山西煤销集团左权盘城岭煤业有限公司
采（古）空区积水、积气、及火区调查报告
调查单位：山西煤炭运销集团左权盘城岭煤业地测防治水中心
矿方：山西煤炭运销集团左权盘城岭煤业
时间：2017年12月
山西煤销集团左权盘城岭煤业有限公司 采（古）空区积水、积气、及火区调查报告
山西左权盘城岭煤业有限责任公司和山西左权平兴煤业有限责任公司进行兼并重组，重组后矿井名称为山西煤炭运销集团左权盘城岭煤业有限公司。重组前原山西左权盘城岭煤业有限责任公司井田面积6.2432km²，批准开采4、15#煤层，生产能力为60万吨/年；原山西左权平兴煤业有限公司（关闭）井田面积0.6813km²，批准开采4、15#煤层，生产能力为30万吨/年，重组整合后生产能力为90万吨/年，采矿证证号：C1400002009121220049236，批采4#、15#煤层，井田面积8.0341km²。 一、矿井生产现状
矿井批准开采4、15#煤层，现开采15#煤层，全井田目前设一个开采水平，水平标高+990m，开采15号煤层，现矿井安排一采二掘，即150103回采工作面、掘进150104运输顺槽；150105工作面高抽巷。150103工作面开采标高+816-+878m，150104运输顺槽最低826.2m，150105高抽巷最低标高820.4m。15#煤回风石门标高766.2m，采区水仓标高747.3m。 二、矿井排水设施能力现状 （一）排水系统
矿井建有完善的排水系统，见图1、图2所示。
1、主排水线路：主水仓——地面
水仓容积 2800m³（主仓2200m³、副仓600m³）。
水泵房排水设备技术参数：水泵型号MD-280-43×6 (离心式水泵)，数量3台，单台额定流量280m³/h；管路：φ273mm管路两趟，单管设计流量350m³/h；最大排水能力700m³/h。
采区水泵房排水设备技术参数：
2、采区排水线路：采区水仓——主水仓——地面
采区水仓安设MD-155-30×10 （离心式水泵）3台，额定流量155m³/h；管路：φ219mm管路两趟，单管设计流量237m³/h，最大排水能力474m³/h。
3、强排线路：采区水仓--底部四联巷----回风立井--地面。 强排系统安装在采区副水仓。
水泵型号2台BQ275-842/22-1000/WS(潜水泵）；管路φ325mm管路一趟管路，单管设计流量500m³/h；最大排水能力500m³/h。采区水泵及强排系统共计最大排水能力974m³/h。
4、工作面排水线路：03工作面——采区水仓——主水仓——地面。
水泵型号QBS80-80-37N 数量2台（一用一备） 额定流量80m³/h； QBS30-45型水泵2台（备用），额定流量30m³/h；铺设φ108mm管路两趟，单管设计流量50m³/h。 （二）矿井排水能力：
1、水仓储水能力：据调查，该矿达到90万吨/年生产以能力时，
4号煤层正常矿井涌水量为8.93m3/h（214.29m3/d），最大矿井涌水量12.5m3/h（300.00m3/d）。15煤层正常涌水量73.91m3/h（1773.84m3/d）；15号煤层最大涌水量为79.46m3/h (1907.04m3/d)。目前矿井+985m主副水仓总容积为2800m3，按矿井最大涌水量考虑，现有的水仓容积能满足矿井排水要求。
2、水泵能力：矿井泵房工作及备用水泵型号均为MD280-45×6型水泵。该水泵额定流量280m3/h，按最小的计算，其工作20小时的理论最大排水量5600m3，大于矿井24小时的正常涌水量，能满足矿井涌水的排放要求。
3、管道能力：
本矿泵房的排水管径为273mm，该管径的无缝钢管的设计流量350m3/h，其20小时的最大排水量达7000m3，能满足矿井排水需求。
按矿井最大涌水量考虑，现有的水仓容积、水仓水泵、采区水泵、强排水泵以及排水管路能满足矿井排水要求。
水仓 水泵房：水泵3台 型号：MD280-43*6
管子道 排水管两趟φ273mm长
度540m 矿井污水处理站 图1 矿井排水系统示意图 水泵房：水泵3台型 号：D46-30*6 排水管两趟φ 108mm长度800m 排水沟4号煤皮 带石门： 300*500mm,长度450m 水仓 4号煤水仓 图2 4号煤层排水线路示意图
15号煤采区水仓
强排水水泵房：水泵强排水泵：管：φ 3台型号： BQ275-842/22-1000W-S 325mm长MD155-30*10 度900m
排水管：两趟φ219mm长度800m
回风立井
水仓
150103工作面 运输、回风顺槽各一台QBK-50 气动隔膜水泵 15号煤下山
水仓 三、井田内采空区积水
矿井于2016年11月委托中国煤炭地质总局华盛水文地质勘查公司编制完成了我矿《矿井水患补充调查报告》，并由晋能集团以晋能煤管函【2017】257号文件予以批复，水患补充调查报告编制期间未进行物探工作，通过井上下调查及认真分析煤矿以往地质资料（地质报告、水文地质类型划分报告等）成果，结合2013年该矿委托山西省煤炭地质物探院进行的地面瞬变电磁勘探工作的部分成果，基本明确了本井田目前共有采（古）空积水8处，后期增加1处采空积水区位150103工作面运输顺槽低洼点采空积水区。15号煤层采（古）空积水主要位于原平兴煤业采空区及靠近轨道下山南部2005-2006年采空区内，总积水量41832m3。4号煤层因停采，其采空区积水主要位于2009年前开采形成的采空区以及原平兴煤业采空区、原城关二矿采空区内，总积水量101212m3，两层煤采空积水量合计143044 m3。
详见各煤层采空区积水情况一览表（表1、表2及图1、图2）。
井田内4号煤层采空积水区 表1 采空区编号 位置 采空面积 m2 积水范围 m2 积水量 m3 经验公式 煤层充水系数 JS4-1 JS4-2 JS4-3 JS4-4 JS4-5 合计
井田北部原城关二矿（老窑水） 井田南部原平兴煤矿（老窑水） 井田中部原盘城岭煤矿 井田南部原盘城岭煤矿 井田中部原盘城岭煤矿 367944 376188 74088 38353 49246 101017 156138 6853 7741 6659 36724 56762 2491 2814 2421 101212 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 Q=SMK/COSα 式中：Q积水量；S积水范围；M煤层厚度（取平均值1.44m）
图1 4号煤层采空区、积水区分布示意图
15号煤层采空积水区 表2 采空区编号 JS15-1 井田南部原平兴煤矿（老窑水） 位置 积水范围 m2 0 积水量 m3 0 Q=SMK/COSα 式中：Q积水量；S积水范围；M煤层厚度（取平均值5.38m） 经验公式 备注 2015年7月对此处积水进行疏放，共计放水量31509.8m³ 根据物探推测范围10000m³，结合巷道充水标高+928m，计算积水面积962.5m²，水量1925m³ JS15-2 JS15-3 JS15-4 6518 15088 9182 21254 10000 靠近轨道下山南部2005-2006年采空区 150103工作面 7099 JS15-5 合计
349 29054 1396 41832 150103运输顺槽低洼段计算水量
图2 15号煤层采空区、积水区分布示意图
2013年5月，山西省煤炭地质物探测绘院在本矿区进行了地面瞬变电磁勘探，推断出了勘探区内煤层采空区范围，圈定测区4号煤层采空区5处，总面积为121.53万m2；煤层采空积水区3处，总面积约17.76万m2。15号煤层采空积水区3处，总面积约为14.42万m2。主要成果详见表3。
地面瞬变电磁推断及推测的采（古）空区积水情况表 表3 煤层号 块段号 4-1 4 4-2 4-3 4-4 4-5 采空区面积 （万m2） 7263 35040 80797 20436 431838 可靠程度 较高 一般 一般 一般 较高 积水区编号 4-① 4-② 4-③ 15-① 15-② 15-③ 积水区面积（万m2） 4.3 11.8 1.6 7.5384 4.6520 22357 可靠程度 较低 较高 一般 较高 较高 较低 15 本次电法勘探，尽管测定了井田可采煤层采空区范围及采空区积水，但限于电磁法的局限，采空区积水量无法准确测定，另外，在数据采集过程中，可能受到地干扰因素较多，其结果可靠程度总体一般。 四、周边矿井老空区积水情况
盘城岭煤矿东北部与山西煤炭进出口集团左权鑫顺煤业有限公司相邻，该矿兼并重组前原矿界范围内4号、15号煤层部分已被采空，采空区面积约为1261m2，采空区主要分布在井田东部（见图3-1-3、见表3-1-4），部分采空区内存在积水，井田内采空区积水面积约为926061m2，积水总量约为590591m3，15号煤层积水区5与盘城岭煤矿最近约650m。目前，不会对盘城岭煤业矿井生产造成影响。
鑫顺煤业采空区积水量估算结果表 表4 煤层号 4 积水区编号 积水区1 积水区1（2009年采空区） 积水区2（2008年采空区） 积水区3（2007年采空区） 积水区4（2006年采空区） 积水区5（2002-2004年采空区） 积水区6 积水区7（2010年采空区） 积水区8（2009年采空区） 积水区面积(m2) 833588 10312 12400 9600 16000 14000 16500 10774 14880 938054 积水量（m3） 398704 21913 26350 20400 24800 15357 35063 16384 31620 590591 15 合计
图3 井田周边采空区分布图
五、矿井充水通道对煤层开采的影响
矿井突水对煤矿安全生产构成严重威胁，而导水通道是矿井突水的必备条件。导水通道通常有岩溶陷落柱、断裂带、裂隙等天然通道，也有采煤后形成的冒落带和导水裂隙带、封闭不良钻孔、小窑井巷等人为通道，还包括在水压力作用下突破煤岩层隔水作用所形成的导水通道等。
1、断层及陷落柱
井田内断层较发育，共发现断层42条，其中三维地震解释3（包含巷道揭露的4条），巷道掘进揭露。只有三维地震解译F01、F05、F09、Fd2四条断层的断距在0-6m，其他断层的断距均小于5m，三维地震解释断层含、导水
性不清，井下揭露断层水量很小或不含水，在无构造沟通的情况下4号煤层采空区对15号煤层的开采影响较小。但是，不排除受后期采掘活动影响，在矿山压力和承压含水层静水压力作用下，造成断层“活化”，使不导水的断层转化为导水断层。该矿目前构造充水以4、15号煤层顶板裂隙、陷落柱及断层渗、淋水为主，正常排水情况下，一般不会影响生产。
煤矿采掘过程中应在接近断层前要进行井下超前探测，确定断层无水或不导水时方可继续掘进；若确定为含、导水断层，应根据《煤矿防治水规定》留设足够防隔水煤柱。特别是在开采150104工作面时要加强构造的导水性探测，确定是否沟通上层4号煤层JS4-1的采空积水。
2、封闭不良的钻孔
井田内共施工钻孔11个，其中5个钻孔封孔质量合格，其余6个钻孔由于施工年代久远，封孔资料不详，其中规划内有2-1、3-1钻孔，根据《煤矿地质工作规定释义》，应以封闭不良钻孔对待。(叙述水文长观孔)
井田内有6个封闭质量不详的钻孔，其位置清楚，规划期内遇2-1、3-1钻孔时（3-1钻孔已钻探验证巷道已通过其影响范围该钻孔不导水），先进行超前探测，发现异常时，应及时分析异常原因，并及时报告。
3、煤层顶板导水裂缝带及底板扰动破坏带
在井田生产中，由于开采扰动，开采煤层顶板产生导水裂隙带，可能导通采上覆含水层、采空积水，成为上部水源进入矿井的通道，故此需要计算各煤层导水裂缝带高度。本次采用两种方法进行煤层顶板导水裂缝带计算。
（1）煤层顶板导水裂缝带
在生产过程中由于开采扰动，开采煤层顶板产生导水裂缝带，可能导通上覆含水层、采空积水，成为上部水源进入矿井的通道，故此需要计算各煤层导水裂缝带高度。本次采用《煤矿防治水手册》中的厚煤层分层开采导水裂缝带最大高度计算公式和《煤矿床水文地质、工程地质、环境地质勘查评价标准》中导水裂缝带最大经验公式，根据本次收集井田内的钻孔资料，对4、15号煤层的导水裂缝带进行计算。
井田内煤层为8°的缓倾角煤层。根据《山西煤炭运销集团左权盘城岭煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告》知：4号煤层顶板抗压强度为14.5～
27.2MPa，平均为20.1MPa,顶板主要岩性为泥岩、粉砂岩等，4号煤层顶板覆岩岩性为中硬岩；15号煤层顶板抗压强度为9.30～25.8MPa，主要岩性为砂质泥岩或细、粉砂岩等，15号煤层顶板覆岩岩性为中硬岩。其导水裂缝带高度计算采用如下公式。
HIi100M5.6 ……………………①
1.6M3.6HIi20M10 ……………………………②
Hf100M3 5.1……………………………○
3.3n3.8①、②式中：HIi—导水裂缝带高度m；
ΣM—煤层累计采厚m。
③式中：Hf—导水裂缝带高度，m；
M—煤层累计采厚，m；
n—煤层分层层数，此处，n=1。
开采4号采用中硬岩计算公式①、②计算；15号煤层为厚煤层，不是适合《煤矿防治水规定》的经验公式，采用《煤矿床水文地质、工程地质、环境地质勘查评价标准》的公式③计算，计算结果见表6-5、6-6。
表6-5 4号煤层导水裂缝带发育高度
孔号 1 1-2 2 2-1 2-2 3 3-1 3-2 P-1 P-2 4煤厚（m） 2.05 1.52 0.6 1.62 1.41 1.46 0.76 1.86 1.35 1.65 至K8底板 间距（m） 34.4 32.42 75.15 23.51 35.98 50.5 17.35 35.85 40.9 45.5 至K10底板 至第四系底间距（m） 板间距（m） 139.95 141.32 1.85 134.25 150.2 152.5 136.26 158.95 115.8 108.7 403.55 265.32 397.55 281.7 290.4 391.65 263.61 295.55 496 195.95 导水裂缝带发育高度（m） 公式① 公式② 公式③ 35.40 30.80 18.76 31.76 29.68 30.20 21.38 33.88 29.04 32.04 38. 34.66 25.49 35.46 33.75 34.17 27.44 37.28 33.24 35.69 —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— 由表6-5可知，4号煤层开采后导水裂缝带高度为26～39m。
表6-6 15号煤层导水裂缝带发育高度
孔号 1 至4煤至K7底15煤底板间板间距厚（m） 距（m） （m） 2.25 128.2 99.05 至K4底板间距（m） 55.9 至K3至K2底底板间板间距距（m） （m） 导水裂缝带发育高度（m） 公式① —— 公式② —— 公式③ 61.2 —— 18.45 1-2 2 2-1 2-2 3 3-2 P-1 P-2 5.73 5.3 6.43 5.55 6.25 5.55 5.8 4.65 152.44 106.8 154.79 140.93 132.09 139.21 131.92 136.6 105.68 .7 113.22 109.76 95.5 103.23 94.13 101.1 53.44 56.8 52.1 50.68 42.95 49.83 45.55 48.2 39.42 19.58 14.45 15.82 16.18 18.7 12.02 11.83 10.1 —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— 85.80 79.75 95.66 83.27 93.13 83.27 86.79 70.59 —— 26.46 35.79 32.5 31.13 31.14 33.85 由表6-6可知，15号煤层开采后，导水裂缝带高度为62m～96m。 （2）4号煤层底板扰动破坏带计算
4号煤层在开采时，对煤层底板岩层会产生破坏。若在上组煤底板扰动破坏带与下组煤顶板导水裂隙带共同作用下，下组煤层能够导通上组煤层的采空区，那么，共同作用下的顶板导水裂隙带及底板扰动破坏带也将成为重要导水通道。
本报告采用原国家煤炭工业局《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》（2000.12）中对底板采动导水破坏带深度的计算公式进行计算。计算公式如下：
h1=0.0085H+0.1665α+0.1079L-4.3579 ……………………⑥ 式中：H——开采深度。报告选用各钻孔的统计资料；
α——煤层倾角。根据地质勘探报告，4煤层倾角8-10°。
L——工作面斜长。根据矿井初步设计资料，工作面斜长为150m。
经计算，4煤层的底板采动导水破坏带深度为15~17m。另外，根据钻孔资料统计，15号煤层到4号煤层的距离为129m～161m，15号煤层的导水裂隙带高度为62～96m。即：4号煤层开采后形成的底板扰动破坏带的深度与15号煤层开采时形成的顶板导水裂隙带的高度之和小于4号煤层与15号煤层间距，在正常情况下导通可能性小。
综上所述：4号煤层导水裂缝带发育高度部分地段可沟通K8砂岩，正常地段不能沟通地表；15号煤层导水裂缝带可沟通K4灰岩，正常地段下不能导通4号煤层的采空区。
一、奥灰水对矿井充水的影响
据推测奥灰水位标高在847-852m左右，地下水径流方向由西南向东北径流。4号煤层底板标高为+700-+1160m，15号煤层底板标高为+580-+960m。所以，井田内4、15号煤层西部均存在带压开采。
依据2014年8月，中国煤炭地质总局华盛水文地质勘察工程公司编制的《山西煤炭运销集团左权盘城岭煤业有限公司奥灰岩溶水带压开采安全性评价及安全技术措施》报告知，井田内奥灰水带压开采区4号煤层底板突水系数（T）范围为：0.0032~0.0191 MPa/m，小于0.06MPa/m，属带压开采相对安全区，在无断裂构造导水的情况下，一般不会发生岩溶水突水问题，即奥灰水突水对4号煤层的开采影响较小，4号煤层规划区位于井田不带压区（见图2-2）。
井田内奥灰水带压开采区15号煤层底板突水系数（T）范围为：0.0205~0.153 MPa/m。P-1钻孔以西突水系数大于0.10MPa/m，为带压开采为危险区；P-1钻孔以东至1、3-2、1-2钻孔附近突水系数介于0.06Mp/m～0.10Mp/m之间，正常地段为带压开采过渡区，构造地段为带压开采危险区；1、3-2、1-2号钻孔以东突水系数不大于0.06Mp/m，为带压开采相对安全区。即奥灰水突水对开采15号煤层西部影响大，未来3年15号煤层的开采区位于井田带压开采相对安全区（见图2-3），正常地段奥灰水对规划区影响较小，在无断裂构造和陷落柱的情况向相对安全，但不排除断裂构造及陷落柱发育部位，存在底板突水危险性。
二、积气区
本次调查未发现积气区。 三、火区
本次调查井田内及周边矿井无火区。 四、结论
经过调查，详细查明了本矿及周边矿井开采情况、采（古）空区分布范围及采（古）空区积水、积气及火区等情况。
