陽煤集團一礦防治水中長期規劃（2009~2014）

1 前言
水害是煤礦五大災害之一。在煤礦建設和生產過程中，經常遇到水的危害發生孔隙水、裂隙水、巖溶水、老空水、地表水等通過斷層、采動裂隙和鉆孔等導水通道潰入井下的淹井事故，直接威脅礦工生命和國家財產安全，甚至造成眾多人員傷亡和經濟上的巨大損失。

隸屬于陽煤集團的陽泉礦區各礦開采水文地質條件各異，防治水工作難度逐步加大，防治水工作已成為陽泉礦區安全生產的關鍵問題之一。規劃是謀求安全生產發展的前導，為此陽泉煤業（集團）有限責任公司委托煤炭科學研究總院西安研究院進行《陽泉礦區防治水規劃》（簡稱《規劃》）的編制工作。旨在以《規劃》為指導，有計劃、有步驟、有針對性的開展陽泉礦區防治水工作，避免或減輕水害對礦井生產的影響，確保礦區無危及礦井安全生產的突水災害，滿足礦區生產發展需求。

陽煤集團一礦在經過五十多年的開采后，逐漸進入下部煤層的開采，現主要進行3#煤和15#煤的開采。隨著開采工程往深部煤層延深，一礦防治水工作難度逐步加大，主要表現在：

1）15#煤開采受到上覆煤層采空區積水影響嚴重。

2）部分開采區域受到受到相鄰采空區積水的威脅。

3） 區內陷落柱發育較多，陷落柱可能形成導通上部水體與采掘空間的通道，從而造成礦井涌水量增大或者突水事故。

《陽煤集團一礦中長期防治水規劃》是《陽泉礦區防治水規劃》的組成部分，適用于陽煤集團一礦。

《陽煤集團一礦中長期防治水規劃》以一礦生產規劃為基礎，以相關法律、法規及規程為依據，是一礦防治水工作的指導性文件和防治水工程項目的實施依據。

《規劃》以2009年為基期，以2014年為規劃期?！兑巹潯匪罁Y料截至2009年8月。

在《陽煤集團一礦中長期防治水規劃》編制過程中，得到了陽煤集團主管領導，陽煤集團發展計劃部、技術中心、地質測量部，一礦主管領導及一礦地質測量部的大力支持，規劃方案是編制組同上述有關人員充分溝通并廣泛討論的基礎上形成的。

由于時間倉促，加之對有關問題的了解深度有限，不足之處在所難免，懇請在未來規劃的執行過程中對有關問題做出具體分析后，有針對性地對規劃加以修改和完善。

2.1 基本概況
2.1.1 交通位置
一礦位于山西省陽泉市西北和盂縣交界處，井田內的落雁垴-廟梁分水嶺是陽泉市、盂縣行政分界線。井田南部為陽泉市舊街、興辛及平坦鄉管轄；北部歸盂縣的南婁、路家村鄉及陽泉市的燕龕鄉和蔭營鎮管轄。見圖2.1（一礦交通位置圖）。

井田交通條件方便，有專線鐵路在陽泉車站與石太線接軌，運距10公里。沿一礦公路南行2公里經賽魚口可與太相高速公路以及307國道線相連。
 

圖2.1 一礦交通位置圖
2.2.2 自然地理
一礦井田位于太行山中段西翼，以落雁垴-廟梁-佛爺梁-王蘭山-劉備山分水嶺大致呈東西向橫貫井田中南部，形成中部高而南北低的地勢，井田內地形切割強烈，沖溝極為發育，形成了復雜的中低山地形地貌。最高點落雁垴標高為1369.3m，北坡最低點為皇后村前的召山河谷，標高為1035m，南坡最低點為蒙村河床，標高為766.3m，一般相對高差為300米左右?？偟牡孛蔡卣鳛椋浩露腹壬?，植被較少，基巖裸露。
井田范圍內河流主要為桃河水系和溫河水系。桃河水系主要有保安溝河、蘆湖溝河和蒙村河等。溫河水系主要有召山河(由巨溝河、高家溝河、紅筒溝河、楊家峪溝河匯集而成)、燕龕河(由蔡家峪溝河、回溝峪溝河、羊皮凹溝河、張花溝河、西溝河匯集而成)、元子溝河、白家溝河、鴿子塄溝河等支流，都自南而北注入10公里以外的溫河。河流受季節性控制明顯，為間歇性河此次流，冬、春季往往干涸無水，每年的6—9月份雨季時常因山洪暴發流量劇增。
井田屬于暖溫帶大陸性半干旱季風氣候。年最大降水量866.4mm,最小降水量240.4mm，平均降水量566.5mm。
陽泉礦區除昔陽縣境內基本烈度為七度區外，其余地區均為六度區。陽泉地區未發生過六級以上大地震，一般在4.5—5.0級。
2.2 生產概況
一礦分四個生產水平開采3#、6#、12#、15#煤層。北頭咀井以平峒皮帶斜井聯合開拓方式開采3#、6#煤層，主水平設在+805水平，采用平峒開拓，盤區式布置，采煤方法為單一長壁冒落法。北丈八井以副立井，皮帶斜井聯合開拓方式，分兩個條帶開采12#、15#煤層，主水平設在+669米，采煤方法為一次采全高“開天窗”放頂煤采煤法。規劃期內以開采3#、15#煤為主。
3 生產規劃
規劃期內，一礦回采工作面涉及3#、12#、15#煤層，其中12#煤層僅有4303一個工作面。規劃期內以開采3#煤和15#煤為主。
3#煤工作面回采規劃見表3.1（3#煤回采接替表）。

4 地質條件
4.1 地層
地層由老到新到新敘述如下：
1）奧陶系：
（1）下奧陶統亮甲山組
本組全厚為60—140m，主要以灰白色的白云質灰巖和深灰色的石灰巖及白云質灰巖與石灰巖的互層組成，有時含有少量的隧石結核條帶。
（2）中奧陶統下馬家溝組
總厚度180—190m左右。本組以厚層狀的深灰色石灰巖為主，中下部夾中厚層狀的角礫狀泥灰巖和白云質灰巖，局部夾薄層狀的泥質灰巖。
（3）中奧陶統上馬家溝組
上段：為厚層狀的深灰色石灰巖，灰黃色泥灰巖和深灰色角礫狀石灰巖組成，厚60—70m。
中段：為巨厚層狀的深灰色石灰巖，致密質純性脆，夾方解石脈。頂部常夾一層黑色泥巖，在中部常夾一層比較薄的深灰黃色角礫狀石灰巖，總厚度為120米。
下段：為巨厚層狀的深灰色、灰色、白色、雜色角礫狀泥質灰巖和少量的白云質灰巖組成，具豹皮狀，裂隙多為泥質和石膏所充填，厚度80—90m左右。
（4）中奧陶統峰峰組：
由深灰色之石灰巖和泥灰巖組成，在中部含有大量的石膏，呈似層狀和脈狀水平分布，最大厚度可達4—8m，夾于灰巖和泥灰巖之間，底部還常出現1—2層角礫狀的泥質灰巖和角礫狀的灰巖，全組總厚225—260m左右。
2）中石炭統本溪組：
本組含灰巖2—4層，厚度一般為1米左右,本組含煤線0一2層，不穩定、不可采。本組平均厚度為56.75米，與下伏奧陶系中統峰峰組呈假整合接觸。
3）上石炭統太原組
太原組是本區主要含煤地層之一，連續沉積于本溪組地層之上。全組厚度90—130m，平均121.82m，由灰色、深灰色砂質泥巖、泥巖，灰白色細—中粒砂巖，深灰色石灰巖和煤組成。
4）下二疊統山西組
山西組連續沉積于太原組之上，為本區主要含煤地層之一，含煤性較太原組略差。全組厚度40—75m，平均57.79m。由灰白色砂巖、深灰色砂質泥巖、泥巖和煤組成。
5）下二疊統下石盒子組
下石盒子組出露于本區的東部，連續沉積于山西組地層之上，根據巖性和特征大致分為三個層段：
（1）綠色巖層段：
本段主要出露于官溝口和井溝以及蒙村河的東岸一帶，由灰黑色砂質泥巖及灰綠色的砂巖組成。本段由于地表風化后砂巖及砂質泥巖呈淺綠色，因而稱為綠色巖層段?？偤穸葹?0—60米。
（2）黃色巖層段
本段由灰黑色砂質泥巖與黃綠色中粒砂巖組成。本段巖層在地面風化后，多呈灰黃色，因而稱黃色巖層段?？偤穸绕骄鶠?0m左右。
（3）砂巖段
本段主要1—2層灰白色中—粗粒砂巖和2—3層黃綠色的砂質泥巖及一層黃紅色和灰白色的鋁質粘土巖組成。全厚36—41m。
6）上二疊統上石盒子組
本組大面積出露于本區的西部，總厚度為320m左右，連續沉積于下石盒子組地層之上。根據其巖性特征，主要分為三個階段。
7）上二疊統石千峰組
主要分布于本區的高嶺，佛凹以北的擔山和雙足山頂一帶，底部為一層淺紅色含礫石的中—粗粒砂巖（K13）,連續沉積于上石盒子組地層之上。該組由于顏色鮮艷，與下伏石盒子組極易區別，但在本區內因風化剝蝕，出露不全，最大出露的厚度達80m左右 。
8）第四系
第四系地層以不整合覆蓋于各時代地層之上，大多分布一些比較平坦的山頂和平緩的山坡地帶。大致分為中更新統的離石黃土和上更新統的馬蘭黃土。
4.2 構造
由于陽泉礦區東部太行和北部五臺的隆起，形成了一個東北高而西南低沿北西走向往南西傾斜的一個大規模的單斜構造，在這個單斜面上，次一級的構造以波狀起伏的短軸褶皺構造為主，層間的小型斷裂構造次之。
一礦位于礦區大單斜的西北部，其構造形態基本上也呈一單斜狀，其走向為北西，傾向為南西。沿單斜走向和傾向均發育有次一級的較平緩的褶皺群和層間斷裂構造，局部地段發育有陡傾撓曲，尤其是井田陷落柱較發育。
1）褶皺
在一礦井田單斜上發育的次一級的規模較大的褶皺構造有15條，發育各類褶皺共91條。在平面上多呈平列式或斜列式組合，多沿北北東—北東方向展布。
2）斷層
一礦井田落差大于20米的大中型斷層只有兩條，落差分別為20米和25米，均為逆斷層，主要影響12號及15號煤層，其余以落差5米以下的斷層為主。系褶皺形成中，層間滑動形成的，因此受褶皺構造所控制。在平面上一般成群出現。
3）陷落柱
一礦井田內巖溶陷落柱廣泛發育，目前在井田內共發現陷落柱384個，其中絕大部分為井下采掘工程所揭露。陷落柱的直徑大小相差懸殊，最大的直徑為385米，最小的僅為10米，其中以40—60米的居多。陷落柱的發育給防治水工作帶來困難。
5 水文地質條件
5.1 區域水文地質條件
一礦位于娘子關泉域，屬娘子關泉水文地質單元。娘子關區域系統邊界：東界自東固壁鄉向南經白羊峪、閆莊至左權附近，以下奧陶統灰巖區域性相對隔水層為界；由東固壁向北經東回鄉、槐樹鋪至葦澤關斷層一帶，以地表分水嶺為界。北界自葦澤關斷層起經黃統嶺鄉、東莊頭、皮夫惱、王村一帶，以地表分水嶺及斷層為界。西北部以東山背斜及斷層為界，分布于東梁、大威山一線。西南界自袁家惱、馬首一線，大致以奧陶系灰巖頂面埋深1000m為界。西界以地表分水嶺為界，自北向南刁烏楞、沾尚鄉、老廟山、焦山寨、紫荊山一帶，標高1495.4~1700.4m，北高南低。南界以左權中學清漳河以南一帶，以巖溶地下水分水嶺為界。見圖5.1（娘子關泉域分布范圍）。
碳酸鹽巖裸露面積1802.5km2，占總面積的25.6%。主要出露于北部盂縣一線以北，東部出露于巖會、北界都、趙壁、閆莊一帶，埋藏區碳酸鹽巖面積4127.5km2，占總面積的58.2%，非巖溶面積1104.3km2，占總面積的15.7%。

圖5.1　　娘子關泉域分布范圍

5.2 含水層
1）中奧陶統灰巖含水層
中奧陶統馬家溝組灰巖是礦區強含水層，為煤系地層基巖?；規r巖溶裂隙及蜂窩狀溶孔溶洞較發育，主要靠大氣降水及地表水滲漏補給，為補給娘子關泉域的主要含水層。其主要含水段的為上、下馬家溝組的厚層角礫狀灰巖，峰峰組灰巖多處于區域水位之上的垂直入滲帶。奧灰水位+380~+410米，富水性較好。
2）太原組灰巖含水層
含水層主要由K2，K3、K4石灰巖、K1砂巖及“怪砂巖”組成，總平均厚度為31.49m。K2(四節石)為15#煤老頂，勘探鉆孔打至該層位的向斜部位時鉆孔有微量的涌(漏)水。北丈八井8501工作面的5號放水孔，進尺在13 m時打到該層位，瞬間最大涌水量達36m3/h；8604上層工作面北部為一短軸向斜，工作面從切巷開始由北向南開采到37m處時，K2頂板垮落，短時涌水量達28.8m3/h。
K3(錢石)為13號煤層的頂板，平均厚約3.2 m，鉆孔揭露該層位時，耗水量一般為0.01～0.05m3/h，弱富水性。
K4(猴石)與上部的薄層砂巖裂隙稀少，富水性弱。
“怪砂巖”位于K2與K3之間，為15號煤老頂，厚度變化較大。北丈八井8401工作面的放水鉆孔打進該層位lm時，鉆孔涌水量為0.66～1.56m3/h。
K1(砂巖)為15#煤層老底，井下工程在向斜地段施工時，曾見到淋頭水及微量涌水現象，富水性弱。
3）砂巖含水層
（1）山西組砂巖裂隙含水層
含水層主要由3號煤層頂板砂巖和K7(砂巖)組成，含水空間以裂隙為主。
K7(砂巖)為中—粗粒砂巖，巖性堅硬，平均厚約6.68m。3號煤層頂板為中粒—細粒砂巖，厚度變化較大，往往被粉砂巖代替，平均厚約15.87m，局部裂隙發育。
K7(砂巖)：大多數鉆孔鉆至該層位時消耗量為0.02m3/h～0.30m3/h。D2l2號孔鉆至該層位時，水位高出地表＋1.26m，測得流量為0.05L/s，單位涌水量為0.0397L/s·m。北四尺井三下山放水鉆孔打至該層位時，鉆孔涌水量為0.33L/s。
3號煤層頂板砂巖：生產中當采掘揭露了該砂巖時常出現不同程度的淋頭水和涌水現象。北頭咀井二南126與307工作面在回采中，該層砂巖的涌水量分別為5.4m3/h和10.02m3/h；1403工作面采至向斜部位時，整個工作面有一半地段出現淋頭水、涌水現象；1604工作面回采時，當采至中部向斜部位時，該層砂層的涌水量為7.2m3/h；七下山東八正巷掘進到1593號測點東20m處時，該砂巖裂隙泄水為0.498m3/h(1989.12.23)。
（2）下石盒子組砂巖含水層
含水層主要由灰白色的K8砂巖和灰色K9中粒砂巖裂隙為主。
本組地層裂隙不發育，富水性弱。三礦686號孔簡易抽水試驗結果為，單位涌水量為0.0031—0.00304L/s﹒m，滲透系數為0.626—0.040m/d，水位標高為795.61m。
（3）上石盒子組砂巖含水層
含水層主要由灰白、灰綠色的K11中粗粒砂巖和K12含礫中粗粒砂巖裂隙為主。廣泛出露于本井田地表的分水嶺兩側的山梁及山頂部位，多形成高山陡坎地貌。由于風化作用，地表裂隙發育。
K11厚5-25m， K12一般中間夾2-3層砂質泥巖，厚度為35m左右，全區穩定，沿溝谷常見這兩層砂巖裂隙的下降泉出露。K11的流量為0.027—0.453L/s，K12的流量為0.025～0.806L/s，雨季較大，旱季變小或干涸，與深部含水層無水力聯系。擴區南部3-50號、3-62號鉆孔揭露這兩層砂巖時，地下水從孔口涌出，水量分別為1.55L/s和0.467 L/s，具有承壓水的性質。屬弱富水性含水層。
4）第四系含水層
含水層由河卵石、礫石、滾石、砂、亞砂土等組成，含水空間以孔隙為主，主要分布在井田內河床或低凹地帶。富水性隨季節的變化而變化，雨季含水豐富，旱季水量較小，水位隨季節性變化明顯。
地下水化學類型為：HCO3—Ca型水，礦化度為260～306mg/L，水溫為12℃—13℃，因埋藏淺，水質易受污染。
6 主要防治水問題
6.1 勘探及防治水工作基礎
在一礦勘探、建井及生產階段進行了一定量的水文地質工作，包括對區內河流、泉水的流量動態進行了觀測，對所施工的鉆孔均做了簡易水文地質觀測，對濟生1號孔做了抽水試驗工作。1989年9月—1990年6月，一礦進行了《礦井水文地質條件分類》報告的編制工作，評定一礦礦井的水文地質條件類型為中等型。
6.2 充水條件分析
6.2.1 充水水源
規劃期內一礦生產涉及3#、12#、15#煤工作面。礦井可能的充水水源包括地表水、煤層頂板水、奧灰水以及采空區積水等?，F在對這幾種水源成為礦井充水水源的可能性進行分析。
1）地表水
在近地表水體下的采掘工作面的突水事例尤以開采3號煤層的北頭咀井較為明顯。例如：靠近蒙村河上游分支下的回采工作面均不同程度地出現過涌水現象。地面發生過東石溝水塘、王蘭溝河水沿采動裂隙泄入礦井的事例。
在開采淺部或上部煤層時，礦井生產受到地表水的影響，井下涌水量同降水關系密切。
地表水對礦井的影響一方面是礦井涌水量的增大，另外一方面可能通過小煤礦、采動裂隙及陷落柱等危機礦井。
2）煤層頂板水
（1）3#煤層頂板水
3#煤層頂板砂巖裂隙含水層為弱含水層，水量以靜儲量為主。生產中當采掘揭露了該砂巖時常出現不同程度的淋頭水和涌水現象。向斜部位常出現大面積的淋水或涌水現象。北頭咀井二南126與307工作面在回采中，涌水量分別為5.4m3/h和10.02m3/h。
（2）15#煤層頂板水
15#煤煤層頂板上覆上石炭統太原組四節石灰巖（K2）、錢石灰巖（K3）、猴石灰巖（K4）三層含水層。K2、K3、K4三層灰巖含水層處在15#煤采動冒落帶和裂縫帶范圍內，隨著頂板的垮落產生周期性的來水，瞬間涌水量可達36m3/h。三層灰巖中K2灰巖厚度及含水量較大，為15#煤頂板主要含水層。
3）奧灰水
一礦井田范圍內3#煤最低開采標高+630m，15#煤最低開采標高+480m。新景礦施工的水文孔水位為：O2d-5：+406.65m； O2j-5：+389.87m。區域水位一般在+380~+410m之間，奧灰水位對本井田的開采基本無影響。
4）采空區積水
一礦為多煤層、多井口，分水平開采，經過五十多年的開采，采空區在空間上位置關系復雜。同時，周邊小煤礦的開采也增加了增加了采空積水的范圍和水量。采空區積水是一礦主要的充水水源也是防治水工作的重點。采空區積水包括同層的采空區積水和上覆在采空區積水。采空區積水以靜儲量為主，初見水量大，對安全威脅大。
6.2.2 充水通道
通過上面的分析可以看到一礦的主要充水水源為地表水、煤層頂板水和采空區積水，各種充水水源進入采掘空間可能的通道包括斷層、陷落柱、采動裂隙、采掘空間及封閉不良鉆孔等，現對各種可能的充水通道進行分析。
1）斷層
一礦有兩條落差大于20m的逆斷層，其余為5m以下的斷層，多為正斷層。井田沒有區域性的大斷層，斷層的形成受到褶皺構造控制。由于斷層規模較小，斷層形成導通采空區水體和開采空間的可能性不大，斷層的發育有可能會造成頂板淋水或涌水的增大?？偟膩碚f，由于沒有大規模的導含水斷層，斷層的影響較小。
2）陷落柱
一礦陷落柱發育眾多，陷落柱的發育為礦井防治水工作帶來很大的難度。規劃期內，主要開采煤層15#煤受到上覆含水層水、上覆采空區積水的影響。陷落柱的影響表現在一方面形成導通上部上部水體和開采空間的天然通道，另外一方面的影響是陷落柱的存在使得頂板冒裂帶發育高度增加，從而形成可能的導水通道。因此對陷落柱的探查是15#煤開采防治水工作的重點之一。
3）采動裂隙
采空區積水進入礦井的主要途徑是采動形成的冒裂帶。采動形成的裂隙帶可能形成上覆采空區積水進入開采空間的通道，同時相鄰工作面形成的冒裂帶相互溝通，可能形成導通同層采空區積水的通道。規劃期內，對冒裂帶發育高度的探查和研究是決定采空區積水疏放方案的關鍵問題之一。
4）采掘空間
小煤礦和本礦的采空區積水以及降雨等水源進入開采空間時可能需要通過采空區、老巷等采掘空間。采掘空間形成了人工的過水通道，規劃期內在防治降雨、地表水、小煤礦及采空區積水時要對可能的過水通道進行排查和密閉，確保開采工作面的安全。
5）封閉不良鉆孔
這是一種人為造成的充水途徑，它是由于以往勘探活動所留下的點狀垂向導水通道，該類導水通道的隱蔽性強，垂向導水暢通，會使垂向上不同層位的含水層之間發生水力聯系，當井下采礦活動揭露或接近時，容易產生突發性的突水事故，不僅突水初期水量大，而且還會有比較穩定的補給量，封閉不良鉆孔包括未封堵或封堵不良鉆孔，未封孔或止水不良的鉆孔。
6.3 規劃期內主要防治水問題
通過分析可以看出，規劃期內礦井以開采3#煤、15#煤為主，防治水問題集中在15#煤開采過程中，主要的充水水源有煤層頂板水和采空區積水，主要的導水通道為開采形成的采動裂隙和陷落柱。在規劃期內主要的防治水問題為：
1）15#煤開采受到上覆煤層采空區積水影響嚴重。
2）部分開采區域受到相鄰采空區積水的威脅。
3）15#煤開采可能受到上覆3#煤采空區積水的影響。
4） 區內陷落柱發育較多，陷落柱可能形成導通上部水體與采掘空間的通道，從而造成礦井涌水量增大或者突水事故。
為了解決一礦面臨的防治水問題，使得防治水工作有計劃有步驟的制定，特制定一礦中長期防治水規劃。
7 防治水規劃原則及依據
7.1 防治水規劃原則
《陽煤集團一礦防治水規劃》以科學發展觀統領全局，堅持安全發展指導原則，堅持安全第一、預防為主、綜合治理方針，堅持標本兼治、重在治本。貫徹煤礦水害防治“預測預報，有疑必探，先探后掘，先治后采”的十六字原則和“防、堵、疏、排、截”五項綜合治理措施。結合《晉東大型煤炭基地陽泉礦區總體規劃》和陽煤集團一礦生產規劃，利用前期防治水工作取得的經驗，在《安全生產“十一五”規劃》、《煤炭工業發展“十一五”規劃》、《煤礦安全生產“十一五”規劃》指導下，遵照《安全生產法》、《國務院關于預防煤礦生產安全事故的特別規定》等法律法規，依據《煤礦安全規程》、《煤礦防治水規定》等規程規范編制《陽煤集團一礦防治水規劃》。
7.2 防治水規劃依據
本規劃結合陽煤集團一礦生產規劃，在已進行的地質與水文地質工作的基礎上，參考區域資料及附近礦井資料進行編制，主要依據文件如下：
1）《煤礦安全規程》
2）《煤礦防治水工作條例》
3）《煤礦安全手冊》（第五篇）
4）《礦井水文地質規程》
5）《礦井地質工作手冊》
6）《礦井水文地質工程地質勘探規范》
7）《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》
主要參考報告：
1）《一礦生產礦井礦井地質報告》
2）《一礦二00九年井下防排水設施及地面防治水情況調查分析報告》
主要參考圖件：
1）一礦綜合水文地質柱狀圖（1：500）
2）一礦3號煤層采掘工程平面圖（1：5000）
3）一礦12號煤層采掘工程平面圖（1：5000）
4）一礦15號煤層采掘工程平面圖（1：5000）
5）一礦3號煤層充水性圖（1：5000）
6）一礦12號煤層充水性圖（1：5000）
7）一礦15號煤層充水性圖（1：5000）
8 小煤礦水害防治
8.1 小煤礦概況
小煤礦采空區積水能夠形成威脅大礦的充水水源，同時小煤礦能夠形成導通地表水體同大礦之間的導水通道。一礦井田東煤層露頭線分布老窯14處，于一礦建礦前停采。蒙村河兩側有許多老窯，具體分布不清。一礦周邊共有5個小煤礦。包括：陽泉市鴻龍實業總公司煤礦、陽泉市錢莊實業總公司平坦煤礦、陽泉市郊區北頭咀村煤礦、蔭營鎮坪上村鑫坪煤礦及盂縣圣天寶地清城煤礦，具體情況為：
1）陽泉市鴻龍實業總公司煤礦(半坡村煤礦),為陽泉市郊區平坦鎮半坡村辦煤礦。位于一礦井田東部，井田面積0.3045km2。其開采區鄰近一礦北丈八井北翼一采區采空區，經調查現已停產，無越層、越界開采現象。
2）陽泉市錢莊實業總公司平坦煤礦(前莊村煤礦),為陽泉市郊區平坦鎮前莊村辦煤礦。位于一礦井田東南部，井田面積0.36km2。該小煤礦鄰近一礦北丈八井南翼采空區，經調查現已停產，無越層、越界開采現象。
3）陽泉市郊區北頭咀村煤礦位于一礦井田東南部，井田面積0.216km2,開采15#煤。其開采區鄰近一礦北丈八井四采區采空區，經調查現已停產，無越層、越界開采現象。
4）鑫坪煤礦(坪上村煤礦),為陽泉市郊區蔭營鎮坪上村辦煤礦，位于一礦井田東部，井田面積0.2655km2。該小煤礦鄰近一礦北丈八井八采區采空區。經調查現已停產，無越層、越界開采現象。
5）盂縣圣天寶地清城煤礦，位于一礦井田北部，屬集團公司二礦托管的煤礦，井田面積4.3km2,批準開采3#、8#、9上#、15#煤層，現開采9上＃煤層。設計生產能力90萬噸/年，礦井涌水量15m3/h，水泵排水能力60m3/h。經調查無越層、越界開采現象。
8.2 小煤礦水害
小煤礦水害是指包括老窯水、現開采或停產不久的小煤礦積水以及因小煤礦亂采濫挖與大礦串通或造成邊界煤柱變薄而導致對大礦構成充水危害、突水事故及水害威脅，表現在：
1）對礦井充水條件的影響
小煤礦的采掘活動所造成的導水裂隙可能會延伸到地表，導致地表裂縫與塌陷，從而增加大氣降水和河流的入滲。同時，小煤礦采空區積水對大礦有充水作用：一方面積水通過采掘活動所形成的人為導水通道等向大礦充水，隨著采空區積水量的增加，其充水作用也進一步增強；另一方面，采空區積水也透過煤層頂、底板含水層的觸水界面，采掘活動所造成的導水裂隙或突水通道等對含水層起補給作用，從而也加強了含水層對大礦的充水作用。
2）礦井涌水量變化
小煤礦既破壞了礦區地表水的自然排流式，又破壞了礦區地下水態的天然動態平衡，同時還毀壞了礦區內的人工防排水系統。小煤礦在煤層淺部亂采濫挖，客觀上對地下水向深部徑流起到了攔截作用，在小煤礦開采初期，特別是在旱季，小煤礦根據自身的生產、生活需要，對地下水進行部分疏排、利用，隨著大量小煤礦廢棄停采后，礦井涌水量又會上升，形成水害威脅。小煤礦增加了礦井接受地表水補給的通道，大氣降水經小煤礦采空區、地面塌陷、地表裂縫及廢棄井口直接泄入大礦。
規劃期內，大量礦井的關閉會增加小煤礦采空區積水范圍，同時由于小煤礦停止排水造成大礦涌水量增大。
3）釀成突水災害
有的小煤礦存在越界開采現象，可能形成小礦與大礦之間的通道。一方面小礦發生突水會危機相鄰礦井，另外一方面小煤礦關閉后，小煤礦新形成的采空區積水可能大礦，形成水害。
4）相鄰礦井小煤礦影響實例
在相鄰的三礦生產過程中，發生過地表水通過小煤礦越界巷道進入大礦的突水，其中一例突水過程為：
（1）地表水進入小煤礦
北頭嘴村小煤礦2005年10月停采并關閉，附近的河溝被堵塞，該段上游有匯水面積約96萬平方米的大氣降水聚集于此。估計每小時有120立方米水涌入井下，該河段下游干枯無水。該地段煤層埋藏厚度50—80米左右，蓋層厚度小，地表水通過井口和采動裂隙帶直接灌入小煤礦內。
（2）小煤礦越界形成導水通道
小煤礦越界掘進延伸到三礦石林崗風井保護煤柱200米左右， 形成了導通小煤礦及大礦的通道，從而當地表水灌入小煤礦后，水位上升，通過越界形成的通道進入大礦，從而影響大礦生產。
8.3 小煤礦水害防治對策
規劃期內，3#煤層及15#煤層的開采，均不直接受到小煤礦的影響，但是小煤礦仍然對大礦生產系統造成威脅。在小煤礦停產后需要通過有關部門繼續觀測小煤礦積水水位、水質等變化情況。分析小煤礦對大礦可能的影響，及時采取相應措施。
9 采空區積水防治
9.1 上覆采空區積水的影響
一礦開采過3#、6#、8#、12#、15#煤層，其中3#、12#煤層采空區范圍較大。規劃期內15#煤開采受上覆煤層采空區積水影響嚴重，主要受3#、12#煤層上覆采空區積水影響。
3#煤層與15#煤層層間距120-150m，12#煤層與15#煤層層間距40-45m，平均42m。
15#煤直接頂一般為黑色泥巖，厚度為1.09m。老頂為灰黑色石灰巖（K2灰巖）。上覆巖層結構為砂巖、灰巖、泥巖互層。參照陽泉礦區資料，15#煤上覆巖為較硬巖層。15#煤層采高6.91m。
1）冒落帶發育高度計算
礦井水文地質規程經驗公式：

綜合上述各種經驗公式，導水裂隙帶發育高度取值164.76m，冒落帶發育高度取值34.55m。
三下采煤的公式以長壁分層跨落法為依據，已經不能夠完全適用于綜采放頂煤工藝。據測定厚煤層綜放開采覆巖破壞的高度與“三下”采煤規程中通過厚煤層分層開采，且單煤層采厚不超過3m的計算公式得出的結果相比較，前者要大。通過經驗公式計算的導水冒裂帶高度僅具有參考價值，在分析上覆采空區積水的影響時要在必要時進行專題研究，確保分析的準確性。
根據經驗公式計算的導水冒裂帶高度，15#煤開采會波及到3#煤層。各煤層開采形成的采空區積水均會對15#煤的開采造成影響。
9.2 采空區積水的探查與疏放
針對采空區積水的探查與疏放包括大礦及小煤礦形成的同層采空區積水及上覆煤層采空區積水，對采空區積水防治就應該嚴格執行探放水制度，執行“有疑必探、先探后掘”原則，進行合理受控疏放和監測。采空區積水的探查與疏放應該注意以下幾點：
1）提高警惕，先探后掘
由于采空區積水是人為采掘工程造成的，其分布規律不易掌握，具有隱蔽性的特點，一旦警惕性放松，簡單的問題就可能釀成慘痛的水害事故。因此，必須嚴肅認真、一絲不茍地開展采空區積水探查工作。堅持“全面分析，逐條排查，細致查疑，有疑必探”的原則。建議抽調專門人員負責老空水的探查，每個掘進頭必須有1個以上的水文地質工作人員跟蹤監督探查工作，嚴禁將探查工作叫給非水文地質工作人員（如掘進隊）負責；一旦發現異常情況或疑點，立即停止掘進進行探查，嚴禁為了趕工期盲目掘進。對積水只有十多方的積水老巷，也不能放松警惕，必須疏干后方可繼續掘進，并對老巷來水通道方向進行密閉封堵。
2）對采空積水進行細致入微的調查，并認真分析調查資料
缺乏準確的測繪資料是采空積水防治工作的難度所在。即使是本礦采空區，也有可能存在記錄不準、漏記小盲洞、意外冒頂阻水等情況。因此對采空積水的調查一定要嚴肅認真、深入細致。水文地質圖紙必須對采空積水明確標記，并標明積水線、探水線和警戒線“三線”的具體位置。對于本礦老空區外圍存在正在生產的小煤礦的礦井，應該對采空區涌水量進行動態觀測或在采空區與目前的生產工程之間打密閉墻隔離，防止小礦采穿煤柱后，小礦突水殃及本礦。
3）制定合理有效的防治措施
對于已經探明的采空積水，是直接受控疏放，還是密閉繞行，應該根據老空積水的具體條件、礦井排水能力、生產現狀做出合理安排。
4）老空水有分散、孤立和隱蔽性特點，水體的空間分布幾何形態非常復雜。防治老空水的唯一有效方法就是探水掘進，在有足夠幫距、超前距和控制鉆孔密度的掩護之下，方可逐步循序漸進，掘進頭逐漸接近采空區，直至將其疏放。
5）對于本礦采空區積水必須掌握其動態發展過程
一般情況下，采空區積水有一個逐漸積累、積少成多的發展規律。因此，必須對本礦采空區積水情況進行動態監測，要做到以下幾點：
（1）對原本不積水的巷段或采空工作面和積水很少的區段，應該考慮產生積水或水量逐增和范圍擴大的可能性，經常修正積水區范圍并上圖；
（2）提高測繪精度，減少疏漏，防止漏繪、漏填硐室或標注錯誤。采用層層把關和復查、復核的方式可以解決這一問題；
（3）不可盲目自信而近探近放。
6）探查老空水應該采用鉆探和物探方法有機結合，互相驗證。不斷積累經驗、優化探查方案，所制定的方案應該以“經濟有效，安全可靠”為原則。
10 陷落柱水害防治
10.1 一礦陷落柱特點
一礦井田范圍內發現384例巖溶陷落柱，陷落柱的直徑大小相差懸殊，最大的直徑為385米，最小的僅為10米，以直徑40~60米居多，占總數的35.5%。一礦陷落柱的平面形態多為橢圓形。
陷落柱的中軸線多數為一彎曲斜線，從剖面上幾個煤層揭露同一個陷落柱的情況分析，大多數中軸線位置都有不同程度的偏移，3號～12號煤層(層間距90米)的偏移距離最大為30～40米，12號～15號煤層(層間距40米)的偏移距離最大為20米。
陷落柱長軸方向性不太明顯，但大體上可以看出有三組方向較為發育。即320°～330°一組較為發育，以10°～20°、80°～90°兩組次之。
陷落柱在剖面上呈切頂錐體形態出現,陷落角一般為78°～80°,一般下部比上部大。
陷落柱柱體內巖性雜亂，以本層上方10～20米范圍內的巖性為主。柱體內的巖石塊度不一，巖塊之間多為泥質充填，膠結較為緊密。
揭露的陷落柱多不含水，出現過陷落柱邊緣或柱體內有少量淋水。由于大量采空區積水的存在，在下部煤層開采過程中，由于陷落柱受上覆采空區積水長期浸泡，可能轉化為導含水陷落柱，在頂板冒裂過程中成為導通上部采空區積水和下部采掘空間的通道。
一礦陷落柱在北西—南東方向上成帶狀分布，和奧陶系灰巖地下水徑流方向一致。同時在在鞍狀構造和短軸褶曲區陷落柱發育。
10.2 陷落柱水文地質意義
一礦陷落柱眾多，陷落柱的發育和分布具有十分重要的水文地質意義。陷落柱的影響主要表現在兩個方面：
1）陷落柱形成上層含水層水體及上覆采空區積水與采掘空間之間的導水通道。
2）陷落柱的存在使得導水冒裂帶發育高度增加，進而通過導水冒裂帶導通上部水體。
一礦在規劃期內基本不存在底板突水的威脅，陷落柱的水文地質意義僅限于對上部水體進入礦井的影響。
10.3 規劃期內針對陷落柱的探查及防治
規劃期內，針對15#煤層各工作面在回采前采用無線電坑透進行煤層內部構造特別是陷落柱的探查，針對采掘有可能揭露的陷落柱提前通過鉆探超前探查，查明陷落柱導含水情況，確保采掘工程安全。
11 頂板水害防治
15#煤層在開采過程中，煤層頂板太原組灰巖雖然從總體上富水性不強，但是由于其分布與發育不均勻，不排除局部富水的可能，頂板太灰水的瞬間釋放應是15#煤工作面回采過程中礦井防治水的防范重點之一。
目前礦井煤層頂板富水性探查常用的探查方法有主要有井下直流電測深法、井下瞬變電磁法：
（1）井下直流電測深法
井下直流電測深法實際測量的是巖石的視電阻率。當煤層與其頂、底板（一般為砂巖、泥巖互層）具有明顯電性差異，即煤層相對其頂、底板為高阻層；頂、底板若存在含水、導水構造，將會使本身電阻率明顯變低，于是可用該技術進行探測。礦井直流電法數據采集工作在井下巷道中進行，電流通過布置在巷道內的供電極在巷道周圍巖層中建立起全空間穩定電場，該穩定場特征取決于巷道周圍巖石的電性特征及各種地質體的賦存狀態等因素。通過對所測的視電阻率的分析，確定富水區域及含水構造的分布狀態。該方法較成熟，受井下干擾少，探測精度較高。但作業較困難，存在一定盲區。
（2）井下瞬變電磁法
礦井瞬變電磁法是在井下巷道內進行，瞬變電磁場呈全空間分布，全空間效應成為礦井瞬變電磁法固有的問題。煤層一般情況下為高阻介質，電磁波易于通過，所以煤層對TEM來說就沒有像對直流電場那樣的屏蔽性，故接收線圈接收到的信號是來自發射線圈周圍全空間巖石電性的綜合反映。因而在判定異常體空間位置時，需根據線圈平面的法線方向并結合地質資料加以綜合分析確定。如探測煤層頂板異?？衫脙蓷l巷道行斜向上及垂直向上探測，就可反映煤層頂板內部的地質異常。
頂板含水層水形成水害事故是多種因素綜合作用的結果，主要包括：導水裂隙帶高度、頂板隔水層強度、上覆含水層的富水性、水壓、地質構造情況等。
12 排水能力核定
根據一礦的開采經驗，涌水量在雨季最大可達100~160m3/h。目前，一礦中央水倉有工作、備用、檢修四臺水泵，敷設二趟八寸排水管路，排水設備及管路檢修完好，水倉容積、水泵功率、排水能力等見下表：、

目前所有采區、西大巷正前、北翼正前巖層水及采空區水、放水孔水等經軌道巷排入北丈八井中央水倉，然后由中央水倉排到地面矸山水倉。
目前礦井排水能力可以達到有關規程要求。在礦井開采過程中要注意每個采區、工作面排水能力的設置。
要求在規劃期內每個15#煤采區均設置充足的采區排水能力，同時上一級排水能力要有對應于此的相應增加的排水能力。在在采空區積水的疏放過程中，要做到受控疏放，確保排水能力能夠滿足疏放排水的要求。
采區排水能力的設置要依照《煤礦安全規程》及《礦井防治水規定》中有關條款制定。根據要求，礦井必須有工作、備用和檢修的水泵。工作水泵的能力，應能在20h內排出礦井24h的正常涌水量（包括充填水及其它用水）。備用水泵的能力應不小于工作水泵能力的70％。工作和備用水泵的總能力，應能在20h內排出礦井24h的最大涌水量。檢修水泵的能力應不小于工作水泵能力的25％。
水泵揚程應能滿足從排水點至主水倉的排水需要。
必須有工作和備用水管。工作水管的能力應能配合工作水泵在20h內排出礦井24h的正常涌水量。工作和備用水管的總能力，應能配合工作和備用水泵在20h內排出礦井24h的最大涌水量。
13 防治水配套措施
13.1 水害應急救援措施
煤礦水害應急救援預案的編制是應急救援系統的重要組成部分，應急救援預案要求對突水災害的每個過程階段并針對不同人員提供應對方案。包括辨識突水征兆，發布預警信號，對災害應急處置，自救避災，制定救援方案，撤離井下工作人員，搶險就災等措施。
無論哪一種類型的突水，均應在風險分析與評估的基礎上，對可能發生的“突水”事件，預先制訂的對應處理計劃、方案和措施。由于煤礦突水的隱蔽性和突發性，其風險性特別高，同時，突水過程又是復雜多變的，無論是上述哪一種充水水源，只有存在突水征兆的前提下，才有啟動應急處理程序的必要和可能。
報警系統作為應急預案中最基本的系統必不可少,它的作用是在災難到來之時,能夠第一時間將險情通知到每一位在崗職工,使他們能夠按照應急預案的要求采取相應措施。
礦井事故發生后,如何用最短的時間開展救災,如何讓人員以最短的時間到達避災地點,是事故救援與人員疏散成功與否的重要標志。按照向高處撤離的原則，撤到安全區升坑。
要針對一礦礦井水害狀況，編制一礦礦井水害應急救援預案，設置井下報警系統及水害避災路線。
13.2 防治水機構設置及隊伍建設
權威的防治水機構和過硬的防治水隊伍是有效防治水的基本保證。設立防治水機構，建立防治水領導小組，由各礦領導人員直接掌管，建立責任制，實施責任到人，保證防治水工作管理到位，措施到位，設備材料到位，制度落實到位，在發生事故時搶險救災工作能夠迅速有效，將災害控制在最小程度。
建立專業的防治水隊伍，在原有專業隊伍的基礎上，增配一定數量的高素質水文地質專業人員。
13.3雨季防治水措施
嚴格執行礦井雨季“三防”管理制度，每年根據本年度采掘工程布置情況制定詳細的防水災應急處理預，同時根據預案舉行防水災演習。
1）派專人負責塌陷裂縫充填工作，組織足夠力量進行檢查處理。
2）主、副井口要準備通往廣場以外的排水溝，礦三防領導小組派專人定期進行清挖，保證暢通無阻，以免積水。
3）在雨季來臨之前，要派專人負責，組織專業隊伍在塌陷裂縫區外圍根據地形地質條件筑壩挖水溝排水，絕不能使匯集的雨水聚集在裂縫區。
4）對開采區域地面的塌陷部分，必須用泥土打實。
5）排到地面的井下水，必須委善處理，避免倒滲井下。漏水的溝渠和河床應及時堵漏或改道，地面裂縫和塌陷地點必須填塞，填塞工作必須有安全措施，防止人員陷入塌陷區。
6）雨季每次降雨后，必須派專人檢查礦區及附近的地面有無裂縫、老窯陷落等現象，發現漏水情況，必須及時處理。
7）在雨季，特別是洪水季節來臨之前，需排查小煤礦附近河溝、山谷等過水通道是否暢通，避免地表水通過井口或采動裂隙帶進入小煤礦，然后通過不明通道進入大礦。
8）使用中的鉆孔，必須將孔口加蓋封好，報廢的鉆孔必須及時封孔，防止地面水和含水層的水流入井下。
9）在雨季到來之前，礦三防領導小組應根據一礦的具體情況進行周密細致的調查研究，制定出切實可行的地面防治水措施，并且組織力量進行實施，嚴防漏水事故的發生。
10）井下水溝、水倉在雨季來臨之前清挖一遍，及時做好水害預防工作；
11）雨季前做好水泵、管道和配電設備的檢修工作，并做好一次聯合試運轉，保證排水系統的可靠性。
14 分年度防治水規劃及費用概算
一礦分年度防治水規劃按照3#煤、12#煤以及15#煤采掘工程做出。
3#煤工作面的防治水工作主要以同層采空區積水的探查與疏放為主。12#煤工作面的防治水工作以同層采空區積水的探查與疏放以及上覆3#煤采空區積水的探查與疏放。由于3#煤、12#煤防治水工作比較簡單，不做分年度防治水工程預算，在3#煤、12#煤巷道掘進及工作面回采過程中，根據面臨的具體問題做出相應防治水工程。
規劃期15#煤工作面的防治水工作主要有以下幾個方面：
1）同層采空區積水的探查與疏放；
2）上覆采空區積水的探查與疏放；
3）工作面內部構造、陷落柱的探查；
4）頂板富水異常區的物探、鉆探探查；
15#煤各工作面防治水工程從掘進階段開始實施，在巷道掘進階段開始進行上覆采空區積水及同層采空區積水的探查與疏放。在工作面形成之后，完成工作面內部構造坑透探查，完成煤層頂板富水異常區探查。主要防治水工作在工作面回采前結束，工作面回采過程中可以繼續疏放采空區積水，并對回采過程中出現的水文地質異常區采取相應的防治水措施。
分年度防治水工程及費用概算見表14.1。

15結語
一礦在規劃期內主要開采3#及15#煤層，主要的防治水問題是15#煤開采過程中面臨的防治水問題。
15#煤開采主要的充水水源有煤層頂板水和采空區積水，主要的導水通道為開采形成的采動裂隙和陷落柱。在規劃期內15#煤開采受到上覆煤層采空區積水影響嚴重部分開采區域受到受到相鄰采空區積水的威脅。區內陷落柱發育較多，陷落柱可能形成導通上部水體與采掘空間的通道，從而造成礦井涌水量增大或者突水事故。
規劃針對一礦在規劃期內的生產布置情況，分析了規劃期內的主要防治水問題。給出了小煤礦水害、采空區積水、陷落柱水害、頂板水害等不同類型的水害防治方案，對礦井的排水能力進行了核定，提出了防治水配套措施。
規劃根據生產工程布置，安排了分年度的防治水工程。
由于防治水工程同施工的具體條件有關，不能一概而論，規劃中涉及到的工程項目及概算僅是實際工作的一種參考，需要根據實際的情況制定各工程的施工設計并控制防治水施工成本。防治水規劃是結合生產規劃實施的，在實際的生產過程中根據實際的采掘進度進行安排。防治水規劃的工程及措施需要在實際的防治水工作中進行檢驗并加以改進。


目 錄
1 前言 1
2.1 基本概況 2
2.1.1 交通位置 2
2.2.2 自然地理 4
2.2 生產概況 4
3 生產規劃 5
4 地質條件 7
4.1 地層 7
4.2 構造 10
5 水文地質條件 11
5.1 區域水文地質條件 11
5.2 含水層 13
6 主要防治水問題 16
6.1 勘探及防治水工作基礎 16
6.2 充水條件分析 16
6.2.1 充水水源 16
6.2.2 充水通道 18
6.3 規劃期內主要防治水問題 19
7 防治水規劃原則及依據 20
7.1 防治水規劃原則 20
7.2 防治水規劃依據 21
8 小煤礦水害防治 22
8.1 小煤礦概況 22
8.2 小煤礦水害 23
8.3 小煤礦水害防治對策 25
9 采空區積水防治 25
9.1 上覆采空區積水的影響 25
9.2 采空區積水的探查與疏放 27
10 陷落柱水害防治 29
10.1 一礦陷落柱特點 29
10.2 陷落柱水文地質意義 30
10.3 規劃期內針對陷落柱的探查及防治 30
11 頂板水害防治 30
12 排水能力核定 32
13 防治水配套措施 33
13.1 水害應急救援措施 33
13.2 防治水機構設置及隊伍建設 34
13.3雨季防治水措施 35
14 分年度防治水規劃及費用概算 36
15結語 42

陽泉煤業（集團）有限責任公司
一礦防治水中長期規劃（2009~2014）

項目負責：黃選明

規劃編制：
陽煤集團發展計劃部：
一 礦：
西 安 院：黃選明 劉再斌 邵東梅 呂漢江 朱開鵬

審 核：王 一 劉其聲

報告完成日期：二○○九年十月