白石崖矿井防治水中长期规划.doc
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1、铜川市耀州区白石崖矿业有限公司煤矿防治水中长期规划 二一三年目 录前 言1第一章 井田概况及开发现状2第一节 井田地理概况2第二节 井田开发现状4第二章 矿井水文地质的基本情况7第一节 矿井地质概况7第二节 矿井水文地质概况11第三节 矿井疏排水系统17第三章 矿井充水因素分析18第四章 矿井水防治的整体规划20第一节 矿井水防治整体思路20第二节 矿井水防治整体规划的确定22第三节 矿井各类水害治理方案24第四章 中、长期具体规划28第一节 矿井防治水现状28第二节 防治水中长期规划28第五章 水害治理实施计划及预期效果41第六章 建议42前 言白石崖煤矿位于陕西省铜川市耀州区西北35km处
2、,行政区划属铜川市耀州区庙湾镇与照金镇管辖。井田面积13.4498 k,含煤面积6.8 k,可采面积6.34 k,井田内主采煤层为4-2煤。白石崖煤矿于1999年建成,近年来,原有煤矿的开拓系统、工业场地、以及井上下装备情况等不能满足生产和安全需要,白石崖技改项目就是在原有年产21万吨矿井的基础上实施的技改扩建项目。2007年9月白石崖煤矿变更为白石崖矿业有限公司,投资主体为山东新汶矿业集团公司,性质为国有控股公司。为进一步淘汰落后产能,促进煤炭产业优化升级,提升煤炭产业整体发展水平,根据根据国家安监总局等四部委关于推行小型煤矿机械化的指导意见和陕西省煤炭生产安全监督管理局关于在小型煤矿实施机
3、械化改造工作的通知文件精神,白石崖煤矿申报在该矿技改项目完成的基础上进行本矿井的机械化改造,经陕西省、市、区煤炭局批复,矿井进行90万吨机械化改造,采用一对斜井、一回风立井开拓。现已进入机械化改造联合试运转阶段。本井田地质构造简单。本区位于低中山丘陵地带、森林茂密,地下水主要依靠大气补给。降雨多集中在七、八、九三个月内,由于降水集中,沟谷坡降比大,利于降水的排泄,而不利于地下水的补给。区内无大的地表水体,据邻区内钻孔抽水试验资料,煤层直接充水含水层延安组砂岩裂隙地下水与直罗组砂岩地下水,单位涌水量0.000141L/s.m,小于0.1L/s.m,补给条件不好,因此水文地质勘探类型为以裂隙充水为
4、主的简单型,但矿区内有多处关闭的小窑存在老空积水,对照国家安全生产监督管理总局煤矿防治水规定遵循“就高不就低”原则,最终将白石崖煤矿水文地质类型确定为“中等”类型。现矿井主要水源为局部顶板轻微滴淋水,水量较小均渗入底板,根据矿井实际观测水量2m/h,多为矿井顶板淋水与防尘水经煤层裂隙从巷道底板渗出,前期对矿井无水害威胁。如果正常生产期间,大面积的采空区的出现,随着沉陷区的增大,局部出现顶板破碎带,而与地表水沟通时,会对矿井安全生产有一定的影响。并会随着矿井采掘工程的延伸,矿井水害问题不容忽视。因此,需要研究和评价矿井开采水文地质条件,分析开采受水害威胁程度,提出针对性的防治水工作内容,指导矿井
5、防治水工作有序进行,确保矿井生产安全。为此,特制定近五年的防治水总体规划。第一章 井田概况及开发现状第一节 井田地理概况1、位置白石崖煤矿位于陕西省铜川市耀州区西北35km处,行政区划属铜川市耀州区庙湾镇与照金镇管辖。地理坐标:东经10839371084425,北纬350605350948,长约4km,宽约1.5km,井田含煤面积约6.8k。范围西以东川井田为界,北部、东部以煤层零点边界为界,东南部以煤层露头线为界。2、交通耀州区-柳林-照金县级公路从本区南部通过,与矿井相连接的为水泥路面公路。本区到梅家坪-七里镇铁路线的柳林火车站仅12km,公路铁路经县城可通往西安、咸阳等地,井田交通较为方
6、便。3、自然地理本区地处陕北黄土高原南部,属中低山区,区内地形复杂,山峦起伏,沟谷发育。地势北高南低,西高东低,最高点1595.7m(东川煤矿北),最低点1138.8m(瑶玉河)。相对高差456.9m。牛窑沟河、补沟河及香山川河为区内三条平行沟流,自西北向东南流过本区,河流水量均受季节性影响。本区属大陆性半干旱气候,据县区气象站近30年统计资料,年降水量最小347.7mm,最大为821.8mm,平均564.3mm,降水多集中在7-9月,相对湿度60%,平均气温12.3,最高39.7,最低-17.9,霜冻期为当年10月下旬至次年3月中旬,冻结深度约0.30m。本区处于地震裂度分区6度裂度带。第二
7、节 井田开发现状一、主要开拓开采系统1、提升系统主斜井:铺设带宽B=1000mm带式输送机,井下布置一个直径为6m的缓冲煤仓(容量为700t),原煤经煤仓缓冲后,经给煤机均匀地给入主斜井带式输送机上提升至地面生产系统。副斜井:采用单钩串车提升,井口、底均为平车场,选用一台JK-2.52/315型单卷筒矿井提升机,配带YR5002-8型直流电动机一台。2、通风系统矿井通风方法为中央并列式,通风方式为抽出式。由主斜井、副斜井进风,回风立井回风。回风立井风量60m/s,矿井通风容易时期负压895.3Pa,通风困难时期负压1424.7Pa。回风立井通风设备选用2台FBCDZ24型矿用防爆轴流式通风机,
8、一台工作,一台备用,通风机转速750r/min。每台通风机选配2台YBF450S2-8型风机专用隔爆电动机,功率2185kW,电压10kV,效率91.5%。3、排水系统矿井采用接力排水系统,在副斜井井底附近设有中央水泵房和中央水仓,在一盘区大巷附近设有一盘区水泵房和水仓;一盘区涌水汇集于一盘区水仓,经一盘区水泵房排水设备排至副斜井井底附近的中央水仓内;矿井涌水再由中央水泵房内的水泵和敷设于管子道,副斜井井筒内的排水管路及地面管路,排至矿井工业场地井下水处理站进行处理后复用。中央水泵房排水设备:选用3台MD46-507型矿用耐磨多级离心泵,设置2趟1084无缝钢管排水管路。矿井正常涌水量和矿井最
9、大涌水量时均1台工作,1台备用,1台检修,管路1趟工作,1趟备用。一盘区水泵房排水设备:选用3台MD25-505型矿用耐磨多级离心泵,设置2趟764无缝钢管排水管路。正常涌水量和最大涌水量时均1台工作,1台备用,1台检修,管路1趟工作,1趟备用。4、压缩空气系统在工业场地建空压机站向井下集中供风,并设置井下压风自救系统。选用2台ML200-2S型矿用空气压缩机,其中1工作,1台备用。每台排气量41.5m/min,排气压力0.8Mpa,可满足矿井设计所需的压缩空气需风量。空压机设备供气能力能够满足矿井最大下井班人员救灾时需气量的要求。5、矿井供电系统白石崖矿业有限公司地处铜川市耀州区照金镇兰干川
10、村,处于丹霞地貌,周围全是高山峻岭,距离最近的110/35kV变电站是柳林降压站,其它降压站距离都在50km以上。根据矿井用电负荷及现有电源情况,经与铜川市供电局协商确定柳林110/35kV变电站作为本矿的供电电源。矿井的双回35kV电源线路分别引自该变电站35kV I段和II段母线上。考虑到线路压降的因素。双回电线均选用LGJ-95/20导线,架空敷设,路径长约15km。线路全线选用角钢塔架设。双回路供电线路运行方式为一回路运行,另一回路带电热备用,单回路运行线路压降为2.1%,满足电压损失小于5%的要求。二、相邻矿井1、东川煤矿为本区西南的小型生产矿井,年产6万吨,立井单水平下山开采4-2
11、号煤层,煤厚2.40m,已关闭。2、后芋园煤矿位于东川煤矿的南部,为生产矿井,年产6万吨,立井开采4-2煤层,煤层厚度2.60m,煤层结构1.50(0.35)0.75,夹矸岩性为粉砂岩,已关闭。3、兰干川煤矿为本区南部的小型矿井,斜井开采4-2号煤层,煤层厚度8.40m,煤层结构3.50(0.60)1.90(0.70)1.70,夹矸岩性为粉砂岩、泥岩,开采范围长约280m,宽约50m,已关闭刘家山煤矿为本区南侧的小型矿井,现已停产,斜井开采4-2煤层,煤层厚度5.50m,结构0.30(0.25)1.00(0.10)0.65(0.20)3.00,夹矸岩性粉砂岩、泥岩,煤层浅部倾角达61,向深部变
12、缓,开采范围长约250m,宽约100m,已关闭。贺家庄联办二矿位于本区南部,现已停产,斜井开采4-2煤层,煤层厚度5.50m,煤层结构0.30(0.25)1.00(0.10)0.65(0.20)3.00,夹矸岩性粉砂岩、泥岩。开采范围长约250m,宽约100m,已关闭。据调查,这些矿井开采时井下基本无水,小煤矿工作面每天排水618m/d不等;矿井井筒有第四系含水层涌水,井筒排水约2535m/d。第二章 矿井水文地质的基本情况第一节 矿井地质概况白石崖煤矿位于旬耀矿区的南部,据地表及钻孔揭露地层由老到新有:三叠系上统胡家村组(T3h),侏罗系下统富县组(J1f),侏罗系中统延安组(J2y)、直罗
13、组(J2z),白垩系下统宜君组(K1y)、洛河组(K1L)及第四系(Q)地层。现分述如下:1、三叠系上统胡家村组(T3h)为含煤地层基底,属湖泊相沉积,厚度不详。岩性主要为浅灰绿色、灰色泥岩、粉砂岩组成,水平层理发育,具贝壳状断口,性脆。2、侏罗系下统富县组(J1f)为残积相沉积,厚度2.9819.11m,平均厚7. 88m,岩性灰、灰绿、紫红、黄褐等杂色泥岩、砂质泥岩(俗称花斑泥岩)为主,团块状构造,易风化,易碎,遇水膨胀,滑面发育,含菱铁质鲕粒及杂色为显著特点,为区域性标志层K1。3、侏罗系中统延安组(J2y)为区内含煤地层,出露于兰杆川及后岭一带。属一套含煤的河沼相沉积。厚度31.721
14、53.94m。平均厚78.77m。按岩性、岩相自下而上划分为三段五个旋回。自下而上分述如下:(1)第一段:即第一旋回,下部为灰色泥岩、根土岩、粉砂岩、炭质泥岩局部夹细粒砂岩;中上部由4-2和4-1煤层及泥岩组成;上部为泥岩、粉砂岩厚1.5732.90m,平均厚12.81m。 (2)第二段:即二、三、四旋回,各旋回下部均为细中粒砂岩,第二旋回下部的砂岩为K2标志层,俗称“小街砂岩”为灰白色中-粗粒砂岩,厚层状,成分以长石石英为主,分选性中等,泥质胶结,具波状层理,含黄铁矿结核,底部含砾。第二、第三旋回中上部均为灰黑灰色泥岩、粉砂岩及煤层,3号煤层位于第二旋回的中部。第三旋回上部泥岩中含2号煤层,
15、第四旋回不含煤层。厚度26.63106.93m,平均厚度60.39m。(3)第三段:即第五旋回,下部为中粒砂岩,上部以泥岩或粉砂岩为主,厚度025.91m,平均厚度5.81m。与下伏富县组假整合接触。 4、侏罗系中统直罗组(J2Z)属半干旱气候条件下的冲积相沉积,厚35.9470.93m,平均厚度52.76m,下部为灰白色粗粒砂岩,夹薄层含砾粗砂岩。上部为紫红、灰绿、紫杂色泥岩,砂质泥岩和中粗粒、细粒砂岩组成,砂岩中以含肉红色长石砾为特征。 5、白垩系下统宜君组(K1y)为一套冲积扇相沉积,出露于后岭、兰干川一带。厚17.7547.35m,平均厚度36.59m,岩性为紫灰、棕红色砾岩。砾石成分
16、以石灰岩为主,少量石英岩、变质岩、砾径5-10cm,大者可达2050cm。圆状,分选性差,基底式泥钙质胶结,砂质充填,坚硬。与下伏直罗组假整合接触。 6、白垩系下统洛河组(K1L) 为风成沙丘、冲积扇沉积,厚度70.26410.44m,平均厚度169.17m,下部地层以棕红色中粒砂岩为主,夹紫灰色砾岩薄层,砂岩成分以石英为主,长石次之,分选性中等、泥质胶结,疏松、发育大型交错层理。上部以紫灰色、棕红色砾岩为主,夹棕红色中粒砂岩,砾石成分以灰岩为主,次为石英岩,砾径2-7cm,分选差,圆度好,泥钙质胶结,地貌呈陡峭山崖 7、第四系上更新统马兰组(Q3m)浅黄色黄土,主要由亚粘土组成,柱状节理发育
17、,夹有钙质结核层,厚度015.32m,平均厚度10. 53m,主要分布于梁峁一带,植被覆盖良好。与下伏地层不整合接触。 8、第四系全新统(Q4)主要为冲积、洪积、坡积物,由砂土、亚粘土和砾石组成。厚度010.83m,平均厚度5.42m,分布于河谷一带,与下伏地层不整合接触。见“井田地层层序、厚度一览表”井田地层层序、厚度一览表地层厚度(m)系统组最小最大平均第四系全新统 Q010.835.42第四系上更新统 Q马兰组 Q3m015.3210.53白垩系下统K1洛河组 K1L70.26410.44169.17宜君组 K1y17.7547.3536.59侏罗系中统 J2直罗组 J2y35.9470
18、.9352.76延安组 J2y31.72153.9478.77侏罗系下统 J1富县组 J1f2.9819.117.88三叠系上统 T3胡家村组 T3h不祥 2、构造本区位于旬耀矿区南缘,大地构造位置处于鄂尔多斯盆地南部拗陷带内。区内广泛出露中、新生代地层。总体构造形态为一倾向北西的单斜构造,在此基础上发育波状起伏,本区延安组地层为一北东向延伸的波谷,向西南方向转为近东西向,长约8km,宽约3km,北部倾角2左右,南部倾角一般多为5-8。浅部露头一带倾角达5070,为急倾斜。据矿区资料其宽度为200m左右。陕西省地矿局第二综合物探大队在本区进行地震勘查,在栏杆川、安子沟布设了两条地震线,勘查区内
19、有断点5个,落差分别为15、20、15、25、15m,其中可靠断点2个,较为可靠断点3个,因两条测线相距较远,无法将断点进行平面组合。根据本区构造特征推测,其断层方向为北东向,沿煤层露头延伸。无岩浆活动,构造属简单类型。第二节 矿井水文地质概况区域水文地质旬耀矿区位于黄陇煤田中部。矿区地貌特征:西部、中部为黄土塬,黄土残塬,黄土梁峁区;东部为低中山丘陵区,山梁为子午岭南延支脉,即老爷岭,牛石梁,石山子梁,是马栏河与沮水河的分水岭。香山风景区位于该区。一、地表水矿区地表水主要为西部,中部马栏河与东部沮水河。马栏河据旬邑水文站资料:一般流量9.44m/s,洪峰流量13m/s,枯水期最小流量0.19
20、m/s,水质为HCO3-CaMg型淡水。据柳林水文站资料,沮水河一般流量3.23m/s。二、矿区主要含水层矿区地下水,据其赋水特征可分为两大类:1、松散层孔隙裂隙地下水;2、碎屑岩裂隙地下水。(一)松散层孔隙裂隙地下水该层地下水主要分布矿区的西部、中部的黄土塬区与主要河流的河谷地带,厚度0200m。岩性黄土塬区以黄土状土,亚沙土、亚粘土为主,河谷地带以冲洪积层为主。该层泉水较多,流量0.011.4t/s,水质为HCO3-CaMg到HCO3SO4-CaMg型淡水。该层是黄土塬区居民饮水的主要目的层,据A9、A11号钻孔抽水试验资料;水位埋深37.5759.26m,钻孔涌水量0.4210.59L/
21、s。单位涌水量0.00940.0128L/s.m,矿化度0.2680.28g/l。属HCO3-CaMg型淡水。(二)碎屑岩裂隙地下水陆相碎屑岩,岩性粗、细相间,粗粒地层相对富水性强,细粒岩层富水性弱或无水,成为相对隔水层,据以往资料,富水性较强的含水层如下:1、白垩系下统洛河组砂岩裂隙含水层(K1L)该层矿区内广泛分布,厚度200430m,岩性以棕红色中粒砂岩为主,上部夹2-4层砾岩层,胶结松散,具大型斜层理,该层在沟谷泉水较多,流量0.013.4L/s,水质属HCO3-CaMg到HCO3SO4-CaMg型淡水,据以往资料:第界沟、西川一带,该层在钻孔施工中涌水,涌水水头+2.70+8.40自
22、涌水量0.703.60L/s,据钻孔抽水试验资料:水位埋深10.7683.72m,钻孔涌水量1.03320.46L/s,单位涌水量0.01470.639L/s.m,矿化度0.609g/L,属HCO3SO4-NaMg型淡水。2、侏罗系中统直罗组下段砂岩裂隙含水层(J2Z1)该层广泛分布,厚度059.33m,岩性以灰白色中粗粒砂岩为主,底部砾度变粗,局部为含砾粗砂岩,该层在矿区露头较少,在露头区有泉水出露,流量0.110.78L/s,矿化度0.4460.892g/L,属HCO3-CaMg到HCO3SO4-NaMg型水。3、三叠系上统胡家村组砂岩裂隙含水层(T3h)胡家村组为含煤地层的基底,岩性以灰
23、绿色、灰色泥岩,粉砂岩细砂岩组成,该层在露头地带风化裂隙较为发育,泉水露头较多,流量0.012.05L/s,该层随埋深的增加富水性逐渐减弱。旬邑县留石村井田施工中,L2号钻孔涌水,涌水水头+10.77,自涌水量0.12L/s,矿化度0.514g/L,属HCO3SO4-CaMg型水。以上为矿区的主要含水层,其它地层富水性弱,甚至无水,可作为相对隔水层。二、矿区地下水的补给、迳流、排泄条件矿区各层地下水主要依靠大气降水补给为主,各含水层在露头地带接受大气降水直接补给,顺层向深部运移,被沟谷切割后,便以泉的形式泄出地表,补给地表水。在河谷地带,第四系潜水接受河流的补给。部分地下水向深层远移,变成高矿
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