玉舍鄉中寨煤礦水文地質報告

　　　　　水城縣玉舍中寨煤礦



　　　　　　　　　水文地質報告

　　　　　二〇一一年三月二十五日



　　　　　玉舍鄉中寨煤礦水文地質報告

　　　一、礦井及井田概況

　　　（一）礦井及井田基本情況。

　　　玉舍鄉中寨煤礦是一家民營煤礦，由羅家營煤礦、海子灣煤礦、仙水溝煤礦和原中寨煤礦四家煤礦整合新建。該礦2009年8月正式破土動工，設計生產能力15萬噸/年，服務年限12年，預計2011年5月進入聯合試運轉。礦井采用斜井開拓，中央並列式通風，東西兩翼開采，主要開采水平+1827，首采煤層為K13煤層（根據礦井施工揭露，原設計首采K10煤層已被小窯開采破壞，經過設計變更為K13煤層）。現井巷開拓工程已基本完工，所有石門揭煤均已完成，首采麵回風巷、運輸巷正在掘進當中，礦井通風、排水、瓦斯抽放、提升、壓風等係統都已安裝到位。

　　　（二）位置、交通

　　　中寨煤礦位於六盤水市南東22km，屬水城縣玉舍鄉所轄，水城至盤縣省級公路從礦區西部經過，玉舍有直距約300m的礦山公路至工業場區，往北22km至六盤水火車站，24km到六盤水南編組站，往東7km到水柏鐵路濫壩火車站。礦區交通條件較好，煤炭外運方便。詳見交通位置圖。









　　　（三）地形地貌。

　　　礦區地形較複雜，切割較強烈，為中高山岩溶侵蝕地貌，脊狀山和溝穀較發育。區內總體地勢為北東高，南西低，最高處為礦區北東外側的山頭，海拔2371.8m，最低為礦區南西外側河穀，標高為+1870m，最大相對高差501.8m。區內出露的可采煤層一般出露標高為1900～1975m，易風化，常形成逆向坡，所處地勢較陡，植被發育，灌木叢生。



　　　（四）氣象、水文。

　　　本區屬亞熱帶高原季風氣候區，冬無嚴寒，夏無酷暑，氣候溫和，降水充沛，雨熱同期，有明顯的旱季和雨季之分。根據水城縣氣象站年氣象觀測資料，區內年平均降水量為1000～1200mm，其中5～8月為雨季，降水量達959.5mm，占全年降水量的84.64%，12月至次年2月為旱季，降水量為173.6mm，僅占全年降水量的15.33%。降水強度亦隨季節的變化而變化，冬春季節（旱季）降水量少，強度亦小，夏秋季節（雨季）降水量大，強度亦大，且較為集中。年平均降大雨至暴雨12～15天，日最大降水量達148.8mm，小時最大降水量66.4mm。區內年平均氣溫12.3℃，相對濕度79%，年平均蒸發量為1396mm，全年無霜期240天，日照時數為1555.6h，日照率為35%。主導風多為ESE向，平均風速2.3m/s。另區內還有春旱、倒春寒、淩凍、冰雹等災害天氣。礦區所處地勢較高，內無地表河流，地表水係不發育，位於礦山中部為一南西-北東向分水嶺，礦山北西側為一南西流向的衝溝，地表水通過坡麵或溝穀向南西彙入季節性小衝溝，然後向礦區南東外側排出，礦區內僅有三條季節性溝溪，在礦界南西側的玉舍河一般流量為786～1027L/s，其流量均受大氣降水影響，因此，地表水對礦井開采影響較小。

　　　（五）地震。

　　　貴州省城鄉建設環境保護廳“黔城設通發(1992)230號”文關於《公布貴州省地震烈度新區規劃的通知》和《中國地震參數區劃圖》(GB18-2001)，本區地震烈度為Ⅵ度，屬穩定區。

　　　（六）礦井排水設施能力現狀。

　　　礦井副斜井井底布置撒煤清理硐室，在清理撒煤硐室內開口掘一水平水倉、分別在副斜井井筒和清理撒煤硐室內開口掘水泵房通道連接一水平水泵房，並利用配水巷、吸水井與水倉聯係。機電硐室與水泵房一體布置。水倉分主副水倉，分別設有進水道，利用配水巷相連，總容積800m3。排水設備為三台 水泵，一工一備一檢修，額定流量 m3/h，揚程為 m；電機功率 kW，正常湧水時，一台水泵工作，最大湧水時二台水泵工作；在副斜井設置兩趟φ125×6無縫鋼管管路，一趟工作一趟備用。根據以往資料，礦井正常湧水量40.0m3/h、最大湧水量　120.0m3/h、排水垂高116m，水倉容積，井下最大排水能力均滿足疏水降壓的要求等，具有較強的抗災能力。



　　　二、地質概況

　　　（一）地質及構造

　　　1.地層

　　　本礦井位於格目底向斜南西翼西段，其總體構造形態呈單斜岩層。地層走向北西-南東，傾向北東，傾角25°～32°。礦區內出露地層有二疊係上統峨眉山玄武岩組（P3β）、龍潭組（P3l）、三疊係下統飛仙關組（T1f）、永寧鎮組（T1yn）及至第四係（Q）。現由新到老分述於下：

　　　1）第四係（Q）

　　　分布於山麓風化殘積、坡積物覆蓋和礦區東部、南部溝穀中有洪積和衝積物堆積。厚度0～15m，一般厚10.0m左右。

　　　2）下三疊係永寧鎮組（T1yn）

　　　下部為淺灰至灰黃色薄至中厚層狀石灰岩、泥灰岩；上部為紫紅色、灰綠色粉砂質泥岩，泥岩及灰綠色細砂岩組成。厚200～330m。

　　　3）下三疊係飛仙關組（T1f）

　　　分布於礦區北部及北部外圍的廣大區域，為灰綠色、紫紅色薄至中厚層狀粉砂質泥岩、粉砂岩、泥岩，局部地段夾泥灰岩組成。厚500～700m。

　　　4）上二迭統龍潭組（P3l）

　　　為淺灰色至灰綠色細砂岩、粉砂岩、粉砂質泥岩、泥岩、粘土岩夾煤層組成。厚400～485m。根據龍潭組的岩性，化石及含煤情況，將其劃分為四個岩性段：

　　　龍潭組第四段（P3l4）：下界為B4標誌層頂，上界為飛仙關組第一段之底。岩性以淺灰色、灰色含鈣質的細砂岩、粉砂岩夾砂質泥岩、粘土岩及煤層組成，含煤10～15層，礦區範圍內可采及局部可采4層，編號K1-b、K9、K10、K13。厚70～110m。

　　　龍潭組第三段（P3l3）：下界為B5標層底，上界為K18煤層頂。岩性為灰綠色細砂岩、灰色粉砂岩、粘土岩及煤層組成。含煤8～13層，礦區範圍內可采及局部可采2層，編號K18、K26。分布於本段中、上部，厚70～110m。

　　　龍潭組第二段（P3l2）：岩性以灰色細砂岩、粉砂岩、粉砂質泥岩、泥岩、粘土岩及煤層組成，含煤14～30層，均不可采。厚150～200m。

　　　龍潭組第一段（P3l1）：下界為峨眉山玄武岩頂，上界為K106-b煤層底，岩性以泥岩、粉砂質泥岩等細粒級岩石為主、上部夾一層厚3～4m的花斑狀鈣質細砂岩（B8標誌層），含煤6～8層，礦區範圍可采1層，編號K109-b。厚50～80m。

　　　5）上二迭統峨眉山玄武岩組（P3β）

　　　為深灰至暗綠色玄武岩，具氣孔狀、杏仁狀構造，厚度大於100m，與上伏地層呈假整合接觸。

　　　2.煤層

　　　礦區內主要可采煤層為K1-b、K9、K10、K13、K18、K26、K35-b、K106-b、K109-b等9層煤。K3、K110-a煤層在本礦井礦區範圍厚度均小於0.7m。

　　　K1-b煤層：位於龍潭組第四段，距飛仙關組下界15～25m，是含煤地層中的最上一層可采煤層。厚度一般為0.96～2.26m，平均1.88m，全區穩定可采。煤層結構複雜，含夾矸1～2層。頂板一般為粉砂岩，次為粉砂質泥岩及細砂岩，局部地段有0.05m厚的粘土岩偽頂，底板為粘土岩。

　　　K3煤層：位於P3l4上部，距K1-b煤層一般7～15m，一般10m。西部可采，東部一般不可采（僅極個別點達可采厚度），兩極厚度0.00～2.49m，平均約1.13m，屬薄煤層，含1～2層隱晶高嶺石粘土岩夾矸，為不穩定煤層。頂板以粉砂岩為主，次為粉砂岩及粉砂質泥岩，底板為粘土岩。本礦井礦權範圍均不可采。

　　　K9煤層：位於P3l4中部，上距B2標誌層3～5m，距K3煤層一般20～35m。厚度0.48～1.61m，平均1.25m。含1～2層隱晶高嶺石粘土岩夾矸，為較穩定煤層。頂板以細砂岩為主，次為粉砂岩及粉砂質泥岩，底板為粘土岩。

　　　K10煤層：位於P3l4中部，上距K9煤層8～15m，一般10m左右。厚度0.66～4.78m，平均1.68m，為局部可采的中厚煤層。結構複雜，含2～3層粘土岩夾矸，其厚度變化較大，屬不穩定煤層。頂板主要為粉砂岩及泥質粉砂岩，次為細砂岩，底板為粉砂岩。

　　　K13煤層：位於P3l4下部，上距K10煤層10～24m，一般15m。厚度0.71～3.72m，平均2.20m。含1～2層粘土夾矸，夾矸厚度較大，一般在0.30～0.50m之間。為較穩定煤層，全區可采。煤層頂板以細砂岩為主，底板為粘土岩。

　　　K18煤層：位於P3l3頂部，B3標誌層為其直接頂板，上距K13煤層20～40m，一般30m。煤厚1.32～4.14m，平均2.85m，全區可采。結構較複雜，含2～3層高嶺石粘土岩夾矸，屬穩定煤層。頂板為粉砂質泥岩，底板為粘土岩。

　　　K26煤層：位於P3l3上部，上距K18煤層20～45m，一般25～30m。厚度0.42～1.31m，平均1.45m，煤層變化較大，為較穩定煤層。頂板以粉砂岩為主，底板為粘土岩。

　　　K35-b煤層：上距K26煤層15～25m，一般20m左右，厚度0.00～4.46m，平均0.81m，為局部可采煤層。總的看來，煤層厚度變化較大，可采範圍小，為不穩定煤層。頂板以粉砂岩及粉砂質泥岩為主，底板為粘土岩。

　　　K106-b煤層：位於P3l1頂部，上距K35-b煤層230～260m，B7標誌層為其頂板。厚度0.00～3.29m，平均0.85m，煤層變化較大，為不穩定煤層，頂板以泥岩為主，底板為粘土岩、粉砂岩。

　　　K109-b煤層：位於P3l1中部，上距K106-b煤層一般20～30m，厚度0.21～2.88m，平均1.14m，煤層變化較大，為不穩定煤層。頂板以泥岩為主，底板為粘土岩。

　　　K110-a：位於P3l1底部，上距K109-b煤層10～15m，兩極厚度0.00～5.71m，平均1.48m，煤層變化較大，為不穩定煤層。頂板以泥岩為主，底板為粘土岩。該煤層西部較厚，向東逐漸變薄，至礦井0、1拐點連線以東已不可采或尖滅。

　　　3.地質構造

　　　本礦井所處構造單元：楊子準地台黔北台隆六盤水斷陷威寧北西向構造變形區，位於格目底向斜南西翼西段，其總體構造形態呈單斜岩層。地層走向北西-南東，傾向北東，傾度25°～32°。

　　　礦區內發現的大小斷層共19條，其中以礦區中部的F40斷層規模最大，其餘斷層規模均較小，垂直斷距均小於30m，且多數斷距在10m以內。

　　　F40正斷層：深部由ZK138、ZK1405鑽孔控製到1400m標高以下。走向延伸約3000m，由南西往北東區外延伸，垂直斷距50～210m左右，向淺部斷距逐漸減小，切割所有煤層及P3β～T1yn地層。斷層走向約58°～88°，傾向328°～358°，傾角37°～76°。

　　　總之，礦井構造複雜程度為中等類型。





　　　三、區域水文地質

　　　區域大致以水城為中心，包括其北部的大河邊、南開、小河邊、二塘和格目底5個含煤向斜以及這些向斜之間的石炭、二疊係地層組成威水、水杉、蟠龍等背斜。根據區域水文地質條件，含（隔）水層（組）的分布、地表水係、地表分水嶺及地貌、構造特征等，本區域簡略地質分區為：大致從野窩坪起，經雙龍井至尖山壩一線為區域性的北西-南東向分布的地表分水嶺。以此分水嶺為界，可將整個區域劃分為南、北兩大區。兩大區的地表水和地下水各自成係統，分別向南北分流。北部區屬烏江水係，南部區屬盤江水係。兩大區之間不發生水力聯係。格目底礦區屬於南部分區之格目底小分區，小分區周圍一般皆有峨眉山玄武岩隔水組圍繞而構成完整的隔水邊界，因而每一個小分區可視為一個獨立的水文地質單元。中寨煤礦位於格目底小分區水文地質單元內。



　　　四、礦井水文地質

　　　（一）地下水類型

　　　礦區內地下水類型主要為碳酸鹽岩岩溶裂隙水和基岩裂隙水，其次為鬆散岩類孔隙水。

　　　（二）含水岩組及其含水特征

　　　（1）碳酸鹽岩岩溶裂隙水含水岩組：主要為三疊係下統永寧鎮組第一段至第二段（T1yn1-2）。主要分布於礦區北東部外圍的山嶺地帶，地表岩溶較發育，含水層接受大氣降水補給後，地下水通過岩溶裂隙、溶洞集中運移，含水性能好，富水性強。

　　　（2）基岩裂隙水含水岩組：主要包括三疊係下統飛仙關組第一段（T1f1）和第二段（T1f2），本含水岩組風化裂隙及垂直溶蝕較發育，透水性較好；基岩裂隙水弱含水岩組：二疊係上統龍潭組（P3l1-4），由碎屑岩、粉砂岩、鈣質砂岩、泥質粉砂岩及煤層組成，含少量裂隙水。

　　　（3）鬆散岩類孔隙水含水岩組：主要為第四係（Q），分布於礦區外圍低窪和河穀中有洪積和衝積物堆積。礦區內僅有局低窪地帶有少分布，厚度0～10m，一般厚5.00m左右。局部鬆散層厚度較大的地帶，含少量孔隙水。

　　　（4）峨眉山玄武岩極弱含水岩組：在礦區南部外圍分布為相對隔水層。

　　　（5）斷層水文地質特征：由於斷層切割的飛仙關及煤係地層是由一套砂、泥岩互層組成，多屬於柔性岩石，即使受斷層的破壞，也不會產生較大的張開裂隙。實際所見的一般斷層破碎帶的壓緊膠結程度都較好，斷層導水性及含水性差，對礦床充水的影響較小。但礦床今後開采時所產生的人工裂隙可能與斷層破碎帶連通，而導致其它層段及地段的地下水流入破碎帶而引起其富水性及導水性增大，特別是斷層通過河流的地段這種情況發生的可能性更大，因此，礦床開采時應加以足夠重視。

　　　（三）地下水的補給、徑流、排泄條件

　　　礦區內的地下水補給主要來源於大氣降雨，泉點流量變化受降雨量的影響較大，地下水的流向受岩性、構造的控製，其總體流向為北西向。

　　　（四）礦井充水因素分析

　　　本礦井是以大氣降水為主的裂隙充水礦床，主要為頂板中及斷層所含裂隙水向巷道內滲漏，其次為滑坡、老窯積水及采空區積水等。

　　　（1）老窯、老空充水因素

　　　區內老窯中均有積水，據走訪調查：積水量一般數十噸至數百噸不等，由於老窯采深多在煤層露頭線下斜深5～80m，整合改造前個別老井采深達100m以上，開采時應避免在這一地帶布置采區，以防止老窯突水造成災害。根據小煤礦、老窖調查資料，礦區範圍內的小窯較多，分為常年性小窯和季節性小窯。

　　　常年性小窯，多屬於巷道式采煤，即主巷大多沿煤層平硐開拓，向兩側開支巷采煤，支巷寬3～5m不等，其間留2～3m的煤牆或3～5m見方的煤柱以支護頂板，個別進行小麵積（寬數米，長數十米）回采時，則有適當的圓木支護；季節性小窯一般是每年開洞，采夠則棄，也有開一個洞（煤層頂板穩固的）多年使用的，個別有長達數年之久，隨時可進行采煤。這些小窯多屬巷道式采煤，采深多在煤層露頭線下斜深5～80m，地表一般未發現地表裂隙。洞內也極少有冒頂現象發生。積水量一般數十噸至數百噸不等，據礦井提供資料，礦區內平硐開拓老窯基本無積水，少數沿K18煤層斜井開拓的老窯有少量積水，最大的積水區在整合前的原仙水溝煤礦主井筒西北，積水量約950m3。

　　　（2）老空邊界和積水量

　　　中寨煤礦為整合礦井，係由原水城縣中寨煤礦、羅家營煤礦、仙水溝煤礦、海子灣煤礦四對礦井整合改造而成。整合前各井開采均形成一定範圍的采空區，均有較大量的老空積水。

　　　原中寨煤礦、仙水溝煤礦采空區麵積76800m2，積水量約13500m3，分布於現礦區中部，為K1-b、K9、K10煤層開采采空區積水，對其下部煤層開采有影響。

　　　原羅家營煤礦采空區麵積約12300m2，積水量約1800m3，分布於現礦區西北部，為K26煤層開采采空區積水，對其下部煤層開采有一定影響。

　　　原海子灣煤礦采空區麵積約5720m2，積水量約1700m3，分布於現礦區東北部，為K18煤層開采采空區積水，對其下部煤層開采有一定影響。

　　　（3）其它充水因素

　　　在自然狀態下，井田充水因素主要是龍潭組內所含的裂隙水。它通過煤層頂板中的裂隙直接向礦井或采空區充水。由於龍潭組的富水性弱，單位湧水量及滲透係數均極小，故將來礦井湧水量也不會太大。間接充水含水組為飛仙關組，在自然狀態下對礦井充水影響也是很小的。

　　　井田內河流、溪溝雖然發育，且雨季流量較大，但在自然狀態下是地下水補給河水，河流、溪溝是地下水的排泄地帶，所以河流、溪溝水不是礦床充水的主要因素。

　　　井田內小窯雖多，但開采深度不大，其中多數不積水，少數有積水者積水量甚少，故對礦床充水影響不大。但整合改造前各井開采均形成一定範圍的采空區，均有較大量的積水，在開采布置時應盡量避開積水區或留設保護煤柱。

　　　井田內發育的龍潭組內斷層規模一般不大，其破碎帶擠壓緊密，富水性很微弱，導水性也較差，不易造成各含水岩組之間的水力聯係。故對礦床充水影響不大。

　　　（五）開采後的水文地質條件變化及趨勢

　　　隨礦井開采深度增加，采空區加大，采空區地裂縫等導致礦山水文地質條件的改變，從而引起礦山充水因素的變化。

　　　（1）含水層的變化

　　　由於開采裂隙的產生，使含（隔）水層均遭破壞，隔水層不起隔水作用，甚至變成透水或含水層，且含（隔）水層之間產生了水力聯係。

　　　（2）岩層含水性的變化

　　　開采裂隙的產生，將大大增加降雨量的滲入補給，使弱含水層變為強含水層。

　　　（3）地下水運動狀態的變化

　　　開采前，含水層中由於薄層隔水層的作用，地下水以沿層麵流為主，循環交替緩慢，開采裂隙產生後，使層麵流變成垂直層麵流，循環交替加快。

　　　（4）地下水補、逕、排條件的變化

　　　開采前，礦山內河流、溪溝都是地下水的排泄場所，主要表現為地下水補給地表水。開采後，由於人工裂隙的產生和礦井長期排水，開采區地下水位下降，低於地表河床，部分地表水會反過來補給地下水，然後由礦井排出地表。

　　　（5）水質的變化

　　　礦山開采後，由於垮塌、裂隙的產生，會引起不同含水層之間地下水的混合，從而導致水質變化。同時由於礦井長期排水、洗煤用水、礦山生活汙水的排出使地下水及地表水嚴重汙染，水質惡化。



　　　五、對礦井開采受水害影響程度和防治水工作難易程度的評價

1.礦區主要水害類型

礦區存在水害主要有以下三種類型：

1）老窯透水。礦井的K1-b、K9、K18煤層整合改造前已開采形成較大區域采空，K26煤層也部分開采，因此，大氣降水沿煤層上部的岩石裂隙滲透，在采空區內形成老窯積水。

2）大氣降水。由於煤層上覆岩層厚度較薄，且覆岩厚度小於安全開采深度，大氣降水彙集到地勢低窪處，通過采動裂隙直接灌入井下，形成礦坑湧水。

3）碳酸鹽岩岩溶裂隙水含水岩組。主要為三疊係下統永寧鎮組第一段至第二段（T1yn1-2）。主要分布於礦區北東部外圍的山嶺地帶，地表岩溶較發育，含水層接受大氣降水補給後，地下水通過岩溶裂隙、溶洞集中運移，含水性能好，富水性強。

　　　以上三種水患威脅，主要威脅來自老窯透水，采掘過程中必須堅持“有掘必探，先探後掘”的原則。



　　　六、礦井水文地質類型的劃分及對防治水工作的建議

　　　（一）礦井水文地質類型的劃分

　　　根據礦區周邊現已停采老硐及整合改造前各井湧水量的調查，在整個開采過程中未出現礦坑突水、淹井等現象；礦坑有少量積水。本礦井正常湧水量為40m3/h，雨季最大湧水量為120m3/h。根據《礦井水文地質規程》分類，本礦井水文地質條件屬簡單類型。

（二）對防治水工作的建議。

1、由於礦區範圍內小窯開采曆史悠久，許多老窯沒留下文字及圖紙依據，因此必須繼續加大對礦區範圍內老窯進行調查走訪，對調查出的老窯井口進行測量定位，根據調查情況對老窯積水和積水標高進行估算，在采掘工程平麵圖上標明。

2、做好水倉泵房運行記錄，隨時掌握礦井湧水量變化情況。

3、加強對仙水溝地表水防治工作，避免雨季溝水經表土層滲入井下。

4、加強井下掘進工作麵探訪水工作，堅持“有掘必探，先探後掘”的原則，對探明的老窯位置也必須在采掘工程平麵圖上進行標注。