第一节 水灾情况分析
一、水文地质概况
1、地形、地貌及河流
矿区位于格宜向斜的北东翼之北端,为一自流水斜地。
受强烈风化剥蚀作用和沟谷的切割冲刷,地形起伏较大,具有山高谷深的特点。总体地势是南西高,北东低,地形坡度一般10~25°,局部达35°。矿区为构造侵蚀、溶蚀高原中低山地貌,中部低,向斜东西两侧高,标高+1525.00~+1975.00m,相对高差450.00m。区内主要河流为白药小河,自南向北流经矿区,实测(支流汇总)流量0.012~0.097m3/s,具向斜自流盆地特征,最低侵蚀基准面+1525.00m,,属珠江水系,北盘江可渡河支流。
2、含、隔水层特征
(1)第四系(Q)孔隙含(透)水层
由碎石、砾石、砂及粘土组成,厚0~29.85m,为孔隙含水层,多分布于斜坡的下部及河谷地带。在斜坡地带其富水性较弱,透水性较强,泉水多出露于与基岩的接触部位,流量0.02~0.14L/s,为弱富水层;在河谷地带以砂砾石为主,受河水的补给其富水性相对增强。
(2) 三叠系下统永宁镇组一段(T1y1)溶蚀裂隙含水层
分布于矿区的西部外围,厚80m。出露标高+1922~+2050m,面积约0.065km2。其岩性以石灰岩为主,夹钙质泥岩,地貌上呈现高耸的台地或宽缓的顺向坡,石灰岩中见小的溶沟和石芽,溶蚀裂隙发育。由于分布地势较高,处于分水岭地段,未见泉点出露,可视为弱富水性的溶蚀裂隙含水层。
(3)三叠系下统飞仙关组三段(T1f3)裂隙弱含水层
为砂质泥岩和粉砂岩互层,上部夹薄层石灰岩,厚145.90~149.29m。地貌上多为一陡坎,呈带状分布于西部的顺向坡上,出露标高+1890~+2050m,面积约0.15km2。由于受地形地貌及岩性控制,矿区内泉水出露位置大多位于该段砂岩与下伏二段紫红色泥岩交界处,据调查出露泉点5个,流量0.221~0.764 L /s。为弱富水性的裂隙含水层。
(4)三叠系下统飞仙关组二段(T1f2)隔水层
以砂质泥岩为主,夹粉砂岩、细砂岩,局部夹薄层状石灰岩。厚177.37m。分布于矿区西部,地貌上多形成浑圆形的山脊和较宽缓的平台,出露标高+1770~+2000m,面积约0.81km2。据调查,矿区内发现泉点仅1个,流量0.10L/s,流量随季节动态变化大。基本不含水,为隔水层。
(5)三叠系下统飞仙关组一段(T1f1)相对隔水层
为砂质泥岩、粉砂岩,厚108.74m。分布在矿区中部,平面上呈带状,出露标高+1675~+1880m,面积0.32 km2。地表浅部风化裂隙较发育,含风化裂隙水,受地形地貌控制,露头区一般无泉水出露,仅在沟谷调查发现泉点2个,流量0.039~0.08L/s,动态变化大,干旱季节流量减小甚至干涸,属季节性泉水。
钻孔揭露此段浅部裂隙较发育,深部裂隙不发育;该段富水性极弱,可视为相对隔水层。
(6)三叠系下统卡以头组(T1k)裂隙极弱含水层
为砂质泥岩、粉砂质泥岩和粉砂岩互层,含钙质团块。厚99.46~113.08m。分布于矿区中部,呈带状出露于反向坡上,多形成浑圆状的山丘,出露标高+1620~+1850m,面积约0.44 km2。
该层地表浅部风化裂隙发育,由于受岩性和出露条件的限制,接受大气降水补给能力较差。据调查,区范围内未见泉水出露。
据钻孔揭露此段砂岩裂隙较发育,深部裂隙不发育。邻区白药煤矿在ZK401对该层作抽水试验,钻孔单位流量为 0.00128544L/s.m,渗透系数为0.00065826m/d,富水性极弱。对矿床充水影响不大。
(7)二叠系上统宣威组上段(P2x3)裂隙弱含水层
以灰色砂质泥岩为主,夹砂岩及煤层,厚102.59~104.84m。泥质岩平均厚36.7m,占该层总厚的36.7%;砂岩和粉砂岩含水组平均厚54.39m,占该层52.4%,煤平均厚11.24m,占该层10.8%。
该地层分布于矿区的中东部,出露标高+1570~+1740m,面积约0.43km2。
本组地层上段(P2x3)砂岩含水,泥岩基本不含水。据调查,见砂岩与泥岩的接触部位有少量地下水出露,流量0.007~0.09 L/s,动态变化大,不稳定,受大气降水影响明显。
据钻孔揭露该层浅部裂隙较发育,深部弱,具有随深度的增加逐渐减弱的特点。局部地段的砂质泥岩中裂隙有涌水现象,富水性弱,为裂隙弱含水层。
(8)二叠系上统宣威组中段(P2x2)裂隙弱含水层
在矿区官寨一带出露地表,面积约0.30km2。据地面调查及钻孔揭露岩性以灰色砂质泥岩和砂岩为主,夹泥岩及薄煤层,平均总厚138.67m。其中,泥质岩平均厚64.39m,占该层总厚的46.4%;砂岩和粉砂岩平均厚70.42m,占该层50.8%;煤层平均厚3.86m,占该层2.8%;地貌上为一槽谷。
据钻探和测井资料分析,该层砂岩含少量裂隙水,泥岩基本不含水。ZK102钻孔揭露该层时,冲洗液消耗量及回次水位基本不变化。说明该段含水性极弱,为裂隙弱含水层。
(9)二叠系上统宣威组下段(P2x1)裂隙含水层
在矿区东部外侧出露地表,据钻孔揭露岩性以紫红、暗紫色凝灰质泥岩、紫灰色凝灰质砂砾岩、青灰色凝灰质角砾岩为主,夹砂岩及薄煤层,厚147.95m。其中,泥质岩平均厚24.3m,占该层总厚的16.4%;砂岩和粉砂岩厚123.55m,占该层83.5%;煤层厚0.10m,占该层0.07%;地貌上为一槽谷。
据钻探和测井资料分析,该层凝灰质砂砾岩和凝灰质角砾岩含少量裂隙水,泥岩基本不含水,钻孔揭露该层时,冲洗液消耗量及回次水位基本不变化,说明该段富水性极弱。底部凝灰质角砾岩与泥质粉砂岩交界处,具有涌水现象。
该层总体上富水性较弱,但底部局部地段有裂隙发育时,具有一定的富水性,为富水性中等的裂隙含水层。
(10)二叠系上统峨眉山玄武岩组(P2β)隔水层
出露于矿区东部外侧,出露不全。岩性主要为紫红色凝灰质泥岩、灰绿色、灰黑色致密块状玄武岩,具杏仁状气、斑状结构;地表调查仅浅部含少量风化裂隙水,未发现泉水出露。由此可见,该层基本不含水,为隔水层。
3、老窑水
矿区内有老窑较多,主要分布在中心村(32)、蔡家沟(8、17、18、19、28)、官寨(20)一带,这些老窑水多以平硐和斜井开拓,大多数开采C4、C5、C9号煤层及浅部露头的风氧化带煤层,开采深度在20~80m左右,一般约50m。积水较多,最大积水达数千立方米。有的还流出地表,流量为0.02~0.794L/s,动态变化大,雨季流量常常是枯水季节流量的2~5倍。生产中应引起高度重视,以防止发生事故。
4、构造水文地质特征
区内地表发现两条F1、F2正断层,钻孔和井下揭露隐伏断层三条,编号f1、f2、f3。其破碎带的导水性及富水性特征叙述如下:
F1正断层,该断层位于矿区北东侧外围,且未切割矿区范围内煤层,对矿井充水无影响。
F2正断层,该断层位于马龙煤矿现+1622m主平硐附近,井下巷道开拓揭露到该断层,岩石破碎,见擦痕及方解石脉,破碎带宽1.0m,呈泥质胶结。井下观察见有滴水现象,较潮湿,说明其富水性及导水性弱。对矿井充水影响不大。
f1隐伏正断层:在ZK101钻孔井深53.82m中揭露到该断层,岩芯破碎呈碎块状,破碎带宽1.0m,呈泥质胶结,缺失P2x3地层13.2m,落差13m,切割了C4、C8、C9、C17煤层,钻孔通过该断层时,冲洗液消耗量0~0.04m3/h,水位下降速度为0~0.01m/min,说明该断层具有一定的导水性,但较弱。
f2隐伏逆断层:在马龙煤矿现+1644回风平硐中揭露到该断层,断层带破碎,见擦痕及方解石脉,破碎带宽1.0m,呈泥质胶结,切割了C8、C9煤层,井下观察见有滴水并见褐红色水锈,说明其富水性及导水性弱。对矿井充水影响不大。
f 3隐伏逆断层,在井下C5煤巷揭露到该断层,断层带破碎带宽0.5m,呈泥质胶结,切割了C4、C5煤层。井下观测仅见断层破碎带较潮湿,其富水性及导水性弱。对矿井充水影响不大。
5、地下水补给、径流、排泄条件
矿区为一自流水斜地,地下水主要为大气降水的补给,动态变化大。矿区地形坡度陡,地面的径流畅通,大气降水后,大部分迅速沿斜坡坡面以片流的形式汇入溪沟,少部分沿风化裂隙、溶蚀裂隙渗入地下补给地下水。据钻孔水位观测资料分析,地下水有由西向东运动的趋势,除一部份继续向深部径流外,另一部份于冲沟中以泉的形式排泄出地表。
6、生产矿井(马龙煤矿)水文地质特征
现有马龙煤矿井口位于二叠系宣威组(P2x3)上部,以平硐方式开拓。主平硐标高为+1622.0m;回风平硐标高为+1644.0m。主要开采C4、C5、C9煤层。
(2)老窑水及采空区积水
矿区老窑大多位于煤层露头一带,规模一般不大,多采用平硐和斜井开拓,开采深度20~80m,一般深50m。井口标高均在当地侵蚀基准面以上。目前硐口大多已垮塌,据调查浅部老窑积水较富的地带,分布在中心村、蔡家沟、官寨一带,经访问积水较多的老窑多为斜井,最大积水达数千立方米。部分为平硐的老窑有积水并流出地表,流量为0.02~0.794L/s。老窑水及采空区积水是矿井重要充水因素之一。
(3)大气降水
本矿为山地地形,坡度较陡,大气降水后,大部分沿坡面迅速于冲沟中排泄,少部分沿裂隙渗入地下。区内煤层埋藏较浅,靠近煤层露头部位开采导致的裂隙易与地表导通,强降雨时对矿井充水。经调查,马龙煤矿现一平硐雨季流量常常是平时流量的2~3倍。因此,大气降水是矿井重要充水因素之一。
(4)地表水
矿井拟建井口位于白药村公所白药小河旁,井口标高为+1545.00m, 据调查,白药小河1968年农历5月的洪水水位标高在+1536.27~+1538.58m之间,与拟建井口相差约7.6m。
7、矿井涌水量估算
煤系地层是矿井开采的直接充水层,因此根据井田开拓方式,本次只估算矿井先期开采地段(标高+1540m水平以上)的矿井涌水量。
(1)估算范围及边界条件
估算范围东以C17煤层底板露头线为界,南面以矿界为界,北面、西面、东面以矿界和C17煤层顶板与+1540m标高水平交线为界所围成的范围面积。上界至地下水位平均标高1665.28m,下界至先期开采地段标高+1540m,由于主要含煤段(P2x3)及其顶、底板含水层富水性差异不大,北侧白药小河定水头补给缺少计算参数,故东西南北各向均按无限补给边界考虑。
(2)估算方法及估算结果
矿区为单斜构造,根据井田开拓方式和水文地质查明程度及已有资料等情况采用《地下水动力学法》和《水文地质比拟法》进行估算。经预测估算,矿井正常涌水量为473m3/d,最大涌水量为568m3/d。
8、矿区水文地质类型
矿区总体上为一自流水斜地,地形陡峭有利于自然排水;矿井先期开采地段主要可采煤层位于当地侵蚀基准面之上;主要充水含水层为弱裂隙含水,接受大气降水和地表水的补给条件较差,富水性弱;矿区内破坏煤系地层的断层的富水性和导水性弱。第四系覆盖物对矿井影响小,矿井充水的主要因素是煤系地层上段裂隙含水层、老窑及采空区积水和大气降水。矿区水文地质条件属以裂隙含水层充水为主的简单类型。
二、矿井涌水情况
运输大巷、回风大巷大多呈潮湿状态,局部地段砂岩有少量裂隙滴水;采区煤巷来水主要是采空区及上部老窑水,汇入运输大巷、回风大巷后沿主平硐、回风平硐自然排水。
矿井充水来源
矿区内可采煤层有7层,可采总厚平均为6.85m,煤层倾角12~24°,采用全垮落法管理顶板。经计算,可采煤层全部开采后冒落带高度31.12m;导水裂隙影响带高度达38.07m;导水裂隙带将宣威组一段(P2x3)全部导通,对矿井产生充水影响,是矿井主要充水水源之一。
四、水灾的防治措施及安全装备
严格按照“预测预报,有疑必探,先探