qū)，火成巖侵蝕煤層，形成煤包，波及區(qū)煤層保存較好，火成巖侵入體主要以層狀和似層狀巖床侵入煤層頂?shù)装澹仨敯宥嘤谘氐装迩秩?，但不破壞煤層底板，整個井田火成巖侵入面積多達80。另外本井田內(nèi)的巖漿巖多沿破碎帶以巖床形式侵入軟底層，郯廬斷裂帶及次生的F3斷裂是區(qū)域巖漿侵入的主要通道，巖漿以該斷層為通道侵入到附近煤系地層。巖漿巖對含水層的破壞作用主要表現(xiàn)在

18、對煤層頂?shù)装宓钠茐模瑤r漿巖侵入煤層后，使煤層分叉或變薄。形成了火成巖假頂或火成巖假底。從而阻斷了上下含水層的水力聯(lián)系，使涌水量減少或淋水消失。3.5.3區(qū)域水文地質(zhì)臨沂煤田位于華北石炭二疊紀(jì)拗陷型聚煤盆地東南部，“魯西系”東南緣新華夏式構(gòu)造體系第二隆起帶交叉處，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。臨沂煤田主要受四條NNE向斷層控制，自西向東依次為蒼山斷層、青云山斷層、后村斷層和中坦斷層，構(gòu)成兩塹一壘，即羅莊褚墩和東高都后村地塹，青云山地壘。煤系地層賦存于兩個地塹之中，形成南北向展布的兩個含煤帶。塘崖井田位于臨沂煤田東含煤帶的北部，其東側(cè)為鄌郚葛溝斷層。區(qū)域性含水層有第四系流沙層，白堊系凝灰?guī)r，三煤頂板砂巖及三灰、八

19、灰、九灰、十灰、十四灰、奧灰等。煤層開采后，其頂板砂巖裂隙水沿裂隙滲入采空區(qū)，經(jīng)排水溝流入水倉，由水泵排出地面，頂板裂隙水的主要補給水源為上部凝灰?guī)r含水層，現(xiàn)開采3層煤，底板距石炭系含水層較遠。故對礦井涌水量無影響。4.礦井水文地質(zhì)4.1井田邊界及其水力性質(zhì)本井田南部以F17斷層與宇光礦業(yè)公司（小莊子煤礦）相鄰，因受巖漿巖侵入影響，該井田主采煤層大部變質(zhì)為天然焦。煤14 、煤16、煤17與塘崖井田之間以第20號勘探線附近的5、6、7邊界點為井田邊界。邊界兩側(cè)，各留50m煤柱為礦界煤柱。與宇光礦業(yè)公司相鄰的我礦首采區(qū)于96年開采完畢，并用永久性水閘墻進行了封閉，該礦井對本礦無水害威脅。本井田西部

20、與臨沂市羅莊區(qū)西高都煤礦相鄰，兩井田之間有F3、F4兩條落差分別為100m和145m的斷層相隔，且斷層帶均被火成巖充填。不含水，不導(dǎo)水。兩礦互不構(gòu)成威脅。本井田北部與臨沂市羅莊區(qū)東高都煤礦相鄰，該礦井已于2002年關(guān)井停產(chǎn)。井田邊界附近無較大地質(zhì)構(gòu)造，根據(jù)山東省煤管局魯煤管生（1994）375號文規(guī)定，兩礦井分別在本井田邊界附近各留50m煤柱為礦界煤柱，東高都煤礦生產(chǎn)期間曾在本井田邊界附近進行采掘活動。 因此，本礦井采掘工程接近北部邊界時必須堅持“先探后掘，先治后采”的原則，確保安全生產(chǎn)。礦井東部以F10大斷層為邊界，該斷層走向NNENE,傾向W,傾角1535，為高落差低角度斷層，落差大于20

21、0米，據(jù)首采區(qū)10310軌平巷揭露，該斷層為弱含水?dāng)鄬?，揭露該斷層時涌水量為3.0m3/h,后逐漸變小。4.2含水層4.2.1第四系含水沙層該層遍布整個井田之上，厚021.5米，平均厚10.43米。流沙層成分以中粗粒到巨粒石英為主，長石次之，另還有一些砂屑物質(zhì)和褐鐵礦結(jié)核等，局部有河卵石層，本層含水豐富，稍有承壓性質(zhì)，水位標(biāo)高為54.559米左右，水的來源靠大氣降水補給，其涌水量為450510立方米/小時之間。煤層均受該潛水帶補給，水質(zhì)為碳酸鈣鈉鎂水，總硬度8.3818.29，PH值為7.17.5，水溫17左右。4.2.2白堊系凝灰層砂巖本層全厚可達306.88米，局部分布。本井田主要分布在F

22、7斷層以東，成分主要由凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)礫巖等組成凝灰質(zhì)膠結(jié)，它覆蓋于整個煤系地層之上，是煤系地層的直接充水來源，其含水性具“滯性”。白堊系上帶也就是強風(fēng)化帶和風(fēng)化帶。強風(fēng)化帶深度位于地表以下30米左右，風(fēng)化帶深度位于地表以下40米左右。強風(fēng)化帶呈褐黃色，風(fēng)化特別嚴重，巖石極破碎，層間裂隙和斜交裂隙發(fā)育，裂隙不僅發(fā)育而且寬大，裂隙寬可達1030。風(fēng)化帶呈灰色，棕紅色間夾褐黃色，局部裂隙有方解石充填物。該兩帶都直接受流沙水補給，為風(fēng)化裂隙含水層，屬中富含水層。第二帶從地面40米以下至白堊系底界，該帶裂隙不發(fā)育，而且隨深度的增加而逐漸減少，這少許裂隙大部分被方解石充填，呈方解石石脈狀，巖石

23、完整呈塊狀和柱狀，含水微弱，補給來源差。第三帶位于白堊系底界與煤系頂界接觸處，長期受到侵蝕風(fēng)化，巖石破碎，受上部流沙水補給，流沙水沿風(fēng)化帶流動，為承壓裂隙含水層，含水弱中等，該帶對礦井涌水影響最大。原臨沂礦務(wù)局煤田地質(zhì)隊為搞清本井田的凝灰?guī)r含水性質(zhì)，于1987年分別施工了5624孔和5623孔(觀察孔)，其抽水情況見表4。4.2.3層煤頂板砂巖全厚10.4041.50米，平均厚21.00米，成分以長石、石英為主，有黑色鎬狀紋理，位于距地表50米以上的強風(fēng)氧化帶，節(jié)理較發(fā)育，為風(fēng)化裂隙含水層。位于距地表50米以下的3層煤頂板砂巖，巖石較細密，含水較弱或不含水，而我礦開采的3層煤最上限為-50米（

24、距地表110米），因此，該層對礦井的涌水影響不大。當(dāng)3層煤回采后，3層煤頂板砂巖冒落、彎曲以及發(fā)生裂隙，這樣3層煤上部水平的水會沿砂巖裂隙導(dǎo)入，使3層煤頂板變成后生含水層，該“含水層”將對3層煤的回采帶來極大的影響。該含水層的水質(zhì)為中碳酸根鉀鈣鎂水。4.2.4三灰厚4.0114.84米，平均厚8.47米。上部灰?guī)r呈灰白色、質(zhì)純；下部灰?guī)r呈深灰色、質(zhì)不純、堅硬、節(jié)理、溶洞及裂隙較發(fā)育，當(dāng)斷層錯動時，可能造成三灰與各煤層的直接接觸，因此應(yīng)注意透水，在一些已經(jīng)開采的礦井中，還沒有發(fā)現(xiàn)在3層煤的回采過程中由于三灰的機械作用而發(fā)生底鼓。根據(jù)226孔的抽水資料（見表2）。三灰屬中等含水層，其水質(zhì)為中碳酸根

25、鉀鈉鈣水。另外根據(jù)-450大巷的實際揭露和鄰近礦井東高都礦的實際揭露得知三灰基本無水，這可能是由于淺部揭露三灰時，由于節(jié)理、溶洞等發(fā)育而含水，而深部的節(jié)理、裂隙、溶洞等不發(fā)育而不含水，這還有待于今后的進一步證實。4.2.5八灰本層厚0.023.20米，平均厚1.67米，顏色呈灰到深灰色，結(jié)構(gòu)粗糙，為14層煤頂板，裂隙、溶洞都很發(fā)育，該層在西高都一號井已實際揭露。根據(jù)實際觀測及257號孔的抽水資料（見表2）。該層為中等含水層。水質(zhì)為重碳酸鈣鈉水。4.2.6九灰本層厚0.64-6.67米,平均4.00米,上部呈深灰色,往下其顏色漸深,為鈣質(zhì)泥巖,中部質(zhì)較純,內(nèi)夾黑色燧石層，層理發(fā)育,裂隙也較發(fā)育,

26、根據(jù)278號孔抽水資料(見表2).該層為弱含水層.4.2.7十灰厚5.86-13.05米，平均9.82米，為16煤頂板。該層厚度較大，沉積穩(wěn)定而均一，裂隙、溶洞均很發(fā)育，從224孔、257孔、219孔及278孔的抽水情況（見表2）分析，該層屬中等含水層，其水質(zhì)為重碳酸鹽和硫酸根鉀鈉鈣水。4.2.8十四灰厚27-30米，灰白致密質(zhì)純，厚度大，巖性均一，含有灰色燧石結(jié)核，裂隙、溶洞均較發(fā)育，但多被泥質(zhì)、粘土和方解石石脈充填，本含水層為弱含水層。4.2.9奧灰厚48米左右，F(xiàn)1斷層以西大面積露出地表，F(xiàn)1以東由蓋層履蓋，該層除裂隙發(fā)育外還有古溶洞，為強含水層，其水質(zhì)為重碳酸鹽鈣鎂水。4.3隔水層。4

27、.3.1下石盒子組泥頁巖以及上石盒子組上部的泥頁巖隔水層組雖然該隔水層組在局部范圍內(nèi)有部分缺失，但殘存的少許能防止上部含水層（如第四系流沙水及白堊系凝灰?guī)r水等）直接導(dǎo)入礦井。4.3.2一灰上部與下部的粘土巖、沙質(zhì)泥巖、泥巖等隔水層組該隔水層組厚28.43米，為較好的隔水層，在開采2、3層煤時，可以防止下部含水層水（如三灰、奧灰等）導(dǎo)入礦井。4.3.3三灰到八灰之間隔水層組這一段有五、六層粘土巖，泥巖和砂質(zhì)泥巖隔水層，厚30.75米，在開采14層煤時，可以防止三灰水導(dǎo)入礦井。4.3.414煤與15煤之間泥巖和砂質(zhì)泥巖隔水層組厚9.94米，可以防止八灰水補給九灰。4.3.5九灰和十灰間的泥巖隔水層

28、組厚8.36米，可以防止十灰與九灰相互勾通，特別是今后開采15層煤時，應(yīng)盡量減少其對頂板的破壞。4.3.6.16煤及17煤上下的粘土巖、泥巖隔水層組厚11.81米，為良好的隔水層組，可以防止本溪群含水層的水充入礦井。5.礦井充水條件5.1含水層第四系流沙層，白堊系凝灰?guī)r等都是本礦井的主要含水層，礦井現(xiàn)有的井巷已有多處直接揭露了這些含水層，例如主井，副井揭露了第四系流砂層、白堊系凝灰?guī)r，雖然鑿井時采用了特殊的施工方法，這兩處現(xiàn)仍有一定量的涌水，例如主井涌水量為6.00m3/h，風(fēng)井涌水量為2.00m3/h，首采區(qū)總回風(fēng)上山在揭露白堊系底界含水層處，其涌水量達4.86m3/h。5.2大氣降水大氣降

29、水和地表水是許多礦井的主要涌水來源，因本礦井的基巖普遍被第四系風(fēng)化粘土層及白堊系覆蓋，而且礦井開采的最上限是-50米，因此大氣降水以及地表水對礦井水無影響，因為地表水一般滲入第四系流砂層中，而流砂層除對凝灰?guī)r有少許補給外，對基巖無補給作用，例如冬季本礦區(qū)地面為旱地，夏季為水田，但礦井涌水量并不隨季節(jié)而變化（礦井涌水資料見表3），再從地面降水與礦井涌水相關(guān)因素曲線上，我們可以看出，地面降水曲線不影響礦井涌水曲線。5.3開采水平白堊系與煤系地層以不整合接觸，淺部水平的巷道及工作面距白堊系距離近，這樣淺部巷道及工作面的涌水量相對于深部巷道及工作面的涌水量大，而井下涌水的實際情況也的確如此，例如首采區(qū)

30、在回采前，-80米水平、-108米及-136米水平所施工的巷道總長度差不多。但-80米水平的涌水大于-108米水平的涌水，-450米水平主要來自四采區(qū)采空區(qū)，五采區(qū)僅有少量淋水，總涌水量一直穩(wěn)定在40立方米/小時。除首采區(qū)因涌水量大而采用水閘墻封堵外，其余采區(qū)回采后，由于上部工作面的涌水流入下部工作面，使各回采工作面的實際情況無法測量，但從各工作面頂板淋水的發(fā)育情況可以看出，也是上部水平工作面的涌水量大于下部工作面涌水量。5.4采空區(qū)裂隙帶高度在首采區(qū)范圍內(nèi)，三層煤為厚煤層，可采煤厚可達5米左右，二層煤為薄層煤。平均煤厚約1.1米，三層煤全部采用冒落法管理頂板時，其頂板冒落帶高度為14米（見下

31、面計算）小于2、3層煤的層間距40米，其他采區(qū)三層煤厚度也不超過5米，二層煤僅在個別采區(qū)可采。這樣2、3層煤的冒落裂隙導(dǎo)水帶高度可分別計算，到最大值為導(dǎo)水裂隙帶上限。2層煤一般采厚為1.1米，3層煤一般采厚為5米3層煤冒落帶高度：H3m=+2.2=+2.2=14.0米3層煤導(dǎo)水裂隙帶高度:H3l1=+5.6=+5.6=48.7米2層煤導(dǎo)水裂隙帶高度H2l2=+5.6=+5.6 =26.12米通過計算我們可以看出3層煤即使全部采用冒落法管理頂板，其導(dǎo)水裂隙高度也在2層煤的導(dǎo)水裂隙帶下部，而且3層煤還采用條帶法開采，因此2層煤的頂板導(dǎo)水裂隙帶為2、3層煤綜合影響的頂板導(dǎo)水裂隙帶，整個礦井涌水的80

32、%以上都是2層煤頂板水帶來的，而且隨著2層煤開采面積的增大其涌水量成正比例增加。6井田及周邊地區(qū)老窯水分布狀況本井田南部小莊子煤礦與西部西高度煤礦均為現(xiàn)生產(chǎn)礦井，礦井涌水及時排除，不存在老窯積水，礦井北部東高度煤礦已于2002年關(guān)井停產(chǎn)。該礦井與本礦開采同一煤層（煤3），井田邊界附近無較大地質(zhì)構(gòu)造，該礦井在靠近本井田邊界附近所進行的采掘活動揭露證實，巖漿巖侵蝕嚴重，可采有效面積不足20%，為預(yù)防其老空積水，各項采掘工程接近北部邊界時留設(shè)100m邊界煤柱，并必須堅持“預(yù)測預(yù)報，有疑必探，先探后掘，先治后采”的原則，確保安全生產(chǎn)。7礦井充水狀況目前，礦井除采煤3外，煤2僅開采局部塊段，煤14 兩個

33、可采塊段均位于首采區(qū)采空區(qū)積水體下方，煤16三個儲量塊段中, 兩個勘探程度較高的儲量塊段均位于首采區(qū)采空區(qū)積水體下方，一個勘探程度較低的儲量塊段，全部位于井田西部邊界煤柱和斷層隔水煤柱內(nèi),煤17煤層厚度達不到可采厚度，近期內(nèi)未被列入開采計劃。自1996年在-250m水平東大巷和-108m水平總回風(fēng)道建永久性水閘墻封閉首采區(qū)，礦井生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到井田北翼以來，礦井涌水量觀測結(jié)果證明，本礦井涌水量受開采面積和季節(jié)性變化影響不大，僅2001年程莊煤礦與本礦井貫通后涌水量增加40m3/h，該礦井自2003年5月停產(chǎn)后，進入本礦井涌水量穩(wěn)定在27m3/h左右；2002年8月4038軌道平巷接近F10斷層時增加

34、3m3/h涌水量，礦井涌水量仍在2001年修編地質(zhì)報告時預(yù)計礦井涌水量基礎(chǔ)上進行修正補充：（1）、-250m水平正常涌水量:92.8m3/h,最大涌水量:108.6m3/h；（2）、-450m水平正常涌水量:42.2m3/h,最大涌水量:61.6m3/h；（3）、生產(chǎn)廢水：20 m3/h；（4）、全礦井正常涌水量: 155.0m3/h,最大涌水量:190.2m3/h；而現(xiàn)在實際涌水量為：（1）、-250米水平正常涌水量為81m3/h,最大涌水量為90m3/h；（2）、-450米水平正常涌水量為39 m3/h,最大涌水量為44 m3/h；（3）、生產(chǎn)廢水:20 m3/h；（3）、全礦井正常涌水量

35、為140 m3/h,最大涌水量為154 m3/h；7.1礦井水來源分析：礦井南翼礦井水主要來源是第四系流沙水，通過首采區(qū)采空區(qū)冒落裂隙帶導(dǎo)入井下。1996年9月首采區(qū)結(jié)束生產(chǎn)后，分別在-250m水平東運輸石門和-108m水平回風(fēng)巷各建筑一道永久性水閘墻對該部分涌水進行了封閉，封閉后無任何漏水現(xiàn)象。7.1.1礦井水主要來源一是位于本礦井淺部的程莊煤礦（已關(guān)井停產(chǎn)）采空區(qū)裂隙水，涌水量20 m3/h。二是本礦井四采區(qū)采空區(qū)裂隙水32.3 m3/h，三是礦井主、風(fēng)井井筒淋水8 m3/h，四是二采區(qū)采空區(qū)裂隙水12 m3/h，五是4032塊段采空區(qū)裂隙水40 m3/h，六是北部開拓運輸大巷3.5 m3

36、/h。七是2501采區(qū)頂板淋水4.2 m3/h。 礦井在各涌水通道均建立了涌水量觀測站，定期用三角堰法和矩形堰對礦井涌水量進行觀測。8.礦井防治水工作由于本礦井的主采煤層2層和3層煤采用冒落法回采時，首采區(qū)回采后，其冒落帶受到上部流沙水的影響，涌水量曾達450m3/小時，原塘崖煤礦在-108m水平總回風(fēng)巷依據(jù)臨沂礦務(wù)局臨局生字（94）第335號文批準(zhǔn)的-108m水閘墻設(shè)計，于1995年9月19至26日建筑-108m水閘墻，該水閘墻體為多段楔形砼體結(jié)構(gòu)，墻體厚度4500mm，楔槽深度500mm,閘墻凈斷面4.45m2,空區(qū)內(nèi)最大水柱高度168m，設(shè)計最大抗壓強度1.85MPa。原塘崖煤礦依據(jù)臨沂

37、礦務(wù)局以臨局生字（95）第302號文批準(zhǔn)的-250m水閘墻設(shè)計，于1996年7月20日至8月9日在-250m水平東大巷建筑-250m 1#水閘墻，該水閘墻體為多段楔形砼體結(jié)構(gòu)，墻體厚度8000mm，楔槽深度800mm,閘墻凈斷面8.6m2,空區(qū)內(nèi)最大水柱高度310m，設(shè)計最大抗靜壓強度3.41MPa。抗剪強度0.32 MPa。為進一步提高安全防護能力，臨沂興元煤業(yè)有限責(zé)任公司依據(jù)1#水閘墻批準(zhǔn)設(shè)計，于2004年9月15至25日，在距1#水閘墻70m處建立2#水閘墻。該水閘墻體為多段楔形砼體結(jié)構(gòu)，墻體厚度8000mm，楔槽深度800mm,閘墻凈斷面4.4m2,設(shè)計最大抗靜壓強度3.41MPa?？辜魪姸?.32 MPa。原1#水閘墻及其周圍巖壁經(jīng)1996年8月9日至2004年9月24日連續(xù)8年現(xiàn)場觀測，無任何滲漏情況；-108m水閘墻、-250南大巷2#水閘墻自建成以來，一直堅持每周一檢查制度，2006年對兩處水閘墻安裝視頻監(jiān)控，實行不間斷監(jiān)控，至今該兩處水閘墻墻體完整，圍巖無滲漏現(xiàn)象，2009年4月16日，臨沂市煤炭工業(yè)辦公室組織專家對上述水