东岭煤矿 安全风险辨识评估报告
（四）奥陶系隔水层段（G4）
据煤炭科学研究总院西安研究院2010年编制的《韩城矿业有限公司象山矿井11号煤带压开采可行性研究及评价》，按沉积旋回，韩城矿区南部区中奥陶统可分为三个大旋回，按垂向岩性变化同样可分为三组七段（即：峰峰组一段、上马家沟组一二三段、下马家沟组一二三段），其中峰峰组一段、上马家沟组一段和下马家沟组一段为泥质含量高、泥灰岩为主的弱透水性岩层，划为相对隔水层，分别为G4-1、G4-2和G4-3。
1、峰峰组一段相对隔水层（G4-1）：位于奥陶系灰岩顶部，与煤系地层为平行不整合接触，厚度为48～127ｍ。岩性为土黄色、黄灰色薄层状泥灰岩、青灰色泥质灰岩，夹深灰色厚层灰岩及角砾状灰岩。多呈薄层状，相互成层，裂隙不发育，裂隙率为1%，且多被充填，透水性弱。
根据下峪口煤矿347号水文钻孔勘探资料，峰峰组一段单位涌水量0.0667 L/ s·m。2004年矿务局注浆勘探公司在下峪口煤矿井下+437皮带联巷和+300大巷施工的水1、水2、水3三个水文地质钻孔，在奥灰岩段所做压水试验资料表明(表5-5、表5-6、表5-7)， 11号煤层至奥灰岩界面之间地层隔水性能较好。奥灰岩顶面之下30m内地层单位吸水量q＝0.000301～0.00232 L/ min·m·m，均小于0.003L/min.m.m，可以得出11号煤至奥灰顶面及以下30m地层完整，未发现构造，可作为11号煤承压开采的隔水层。煤层承压开采的压力系数最大为0.043 MPa，最小为0.0185 MPa。
水1号孔压水试验资料汇总表表5-5
单位吸水量试验段长度m 试验压力MPa L/min.m.m 30.57 29.28 20.81 1.0 1.0 1.0 0.000393 0.000649 0.000301 项目 第一阶段 第二阶段 第三阶段 标高 254.50～223.93 212.40～241.68 241.00～277.50 项目
标高 水2号孔压水试验资料汇总表 表5-6 试验段长试验压力单位吸水量备注 度m MPa L/min.m.m 27
东岭煤矿 安全风险辨识评估报告
第一阶段 第二阶段 235.50～20.81 1.2 0.00232 214.69 钻孔施工了93.58m，孔内出水量为0.5m3/h。封闭钻孔后水压为0.7 mpa，与区域奥灰水水位一致，说明钻至＋206.42m处时与奥灰水沟通。 水3号孔压水试验资料汇总表 表5-7 单位吸水量试验段长度m 试验压力MPa L/min.m.m 22.64 25.76 1.2 1.2 0.00147 0.00175 项目 第一阶段 第二阶段 标高 242.21～219.57 219.50～193.74 从下峪口井田勘探阶段打入灰岩的钻孔抽水资料及揭露灰岩的钻孔资料也反映出，奥陶系石灰岩地层的上部（灰岩顶面下50.08～74.27m范围），岩溶裂隙不甚发育，且被泥岩、粘土和方解石充填，注水试验钻孔吸水量为0.000052 L/s·m，说明该段灰岩渗透性能差，定为隔水层。
2、上马家沟组一段相对隔水层（G4-2）：厚度为32～46m，岩性为灰黄色中厚层状与灰黄色薄到中厚层状泥灰岩、泥质白云岩不等厚互层，白云岩具缝合线构造，泥岩具近水平层理，由东向西厚度增大。
3、下马家沟组下段相对隔水层（G4-3）：厚度为13～23m，以灰黄色薄层泥灰岩、白云质泥灰岩为主，夹少量泥岩、角砾状泥灰岩等，底部含一层含砾粗砂岩，与下伏下奥陶统亮甲山组和冶里组呈假整合接触。泥质岩含量占93%，其层位与华北“贾旺页岩”相当，裂隙率0.3%，隔水性能良好，为相对隔水层。
当然，奥陶系中统峰峰组地层前已述及为相对隔水层，但需要说明的是东岭煤矿范围内钻孔对奥陶系地层揭露很少，且未进行过专门水文实验，以上仅以区域和南部相邻矿井资料分析，故能否将上述层段确定为隔水层，还需进一步作工作。
四、 矿井充水条件 （一）矿井充水水源 1、大气降水
据韩城市气象站资料，年平均降水量为559.7mm，年平均蒸发量为2220mm。
28
东岭煤矿 安全风险辨识评估报告
雨季一般集中在7、8、9三个月，降雨多形成地表径流向井田外排泄，只有少部分渗入补给含水层，不会对矿井涌水构成太大威胁，只有在采矿塌陷区裂缝贯通地表时大气降水才会直接进入矿井生产系统。根据区域研究资料，矿区基岩出露面积约14.7km2，大气降水通过基岩露头和地面裂隙的渗入依然是地下水补给的重要来源。
2、地下含水层水
前已述及，该区主要含水层为煤系及其上覆地层中的砂岩（灰岩）含水层、煤系基底奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层。由于受沉积作用的控制，含水层与隔水层相间存在，形成多层结构的复合承压含水体。
当前矿井开采1号煤层（+450m以上），其主要充水含水层为山西组含水层，其富水性与透水性不好，水力联系差，加上地表地形复杂，径流条件良好，补给量不足，渗透有限，含水量不大，同时受隔水层阻隔，各含水层之间多无水力联系。充水方式主要为顶板进水型。
目前矿井1号煤层（+450～+290m）未设计开采。将来矿井设计开采+380以下1号煤层时，主要充水含水层为来自煤系基底奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层，该含水层含水丰富，水文地质条件复杂，充水方式为底板进水型。
（1）顶板裂隙水
开采1号煤层（+450m以上）时，顶板冒裂带范围内的含水层将成为主要充水含水层，但主要为静储量水，水量少。除K5、K中砂岩含水层断层可能导通外，一般不构成直接充水因素。据生产矿井调查资料，涌水量在巷道开拓和工作面开采初期较大，后期则逐渐减小至无水。
（2）底板岩溶水
对1号煤层开采有影响的主要是奥灰岩岩溶裂隙含水层，奥灰水具有＋380m高程的区域水位，该矿1号煤层与奥灰岩顶面间距多在80～90m之间。目前阶段开采1号煤层（+450m以上），除下石盒子组、山西组含水层成为直接充水因素外，底板奥灰水对1号煤层开采影响不大，可以挡住井田内奥灰水产生的最大水
29
东岭煤矿 安全风险辨识评估报告
头压力。所以，本井田内1号煤层的开采几乎不受奥灰水的威胁，但开采期间必须防治断层、裂隙等构造导通奥灰水影响。未来开采1号煤层标高在+290～+450m之间时，该煤层距奥灰水较近或在奥灰水水位以下，底板岩柱不足以抵抗奥灰水压力时，下伏奥灰岩溶水将连通本溪组含水层水一起构成矿井直接充水含水层，可能发生底板透水。
3、地表水体
东岭煤矿区内无常年性河流和水库，发育了几条冲沟，区内为间歇性溪流，其流量随季节而变化，冬春季节流量甚小或干涸。补给水源主要靠大气降水。
4、老空（窑）积水 （1）老空区积水
老空是指采空区、老窑和已经报废的井巷的总称。老空水是指赋存于采空区内的地下水。东岭煤矿采空区分布于井田东南部，以往未发生过老空区积水引起的突水事件。从2005年至今期间形成的采空区，通过边掘进巷道边做探空、探放水工作发现几乎无水。目前开采的1号煤巷道位于矿井西部，离矿井范围内的采空区较远，所以未来开采煤层也不会造成采空区积水的影响。但下峪口井田历年开采过程中发生过几次矿井突水为老空区积水引起的突水事件，所以老空区探放水工作不能忽视。
（2）周边老窑小井积水
东岭煤矿西部为下峪口煤矿，南部为燎原煤矿，均为正在生产矿井，据韩城矿区南部详查勘探地质报告资料，煤矿东部边界发现有老窑存在（位于东岭煤矿的东部），现已全部关闭，位置范围明确，再者离1号煤层的采区范围较远。假若将来此处煤层需要开采时，只要留够保安煤柱，小窑积水将不会对浅部1号煤层开采构成威胁。
（二）矿井充水通道 1、断层构造及裂隙
区内有两条大的断层，处在煤矿东部边界处，现在开采的1号煤矿巷道布置
30
东岭煤矿 安全风险辨识评估报告
离断层较远。在掘进巷道与产煤过程中发现几处小正断层，但无涌水现象。尽管煤层顶底板所遇断层大多为正断层，具有导水的可能，但由于断层落差普遍较小，其导水性普遍较差，突水水量一般不大，对矿井的生产虽有一定影响，但相对影响程度有限。
将来开采1号煤层（+290～+450m）时，当揭露奥灰岩含水层或距奥灰岩含水层很近时，发育在奥灰岩中的断裂构造均有可能成为矿井突水的通道。西部象山煤矿在沟外排矸斜井与+280石门发生的两次突水事故，南部邻近马沟渠煤矿在+240石门发生的突水事故，均为在奥灰岩中掘进时遇到张性断裂或断层破碎带，而发生的重大突水淹井事故。
截至目前，矿井在采煤阶段未发生过断层导水引起的突水事件。 2、开采沉陷裂隙
煤层开采所形成的导水裂隙带是地下含水层水涌入工作面与采空区的主要通道，导水裂隙带高度的计算是确定导水含水层层位的关键。东岭煤矿1号煤层可采厚度0.80m～2.50m，平均厚度1.03m，结构简单，多无夹矸，或偶含夹矸一层。采用房柱式工作面开采。
1）导水裂隙带(Hf)高度的计算
煤层开采所形成的导水裂隙带最大高度与诸多因素有关，主要有煤层开采厚度、顶板管理方法、顶板岩性及其物理力学性质等。1号煤层之上基岩岩性多为中细粒砂岩、粉砂岩及泥岩，多属中硬类岩石，其冒落带及导水裂隙带最大高度采用《煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准》（MT/T1091-2008）中的中硬类岩石的经验公式进行计算：
Hc ＝4M
Hf＝100?M?5.1 3.3n?3.8式中：Hc－冒落带最大高度（m）
31