1、水城縣都格河邊煤礦10101綜采工作面水情水害分析及安全許可評價報告礦 長： 胡 瑞 華 總工程師： 王 國 忠 安全礦長： 羅 林 本 生產礦長： 羅 順 軍 機電礦長： 袁 明 海 編制單位： 技 術 科 目 錄第一節 基本情況概述3一、工作面基本情況及四鄰情況概述3二、水文地質條件概況3三、礦井充水條件4四、10101綜采工作面水情水害分析7第二節 物探報告9一、礦井瞬變電磁(MTEM)原理9二、數據采集與測線布設13三、數據處理與成果解釋14第三節 結論18第四節 防治水措施18第一節 基本情況概述一、工作面基本情況及四鄰情況概述10101工作面位于河邊煤礦一采區東翼的1#煤層，+85

2、3水平以上，該面上限標高為+995.7，下限標高為+854.4，工作面運輸巷走向長度880m，回風巷走向長度930m，工作面傾斜長度227m，工作面下部距3#煤層6.3m，未開采，以西為風井保護煤柱，以北為煤層露頭風化帶，以南為853-1瓦斯抽放巷，以東為井田邊界，3#煤層和1#煤層之間平均垂距約為5米左右。二、水文地質條件概況井田內出露地層有峨眉山玄武巖組(P3)、龍潭組（P3l）、下三疊統飛仙關組（T1f）、第四系Q。其巖性特征由老到新分述如下：1、峨嵋山玄武巖組（P3）：分布于礦區北部邊緣，大多呈同向坡，局部地方呈聳立的山峰，山間沖溝發育、地表大部分被風化物覆蓋。礦區內未見泉水出露，據鄰

3、區資料，一般泉流量小于1l/s，動態變化顯著。富水性弱，屬相對隔水層。2、龍潭組（P3l）：廣泛分布于礦區內，巖性主要為細砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖及泥巖、煤層組成。地表出露面積大，但多被坡殘積層覆蓋，地貌上多呈緩坡、溝谷。共調查泉點4個，一般流量0.0010.277l/s，動態變化明顯。本組含裂隙水，富水性弱。3、飛仙關組（T1f）：本組分上下兩段。 (1)上段（T1f2）：分布礦區東南部，巖性以砂巖為主。多成垂直走向的山脊和沖溝，巖石易風化，裂隙發育。礦區內泉水出露少，調查泉點2個，流量0.0610.112 l/s。枯季多干涸，季節性變化顯著。本段含少量的裂隙水，富水性弱。 (2

4、)下段（T1f1）：分布同上段，巖性以粉砂巖為主。出露于山坡前緣，成緩坡地形，礦區內未見泉點出露。本段富水性弱，屬相對隔水層。4、第四系（Q）：為坡、殘積物及沖、洪積物等。其厚度變化較大，在238m之間，一般約20m。其透水性較強，往往有泉水出露，流量在0.1680.344 l/s之間。動態嚴格受季節控制。5、老窯水文地質特征礦區內煤層露頭線一帶分布老窯，巷道開拓時，地表水沿砂巖破碎帶涌入，順煤層的頂板塌陷裂隙滲入，對礦坑進行充水。水量受大氣降水控制明顯。6、構造對礦床充水的影響礦區所處區域構造位置屬于揚子陸塊，黔北隆起，六盤水斷陷，楊梅樹向斜南東翼，總體構造形態為單斜。地層走向南東，傾向南西

5、，地層傾角2640°。未發現對礦床開采構成影響的斷裂構造。三、礦井充水條件（一）、充水水源分析區內主要的充水水源有大氣降水、地表水、地下水、滑坡水、采空區積水等，現分述如下：1、大氣降水大氣降水是區內地表水、地下水的主要補給來源，降雨還可以沿地表裂隙及孔隙直接滲入礦井中，同時還可以通過老窯采空區蓄集，給礦井開采帶來危害；特別是雨季及暴雨期，地表水暴漲容易造成淹井事故，故礦井應加強防洪工作。2、地表水北盤江及礦區內地表沖溝水是影響礦井充水的主要地表水體。（1）北盤江：位于礦區西部邊緣，河床最低標高+900m左右，且距礦區較遠，因此，在不改變自然地質環境的條件下，北盤江對礦井開采影響不大

6、。但應加強監測，防患于未然。（2）礦區內沖溝水：發育于礦區內。目前觀測，沖溝水無明顯滲漏現象，但在其下及附近進行采礦應加強頂板管理，預防冒落裂隙帶與其溝通，導致溝水涌入。特別是井田中部的溪流在自然狀態下通過第四系松散層和含煤地層中裂隙帶對礦井間接補給，當人為作用下改變了原始條件，溪流將慣入井巷成為直接充水水源，造成水害。3、地下水礦區內上覆含水層為飛仙關組上段，與含煤地層間有厚約150 m的飛仙關組下段隔水層相隔，故對今后開采影響不大；下伏地層峨嵋山玄武巖組富水性弱，亦屬相對隔水層，對今后開采影響亦不大；含煤地層本身含裂隙承壓水，根據鄰區小窯調查，進水方式以頂板淋水、滴水，底板滲水為主，構造裂

7、隙為其主要的充水通道，總出水量一般不大。如發耳區辦煤礦，開采3號煤層，巷道長約300m，采空面積約2000m2，但水量極微，總出水量約0.1l/s；新龍煤礦總出水量為0.436 l/s（2002年8月4日）；攀枝花煤礦為1.245 l/s（2002年9月5日）。雖然富水性弱，但具承壓性，開采過程中應做好疏排水工作。4、滑坡水區內滑坡2處，面積大于0.3km2左右，但都具有透水性強的特點。因此，在滑坡體下開采應注意冒落帶的影響高度，以免降雨和溝水通過滑坡滲入，造成淹井事故。5、采空區積水礦區周圍有采空區分布，且多有積水。在其附近開采時必須注意因人工破壞其自然壓力平衡狀態，而導致老窯積水突然潰入井

8、巷造成淹井事故；礦井開采過程中必須加強預防。（二）、充水通道分析1巖石節理裂隙礦山內的龍潭組含煤地層在接近地表附近大部為第四系，透水性較強。而龍潭組則發育成巖或構造節理、裂隙，尤其是內部細砂巖等脆性巖石更為發育，它們是地下水活動的良好通道，并溝通上覆含水層與含煤地層的水力聯系。2人為采礦冒落裂隙未來的采煤活動將產生大量的采礦裂隙，這些人為裂隙也會溝通上覆含水層與含煤地層的水力聯系，成為地下水活動的良好通道。3原小煤礦采空區礦山內原小煤礦廢棄采面或巷道會成為采空區積水，當煤層開采至采空區時，巷道勾通采空區會成為充水通道。（三）、充水方式由于礦井直接充水含水層露頭分布不廣，接受大氣降水補給不強，為

9、弱含水層，充水通道主要以巖石原生和采礦節理、裂隙為主，規模一般不大，少量為采空巷道導水，因此未來礦井充水方式主要以滲水、滴水、淋水為主，局部可能發生突水。四、10101綜采工作面水情水害分析1、地表水分析10101采煤工作面對應地表地形為南高北低的陡坡旱地，高差較大，在100m以上，地表主要是溪溝水，隨季節變化而變化，全年除5、6月外，其余季節均為干枯狀態，由于對應地面均為陡坡，故雨季時地表水均排泄于溪溝中后流入阿貢河后匯于北盤江。2、井田周邊小窯及煤礦情況通過對周邊老窯的調查，井田范圍內的小窯集中在原老系統井口以北，均為地表露頭開挖，小窯具體情況如下；老系統主井：X2917698 Y3547

10、0815 Z980，位于現風井、948石門往東30米巷道方位145度，距現開采的10101采面150米，積水標高+936m，面積1200m2,積水量800m3。老系統風井：X2917749 Y35470796 Z970，位于現風井、948石門往東30米巷道方位145度，距現開采的10101采面180米，積水標高+936m，面積2300m2,積水量1850m3。1#老窯：X2917825 Y35470881 Z963.8，位于現風井往東180米位置，距現開采的10101采面420米，積水標高+940m，面積3600m2,積水量2000m3。2#老窯：X2917749 Y35470797 Z970

11、，位于948石門往東90米位置，距現開采的10101采面360米，積水標高+945m，面積1800m2,積水量800m3。3#老窯：X2917731 Y35470841 Z975，位于948石門往東92米，位置，距現開采的10101采面330米，開采時上山開采，已封填實，無積水。4#老窯：X2917760 Y35470830 Z973，位于948石門往東90米，位置，距現開采的10101采面360米，開采時上山開采，已封填實，無積水。5#老窯：X2917650 Y35470839 Z994，位于113101回風巷頂部70米，距現開采的10101采面250米，開采時上山開采，已封填實，無積水。由

12、于小窯封閉年限較久，已垮塌實，加之離現在回采的10101采煤工作面較遠，故對礦井現階段的回采無安全威脅。第二節 物探報告一、礦井瞬變電磁(MTEM)原理1、探測方法原理瞬變電磁法屬時間域電磁感應方法。其探測原理是：在發送回線上供一個電流脈沖方波，在方波后沿下降的瞬間，產生一個向發射回線法線方向傳播的一次磁場，在一次磁場的激勵下，地質體將產生渦流(見圖2-1)，其大小取決于地質體的導電程度，在一次場消失后，該渦流不會立即消失，它將有一個過渡(衰減)過程。該過渡過程又產生一個衰減的二次磁場向地質體內傳播，由接收回線接收二次磁場，該二次磁場的變化將反映地質體的電性分布情況(見圖2-2)。圖2-1 半

13、空間中的等效感應電流圖圖2-2 瞬變電磁法原理圖解 瞬變電磁場在大地中主要以擴散形式傳播，在這一過程中，電磁能量直接在導電介質由于傳播而消耗，由于趨膚效應，高頻部分主要集中在地表附近，且其分布范圍是源下面的局部，較低頻部分傳播到深處，且分布范圍逐漸擴大。其傳播深度： （2-1）傳播速度： （2-2）為傳播時間，為介質電導率 為真空中的磁導率。瞬變電磁的探測度與發送磁矩覆蓋層電阻率及最小可分辨電壓有關。由（2-2）式得： （2-3）時間與表層電阻率，發送磁矩之間的關系為： （3-4）M為發送磁矩，為表層電阻率，為最小可分辨電壓，它的大小與目標層幾何參數和物理參數，還有和觀測時間段有關。聯立（2-

14、3）（2-4）式，可得： （2-5）上式為野外工程中常用來計算最大探測深度公式。瞬變電磁的探測度與發送磁矩，覆蓋層電阻率及最小可分辨電壓有關。采用晚期公式計算視電阻率：（2-6）式中 （2-7）2、瞬變電磁特點礦井瞬變電磁和地面瞬變電磁法的基本原理的一樣的，理論上也完全可以使用地面電磁法的一切裝置及采集參數，但受井下環境的影響，礦井瞬變電磁法與地面的TEM的數據采集與處理相比又有很大的區別。由于礦井軌道、高壓環境及小規模線框裝置的影響，在井下的探測深度很受限制，一般有效解釋距離在110m左右。另外地面瞬變法為半空間瞬變響應，這種瞬變響應來自與地表以下半空間層，而礦井瞬變電磁法為全空間瞬變響應，

15、這種響應來自回線平面上下(或兩側)地層，這對確定異常體的位置帶來很大的困難。實際資料解釋中，必須結合具體地質和水文地質情況綜合分析。具體來說礦井瞬變電磁法具有以下特點：1) 受礦井巷道的影響礦井瞬變電磁法只能采用邊長小于3m的多匝回線裝置，這與地面瞬變電磁法相比數據采集勞動強度小，測量設備輕便，工作效率高，成本低；2) 采用小規模回線裝置系統，因此為了保證數據的質量、降低體積效應的影響、提高勘探分辨率，特別是橫向分辨率，在布設測點時一定要控制點距，在考慮工作強度的情況盡可能使測點密集；3) 井下測量裝置距離異常體更近，大大的提高測量信號的信噪比，經驗表明，井下測量的信號強度比地面同樣裝置及參數

16、設置的信號強10100倍。井下的干擾信號相對于有用信號近似等于零，而地面測量信號在衰減到一定時間段接被干擾信號覆蓋，無法識別有用的異常信號；4) 地面瞬變電磁法勘探一般只能將線框平置于地面測量，而井下瞬變電磁法可以將線圈放置于巷道底板測量，探測底板一定深度內含水性異常體垂向和橫向發育規律，也可以將線圈直立于巷道內，當線框面平行巷道掘進前方，可進行超前探測；當線圈平行于巷道側面煤層，可探測側幫和頂底板一定范圍內含水低阻異常體的發育規律。工作中根據實際情況采取不同的回線裝置，在本次探測過程中根據現場的施工條件，選取了多匝重疊回線裝置。二、數據采集與測線布設1、現場探測布置現場探測工作于2017年3

17、月1日早班由技術科組織進行展開，本次探測采用YCS360-Z礦用多通道瞬變電磁儀，在10101運輸巷、回風巷布置測點各一組，數據采集時由工作面切眼往副井方向延伸，按照圖2-1所示探測方向進行Mtem數據采集，以切眼口為基點，往南方向每間隔20m以+50°傾角進行探測，本次探測共采集84組數據，表2-1為儀器采集參數。圖2-1 測點布置圖儀器參數設置裝置參數發射頻率5Hz發射邊長1.62m采樣頻率1.25MHz發射匝數10匝疊加次數128接收邊長0.77m測 道 數120接收匝數67匝采樣方式間歇期采樣表2-1 YCS360儀器采集參數設置與裝置參數2、 現場干擾因素本次探測現場有有刮

18、板機、皮帶機、錨桿、錨網等干擾因素，對數據采集有一定影響。三、數據處理與成果解釋1、瞬變電磁數據處理礦井瞬變電磁數據處理選擇MTEM系統配套數據處理軟件。處理流程為：數據室內回放數據的預處理(轉化、拆分)曲線剖面分析濾波處理視電阻率計算維正反演剖面繪制。視電阻率計算與深度轉換結束后，直接新建等值線文檔，進行等值線作圖，選用克里格法對數據網格化，對扇形數據體一般采用自然零點法。在現場采集數據時，一定要有數據采集記錄，記錄每個物理測點的背景情況，特別是對具有干擾因素的物理測點一定要注明干擾的類型，以便在數據處理時進行校正。假設測量工作裝置條件與環境都相同，沒有干擾因素和有干擾因素條件下的是視電阻率

19、分別為與，感應電位與感應電流分別為、與、，這樣用，就得到：，令，根據現場采集的數據可以得到，得出的比值可認為是校正系數，然后根據實際測量結果除以每個時間窗口的校正系數，得到了校正以后的視電阻率值，得出的結果就更接近實際的地質信息，解釋結果更為準確。2、數據分析與解釋瞬變電磁在礦井探水，探測構造中的解釋原則：主要從電性上分析不同地層的電性分布規律。煤層電阻率值相對較高，砂巖次之，粘土巖類最低。由于煤系地層的沉積序列比較清晰，在原生地層狀態下，其導電性特征在縱向上固定的變化規律，而在橫向上相對比較均一。當斷層、裂隙和陷落柱等地質構造發育時，無論其含水與否，都將打破地層電性在縱向和橫向上的變化規律。這種變化規律的存在，表現出巖石導電性的變化。當存在構造破碎帶時，如果構造不含水，則其導電性較差，局部電阻率值增高；如果構造含水，由于其導電性好，相當于存在局部低電阻率值地質體，解釋為相對富水。同樣如果有采空區，若采空區不積水，則其導電性較差，局部電阻率值增高；如果采空區含水，由于其導電性好，相當于存在局部低電阻率值地質體。根據MTEM視電阻率擬斷面圖，綜合地質和水文地質資料，可確定橫向、水平深度和垂向深度電性變化情況，得出瞬變電磁法超前探測成果圖（見下頁），成果解釋如下：如圖所示：X軸表示巷道延伸方向，Y軸以“表視本次所探沒方向，即煤層