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1、煤业公司水害防治方案一、矿井概况(一)煤矿位置、范围山西沁源梗阳煤业有限公司井田位于沁源县王和镇后沟村、神灵村一带,行政区划归王和镇管辖。地理坐标为:北纬:365824-370019,东经:1121116-1121316,井田范围由10个拐点坐标圈定,平面形态为不规则多边形,东西宽2.952km,南北长3.545km,面积8.0331km2。(二)交通省级公路汾(阳)-屯(留)公路(S222)从井田北西部通过,从井田沿汾屯公路向北约26km可达平遥县城与大(同)运(城)高速公路、国道108线接运,同时可达南同蒲铁路平遥火车站;向西南1km至王和镇后向北西沿介(休)-王(和)36km可达介休市与
2、大(同)运(城)高速公路、国道108线接运,同时可达南同蒲铁路介休火车站;由王和镇沿汾屯公路向南东约60km至沁源县交口乡转向东30km可达沁县与国道208线及太焦线相接,交通运输条件便利。(三)自然地理1、地形地貌井田地处太岳山区,地表为山区侵蚀地貌,沟谷纵横,地形比较复杂,总的地势为NWNE向的山脊横穿全区,井田内主要出露有石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组、石千峰组、三叠系下统刘家沟组、第四系中、上更新统及全新统地层。地形最高点位于井田东南部山梁上,标高1725m;最低点位于井田西部边界处的河谷中,标高1452.0m,最大相对高差273m,属中山区。微地形地貌
3、有二级阶地,黄土梁。2、水系本区属黄河流域汾河水系,区内王和河(后沟河)位于本区西部,属季节性河流,在雨季遇暴雨时,雨水暂时聚集出现水流,由北东往南西在古寨村西由右岸流入西南界外的龙凤河。龙凤河为汾河的一条支流,于介休市向西南部注入汾河。龙凤河发源于沁源县北部王和镇东部的岩进石村东,向西流径王凤村、古寨,南坪村,在麦洞湾西部介休市入朱王朴、介休市黑雨坪,龙凤村,龙头,于北村附近汇入汾河,流域呈树叶状,属山区泉溪性河流。龙凤河在沁源县境内流长32km,流域面积491km2,河道纵坡21.49%,年平均径流量2700亿m3,清水流量约0.011m3/s。区内沟(河)谷一般呈树枝状分布,长度均在50
4、0m-2000m之间,泉水为其平时补给来源,由于泉水流量很小或沿途下渗,沟谷平常无水流或水流较小,只有在雨季才有较短暂洪流出现,雨停后3个小时水量锐减,由于本区植被发育,水流泥沙含量较少,区内沟(河)谷一般呈树枝状分布,长度均在500m-2000m之间,泉水为其平时补给来源,由于泉水流量很小或沿途下渗,沟谷平常无水流或水流较小,只有在雨季才有较短暂洪流出现,雨停后3个小时水量锐减,由于本区植被发育,水流泥沙含量较少,在工业场地南东侧的后沟河,其上游汇水面积为15.0km2,最大流量71.51m3/s,水流坡度为9;在风井场地北部有一较大冲沟,上游汇水面积为7.795km2,最大流量13.75m
5、3/s,水流坡度为9。3、气象井田地处山区,地形高差大,四季分明,昼夜温差较大,蒸发量大于降雨量,属大陆性气候,据沁源县气象台观测记录,王和镇年平均气温为8,7月份平均气温22.2,极端最高气温为37.5,出现在1966年6月21日,1月份最冷,平均气温-7.9,历年极端最低气温为-30.2,出现在1971年1月30日;近期在2009年观测记录,在6月25日极端最高气温36.4,极端最低气温-23,出现在1月25日,平均最高气温18.1,平均最低气温4.8。结冰期为十月下旬至次年三月份中旬才缓缓开始解冻,年最大冻土深度为700mm。根据1956-2009年观测记录降雨量最小为381.3mm(1
6、956),最大为834.3mm(1989年),年平均降水量656.7mm,日最大降雨量为151.7mm(1989年8月16日),时最大降雨量为50.7mm(1995年8月1日16时55分17时55分)。1/6时最大降雨量为15mm(1995年8月1日17时25分17时35分),降雨多集中在夏季的六、七、八三个月,其降水量占全年的80%左右;蒸发量最小为1379.0mm(1984年),最大1729.5mm(1986年),蒸发量大于降水量2.5倍,多年平均蒸发量1501mm。冬春两季雨雪较少,年最大雪深22cm(2009年)。无霜期在110-180天之间,历年平均171.7天,初霜期平均在10上旬
7、,终霜期平均在4月中旬,平均初终间日数192.2天。本区夏季多东南风,冬春季多西北风,平均风速2m/s。4、地震本井田地处沁源国家规划区的沁源详查区(北矿区)中西部,地处我国“S”地震带山西(临汾)地震带和太行山前(石家庄邯郸)地震带之间,东西、南三面被现代地震带包围,区域构造应力被周围地震带吸收,处于相对稳定区。本区地震主要发生在晋获断裂及两侧边缘地带。其表现特征主要是受周围地震活动的影响,轻度有感地震比较频繁,但震级低,多在四级,强震次数不多,据建筑抗震设计规范(GB50011-2010),本区属地震峰加速度0.15(g),地震设防烈度为7度。(四)四邻关系井田西南与山西汾西矿业集团正新煤
8、焦有限责任公司贾郭煤矿相邻,其余北部、东部、西部南部均无煤矿分布。二、矿井水文地质(一)区域水文地质1、区域地表河流井田南侧为近东西向折东南向分水岭,南侧冲沟水流汇入后沟河,后沟河向南流于古寨村汇入龙凤河,向西至介休境内流入汾河,南流折西于河津流入黄河,属汾河水系;其北侧冲沟水流汇入柳根河,柳根河西北流在平遥流入汾河,汾河属黄河支流。2、水文地质单元划分根据水文地质单元划分,本区属于洪山泉域。洪山泉域位于山西省介休县城东10km的洪山镇附近,出露于太岳山北端西麓与太原盆地交接处,高程916m。该泉为一泉群,泉水出露较为集中,大部分泉眼分布在几百米长度内,由小池、土星泉(八亩地)、源神池、黑虎泉
9、及槐柳泉组成。泉水1955-1995年系列年平均流量为1.25m3/s,从1998年开始,泉水流量开始急剧衰减,到2005年调查仅有0.12m3/s。昔日洪山泉风景秀丽,但如今面目皆非,除了八角池还有少量泉水外,其它泉点全部干涸。洪山泉是洪山灌区和介休市城市供水水源,现在灌区完全无水可供,仅维持城镇供水。洪山泉域面积为632km2,其中可溶岩裸露区面积202.09km2,本区位于洪山泉东南部。3、区域含水层、第四系冲积洪积含水层:多分布于较大沟谷及两侧一级阶地,大多含水性较好,为村镇工农业用水的重要水源之一。、二叠系砂岩裂隙含水层:区域内广泛出露,多见有小泉水出露,具有一定含水性,但一般富水性
10、较弱。、上石炭统石灰岩溶裂隙含水层组:主要为太原组三层石灰岩含水层,其含水性随埋藏深度和所处构造位置不同而变化,为区域主要含水层之一。、奥陶系石灰岩溶裂隙含水层:区域西部广泛出露且为地下水补给区,本含水层含水丰富,水质好,为区域主要含水层。4、区域隔水层隔水层有本溪组铝土质泥岩或铝土岩,2号煤层底板至K2灰岩之间的粉砂岩、泥岩等;山西组顶界以上由泥岩、粉砂岩等组成。5、地下水的补给、径流、排泄、碳酸盐岩类岩溶裂隙水寒武、奥陶系灰岩在泉域西南部大面积出露,出露面积约641.51km2,形成补给区,大气降水入渗是泉水主要补给来源。其次为变质岩裂隙水侧向补给,在东部边缘局部有碎屑岩裂隙水的侧向补给。
11、在无陷落柱或构造导通的情况下,一般与上层水无水力联系。泉域地下水流向主要受地质构造的控制,总体自南向北流。排泄出口主要为洪山泉,其次是潜入晋中盆地和东南部碎屑岩,再就是泉域内深井的开采。、碎屑岩夹碳酸盐岩岩溶裂隙水和碎屑岩类裂隙水石炭、二叠系地层由于具有含水层、隔水层相间成层的特点,大气降水及地表水对地下水补给不畅,特别是深部裂隙不发育,又有多层泥岩的隔水,因此接受大气降水及地表水补给的碎屑岩裂隙水及间夹岩溶裂隙水大部分受地形控制,在切割较深处以下降泉的形式排泄出地表,其特点是径流途径短,无统一水位。风化带裂隙水由高处向低处径流,往往以泉水的形式排泄或形成地表水。层间裂隙水接受补给后,一般沿岩
12、层倾斜方向向深部径流,侧向排泄,生产矿井的井下排水是其主要排泄途径。在无构造联通的情况下,一般与上下含水层无直接水力联系或联系微弱。、松散岩类孔隙水主要接受河水、大气降水通过空隙、裂隙垂直补给及河谷两侧的基岩地下水侧向补给,接受补给后沿沟谷向下游运移或补给下伏基岩,局部形成泉水排泄地表,与地表水关系密切。另外,人工开采也是其主要排泄途径之一。(二)井田水文地质1、井田地表水及河流大气降水是一切矿井充水的最终水源,无论是地表水或地下水都直接或间接地来自于大气降水的补给。本区属大陆性气候,干旱少雨,年降水集中在7、8、9三个月份,蒸发量大于降水量2倍,大气降水可通过松散堆积物孔隙与基岩裂隙下渗,补
13、给第四系松散岩类孔隙含水层、二叠系砂岩裂隙含水层,并通过区外出露的石炭系太原组地层侧向补给太原组岩溶裂隙含水层,从而使得矿井涌水量随着降水量呈动态变化。所以,大气降水为矿井开采的间接充水水源。井田地表河流主要为井田西南侧的王和河(后沟河),由北东向南西贯穿井田,平时为溪流或干枯,在雨季流量增大,王陶河在古寨与王凤河汇成龙凤河,为季节性河流,井田南部为近东西向的下城艾河,西流汇入王陶河。矿井工业场地附近最高洪水位线标高1455.00m,主斜井井口标高1464.874m,副斜井井口标高1472.871m,行人斜井井口标高1470.549m,回风立井井口标高1548.100m,一般情况下,地表水对矿
14、井工业场地无影响。但矿方必须要保持井口及工业广场排水畅通,必要时筑防洪坝,以备不测,确保矿井安全。井田西南侧王和河(后沟河)河谷地段为各煤层隐伏露头或浅埋藏区,在河谷地段第四系孔隙水接受王和河(后沟河)河水渗漏补给后,下渗补给山西组和太原组含水层,在单斜构造影响下,各含水层水顺岩层倾斜方向运移进入矿井,并通过导水构造以及采动导水裂隙对矿井产生充水影响。王和河(后沟河)构成井田西南侧定水头补给边界,是矿井间接但主要的充水水源。尤其在雨季王陶河常有洪流出现,补给源充沛,可能导致矿井涌水量增大。同时井田西南部煤系地层接受王和河(后沟河)水补给出现富水地段,开拓过程中易在局部出现较大的顶板淋水或裂隙出
15、水等现象,影响矿井正常采掘。因此,王陶河水会对井田西南部开采产生较大影响,应引起矿方的高度重视,建议煤矿做好河道的防渗工作,并在各煤层露头处留设防隔水煤柱。2、井田含水层井田的含水层自上而下有:、第四系砂砾层孔隙潜水含水层该含水层以第四系全新统(Q4)为主,分布在井田西北部河谷地带,岩性为灰白色砂质粘土、亚粘土砂砾层及砾石层,厚度变化大,层位不稳,依地形而异,该层渗水性含水性均好,由于受大气降水和地表水补给条件好,但埋藏浅厚度薄,不易形成强含水层,因此,属弱富水性孔隙潜水含水层。第四系中更新统(Q2),岩性为红色粘土、亚粘土,分布在山顶及山坡地带,基本为透水的不含水层。、上石盒子组底部(K10
16、砂岩)裂隙含水层砂岩含水层较稳定,多呈透镜体,岩性为黄绿色,浅灰绿色中细粒厚层状石英长石砂岩,埋藏浅时,风化裂隙及节理发育,局部含小砾。钻进消耗量达5.5m3/h,一般钻进消耗量在0.5m3/h以下,泉水流量0.22L/s,因此,该层为较弱裂隙含水层。、下石盒子组(K9、K8)砂岩裂隙含水层砂岩含水层位于1号、2号煤层以上,K8为煤层直接充水含水层,岩性为灰白色、灰绿色、黄绿色厚层状石英长石砂岩,多为钙质胶结,裂隙稍发育,钻进消耗量在1.00m3/h以下,一般在0.20.5m3/h之间,因此,西部中段受王陶河补给出现富水地段,因此,含水层为较弱中等裂隙含水层。、太原组石灰岩(K4、K3、K2)
17、岩溶裂隙含水层K4石灰岩为7号煤直接充水含水层,厚度2.80m,岩性为深灰色,致密、块状,裂隙较发育。K3石灰岩为8号煤直接顶板,厚度3.70m,裂隙较发育,随埋深增加裂隙逐渐不发育。K2石灰岩为9+10号煤层直接充水含水层,也是太原组的主要含水层,岩性为深灰色,致密、坚硬、性脆石灰岩,一般含有燧石层及透镜体。厚2.50-10.00m,平均厚7.05m,局部较发育,钻进消耗量一般在1.00m3/h以下,区内未出现泉水出露。根据ZK-7号钻孔抽水试验结果:单位涌水量0.00208L/s.m,水位标高1344.85m,属弱富水性裂隙含水层。、中奥陶统石灰岩岩溶裂隙含水层奥陶系峰峰组岩溶裂隙含水层是
18、煤系地层下伏的含水层,井田内上段厚41.80m左右,岩性为质纯、致密、性脆,上部裂隙发育或较发育多层,但厚度多在1-2m之间,下部岩层多为完整,裂隙不发育,下段为泥灰岩夹石膏层,可见有角砾状石灰岩,棱角状灰岩碎块被泥灰岩胶结,厚106.30m,钻进时冲洗液消耗量一般在0.5m3/h以下,为相对隔水层。由于靠近地下水分水岭,属于以弱中等富水性岩溶裂隙含水层。上、下马家沟组为奥灰主要含水层、岩性以石灰岩为主,裂隙发育,上、下马家沟组为奥灰主要含水层,岩性以石灰岩为主,裂隙发育,据本井田内2009年4月11日2009年8月14日由山西晋煤地质基础勘察工程公司第三工程处施工的井深840.66m,终孔层
19、位O2x,静止水位549m,水位降深1.9m,涌水量18m3/h,单位涌水量0.263L/s.m,水位标高928m,属中等富水性岩溶裂隙含水层。现为煤矿主要用水水源。3、主要隔水层11号煤至O2含水层之间隔水层,由铝土泥岩、粉砂岩、泥岩、石英砂岩等致密岩层组成,11号煤层距奥灰顶面(O2)31.32-55.55m,平均49.99m,其间的石英砂岩、致密、坚硬,裂隙不发育,具有良好的隔水性能,在无断裂贯通情况下垂直方向上11号煤以上含水层与O2含水层不发生水力联系。峰峰组下段泥灰岩石膏层隔水层,石膏层厚度106.30m,深灰色、灰白色,以深灰色块状石膏为主,含不规则纤维状石膏,局部为角砾状,多与
20、泥灰岩交织在一起,岩芯较完整,为相对隔水层。2号煤至K4石灰岩之间隔水层,由致密的粉砂岩、泥岩组成,一般厚76.40m,具有良好的隔水性能,在无断裂及陷落柱贯通情况下,垂直方向使2号煤经上含水层与K2含水层不发生水力联系。2号煤以上各砂岩含水层,由于其间存在厚度较大的粉砂岩、泥岩,且各砂岩含水性又不强,因此,垂直方向2号煤以上各砂岩含水层不发生水力联系。三、矿井充水条件和充水因素(一)充水条件矿井充水条件是指矿井充水水源、矿井充水通道和矿井充水强度。在分析矿井充水因素之前应该首先计算导水裂缝带发育高度。导水裂缝带发育高度之内的含水层水都将通过采动裂隙进入井下。1、充水水源矿井充水水源包括大气降
21、水水源、地表水源、地下水水源(孔隙含水层水源、裂隙含水层水源和岩溶含水层水源)和老空区水源。、大气降水对矿井充水的影响梗阳煤矿3年内主要开采区域是6号煤层的61采区(为首采采区)及3号煤层的31采区。依据地质报告3号煤平均埋深约为305m,松散层最大厚度约16m,煤层厚度0.00-1.35m,平均0.70m。计算的3号煤层最大导水裂缝带发育高度约为33.00m,顶部保护层厚度按照煤层厚度6倍计算,约为8.1m,3号煤顶板基岩厚度(289m)远远大于安全开采覆岩厚度29m。在雨季通过导水裂缝渗入的水少,只是通过井巷上部表层渗入补给含水层进入矿井。根据沁源县气象台1951年以来观测记录,多年平均降
22、水量666mm,降雨量最小为381.3mm(1986),最大为869mm(1967年),降雨量多集中在每年的69月份。、地表水体对矿井充水的影响井田西南侧王和河(后沟河)河谷地段为各煤层隐伏露头或浅埋藏区,在河谷地段第四系孔隙水接受王和河(后沟河)河水渗漏补给后,下渗补给山西组和太原组含水层,在单斜构造影响下,各含水层水顺岩层倾斜方向运移进入矿井,并通过导水构造以及采动导水裂隙对矿井产生充水影响。王和河(后沟河)构成井田西南侧定水头补给边界,是矿井间接但主要的充水水源。尤其在雨季王陶河常有洪流出现,补给源充沛,可能导致矿井涌水量增大。同时井田西南部煤系地层接受王和河(后沟河)水补给出现富水地段
23、,开拓过程中易在局部出现较大的顶板淋水或裂隙出水等现象,影响矿井正常采掘。因此,王和河(后沟河)河水会对井田西南部开采产生较大影响,应引起矿方的高度重视,建议煤矿做好河道的防渗工作,并在各煤层露头处留设防隔水煤柱。现该矿井口有四个,为主斜井、副斜井、行人斜井和回风立井,其井口标高分别为1464.874m、1472.871m、1470.549m、1548.100m,均高于当地历年最高洪水位(历年最高洪水位标高1455.00m),讯期不会出现洪水从井口灌入现象。、地下水源对矿井充水的影响1)、第四系冲积层孔隙水含水层该含水层以第四系全新统(Q4)为主,分布在井田西北部河谷地带,岩性为灰白色砂质粘土
24、、亚粘土砂砾层及砾石层,厚度变化大,层位不稳,依地形而异,该层渗水性含水性均好,由于受大气降水和地表水补给条件好,但埋藏浅厚度薄,不易形成强含水层,因此,属弱富水性孔隙潜水含水层。由于3号煤层埋藏相对较深,煤层开采未影响到孔隙含水层与其他含水层的水力联系,因此对矿井生产影响较小,只是影响北西部有3号煤层露头的浅部煤层。2)、含煤地层砂岩裂隙水计算的3号煤的导水裂缝带发育高度约为33.00m,在此范围内沉积有K8、K9砂岩,即K8、K9砂岩是3号煤开采的直接充水水源。K8砂岩在井田西部,埋藏浅,风化裂隙发育,大气降水为主要充水水源,在后沟河河谷,河水及潜水将补给含水层,成为矿井开采的主要充水水源
25、,通过开采导水裂缝带与上覆砂岩体发生水力联系及河谷潜水发生水力联系,而对矿井开采产生影响。6号煤层顶板直接充水含水层为K7砂岩,平均厚度2.11m,计算的6号煤的导水裂缝带发育高度约为47.00m,以顶板岩性细粒砂岩为主,富水性弱,主要表现为局部顶板淋滤水,6号煤层距3号煤层最大间距27.71m,导水裂隙可达到3号煤层,因此,3号煤层开采后所形成的采空区积水对6号煤层开采有一定的影响,在开采6号煤层时应加强探放水,防止事故发生。3)、下组煤层底板奥陶系岩溶水间接充水据井田水文地质条件分析,奥灰岩溶水位标高在928m。9+10号煤层底板标高950-1550m,10下煤层起止标高1020-1540
26、m,11号煤层起止标高940-1530m,各煤层底板标高均高于奥灰水位,不存在带压开采,发生底板奥陶系岩溶水突水的可能性较小。需要说明的是,井田内隐伏断裂构造破碎带有可能形成奥灰岩溶水的导水通道。开采过程中必须注意构造变化,如发现有断层和陷落柱等构造现象,要认真观测其是否有导水性,并留足保安煤柱,防范底板奥灰水害事故发生。4)、老空区积水对矿井充水的影响老空区是指采空区、老窑、报废井巷的总称。根据调查,井田内存在3、6号、9+10号煤层采空区,且有不同程度的积水,积水量分别为3#煤1处,积水量3708m3;6#煤3处,积水量28929m3;9+10#煤层6处,积水量25822m3;除3#煤采空
27、区在王和断层以南外,其余均在王和断层以北,对现生产区域影响不大。采空区积水估算采用公式:式中:Q采空区积水量(m3)S采空积水区投影面积(m2)煤层倾角(煤层倾角按5。计)M采高或煤层厚度(m)(本次计算6号煤层按平均厚度2.66m的计;9+10号煤层厚度按2.0m计)K充水系数(介于0.25-0.50之间,本次属老窑积水,取小值0.25)3号煤层采空积水区调查,本煤层中没有积水区分布,但在井田西南部存在上覆3煤层积水区1处,积水量3708m3。5)、周边矿井积水情况与本井田相邻的只有井田西南的贾郭煤矿,贾郭煤矿开采1、2、3号煤层,其整合前的原山西新业煤业与本井田相邻,对本井田开采有影响的周
28、边积水为新业煤业1、3号采空积水。1号煤层积水量约41000m3,3号煤层积水量约28000m3。因此本井田开采靠近时,要引起矿方注意,加强探放水工作,防止事故发生。(二)矿井充水通道在煤层开采过程中,主要充水通道有:巷道直接充水通道、回采时的采动破坏裂隙通道、底板裂隙充水通道、集中导水通道(断裂构造、岩溶陷落柱、封闭不良的钻孔、岩溶塌陷)。1、巷道直接充水通道本井田巷道掘进过程中揭露有岩层、煤层,煤层在大多数情况下是隔水的。目前开采的6号煤层是沿煤层掘进,直接含水层为二叠系山西组碎屑岩裂隙含水层。目前矿井涌水量不大。未来五年开采9+10号煤层时,大巷一般选择在富水性较弱的砂岩中掘进,而且经过
29、锚喷支护后充水很小。9+10号煤层的直接顶板为K2石灰岩,由于K2石灰岩含水层为弱富水性,因此受岩溶水影响较小。2、回采时的采动破坏裂隙通道矿井采用斜井开拓方式,采空区采用全部垮落法充填,由于采煤造成的岩层或地面塌陷,破坏了煤层顶板的稳定性,形成采动裂隙通道,使地下水及地表水进入矿井。井田北西部边界附近沟谷地段各煤层均被剥蚀,煤层埋藏较浅。导水裂缝带高度可达基岩风化带含水层甚至达到地表,大气降水、地表水可通过松散层、基岩风化带从导水裂缝带渗入井下,对矿井产生充水影响。3、6、10下、11号煤层顶板为泥岩、细粒砂岩、粉砂岩,岩石强度属中硬顶板;9+10号煤层顶板为石灰岩,岩石强度属坚硬顶板。3号
30、煤层最大厚度1.35m,6号煤层最大厚度2.65m,9+10号煤层最大厚度2.07m,10下号煤层最大厚度2.70m,11号煤层最大厚度2.52m,一次性采全高,顶板管理方式采用全部垮落法,现根据煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准(MT/T1091-2008)附录D对3、6、10下、11号煤层导水裂缝带(含冒落带)最大高度(m)计算公式如下:(公式一)9+10号煤层导水裂缝带(含冒落带)最大高度(m)计算公式如下:(公式二)式中:Hf导水裂缝带最大高度M煤层采厚n煤分层数(取1)采用上述两个计算公式顶板导水裂缝带最大高度分别为:3号煤层为24.11m,6(6上+6)号煤层为54.5
31、4m(详见附表)。导水裂缝带(含冒落带)最大高度计算表时代煤层号煤层厚度(m)煤层间距(m)导水裂缝带最大高度(包括冒落带)(m)最小-最大平均最小-最大平均公式一公式二山西组30-1.350.5024.1112.90-27.7120.50太原组6上0-1.650.300.75-1.721.156(6上+6)0.00-3.511.4954.5451.65-73.1057.499+101.00-2.071.6557.21.75-7.504.2710下0.00-2.701.3648.48(按综采厚度计算)0.74-2.621.81110.35-2.522.0071.30(按综采厚度计算)附表根据煤
32、矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准(MT/T1091-2008)附录D公式Hc=(3-4)M分别计算出3号煤层的冒落带高度4.055.40m,6号煤层的冒落带高度10.5314.04m,9+10号煤层的冒落带高度6.218.28m,10下号煤层的冒落带高度8.1010.8m,11号煤层的冒落带高度7.5610.08m。10下与9+10号煤的层间距在1.75-7.50m之间,10下号煤层的冒落带均已完全进入9+10号煤的范围内。11号煤与10下、9+10号煤的层间距分别在0.74-2.62m和2.49-10.12m之间,11号煤层的冒落带均已完全进入9+10、10下号煤的范围内。9+1
33、0、10下、11号煤层属于近距离煤层群,根据“三下”采煤规程,当上、下煤层距离较近时,上、下煤层开采形成的冒落带、导水裂缝带范围可能重叠一部分,重叠的范围和程度取决于上、下煤层的层间距。从以上对比分析结果,依据“三下”采煤规程,在计算开采10下号煤层形成的导水裂缝带高度时,采用9+10、10下号煤层的综合开采厚度计算;在计算开采11号煤层形成的导水裂缝带高度时,采用9+10、10下、11号煤层的综合开采厚度计算。依据“三下”采煤规程:上、下煤层的综合开采厚度可按以下公式计算:(公式一)式中:Mz1-2综合开采厚度(m);M1上层煤开采厚度(m);M2下层煤开采厚度(m);h1-2上、下煤层间距
34、(m);y2下层煤的冒高与采厚之比。10下号煤层及11号煤层综合开采厚度计算结果见附表。10下号煤层综合开采厚度计算表9+10号煤层厚度(m)10下号煤层厚度(m)10下号煤层冒落带(m)距9+10号煤层(m)10下号煤冒高与采厚之比综合开采厚度(m)2.072.7010.84.272.533.08附表11号煤层综合开采厚度计算表附表9+10号煤层厚度(m)10下号煤层厚度(m)11号煤层厚度(m)11号煤层冒落带(m)距10下号煤层(m)距9+10号煤层(m)综合开采厚度(m)2.072.702.5210.084.276.084.70根据上述煤层综合开采厚度计算结果代入导水裂缝带高度计算公式
35、,计算并分析10下、11号煤层导水裂缝带发育高度及其导通情况。3号煤层属不稳定零星可采煤层(王和南断层以南),本矿开采3号煤层后,导水裂缝带最大高度为24.11m,可沟通上覆二叠系K7砂岩裂隙含水层及2号煤层采空区,使其成为3号煤层矿井的充水水源。此外井田南西部为3号煤层隐伏露头或埋藏浅部,导水裂缝带高度可达基岩风化带含水层甚至达到地表,大气降水、后沟河水可通过松散层、基岩风化带从导水裂缝带溃入井下,对矿井生产构成透水威胁。6号煤层属稳定大部可采煤层(王和南断层以南),本矿开采6号煤层后,导水裂缝带最大高度为54.54m,6号煤层距3号煤层最大间距27.71m,可沟通上覆二叠系K7砂岩裂隙含水
36、层及3号煤层采空区积水,使其成为6号煤层矿井的充水水源。此外井田南西部为6号煤层隐伏露头或埋藏浅部,导水裂缝带高度可达基岩风化带含水层甚至达到地表,大气降水、后沟河水可通过松散层、基岩风化带从导水裂缝带溃入井下,对矿井生产构成透水威胁。9+10号煤层属全区可采煤层,本矿开采9+10号煤层后,导水裂缝带最大高度为57.20m,6号煤层距9+10号煤层最小间距51.65m,最大间距73.10m,考虑6号煤层开采底板破坏深度与导水裂缝带的叠加,可沟通煤层之上的太原组K2、K3、K4灰岩含水层及局部可导通6号煤层采空区积水,正常情况下导水裂缝带达不到K7砂岩含水层及3号煤层,故开采9+10号煤层形成的
37、顶板导水裂隙可以沟通上部太原组K2、K3、K4灰岩含水层,使其成为9+10号煤层矿井的充水水源。此外井田南西部为9+10号煤层隐伏露头或埋藏浅部,导水裂缝带高度可达基岩风化带含水层甚至达到地表,大气降水、后沟河水可通过松散层、基岩风化带从导水裂缝带溃入井下,对矿井生产构成透水威胁。10下号煤层属大部可采煤层,本矿开采10下号煤层后,导水裂缝带最大高度为48.48m,10下号煤层距9+10号煤层最小间距1.75m,最大间距7.50m,可沟通煤层之上的太原组K2、K3、K4灰岩含水层及9+10号煤层,正常情况下导水裂缝带达不到6号煤层,故开采10下号煤层形成的顶板导水裂隙可以沟通上部太原组K2、K
38、3、K4灰岩含水层以及9+10号煤层开采后形成的采空区积水,从而对10下号煤层开采构成透水威胁。此外井田西部为煤层隐伏露头或埋藏浅部,导水裂缝带高度可达基岩风化带含水层甚至达到地表,大气降水、后沟河河水可通过松散层、基岩风化带从导水裂缝带溃入井下,对矿井生产构成透水威胁。11号煤层属大部可采煤层,本矿开采11号煤层后,导水裂缝带最大高度为71.30m,可沟通煤层之上的太原组K2、K3、K4灰岩含水层及9+10号、10下煤层,局部可导通6号煤层采空区积水,故开采11号煤层形成的顶板导水裂隙可以沟通上部太原组K2、K3、K4灰岩含水层以及9+10、6号煤层开采后形成的采空区积水,从而对11号煤层开
39、采构成透水威胁。此外井田西部为煤层隐伏露头或埋藏浅部,导水裂缝带高度可达基岩风化带含水层甚至达到地表,大气降水、后沟河河水可通过松散层、基岩风化带从导水裂缝带溃入井下,对矿井生产构成透水威胁。从以上分析得出,井田内各开采煤层计算的导水裂缝带高度大于上覆煤层之间的距离。考虑基岩风化带发育深度的影响及采动顶板导水裂缝带沟通,在沟谷地段易受地表洪流入渗影响,大气降水及地表水会成为矿井充水水源;其它地段在正常情况下大气降水和地表水一般不会直接成为矿坑充水水源。但是当煤层充分采动后,采动导水裂缝高度部分能达到地表,地表水会沿这些裂缝带渗入井下,增加井下工作面的排水量,给矿井的安全生产带来威胁,特别是在井
40、田内沟谷煤层埋藏较浅处,地表水可间接增大矿井涌水量。3、底板裂隙充水通道在矿井开采过程中,会随着工作面的推进,采煤工作面底板任一断面上都要经历采前支撑压力面压缩,采后悬顶减压而膨胀,以及后期顶板冒落后压实再受压的过程,而产生“下三带(底板导水破坏带、完整岩层带和承压水原始导升带)”。在底板导水破坏带内由于采动矿压作用,底板岩层连续性遭到破坏,在天然条件下已经临近突水状态时,该带存在对底板突水影响很大,在这种情况下,矿压破坏带是底板突水的诱发因素。4、集中导水通道集中导水通道是一种与矿压作用基本无关的通道,主要包括导水陷落柱、导水断层、封闭不良的钻孔及岩溶塌陷、导水陷落柱导水陷落柱已将含水层导至
41、采掘工作面附近,甚至高于煤层位置于,所以当工作面揭露或接近以及探水孔揭露或接近时,不采取安全措施,突水是事可避免的。井田内发育有陷落柱2个,其中地面三维地震解释陷落柱1个,但其水力性质不明确,事实上陷落柱柱体有的可能导水,有的可能阻水,但陷落柱四周或局部由于受塌陷作用影响形成较为密集的次生裂隙带,从而沟通多层含水层组之间的水力联系。陷落柱充水通道具有隐蔽性和难以探知性,陷落柱的形成原因决定了其具有点状导水构造的特点,也正是由于此原因,决定了陷落柱突水具有突发性和难以防范性。陷落柱是否含水取决于陷落柱发育高度内,围岩地层的含水性,如围岩的砂岩裂隙水、太原组灰岩岩溶裂隙水是否渗入,对其存在补给关系
42、,并相互间发生水力联系。在实际生产过程中,巷道过X1陷落柱时,未发现有涌水情况。要注意隐伏的陷落柱构成煤层底板与灰岩岩溶裂隙水联系,防治陷落柱水害的发生。、导水断层导水断层是引发矿井水害最多的一种涌水通道。大部分矿进出水点出现在断裂带及其附近。井田内共发育断层26条断层,其中大的断层构造有6条(落差80-350m),中等断层构造有4条(落差2030m),其余为小的断层构造。王和正断层(F7)为一导水断层,轨道暗斜井和运输暗斜井揭露王和断层前涌水量约0.7m3/h,随着王和断层的逐步揭露,巷道顶板淋头水逐渐增大,最后稳定至约4.7m3/h。轨道暗斜井揭露F8断层时,巷道顶板开始出现淋水现象,涌水
43、量约1.4m3/h。未发现其余断层有导水现象。根据实际开采及物探勘探结果,发现井田内构造有一定的导水性,对局部开采有一定影响。故矿方必须加强探放水工作,对构造发育地段预留足够的煤(岩)柱,确保安全生产。、封闭不良的钻孔经统计,井田内各期勘探钻孔28个,有10个钻孔全部揭露奥陶系峰峰组灰岩下10m以下。矿井在采掘过程中如遇到封孔不良的钻孔时有可能将太原组灰岩含水层内的水导入工作面。由于封闭不良的钻孔,一般对矿井产生的突水量在200-300m3/h,随着突水的发生,钻孔附近的煤层顶板基岩将会坍塌,以及周围岩石裂隙、采动的破坏的存在,即突水通道的面积会渐增大,实际单孔突水量大于一般突水量。因此,在接
44、近钻孔时无论钻孔是否封堵符合要求,都必须在留设30m以上保安煤柱的前提下进行探测,使用钻探与坑透(物探)相结合的办法,确定钻孔是否导水。如经探测钻孔有导水现象必须将钻孔封堵,封堵时使用注浆封堵的办法。今后在钻孔封闭时要详细记录封孔段岩性、水文地质特征、封孔段起止深度,封孔材料,封孔方法,材料用量,封孔质量评价等。、岩溶塌陷岩溶塌陷是一种隐伏岩洞的岩土体盖层人为因素(主要是矿井排水)作用下引起的地面向下塌陷的作用和现象。可将地表水或其他水体引入矿井创造涌水通道。目前该矿未发现有岩溶塌陷现象。(三)矿井充水强度1、矿井初始突水以静储量为主一般情况下,矿井突水往往初始突水量大,但随着矿井疏干排水及时
45、间的延长,突水量一般会出现逐渐衰减,数日或数月趋于稳定。但由于突水点含水层富水性及其补给条件的不同,以至构造条件上的差异,其衰减时间及其幅值也不尽相同。矿井充水强度分类指标按表进行分类。矿井充水强度分类表附表分类依据矿井充水强度弱中等强极强矿井涌水量(m3/min)22-55-1515富水系数(m3/t)22-55-1010四、矿井涌水量及排水系统(一)目前矿井正常涌水量为9m3/h,最大涌水量15m3/h,其主要涌水水源来自行人斜井上部老空水和回风立井井壁裂隙水、6103运输巷局部底板水及井下生产用水。(二)主要排水系统1、中央水仓在副斜井底设有中央水仓,其水仓容积1764m3,安有MD85
46、46*6型离心泵3台,单台流量85m3/h,扬程45m,铺有3趟133mm的排水管,总排水能力240m3/h,通过副斜井排水管路排至地面。2、轨道暗斜井轨道暗斜井水仓设在轨道暗斜井底,其水仓容积1763m3,安有MD8546*4型离心泵3台,单台流量85m3/h,扬程45m,铺有3趟133mm的排水管,将水通过排水管路排至中央水仓。五、矿井水害防治方案根据水文地质调查报告和水患补充调查报告及隐蔽致灾因素普查报告,主要采取以下水害防治措施:(一)成立矿井水害防治领导组织机构1、水害防治领导小组组长:刘宏学副组长:焉波、司永、张风满、王君宝、山峰成员:高贵生、刘清良、来守国、张庆生、王光辉、蒋兴龙
47、、陈龙珣、史晓洲、姬传朋、冯俊义、王润平、刘节令、李建兵、田满意2、水害防治领导小组职责组长:负责煤矿水害防治措施的组织实施,保证防治水工作所需人力、财力、和物力的投入;副组长:负责对煤矿水害防治措施的落实情况实施监督检查;负责收集相关水害防治资料,制定水害防治措施;负责安排井下水害防治工作的具体落实;负责协助矿长进行水害防治措施的实施以及井下防排水系统机电设备的安装、检修及维护工作,保证设备正常运转;负责对煤矿水害防治措施具体落实;成员:负责地面防治水工作;负责掘进防治水安全,严格按通知单进行组织施工。负责领导探放队按照设计进行探放水工作,同时做记录和汇报工作。(二)矿井水害类型及防治措施1、断层、陷落柱、在断层两侧及陷落柱周边严格按照煤矿安全规程和煤矿防治水规定留设断层、陷落柱等安全保护煤柱,严禁开采防隔水煤柱等。、用物探或钻探的办法探查陷落柱的位置及导水性。、在井下进行注浆充填加固。2、地表水害及防治措施井田西南侧后沟河河谷地段为各煤层隐伏露头或浅埋藏区,煤矿应对煤层、含水层露头分布范围内的主要河道,采用铺底硬化的防渗措施加以治理。减少河水的入渗量,认
限制150内