第一章 前言
第一节 目的和任务
目前，长治市煤矿企业兼并重组整合工作正在扎实稳步
推进，为切实做好煤矿企业兼并重组期间的水害防治工作，
根据省煤炭工业厅、山西煤炭安全监察局“关于加强煤矿企业
兼并重组期间安全通知的工作”（晋煤安发〔2009〕1 号）精
神，长治市煤炭工业局签发了《长治市煤炭工业局关于进一
步做好煤矿防治水工作的通知》（长煤局行发〔2009〕286
号），通知要求：认真落实矿井防治水工作责任。各县（市、
区）煤炭管理部们、各兼并重组主体企业、各煤矿要增强做
好煤矿防治水工作的责任感和紧迫感，将防治水工作列入重
要议事日程，明确工作职责。加强煤矿防治水基础管理工作。
按照“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的水害防
治原则，落实“防、堵、疏、排、截”五项综合治理措施。兼
并重组后保留的煤矿和过渡生产的企业采用科学手段，查明
矿井水文地质情况，特别是采空区、相邻矿井之间及关闭矿
井老（窑）积水情况，编制《矿井水文地质补充勘探报告》
及矿井综合水文地质图、矿井充水性图等基础图纸和资料。
并以此为依据，编制矿井中长期防治水规划和年度防治水计
划。
为此，山西显王煤业有限公司为了落实长治市煤炭工业
局“〔2009〕286 号”文件——《关于进一步做好煤矿防治水
工作的通知》的要求，特委托山西省煤炭地质 114 勘查院编
制《山西显王煤业有限公司矿井水文地质补充勘探报告》。
一、主要地质依据
1、2007 年 3 月山西省煤炭地质公司编制的《山西省武
乡县显王煤矿资源整合矿井地质报告》。
2、《煤、泥炭地质勘查规范》（DZ/T0215-2002）；
3、《矿区水文地质工程地质勘探规范》（GB12719-91）。
二、主要地质任务
1.采用地球物理勘探手段，查明指定区域内 3 和 15 号煤
层采空区积水范围和 3、15 号煤顶板的相对富含水区。
2.查明指定区域内 9 和 15 号煤层开采的水文地质条件、
分析矿井充水因素，确定矿井水文地质类型。
3.初步查明相邻矿井采空区及关闭矿井老空积水情况。
4.对区内采空区积水进行估算，初步确定采空区可能的
积水量。
5.预算矿井涌水量。
6.评述开采后水文地质、工程地质和环境地质条件的可
能变化，评价矿井水的利用可能性及途径。
7.提出矿井水害防治措施。
第二节 煤矿位置、范围及交通
一、位置和范围
山西显王煤业有限公司位于长治市武乡县东约 30km 洪
水镇南面，行政区划属山西省长治市武乡县洪水镇管辖。其地
理坐标为东经：113°12′00″～113°13′45″，北纬：36°50′20″～
36 ° 51 ′ 40 ″ 。 2010 年 5 月 14 日 颁 发 的 采 矿 许 可 证
C1400002010051220065276,批准开采 9#-15#煤层，矿区范围
由以下 13 个坐标点连线圈定（6°带），即：
9#-15#煤层范围 ：
X Y
1、
2、
3、
4、
5、
6、
7、
8、
9、
10、
11、
12、
13、
矿区面积 ,生产规模 万吨/年。
二、交通条件
沁（县）——温（城）公路从本井田西部通过，由矿井
沿公路北去约 40km 可至左权县温城与国道 207 相连处，向
东经黎城县可达长治市。武乡至墨镫铁路沿红水河从本井田
西通过，沿线规划有多个煤炭集运站点，本矿所产煤炭可由
这些煤炭集运站装车外运。由该铁路西去与太（原）-焦（作）
铁路武乡站接轨，规划继续北上至左权县可与阳（泉）-涉
（县）铁路接通，因此由该矿经铁路、公路可抵达全国各地，
矿井交通十分方便（详见图 1-1）
图 1-1 交通位置图
第三节 自然地理
一、地形地貌
井田位于太行山西麓中段，地表大部为黄土覆盖，经长
期冲蚀、切割，黄土冲沟发育，梁峁相间而布，呈现为侵蚀
性低山丘陵地貌。井田总体地势为东高西低，大小冲沟多沿
北东方向平行排列，于西界处与洪水河交汇。地形最高点位
于东部边界处山梁，海拔标高 m，最低点位于西界处
洪水河开阔河床，海拔标高 1120km，最大相对高差 。
井田内河流不发育，大小冲沟平时基本干枯无水，只有
雨季时才有洪水沿沟谷排泄，向西汇入洪水河。该河为浊漳
河北源支流，属海河流域浊漳河水系。
二、气象及地震
本区属东亚季风区暖温带半湿润气候，大陆性气候特征
明显，四季分明，冬季雨雪稀少，夏季炎热多雨，春季风多
少雨。历年降雨量 ～，平均 ，年降雨
量集中在七、八、九三个月。十月到竖年六月雨少而多晴天，
历年蒸发量大于降雨量三倍多，历年最低气温-26℃，最高气
温 ℃，平均 9℃，每年七月为高温日，十一月到第二年三
月气温最低。年主导风向为西北风和东南风，冬季常见西北
风 ， 夏 季 多 为 东 南 风 ， 最 大 风 速 17m/s ， 平 均 风 速 为
10 月上旬至第二年 4 月中旬，最大
冻土深度为 ，年平均无霜期 155 天。
根据中华人民共和国 GB50011-2001《建筑抗震设计规
范》，该区抗震设防烈度为℃度，设计基本地震加速度为 。
第四节 以往地质工作
1、襄恒至武乡矿区自 1917 年开始，先后有王竹泉、侯
德封等人做过一些地质调查工作，著作《山西东南部地质矿
区报告》，对煤质及储量做了初步评价。
2、1954 年 5 月至 12 月，由地质部华北地质局 213 队，
为寻找焦煤及其它工业用煤，进行了潞安及襄恒、武乡、左
权、平顺至昔阳间的地质调查工作，完成了五分之一地质测
量及部分山地工作，编制了《襄恒普查报告》。
3、1957 年 11 月华北煤田地质局 114 队提交了《武乡矿
区第一、二精查勘探区地质报告》。由全国矿产储量委员会
170 号文审批通过。获得 A+B 级储量 242143 万吨，A+B+C
级储量 365672 万吨。
4、1959 年 4 月，原 114 队地质勘察队勘探施工并提交
的《山西省沁水煤田襄恒矿区普查勘探地质报告》，由山西
省煤管局第 5 号文批准通过。
武乡县显王煤矿位于武乡一二精查勘探区中部的 A+B
级储量区。在井田及其邻近有施工钻孔 33 个，均为 50 年代
施工钻孔，大部分钻孔未进行煤田测井验证，但钻探成果质
量高，可供本报告参考。
显王煤矿建井之后，区内未进行进一步的勘探，但仍做
了一定的地质工作，主要工作有：
1、1998 年 6 月山西省煤炭地质公司地测队提交的《山
西省华兰德武乡县显王煤矿矿井地质报告》。
2、2004 年，长治市测绘院、山西省太行矿业工程技术
有限公司编写的《武乡县显王煤矿 2003 年矿产资源储量检
测报告》。
3、2005 年，山西省地质科学研究所编写的《山西省武
乡县显王煤矿（15 号）矿井地质及水文地质图》。
4、2007 年，山西省煤炭地质公司编写的《山西省武乡
县显王煤矿资源整合矿井地质报告》。此次补充勘探报告对
该报告的内容进行了较多的引用。
第五节 本矿及周边小窑生产情况
一、井田内生产情况
据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室晋
煤重组办发[2009]115 号文件《关于长治市山西显王煤业有限
公司等 2 处煤矿企业兼并重组整合方案的批复》武乡县山西
显王煤业有限公司为整合保留矿井，由原武乡县显王煤业有
限公司（整合保留）、武乡县洪水镇肖家岭煤矿（整合关闭）
以及部分新增资源共同整合而成。
整合后井田由 1—13 个拐点圈定，面积增至 平方
公里，保有储量约 4500 万吨，新增井田面积 平方公
里，新增储量约 2300 万吨，生产能力拟提升为 45 万吨/年。
开采深度由 1140 米到 580 米。该井田批准开采 9#—15#煤层，
现开采 15 号煤层。由于原先各个小煤矿开采煤层不同，现
矿区内 2、3、9 和 15 号煤层都已形成了一定规模的采空区。
（详见矿井充水性图）
二、井田相邻煤矿的生产情况
据矿方提供的整合资料和调查资料显示，该矿西部与山
西东庄煤业有限公司相邻，东北部与山西槐安煤业有限公司
相邻，其它方向没有煤矿。（该矿西邻关系详见图 1-2）
山西东庄煤业有限公司开采过 2 和 3 号煤层，采用综合
机械化放顶煤开采技术，生产规模 90 万吨/年。煤矿兼并重
组后，该矿进行基建，现还处在基建中。该矿采空区距离山
西显王煤业有限公司矿界较远。
山西槐安煤业有限公司开采 15 号煤层，采用综合机械
化放顶煤开采技术，生产规模 30 万吨/年。两矿相邻处 15 号
煤层以基本采空，采空区内存在一定量积水。
图 1-2 四邻关系图
第二章 井田地质
第一节 地层
一、矿井地层
该矿井位于沁水煤田东部边缘中段，区内黄土广泛分布，
仅沟谷中有小面积基岩出露，据区域地质及钻孔资料，井田
内地层由老至新现分述如下：
1、奥陶系中统峰峰组（O2f）
为煤系地层之基底。岩性为青灰色—深灰色厚层状石灰
岩，隐晶质结构，厚层状构造，质坚硬，性脆，偶为白云质
灰岩，裂隙发育，并被方解石脉充填，顶部有铁质浸染现象。
厚度 100 m 以上。
2、石炭系中统本溪组（C2b）
平行不整合于峰峰组灰岩之上。岩性为灰色、灰黑色泥
岩、砂质泥岩、细砂岩、薄层石灰岩及 1—2 层煤线组成。
底部为铝土岩及山西式铁矿。地层厚度 — m，平
均 m。
3、石炭系上统太原组（C3t）
连续沉积于下伏本溪组之上，为一套具明显沉积旋回的
海陆交互相含煤建造，为井田主要含煤地层之一。岩性为黑
色炭质泥岩、深灰色—灰黑色砂质泥岩、泥岩、粉砂岩，灰
色中细粒砂岩、深灰色石灰岩及 8 层煤层。3 层石灰岩普遍
发育，层位稳定，是区域地层对比的良好标志。自 K1 石英
砂岩底至 K6 燧石层顶，厚度 — m，平均 m，
根据其岩性、岩相组合特征，自下而上分为三段：
1) 下段(C3t1)
自 K1 石英砂岩底至 K2 石灰岩底，厚度 — m，
平均厚度 m，底部 K1 局部为灰白色粗粒石英砂岩，大
部相变为砂质泥岩，个别地段尖灭，厚 m，层面含黑色
有机质，含少量黄铁矿结核，坚硬，向上为深灰色泥岩，中
上部含全区稳定可采的 15 号煤层；上部为泥岩，偶夹细粒
砂岩。顶部为一层不稳定零星可采的 14 号煤层，15 号煤层
厚 — m，平均厚 m，为主要可采煤层。
2) 中段(C3t2)
自 K2 石灰岩底至 K4 石灰岩顶，厚度 — m，
平均厚度 m，主要由 K2 、K3 、K4 三层石灰岩和粉砂
岩、泥岩、中细粒砂岩及 2—3 层薄煤层组成。所含 K2 、
K3 、K4 石灰岩平均厚度为 m、 m、 m，是太原
组地层的主要标志层。所含煤层为局部可采及不可采煤层。
3) 上段(C3t3)
K4 石灰岩顶至 K6 燧石层顶，厚 — m，平均
m。由灰黑色泥岩、粉砂岩、铝质泥岩及深灰色泥灰岩
及 2—3 层煤层组成，富含菱铁质结核。K5 泥灰岩中含植物
化石，其层位相当于“海相泥岩”，本井田大部相变为泥岩。
其中 9 号煤层井田内大部可采，其余煤层均为不稳定零星可
采或不可采的薄煤层。
4、二叠系下统山西组（P1s）
自 K7 砂岩底至 K8 砂岩底，厚度 — m，平均
m。下部由灰色、灰黑色泥岩、泥质砂岩及 2、3、4、
5 号煤层组成，含丰富的植物化石和 1 层薄媒线。其中 2、3
号煤层井田内稳定可采全区煤层，4 号煤层大部分可采，5
号煤层不可采，向上为中细砂岩、砂质泥岩、泥岩。
5、二叠系下统下石盒子组（P1x）
K8 砂岩底至 K10 砂岩底，厚度为 — m，平
均 m，以中部一层含砾粗砂岩（K9）将本组分为上下
两段；上段岩性主要为灰黄色、杂色泥岩、砂质泥岩、及黄
色、黄绿色粉砂岩、中砂岩互层；下段为灰色细砂岩、粉砂
岩互层，风化后为灰绿色，底部 K8 为浅灰色中粒砂岩，成
分以石英、长石为主，分选性磨圆度中等、钙质胶结、斜层
理发育，与山西组呈整合接触。
6、二叠系上统上石盒子组(P2s)
本组最大保留厚度 230 m，底部 K10 砂岩与下石盒子组
地层呈整合接触，主要由黄绿色、灰绿色中细粒砂岩夹紫红
色泥岩组成。局部泥岩中含菱铁质结核，中上部夹铁质砂岩
及锰铁质结核。本区仅残留中、下段地层。
7、第四系（Q）
广泛分布于井田及周围，主要为浅黄、土黄、浅红色亚
砂土和浅黄、土黄色粉砂土，局部含砾石层，底部为粘土。
厚度 0— m，平均 m。
第二节 构造
一、区域地质构造
井田位于沁水坳陷东缘、太行山麓褶带西侧，区域总体
构造方向为北东东方向，地层总体走向为北北东，向北西西
倾伏，总体为一单斜构造，伴有宽缓的背向斜。
二、井田地质构造
井田基本为第四系黄土覆盖，根据钻孔和生产矿井巷道
揭露，由于受区域构造影响，井田内总体为一走向北北东，
倾向北西西的单斜构造，局部稍有小的起伏。井田内地层在
中部洪水断层附近较陡，东西部较平缓，倾角一般 7—24 度。
井田西部发育一条较大的断层，即洪水正断层，该断层精查
勘探时已基本控制，其走向近南北，倾向西，倾角 70 度，
井田内落差 10—50m，南部落差大，北部小。贯穿全井田，
井田延伸长度 ，井田南部有一小断层，其走向为北东，
倾向北西，落差 12m。
综上所述，井田为一单斜构造，发育两条断层，无陷落
柱发育，井田构造属简单。
第三节 煤层及煤质
一、含煤性
井田内含煤地层为石炭系上统太原组（C3t）和二叠系下
统山西组（P1s），分述如下：
太原组为一套海陆交互相含煤地层，含煤 8 层，其中 15
号煤层为全区可采之稳定煤层。9 号煤层为大部分可采煤层，
其余为局部可采及不可采煤层。地层平均总厚度 m，
煤层平均总厚度 m，含煤系数 ％ 。
山西组为一套陆相含煤地层，含煤 3-5 层，其中 2、3 号
煤层为井田内可采煤层，4 号煤层井田内大部分可采煤层，
其余为不可采煤层，地层平均厚度 m，煤层平均总厚
度 m，含煤系数 ％。
井田内山西组、太原组地层平均总厚度 m，煤层
平均总厚度 m，含煤系数 ％。
二、可采煤层
1、2 号煤层
位于山西组下部，上距 K8 砂岩底 m，煤层厚度
m，平均 m。井田内属稳定大部可采煤层，结构
简单，不含夹矸，赋存井田西部，煤层顶板为细砂岩、砂质
泥岩，偶为泥岩。底板亦为细砂岩、砂质泥岩，偶为泥岩。
2、3 号煤层
位于山西组下部，上距 2 号煤层 m，下距 4 号煤层
m，煤层厚度 m，平均 ，结构简单，一
般不含夹矸，赋存于井田西部，为井田内稳定可采煤层。煤
层顶板为砂岩，底板为泥岩。
3、4 号煤层
位于山西组下部，上距 3 号煤层 m，下距 K6 燧石
层 m，下距 9 号煤层 ，煤层厚度 m，
平均 m，结构简单，不含夹矸，赋存于井田西部，赋存
范围大部可采。煤层顶板为泥岩，局部相变为砂质泥岩、细
砂岩。
4、9 号煤层
位于太原组上段底部，上距 K6 燧石层 m，上距 4
号煤层 m，下距 15 号煤层 m，煤层厚度
m，平均 m，结构简单偶含一层夹矸，赋存于全井田，
为全区大部可采煤层。煤层顶板为泥岩，底板为细、粉砂岩。
5、15 号煤层：（俗称丈八煤或臭煤）
位于太原组下段中部，上距 9 号煤层 m 左右，为
井田稳定可采煤层。煤层厚度 m，平均 m。含
0-5 层夹矸。顶板为黑色泥岩，质细，局部为砂质泥岩、粉
砂岩，含植物化石，可见节理裂隙，底板为黑色泥岩，偶为
粉砂岩，含植物化石及黄铁矿结核。
三、煤质
1、物理性质和煤岩特征
8、9、11、15 号煤层物理性质和煤岩特征基本相近，皆
黑色、灰黑色，玻璃光泽，带状结构，内生裂隙较发育，断
口平坦状、参差状，含少量黄铁矿结核，尤以 15 号煤为甚。
宏观煤岩类型，以半亮煤为主少量半亮型和暗淡型煤，煤岩
组分以亮煤、镜煤居多，少量暗煤。
2、工业性能及煤类
本矿现开采 15 号煤层，现只将 15 号煤层的煤质类型叙
述如下：
15 号煤层：为低灰—中灰，中硫—中高硫，特低磷，高
热值之瘦煤，水份（Mad）为 ％，灰份(Ad）％，挥
发分(Vdaf)为 ，全硫（Sta）为 ％，焦渣特性(CRC)
为 3-5，磷含量（Pd)为 %，胶质层指数 Y 值为
5mm，发热量(Qgrd)为
3、工业用途评价
15 号煤可作良好的动力用煤，洗选后可用作配焦煤。
第三章 水文地质补充勘查
第一节 水文地质补充调查
一、 地貌地质调查
本区地处太行山东麓,区内大部分地段为第四系黄土覆
盖,纵观全区,其地貌特征为中等切割至轻微切割的低山丘陵
类型,由一系列的黄土梁、冲沟组成的典型的黄土侵蚀型地貌。
井田总体地势为东高西低，大小冲沟多沿北东方向平行排列，
于西界处与洪水河交汇。地形最高点位于东部边界处山梁，
海拔标高 m，最低点位于西界处洪水河开阔河床，海
拔标高 1120km，最大相对高差 。
井田内微地貌为黄土冲沟及黄土梁、峁、塬等。由于黄
土垂直节理发育，土坎较为发育，常可见到陡立边坡，并伴
随有规模极小的黄土崩塌发生。
井田内以地面裂缝现象为主。由于土地耕种，这些裂缝
已被填埋，野外调查未见到上述地面裂缝。
二、 地表水体调查
井田内地表层河流不发育，各黄土冲沟均属干沟，只
有雨季时才有洪水沿沟排泄，向西流入洪水河。洪水河位于
井田中西部，由北向南流过，为区域较大河流，向西南在杨
家岭村南流入浊漳河，井田中部有一条自东向西的季节性河
流，矿井的三个井口均高于该项河流历年最高洪水位。地表
洪水对井口无多大影响。洪水河在矿井井田中西部，由北向
南贯穿全井田，影响未来矿井中西部煤炭的开采。本区地表
水系属海河流域浊漳水系。
三、 井泉调查
区内无泉水出露，主要为水井，水位埋深不大，涌水量
不大，一般民用井出水量为 30～50m3/d 左右。
四、 采空区及古井老窑调查
1、井田内采空区情况
2006 年整合前井田范围内上部有洪水镇东庄村煤矿（开
采 2#、3#煤层）、洪水镇窑湾煤矿（开采 9#煤层），井田南
邻新寨煤矿（已关闭，开采 15#煤层），胡家岭煤矿（已关闭，
开采 15#煤层）和肖家岭煤矿（开采 3#、15#煤层），北邻寨
坪村煤矿（已关闭，开采 2#、3#煤层）东邻洪水村煤矿（已
关闭，开采 15#煤层）及北反头煤矿（开采 15#煤层）。这些
小煤矿经 2006 年和 2009 年两次资源整合后，寨坪和洪水村
及北反头煤矿被整合到山西槐安煤业有限公司矿界内，剩余
的小煤矿窑湾、东庄村、肖家岭、新寨、胡家岭等煤矿被整
合到山西显王煤业有限公司矿界内。
由于上述小窑的开采，山西显王煤业有限公司矿界内存
在不同煤层开采留下的采空区，分别为 2、3、9 和 15 号煤
层采空区，据该矿提供资料及此次调查来看，各个采空区内
不同程度的存在积水。（详见矿井充水性图）。
2、井田相邻煤矿的开采情况
该矿西部与山西东庄煤业有限公司相邻，东北部与山西
槐安煤业有限公司相邻，其它方向没有煤矿。
山西东庄煤业有限公司开采过 2 号和 3 号煤层，均已形
成了一定规模的采空区，但其采空区均离山西显王煤业有限
公司较远，对显王煤业的开采影响有限；
山西槐安煤业有限公司现开采 15 号煤层，其矿界内存
在大面积的采空区。由于兼并重组，寨坪煤矿部分区域、洪
水镇办煤矿全部及北反头煤矿全部现已整合为山西槐安煤
业有限公司。其与山西显王煤业相邻位置为原寨坪煤矿和北
反头煤矿。寨坪煤矿原开采 2 号和 3 号煤层，且已形成较大
规模的采空区，据此次调查及矿方提供资料来看，存在采空
积水；北反头煤矿开采 15 号煤层，已形成较大采空区，存
在采空区积水。该矿区内采空区积水对显王煤业有限公司 15
号煤层的开采构成了严重威胁。
五、生产矿井调查
该矿现开采 15 号煤层，其余煤层均未开采，生产规模 45
万吨/年。现阶段该矿开采工作主要在 15102 和 15103 工作面。
15 号煤层开采时矿井涌水主要来自于顶板以上各含水层的
水及开采上部煤层时形成的老空区积水通过导水裂隙带的
下渗。现阶段矿井涌水量为正常涌水量为 10m3/h，最大涌水
量 15m3/h。该矿区内原显王煤矿曾于 2006 年 4 月 11 日在井
田北部和寨坪煤矿旧巷道贯通，发生突水事故；2009 年 8～
9 月份在接近新寨旧井筒及其破坏区时曾有计划成功探放
水 17400m3。因此,当开采至邻近矿井边界和上层煤采空及采
空区附近时，必须做到“预测预报、有疑必探，先探后掘、先
治后采”，以免发生事故。
六、周边矿井调查
据矿方提供的整合资料和调查资料显示，该矿西部与山
西东庄煤业有限公司相邻，东北部与山西槐安煤业有限公司
相邻，其它方向没有煤矿。
山西东庄煤业有限公司开采过 2 和 3 号煤层，采用综合
机械化放顶煤开采技术，生产规模 90 万吨/年。煤矿兼并重
组后，该矿现还处在基建中。该矿采空区距离山西显王煤业
有限公司矿界较远。其充水因素主要受顶板水的影响,以淋水
和滴水的方式进水。
山西槐安煤业有限公司开采 15 号煤层，采用综合机械
化放顶煤开采技术，生产规模 30 万吨/年。两矿相邻处 15 号
煤层以基本采空，采空区内存在一定量积水。15 号煤层的
直接充水含水层为其顶板石灰岩岩溶裂隙水含水层，矿井
充水主要为顶板淋水。
第二节 水文地质补充勘探
一、 勘查简介
1、目的任务
北翼：
（1）探测 150102 工作面以北采空区和北部矿界附近
15#煤层积水情况和西部断层是否存在构造水；
（2）探测 150104 工作面及其北部矿界附近 15#煤层是
否存在积水以及其积水情况；
（3）探测 150104 工作面上部原寨坪 2#、3#煤层采空积
水情况。
南翼：
（4）探测 150103 工作面及其东、南、西三方位勘探范
围内积水情况；
（5）探测 150103 工作面东部原新寨和胡家岭煤矿一带
采空区积水情况；
（6）探测 150103 工作面以北是否存在采空区及其采空
积水情况；
（7）探测 150103 工作面附近一对废弃井筒及其附近有
无积水以及积水情况。
2、物探方法、勘探范围及工作量
本次水文地质补充勘探采用物探中的瞬变电磁法。瞬变
电磁法为电磁感应法中的一种，它是以地壳中岩石和矿石的
导电性和导磁性差异为基础，根据电磁感应原理，观测和研
究电磁场空间与时间分布规律，从而解决地下地质问题的一
种勘探方法。探测时向地下发射阶跃脉冲电磁信号，由于在
阶跃脉冲作用下，良导电地层中产生的瞬变涡流电场持续时
间较长，不良导电地层中产生的瞬变涡流电场持续时间较短，
通过接收反馈信号来分析电磁场的时空变化规律，来了解地
下岩层分布情况，从而解决相关地质问题。
本勘探区面积分南、北两区共 km2。拐点坐标（为
北京 54 坐标系）分别为：
南区：
表 3—1 南区勘探坐标点
勘探区 点 号 X Y
1 4080400 19697566
2 4081240 19697566
3 4081240 19698106
4 4080661 19698106
南
区
5 4080400 19697800
北区：
表 3—2 北区勘探坐标点
勘探区 点 号 X Y
1 4082455 19697532
2 4082780 19697663
3 4082836 19698376
北
区
4 4082210 19698140
物探中心于 2010 年 6 月 23 日到达施工现场，首先开始
进行瞬变电磁测深的方法有效性试验工作，随后投入了正式
生产，项目组全体人员克服各种困难，艰苦努力，于 7 月 5
日按时高质量完成了外业数据采集任务。随后，转入资料整
理和报告编写工作。
本次工作完成 TEM 测线 39 条，物理点 998 个，检查点
40 个，试验点 15 个，合计共完成 1053 个物理点，检查点占
总工作量的 ％，均方相对误差 %，满足《规范》要求。
3、仪器设备
数据采集采用加拿大凤凰公司研发的 V8 电法工作站，
信号发射采用加拿大凤凰公司为该工作站配套的 T4 发射机。
发射机通过 GPS 卫星授时信号控制发射频率并与接收机实
现同步。
V8 多功能电法工作站具有宽频带、多通道、多功能的
数字式接收机，通过软件实时采样，自动剔除天然电磁场干
扰。主要技术指标如下：
道数： 3 磁道,3 电道,若组成网络化采集系统,道数不受
限制
频率范围： 10,000Hz 到 (20,000 秒)
数据存储： 512MB 可移动式闪存(可升级扩展)
摸数转换器：每道一个,24 位,96,000HE
重量：7 公斤
键盘：触摸防水 ASCII 码键盘
显示：阳光下可视彩色液晶背光显示屏 ,分辨率为
640*480
接头：多针军用规格磁探头连接口，GPS 天线，电瓶和
接地接头,四个电道(AMT,MT)接线柱
输入电压：12V 直流
功耗：约 15 瓦
处理器：工业级 586 和快速辅助处理器
环境：工作温度:-20°C 到+50°C
发射机采用 T4 发射机，其 T 主要技术指标如下：
1、电源：12V 蓄电池组
2、最大输出电压和电流：120V、40A
二、地质成果
本次解释工作根据设计要求完成了北翼 3#和测区内
15#煤层顶板对应深度的等视电阻率平面图，根据图件可以
看出 3#和 15#煤层顶板的富含水性，以等值线的划分为标准，
圈出了富水异常区和含水异常区范围。在平面图中富含水异
常区以深蓝色表示，含水异常区域以浅蓝色表示。
1、北翼 3 号煤层含水性分析
北翼 3 号煤层共划分℃～℃七个富含水、含水异常区主
要分布于测区北部及中部，150104 工作面范围内有两处含水
异常分布区，分别位于 150104 工作面的北侧及中部，其中
北侧的含水异常区℃面积较大，走向近东西向，中部含水异
常区℃呈椭圆状，长轴方向近东西向。（详见图 3—1）
2、北翼 15 号煤层含水性分析
共划分℃～℃七个含水异常区，含水异常区主要分布在测
区南侧、西侧、北侧边部。
150104 工作面范围内，北侧分布宽 100 米左右、长度小
于 200 米的含水异常区℃；南东侧有一个近似等轴状直径小
于 100 米的含水异常区℃，在其中间有一长轴长度 20 米的椭
圆形富含水异常区；150102 工作面范围内，瞬变电磁测量未
发现含水、富含水异常反应。（详见图 3—2）
3、南翼 15 号煤层含水性分析
南翼 15 号煤层富含水异常区、共划分℃~℃℃六个含水异常
区，含水异常区主要分布在测区中部北东向条带状分布，宽小
于 100 米长度大于 500 米（包括℃、℃、1℃、℃℃四个含水异
常区）。
该测区南侧偏东有一含水异常区 15-℃，该异常区走向北东，
宽 50 米左右长大于 200 米；150103 工作面范围内，仅在工作
面南西侧存在一走向北东长 50 米宽 20 米的含水异常区，为℃
含水异常区。（详见图 3—3）
三、物探结论
通过本次勘探工作，瞬变电磁测量结合已知收集到地质
资料取得以下成果
1、15#煤层南、北翼推测出了十三处顶板富含水、含水
异常区，初步了解各富含水、含水异常区赋存位置、范围和
形态。对 150104、150103、150102 三个工作面积水情况进
行解释推测。
2、洪水正断层在北翼西侧通过，在物探测量范围内未
发现有构造。
3、3#煤层北翼推测出七处顶板富含水、含水异常区，
初步了解各富含水、含水异常区赋存位置、范围及形态。
本次勘探完成了设计提出的地质任务。
四、存在问题及建议
1、存在问题
由于本次工作收集到的地质、钻孔及水文资料有限，工
作中仅根据电性资料划分测区的相对富水情况，难以确定水
文地质上的富含水区等级，有待于做进一步工作来查明确定。
由于工作区内居民区、矿井等的分布以及大量的工业用
及民用供、用电设施对测量数据有一定的干扰。
2、建议
由于物探解释的多解性，建议矿方在使用过程中将资料
的验证情况及时反馈给我们，以便我们对资料进行进一步的
分析研究，更好的为矿上服务。
第三节 矿井水文地质条件
一、区域水文地质概况
本区位于辛安泉域北部的武乡—襄垣蓄水构造水文地
质单元内。
一、地表水
区内地表水属于海河水系漳河流域。主要河流是浊漳河，
浊漳河分为南、西、被、北三源。南源发源于长子县发鸠山，
西源发育于沁县的漳源村，北源发源于榆社县柳树沟。南源
和西源在襄垣县甘村附近汇合，后又与北源在襄垣县合口村
汇合，在平顺县下马塔以东进入河南省，在山西境内段长
231km，流域面积 11311km2，年径流量 ×108m3。
二、地下水
本区属辛安泉域西部及北部的迳流区。辛安泉出露于山
西省平顺、潞城、黎城三县交界处西流村至北耽车村约 16km
的浊漳河河床中，泉水出露标高 615—643m，因煤炭资源开
发和大规模利用地下水以及气候的变化，泉水流量不断衰减，
上世纪 60 年代平均流量 年代 年
代 年平均流量
区域东部为一套碳酸盐岩地层，含岩溶裂隙水，向西地
势逐渐降低。区域南部属长治盆地，由黄土丘陵和低山组成，
海拔 800—1200m，为新生界早期形成的断陷盆地，堆积物
较厚约 300m，含有若干孔隙含水层。区内尚有少量中生、
古生界的碎屑岩出露，含一系列裂隙含水层，富水性弱。盆
地范围内奥陶系、寒武系地层埋藏较深。
1、主要含水层
根据区域含水介质岩性，区域含水层分为碳酸盐岩岩溶
裂隙含水层组、碎屑岩类夹碳酸盐岩岩溶裂隙含水层组、碎
屑岩裂隙含水层组、松散层孔隙含水层组。
（1）奥陶系中统含水层组
由石灰岩、泥灰岩等组成，总厚 400～600m，除在区域
东部、东南部大片出露外，在文王山及二岗山地垒有零星出
露。
本含水层组为区内主要含水层组，主要接受裸露区大气
补给及浊漳河北源流经地垒灰岩河道时的地表水入渗补给。
排泄区为区域东南部的辛安泉群。泉域内受构造控制，不同
部位补给、迳流、排泄条件有一定差异。
（2）碎屑岩夹碳酸盐岩类含水层组
系指石炭系上统一套海陆交互相沉积底层，主要含水层
由其间 3—6 层石灰岩组成，其富水性强弱取决于砂岩及灰
岩的裂隙与岩溶发育程度。据区域资料，钻孔单位涌水量一
般为 — —
溶裂隙较发育，单位涌水量可达
HCO3 及 HCO3—SO4 型。
由于受构造的影响，在区域东南部此含水层组有较大面
积出露，可以接受大气降水的补给，盆地内由于断裂构造的
影响，也可以受到其它含水层的补给，地下水以水平运动为
主。
（3）碎屑岩类含水层组
指二叠系、三叠系一套陆相和过度相碎屑岩，由砂岩、
砂质泥岩夹煤层等组成。厚 320—435m，单位涌水量一般为
— —
HCO3 及 HCO3—SO4 型。
本含水层组含水空间以风化裂隙和构造裂隙为主，裂隙
水除少部分可能沿破碎带向深部运动外，以水平运动为主。
由于各含水层之间间隔数层由泥岩等塑性岩石组成的隔水
层，使各含水层相对呈层状，形成平行复合结构，纵向水力
联系较弱。
（4）松散岩类含水层组
主要指第四系松散堆积物，厚度变化较大，最大可达
300m 余米。分布于浊漳河河谷及其支流地段，含水层由含
砂粘土组成，在沟谷切割较深处排泄于地表，局部还通过断
裂破碎带或直接补给下部含水层。本含水层富水性差异较大，
受地形地貌控制明显，水位埋藏浅，一般高于河水位。单位
涌水量为 — —
水质类型为 HCO3 型。
2、主要隔水层
（1）石炭系中统隔水层
主要为本溪组隔水层，岩性为铝质泥岩、泥岩等。透水
性差，成为奥陶系中统含水层组与碎屑岩夹碳酸盐岩类含水
层组之间的隔水层。
（2）碎屑岩层间隔水层
主要由具塑性的泥岩组成，呈层状分布于碎屑岩各砂岩
含水层之间，使各含水层的垂直水力联系被阻，呈层状相对
独立。
三、地下水补给对煤层开采的影响
3 号煤层充水含水层主要为二叠系基岩风化带、下石盒
子组底部砂岩及山西组砂岩裂隙含水层。15 号煤层充水含水
层主要为石炭系太原组石灰岩岩溶裂隙含水层及奥陶系石
灰岩岩溶裂隙含水层。奥陶系石灰岩含水层主要通过裸露区
接受大气降水补给，补给区主要位于晋获断裂带的沿裂隙补
给；其次为地表河水在流经岩溶区的漏失，如浊漳河南源在
流经文王山地垒灰岩河道时，其漏失量为 年
10 月 10 日）。
四、地下水迳流、排泄
区域迳流排泄条件主要受构造控制。它的排泄一方面由
于太行山隆起使得太古界变质岩系及寒武系馒头组页岩高
出区域地下水面，起着隔水屏障的作用；另一方面由于地壳
隆起，浊漳河河床下切，造成沿浊漳河自西流村至北耽车一
带构成一系列泉群出露。地下水迳流总的方向由西往东，大
致分两股：一股是北部迳流区，即由北往南，然后由北西转
向东；另一股是南部迳流区，即由南往北，然后由南西向东，
最后均排泄于辛安村泉，本井田位于辛安泉域北部迳流区。
二、 矿井水文地质条件
1、矿区主要含水层
（1）奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层：
本含水层为井田内主要含水层，区域上最大揭露厚度为
，主要为深灰色石灰岩、泥质灰岩及含白云质灰岩，
中、下部岩溶裂隙较发育，含水性较强。由于受岩溶发育程
度的影响，存在一定的富水差异。
据武乡第一、二区勘探区精查报告 186 号水井观测资料，
该含水层涌水量为 L/s·m，渗透系数为
定水位深 ，静止水位标高 。据此水井资料
推测本井田奥灰水水位标高 左右。
（2）石炭系上统太原组石灰岩岩溶裂隙含水层：
该含水层为碎屑岩夹碳酸盐岩岩溶裂隙含水层，主要含
水层由数层砂岩裂隙含水层及 K2、K3、K4 石灰岩岩溶裂隙
含水层构成，含水空间以裂隙为主。据 186 号水文孔对该含
水层进行混合抽水试验，钻孔单位涌水量 q 为
透系数 k 为 HCO3·SO4－
Na·Mg。
（3）二叠系砂岩裂隙含水层组：
为碎屑岩裂隙含水层，井田内无出露。含水层主要由中
-细粒砂岩组成，砂岩局部裂隙发育，具有一定含水性，据武
乡精查一区 186 号水文孔对山西组段（包括 K8 砂岩）和上
下石盒子组段抽水试验，单位涌水量 q 分别为
和 k 为 和
水性弱。
（4）基岩风化带裂隙含水层：
井田内大部分为黄土覆盖，基岩埋深 0—45m 左右。基
岩风化裂隙发育程度受构造、岩性、埋藏深度及其气候等条
件的影响，风化裂隙一般在基岩面以上 50—70m，含水较丰
富，但含水性差异较大。
据武乡第一、二区勘探区精查报告 186 号孔勘探资料，
单位涌水量为
（5）第四系松散沉积物孔隙潜水含水层
由砂质粘土、含砂粘土、砂砾石及砂层组成，在某些地
段厚度 左右，含水性和透水性由砂、砂砾石层的发
育程度而定，水位埋藏较浅，一般在 15—20m。接受大气降
水的补给、受大气降水影响明显。
2、矿区主要隔水层
（1）石炭系中统本溪组底至上统太原组 15 号煤层底隔
水层
主要由泥岩、铝质泥岩等组成，平均厚度 左右，
阻隔奥陶系中统岩溶裂隙水对上覆煤层的影响。
（2）二叠系砂岩层间隔水层
由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩等组成，平行分布于各砂岩
含水层之间，与砂岩形成平行复合结构，起到层间隔水的作
用，阻隔各含水层间的垂向水力联系。
3、构造与水文地质条件
井田基本为一单斜构造，非聚水构造。据以往勘探成果
及开采可知，井田内发育两条断层，一个陷落柱，井田西部
发育一条较大的断层，即洪水正断层，该断层精查勘探时已
基本控制，其走向近南北，倾向西，倾角 70 度，井田内落
差 10—50m，属张性断裂，断裂带存在不同程度的导水性。
从目前井巷揭露的断层和陷落柱未发现导水现象，但不可麻
痹大意，开采时应留足够的保护煤柱。
4、主要含水层补给、迳流、排泄条件
太原组、山西组及下石盒子组含水层在井田内无出露，
埋藏深，与上覆及下伏各含水层均有一定厚度的隔水层相隔，
若无构造沟通，人为破坏，则各含水层水力联系微弱，含水
层主要接受上覆含水层微弱的补给，然后沿倾向迳流，由于
补给条件差，地下水迳流微弱，因而本区水文地质条件较为
简单，但局部地段仍可能趋向复杂。
浅层地下水及地表水主要补给来源为大气降水。浅层地
下水及地表水体一般与下伏含水层联系较弱，仅在局部构造
等部位可能通过导水裂隙补给下伏含水层。
三、矿井充水因素分析
1、充水因素分析
（1）大气降水对矿坑充水的影响
矿区东北部煤层埋藏较深，其余埋藏较浅，地表水、河
水及大气降水可沿松散堆积物孔隙与基岩裂隙向下渗透，有
可能通过矿坑顶板导水裂隙带进入矿坑，成为矿坑充水的来
源之一。受大气降水及地表水季节变化的影响，由此形成的
矿坑充水量也随之具有明显的动态变化特征。
（2）井筒水对矿坑充水的影响
井筒穿过揭露范围内有所有含水层，其间必有一定量的
地下水沿井筒流下，成为矿坑涌水的一部分。
（3）顶板砂岩裂隙水对矿坑充水的影响
煤层顶板砂岩裂隙含水层将通过矿坑顶板冒落导水裂
隙带向矿坑充水，为矿坑充水的主要来源。
（4）地表水对矿坑充水的影响
井田内地表迳流条件好，接受补给条件有限，一般无水
害威胁，但在雨季注意回填地面塌陷裂隙，预防大气降水涌
入矿井造成水害威胁。
（5）奥灰水对矿坑充水的影响
由于现阶段只 15 号煤层，所以，以下只对 15 号煤层进
行分析计算。
井田内 15 号煤层底板标高约为 420-1160m。根据矿方提
供的资料显示，该井田内奥灰水水位标高在 706m 左右，可
见 15 号煤层局部带压开采。
井田内 15 号煤层只有西部存在局部带压开采。带压开采
是个复杂的问题，影响的因素较多，本次采用突水系数法进
行评价。采用《煤矿防治水规定》〔国家安全生产总局监督
管理总局（第 28 号）〕附录四中的公式，计算 15 号煤层底
板奥灰水突水系数。其公式为：
…………………………（3—1）
式中：T—突水系数，MPa/m；
p—隔水层承受的水压，MPa；
M—底板隔水层厚度，取 25m。
M
p
T
计算时奥灰水水位标高采用 ，15 号煤层底板最
低标高在 420～1160m 之间。经计算，15 号煤层底板奥灰水
突水系数 0～
按《煤矿防治水规定》中底板受构造破坏块段突水系数
一般不大于 MPa/m，正常块段突水系数不大于
MPa/m，本次确定以下带压开采分区标准：
T＜ 相对安全区（℃）
≤T＜ 临界区 （℃）
T≥ 危险区 （℃）
由此可见，井田内 15 号煤层底板从 420m～452m 带压
开采分区处在危险区，从 452m～553m 带压开采分区处在临
界区，从 553m～706m 带压开采分区处在相对安全区，706m
以上不带压。未来该矿向区内西北部开采时，面临带压开采
的问题。（详见矿井充水性图）
需要注意的是带压开采是个复杂的问题，影响的因素较
多，《煤矿防治水规定》中的突水系数临界值只是全国实际
资料的综合数据，不一定适合本区。因些，今后应研究适合
本区的突水系数临界值。本报告中相对安全区是相对的，不
是绝对，也有发生突水的可能，主要是隐伏的导水陷落柱或
断层引起的。因此，在开采至带压区时，加强“预测预报、有
掘必探、先探后掘、先治后采”的原则，本次计算的数值及突
水系数值及带压开采分区仅供参考。
（6）构造对矿坑充水的影响
井田基本为一单斜构造，非聚水构造。据以往勘探成果
及开采可知，井田内发育两天断层，一个陷落柱，井田西部
发育一条较大的断层，即洪水正断层，该断层精查勘探时已
基本控制，其走向近南北，倾向西，倾角 70 度，井田内落
差 10—50m，属张性断裂，断裂带存在不同程度的导水性。
从目前井巷揭露的断层和陷落柱未发现导水现象，但不可麻
痹大意，开采时应留足够的保护煤柱。
2、矿坑充水通道
据矿区水文地质条件分析，矿坑充水通道主要有顶板之
上的岩石裂隙带、冒落导水裂隙带、井筒及断层破碎带等。
另外，不应忽视区内可能未查明的断层、陷落柱及施工钻孔
封闭不良对矿坑充水的影响。
（1）导水裂缝带
9 号煤层
9 号煤层顶板主要为泥岩、砂岩，煤层厚度为 ～
。由于开采时形成的导水裂缝，可能沟通上覆其它含
水层，使其成为煤层开采的间接充水含水层。其导水裂缝带
高度采用国家煤炭工业局制定的《建筑物、水体、铁路及主
要井巷煤柱留设与压煤开采规程》（煤行管字〔2000〕第 81
号）中的公式进行计算。
井田内煤层为缓倾角，煤层顶板主要为泥岩、砂岩，采
用中硬岩层导水裂缝带高度计算公式，其公式为：
……………………（3—2）
100
M
M
H Ii
…………………………（3—3）
式中：
HIi—导水裂缝带高度 m；
ΣM—煤层累计采厚 m，取 ～；
按 3—2 式计算，计算时式中取“+”，全井田煤层开采时，
产生的导水裂缝带高度为 ～；按 3—3 式计算，
全井田煤层开采时，产生的导水裂缝带高度为 ～
。
本次采用 3—3 式计算结果，导水裂缝带最大高度为
。综合分析，9 号煤层开采时，可沟通导水裂隙带内
砂岩裂隙含水层及基岩风化带砂岩裂隙含水层，对矿井生产
将产生一定的影响，特别是雨季，在煤层埋藏浅的地方，大
气降水、地表水通过第四系、基岩风化带从导水裂隙带溃入
井下，引起矿井突水。
15 号煤层
15 号煤层的充水含水层主要为顶板以上灰岩岩溶裂隙
含水层，开采时形成的导水裂缝，可能沟通上覆其它含水层，
使其成为煤层开采的间接充水含水层。其导水裂缝带高度采
用《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规
程》中的公式进行计算。
井田内煤层为缓倾角，采用坚硬岩层导水裂缝带高度计
算公式，其公式为：
………………………（3—4）
1020 MH Ii
100
M
M
H Ii
…………………………（3—5）
式中：
HIi—导水裂缝带高度 m；
ΣM—煤层累计采厚 m，取 ～；
按 3—4 式计算，计算时式中取“+”号，全井田煤层开采
时，产生的导水裂缝带高度为 ～；按 3—5 式计
算，全井田煤层开采时，产生的导水裂缝带高度为 ～
。
9 号煤层底距 15 号煤层顶板平均间距为 ,开采
15 号煤层时最大导水裂缝带可以沟通 9 号煤层采空区积水。
在以后开采时需提高警惕，做好探放水工作。
（2）构造破碎带
据井下过断层情况，巷道层时未发生涌水，说明断层导
水性不大。在今后煤矿开采中应特别注意，当有导水断层带
或陷落柱存在时也可成为矿床的充水的通道。
（3）人为通道
井筒、巷道及封闭不良钻孔等人为通道充水通道。
3、采空区内积水量的估算
古空区及采空区积水量估算公式：
…………………………………………（3—6）
式中：
Q—老空积水估算值（m3）；
1030 MH Ii
cos
KMF
Q
K—采空区充水系数（介于 ～ 之间）
M—煤层采高（采用平均值，m）；
α—煤层倾角（采用平均值）；
F—采空积水区的水平投影面积（m2）。
3 号老空积水量估算表 表 3-3
积水区编号 K M（m） F（m2） cos a Q（m3）
℃ 2 91948 47581
℃ 2 17820 9086
℃ 2 36697 18990
℃ 2 1135 611
℃ 2 4004 2072
℃ 2 1807 915
℃ 2 9349 4767
该井田 3 号煤层存在多处小窑开采形成的采空区，共七
处。原寨坪煤矿存在一处，编号为℃；原东庄煤矿存在两处，
编号分别为℃和℃；原肖家岭煤矿存在两处，编号分别为℃和
℃；原下寨煤矿存在两处，编号分别为℃和℃。全井田 3 号煤
层采空积水总计 84022m3。
9 号老空积水量估算表 表 3-4
积水区编号 K M（m） F（m2） cos a Q（m3）
℃ 2 40583 21001
该井田内存在 9 号煤层采空区一处，是原洪水镇窑湾煤
矿开采形成，编号为℃，采空区积水量总计 21001 m3。
15 号老空积水量估算表 表 3-5
积水区编号 K M（m） F（m2） cos a Q（m3）
℃ 5 32950 16801
℃ 5 105326 56720
℃ 5 8470 4319
℃ 5 33852 18230
℃ 5 10552 5460
该井田 15 号煤层存在多处小窑开采形成的采空区，共五
处。原显王煤矿存在三处，编号分别为℃、℃和℃；原胡家岭
煤矿存在两处，编号分别为℃和℃；另外还存在一处古窑破
坏区。全井田 15 号煤层采空积水总计 101513 m3。
上述 3、9 和 15 号煤层采空区积水将对未来煤层的开采
造成重大的安全隐患，建议煤矿在以后的开采过程中，提前
进行探放水工作，做到“预测预报、有掘必探、先探后掘、先
治后采”，确保煤矿的安全生产。
本次采空区积水量估算值为地面观察、部分图纸推测、
生产矿井实际情况及面物探相结合，采用经验估算公式得来
的。由于井田煤层浅埋区或煤层露头线附近，小煤窑甚多，
大部分老窑和已关闭小煤矿井口已被严重破坏或者封闭，造
成对采空区积水位置和井口位置的确定带来很大的困难，给
今后的生产留下一定的隐患。因此，本次采空区积水估算值
及采空区积水位置与实际情况有一定的出入。同时采空区积
水是一种动态变化的过程，本次调查时无积水的地段随着时
间的推移，可能会出现积水，已有积水的地段积水面积有可
能会增大。
为了进一步掌握本生产矿井及周围整合矿井的实际积
水情况，建议对未进行物探的区域尽快进行地面物探工作，
探明采空区积水的位置，以便指导今后的安全生产。同时根
据实际生产情况，不断修改充水性图。
四、矿井水文地质类型
本矿矿井水文地质类型，按照《煤矿防治水规定》（以
下简称“规定”）表 2-1，矿井水文地质类型划分的六个分类
依据，分别评述如下：
1、9 号煤层：
（1）受采掘破坏或影响的含水层及水体
据该矿对井田内 186 号水文孔石炭系上统太原组石灰
岩岩溶裂隙含水层含水层进行混合抽水试验，钻孔单位涌水
量 q 为 k 为
据，为简单类型。
2、矿井及周边老空水分布状况
由于资源整合，该矿 9 号煤层存在采空区一处，据此次
调查，该采空区内存在积水，积水的位置及情况基本清楚。
按照《规定》分类依据，为中等类型。
3、矿井涌水量
根据原窑湾煤矿开采 9 号煤层情况，矿井涌水量 6～20
ｍ３/d。按照《规定》分类依据，为简单类型。
4、突水量
现阶段该矿 9 号煤层的未开采，只存在一处采空区。按
照《规定》分类依据，为简单类型。
5、开采受水害影响程度
根据该矿实际情况，未来该矿 9 号煤层采掘工程将受到
小窑开采形成 3 号和 9 号煤层采空积水的影响。加上上部 3
号煤层开采历史久远，小窑较多，矿井安全受到水害威胁。
按照《规定》分类依据，为复杂类型。
6、防治水工作难易程度
针对本矿 9 号煤层矿井水文地质特征，按照《煤矿防治
水规定》要求，认真做好井上、井下水文地质和防治水工作，
重点做好对老空水、构造水的防探工作。总的认为，该矿开
采 9 号煤层时防治水难度较高，工程量较大。按照《规定》
第六分类依据，为复杂类型。
综上所述，按分类依据就高不就低的原则，确定该矿 9
号煤层水文地质类型复杂类型。
1、15 号煤层：
（1）受采掘破坏或影响的含水层及水体
据该矿对井田内 186 号水文孔石炭系上统太原组石灰
岩岩溶裂隙含水层含水层进行混合抽水试验，钻孔单位涌水
量 q 为 k 为
据，为简单类型。
2、矿井及周边老空水分布状况
由于资源整合，该矿周边原来小窑已并入该矿矿界内，
其中原胡家岭煤矿和原显王煤矿均开采过 15 号煤层，存在
采空区。据此次调查，这些采空区内不同程度的存在积水，
积水情况不明基本清楚。与该矿相邻的山西槐安煤业有限公
司在两矿矿界附近也存在 15 号煤层采空区，且区内存在一
定的积水，积水情况不明。按照《规定》分类依据，为复杂
类型。
3、矿井涌水量
根据煤矿技术人员测试，开采 15 号煤层时矿井涌水量
10m 3／d，最大 15m3／d。按照《规定》分类依据，为简单
类型。
4、突水量
现阶段该矿 15 号煤层开采过程中时有突水，曾发生过
突水事故。按照《规定》分类依据，为复杂类型。
5、开采受水害影响程度
根据该矿实际情况，未来几年该矿 15 号煤层的采掘工
程受到该矿本身采空区积水及周边矿井采空区积水的影响。
矿井安全受到采空区积水的影响。按照《规定》分类依据，
为复杂类型。
6、防治水工作难易程度
针对本矿矿井水文地质特征，按照《煤矿防治水规定》
要求，认真做好井上、井下水文地质和防治水工作，重点做
好对老空水、构造水的防探工作。总的认为，该矿防治水难
度较高，工程量较大。按照《规定》第六分类依据，为复杂
类型。
综上所述，按分类依据就高不就低的原则，确定该矿 15
号煤层开采的水文地质类型为复杂类型。
第四章 矿井涌水量预算及水害防治
第一节 矿井排水系统简述及涌水量预算
一、矿井排水
1、地面排水
该矿工业场地地形开阔，沟谷宽缓，黄土梁发育。主、
副井建在开阔地北部的山坡台地上。工业场地最高洪水位标
高为 1101．00m，矿井主斜井井口标高 ，副立井井
口标高 ，回风立井井口标高 ，工业场地
最低(储煤场)标高为 ，均高于最高洪水位标高。因
此，井口及场地均不受洪水威胁。场内雨水采用排水明沟和
自然排水相结合的排水方式，沿场地边坡底，场内道路侧均
设置有排水明沟，将山坡雨水及场地内汇水有序的引出场外
注入沟谷中，零星地段采用自然坡度排水。
2、井下排水
根据该矿提供资料显示，该矿副立井井底有主副水仓各
一眼，其容量分别为 500m3，400 m3，现有主水泵 3 台，其
型号为 DA1－100×12，排水能力为 45m3/h，保证一台工作，
一台备用，一台检修。水泵电动机功率为 55KW。沿副立井
井壁敷设两趟直径为 108×4 排水管，一趟工作，一趟备用。
能够满足该矿目前井下排水的需求。井下污水由各地抽到主、
副水仓，再有主水泵排出地面，经净化利用于井下防尘洒水，
职工洗澡，地面消防用水。
二、矿井涌水量预算
该矿 9 号煤层除整合前洪水镇窑湾煤矿开采过以外，其
余均未开采，目前该矿只开采 15 号煤层。因此，此处只对 15
号煤层矿井涌水量进行预算。
该矿现阶段开采 15 号煤层，据此次调查，该矿今年未
生产，去年全年开采约为 15 万吨，其涌水主要是煤层顶上
覆岩石裂隙水，涌水点主要是掘井巷道或回采工作面揭露煤
层后，顶板渗水或淋水。
开采 15 号煤层时正常矿井涌水量 10m３/d，最大 15m３/d。
采用含水系数法进行预算，公式如下:
Q=Kp·P……………………………………………（4-1）
式中：
Q—预算矿井涌水量（m3/d）；
Kp—含水系数（m3/t·d）；
P—矿井设计产量(t/d)。
含水系数采用本矿井目前实际资料计算，15 号煤层正常
涌水量时含水系数 Kp = m3/t·d，最大矿井涌水量时含水
系数 Kp = 45 万吨/年（按全年 300
个工作日计算），即 15 号煤层日产量为 1500t/d, 按 4-1 式计
算，当矿井达到 45 万吨/年的生产规模时，15 号煤层矿井正
常涌水量为 720m3/d，最大涌水量为 1080m3/d。
值得注意的是，预计的矿井正常涌水量，未考虑断层或
陷落柱的影响，也不包括矿井的突水量。特别是当导水裂隙
带沟通了其它含水层时，矿井涌水量可能会大增。因此建议
生产部门，当大巷或工作面推进至此时应采取相应的防范措
施。
在矿井开采过程中，构造断裂带、陷落柱均可能沟通下
部奥陶系灰岩水，并且属于带压开采，因此施工过程中有关
部门应加强防范，预防突水事故的发生。
第二节 矿井水害防治
一、矿井水文地质类型复杂程度
本矿矿井水文地质类型，按照《煤矿防治水规定》（以
下简称“规定”）表 2-1，矿井水文地质类型划分的六个分类
依据，确定该矿 9 和 15 号煤层水文地质类型复杂类型。
二、开采后水文地质、工程地质和环境地质条件的可能
变化
由于煤层的开采，预测部分地段可能产生方向性裂缝。
在未留煤柱的地方，在整体沉降带边缘拉伸变形区，对地面
的建筑物如村庄、公路、电力设施等会造成不同程度的影响。
在正常地段对地表水及浅层地下水可能会产生影响。在断裂
带或陷落柱附近，可能会引起浅层地下水水位下降，甚至枯
褐。矿区建立后“三废”的排出，会引起空气、地表水、地下
水的污染，因此煤层开采后井田的水文地质、工程地质和环
境地质条件将会变差。
三、矿井水害的防治
1、目前矿井主要水害
本次防治水针对目前正在开采 15 号煤层，目前矿井排水
系统能够满足井下排水的要求。
根据矿区水文地质条件及矿井实际生产情况分析，该矿
区将来面临的可能水害有以下三类：
（1）地表水
井田内地表层河流不发育，各黄土冲沟均属干沟，只
有雨季时才有洪水沿沟排泄，向西流入洪水河。洪水河位于
井田中西部，由北向南流过，为区域较大河流，向西南在杨
家岭村南流入浊漳河，井田中部有一条自东向西的季节性河
流，矿井的三个井口均高于该项河流历年最高洪水位。地表
洪水对井口无多大影响。洪水河在矿井井田中西部，由北向
南贯穿全井田，影响未来矿井中西部煤炭的开采。
（2）地下水
15 号煤层的充水含水层主要为顶板以上灰岩岩溶裂隙
含水层，开采时形成的导水裂缝，可能沟通上覆其它含水层，
使其成为煤层开采的间接充水含水层。其导水裂缝带高度采
用《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规
程》中的公式进行计算。
全井田 15 号煤层开采时，产生的导水裂缝带高度为
～。开采 15 号煤层时最大导水裂缝带可以沟通
9 号煤层采空区积水。在以后开采时需提高警惕，做好探放
水工作。
15 号煤层目前正在开采，分析除未来会受 2、3 和 9 号
采空区积水影响外，部分位于奥灰岩溶水水位以下的煤层，
存在底板突水的可能。
矿区内存在 2 条导水性断层，可沟通其它含水层，引起
矿井突水。区内可能存在未探明的断层，生产中应引起注意。
（3）老空水
井田内采空区不同程度的存在积水，在以后的开采活动
中应加强探放水工作，提前排放水，杜绝煤矿突水事故的发
生。
2、矿井水害防治措施
矿井水害是煤矿生产的主要灾害之一，必需加以重视。
要成立专门的防水组织机构。在搞好地质工作的同时，加强
学习。制定相关的规章制度、制定预防和治理水害的具体措
施。
（1）防水组织机构：成立防水领导组，由矿主要领导及
相关技术人员组成。
（2）做好水文地质工作是防治水的基础工作，是地表防
治水和井下防治水的依据。
℃ 收集地面气象降水量；查清地表水体的分布、水量和
补给、排泄条件；查明洪水泛滥对该矿的影响程度。
℃ 通过布设探（放）孔和水文观察孔，观察各种水源的
水压、水位及变化规律，并认真分析水质。
℃ 查明矿井水来源及矿井水和地下水、地表水的补给关
系，认真观察矿井涌水量与季节变化关系等。
（3）做好矿井地质工作
℃ 地表以下冲积层厚度、岩性、含水性等。
℃ 断层和裂隙位置、断距、延伸长度、破碎带范围和含
水层导水性等。
℃ 含水层与隔水层的数量、位置、厚度及岩性等。
℃ 调查清楚老空区和开采范围，老空积水区域及分布状
况，勘探钻孔的封闭状况及其透水性能。
℃ 开采过程中围岩破坏范围及地表塌陷情况。观察塌陷、
裂隙带、沉降带高度，以及采动对涌水量的影响，判断是否
透水。
℃ 井、巷出水点位置及其出水量，老空区积水范围、标
高和积水量，都必须绘在采掘工程平面图上，水淹区域应标
出大致位置。
（4）防水隔离煤柱留设
必须在井田边界，断层等附近留出不少于 30m 的防水隔离
煤柱。
（5）坚持探、放水原则
“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”是防治井下水
害防治的基本原则，采掘工作面遇到下列情况之一必须探水。
℃ 接近水淹区或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时；
℃ 接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时；
℃ 打开隔离煤柱放水时；
℃ 接近钻孔时；
℃ 接近其它可能出水地区时；
℃ 经探水确认无突水危险后，方可前进采掘，否则应采
取有效措施进行处理。
（6）具体探（放）水措施
℃ 加强靠近探水地点支护，打好坚固的立柱和拦板，以
防高压水冲垮煤壁和支护。
℃ 认真检查排水系统，保持状态完好，准备好适当坡度
和断面的排水沟及相应容积的缓冲水仓，加大排水能力。
℃ 确定主要探水孔位置，由工程师进行标定，负责探水
领导必须亲临现场。
℃ 探水地点要专人检查有害气体，发现超限，及时加强
通风。
℃ 探水地点设专用电话，以便随时与调度室联系。
℃ 在探水时，制定安全退路，并使其畅通无阻，同时要
与相邻工作地点保持信号联系，以便万一出水，能马上通知
人员撤离。
℃ 在水压较大地点探水时，探水孔要设套管，以便安装
阀门控制水量。如特别危险地段，还要选择坚固地点修筑临
时水闸门。
℃ 打钻时，时刻注意钻孔情况，发现钻孔中水量、水压
增大，以及顶钻等异常情况，立即停钻检查，如钻孔内压力
很大，马上将钻杆固定，切勿移动和拔钻，钻机后严禁站人，
以免高压水将钻杆顶出伤人或造成透水事故。
（7）矿井透水预兆
采掘工作过程中，如发现以下透水预兆，必须停止作业，
采取相应措施，并立即报告矿调度室，发出警报，撤出所有
受水害威胁地点的人员。
透水前常见预兆：℃挂红 ；℃挂汗 ；℃空气变冷 ；℃
出现雾气 ；℃水叫 ；℃顶板淋水加大 ；℃顶板来压，底板
鼓起 ；℃水色发浑，有臭味 ；℃工作面有害气体增加 ；℃
裂隙出现渗水。
第五章 结论及建议
第一节 结论
本次工作主要采用物探、调查相结合的方法完成相应地
质任务。本勘探区分南、北两区，共 km2。查明了该煤
矿物探范围内是否存在煤矿采空区及其积水并圈出其范围，
以对煤矿下一步如何设计工作面提出科学依据。
一、通过本次对山西显王煤业有限公司的地面测量、物
探勘查工作，查明了测区范围内煤层采空区的分布情况，现
将结论分述如下：
1、15#煤层南、北翼推测出了十三处顶板富含水、含水
异常区，初步了解各富含水、含水异常区赋存位置、范围和
形态。对 150104、150103、150102 三个工作面积水情况进
行解释推测。
2、洪水正断层在北翼西侧通过，在物探测量范围内未
发现有构造。
3、3#煤层北翼推测出七处顶板富含水、含水异常区，
初步了解各富含水、含水异常区赋存位置、范围及形态。
二、地质成果
1、查明了 9、15 号煤层开采的水文地质条件、分析了
矿井充水因素。确定了 9、15 号煤层矿井水文地质类型为复
杂类型。15 号煤层主要充水来源为顶板砂岩及灰岩岩溶裂隙
水、地表水及采空区积水，9 号煤层主要充水来源为顶板砂
岩裂隙水、大气降水及地表水、采空区积水。在构造附近还
可能受断层、陷落柱的影响，使矿井水增大或引起矿井突水。
2、预算了矿井正常涌水量和最大涌水量。当矿井生产
规模达到 45 万吨 /年时，15 号煤层矿井正常涌水量为
720m3/d，最大涌水量为 1080m3/d。
值得注意的是，预计的工作面涌水量，未考虑断层或陷
落柱的影响。当导水断层或陷落柱沟通了基岩风化带或松散
含水层或煤层开采带压时，矿井涌水量会增大，严重时会造
成突水事故。因此建议生产部门在大巷或工作面推进至此处
时应采取相应措施。
3、查明了物探区域内采空区范围及积水情况，并对采
空区积水进行了预算。分析了采空区积水位置及对本矿 9 号
和 15 号煤层开采的影响。
4、编制了矿井水害防治措施。
三、本矿存在的主要水害
1、地表水
井田内冲沟比较发育，没有大的沟谷。矿区内无大的河
流，雨后冲沟暂时性流水。所以说，地表水对于矿井的危害
较小，在地表修建排水设施后基本可以免除地表水的威胁。
2、构造水
在向背斜轴转折端，裂隙发育，有利于地下水的富集。
在向斜轴部有利于采空区积水的聚集。断层可沟通其它含水
层，引起矿井突水。另外，不应忽视区内可能未查明的断层、
陷落柱及施工钻孔封闭不良对矿坑充水的影响。
3、顶板砂岩裂隙水对矿坑充水的影响
煤层顶板砂岩裂隙含水层将通过矿坑顶板冒落导水裂
隙带向矿坑充水，为矿坑充水的主要来源。
4、采空区积水
区内不同程度的受到该矿本身采空区积水的威胁，必须
做好探放水工作，确保煤矿安全生产。
5、奥灰水
现阶段该矿开采 15 号煤层，井田内 15 号煤层底板从
420m～452m 带压开采分区处在危险区，从 452m～553m 带
压开采分区处在临界区，从 553m～706m 带压开采分区处在
相对安全区，706m 以上不带压。未来该矿向区内西北部开
采时，面临带压开采的问题。
需要注意的是带压开采是个复杂的问题，影响的因素较
多，《煤矿防治水规定》中的突水系数临界值只是全国实际
资料的综合数据，不一定适合本区。本次计算的数值及突水
系数值及带压开采分区仅供参考。
总的来说，该矿防治水害的重中之重为采空区积水和老
窑积水，因此，在煤炭开采过程中必须坚持“预测预报、有掘
必探、先探后掘、先治后采”的原则，防止煤矿突水事故的发
生。
四、矿井防治水建议
该矿开采 9 号和 15 号煤层水文地质条件均为复杂，区
内可能存在未探明的断层或陷落柱，矿井生产过程中应引起
注意。建议矿方做好以下几方面的工作。
1、加强防治水安全管理。随着开采深度逐渐加深，本
矿及周围相邻矿井的采空区面积逐渐扩大，以及小断裂相断
出现，可能会使矿井涌水量增加，为了保证安全生产，将水
害事故消灭在萌芽状态，必须严格遵循“预测预报、有疑必探，
先探后掘，先治后采”的原则，采掘过程中应严密观察顶、底
板水情变化，全面分析确保安全生产。
2、应落实防治水安全资金的投入。在保证足够的人力、
物力的同时，对地表水、煤系围岩水、采空区积水和奥灰水
实行有计划、有重点、分步骤的办法防治。切实加强矿井水
文地质基础工作，增补地质和防治水工作人员的数量，适时
增加防治水设施、设备及探测仪器。建立水情水害监测和预
报系统。不仅做到防治水工作计划到位，更要做到防治水工
作实施到位。
3、加强全员安全教育不断提高煤矿全体职工的防水意
识，特别是井下一线生产作业人员的防水意识；加强防治水
安全技术培训，提高防治水工作的业务水平，充分利用先进
技术手段，切实保证防治水工程的质量和数量。
4、在矿井采区设计、工作面设计时按规定留设保安煤
柱。
5、要定期收集、调查和核对相邻煤矿和废弃的老窑，
并在井上、下工程对照图上标出其井田位置、开采范围、开采
年限、积水情况。
6、雨季前，必须派专人检查矿区及其附近地面有无裂
缝、采空陷落和岩溶塌陷等现象，发现异常情况必须及时处
理。
7、采掘工作面或其他地点发现有挂红、挂汗、空气变
冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起
或产生裂隙现出渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时，必
须停止作业，采取措施，立即报告矿调度室，发出警报，撤
出所有受水害威胁地点的人员。
8、水泵、水管、供电线路，必须经常检查和维护。在
每年雨季以前，必须全面检修 1 次，并对全部工作水磁和备
用水泵进行 1 次联合排水试验，发现问题，及时处理。水仓、
沉淀池和水沟中的淤泥，应及时清理，每年雨季前必须清理
1 次。
9、探放老空水前，首先要分析查明老空水体的空间位
置、积水量和水压。老空积水区高于探放水点位置时，只准
打钻孔探放水；探放水时，必须撤出探放水点以下部位受水
害威胁区域内的所有人员。探放水孔必须打中老空水体，并
要监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。
10、本矿勘查程度低，本报告采用周边资料及以往地质
资料，对矿井涌水量的预测有一定的影响，建议今后边生产
边勘探，提高勘探程度，保证矿井的安全生产。
11、建议矿方对矿井实际涌水量与同期对应的开采面积、
煤产量等进行系统的记录，并系统收集与同期对应的大气降
水等资料，总结出适合本矿井涌水量计算方法，以便更好的
指导矿井的生产。
第二节 存在的问题及建议
一、存在问题
1、本次水文地质补充勘探以水文地质调查结合地面电
法工作，电法工作是在指定区域进行的。在指定区域以外相
对富水区域有待进一步查明。
2、本次主要采用地面电法工作，对地下水异常区反应
较为敏感，但构造情况有待进一步查明。
3、井田内 15 号煤层开采部分为带压开采，希注意对奥
灰水的防范。尤其是断层、陷落柱及向背斜轴部等构造复杂
部位更应加强防范。
4、本次电法勘探中推测的异常区，未布置钻孔和井下
物探进行探查，并予以验证。
二、建议
1、煤矿开采后，加强矿井地质及水文地质工作。严格
按《矿井地质规程》、《煤矿防治水规定》的要求编制地质、
水文地质图纸和台帐，并做好资料归档工作。
2、在本次电法勘探中推测的异常区，布置钻孔和井下
物探进行探查，并予以验证。总结出适合本矿的成果经验。
3、在未进行物探的 15 号煤层开采区，开拓掘进前，应
采用相应勘探手段探测煤层及附近是否有隐伏的导水断层
及陷落柱，依据探测结果采取相应的防治水措施。
4、观测井田内及周边地区的奥灰水井水位，做好承压
水上煤层开采的安全评价。
山西显王煤业有限公司
矿井水文地质补充勘探报告
山西省煤炭地质 114 勘查院
二 0 一 0 年七月
山西显王煤业有限公司
矿井水文地质补充勘探报告
主 编：李强强
审 核：张胜利
项目负责：黄广林
总工程师：马永明
院 长：李新民
山西省煤炭地质 114 勘查院
2010 年 07 月
山西显王煤业有限公司
矿井水文地质补充勘探报告
参加编制人员
姓 名 专 业 职 称 签 字
张 俊 涛 水文地质 助理工程师
李 强 强 水文地质 助理工程师
张 胜 利 水文地质 高级工程师
孙 际 青 水文地质 工 程 师
赵 晶 水文地质 助理工程师
温 晓 琴 制图及清绘 助理工程师
赵 园 文字编排 助理工程师
目 录
第一章 前言..................................................................................................................1
第一节 目的和任务...................................................................................................1
第二节 煤矿位置、范围及交通...............................................................................2
第三节 自然地理.......................................................................................................5
第四节 以往地质工作...............................................................................................6
第五节 本矿及周边小窑生产情况...........................................................................7
第二章 井田地质........................................................................................................10
第一节 地层.............................................................................................................10
第二节 构造.............................................................................................................13
第三节 煤层及煤质.................................................................................................13
第三章 水文地质补充勘查........................................................................................17
第一节 水文地质补充调查.....................................................................................17
第二节 水文地质补充勘探.....................................................................................20
第三节 矿井水文地质条件.....................................................................................28
第四章 矿井涌水量预算及水害防治........................................................................47
第一节 矿井排水系统简述及涌水量预算.............................................................47
第二节 矿井水害防治.............................................................................................49
第五章 结论及建议....................................................................................................55
第一节 结论.............................................................................................................55
第二节 存在的问题及建议.....................................................................................60
附 件
附件 1 地质勘查资质证书（1） 附件 5 事业单位法人证书
附件 2 地质勘查资质证书（2） 附件 6 采矿许可证附件
附近 3 测量资质证书
附件 4 安全生产许可证
附 图
附图 1 矿井综合水文地质图
附图 2 矿井综合水文地质柱状图
附图 3 矿井水文地质剖面图
附图 4 矿井充水性图
