阳煤集团一矿防治水中长期规划（2009~2014）

1 前言
水害是煤矿五大灾害之一。在煤矿建设和生产过程中，经常遇到水的危害发生孔隙水、裂隙水、岩溶水、老空水、地表水等通过断层、采动裂隙和钻孔等导水通道溃入井下的淹井事故，直接威胁矿工生命和国家财产安全，甚至造成众多人员伤亡和经济上的巨大损失。

隶属于阳煤集团的阳泉矿区各矿开采水文地质条件各异，防治水工作难度逐步加大，防治水工作已成为阳泉矿区安全生产的关键问题之一。规划是谋求安全生产发展的前导，为此阳泉煤业（集团）有限责任公司委托煤炭科学研究总院西安研究院进行《阳泉矿区防治水规划》（简称《规划》）的编制工作。旨在以《规划》为指导，有计划、有步骤、有针对性的开展阳泉矿区防治水工作，避免或减轻水害对矿井生产的影响，确保矿区无危及矿井安全生产的突水灾害，满足矿区生产发展需求。

阳煤集团一矿在经过五十多年的开采后，逐渐进入下部煤层的开采，现主要进行3#煤和15#煤的开采。随着开采工程往深部煤层延深，一矿防治水工作难度逐步加大，主要表现在：

1）15#煤开采受到上覆煤层采空区积水影响严重。

2）部分开采区域受到受到相邻采空区积水的威胁。

3） 区内陷落柱发育较多，陷落柱可能形成导通上部水体与采掘空间的通道，从而造成矿井涌水量增大或者突水事故。

《阳煤集团一矿中长期防治水规划》是《阳泉矿区防治水规划》的组成部分，适用于阳煤集团一矿。

《阳煤集团一矿中长期防治水规划》以一矿生产规划为基础，以相关法律、法规及规程为依据，是一矿防治水工作的指导性文件和防治水工程项目的实施依据。

《规划》以2009年为基期，以2014年为规划期。《规划》所依据资料截至2009年8月。

在《阳煤集团一矿中长期防治水规划》编制过程中，得到了阳煤集团主管领导，阳煤集团发展计划部、技术中心、地质测量部，一矿主管领导及一矿地质测量部的大力支持，规划方案是编制组同上述有关人员充分沟通并广泛讨论的基础上形成的。

由于时间仓促，加之对有关问题的了解深度有限，不足之处在所难免，恳请在未来规划的执行过程中对有关问题做出具体分析后，有针对性地对规划加以修改和完善。

2.1 基本概况
2.1.1 交通位置
一矿位于山西省阳泉市西北和盂县交界处，井田内的落雁垴-庙梁分水岭是阳泉市、盂县行政分界线。井田南部为阳泉市旧街、兴辛及平坦乡管辖；北部归盂县的南娄、路家村乡及阳泉市的燕龛乡和荫营镇管辖。见图2.1（一矿交通位置图）。

井田交通条件方便，有专线铁路在阳泉车站与石太线接轨，运距10公里。沿一矿公路南行2公里经赛鱼口可与太相高速公路以及307国道线相连。
 

图2.1 一矿交通位置图
2.2.2 自然地理
一矿井田位于太行山中段西翼，以落雁垴-庙梁-佛爷梁-王兰山-刘备山分水岭大致呈东西向横贯井田中南部，形成中部高而南北低的地势，井田内地形切割强烈，冲沟极为发育，形成了复杂的中低山地形地貌。最高点落雁垴标高为1369.3m，北坡最低点为皇后村前的召山河谷，标高为1035m，南坡最低点为蒙村河床，标高为766.3m，一般相对高差为300米左右。总的地貌特征为：坡陡谷深，植被较少，基岩裸露。
井田范围内河流主要为桃河水系和温河水系。桃河水系主要有保安沟河、芦湖沟河和蒙村河等。温河水系主要有召山河(由巨沟河、高家沟河、红筒沟河、杨家峪沟河汇集而成)、燕龛河(由蔡家峪沟河、回沟峪沟河、羊皮凹沟河、张花沟河、西沟河汇集而成)、元子沟河、白家沟河、鸽子塄沟河等支流，都自南而北注入10公里以外的温河。河流受季节性控制明显，为间歇性河此次流，冬、春季往往干涸无水，每年的6—9月份雨季时常因山洪暴发流量剧增。
井田属于暖温带大陆性半干旱季风气候。年最大降水量866.4mm,最小降水量240.4mm，平均降水量566.5mm。
阳泉矿区除昔阳县境内基本烈度为七度区外，其余地区均为六度区。阳泉地区未发生过六级以上大地震，一般在4.5—5.0级。
2.2 生产概况
一矿分四个生产水平开采3#、6#、12#、15#煤层。北头咀井以平峒皮带斜井联合开拓方式开采3#、6#煤层，主水平设在+805水平，采用平峒开拓，盘区式布置，采煤方法为单一长壁冒落法。北丈八井以副立井，皮带斜井联合开拓方式，分两个条带开采12#、15#煤层，主水平设在+669米，采煤方法为一次采全高“开天窗”放顶煤采煤法。规划期内以开采3#、15#煤为主。
3 生产规划
规划期内，一矿回采工作面涉及3#、12#、15#煤层，其中12#煤层仅有4303一个工作面。规划期内以开采3#煤和15#煤为主。
3#煤工作面回采规划见表3.1（3#煤回采接替表）。

4 地质条件
4.1 地层
地层由老到新到新叙述如下：
1）奥陶系：
（1）下奥陶统亮甲山组
本组全厚为60—140m，主要以灰白色的白云质灰岩和深灰色的石灰岩及白云质灰岩与石灰岩的互层组成，有时含有少量的隧石结核条带。
（2）中奥陶统下马家沟组
总厚度180—190m左右。本组以厚层状的深灰色石灰岩为主，中下部夹中厚层状的角砾状泥灰岩和白云质灰岩，局部夹薄层状的泥质灰岩。
（3）中奥陶统上马家沟组
上段：为厚层状的深灰色石灰岩，灰黄色泥灰岩和深灰色角砾状石灰岩组成，厚60—70m。
中段：为巨厚层状的深灰色石灰岩，致密质纯性脆，夹方解石脉。顶部常夹一层黑色泥岩，在中部常夹一层比较薄的深灰黄色角砾状石灰岩，总厚度为120米。
下段：为巨厚层状的深灰色、灰色、白色、杂色角砾状泥质灰岩和少量的白云质灰岩组成，具豹皮状，裂隙多为泥质和石膏所充填，厚度80—90m左右。
（4）中奥陶统峰峰组：
由深灰色之石灰岩和泥灰岩组成，在中部含有大量的石膏，呈似层状和脉状水平分布，最大厚度可达4—8m，夹于灰岩和泥灰岩之间，底部还常出现1—2层角砾状的泥质灰岩和角砾状的灰岩，全组总厚225—260m左右。
2）中石炭统本溪组：
本组含灰岩2—4层，厚度一般为1米左右,本组含煤线0一2层，不稳定、不可采。本组平均厚度为56.75米，与下伏奥陶系中统峰峰组呈假整合接触。
3）上石炭统太原组
太原组是本区主要含煤地层之一，连续沉积于本溪组地层之上。全组厚度90—130m，平均121.82m，由灰色、深灰色砂质泥岩、泥岩，灰白色细—中粒砂岩，深灰色石灰岩和煤组成。
4）下二叠统山西组
山西组连续沉积于太原组之上，为本区主要含煤地层之一，含煤性较太原组略差。全组厚度40—75m，平均57.79m。由灰白色砂岩、深灰色砂质泥岩、泥岩和煤组成。
5）下二叠统下石盒子组
下石盒子组出露于本区的东部，连续沉积于山西组地层之上，根据岩性和特征大致分为三个层段：
（1）绿色岩层段：
本段主要出露于官沟口和井沟以及蒙村河的东岸一带，由灰黑色砂质泥岩及灰绿色的砂岩组成。本段由于地表风化后砂岩及砂质泥岩呈浅绿色，因而称为绿色岩层段。总厚度为50—60米。
（2）黄色岩层段
本段由灰黑色砂质泥岩与黄绿色中粒砂岩组成。本段岩层在地面风化后，多呈灰黄色，因而称黄色岩层段。总厚度平均为60m左右。
（3）砂岩段
本段主要1—2层灰白色中—粗粒砂岩和2—3层黄绿色的砂质泥岩及一层黄红色和灰白色的铝质粘土岩组成。全厚36—41m。
6）上二叠统上石盒子组
本组大面积出露于本区的西部，总厚度为320m左右，连续沉积于下石盒子组地层之上。根据其岩性特征，主要分为三个阶段。
7）上二叠统石千峰组
主要分布于本区的高岭，佛凹以北的担山和双足山顶一带，底部为一层浅红色含砾石的中—粗粒砂岩（K13）,连续沉积于上石盒子组地层之上。该组由于颜色鲜艳，与下伏石盒子组极易区别，但在本区内因风化剥蚀，出露不全，最大出露的厚度达80m左右 。
8）第四系
第四系地层以不整合覆盖于各时代地层之上，大多分布一些比较平坦的山顶和平缓的山坡地带。大致分为中更新统的离石黄土和上更新统的马兰黄土。
4.2 构造
由于阳泉矿区东部太行和北部五台的隆起，形成了一个东北高而西南低沿北西走向往南西倾斜的一个大规模的单斜构造，在这个单斜面上，次一级的构造以波状起伏的短轴褶皱构造为主，层间的小型断裂构造次之。
一矿位于矿区大单斜的西北部，其构造形态基本上也呈一单斜状，其走向为北西，倾向为南西。沿单斜走向和倾向均发育有次一级的较平缓的褶皱群和层间断裂构造，局部地段发育有陡倾挠曲，尤其是井田陷落柱较发育。
1）褶皱
在一矿井田单斜上发育的次一级的规模较大的褶皱构造有15条，发育各类褶皱共91条。在平面上多呈平列式或斜列式组合，多沿北北东—北东方向展布。
2）断层
一矿井田落差大于20米的大中型断层只有两条，落差分别为20米和25米，均为逆断层，主要影响12号及15号煤层，其余以落差5米以下的断层为主。系褶皱形成中，层间滑动形成的，因此受褶皱构造所控制。在平面上一般成群出现。
3）陷落柱
一矿井田内岩溶陷落柱广泛发育，目前在井田内共发现陷落柱384个，其中绝大部分为井下采掘工程所揭露。陷落柱的直径大小相差悬殊，最大的直径为385米，最小的仅为10米，其中以40—60米的居多。陷落柱的发育给防治水工作带来困难。
5 水文地质条件
5.1 区域水文地质条件
一矿位于娘子关泉域，属娘子关泉水文地质单元。娘子关区域系统边界：东界自东固壁乡向南经白羊峪、闫庄至左权附近，以下奥陶统灰岩区域性相对隔水层为界；由东固壁向北经东回乡、槐树铺至苇泽关断层一带，以地表分水岭为界。北界自苇泽关断层起经黄统岭乡、东庄头、皮夫恼、王村一带，以地表分水岭及断层为界。西北部以东山背斜及断层为界，分布于东梁、大威山一线。西南界自袁家恼、马首一线，大致以奥陶系灰岩顶面埋深1000m为界。西界以地表分水岭为界，自北向南刁乌楞、沾尚乡、老庙山、焦山寨、紫荆山一带，标高1495.4~1700.4m，北高南低。南界以左权中学清漳河以南一带，以岩溶地下水分水岭为界。见图5.1（娘子关泉域分布范围）。
碳酸盐岩裸露面积1802.5km2，占总面积的25.6%。主要出露于北部盂县一线以北，东部出露于岩会、北界都、赵壁、闫庄一带，埋藏区碳酸盐岩面积4127.5km2，占总面积的58.2%，非岩溶面积1104.3km2，占总面积的15.7%。

图5.1　　娘子关泉域分布范围

5.2 含水层
1）中奥陶统灰岩含水层
中奥陶统马家沟组灰岩是矿区强含水层，为煤系地层基岩。灰岩岩溶裂隙及蜂窝状溶孔溶洞较发育，主要靠大气降水及地表水渗漏补给，为补给娘子关泉域的主要含水层。其主要含水段的为上、下马家沟组的厚层角砾状灰岩，峰峰组灰岩多处于区域水位之上的垂直入渗带。奥灰水位+380~+410米，富水性较好。
2）太原组灰岩含水层
含水层主要由K2，K3、K4石灰岩、K1砂岩及“怪砂岩”组成，总平均厚度为31.49m。K2(四节石)为15#煤老顶，勘探钻孔打至该层位的向斜部位时钻孔有微量的涌(漏)水。北丈八井8501工作面的5号放水孔，进尺在13 m时打到该层位，瞬间最大涌水量达36m3/h；8604上层工作面北部为一短轴向斜，工作面从切巷开始由北向南开采到37m处时，K2顶板垮落，短时涌水量达28.8m3/h。
K3(钱石)为13号煤层的顶板，平均厚约3.2 m，钻孔揭露该层位时，耗水量一般为0.01～0.05m3/h，弱富水性。
K4(猴石)与上部的薄层砂岩裂隙稀少，富水性弱。
“怪砂岩”位于K2与K3之间，为15号煤老顶，厚度变化较大。北丈八井8401工作面的放水钻孔打进该层位lm时，钻孔涌水量为0.66～1.56m3/h。
K1(砂岩)为15#煤层老底，井下工程在向斜地段施工时，曾见到淋头水及微量涌水现象，富水性弱。
3）砂岩含水层
（1）山西组砂岩裂隙含水层
含水层主要由3号煤层顶板砂岩和K7(砂岩)组成，含水空间以裂隙为主。
K7(砂岩)为中—粗粒砂岩，岩性坚硬，平均厚约6.68m。3号煤层顶板为中粒—细粒砂岩，厚度变化较大，往往被粉砂岩代替，平均厚约15.87m，局部裂隙发育。
K7(砂岩)：大多数钻孔钻至该层位时消耗量为0.02m3/h～0.30m3/h。D2l2号孔钻至该层位时，水位高出地表＋1.26m，测得流量为0.05L/s，单位涌水量为0.0397L/s·m。北四尺井三下山放水钻孔打至该层位时，钻孔涌水量为0.33L/s。
3号煤层顶板砂岩：生产中当采掘揭露了该砂岩时常出现不同程度的淋头水和涌水现象。北头咀井二南126与307工作面在回采中，该层砂岩的涌水量分别为5.4m3/h和10.02m3/h；1403工作面采至向斜部位时，整个工作面有一半地段出现淋头水、涌水现象；1604工作面回采时，当采至中部向斜部位时，该层砂层的涌水量为7.2m3/h；七下山东八正巷掘进到1593号测点东20m处时，该砂岩裂隙泄水为0.498m3/h(1989.12.23)。
（2）下石盒子组砂岩含水层
含水层主要由灰白色的K8砂岩和灰色K9中粒砂岩裂隙为主。
本组地层裂隙不发育，富水性弱。三矿686号孔简易抽水试验结果为，单位涌水量为0.0031—0.00304L/s﹒m，渗透系数为0.626—0.040m/d，水位标高为795.61m。
（3）上石盒子组砂岩含水层
含水层主要由灰白、灰绿色的K11中粗粒砂岩和K12含砾中粗粒砂岩裂隙为主。广泛出露于本井田地表的分水岭两侧的山梁及山顶部位，多形成高山陡坎地貌。由于风化作用，地表裂隙发育。
K11厚5-25m， K12一般中间夹2-3层砂质泥岩，厚度为35m左右，全区稳定，沿沟谷常见这两层砂岩裂隙的下降泉出露。K11的流量为0.027—0.453L/s，K12的流量为0.025～0.806L/s，雨季较大，旱季变小或干涸，与深部含水层无水力联系。扩区南部3-50号、3-62号钻孔揭露这两层砂岩时，地下水从孔口涌出，水量分别为1.55L/s和0.467 L/s，具有承压水的性质。属弱富水性含水层。
4）第四系含水层
含水层由河卵石、砾石、滚石、砂、亚砂土等组成，含水空间以孔隙为主，主要分布在井田内河床或低凹地带。富水性随季节的变化而变化，雨季含水丰富，旱季水量较小，水位随季节性变化明显。
地下水化学类型为：HCO3—Ca型水，矿化度为260～306mg/L，水温为12℃—13℃，因埋藏浅，水质易受污染。
6 主要防治水问题
6.1 勘探及防治水工作基础
在一矿勘探、建井及生产阶段进行了一定量的水文地质工作，包括对区内河流、泉水的流量动态进行了观测，对所施工的钻孔均做了简易水文地质观测，对济生1号孔做了抽水试验工作。1989年9月—1990年6月，一矿进行了《矿井水文地质条件分类》报告的编制工作，评定一矿矿井的水文地质条件类型为中等型。
6.2 充水条件分析
6.2.1 充水水源
规划期内一矿生产涉及3#、12#、15#煤工作面。矿井可能的充水水源包括地表水、煤层顶板水、奥灰水以及采空区积水等。现在对这几种水源成为矿井充水水源的可能性进行分析。
1）地表水
在近地表水体下的采掘工作面的突水事例尤以开采3号煤层的北头咀井较为明显。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现过涌水现象。地面发生过东石沟水塘、王兰沟河水沿采动裂隙泄入矿井的事例。
在开采浅部或上部煤层时，矿井生产受到地表水的影响，井下涌水量同降水关系密切。
地表水对矿井的影响一方面是矿井涌水量的增大，另外一方面可能通过小煤矿、采动裂隙及陷落柱等危机矿井。
2）煤层顶板水
（1）3#煤层顶板水
3#煤层顶板砂岩裂隙含水层为弱含水层，水量以静储量为主。生产中当采掘揭露了该砂岩时常出现不同程度的淋头水和涌水现象。向斜部位常出现大面积的淋水或涌水现象。北头咀井二南126与307工作面在回采中，涌水量分别为5.4m3/h和10.02m3/h。
（2）15#煤层顶板水
15#煤煤层顶板上覆上石炭统太原组四节石灰岩（K2）、钱石灰岩（K3）、猴石灰岩（K4）三层含水层。K2、K3、K4三层灰岩含水层处在15#煤采动冒落带和裂缝带范围内，随着顶板的垮落产生周期性的来水，瞬间涌水量可达36m3/h。三层灰岩中K2灰岩厚度及含水量较大，为15#煤顶板主要含水层。
3）奥灰水
一矿井田范围内3#煤最低开采标高+630m，15#煤最低开采标高+480m。新景矿施工的水文孔水位为：O2d-5：+406.65m； O2j-5：+389.87m。区域水位一般在+380~+410m之间，奥灰水位对本井田的开采基本无影响。
4）采空区积水
一矿为多煤层、多井口，分水平开采，经过五十多年的开采，采空区在空间上位置关系复杂。同时，周边小煤矿的开采也增加了增加了采空积水的范围和水量。采空区积水是一矿主要的充水水源也是防治水工作的重点。采空区积水包括同层的采空区积水和上覆在采空区积水。采空区积水以静储量为主，初见水量大，对安全威胁大。
6.2.2 充水通道
通过上面的分析可以看到一矿的主要充水水源为地表水、煤层顶板水和采空区积水，各种充水水源进入采掘空间可能的通道包括断层、陷落柱、采动裂隙、采掘空间及封闭不良钻孔等，现对各种可能的充水通道进行分析。
1）断层
一矿有两条落差大于20m的逆断层，其余为5m以下的断层，多为正断层。井田没有区域性的大断层，断层的形成受到褶皱构造控制。由于断层规模较小，断层形成导通采空区水体和开采空间的可能性不大，断层的发育有可能会造成顶板淋水或涌水的增大。总的来说，由于没有大规模的导含水断层，断层的影响较小。
2）陷落柱
一矿陷落柱发育众多，陷落柱的发育为矿井防治水工作带来很大的难度。规划期内，主要开采煤层15#煤受到上覆含水层水、上覆采空区积水的影响。陷落柱的影响表现在一方面形成导通上部上部水体和开采空间的天然通道，另外一方面的影响是陷落柱的存在使得顶板冒裂带发育高度增加，从而形成可能的导水通道。因此对陷落柱的探查是15#煤开采防治水工作的重点之一。
3）采动裂隙
采空区积水进入矿井的主要途径是采动形成的冒裂带。采动形成的裂隙带可能形成上覆采空区积水进入开采空间的通道，同时相邻工作面形成的冒裂带相互沟通，可能形成导通同层采空区积水的通道。规划期内，对冒裂带发育高度的探查和研究是决定采空区积水疏放方案的关键问题之一。
4）采掘空间
小煤矿和本矿的采空区积水以及降雨等水源进入开采空间时可能需要通过采空区、老巷等采掘空间。采掘空间形成了人工的过水通道，规划期内在防治降雨、地表水、小煤矿及采空区积水时要对可能的过水通道进行排查和密闭，确保开采工作面的安全。
5）封闭不良钻孔
这是一种人为造成的充水途径，它是由于以往勘探活动所留下的点状垂向导水通道，该类导水通道的隐蔽性强，垂向导水畅通，会使垂向上不同层位的含水层之间发生水力联系，当井下采矿活动揭露或接近时，容易产生突发性的突水事故，不仅突水初期水量大，而且还会有比较稳定的补给量，封闭不良钻孔包括未封堵或封堵不良钻孔，未封孔或止水不良的钻孔。
6.3 规划期内主要防治水问题
通过分析可以看出，规划期内矿井以开采3#煤、15#煤为主，防治水问题集中在15#煤开采过程中，主要的充水水源有煤层顶板水和采空区积水，主要的导水通道为开采形成的采动裂隙和陷落柱。在规划期内主要的防治水问题为：
1）15#煤开采受到上覆煤层采空区积水影响严重。
2）部分开采区域受到相邻采空区积水的威胁。
3）15#煤开采可能受到上覆3#煤采空区积水的影响。
4） 区内陷落柱发育较多，陷落柱可能形成导通上部水体与采掘空间的通道，从而造成矿井涌水量增大或者突水事故。
为了解决一矿面临的防治水问题，使得防治水工作有计划有步骤的制定，特制定一矿中长期防治水规划。
7 防治水规划原则及依据
7.1 防治水规划原则
《阳煤集团一矿防治水规划》以科学发展观统领全局，坚持安全发展指导原则，坚持安全第一、预防为主、综合治理方针，坚持标本兼治、重在治本。贯彻煤矿水害防治“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的十六字原则和“防、堵、疏、排、截”五项综合治理措施。结合《晋东大型煤炭基地阳泉矿区总体规划》和阳煤集团一矿生产规划，利用前期防治水工作取得的经验，在《安全生产“十一五”规划》、《煤炭工业发展“十一五”规划》、《煤矿安全生产“十一五”规划》指导下，遵照《安全生产法》、《国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》等法律法规，依据《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》等规程规范编制《阳煤集团一矿防治水规划》。
7.2 防治水规划依据
本规划结合阳煤集团一矿生产规划，在已进行的地质与水文地质工作的基础上，参考区域资料及附近矿井资料进行编制，主要依据文件如下：
1）《煤矿安全规程》
2）《煤矿防治水工作条例》
3）《煤矿安全手册》（第五篇）
4）《矿井水文地质规程》
5）《矿井地质工作手册》
6）《矿井水文地质工程地质勘探规范》
7）《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》
主要参考报告：
1）《一矿生产矿井矿井地质报告》
2）《一矿二00九年井下防排水设施及地面防治水情况调查分析报告》
主要参考图件：
1）一矿综合水文地质柱状图（1：500）
2）一矿3号煤层采掘工程平面图（1：5000）
3）一矿12号煤层采掘工程平面图（1：5000）
4）一矿15号煤层采掘工程平面图（1：5000）
5）一矿3号煤层充水性图（1：5000）
6）一矿12号煤层充水性图（1：5000）
7）一矿15号煤层充水性图（1：5000）
8 小煤矿水害防治
8.1 小煤矿概况
小煤矿采空区积水能够形成威胁大矿的充水水源，同时小煤矿能够形成导通地表水体同大矿之间的导水通道。一矿井田东煤层露头线分布老窑14处，于一矿建矿前停采。蒙村河两侧有许多老窑，具体分布不清。一矿周边共有5个小煤矿。包括：阳泉市鸿龙实业总公司煤矿、阳泉市钱庄实业总公司平坦煤矿、阳泉市郊区北头咀村煤矿、荫营镇坪上村鑫坪煤矿及盂县圣天宝地清城煤矿，具体情况为：
1）阳泉市鸿龙实业总公司煤矿(半坡村煤矿),为阳泉市郊区平坦镇半坡村办煤矿。位于一矿井田东部，井田面积0.3045km2。其开采区邻近一矿北丈八井北翼一采区采空区，经调查现已停产，无越层、越界开采现象。
2）阳泉市钱庄实业总公司平坦煤矿(前庄村煤矿),为阳泉市郊区平坦镇前庄村办煤矿。位于一矿井田东南部，井田面积0.36km2。该小煤矿邻近一矿北丈八井南翼采空区，经调查现已停产，无越层、越界开采现象。
3）阳泉市郊区北头咀村煤矿位于一矿井田东南部，井田面积0.216km2,开采15#煤。其开采区邻近一矿北丈八井四采区采空区，经调查现已停产，无越层、越界开采现象。
4）鑫坪煤矿(坪上村煤矿),为阳泉市郊区荫营镇坪上村办煤矿，位于一矿井田东部，井田面积0.2655km2。该小煤矿邻近一矿北丈八井八采区采空区。经调查现已停产，无越层、越界开采现象。
5）盂县圣天宝地清城煤矿，位于一矿井田北部，属集团公司二矿托管的煤矿，井田面积4.3km2,批准开采3#、8#、9上#、15#煤层，现开采9上＃煤层。设计生产能力90万吨/年，矿井涌水量15m3/h，水泵排水能力60m3/h。经调查无越层、越界开采现象。
8.2 小煤矿水害
小煤矿水害是指包括老窑水、现开采或停产不久的小煤矿积水以及因小煤矿乱采滥挖与大矿串通或造成边界煤柱变薄而导致对大矿构成充水危害、突水事故及水害威胁，表现在：
1）对矿井充水条件的影响
小煤矿的采掘活动所造成的导水裂隙可能会延伸到地表，导致地表裂缝与塌陷，从而增加大气降水和河流的入渗。同时，小煤矿采空区积水对大矿有充水作用：一方面积水通过采掘活动所形成的人为导水通道等向大矿充水，随着采空区积水量的增加，其充水作用也进一步增强；另一方面，采空区积水也透过煤层顶、底板含水层的触水界面，采掘活动所造成的导水裂隙或突水通道等对含水层起补给作用，从而也加强了含水层对大矿的充水作用。
2）矿井涌水量变化
小煤矿既破坏了矿区地表水的自然排流式，又破坏了矿区地下水态的天然动态平衡，同时还毁坏了矿区内的人工防排水系统。小煤矿在煤层浅部乱采滥挖，客观上对地下水向深部径流起到了拦截作用，在小煤矿开采初期，特别是在旱季，小煤矿根据自身的生产、生活需要，对地下水进行部分疏排、利用，随着大量小煤矿废弃停采后，矿井涌水量又会上升，形成水害威胁。小煤矿增加了矿井接受地表水补给的通道，大气降水经小煤矿采空区、地面塌陷、地表裂缝及废弃井口直接泄入大矿。
规划期内，大量矿井的关闭会增加小煤矿采空区积水范围，同时由于小煤矿停止排水造成大矿涌水量增大。
3）酿成突水灾害
有的小煤矿存在越界开采现象，可能形成小矿与大矿之间的通道。一方面小矿发生突水会危机相邻矿井，另外一方面小煤矿关闭后，小煤矿新形成的采空区积水可能大矿，形成水害。
4）相邻矿井小煤矿影响实例
在相邻的三矿生产过程中，发生过地表水通过小煤矿越界巷道进入大矿的突水，其中一例突水过程为：
（1）地表水进入小煤矿
北头嘴村小煤矿2005年10月停采并关闭，附近的河沟被堵塞，该段上游有汇水面积约96万平方米的大气降水聚集于此。估计每小时有120立方米水涌入井下，该河段下游干枯无水。该地段煤层埋藏厚度50—80米左右，盖层厚度小，地表水通过井口和采动裂隙带直接灌入小煤矿内。
（2）小煤矿越界形成导水通道
小煤矿越界掘进延伸到三矿石林岗风井保护煤柱200米左右， 形成了导通小煤矿及大矿的通道，从而当地表水灌入小煤矿后，水位上升，通过越界形成的通道进入大矿，从而影响大矿生产。
8.3 小煤矿水害防治对策
规划期内，3#煤层及15#煤层的开采，均不直接受到小煤矿的影响，但是小煤矿仍然对大矿生产系统造成威胁。在小煤矿停产后需要通过有关部门继续观测小煤矿积水水位、水质等变化情况。分析小煤矿对大矿可能的影响，及时采取相应措施。
9 采空区积水防治
9.1 上覆采空区积水的影响
一矿开采过3#、6#、8#、12#、15#煤层，其中3#、12#煤层采空区范围较大。规划期内15#煤开采受上覆煤层采空区积水影响严重，主要受3#、12#煤层上覆采空区积水影响。
3#煤层与15#煤层层间距120-150m，12#煤层与15#煤层层间距40-45m，平均42m。
15#煤直接顶一般为黑色泥岩，厚度为1.09m。老顶为灰黑色石灰岩（K2灰岩）。上覆岩层结构为砂岩、灰岩、泥岩互层。参照阳泉矿区资料，15#煤上覆岩为较硬岩层。15#煤层采高6.91m。
1）冒落带发育高度计算
矿井水文地质规程经验公式：

综合上述各种经验公式，导水裂隙带发育高度取值164.76m，冒落带发育高度取值34.55m。
三下采煤的公式以长壁分层跨落法为依据，已经不能够完全适用于综采放顶煤工艺。据测定厚煤层综放开采覆岩破坏的高度与“三下”采煤规程中通过厚煤层分层开采，且单煤层采厚不超过3m的计算公式得出的结果相比较，前者要大。通过经验公式计算的导水冒裂带高度仅具有参考价值，在分析上覆采空区积水的影响时要在必要时进行专题研究，确保分析的准确性。
根据经验公式计算的导水冒裂带高度，15#煤开采会波及到3#煤层。各煤层开采形成的采空区积水均会对15#煤的开采造成影响。
9.2 采空区积水的探查与疏放
针对采空区积水的探查与疏放包括大矿及小煤矿形成的同层采空区积水及上覆煤层采空区积水，对采空区积水防治就应该严格执行探放水制度，执行“有疑必探、先探后掘”原则，进行合理受控疏放和监测。采空区积水的探查与疏放应该注意以下几点：
1）提高警惕，先探后掘
由于采空区积水是人为采掘工程造成的，其分布规律不易掌握，具有隐蔽性的特点，一旦警惕性放松，简单的问题就可能酿成惨痛的水害事故。因此，必须严肃认真、一丝不苟地开展采空区积水探查工作。坚持“全面分析，逐条排查，细致查疑，有疑必探”的原则。建议抽调专门人员负责老空水的探查，每个掘进头必须有1个以上的水文地质工作人员跟踪监督探查工作，严禁将探查工作叫给非水文地质工作人员（如掘进队）负责；一旦发现异常情况或疑点，立即停止掘进进行探查，严禁为了赶工期盲目掘进。对积水只有十多方的积水老巷，也不能放松警惕，必须疏干后方可继续掘进，并对老巷来水通道方向进行密闭封堵。
2）对采空积水进行细致入微的调查，并认真分析调查资料
缺乏准确的测绘资料是采空积水防治工作的难度所在。即使是本矿采空区，也有可能存在记录不准、漏记小盲洞、意外冒顶阻水等情况。因此对采空积水的调查一定要严肃认真、深入细致。水文地质图纸必须对采空积水明确标记，并标明积水线、探水线和警戒线“三线”的具体位置。对于本矿老空区外围存在正在生产的小煤矿的矿井，应该对采空区涌水量进行动态观测或在采空区与目前的生产工程之间打密闭墙隔离，防止小矿采穿煤柱后，小矿突水殃及本矿。
3）制定合理有效的防治措施
对于已经探明的采空积水，是直接受控疏放，还是密闭绕行，应该根据老空积水的具体条件、矿井排水能力、生产现状做出合理安排。
4）老空水有分散、孤立和隐蔽性特点，水体的空间分布几何形态非常复杂。防治老空水的唯一有效方法就是探水掘进，在有足够帮距、超前距和控制钻孔密度的掩护之下，方可逐步循序渐进，掘进头逐渐接近采空区，直至将其疏放。
5）对于本矿采空区积水必须掌握其动态发展过程
一般情况下，采空区积水有一个逐渐积累、积少成多的发展规律。因此，必须对本矿采空区积水情况进行动态监测，要做到以下几点：
（1）对原本不积水的巷段或采空工作面和积水很少的区段，应该考虑产生积水或水量逐增和范围扩大的可能性，经常修正积水区范围并上图；
（2）提高测绘精度，减少疏漏，防止漏绘、漏填硐室或标注错误。采用层层把关和复查、复核的方式可以解决这一问题；
（3）不可盲目自信而近探近放。
6）探查老空水应该采用钻探和物探方法有机结合，互相验证。不断积累经验、优化探查方案，所制定的方案应该以“经济有效，安全可靠”为原则。
10 陷落柱水害防治
10.1 一矿陷落柱特点
一矿井田范围内发现384例岩溶陷落柱，陷落柱的直径大小相差悬殊，最大的直径为385米，最小的仅为10米，以直径40~60米居多，占总数的35.5%。一矿陷落柱的平面形态多为椭圆形。
陷落柱的中轴线多数为一弯曲斜线，从剖面上几个煤层揭露同一个陷落柱的情况分析，大多数中轴线位置都有不同程度的偏移，3号～12号煤层(层间距90米)的偏移距离最大为30～40米，12号～15号煤层(层间距40米)的偏移距离最大为20米。
陷落柱长轴方向性不太明显，但大体上可以看出有三组方向较为发育。即320°～330°一组较为发育，以10°～20°、80°～90°两组次之。
陷落柱在剖面上呈切顶锥体形态出现,陷落角一般为78°～80°,一般下部比上部大。
陷落柱柱体内岩性杂乱，以本层上方10～20米范围内的岩性为主。柱体内的岩石块度不一，岩块之间多为泥质充填，胶结较为紧密。
揭露的陷落柱多不含水，出现过陷落柱边缘或柱体内有少量淋水。由于大量采空区积水的存在，在下部煤层开采过程中，由于陷落柱受上覆采空区积水长期浸泡，可能转化为导含水陷落柱，在顶板冒裂过程中成为导通上部采空区积水和下部采掘空间的通道。
一矿陷落柱在北西—南东方向上成带状分布，和奥陶系灰岩地下水径流方向一致。同时在在鞍状构造和短轴褶曲区陷落柱发育。
10.2 陷落柱水文地质意义
一矿陷落柱众多，陷落柱的发育和分布具有十分重要的水文地质意义。陷落柱的影响主要表现在两个方面：
1）陷落柱形成上层含水层水体及上覆采空区积水与采掘空间之间的导水通道。
2）陷落柱的存在使得导水冒裂带发育高度增加，进而通过导水冒裂带导通上部水体。
一矿在规划期内基本不存在底板突水的威胁，陷落柱的水文地质意义仅限于对上部水体进入矿井的影响。
10.3 规划期内针对陷落柱的探查及防治
规划期内，针对15#煤层各工作面在回采前采用无线电坑透进行煤层内部构造特别是陷落柱的探查，针对采掘有可能揭露的陷落柱提前通过钻探超前探查，查明陷落柱导含水情况，确保采掘工程安全。
11 顶板水害防治
15#煤层在开采过程中，煤层顶板太原组灰岩虽然从总体上富水性不强，但是由于其分布与发育不均匀，不排除局部富水的可能，顶板太灰水的瞬间释放应是15#煤工作面回采过程中矿井防治水的防范重点之一。
目前矿井煤层顶板富水性探查常用的探查方法有主要有井下直流电测深法、井下瞬变电磁法：
（1）井下直流电测深法
井下直流电测深法实际测量的是岩石的视电阻率。当煤层与其顶、底板（一般为砂岩、泥岩互层）具有明显电性差异，即煤层相对其顶、底板为高阻层；顶、底板若存在含水、导水构造，将会使本身电阻率明显变低，于是可用该技术进行探测。矿井直流电法数据采集工作在井下巷道中进行，电流通过布置在巷道内的供电极在巷道周围岩层中建立起全空间稳定电场，该稳定场特征取决于巷道周围岩石的电性特征及各种地质体的赋存状态等因素。通过对所测的视电阻率的分析，确定富水区域及含水构造的分布状态。该方法较成熟，受井下干扰少，探测精度较高。但作业较困难，存在一定盲区。
（2）井下瞬变电磁法
矿井瞬变电磁法是在井下巷道内进行，瞬变电磁场呈全空间分布，全空间效应成为矿井瞬变电磁法固有的问题。煤层一般情况下为高阻介质，电磁波易于通过，所以煤层对TEM来说就没有像对直流电场那样的屏蔽性，故接收线圈接收到的信号是来自发射线圈周围全空间岩石电性的综合反映。因而在判定异常体空间位置时，需根据线圈平面的法线方向并结合地质资料加以综合分析确定。如探测煤层顶板异常可利用两条巷道行斜向上及垂直向上探测，就可反映煤层顶板内部的地质异常。
顶板含水层水形成水害事故是多种因素综合作用的结果，主要包括：导水裂隙带高度、顶板隔水层强度、上覆含水层的富水性、水压、地质构造情况等。
12 排水能力核定
根据一矿的开采经验，涌水量在雨季最大可达100~160m3/h。目前，一矿中央水仓有工作、备用、检修四台水泵，敷设二趟八寸排水管路，排水设备及管路检修完好，水仓容积、水泵功率、排水能力等见下表：、

目前所有采区、西大巷正前、北翼正前岩层水及采空区水、放水孔水等经轨道巷排入北丈八井中央水仓，然后由中央水仓排到地面矸山水仓。
目前矿井排水能力可以达到有关规程要求。在矿井开采过程中要注意每个采区、工作面排水能力的设置。
要求在规划期内每个15#煤采区均设置充足的采区排水能力，同时上一级排水能力要有对应于此的相应增加的排水能力。在在采空区积水的疏放过程中，要做到受控疏放，确保排水能力能够满足疏放排水的要求。
采区排水能力的设置要依照《煤矿安全规程》及《矿井防治水规定》中有关条款制定。根据要求，矿井必须有工作、备用和检修的水泵。工作水泵的能力，应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量（包括充填水及其它用水）。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70％。工作和备用水泵的总能力，应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25％。
水泵扬程应能满足从排水点至主水仓的排水需要。
必须有工作和备用水管。工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排出矿井24h的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20h内排出矿井24h的最大涌水量。
13 防治水配套措施
13.1 水害应急救援措施
煤矿水害应急救援预案的编制是应急救援系统的重要组成部分，应急救援预案要求对突水灾害的每个过程阶段并针对不同人员提供应对方案。包括辨识突水征兆，发布预警信号，对灾害应急处置，自救避灾，制定救援方案，撤离井下工作人员，抢险就灾等措施。
无论哪一种类型的突水，均应在风险分析与评估的基础上，对可能发生的“突水”事件，预先制订的对应处理计划、方案和措施。由于煤矿突水的隐蔽性和突发性，其风险性特别高，同时，突水过程又是复杂多变的，无论是上述哪一种充水水源，只有存在突水征兆的前提下，才有启动应急处理程序的必要和可能。
报警系统作为应急预案中最基本的系统必不可少,它的作用是在灾难到来之时,能够第一时间将险情通知到每一位在岗职工,使他们能够按照应急预案的要求采取相应措施。
矿井事故发生后,如何用最短的时间开展救灾,如何让人员以最短的时间到达避灾地点,是事故救援与人员疏散成功与否的重要标志。按照向高处撤离的原则，撤到安全区升坑。
要针对一矿矿井水害状况，编制一矿矿井水害应急救援预案，设置井下报警系统及水害避灾路线。
13.2 防治水机构设置及队伍建设
权威的防治水机构和过硬的防治水队伍是有效防治水的基本保证。设立防治水机构，建立防治水领导小组，由各矿领导人员直接掌管，建立责任制，实施责任到人，保证防治水工作管理到位，措施到位，设备材料到位，制度落实到位，在发生事故时抢险救灾工作能够迅速有效，将灾害控制在最小程度。
建立专业的防治水队伍，在原有专业队伍的基础上，增配一定数量的高素质水文地质专业人员。
13.3雨季防治水措施
严格执行矿井雨季“三防”管理制度，每年根据本年度采掘工程布置情况制定详细的防水灾应急处理预，同时根据预案举行防水灾演习。
1）派专人负责塌陷裂缝充填工作，组织足够力量进行检查处理。
2）主、副井口要准备通往广场以外的排水沟，矿三防领导小组派专人定期进行清挖，保证畅通无阻，以免积水。
3）在雨季来临之前，要派专人负责，组织专业队伍在塌陷裂缝区外围根据地形地质条件筑坝挖水沟排水，绝不能使汇集的雨水聚集在裂缝区。
4）对开采区域地面的塌陷部分，必须用泥土打实。
5）排到地面的井下水，必须委善处理，避免倒渗井下。漏水的沟渠和河床应及时堵漏或改道，地面裂缝和塌陷地点必须填塞，填塞工作必须有安全措施，防止人员陷入塌陷区。
6）雨季每次降雨后，必须派专人检查矿区及附近的地面有无裂缝、老窑陷落等现象，发现漏水情况，必须及时处理。
7）在雨季，特别是洪水季节来临之前，需排查小煤矿附近河沟、山谷等过水通道是否畅通，避免地表水通过井口或采动裂隙带进入小煤矿，然后通过不明通道进入大矿。
8）使用中的钻孔，必须将孔口加盖封好，报废的钻孔必须及时封孔，防止地面水和含水层的水流入井下。
9）在雨季到来之前，矿三防领导小组应根据一矿的具体情况进行周密细致的调查研究，制定出切实可行的地面防治水措施，并且组织力量进行实施，严防漏水事故的发生。
10）井下水沟、水仓在雨季来临之前清挖一遍，及时做好水害预防工作；
11）雨季前做好水泵、管道和配电设备的检修工作，并做好一次联合试运转，保证排水系统的可靠性。
14 分年度防治水规划及费用概算
一矿分年度防治水规划按照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层采空区积水的探查与疏放为主。12#煤工作面的防治水工作以同层采空区积水的探查与疏放以及上覆3#煤采空区积水的探查与疏放。由于3#煤、12#煤防治水工作比较简单，不做分年度防治水工程预算，在3#煤、12#煤巷道掘进及工作面回采过程中，根据面临的具体问题做出相应防治水工程。
规划期15#煤工作面的防治水工作主要有以下几个方面：
1）同层采空区积水的探查与疏放；
2）上覆采空区积水的探查与疏放；
3）工作面内部构造、陷落柱的探查；
4）顶板富水异常区的物探、钻探探查；
15#煤各工作面防治水工程从掘进阶段开始实施，在巷道掘进阶段开始进行上覆采空区积水及同层采空区积水的探查与疏放。在工作面形成之后，完成工作面内部构造坑透探查，完成煤层顶板富水异常区探查。主要防治水工作在工作面回采前结束，工作面回采过程中可以继续疏放采空区积水，并对回采过程中出现的水文地质异常区采取相应的防治水措施。
分年度防治水工程及费用概算见表14.1。

15结语
一矿在规划期内主要开采3#及15#煤层，主要的防治水问题是15#煤开采过程中面临的防治水问题。
15#煤开采主要的充水水源有煤层顶板水和采空区积水，主要的导水通道为开采形成的采动裂隙和陷落柱。在规划期内15#煤开采受到上覆煤层采空区积水影响严重部分开采区域受到受到相邻采空区积水的威胁。区内陷落柱发育较多，陷落柱可能形成导通上部水体与采掘空间的通道，从而造成矿井涌水量增大或者突水事故。
规划针对一矿在规划期内的生产布置情况，分析了规划期内的主要防治水问题。给出了小煤矿水害、采空区积水、陷落柱水害、顶板水害等不同类型的水害防治方案，对矿井的排水能力进行了核定，提出了防治水配套措施。
规划根据生产工程布置，安排了分年度的防治水工程。
由于防治水工程同施工的具体条件有关，不能一概而论，规划中涉及到的工程项目及概算仅是实际工作的一种参考，需要根据实际的情况制定各工程的施工设计并控制防治水施工成本。防治水规划是结合生产规划实施的，在实际的生产过程中根据实际的采掘进度进行安排。防治水规划的工程及措施需要在实际的防治水工作中进行检验并加以改进。


目 录
1 前言 1
2.1 基本概况 2
2.1.1 交通位置 2
2.2.2 自然地理 4
2.2 生产概况 4
3 生产规划 5
4 地质条件 7
4.1 地层 7
4.2 构造 10
5 水文地质条件 11
5.1 区域水文地质条件 11
5.2 含水层 13
6 主要防治水问题 16
6.1 勘探及防治水工作基础 16
6.2 充水条件分析 16
6.2.1 充水水源 16
6.2.2 充水通道 18
6.3 规划期内主要防治水问题 19
7 防治水规划原则及依据 20
7.1 防治水规划原则 20
7.2 防治水规划依据 21
8 小煤矿水害防治 22
8.1 小煤矿概况 22
8.2 小煤矿水害 23
8.3 小煤矿水害防治对策 25
9 采空区积水防治 25
9.1 上覆采空区积水的影响 25
9.2 采空区积水的探查与疏放 27
10 陷落柱水害防治 29
10.1 一矿陷落柱特点 29
10.2 陷落柱水文地质意义 30
10.3 规划期内针对陷落柱的探查及防治 30
11 顶板水害防治 30
12 排水能力核定 32
13 防治水配套措施 33
13.1 水害应急救援措施 33
13.2 防治水机构设置及队伍建设 34
13.3雨季防治水措施 35
14 分年度防治水规划及费用概算 36
15结语 42

阳泉煤业（集团）有限责任公司
一矿防治水中长期规划（2009~2014）

项目负责：黄选明

规划编制：
阳煤集团发展计划部：
一 矿：
西 安 院：黄选明 刘再斌 邵东梅 吕汉江 朱开鹏

审 核：王 一 刘其声

报告完成日期：二○○九年十月