煤矿水文地质一般存在哪些问题

❶ 简述矿山开采会产生哪些水文地质环境问题

矿山疏干排水会造成地下水水位下降，引发地面变形沉降。
矿山的疏干排水会造专成地表水悬浮物增多，引属发地表水污染，这个煤矿比较明显一排水附近的水沟水渠都是黑的。还有些是化学浸矿法的，例如金矿洗金废水不按规范处理的话，会造成严重的安全事件。

❷ 矿井水文地质条件

一、矿区水文地质特征

焦作矿区突水频繁，涌水量大，淹井次数多，从客观上讲，主要受矿区水文地质条件制约。具体表现是区域地下水补给量大；含水层层数多，厚度大，隔水层薄；断裂构造发育，使各含水层之间水力联系密切（图4-4）。

1.区城地下水补给充沛

焦作矿区北为太行山区，海拔标高+200～+1700m，为构造剥蚀的中低山地貌，广泛出露奥陶—寒武系巨厚（800～1000m）的碳酸盐岩，地形陡峭，深山峡谷，喀斯特裂隙发育。大气降水后由地表短暂径流转入地下径流，汇水面积2000km²左右。地下水自北和西北方向向矿区内径流，在矿区南部受到武陟隆起（前震旦系地层）和断距千米以上断层（董村、朱村、耿黄等）的阻挡，使地下水在矿区内排泄。20世纪60年代前以天然泉水的形式排泄地下水，如九里山前泉群总流量达1.6m³/s，20世纪60年代后以矿井排水和工农业用水的形式排泄地下水（Q=9.9m³/s）。

2.断裂构造控水作用强

矿区内断裂构造皆为正断层，EW，NE和NW向3组断裂构造纵横交错，互相切割，形成许多条条块块，但没有破坏奥灰的连续性，使各块段〔或井田〕奥灰水力联系密切，形成统一水位。在焦作矿区59次10m³/min以上突水事故中，断层突水占58%；100m³/min以上突水7次，其中断层突水占85.71%。在14次突水淹井事故中，因断层突水淹井占85.71%。这充分说明断裂构造对地下水的富集、径流（运移）到突水起重要控制作用。

图4-4 焦作区域水文地质图

二、矿井主要含水层及其关系

与矿井充水有直接关系的含水层，自上而下分别是第四系砂砾石含水层、二叠系砂岩含水层、石炭系太原组石灰岩含水层和奥陶寒武系石灰岩含水层。

图4-5 冲积层柱状图

第四系冲积层厚29.39～200.31m，北薄南厚。北部煤层露头带附近冲积层厚75～120m，一般85m左右。由黄土、流砂砾石层、粘土和砾岩组成。上部为黄土、流砂砾石和粘土，中下部为砾岩和粘土，含砾岩5～11层，一般6～8层，且主要集中在中下部〔5～7层〕（图4-5）。砾岩总厚14.66～40.86m，占冲积层地层总厚22.21%～37.24%分布不稳定。上部和底部砾岩含水层具双层水位，均具承压水性质。底部砾岩直接覆盖在奥灰、L₂和L₈隐伏露头上。水位变化与奥灰呈同步关系，一般是奥灰水补给冲积层。所以在L₈露头附近冲积层水和奥灰水联合对L₈补给，是演马庄—九里山井田涌水量大，与其他矿井区别的重要条件之一。

二叠系砂岩含水层分上下两层，即基岩风化带裂隙孔隙含水层和二₁煤顶板砂岩含水层。基岩风化带含水层与冲积层水沟通时，富水性极强。浅部回采时，当导水裂隙带与风化带沟通时，涌水量很大。如13011工作面回采后顶板水达14.4m³/min。二₁煤顶板砂岩含水层富水性较弱，对回采影响不大。

石炭系太原组厚67.1～60.93m，距奥灰5.46～16.67m，一般10m左右，由砂岩、粉砂岩、石灰岩和煤层组成，含石灰岩6～10层（图4-6）。

石灰岩总厚27.4～41.99m，占33.62%～55.71%，以L₂和L₈厚度大分布稳定。

L₈厚4.97～13.79m，一般厚8m左右，上距二₁煤底板20.65～35.73m，西薄东厚。喀斯特以裂隙发育为主，根据勘探资料，见溶洞为20%左右。全矿现有L₈涌水量96.33m³/min，L₈水位下降极不均衡，12采区以东水位下降明显（±0m以下），西翼水位仍保持在+40～+60m。

L₂厚10.73～13.77m，一般厚12m左右，上距二₁煤底板70.8～82.14m，一般75m左右，下距奥灰10m左右。喀斯特裂隙发育，水位与奥灰呈同步变化。其他矿井L₂水位比奥灰低1～3m，而九里山矿二者水位相差不明显。

本区西部，五灰、六灰、七灰较发育，总厚6～7m，相对削弱了L₂与L₈之间隔水性质，为垂直导水形成了有利的岩性条件。

奥灰为强喀斯特含水层（图4-7），厚度大，富水性强，上距二₁煤底板91.68～102.17m，一般95m左右。在浅部露头附近，奥灰与L₂、L₈、冲积层水力联系密切；在深部通过断裂构造补给上覆含水层。

图4-6 太原统地层柱状图

图4-7 焦作矿区中奥陶系灰岩分层柱状图

奥灰水位变化与降水关系密切，丰水期水位保持在+85～+90m，枯水期+70～+75m。1988年7、8两个月集中降雨450mm后，奥灰水位大幅度上升，最大升幅16.47m，其他含水层与奥灰同步上升，但升幅均小于奥灰。L₈水位升幅最大的地段在断层带附近。1988年雨季后，全局涌水量增加102.34m³/min，其中九里山矿增加21.67m³/min，（仅12021工作面增加9.88～15m³/min）。

三、突水简述

1.突水概述

从建井至今发生1m³/min以上突水22次（表4-3）。其中5m³/min以上11次，10m³/min以上6次，30m³/min以上两次（表4-4），由表4-4可知矿井西部突水次数多，突水量大，因突水频繁，涌水量大，给矿井安全生产带来巨大的威胁；特别是矿井两翼涌水量达85m³/min以上，造成停产状态。

表4-3 九里山矿井下突水点基本情况一览表

续表

表4-4 矿井东西部突水情况统计表

2.突水原因分析

（1）突水与采掘关系：按采掘对22次1m³/min以上突水统计出掘进、回采与突水的关系（表4-5）。

表4-5 突水按采掘统计表

由表4-5可知，突水主要发生在工作面回采中，占80.95%，掘进突水全是发生在底板岩巷中，工作面突水都发生在大顶来压过程中。突水时，虽有底鼓，但大多数底鼓幅度不大，且持续时间很短就发生突水。

（2）突水与构造的关系：在22次1m³/min以上突水中，因断裂构造造成直接突水3次，在小背斜上6次。

（3）突水与含水层的关系：在11次5m³/min以上突水中，除顶板水1次外，全为L₈直接突水。突水后各含水层水位都有不同程度的变化（表4-6）。

表4-6 主要突水点水位升降统计表

由表4-6可知，L₈突水后各含水层水位都有不同程度的下降，值得注意的是突水也引起L₂、奥灰、冲积层水位下降，这可能是L₈接受浅部混合水补给的依据。

3.12031突水简况

12031工作面位于12采区东翼。工作面东西走向长435m，南北倾斜宽92.5～130m，回采标高-78～-112.4m（图4-8）。

煤层走向N5°～50°E，倾向SE，倾角7°～19°。二₁煤层厚4.9～7.1m，平均厚6.4m。

二₁煤伪顶为炭质泥岩，厚0.2～1.5m，直接顶板为粉砂岩厚7.1m，老顶为砂岩厚12.3m，直接顶板为炭质泥岩和粉砂岩，厚12.3m。

（1）突水简述：该工作面自1983年6月回采至今已发生4次突水，每次突水都造成工作面停产。

图4-8 12031工作面平面图

第一次是1983年7月6日突水。12031工作面1983年4月30日开采，由于伪顶较厚和生产系统不健全，推进速度比较慢。7月6日当工作面推进 26m 时，采空面积达2444m²，工作面在放顶期间，在上安全口处发生底板突水，最大水量27m³/min，稳定水量15～18m³/min。工作面停采后，一方面开掘泄水岩巷，建防水闸门一座，另一方面修复下运输巷和进行改造工作。

1982年8月13日12皮带巷突水前，在12采区L₈、L₂和奥灰三者水位基本一致（+80m左右），突水后L₈与L₂奥灰水位明显“拉开”，12031工作面突水前，L₈水位+78.05m（底板承受水压1.9MPa）L₂+85.28m，奥灰+85.54m，水位差7m左右。突水后L₈、L₂、奥灰水位差更大，L₈水位下降了8.36m，L₂水位下降了0.88m，奥灰水位下降了0.94m（图4-9）。

图4-9 12031突水点动态曲线（一）

第二次是1987年9月25日突水。第一次突水后由原开切眼向外80m处另开切眼，于1987年8月完成工作面改造工作恢复生产。1987年9月25日工作面推进23m，采空面积2645m²时，在工作面下风道附近突水，最大水量6.77m³/min，稳定水量5.3m³/min，该工作面总水量由11.9m³/min增至17.23m³/min，12采区总水量已达65.1m³/min。

突水后L₈水位下降6.46m，L₂下降0.46m，奥灰下降0.41m（图4-10）。

图4-10 12031突水点动态曲线（二）

第三次是1988年10月28日突水。第二次突水后因下风道流不出来水，重新掘进一条下风道距第二停采线18m，掘进开切眼使工作面斜长由130m缩小为90m。

1988年9月开采，10月28日当工作面推进25m，采空面积2250m²时，在上安全口和下风道附近两处发生突水，最大涌水量9.76m³/min，稳定水量7.00m³/min，该工作面总水量由10m³/min增至16.9m³/min。

此次突水正逢雨季，L₈水位下降了6.77m，L₂下降了0.64m，奥灰下降了0.8m（图4-11）。

图4-11 12031突水点动态曲线（三）

第四次是1993年3月30日突水。第三次突水后一二采区处于停产状态，但防治水工作仍在积极进行，1991年3月开始对12021和12041集中巷突水点进行地面注浆堵水工作，到1992年5月12021突水点已封堵结束。为扭转长期停产局面，采取综合治水与生产相结合，吸取外地经验，缩小工作面，减少矿压对底板破坏深度。1992年5月开始对12031工作面进行改造，重新掘进一条上风道，距第三停采线24m处掘进切眼，使工作面斜长由90m缩小为30m。

1993年3月10日回采前打开12皮带突水点放水降低水压。3月25日工作面推进21.5m，采空面积731m²时，老塘出水0.05m³/min，3月29日8：00推进29m，采空面积1015m²时，水量增加至0.54m³/min，工作面停产两班。3月30日又开始回采，当推进31m，采空面积1085m²时，大顶突然来压，16：20水量增加，水色发黄，17：30水量达20.88m³/min，19：58上风道槽尾外3m处上帮出水7.02m³/min，总水量达27.9m³/min。3月31日1：30水量增至32.21m³/min，4月2日3：00水量增至39.05m³/min，4月3日4：50涌水量增至44.74m³/min，最大时47.51m³/min。突水点水量明显发生四次跳跃式上升。该工作面总水量稳定在41.72～47.35m³/min。

突水后各含水层都有不同程度的下降，冲积层水位下降了644m，L₈下降了20.68m，五灰下降了8.1m，L₂下降了1.8m，奥灰下降了1.9m（图4-12）。

图4-12 12031突水点动态曲线（四）

12031突水后，12021集中巷和12041集中巷两突水点水量明显减少，分别减少2m³/min和1.2m³/min。其他突水点水量变化不明显。

（2）突水原因分析：与水源和水压的关系密切。突水后在出水点附近施工两个L₈孔，水位+23.75～+26.87m。在标高-100m以上涌水已达55m³/min以上，L₈水位仍保持如此的高水位，单位水压涌水量达3.24m³/min，单位涌水量（m³/min）降深小于1m。说明L₈受L₂、奥灰和冲积层水补给量大，才会发生如此大的突水。

一二采区位于L₈强喀斯特裂隙富水带上，特别是12031工作面处于一个背斜构造上，北西向和北东向裂隙十分发育，底板岩石破碎，L₈喀斯特裂隙更加发育，加上采动矿压影响极易引起突水。因此造成低水压突水量大。

一二采区各突水点之间水量消长不明显，但突水后L₂和奥灰水位都有不同程度的下降，说明补给通道各异，补给量大。

（3）治理意见：从突水后水位水量变化可知，12031突水水源与L₂、奥灰有明显关系，并且L₈水位上升一次井下涌水量上升一个台阶，为防止水量增大，应切断L₂和奥灰补给通道，减少矿井涌水量。因此应对突水点进行注浆堵水。一方面达到减少矿井涌水量，保证矿井安全生产，另一方面可切断补给通道为根治水害奠定基础。

四、水化学资料的几点结论

1990年西安地勘分院应用水化学及环境同位素研究方法，对焦作矿区不同层位地下水源进行采样、室内分析和测试工作。共采水样81个，其中冲积层15个，顶板砂岩11个，大原组石灰岩水样38个，奥灰17个。主要进行水质、微量元素和环境同位素（T.D）3项测定分析其结论如下：

（1）焦作矿区各含水层（Q、C₃灰岩、P砂岩、O₂）都是由大气降水补给形成的，不存在古生水源问题。各含水层水中均有一定氚（T）含量被测出，说明本地区地下水30年以前的水体存在很少，以第四系冲积层水和砂岩水贮留时间较长。

（2）L₈水受冲积层下渗水影响形成混合水，矿区东部较西部有较大的混合比率。如九里山矿12皮带突水点冲积层水混入占31.50%，2^＃放水孔（L₈水）占53.8%；演马庄矿东四半突水点，占84%。

（3）第四系冲积层水矿区东西部水质化学特征有较大差异。从东向西，从北向南矿化度及硬度增大，说明与奥灰水补给有关。

（4）奥灰水中冲积层水混入率，矿区东部九里山工人村至演马庄矿一带占23%～86%；西部除焦西三水厂、耐火二厂一带大于30%外，其他地区均小于20%。

（5）九里山矿13011工作面顶板出水14.4m³/min，按其Na⁺降低、Ca²⁺，Mg²⁺增高，ph下降rNa/rCl比值等接近冲积层水质类型，说明冲积层水混入量较大。

五、补给与通道

九里山矿L₈水主要接受奥灰L₂和冲积层水补给，其补给途径主要是来自北部（浅部）和井田内隐伏构造。

北部在煤层露头附近，奥灰、L₂、L₈含水层被第四系冲积层覆盖，通过基岩风化裂隙或构造破裂带使其互相沟通共同对L₈补给。

1.补给

浅部补给，依据连通试验和突水后各含水层水位变化即可说明来自北部的补给是存在的。

多元示踪剂连通试验资料（表4-7），即可说明浅部补给明显（图4-13）。①浅部冲积层水有明显补给，最大流速为155m/h。②浅部L₈水与井下突水点联系密切，最大流速533m/h，而南部联系不明显。③浅部补给范围集中在13～15勘探线间。

图4-13 九里山矿多元水力连通试验图

表4-7 多元示踪连通试验成果表

注：分子为时间（小时），分母为直线流速（m/h）。空格为未取样，“-”为未见到示踪剂。

浅部含水层（O₂～L₂）补给问题，未做连通试验，但根据突水后各含水层水位变化（表4-6）和升压试验资料（见下述）均表明浅部12～15勘探线间，为一强径流带，补给明显。另外有下列地段值得注意：

（1）12皮带巷突水点以西L₈水位存在一个很陡的“陡坎”水力坡度733.3‰；

（2）12031突水点（-93m）附近L₈水位仍高达+27m（注1孔）；

（3）马坊泉断层南北两侧L₈观侧孔水位差达20多m，突水后，断层两盘水位都有不同程度的下降（S＞5m）。

上述地段即可怀疑深部含水层补给的可能性。

2.导水通道探讨

通过突水资料分析奥灰、L₂和冲积层水进入L₈的途径有以下几种情况。

（1）浅部冲积层水通过L₈露头直接补给；L₂、奥灰水一方面补给冲积层，另一方面通过基岩风化带或构造破裂带垂直向上补给L₈。

（2）马坊泉断层南北两盘L₈水位差明显（达20m），北盘高、南盘低，而且突水后两盘L₈水位下降都十分明显，说明L₂奥灰补给L₈明显。

（3）根据一二采区1m³/min以上突水点平面分布和连通试验资料结合矿井地质构造特征，认为一二采区L₈存在明显的两个径流带（或称喀斯特裂隙破碎带），大致呈近东西向自浅部向深部延展，预计深部富水性较差。

（4）在井田内施工的L₂奥灰孔，因封孔质量问题，造成人为的补给通道。如13-2孔，在施工中L₂水曾喷出地面10多米，后因套管拔断而至今未处理。全井田内怀疑有12个L₂和奥灰孔封孔质量有问题，其中奥灰3个孔，徐灰29个孔。若按平均每孔导水3～5m³/min，其补给量也是十分可观的。

另外，根据现有突水点分析，L₈水进入巷道只是构造裂隙和矿压作用产生的破坏裂隙互相沟通而引起突水的。

六、涌水量预计

（1）全矿涌水量：依据突水资料用比拟法和有限单元法计算标高-225m以上涌水量为184.64～187.5m³/min；标高-450m以上涌水量244.8m³/min。

（2）浅部补给量：根据连通试验流速资料和有限单元法计算补给量33.86～54.7m³/min。

（3）东部涌水量：西部关闭后成为直线补给边界时，东部涌水量将会大幅度增加，标高-225m以上将达到48.4～58.4m³/min；标高-450m时为94.4～104.4m³/min。

如果西部一二采区补给水源及通道封堵后，东部涌水量将会大大减少，维持现状。

❸ 矿井日常水文地质工作内容与技术要求

矿井日常水文地质工作是保证煤矿正常安全生产的一项重要技术基础工作。其基本任务包括：

1）开展矿井水文地质补充调查、补充勘探和水文地质观测；

2）为矿井采掘、开拓延伸提供水文地质资料或报告；

图1-8 系统开发工作流程图

3）在采掘工程中进行水害分析、预测和防探水。

（一）水文地质补充调查和观测

1.地面水文地质补充调查

包括气象资料搜集：降水量、蒸发量、气温、气压、相对湿度、风向、风速及其历年平均值和两极值；地貌调查：着重调查由开采引起的塌陷、人工湖等地貌变化；地质调查：第四系覆盖层、基岩露头，地质构造的形态、产状、性质、规模、破碎带等。其他还应调查的内容包括地表水体等。

2.地面水文地质观测

包括气象观测、地表水观测、地下水动态观测等。

3.井下水文地质观测

在开拓主要采区巷道时，应及时进行井下水文地质观测和编录，并绘制实测水文地质剖面图或展开图。

1）当巷道穿过含水层时，应详细描述其产状、厚度、岩性、构造、裂隙或岩溶的发育与充填情况，揭露点的位置及标高、出水形式、涌水量、水温等，并采取水样进行水质分析；

2）对断层和裂隙，应测定其产状、长度、宽度、数量、形状、尖灭情况、充填程度及充填物，观察地下水活动的痕迹，绘制裂隙玫瑰图，并选择有代表性的地段测定岩石的裂隙率；

3）对岩溶应观测其形态、发育情况、分布状况、有无充填物及充填物成分、充水状况等，并绘制岩溶素描图；

4）对褶曲应观测其形态、产状及破碎情况；

5）对突水点应详细观测记录突水的时间、地点、确切位置、出水层位、岩性、厚度、出水形式、围岩破坏情况等，并测定涌水量、水温、水质、含砂量等。同时观测附近的出水点和观测孔涌水量、水位的变化，并分析突水原因。主要突水点可作为动态观测点，并要编制卡片，附平面图和素描图。

4.矿井涌水量观测

1）矿井涌水量观测应分含水层、分采区、分主要出水点观测，每月观测不少于3次；

2）井下新的出水点在涌水量尚未稳定前应每天观测1次；

3）井下疏降孔涌水量和水压在稳定前每小时观测1次，稳定后正常观测。

（二）矿井水文地质基础资料和图纸

1.水文地质台账

矿井水文地质基础资料必须认真搜集整理、长期保存。为了使矿井水文地质基础资料系统化，应建立以下各类水文地质台账：

1）矿井涌水量观测成果台账；

2）气象资料台账；

3）地表水文观测成果台账；

4）钻孔水位及井泉动态观测台账；

5）抽（放）水试验成果台账；

6）矿井突水点卡片或台账；

7）井下水文地质钻孔台账；

8）水质分析成果台账；

9）矿区水源井（孔）台账；

10）封闭不良钻孔台账；

11）其他专门项目台账。

2.矿井必备的水文地质图纸

1）矿井充水性图；

2）矿井涌水量与各种相关因素动态曲线图；

3）矿井综合水文地质图；

4）水文地质柱状图；

5）水文地质剖面图；

6）等水位线图等。

（三）工作面水害预测与防探水

应开展水害因素分析和水害预测工作，根据采掘接续计划，结合水文地质资料，全面分析水害因素，提出水害分析预报表及水害预测图；在采掘工程中对预报表、图进行检查、补充和修订，发现险情，应及时发出水害通知单，并采取预防措施。

1）采前应编制探放水设计，并预计涌水量，涌水量较大可能影响正常生产时，应采取相应措施；

2）防探底板突水：采掘前必须具备勘探或补充勘探资料，水文地质条件基本清楚；对可能发生的水害及其预防措施提出建议；预测有突水可能的危险区；预计最大涌水量；

3）防探断层水：应核准断层产状、位置，分析断层带的富（导）水性，并在平面图和剖面图上确定断层与工作面的空间几何关系；巷道通过导水或可能导水断层前，必须超前探水，并采取相应的防水措施；对与强含水层连通的导水断层，必须按规定留设防水煤柱；

4）为防止钻孔突水，应对采掘范围内穿越煤层顶、底板强含水层的钻孔进行核查，分析判定封孔质量；对封闭不良的钻孔应分别采取相应的预防措施。

（四）其他防治水措施

为了防治矿井开采过程中发生突水淹井事故，除建立上述矿井排水系统外还应当考虑以下防治水措施：

1）采区排水系统。对设计的下一个采区，要首先预计采区涌水量，建立采区水仓、泵房和排水管道。采区水仓、泵房和排水管道的设计应符合“煤矿安全规程”的要求。

2）矿井避水灾路线。在采掘作业规程中制定突水时的避水灾路线，并在避水灾路线上设置路标，定期进行撤退演习。在井下各采掘工作面即主要硐室、大巷等有人员工作的地点安装电话，井下电机车安装载波电话，并加强对通讯系统的维护和管理，保证在发生突水灾害时，可利用通讯系统实施迅速、有效的调度指挥。矿井应安装井下人员定位系统，使地面及时了解井下人员的实际情况。

❹ 存在的主要水文地质问题

工作区地处豫西山区，地形切割强烈，地层发育较齐全，地质构造条件复杂，受地层岩性和构造控制，各种类型地下水分布及富水性差异较大，存在的主要水文地质问题就是因资源型和水质型缺水引起的人畜饮水短缺问题。工作区广泛分布前新生界变质岩、碎屑岩、碳酸盐岩等。地形起伏大，地表径流迅速，地下水资源分布不均。该区又是河南省主要黄土分布区，地层中多不含水，是该区资源型缺水的主要自然原因。此外，豫西地区是河南省矿业最发达的地区，以煤铝及多金属矿产为主，矿山开采造成区域地下水位下降，部分基岩含水层被疏干，加之矿坑排水、采矿选矿造成的污染，使本已缺水的地区雪上加霜，部分地区人畜饮水非常困难。饮水安全已成为制约该区经济发展和社会主义新农村建设的瓶颈。但要想从根本上解决该区饮水安全问题，特别是广大农村的分散供水，还必须从地下水上下功夫，从找水方法和地下水赋存规律研究方面寻找突破口。显然，地下水资源分布不均、过量开采、水质污染、水资源浪费等问题进一步加剧了巩义市水资源的短缺。

一、地下水储量分布不均

巩义市地貌上从南往北由低山丘陵渐变为河谷平原。对应于地貌类型的变化，地下水储量在不同区域存在明显差异。北部的黄河和伊洛河滩地，地下水储量丰富，取水相对较容易。但是在中南部的大片基岩低山丘陵区以及伊洛河与黄河平原中间的邙山黄土丘陵等区域，地下水储量小，凿井投资大，成井率低，取水则相对困难。

二、地下水过量开采，地下水位快速下降

巩义地区地下水出现过量开采主要存在两个因素：一是工业发展致使用水集中、过量地抽取地下水，二是开发地下矿产资源，疏干含水层，从而使区域地下水位出现下降。

巩义地区作为工业强县，工业逐渐发展壮大，用水量也在不断增大。巩义市工业布局相对集中和高速发展加剧了地下水的开采强度，致使出现了地区集中、层位集中的开采方式，使主要开采含水层长期处于过量开采状态，造成地下水水位持续下降，出现了大面积超采地下水区域，在局部地区甚至形成了开采降落漏斗。典型降落漏斗中心主要出现在康店镇、西村镇、巩义市区、回郭镇、鲁庄镇等地。

市区地下水位多年来降幅较大，已形成以市人民政府、印刷厂、铁匠炉村等为中心的降落漏斗。漏斗中心水位自1970年至1989年下降幅度较大，达29.7m，平均每年下降1.7m。北山口镇汽车站东50m 机井（井深11 7m）在1974年至1980年期间，呈持续下降状态，平均每年下降1.04m。2011年北山口镇铁匠炉村地下水位为88.26m，孝义镇龙尾村为55.25m。受二电厂大量开采地下水的影响在芝田镇也出现了一个集中开采型小漏斗，观测井的水位逐年下降，从1999年的43.57m 降至2000年的55.73m 以及2001年的59.73m。

在康店镇张岭村、叶岭村和康北村本次工作实施的水井地下水位分别为120.31m、11 2.81m和75.22m，西村五岭地下水位为135.8m。

在河洛镇胡坡村水井（井深128m）与鲁庄镇鲁庄村水井（井深70m）中，地下水水位亦可见逐年下降。从图3-5和图3-6中可以看出，从2000年至2009年两地的最大下降幅度分别达到3.2m 与9.5m，其中水位变化最大的月份主要出现在1、2、6、7月份。而2011年受干旱无雨的影响，河洛镇胡坡村水井的水位进一步下降，水位与2009年相比下降近1.5m。本次工作在河洛镇源村实施的水井地下水位为106.2m（井深201.6m），鲁庄镇虎山坡村水井（井深300m）中，地下水水位为130m，显示了地下水位明显下降的态势。

图3-5 河洛镇胡坡村井内水位变化图

图3-6 鲁庄镇鲁庄村井内水位变化图

巩义市赋存煤、铝土矿、硫铁矿、熔剂灰岩、耐火粘土、水泥灰岩、镓、陶瓷土、水泥配料用粘土等21种地下矿产资源。矿产资源主要分布在大峪沟镇至米河镇、涉村镇至鲁庄镇两条成矿带上。矿业开发涉及米河、新中、小关、竹林、大峪沟、北山口、涉村、夹津口、西村、鲁庄等10个镇。丰富的地下矿产资源，为巩义地区带来了巨大的经济效益，但对地下水资源亦造成了严重破坏。

如新中煤矿的开采过程中，大量抽取地下水以降低地下水水位与水压力导致新中、茶店、苇园、温堂、楼子沟、口头、小关等的机井遭到严重破坏（机井水位下降或枯竭），地下水水位的大幅度下降，也切断了地表水与地下水之间的水力联系，造成降水大量下渗难以形成径流，山谷小溪甚至河流都出现枯竭现象，山地植被遭到严重破坏。而大峪沟、庙沟、水地河煤矿的地下开采不仅对区域地下水资源造成了破坏，上部层位地下水甚至已经疏干，局部已经引起地面下降。上庄煤矿采煤则直接导致涉村水东沟8眼机井干涸。米河镇双楼村一口刚实施完的深井，在2008年汶川地震后因封闭含水系统边界条件受到破坏而发生地下水位突然降低78m（原静水位167m，突变为245m），原因是地处20km 外的大裕沟煤矿因地震发生突水。因此，从整体看，地下矿产资源开采过程中疏干地下水对巩义市地下水资源具有极大的破坏作用。

三、水质污染

随着巩义市工农业的发展，工业“三废”大量排放，城市生活污水不断排入河渠，使地表水、地下水、大气降水遭受污染。2002年巩义污水排放总量为1652万t,2010年为8423万t，污水排放量增加了近5倍，而污水处理能力和污水年处理量则呈下降状态（表3-2）。2002～2008年污水处理能力为3.5万t/d,2002～2005年污水年处理量为971万t,2010年污水处理能力和污水年处理量分别为2.0万t/d、346万t。据不完全统计，巩义市几十家国营、私营企业往河道排放污水，几乎100%的沟河受到不同程度的污染，其中，伊洛河水功能区断面回郭镇火车站、石灰雾和伊洛河入黄河口2010年水质均为Ⅴ类（表3-3）。

表3-2 2002～2010年巩义市城镇污水排放量和处理量统计表

表3-3 2010年巩义市伊洛河水功能区断面水质概况

地表水的污染势必影响地下水的水质安全，进而对地下供水水源地产生威胁。2005年对巩义市地下供水水源水质的调查

张琰如.2006.巩义市水资源短缺现状及应对措施。，表明地下水源地受到污染所涉及的村庄近75个，人数近20万人，占全市总人口的25.3%。污染水源地主要集中分布在回郭、芝田、孝义、康店、站街、河洛及米河、新中两大片区。其中，在东站镇的地下水中，硫酸根727.65mg/L，总硬度918mg/L，固形物1300.6mg/L，分别超标2～3倍。在沿黄河边的河洛镇沙鱼沟村，氯酸根443.1mg/L，硝酸根1215mg/L，总硬度1980mg/L，固形物3155mg/L，分别超过2～15倍。汜水河两岸的米河、新中地下水受到不同程度污染，以双楼村饮水水源为例，硫酸根457mg/L，超标1.06倍，硝酸根441.3mg/L，超标5.01倍，总硬度1355mg/L，超标3.01倍，固形物1917mg/L，超标1.92倍，饮水水源中含氟1.65mg/L，超标1.56倍。资料显示，巩义市地下水污染较严重、超标指数高、分布广，且受污染水源在向不利于人们利用的方向蔓延。

四、水资源浪费

由于节水意识和节水方法限制等原因，生产用水重复利用率低，生活用水浪费严重，巩义市近年耗水量在5195万～7602万m³之间（表3-4），耗水主要发生于工业用水、农业灌溉和居民生活用水。以农业灌溉为例，耗水量近年一般在1295万～3544万m³之间。巩义市有效灌溉面积约22万亩，大部分农田灌溉依旧采用大水漫灌方式，未采用更为节水的灌溉方式如喷灌与滴灌。漫灌的用水量是喷灌用水量的2～3倍，是滴灌的5～8倍。如果采用喷灌或滴灌的灌溉方式，仅农业灌溉一项每年即可节水近1300万～2300万m³。

表3-4 2002～2010年巩义市耗水量统计表

❺ 矿井水文地质

（一）含水层

1.第四系砂、砾石孔隙含水层

本区第四系发育厚度为0～45.26m。上部为黄土或砂质粘土，厚0～45.26m，平均18.37m，对大气降水对下部各含水层的淋漓、渗漏补给起阻隔作用。下部为砂砾石（或卵石）厚0～39.8m，平均7.65m，全区发育，其厚度变化主要受古地形地貌及现代流水堆积作用控制，基本规律为矿区北部较南部发育，东部较西部发育。该含水层主要由流砂、砂（卵）石组成，呈未胶结或半固结，导（富）水性较好，富含孔隙潜水。q=0.0074L/（s·m），k=0.0406m/d。水位标高225.15m，其水位水量变化动态不稳。与二₁煤层间无稳定水力联系，对二₁煤层的开采影响不大，但在隐伏露头地段，当开采煤层后形成的冒落破碎裂隙带与该含水层沟通时，则构成直接充水水源。

2.二₁煤层顶板砂岩裂隙含水层

二₁煤层以上60m范围内，为煤层采动后的冒落破裂影响带，在该影响带内发育的中粗粒砂岩含水层的承压水，将首先充入矿坑，是二₁煤层顶板的直接充水含水层。据统计，该范围内发育的中—粗粒砂岩3～5层，主要为大占砂岩和香炭砂岩，厚0～32.87m，平均15.75m，该砂层组多为硅质胶结，致密坚硬，裂隙较发育，但多被方解石脉所充填，多以顶板淋水形式向矿坑充水。

3.太原组上段灰岩岩溶裂隙含水层

主要由太原组上段灰岩组成，其中L₇和L₈灰岩较发育，层位较稳定，厚2～13.9m，平均6.32m。灰岩致密坚硬，岩溶不发育，裂隙较发育，但多被方解石脉所充填。q=0.0024～0.038L/（s·m），k=0.015～3.72m/d，水质类型为HCO₃-K·Na型。该含水层厚度小，出露及补给条件差，岩石空隙不发育，导、富水性差，且及不均一，但在断层构造作用下，使其与下部强含水层产生水力联系时，富水性则会相应增强，为二₁煤层底板直接充水含水层。

4.太原组下段灰岩含水层

即指太原组下段L_1-4灰岩，一般L_1-3灰岩较发育，层位较稳定，厚4.75～23.79m，平均厚度10.08m。L_2-4灰岩局部可相变为砂岩或与L₁合并为一层，致密坚硬，岩溶裂隙也不甚发育，且多被方解石脉或黄铁矿细脉所充填，导、富水性较差。L_1-4灰岩为一₁煤层顶板直接充水含水层。

5.中奥陶统石灰岩岩溶裂隙含水层

该层厚度为2.05～73.5m，单位涌水量q=0.0141～18.79L/（s·m），渗透系数k=0.0285～119.27m/d。该含水层水水质类型为HCO₃-Na·Ga或HCO₃-Ga·Mg型，pH值为7.4～7.7，矿化度为0.574g/L。目前水位标高为171m左右（观₁孔资料），岩溶裂隙发育，补给条件好，富水性强，但极不均一，为本区重要含水层，是一₁煤层底板直接充水含水层。

主采煤层和含水层关系详见图4-2。

（二）隔水层

1.石盒子组砂泥岩隔水层

自基岩风化面下至二₁煤层顶板60m之间，厚100～300m，由泥岩、砂质泥岩、砂岩等碎屑岩组成，以泥岩、砂质泥岩为主，间夹数层中厚层状粗粒砂岩含水层，富存有一定的水量。但各含水层挟持于厚层泥质岩之间，且距开采煤层较远，又因含水层砂岩胶结致密坚硬，在该段中起到骨架作用，相对增强了泥质岩层的抗压强度，故该岩层段裂隙不发育，透水性差，再加上其在地表呈零星出露，补给条件不佳，岩段厚度大，抗压强度较高，故能对上部第四系砂砾石潜水含水层和下部二₁煤层顶板砂岩承压含水层之间的水力联系起到一定的阻隔作用。但在煤层露头区或煤层开采引起导水裂隙高度较大时，可能会失去阻水能力，使得地表水和第四系砂砾石潜水充入矿井。

图4-2 主采煤层与主要含水层示意图

2.二₁煤层底板砂泥岩隔水层

系指二₁煤层底板至L₈灰岩顶界之间的砂泥质岩段。据统计，厚度5.25～48.93m，平均为12.41m。岩层以泥岩、砂质泥岩、粉细粒砂岩为主，底部夹一灰岩薄层（或灰岩透镜体），分布连续、稳定，其裂隙不发育，透水性差，隔水性能良好。由于该隔水层的存在，有效地防范了二₁煤层在回采过程中太原组L_7-8灰岩水直接涌入矿井。在局部地区由于断裂构造和采动影响，其隔水性能相对降低。

3.太原组中段砂泥岩隔水层

太原组中段即自L₇灰岩底至L₄灰岩顶之岩段，平均厚46.95m，岩性以泥岩、砂质泥岩、细中粒砂岩为主。间夹灰岩层（L₅），岩石裂隙不发育，透水性差，隔水性能良好，有效地切断了太原组下部薄层灰岩与上部L_7-8灰岩之间的水力联系，使二₁煤层底板的多个薄层灰岩复合式含水层之间的整体性和连续性大大减弱。同时，该隔水层的存在也有效地阻隔了奥陶系灰岩含水层与太原组薄层灰岩含水层之间的水力联系。

4.本溪组铝土岩、泥岩隔水层

由本溪组铝土岩、铝土质泥岩组成，厚度为0.58～16.65m，平均9.36m，其岩性致密，强度中等，透水性差，具有良好的隔水性能，该隔水层的存在有效地阻隔了奥陶系灰岩水与太原组薄层灰岩含水层之间的水力联系。但在断裂破碎带和沉积薄弱地段或受到采动破坏影响，该隔水层将失去或降低其隔水性能。

（三）地下水动态特征

1.矿井涌水量逐年增加

大平煤矿1986年投产初期，年平均涌水量为134.44m³/h。1987年至1988年4月份，水量急剧增大至561.7m³/h，除因开采面积相应增加外，推断有第四系潜水和老窑水成分。之后，涌水量恢复至150m³/h，并随着回采面积的扩展，涌水量逐渐增加至2004年的424.6m³/h。大平矿历年矿井涌水量曲线见图4-3。

图4-3 大平煤矿历年矿井涌水量曲线图

2.涌水量与大气降水的关系

大平矿矿井涌水量与大气降水密切相关，据多年统计资料，每年最大降水月份为7～8月，而矿井涌水量最大月份为每年的10月份，与最大降水月相比，相应延迟约2～3个月，最小涌水量为来年的7月份，表现出集中补给逐渐消耗的补给排泄特征，大平矿月平均涌水量与降雨量关系曲线见图4-4。

3.奥陶系灰岩水位变化趋势

通过对1987～1992年13-补27孔奥陶系灰岩水位和1997年5月～2005年5月对观₁孔中奥陶统灰岩水位观测，大平矿奥陶系灰岩水位呈逐年下降趋势，降幅每年近1.5m（图4-5，图4-6）。中奥陶统灰岩水位由建井初期至今已经由199.88m下降至171.29m，表明该矿区地下水降落漏斗在逐渐扩展和形成过程中。

（四）地下水补给径流排泄

区域地下水运移规律是由西北向东南流动，荥密背斜南翼及矿区西部山区是寒武系—奥陶系及石炭系含水层出露地区，为地下水之补给区，大气降水渗入形成地下水后向东南方向运移，一部分由超化泉群及灰徐沟泉群泄出，其余均运移到新郑矿区的八千背斜轴部地带由寒武系—奥陶系含水层隐伏露头区排出泄入第三、四系冲积层中。

图4-4 大平矿月平均涌水量与降水量关系曲线图

图4-5 13-补27孔奥陶系灰岩水位变化曲线图

图4-6 观1孔奥陶系灰岩水位变化曲线图

大平井田位于新密煤田西南，井田南、北、西三面环山，组成一个向东开阔的箕形汇水盆地，周边为寒武系—奥陶系灰岩或二叠系碎屑岩组成的低山丘陵区。煤矿床隐伏于第四系冲、洪积扇堆积物之下，矿区地势西高东低。大平井田构造特征为一轴向近东西的向斜构造。矿区大致以大冶向斜为对称轴由南北中马家沟组、本溪组、太原组逐次出露，成为地下水的主要补给区，大气降水是其主要补给来源。但由于矿区内沟谷发育，地表高差大，植被稀少，排泄条件好，故不利于地下水入渗补给。二₁煤层顶板含水层与上部冲、洪积层之间有水力联系，富水性较强。

井田内奥陶系灰岩水流向基本以地层倾向相同，由井田南、北、西三面向中心汇集，并由井田西南部流出井田。二₁煤层顶板砂岩水及太原组灰岩岩溶裂隙地下水，主要以井下排水的形式进行人工排泄。

❻ 煤矿生产过程中，常见的地质问题有哪些

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影响煤矿生产的主要地质因素

煤层厚度变化

煤层厚度变化是影响煤矿生产的主要地质因素之一。煤层发生分叉、变薄、尖灭等厚度变化，直接影响煤矿正常生产。

一、煤层厚度变化的原因及变化特征

煤层厚度变化是多种多样的，但就其成因来说，可分为原生变化和后生变化两大类。

（一）煤层厚度的原生变化

煤层厚度的原生变化是指泥岩层堆积过程中，在形成煤层顶板岩层的沉积物覆盖以前，由于地壳活动，沉积环境变迁等各种地质因素的影响而引起的煤层形态和厚度变化。原生变化主要包括地壳不均衡沉降引起的煤层分叉、变薄、尖灭、泥炭沼泽古地形对煤层形态和煤厚的影响、河流同生冲蚀、海水同生冲蚀等四种原因。

（二）煤层厚度的后生变化

煤层厚度的后生变化是指煤层被沉积物覆盖以后，或煤系形成以后，由于河流剥蚀、构造变动、岩浆侵入、岩溶陷落等各种地质因素的影响而引起煤层形态和厚度变化。

二、煤层厚度变化对煤矿生产的影响

煤层厚度变化对煤矿生产的影响主要表现在以下几个方面：

1．影响采掘部署

2．影响采煤工艺

3．影响计划生产

4．掘进率增高

5．采出率降低

三、煤层厚度变化的研究和处理

（一）煤层厚度变化的观测和探测

1．煤层的观测

1）煤层的观测内容

2）煤层的观测方法

2．煤层的探测

1）煤层厚度的探测

（1）煤巷掘进中的探煤厚工作。

（2）回采工作面的探煤厚工作。

2）煤层分叉尖灭的探测

根据煤层分叉的稳定情况大致可分为两种：一种是煤层分叉后分层的分布比较稳定；另一种是煤层分叉后只有一层保持稳定（即为主分叉层），其它各层延续不远很快尖灭。

3）煤层底凸薄化的探测

煤层底凸薄化是指煤层底板凸起造成煤层变薄尖灭的现象。对于这种变化，常用的探测方法如下：

（1）钻探控制巷道掘进方向的底凸位置。

（2）利用巷道穿越底凸部位，直接圈定煤层底板凸起的位置及薄化范围。

（3）利用工作面上分层边采边探的煤层观测资料，编制煤层顶、底板标高等值线图，研究泥炭沼泽的基底地形，圈定煤层底凸薄化的位置和范围。

4）煤层河流冲蚀变薄带的探测

首先应在巷道中仔细观察和素描冲蚀带的宽度、厚度、岩石成分、层理、砾石分布、煤层顶板冲蚀情况、冲蚀面特征、冲蚀处煤质变化等。将各巷道所见的冲蚀现象投绘在平面图上，进行对比分析，确定古河床的分布范围及对煤层破坏的情况，圈出古河床冲蚀带范围。

（二）定量评定煤层厚度的稳定性

（三）煤层厚度变化的处理

1．掘进中的处理办法

（1）在煤巷掘进中遇到煤层分叉、尖灭现象，要根据具体情况确定掘进方案，如已知上分层稳定可采，而下分层常变薄尖灭，则巷道应紧靠煤层顶板掘进。如果是下分层稳定可采，上分层不稳定，则应紧靠煤层底板掘进。如果分叉后煤层全部可采，应先采上分层，再采下分层。

（2）在采区上山掘进中，如遇煤层变薄带，应按变薄带的范围大小来决定巷道是直接穿过，还是停止掘进，或从其它地方另开巷道。若变薄带范围不大，并且确知工作面有煤可采时，掘进巷道采取挑顶或破底办法直接穿过变薄带。

（3）主要运输巷遇到局部煤层变薄或尖灭时，巷道可按原计划施工，穿过变薄尖灭带。

2．回采工作中的处理方法

回采工作面遇到变薄带或无煤区时，可采用直接推过或绕过的办法。若变薄带或不可采区范围较小，则可采用直接推过的办法；若变薄带范围较大，可考虑采用绕过的办法；大面积的不可采区，应布置探巷，探清不可采范围，将工作面分为几块回采，先采①、②两块，然后合成一个工作面③进行回采。

第二节 矿井地质构造

地质构造是影响煤矿建设和生产的各种地质因素中最重要的因素之一。地质构造包括褶皱、节理和断层。断层是矿井地质构造的研究重点。

矿井地质构造按其规模大小和对生产的影响程度，可分为大、中、小三种类型。大型构造是指决定井田边界的大型褶曲与断层，这类构造在勘探阶段已基本查明。中型构造是指分布在井田范围内，影响水平、采区划分和巷道布置的次一级构造，它们对煤矿生产影响极大，是矿井地质工作的重点。小型构造是指那些在巷道或工作面中比较容易查明全貌的更次一级的褶曲与断层。

一、褶曲构造对煤矿生产的影响与研究

（一）褶曲构造对煤矿生产的影响

1．大型褶曲

大型褶曲在勘查段已经查明，它的规模、方向和位置影响到井田的划分和矿井开拓方式及开拓系统的部署，是矿井设计考虑的主要问题。

2．中型褶曲

中型褶曲对整个矿井的开拓部署影响不大，但对采区的布置关系密切，影响到采区的大小和采区巷道的布置。

3．小型褶曲

小型褶曲是在回采工作面准备过程中，在巷道中揭露的幅度仅几米到几十米，长度为几米到几十米的褶曲。它影响煤层平巷的掘进方向，从而影响工作面长度，给机械化回采、顶板管理带来一定困难。小型褶曲还往往引起煤层厚度发生变化，使生产条件复杂化。小型褶曲特别发育时，甚至会使煤层变为不可采。

（二）煤矿生产中褶曲构造的研究

1．褶曲的判断

判断井下褶曲的存在，主要是根据煤、岩层产状的规则变化和岩层层序的对称重复出现这两大标志。如在石门巷道中岩层倾向相背或相倾，或是在煤层平巷中由于煤层走向的急剧变化而使平巷弯曲，表明有褶曲（背斜或向斜）存在。

在构造简单，岩层标志比较明显的地区，根据褶曲核部和两翼的岩层层序，

2．褶曲的观测

（1）对在巷道中能看到全貌的小褶曲，应系统观测褶曲轴的位置、方向、产状。对中型褶曲，在一条巷道中不能观测到全貌时，应准确鉴定观测点处的煤层，岩层层位及其顶底面顺序，岩层产状、煤厚变化，以及与其伴生的次一级小构造等，然后将所观测到的资料投绘到平面图和剖面图上，在图上综合分析，确定褶曲轴的位置延展方向。

（2）观测描述褶曲两翼的岩层产状，褶曲宽度和幅度，褶曲的延展变化及向深部的延伸趋势。

3．褶曲的探测

（三）褶曲的处理

通过对褶曲的判断、观测、探测，已基本查明它的位置、方向及产状变化。在此基础上可对褶曲采取如下措施进行处理。

1．大型褶曲

（1）褶曲轴线作为井田边界。有些大型向斜，由于轴部埋藏较深，开采困难，多作为井田边界，其两翼分别由两个或几个井田开采。有些大型宽缓背斜，两翼煤层距离较远，井下难以形成统一的生产系统，可以褶曲轴为界，两翼分别有两个井田开采。

（2）大型褶曲在井田开拓部署中的处理方法。不是所有的大型褶曲轴都必须作为井田边界，在有的井田内也可以有大型褶曲存在。若在井田内有大型背斜构造，开拓系统中常把总回风道布置在背斜轴附近，两翼煤层均可利用。有些位于向斜构造的矿井，常把运输巷道布置在向斜轴部附近，用一条运输巷解决向斜两翼的运输问题。

2．中型褶曲

（1）以褶曲轴线作为采区中心布置采区上山或下山。对开阔的平缓褶曲，以向斜轴作为采区中心，向两翼布置回采工作面，采区走向长可达1000m以上。

（2）以褶曲轴作为采区边界。在较紧闭的褶曲轴部，次一级构造往往发育，因此常以褶曲轴作为采区边界。

（3）工作面直接推过褶曲轴。当褶曲较宽缓，而规模不太大时，可布置单翼采区，工作面直接推过褶曲轴部。

3．小型褶曲

（1）采面重开切眼生产。在小型褶曲发育地区，常见到煤层突然增厚或变薄，甚至不可采，使工作面无法通过，需要重新开掘切眼进行生产。

（2）采面运输巷改造取直。煤矿要求运输巷在60m内不能有大的弯曲，弯曲过多无法使用。由于小褶曲存在，使煤层平巷弯弯曲曲，为满足生产要求，巷道需要改造取直。

二、断裂构造对煤矿生产的影响与研究

（一）节理（裂隙）对煤矿生产的影响及处理

1．影响钻眼爆破效果

2．影响开采效率

3. 影响顶板控制方法

4．影响工作面布置

5．对其它方面的影响

（二）断层对煤矿生产的影响

断层破坏了煤层的连续性和完整性，对煤矿生产造成了很大影响。断层规模不同，对生产的影响程度不同。目前对断层规模等级的划分标准尚不统一。根据煤矿工作实践，建议采用下列划分标准：落差大于50m为特大型断层，落差50～20m为大型断层，落差20～5m为中型断层，落差小于5m为小型断层。

断层对煤矿生产的影响主要表现在以下七个方面：

1. 影响井田划分

2.影响井田开拓方式

3.影响采区和工作面布置

4.影响安全生产

5.增加煤炭损失量

6.增加巷道掘进量

7.影响煤矿综合经济效益

（三）煤矿生产中断层的研究

1. 断层的判断

断层的出现不是孤立的，常在断层附近的煤、岩层中伴生一些与正常情况不同的地质现象，这些现象预示者前方可能有断层存在，应作好过断层的准备工作。在断层出现前，可能遇到的征兆，主要有以下几种现象：

（1）煤层、岩层的产状发生显著的变化时，可能有断层存在。

（2）煤层厚度发生变化，煤层顶底板出现不平行现象时，可能有断层存在。

（3）掘进巷道中经常出现明显的小褶曲（如开滦唐山煤矿），或煤层常发生强烈揉皱，滑面增多或变为鳞片状碎煤（如淄博龙泉矿）等现象时，可能有断层存在。

（4）煤层和顶、底板中的裂隙显著增加，并有一定的规律性时，可能有断层存在。

（5）在大断层附近常伴生一系列小断层，这些小断层是判断大断层的重要标志。

（6）在高瓦斯的矿井，在巷道中瓦斯涌出量常有明显变化地段，可能有断层存在。如焦作矿务局焦西矿掘进巷道时，遇断层前后瓦期涌出量出驼峰现象。

（7）充水性强的矿井，巷道接近断层时，常出现滴水、淋水以至涌水的现象，可能有断层存在。

在实际工作中，应根据上述各种征兆，再结合矿井的具体地质条件和已采掘地段断层资料，进行综合分析，使判断更符合实际。

2. 断层的观测

（1）确定断层位置。

（2）观察断层面特征。

（3）观察断层的伴生派生构造。

(4)确定断层性质及断层力学性质。

（5）测量断层面产状。

（6）确定断层的落差。

3．断层的探测（断失煤层的寻找）

煤矿中判断断层性质和确定断距的方法主要有以下五种：

（1）层位对比法。

（2）伴生派生构造判断法。

（3）规律类推法。

（4）作图分析法。

（5）生产勘探法。

（四） 断层的处理

1．开拓设计阶段对断层的处理

（1）井田边界和采区边界的确定。凡是井田内遇到落差大于50m的特大型断层时,应以该大型断层作为井田边界。

（2）井筒位置的选择。一般立井井筒要布置在倾角较大的大断层下盘，距断层30～50m以外的位置。

（3）运输大巷的布置。运输大巷是需布置在较坚硬的岩层中，且尽量少改变方向。但在断层错动处，断层上、下盘的煤岩层位移较大，甚至与另一盘的含水层相遇，因此必须考虑巷道的改道问题。

（4）采区内块段划分。被断层切割破坏的地区，要综合考虑断层的位置、落差、被切割块段的大小和形态，以及已有的生产系统等因素来划分开采块段，要尽可能地将较大断层留在各块段之间的煤柱当中。

（5）井田开拓方式的确定。选择井田开拓方式时，要考虑各种地质因素的影响，其中断层占重要地位。

2．巷道掘进阶段对断层的处理

（1）平巷过断层。平巷过断层分为穿过煤层顶板（或底板）和顺断层面掘进两种方式。

（2）倾斜巷道过断层。上山、下山等倾斜巷道遇断层后，可以根据生产的要求采取多种形式通过断层。

当断层落差较小时，根据断失盘是上升还是下降盘分别采用挑顶、挖底或挑顶挖底相结合的方式通过断层。

3．回采阶段对断层的处理

（1）采用强行通过的方法。

（2）采用重开切眼的方法。当断层落差大于煤厚时，对于倾向断层或斜交断层可采用重开切眼的方法，即提前在断层另一盘重新开掘切眼，待工作面推进到断层处，停止回采，工作面搬家到新切眼内继续开采。

（3）采用划小工作面的方法。当断层落差大于煤厚时，对于走向断层，可在断层两侧补掘中间平巷，把原来一个采面划分为两个采面分别回采。对于落差一端大、一端小的斜交断层，可采用合采与分采相结合的方法，把断层上、下盘煤层结合起来开采。

第三节 岩浆侵入煤层

一、岩浆侵入煤层的观测与研究

（一）岩浆侵入体的一般特征

1. 岩浆侵入体的产状

生产矿井中发现的岩浆侵入体主要有以下两种产状：

（1）岩墙。

（2）岩床。

2．岩浆侵入体岩性

（二）对岩浆侵入体的观测

对在井下一切揭露岩浆侵入体的地点，都应进行详细的观测和素描。观测的内容有以下四个方面：

1．岩浆侵入体的颜色、矿物成分、结构、构造特征及名称。

2．岩浆侵入体的产状、延展范围。

3．岩浆侵入体与断裂构造的关系。

4．煤层被破坏情况，包括岩浆侵入体与煤层的接触关系、天然焦宽度、煤层的变质程度等。

（三）对岩浆侵入体的探测

（四）岩浆侵入体资料的综合研究

二、岩浆侵入体对煤矿生产的影响

（一）岩浆侵入体对煤质的影响

（二）岩浆侵入体对煤矿生产的影响

三、岩浆侵入煤层的处理

第四节 岩溶陷落柱

岩溶陷落柱是指煤层下伏碳酸盐岩等可溶岩层，经地下水溶蚀形成的岩溶洞穴，在上覆岩层重力作用下产生塌陷，形成筒状或似锥状柱体。简称陷落柱，俗称“矸子窝”或“无炭柱”。

陷落柱在我国华北石炭二迭纪聚煤区中普遍分布，其中以山西、河北最为发育。

一、陷落柱的成因

（一）岩溶发育的地质条件

（二）溶洞塌陷机理

二、陷落柱的特征

（一）陷落柱的形态特征

（二）陷落柱的地表出露特征

（三）陷落柱的井下特征

（四）陷落柱的分布特征

三、陷落柱的观测与研究

四、陷落柱对煤矿生产的影响及处理

第五节 影响煤矿生产的其它地质因素

一、矿井瓦斯

二、煤层顶底板

三、矿井地热的危害

四、矿山压力

五、煤层自燃与煤尘

❼ 发耳煤矿水文地质条件属于什么类型

中等煤矿水文地质类型划分4类：
一、水文地质简单
（1、露头区被粘土类土层覆盖；
2、被断层切割封闭；
3、地表泄水条件良好；
4、属于深部井田；5、在当地侵蚀基准面以上开采；6、属高原山地背斜正地形，煤层底部灰岩无出露；7、煤层距顶底板上下富含水层距离很大）
二、水文地质中等（受采掘破坏或影响的孔隙裂隙，溶隙含水层补给条件一般，有一定的补给水源）
三、水文地质复杂（1受采掘破坏或影响的主要是灰岩溶隙-溶洞含水层，厚层砂砾石含水层(煤层直接顶底板为含水砂层)，其补给条件好，补给水源充沛。2未开展水文地质普查，存在老窑积水，资料不齐的整合和技改矿井。）
四、水文地质极复杂（受采掘破坏或影响的为岩溶含水层，其补给条件很好，补给水源极其充沛；
1、矿井经常的直接或间接受煤层顶底部灰岩溶洞-溶隙高压富水含水层突水的威胁；
2、灰岩露头分布范围广，河溪发育，山塘水库多；
3、在高原山地向斜正地形矿区灰岩岩溶特别发育常形成暗河系统或汇水封闭洼地）

❽ 矿井已经完成和基本查清的水文地质问题

超化煤矿是已有20余年开拓历史的在生产矿井，已经进行了一些水文地质勘探试回验工作答，积累了大量的矿井水文地质资料，应该说下列方面的矿井水文地质问题已基本查清：

1）主要充水含水层的分布、结构、厚度及其埋藏条件已基本查清；

2）主要充水含水层之间的结构关系以及与大气降水和地表水体之间相互联系已基本清楚；

3）矿井充水的方式、途径和突水产生的条件基本清楚；

4）矿井水害类型及其水害特征基本清楚；

5）初步建立了矿井水文地质信息观测系统。

❾ 矿床水文地质调查中应注意的问题

1.矿床水文地质调查

矿床水文地质调查已有较为成熟的规范可循，但要根据具体情况灵活应用，要有针对性的部署综合调查工作。

2.要加强区域水文地质测绘

区域水文地质测绘是矿床水文地质调查的基础和先行工作。条件简单的矿床，通过地表测绘，就可作出水文地质评价;条件复杂的矿床，测绘成果则是专门水文地质勘探设计的依据。测绘内容和方法，要从矿井充水的角度考虑，把重点放在主要充水岩层及其隔水顶、底板上。要特别注意对区内已有的供、排水工程的调查，尤其是矿井或老窑。

3.要充分利用地质勘探工程取得的水文地质资料

(1)做好地质钻孔的岩心编录及简易水文地质观测

岩心编录包括岩性鉴定和分层，裂隙、岩溶的描述和统计;简易水文地质观测包括水位、水温、冲洗液消耗量的观测，以及钻进过程中对掉钻、涌水、涌砂、逸气等现象的记录。对各种观测资料要及时进行系统整理。

(2)加深部分地质勘探孔

地质勘探孔只能普遍揭露矿层之上的各顶板含水层，对于底板充水的矿床，特别是岩溶充水的煤矿，底板充水岩层及其与矿层之间的隔水层均不可能揭穿，应选择一定数量的勘探孔进行加深，揭露底板含水层，以作出正确评价。

(3)进行坑道水文地质、工程地质测绘

内容包括:揭露地层的岩性及产状;裂隙、岩溶的素描与测量;断裂带的描述、测量与分析;出水点的观测、素描及取样;出水征兆及工程地质现象的观测。

4.应以查明主要充水岩层地下水形成条件及采矿人为作用引起的变化为中心

矿床水文地质调查要特别加强对边界条件的研究，包括含水层的周边界，含水层的上、下边界的性质和形状。这些研究不够，矿井涌水量预测就不准确。

充水岩层的上、下边界，即顶、底板条件，对评价矿床充水条件和预测涌水量也有重要意义。尤其是对岩溶充水矿床，若岩溶含水层上覆第四系，则要查明第四系岩性、结构及与基岩的接触关系。

至于查明充水岩层的底界条件，无论是对确定含水层的厚度，还是了解下部含水层越流补给或突破矿坑底板的可能性等问题，都是十分必要的。

还应强调指出，对矿床充水水源形成条件的研究，不能局限于搜集矿区地下水有关资料，仅仅确定其现状，而要研究地下水的发展变化方向及其内在原因。

5.矿区水文地质勘探试验工作应结合采矿工程配置和可能出现的环境问题进行

勘探试验工作的布置要根据水文地质条件来确定。工作量要重点布置在:①主要充水岩层富水程度高、导水能力强或压力水头最大的地段，以及地下水的主要径流方向上;②先期开采或预定井筒等首要工程所在地段。大型抽水试验要尽可能与开采疏干工程相结合，抽水主孔最好位于未来矿井排水的中心，观测孔沿未来矿井排水的各可能来水方向上。

小结

通过本章学习，应掌握以下重点内容:①矿床充水的各种条件分析;②矿井水防治基本措施。

❿ 煤矿在水文地质条件不清楚时应采取什么措施

水文地质条件主要出现在地质报告里，作为国家最新的硬性要求。水文地质不清回或没有水文地质调查的矿答山，不能进行设计。从这就能看出其重要了吧。实际上产中，矿山的水文地质主要指地表水体或汇水面积、地下最大/正常涌水量，含/隔水层的状况，断裂/构造带的存水状态等对矿体开采的影响。总提上说就是防止在采矿生产中发生透水事故。水文地质条件可以分为简单，中等复杂和复杂型，主要用于采矿设计中，为采矿设计井巷布置，井下防护措施及支护措施提供依据。因为实际的矿山水文地质调查比较难查清，而且代价很昂贵，但对于安全生产很重要。在实际生产中则需及时打探水孔保证航道掘进的安全。