山西冶金
SHANXI METALLURGY Total 188No.6，2020
DOI:10.16525/jki14-1167/tf.2020.06.55
总第188期2020年第6期牛山煤业矿井水文地质类型划分
侯志鹏
（山西高平科兴牛山煤业有限公司，山西
晋城
048400）
摘
要：山西高平科兴牛山煤业未来三年采掘规划发生变化，
为了安全有效地开采9号煤和15号煤层，分析了矿井水文地质条件、矿井充水条件和矿井涌水量等，划分结果表明牛山煤业9号、15号煤层的矿井水文地质条件为中等类型。关键词：水文地质煤层
划分
中图分类号：TD82
文献标识码：A
文章编号：1672-1152（2020）06-0141-02
收稿日期：2020-07-27
作者简介：侯志鹏（1984—），男，本科，毕业于东北大学采矿工程，工程师，现任调度室主任，
从事调度工作。山西高平科兴牛山煤业有限公司于2011年1月8日正式开工建设，
于2017年1月4日开始进行联合试运转，现开采3号、9号煤层，未来三年矿井设计采掘15号煤层，为实现9号、15号煤层配采，矿井生产规模达到120万t/a ，特进行水文地质类型划分。
1矿井水文地质条件
井田主要含水层自上而下有：第四系松散孔隙水含水层、下石盒子组、山西组碎屑岩裂隙水含水层、
太原组碎屑岩夹碳酸盐岩裂隙岩溶水含水层、奥陶系中统灰岩岩溶裂隙含水层。第四系松散孔隙水含水层，岩性为粉土，含细砂、砾砂及少量砾石地层厚3.0~7.0m ，水位埋深1.4~2.2m ，单井出水量0.94L/s ，水质类型HCO 3·SO 4-Ca 。下石盒子组、山西组碎屑岩裂隙水含水层，主要为山西组与下石盒子组砂岩及风化带，多分布于3号煤层上覆岩体段，井田内无勘探孔资料，据区内雨季小泉出露点调查，泉流量小于1.0L/s 。太原组碎屑岩夹碳酸盐岩裂隙岩溶水含水层，为K2、K4、K5灰岩和K2、K5灰岩之间的砂岩，累计厚度24.13m 。奥陶系中统灰岩岩溶裂隙含水层为煤系地层之基盘，井田内无出露，岩性为海相厚层状石灰岩及薄层泥灰岩，局部岩溶发育，该含水层总厚约360~400m 。
矿井区域内主要有第四系松散层隔水层、二叠系层间隔水层、太原组底部本溪组隔水层。
1）第四系松散层隔水层岩性为红黏土、
粉质黏土，大面积分布，阻隔大气降水对孔隙含水层的补
给或对其下风化岩石含水层补给，为良好的隔水层。2）二叠系层间隔水层，
该组地层主要分布可采的3号煤层，其上覆岩体含水与隔水层多呈互层状分布，隔水层岩性主要为泥岩、砂质泥岩，呈层状分布于各砂岩含水层之间，阻隔了各砂岩含水层之间的水力联系。
3）太原组底部本溪组隔水层，位于石炭系上统太原组15号煤层下部，岩性为铝土泥岩、泥岩、砂质泥岩，岩性致密细腻，厚度一般为1.40~15.02m ，阻
隔了奥陶系岩溶水和上覆各含水层的水力联系。2矿井充水条
件
井田内无大的地表水体及河流，在雨季最高洪
水位高出河床0.5~2.0m ，洪水位最高标高约807.0m ，矿井主斜井井口标高为850.597m ，
副斜井井口标高为849.914m ，回风立井井口标高848.000m 。因此，其洪水不会对井口有淹井的威胁
。
上覆岩体砂岩裂隙水。3号煤层顶板
直接充水含水层为二叠系山西组及下石盒子组砂岩裂隙含水层，在井田中部较大面积出露，易接受大气降水补给，而井田南部含水层埋藏较深，接受补给条件较差。3号煤层开采后形成导水裂隙，可沟通上覆各含水层，导致含水层水沿导水裂隙带向矿井充水，成为3号煤层开采的直接充水含水层。
2）9号、15号煤层顶板砂岩及石灰岩裂隙水。9
号煤层和15号煤层的顶板直接充水含水层为太原
组的灰岩岩溶裂隙含水层，由K2、K3、K4、K5灰岩组成，其中K2灰岩层为15号煤层的直接顶板，K5灰岩层为9号煤层的顶板，其含水特征与K2灰岩相似，据ZK401水文地质孔资料，该组地下水水位
生产实践·应用技术
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第43卷
标高736.93m，单位涌水量0.00484L/s·m，渗透系
数0.0428m/d，为弱富水性含水层，受补给条件限
制，一般对9号、15号煤层矿井充水影响较小。
3）奥陶系中统灰岩岩溶裂隙水。井田内奥灰水
水位标高为+609~+614m，3号煤层最低标高为+
670m，9号煤层最低标高为+620m，15号煤层最低
标高为+570m，3、9号煤层不存在奥灰水带压开采
问题。15号煤层最低标高低于奥灰水水位，局部存
在奥灰水带压开采问题
。
根据水文地质类型划分报告，井田内采空积水
区27处，总积水面积684729m2，总积水量562
859.36m3，水文地质资料清楚，严格执行《煤矿防治
水细则》执行，对本井田无水害威胁
。
抗压强度22.0~32.3MPa，主要岩
性为砂岩、砂质泥岩，属中硬岩；9号煤层顶板抗压
强度32.3~37.5MPa，主要岩性为泥岩、砂质泥岩，属
中硬岩；15号煤层顶板抗压强度82.3~96.7MPa，主
要岩性为灰岩，属坚硬岩。
中厚煤层分层开采导水裂缝带最大高度计算公
式，对3、9、15号煤层的导水裂缝带进行计算。公式
如下：
中硬岩导水裂隙带计算公式：
H il=
100∑M
16∑M+36±5.6（1）
H il=20∑M√+10
坚硬岩导水裂隙带计算公式：
H il=
100∑M
12∑M+20±5.6（2）
H il=30∑M√+10
式中：H il为导水裂隙带高度，m；∑M为煤层累计采
厚，m
。
根据以上的计算结果，3号煤层经过开采后导
水裂缝带发育高度是49.19~67.58m，而3号煤层顶
板至K8底板的平均距离为35.47m，至地表间距为
51.15~190.36m，故3号煤层导水裂缝带可沟通K8
含水层，局部可沟通至地表，从而成为K8砂岩裂隙
含水层、第四系松散沉积物孔隙含水层甚至是地表
水渗入井下的充水通道
。
根据以上的计算结果，9号煤层开采后的导水
裂缝带最大发育高度是40.23m，9号煤层的顶板至
3号煤层的底板落差是38.34~75.38m，9号煤层的
顶板至K5的底板平均落差为26.12m，9号煤层的
顶板至K6的底板落差平均是45.16m，9号煤层的
顶板至K7的底板落差平均是46.22m，9号的煤层
最大导水裂缝带高度和3号煤层的底板扰动破坏带
深度之和是56.33m，故本井田范围内开采9号煤层
勾海峰
所形成的导水裂缝带将有可能沟通K5灰岩的含水
层，可能会沟通或部分沟通K6、K7的含水层以及3
号煤层的老空积水
。
由以上计算结果得知，15号煤开采后的导水裂
缝带最大发育高度是56.86~79.20m，而15号与9
号煤层间距为41.44~47.77m，故本井田开采15号
煤层所形成的导水裂缝带可沟通K2、K3、K4灰岩含
水层以及9号煤层开采所产生的采空区积水，在9
号煤层采动裂隙的影响下，上覆3号煤层采空积水
也间接对15号煤层开采产生影响
。
井田内有钻孔26个。2009年至2010年施工的
14个钻孔、2012年施工的6个钻孔、以及2013年与
2014年施工的2个钻孔，封孔质量均在乙级以上，
均用水泥砂浆全孔封闭，封孔质量合格。
3涌水量预测
本矿外南部的新庄煤矿，开采9号煤层，生产能
力为90万t/a，现矿井正常涌水量21.8m3/h，最大涌
水量为26.8m3/h。主要为顶板淋水及渗水，其水文地
质条件与本矿基本相似，采用富水系数比拟法预算本
矿120万t/a生产能力时的矿井涌水量。计算公式：
Q=K p P=（Q0/P0）P
式中：Q为设计矿井涌水量，m3/h；Q0为现采煤矿矿
井涌水量，m3/h；P0为现采煤矿的生产能力，万t/a；P
为煤矿设计生产能力，万t/a。
计算结果：开采9号煤层生产能力达到120万
t/a时，矿井正常涌水量为29m3/h，最大涌水量为36
m3/h。
预测当矿井9号煤、15号煤按1∶3配采，矿井正
（下转第147页）142
2020年第6期常涌水量61m 3/h ，矿井最大涌水量为73m 3/h 。4矿井水文地质类型
根据《煤矿防治水细则》要求，对本井田9号、15
号煤层进行矿井水文地质类型的划分均为中等。
（编辑：苗运平）
Classification of Hydrogeological Types in Niushan Coal Industry
Hou Zhipeng
(Shanxi Gaoping Kexing Niushan Coal Industry Co.,Ltd.,Jincheng Shanxi 048400)
Abstract:The mining planning of Niushan Coal Industry will change in the next three years.In order to safely and ef-fectively explore No.9coal seam and No.15coal seam,the hydrogeological conditions,mine water filling conditions and mine water inflow are analyzed.The division results show that the hydrogeological conditions of No.9and No.15coal seams of Niushan Coal Industry are of medium type.Key words:hydrogeology;coal seam;division
1）水仓总体工程量为367m ，比原设计减少264m ，
工程费用减少134.6万元。水仓瓦斯治理钻孔进尺为7300m ，比原设计减少钻孔进尺4700m ，瓦斯治理费用减少51.7万元。
2）利于水仓瓦斯治理，
可提前施工瓦斯抽放钻孔进行超前预抽，
抽放时间长。3）采区投产时间提前，水仓瓦斯治理工作提前，
不需停头治理瓦斯，水仓施工期间可连续施工，减少施工时间4.5个月；水仓工程量减少264m ，减少施工时间4.4个月。
4）水仓回风流进入轨回联络巷，对下一步五盘
区开拓延伸影响较小，同时水仓保护煤柱与三条下山保护煤柱重叠，减少煤柱损失。4结语
1）根据工程概况，结合原水仓存在的一系列问
题，对五上采区+780m 水仓进行设计优化，简化了施工工艺，减少了工程量，
瓦斯治理简单、水仓煤柱与开拓巷道煤柱重叠多回收煤炭资源、
施工工期短、水仓回风系统顺畅也大幅降低工程费用和材料消耗，为五上采区尽早投产提供了有效的技术支持。
2）将优化水仓设计应用于现场，
取得了较好的效果，+780m 水仓设计优化工程量比原设计减少
264m ，工程费用减少134.6万元，瓦斯治理费用比原设计减少51.7万元，对类似条件下的水仓设计有
一定的现实指导意义。
参考文献
[1]刘德华，
朱海峰.煤矿采区水泵房与水仓优化设计[J].内蒙古煤炭经济，2017（18）：69.
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[3]魏红磊.吉宁矿采区水泵房与水仓优化设计[J].煤炭工程，2016，48（5）：11-13.
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许永杰，祝启斌.矿井水仓设计优化与分析[J].中州煤炭，2014（11）：33-34.
（编辑：苗运平）
Design Optimization of +780m Horizontal Sump in Wupan
Area and Five Upper Mining Area of No.1Well in Faer Coal
Mine
Zhu Youlei,Peng Youping,Gong Tong,Wu Xiaowei
(Guizhou Faer Coal Industry Co.,Ltd.,Liupanshui Guizhou 553017)
Abstract:Since the development of Wupan District in Guizhou Faer Coal Mine,the geological conditions and gas have seriously affected the development project,which has seriously lagged behind.In order to solve this problem,on the basis of not increasing the time and cost of gas control,the design optimization of the roadway needs to be arranged.Due to the large amount of +780m sump development engineering in the fifth mining area,this paper takes +780m sump as the research object,through the design optimization,reduces the engineering quantity,speeds up the production of the mining area,and improves the safe and efficient production of the coal mine.Key words:Wupan area;sump;design optimization
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朱油雷，彭佑平，弓彤，等：发耳煤矿一井五盘区五上采区+780m 水平水仓设计优化
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