最终版-李嘴孜水文地质类型划分报告V1117 - 图文(6)

第四章 充水因素分析

4.1 矿井充水水源

李嘴孜煤矿充水水源主要有地表水、第四系砂层水、煤系砂岩水、太灰水、奥灰水及老空水。其中煤系砂岩水、太灰水及老空水为直接充水水源，地表水、第四系砂层水及奥灰水为间接充水水源。 1、地表水

矿区主要地表水系为淮河，淮河自西向东由矿区北部斜贯东部，分南北两支至石头埠一带汇合向东流去，淮河流经矿区段约7.0km，河底标高8.0～11.5m，河床宽150～200m，常见洪水位+23m，历史最高洪水位为+25.63m，最大流量10800m3/s，洪水期河宽500～700m，河流漫及两岸堤坝时宽达3000～4000m，河深14.73～19.53m，枯水期河宽50～100m，水深2～7m，河底凸凹不平，河曲度很大。

本区南部有一条人工排水沟，宽达4～6m，长约5km，为排洪、灌溉之用。井田内由于开采后，地表形成大面积的塌陷积水区，常年积水面积约4.5km2。洪水期标高低于+20m地段雨季易发生内涝，矿区汇水面积高达22.53km2，内涝水全部通过李嘴孜泵站排入淮河。淮河水经流砂层对矿井煤层露头及底板灰岩露头局部存在直接补给。 2、第四系砂层水

孔Ⅰ线以西砂层厚0～46.95m，自东向西，自南向北渐厚，沿山前尖灭缺失。单位涌水量q=0.172～3.247L/s·m，富水性中等～强，受降水和淮河水补给，水位随降水和淮河水位而变化，亦受基岩含水层疏水影响。

孔Ⅰ线以东至李Ⅵ勘探线砂层厚0～22.15m，走向长3560m左右，均被含水砂层所覆盖，平均覆盖宽度约920m，面积约2.7km2，单位涌水量q=0.69～3.42L/s·m，富水性中等～强。在这个范围内含水砂层厚度分布不均匀，在李Ⅳ～李Ⅵ勘探线淮河北岸，大部分地段砂层直接出露地表而形成裸露的砂地（淮河漫滩）。据Ⅵ线西钻孔揭露，砂层直接分布于含煤地层露头之上，而形成泥灰岩缺失区，其它地区底部均有泥灰岩，在李Ⅳ～李Ⅵ线砂层为河床切割，一般在河床中心尖灭受淮河和大气降水补给，同时亦对下伏含水层（组）补给。 3、煤系砂岩水

井田内C13、B11b、B9b、A3煤层顶板砂岩在天窗区（见图4-1）为一有动储量补给的裂隙含水层（组），裂隙发育不均一，单位涌水量q=0.000152～0.105L/s·m，富水性弱～中等，其补给源主要为上覆第四系含水砂层。因受采掘揭露出水，已转为无压状态。

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图4-1 孔集井田砂层～煤系、砂层～奥灰直接补给区剖面示意图

在李Ⅴ～李Ⅵ线间及孔Ⅱ～Ⅲ线附近泥灰岩组隔水层（组）局部沉积较薄或缺失，形成砂层水直接补给煤系和灰岩含水层（组）的“天窗”。 4、灰岩水

（1）太灰水

太原组灰岩地层隐伏于新生界地层之下，按其层间距、富水性将之分为C3-Ⅰ、C3-Ⅱ、C3-Ⅲ三个含水组，C3-Ⅱ、C3-Ⅲ组灰岩对C3-Ⅰ组灰岩均有补给关系。C3-Ⅰ组为浅部A组煤层开采主要疏水降压层，q=0.0157～0.1337L/s·m，富水性弱～中等。C3-Ⅰ组三层灰岩中厚度、涌水量和富水性均以C33层灰岩最大，C31层灰岩次之，C32层灰岩最小或无水。根据其富水性沿走向亦可划分为三个块段：孔Ⅰ线以东为贫水块段；孔Ⅰ线至孔Ⅲ线之间为相对富水块段；孔Ⅲ线以西为相对富水但不均一块段。垂直方向上具有-250m水平较强，-140m水平次之，-400m、-530m水平弱的特征，C3-Ⅱ、C3-Ⅲ含水层（组）及奥灰含水层（组）越流补给C3-Ⅰ组，补给充沛。由于孔Ⅰ线以东为贫水块段，其补给量也较小，故孔Ⅰ线以东（李井块段）受灰岩水影响较小，且仅受C3-Ⅰ组直接充水含水层影响。

C3-Ⅰ组灰岩水通过断层或采动影响下产生的导水通道涌入矿井巷道或工作面内，进而影响矿井安全生产。

（2）奥灰水

奥陶系灰岩岩层大部分直接隐伏于第四系砂层之下，奥灰水位原始水平标高+16～+19m，水位变化主要受太灰疏放水所影响，亦与砂层水位有相关性，单位涌水量q=0.001183～4.009L/s·m，富水性弱～强。受断层影响，富水性不均一，自东向西逐渐增强，自孔Ⅳ线以西富水性明显增强，孔Ⅳ线与各含水层（组）之间水力联系极为密切，具有统一含水体的水位动态特征。奥陶系岩溶裂隙含水层（组）受大气降

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水、含水砂层（包括淮河）补给。在矿井疏水后，通过断层补给太原组灰岩含水层（组），在A组煤开采时或采后向矿井排泄。 5、老空水

井田内仅有淮南市恒力伟业实业公司八林煤矿正在开采。空间上与李嘴孜煤矿有压占关系的，处于现李嘴孜煤矿东二采区，其开采范围：北至李Ⅴ线，开采下限B组和C组煤为-400m。开采煤层有C14、C13、B11、B10、B9b、B8b、B7b、B4b煤。目前李嘴孜矿东二采区东翼B11b、B7b、B4b、A1等煤层采至-440m标高，西翼C13、B11b、B9b等煤层采至-480m标高。距离小煤窑B组和C组煤的开采下限仅40m。故小煤窑的开采对李嘴孜煤矿安全开采存在一定的危害，必须加强监督管理。

由于李嘴孜煤矿开采近50年，老空、老巷众多，另外李嘴孜煤矿由孔井和李井合并后，导致交叉区域及-250m以上西三采区老空、老巷更加复杂。煤层开采后其顶底板的破坏，煤层顶底板含水层（组）的水和灌浆水充入老塘，导致部分老塘中有大量的水，对煤层开采具有较大的安全威胁，是李嘴孜矿水害防治工作的重点之一。

4.2 矿井充水通道

李嘴孜煤矿的充水通道主要有原生节理和裂隙、断层、井巷及封闭不良钻孔。 1、原生节理和裂隙

煤矿开采过程中，由于煤层大面积的开采，引起大量的采煤冒落裂隙和导水裂隙出现，这些采煤裂隙也是沟通含水层与煤层的良好通道。特别是在采A组煤时，因为A组煤离灰岩含水层（组）较近，A组煤层底板在采掘过程中受到破坏时，太灰一组含水层（组）水通过采动裂隙导水，导致灰岩水进入采面或巷道中。 2、断层

1961年8月至1983年10月间原孔集矿原西二采区（现西三采区）C13煤层在走向长250m，垂高150m范围内，先后发生煤水突出5次，单次煤水突出量最多为119m3，最大涌水量为340m3/h，毁坏巷道1500m，工作面报废-400m下山，采区被淹，-400m西二采区停采至今，突水的原因是FⅡ-1高角度断层（倾角为80°）导水导沙造成的。李嘴孜煤矿西三采区的B11b、C13工作面亦受此水害威胁。 3、井巷

淮河水位标高一般在+17～18m，常年洪水位标高为+23m左右，常年洪水位高于井口标高。井巷受大气降水、淮河水威胁，孔井主副井处于半充填状态，邻近煤层开采会影响井筒及已封闭区域，可能造成砂层通过井筒溃入井下。 4、封闭不良钻孔

井田内的钻孔因施工单位多，施工时间差距大及封闭工艺不一等因素，封孔质

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量有待进一步验证。若钻孔封闭质量差，将直接导致上、下各含水层（组）之间的水力联系，对矿井安全开采产生影响。勘探资料表明，孔集井田内有9个钻孔封闭质量不合格，李咀孜井田有15个钻孔未封闭。详见表4-1、表4-2。

表4-1 孔井封闭不良钻孔统计表

序号 线别（或采区） 孔号 X 坐标 Y Z 穿过层位 C31～C32 C31～C32 C31～C37 C31～C33 C31～C33 C31～C33 C31～C33 C31～C39 C31～C37 封孔情况 孔口滴水 孔口滴水 两路承压管间渗水Q=1滴/秒 孔口滴水（5秒/滴） 孔口滴水 两路承压管间渗水Q=1.9m3/h 两路承压管间渗水Q=0.5m3/h 全孔注浆封闭后，钻窝内Φ168引水管仍向外流水 全孔注浆封闭后，测压阀打开后仍向外流水。P=1.6MPa，Q=1m3/h 1 -250m水平W5 25053 2 -250m水平W5 25054 19251.81 80006.11 -242.46 19250.89 80008.33 -242.46 3 -250m水平W4 250Ⅱ41 18965.30 80423.61 -243.43 4 -400m水平W2 40021 5 -400m水平W3 40031 6 -140m水平W7 14071 7 8 9 -140m水平W4E168m -250m水平W4E168m 14042 18428.78 81279.60 -396.94 18694.58 80845.13 -395.95 19771.60 79171.79 -133.19 18828.60 80533.54 -136.15 250Ⅲ41 18867.686 80561.615 -244.169 -250m水平W4250Ⅲ41 18965.30 80423.61 -243.43 石门

表4-2 李井封闭不良钻孔统计表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 线别（或采区） 西二采区 西二采区 李Ⅲ线 李Ⅵ线 李Ⅵ线 李Ⅵ线 李Ⅵ线 李Ⅳ线 李Ⅴ线 工业广场 李Ⅰ线 西三半采区 西三半采区 西三半采区 西四采区 孔号 井下灰岩放1孔 井下灰岩放2孔 Ⅲ2 Ⅵ1 Ⅵ2 Ⅵ6 Ⅵ3 Ⅳ1 Ⅴ1 781 55 751 741 731 701 X 7490 7498 6719.53 6109.15 5821.5 16179.53 16414.55 6327 6032.16 6854.45 7315 7774.038 7813.254 7813.835 7583 坐标 Y 2563 2555 3346.42 4824.45 4566 84903.8 85099.2 3670 4077.56 3102.4 2630 2096.86 1989.31 1959.97 2261 Z -192.331 -192.331 19.65 21.05 20.56 20.3 20.84 19.36 15.63 20.86 18.62 18.614 18.72 18.844 18.758 穿过层位 C37 C311 C31 C3-Ⅰ C3-Ⅰ C3-Ⅰ C3-Ⅰ C3-Ⅰ C3-Ⅰ C3-Ⅰ C31 C31 C31 C31 C31 封孔情况 未封 未封 未封 未封 未封 未封 未封 未封 未封 未封 未封 未封 未封 未封 未封 备注 放水孔 放水孔 地质孔 地质孔 地质孔 地质孔 地质孔 地质孔 地质孔 水文孔 水文孔 水文孔 水文孔 水文孔 水文孔 若钻孔未封闭或封闭不良，孔内本身含水以及钻孔沟通了钻孔所经过的各强弱

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含水层（组），各强弱含水层（组）通过钻孔向采掘空间充水，尤其是揭露底部太原组灰岩的钻孔，更具威胁性。

4.3 矿井充水强度分析

矿井充水强度取决于充水含水层（组）的富水性、导水性、厚度、分布面积、充水岩层出露和接受补给源的条件、充水含水层（组）侧向边界的导水与隔水条件、煤层顶底隔水岩层（组）的隔水条件，以及充水通道等。 1、地表水

井田内有淮河水、排洪沟水、塌陷区积水等地表水体，其水量极为丰富，汛期可能通过井筒溃入矿井，对矿井安全造成极大的威胁。 2、第四系砂层水

孔Ⅰ线以西砂层富水性中等～强，接受降水和淮河水补给，补给充沛。第四系砂层含水层（组）与煤系砂岩裂隙含水层（组）之间有相对稳定的泥灰岩隔水层（组），但在孔Ⅱ～Ⅲ线附近泥灰岩组隔水层（组）局部沉积较薄或缺失，形成砂层水直接补给煤系和灰岩含水层（组）的“天窗”。

孔Ⅰ线以东至李Ⅵ勘探线富水性中等～强，接受降水和淮河水补给，补给充沛。在这个范围内含水砂层厚度分布不均匀，在李Ⅳ～李Ⅵ勘探线淮河北岸，泥灰岩缺失，其它地区底部均有泥灰岩，在李Ⅳ～李Ⅵ线之间砂层被河床切割，接受淮河和大气降水补给。

第四系砂层含水层（组）通过采动裂隙导通，对浅部煤层影响极大，进入深部水平尤其是-400m以下不再受其影响。 3、煤系砂岩水

煤系砂岩裂隙含水层（组）是矿井的直接充水含水层（组），C13、B11b、B9b、A3煤层顶板砂岩在天窗区为有动储量补给的裂隙含水层（组），东二C13煤层顶板砂岩影响较大。其它煤层顶板砂岩含水层（组）都表现为静储量疏干型，深部开采时煤系水量逐渐减小。因此，C13、B11b、B9b、A3煤层顶板砂岩含水层（组）在浅部充水强度较强，其它煤层顶板砂岩对矿井充水影响很小。

煤系砂岩水是目前矿井涌水的最主要构成部分，煤系砂岩水通过断层或采动裂隙导通，进而影响矿井安全生产。 4、灰岩水

浅部A组煤层开采主要受C3-Ⅰ组灰岩水充水影响，其单位涌水量q=0.0157～0.1337L/s·m，C3-Ⅰ组灰岩富水性弱～中等。C3-Ⅱ和C3-Ⅲ含水层（组）富水性较C3-Ⅰ组强，C3-Ⅰ、C3-Ⅱ和C3-Ⅲ组灰岩水力联系密切，C3-Ⅲ越流补给C3-Ⅱ，C3-Ⅱ又越流补给C3-Ⅰ组，补给充沛。

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