新发煤业中长期防治水规划
作者:佚名
2011-05-16 19:54
来源:本站原创
2011年
襄垣七一新发煤业有限公司中长期防治水规划
一、概况:
(一)矿井边界及位置
矿井行政区划分隶属山西省长治市襄垣县善福乡大河村。县国营煤矿。1984年七月开始建矿,设计生产能力为90万吨/年,井田地理坐标北纬36º34'45"-36º37'41",东经112º57'27"-112º59'31"。具体范围由下列12个矿界坐标点圈定。
1、X=4054887.617 Y=19677576.450
2、X=4054867.614 Y=19676946.447
3、X=4053188.606 Y=19676998.456
4、X=4053215.611 Y=19677868.460
5、X=4052949.611 Y=19678317.463
6、X=4052367.609 Y=19678425.466
7、X=4051441.604 Y=19678264.470
8、X=4051409.599 Y=19677254.465
9、X=4051652.595 Y=19676211.459
10、X=4052149.592 Y=19675139.451
11、X=4056507.617 Y=19675944.435
12、X=4057095.630 Y=19678087.442
井田东西宽3.286 km,南北长5.686 km,井田面积10.1832km2,批准开采3、15#煤层。
(二)交通
井田位于襄垣县城西北,榆黄公路由井田东界通过,相距工业广场3.5 km。其间有简易公路连接。太焦铁路襄垣站距矿区约9.6 km,由矿区经由公路、铁路,可通往全国各地,交通运输较为便利。
二、矿井水文地质条件:
(一)井田主要含水层
井田内地表大部分为黄土覆盖,仅在沟谷等处有二叠系地层出露,常发育有下降泉。浊漳河北源阳泽河从井田内流过,为季节性河流,井田内无其他的地表水体。
1、中奥陶统石灰岩岩溶裂隙含水层:井田内的5个钻孔揭露该层位,最大揭露厚度168.68 m(1703孔)。据夏店详查资料,1703号钻孔对中奥陶统进行了抽水试验,导水管内不出水。奥灰延伸孔见到峰峰层底部的石膏层停止。本含水层岩溶发育不均匀,因而地下水位变化幅度较大,富水性常因地而异。从区域资料分析,该含水层为承压的强含水层,水位标高为676 m左右,水质类型为HCO3-·SO42-Ca2+型。
2、石炭系上统太原组石灰岩岩溶裂隙含水层:井田内分布广泛,主要由K2、K3、K4、 K5、四层石灰岩组成,平均总厚度为14.66m。其含水性主要取决于裂隙岩溶的发育程度。据简易水文地质观测,水位及消耗量变化不明显。仅少量钻孔发生漏失现象。如1703孔最大消耗量达15.00 m/h。据夏店勘察区详查地质报告中1703号钻孔抽水资料,q值为0.004L/S·m,K值为0.016m/d,水位标高820.24m,水质类型为HCO3—K+Na+型,该含水层为承压的弱含水层。
3、二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层:由K7砂岩及3#煤顶板砂岩等组成。其中K砂岩岩性为中-细砂岩,平均厚度为6.68米,平均总厚度为9.73米。砂岩裂隙一般不发育,仅局部见有开口型裂隙。据简易水文地质报告观测,水位及消耗量一般无明显变化。据夏店勘探区详查地质报告中1703号钻孔抽水资料,q值为0.0287-0.005L/S·m,K值为0.067m/d,水位标高845.61-919m,水质类型为HCO3—·cl-K+Na+型,该含水层为承压的弱含水层。
4、下二叠系统下石盒子组砂岩裂隙含水层:主要为K8砂岩,厚度为0.7-18.25m,一般为4.15m,岩性以中-细砂岩为主,富水性裂隙发育程度不同,据夏店勘探区详查地质报告中1703号钻孔抽水试验资料, q值为0.005L/S·m,K值为0.067m/d,水位标高909.71m,水质类型为HCO3—- K+Na+型,该含水层为承压的弱含水层。
5、基岩风化带裂隙含水层:井田内基岩风化层普遍,据钻孔岩心检查,基岩越疏松,风化裂隙深度就越大,但一般不超过基岩面下50m;而坚硬岩类,风化裂隙深度不超过基岩面下40m。部分钻孔(1903孔)钻该层位时水位、消耗量充化较为明显,最大消耗量达3.960m3/h。该含水层含水性属中等含水层。
6、第四系松散孔隙含水层:井田范围内分布广泛,厚度0-25m,一般厚度在15m左右。由砂质粘土、沙土,粉砂及砂砾组成。井田范围内的阳泽河两岸含水丰富,受大气降水及河水补给,该含水层属中等-弱含水层。
(二)井田边界条件及补、径、排条件分析
1、第四系孔隙含水层,井田范围内主要分布于浊漳河两岸。该含水层地下水与浊漳河河水关系密切,河水通过侧下渗成为地下水补给水源。同时还接受大气降水补给,其下伏基岩风化带含水层除在浅埋区可接受大气补给外,同时于第四系孔隙含水层之间的水力关系也较为密切,在第四系含水层底部的粘土等起到阻水作用时,其间水力关系也变弱。
2、井田内碎屑岩类含水层及石炭系上统太原组岩溶裂隙含水层。由于其间有厚度不等的泥岩阻隔,相互间水力联系微弱,而主要以相互平行的层间径流为主,仅在构造部位或浅埋区相互间才可能发生直接水力联系。
3、中奥陶统石灰岩含水层是井田内主要含水层之一,井田内没有出露。其可通过构造带接受上覆含水层的补给。井田内该含水层埋藏较深,一般情况下随深度增加,水位埋深也不断加大,在断裂构造部位有可能与其他含水层发生水力联系。
(三)矿井充水因素:
1、邻近矿井充水因素分析
井田东部毗邻善福联营煤矿,大雁沟煤矿,东北部有故县联营煤矿、西故县联营煤矿,井田南部有花宝沟煤矿,北部和西部为尚未开发区,各矿井主要开采3#煤层,立井开采。井下主要充水来源:一为3#煤顶板砂岩裂隙水,二为大气降水通过风化带裂隙渗入水。由于煤层开采深度均较浅,故实际矿井涌水量随季节变化明显,同时随着开采面积的加大,涌水量相应增加。
2、煤层充水因素分析
3#煤层直接充水含水层为顶板砂岩裂隙含水层,由于开采造成的塌陷可能沟通下石盒子组砂岩裂隙含水层,而使其成为煤层开采充水的间接充水含水层。煤层开采时,底板扰动破坏深度可能达到K7砂岩,使其成为间接充水含水层。
由于3#煤层埋藏较深,一般为300m左右,井田西部埋藏在400m以上,故一般情况下不会受到基岩风化带及第四系含水层的水的影响。
井田内中奥陶统石灰岩含水层区域水位标高在+676m左右,在西南部高出3#煤层最大76m,具有一定的水头压力,但在3#煤层至中奥陶统间有较厚的岩层阻隔,一般不至造成底板突水危险。
由于3#煤层直接充水含水层含水较弱,故水文地质条件属简单型,但由于本矿中部存在老空区积水,故山西地宝能源公司于2010年2月,给我矿所做的《水文地质补充勘探报告》中确定我矿为水文地质条件中等型矿井。
15#煤层井田内埋藏较深。煤层充水水源主要为太原组石灰岩裂隙水。由于太原组石灰岩富水性较弱,不会对煤层开采带来大的影响,关于深部奥灰水,其水位标高高出井田西南部煤层底板标高,存在带压开采问题,但经突水系数计算,奥灰水一般不存在突水危险,只是在较大构造沟通时,才存在突水可能性。因此,在西南部开采时,应严密注意井下隐伏构造发育情况,防止发生大范围的断裂构造,引发奥灰水突水事故。
三、矿井主要水害类型及水文地质条件综合评价:
1、邻近矿采空区积水及充水水源
(1)井田东部毗邻善福煤业有限公司和大雁沟煤业有限公司,其中善福煤业有限公司与我矿接界处有2/3为采空区,有大量积水,目前对我矿五采区采掘有较大威胁;大雁沟煤业有限公司与我矿接界处还未采动,目前对我矿采掘无威胁。井田北部有潞安华润煤业有限公司,邻近我矿边界为采空区,长度约为55米,目前对我矿采掘工作无太大的威胁;井田南部为三元荆宝煤业有限公司,邻近我矿为采空区,目前对我矿采掘工作无威胁。
(2)邻近各矿井开采3#煤层,其充水来源有:上覆砂岩裂隙含水层水;开采产生的塌陷裂隙导通上部含水层水;在煤层浅埋处的基岩风化带水或第四系水;在构造部位与强含水层的沟通。一般而言,邻近各矿3#煤层水文地质属简单类型。
(3)矿井开采15#煤层,其充水水源除了以上四条间接来源外,还有直接充水的太原组石炭岩岩溶裂隙含水层水及间接充水的深部的奥陶水。经对西部边界处15#-3煤层底板标高最低处(500.00m)进行突水系数计算。15#-3煤层突水系数为0.137MPa/m,小于正常地段突水系数经验值0.15 MPa/m。正常情况下,无奥灰水突水危险性。但若有断层等构造沟通,则存在突水可能性。
2、井下内部采空区老空水
(1)本矿近期采空区积水及威胁
本矿近期采空区有二采区和三采区(一采区已停采),其中二采区有少量积水,我矿现开采的2005综采工作面处于二采区最上部,采空区处于下部,目前对我矿采掘工作无太大威胁;三采区3001综采工作面无积水,对采掘工作无影响。
(2)本矿老空区积水
南部老空区有积水,但我矿现在北翼开采,故该老空区对目前采掘工作无太大威胁;三采区边界(井田中部)老空区,有积水约12000m3左右,对3002运输顺槽、3002回风顺槽和3002切眼工作面的掘进有较大影响。
(3)原上河煤矿老空区积水
原上河煤矿在我矿井田东南角,目前我矿不在该地区进行采掘活动,故对我矿采掘工作无影响。
(4)我矿之前在井下对三采区边界(井田中部)老采空区进行过一次探放水工作,目前有一个主放水口在放水,流量约3.8m3/h-4.2m3/h,其它钻孔有零星滴水或流水现象,流量约0.8m3/h-1.2m3/h,总流量约为4.6m3/h-5.4m3/h。
3、地面主要水害
主要有:井下回采后引起的地面巴缝、裂隙、塌陷区,暴雨后可能溃入井下造成水害,以及地面季节性河流渗漏等影响。
四、矿井水害防治
(一)水害防治重点
1、井田东部与善福煤业有限公司接界的五采区5001工作面及五采区的接续采掘工作面。
2、三采区边界(井田中部)3002运输顺槽、3002回风顺槽、3002切眼工作面及三采区的接续采掘工作面。
3、地面巴缝、裂隙、塌陷区以及河流渗漏等。
(二)矿井水害防治方法
1、水害排查治理情况:
(1)五采区开拓区域的地质构造及积水情况;
(2)善福煤业有限公司、大雁沟煤业有限公司的采掘活动及其老空区积水情况对本矿的影响;
(3)五采区3#煤层上覆岩层的含水情况及对回采的情况;
(4)三采区边界(井田中部)老空区积水对掘进、回采的影响。
2、采取的预防与处理措施:
(1)调查山西大雁沟煤业有限公司的采掘活动;
(2)调查善福煤业有限公司的采掘活动及靠近本矿采空区积水情况;
(3)采用地面及井下物探、化探等手段探明五采区煤层积水情况,上覆岩层含水情况、钻孔封口情况及地质构造导水情况;
(4)继续探测三采区边界老空区放水、积水情况。
处理措施:在掘进工作面坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则,进行探放水作业。五采区工作面回采前必须进行物探、化探等手段探明五采区工作面周围及上覆岩层的含水、积水情况,发现隐患,必须待处理后,方可进行掘进、回采作业。
3、具体方法
(1)在日常生产中的防治水工作,重点是井田内小煤窑的检查管理工作,经常深入小煤窑,发现有开采防水煤柱现象时,要立即采取措施制止,杜绝水害发生。
(2)对于老空水、老巷水等水害,要坚持“预测预报,有掘必探,先探后掘,先治后采”的原则,按照《煤矿安全规程》《煤矿防治水规定》要求,提前进行探放;对于已探明的积水区,提前进行排放。
(3)对于奥陶系灰岩含水层,水文地质情况可疑时,要进行水文补勘,进一步查明奥灰水文地质情况。
(二)中长期防治水规划安排
1、地面防治水
A、每月对本矿井田范围内地面塌陷区,地表裂缝进行检查,及时安排专人用土石方掩埋、填平。各类记录及台帐要及时填报。
B、每季度对废弃钻孔进行检查,发现封孔不良的及时用粘土或水泥堵塞、填平,认真填写记录。
C、每年雨季来临前对矿区内的季节性河流进行检查,发现河流附近有裂缝或河流堵塞现象,应及时填平裂缝,开挖河道。
2、井下防治水
(1)防治水工程
A、在东北部井田边界施工8个探测钻孔,调查我矿井田范围内受周边矿井水害威胁情况。在开采15#煤层之前,在井田西部边界施工4个奥灰水卸压钻孔,抽排本矿奥灰统含水层水,减轻奥灰水对我矿安全生产的威胁。
B、在井田边界,地面河流下,以及矿井主要断层带,采空区留设防水隔离煤柱,以减轻井下水害对我矿安全生产的威胁。
C、及时封闭已经回采结束的工作面与采空区,建设防水墙。封闭与主要导水断层、裂缝导通的巷道,并设观测孔,定期观测其涌水变化情况,及时放水。
(2)矿井探放水
A、坚持“预测预报,有掘必探,先探后掘,先探后采”的原则进行探水。
B、合理编制探放水设计,并按照设计要求,进行探放水施工。
C、探放水施工必须班班有记录,并由有关负责人签字审查。
D、严格执行探、掘分离的规定。
(3)矿井排水能力建设
1、我矿目前的排水系统情况为:一采区下部涌水排至南翼风井底水仓,再由南翼风井底水仓排至风井地面污水处理厂。二采区2005工作面及下部涌水排至南翼风井底水仓,再由南翼风井底水仓排至风井地面污水处理厂。南翼风井底水仓容量1564.8m3,正常涌水量为17m3/h,最大涌水量为22m3/h,水泵排水能力正常为72.6m3/h,最大排水能力为146.7m3/h。三采区皮带巷400米处建有一水仓,容积为:408m3,水泵排量为:65m3/h;各涌水点水泵排量为:24m3/h;三采区水仓水量排至北翼风井底水仓。北翼风井井底设一水仓,水量排至风井地面,北翼风井底水仓容量1694.4m3,正常涌水量为13m3/h,最大涌水量为18m3/h,水泵排水能力正常为82.3m3/h,最大排水能力为161.9m3/h。副井底水仓容量2615m3,正常涌水量为6m3/h,最大涌水量为10m3/h,水泵排水能力正常为82.3m3/h,最大排水能力为164.1m3/h。
目前,一采区、二采区、三采区及北翼风井井底排水系统,都已形成并达到排水要求。北翼风井底排水系统也已形成。
我矿的总排水能力最大为472.7m3/h,主要水仓容量为5874.2m3。三个采区排水系统都已形成。
我矿总涌水量最大为:50m3/d,20小时完全可以排出矿井24小时内最大涌水量,达到了矿井防治水安全的需要。
2、在北翼五采区建设一个水仓,容量500 m3,排水能力65 m3/h,巷道敷设管路8000米,形成五采区排水系统。
(三)防治水设施的配备计划
由于目前我矿涌水量的测定没有使用正确的方法与仪器,故要求购置一台流速仪,检测各排水地点的涌水量情况。各个主要水仓管理应安装六台流量表,备用三台,此外,本矿现有仪器ZDY-3200型液压钻机6台、ZDY-1200型液压钻机1台、ZDY-650型液压钻机4台、YDZ(A)直流电法仪可对封孔不良钻孔、陷落柱、导水断层及老空区积水进行探测。现在我矿配备的探放水设备已基本满足要求,我矿还准备购买一台更先进、更方便使用的瞬变电磁仪,以提升探水水平、提高效率。
(四)防治水技术攻关
A、防水煤柱的留设,要更加趋于科学、严谨、合理、安全。
B、对奥灰水的放水,卸压工程,要科学、合理设计,安全稳妥施工,请有资质部门进行设计。
C、对季节性河流占压煤柱的回收,是我矿以后的一个攻关课题,应及时研究制定实施方案。
D、学习研究先进的探放水技术,引进先进的探放水设备,培训防治水技术人才,是我矿今后防治水工作的重点。
五、未来三年采掘活动与水害预防及处理措施
1、2011年采掘情况及水害排查
(1)回采情况:
本矿2011年的回采区域主要为二采区2005工作面,回采长度为185米,回采煤量为19万吨;接替工作面为三采区3001工作面,回采长度为1450米,回采煤量为120万吨。
(2)掘进情况:
2011年掘进工作面主要为3002运输、回风顺槽,北翼五采区皮带巷、轨道巷、专用回风巷、5001上分层运输、回风顺槽,掘进总长度为6630米。
(3)水害排查治理情况:
2011年主要排查的水害类型有:
1、五采区开拓区域的地质构造及积水情况;
2、善福煤业有限公司、大雁沟煤业有限公司的采掘活动及其老空区积水情况对本矿的影响;
3、五采区3#煤层上覆岩层的含水情况及对回采的情况;
4、三采区边界(井田中部)老空区积水对掘进、回采的影响。
针对以上水害类型,2011年本矿应采取的防治水治理预防措施有:
1、进行水文地质补充勘探,查清三采区及矿区边界的积水情况;
2、打开三采区原老空区旧巷道进行维修,进一步查明老空区积水情况,发现老空区有积水,必须在3001工作面回采前抽排或抽放完老空积水;
3、三采区各掘进工作面掘进时,采用物探、化探等技术,查明采区内煤层中的积水情况及钻孔封孔不良的积水情况;
4、到邻近煤矿(山西大雁沟煤业有限公司)井下现场调查,测量该矿的采掘情况及老空区积水情况,进一步查明与本矿边界的积水及是否超越矿界范围开采情况;
5、坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则,在掘进工作面坚持探放水作业。在回采工作面四采区施工水文观察钻孔,探放水试验等水文地质工作。
2、2012年采掘情况及水害排查
(1)回采情况:
2012年,本矿的回采区域为三采区3002工作面,回采长度为1320米,回采煤量为137万吨。接替工作面为5001上分层工作面,回采长度为450米,回采煤量15万吨。
(2)掘进情况:
2012年掘进工作面为五采区的5001下分层工作面的进、回风巷,5002上、下分层工作面进、回巷,掘进总长度5250米。
(3)水害排查治理情况:
2012年主要排查的水害类型有:
1、五采区开拓区域的地质构造及积水情况;
2、善福煤业有限公司的采掘活动及其老空区积水情况对本矿的影响;
3、五采区3#煤层上覆岩层的含水情况及对回采的情况;
4、五采区内封孔不良钻孔对工作面掘进、回采的影响。
针对以上水害类型,2012年本矿应采取的防治水治理预防措施有:
1、调查善福煤业有限公司的采掘活动及靠近本矿采空区积水情况;
2、采用地面及井下物探、化探等手段探明四采区煤层积水情况,上覆岩层含水情况、钻孔封口情况及地质构造导水情况;
3、在掘进工作面坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则,进行探放水作业。五采区工作面回采前必须进行物探、化探等手段探明四采区工作面周围及上覆岩层的含水、积水情况,发现隐患,必须待处理后,方可进行回采作业。
3、2013年采掘情况及水害排查
(1)回采情况:
2013年,本矿的回采区域为五采区5001上分层工作面,回采长度为605米,回采煤量为21万吨。接替工作面为5002上、下分层工作面,回采长度为4000米,回采煤量为97.5万吨。
(2)掘进情况:
2013年掘进工作面为五采区的5003上、下分层工作面进、回风巷,掘进总长度6300米。
(3)水害排查治理情况:
2013年主要排查的水害类型有:
1、五采区开拓区域的地质构造及积水情况;
2、善福煤业有限公司、潞安华润煤业有限公司的采掘活动及其老空区积水情况对本矿的影响;
3、五采区3#煤层上覆岩层的含水情况及对回采的情况;
4、五采区内封孔不良钻孔对工作面掘进、回采的影响。
针对以上水害类型,2013年本矿应采取的防治水治理预防措施有:
1、继续调查善福煤业有限公司的采掘活动及靠近本矿采空区积水情况;
2、调查、勘探本矿北翼未开发区域的水文地质情况;
3、调查潞安华润煤业有限公司与本矿相邻地段的老空区积水情况及对本矿采掘活动的影响情况;
4、采用地面及井下物探、化探等手段探明本矿北部边界四采区煤层积水情况,上覆岩层含水情况、钻孔封口情况及构造导水情况;
4、在掘进工作面坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则,进行探放水作业。五采区工作面回采前必须进行物探、化探等手段探明五采区周围及上覆岩层的含水、积水情况,发现隐患,必须待处理后,方可进行回采作业。
六、防治水工程实施计划及投资估算(附表)
襄垣七一新发煤业有限公司中长期防治水规划
一、概况:
(一)矿井边界及位置
矿井行政区划分隶属山西省长治市襄垣县善福乡大河村。县国营煤矿。1984年七月开始建矿,设计生产能力为90万吨/年,井田地理坐标北纬36º34'45"-36º37'41",东经112º57'27"-112º59'31"。具体范围由下列12个矿界坐标点圈定。
1、X=4054887.617 Y=19677576.450
2、X=4054867.614 Y=19676946.447
3、X=4053188.606 Y=19676998.456
4、X=4053215.611 Y=19677868.460
5、X=4052949.611 Y=19678317.463
6、X=4052367.609 Y=19678425.466
7、X=4051441.604 Y=19678264.470
8、X=4051409.599 Y=19677254.465
9、X=4051652.595 Y=19676211.459
10、X=4052149.592 Y=19675139.451
11、X=4056507.617 Y=19675944.435
12、X=4057095.630 Y=19678087.442
井田东西宽3.286 km,南北长5.686 km,井田面积10.1832km2,批准开采3、15#煤层。
(二)交通
井田位于襄垣县城西北,榆黄公路由井田东界通过,相距工业广场3.5 km。其间有简易公路连接。太焦铁路襄垣站距矿区约9.6 km,由矿区经由公路、铁路,可通往全国各地,交通运输较为便利。
二、矿井水文地质条件:
(一)井田主要含水层
井田内地表大部分为黄土覆盖,仅在沟谷等处有二叠系地层出露,常发育有下降泉。浊漳河北源阳泽河从井田内流过,为季节性河流,井田内无其他的地表水体。
1、中奥陶统石灰岩岩溶裂隙含水层:井田内的5个钻孔揭露该层位,最大揭露厚度168.68 m(1703孔)。据夏店详查资料,1703号钻孔对中奥陶统进行了抽水试验,导水管内不出水。奥灰延伸孔见到峰峰层底部的石膏层停止。本含水层岩溶发育不均匀,因而地下水位变化幅度较大,富水性常因地而异。从区域资料分析,该含水层为承压的强含水层,水位标高为676 m左右,水质类型为HCO3-·SO42-Ca2+型。
2、石炭系上统太原组石灰岩岩溶裂隙含水层:井田内分布广泛,主要由K2、K3、K4、 K5、四层石灰岩组成,平均总厚度为14.66m。其含水性主要取决于裂隙岩溶的发育程度。据简易水文地质观测,水位及消耗量变化不明显。仅少量钻孔发生漏失现象。如1703孔最大消耗量达15.00 m/h。据夏店勘察区详查地质报告中1703号钻孔抽水资料,q值为0.004L/S·m,K值为0.016m/d,水位标高820.24m,水质类型为HCO3—K+Na+型,该含水层为承压的弱含水层。
3、二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层:由K7砂岩及3#煤顶板砂岩等组成。其中K砂岩岩性为中-细砂岩,平均厚度为6.68米,平均总厚度为9.73米。砂岩裂隙一般不发育,仅局部见有开口型裂隙。据简易水文地质报告观测,水位及消耗量一般无明显变化。据夏店勘探区详查地质报告中1703号钻孔抽水资料,q值为0.0287-0.005L/S·m,K值为0.067m/d,水位标高845.61-919m,水质类型为HCO3—·cl-K+Na+型,该含水层为承压的弱含水层。
4、下二叠系统下石盒子组砂岩裂隙含水层:主要为K8砂岩,厚度为0.7-18.25m,一般为4.15m,岩性以中-细砂岩为主,富水性裂隙发育程度不同,据夏店勘探区详查地质报告中1703号钻孔抽水试验资料, q值为0.005L/S·m,K值为0.067m/d,水位标高909.71m,水质类型为HCO3—- K+Na+型,该含水层为承压的弱含水层。
5、基岩风化带裂隙含水层:井田内基岩风化层普遍,据钻孔岩心检查,基岩越疏松,风化裂隙深度就越大,但一般不超过基岩面下50m;而坚硬岩类,风化裂隙深度不超过基岩面下40m。部分钻孔(1903孔)钻该层位时水位、消耗量充化较为明显,最大消耗量达3.960m3/h。该含水层含水性属中等含水层。
6、第四系松散孔隙含水层:井田范围内分布广泛,厚度0-25m,一般厚度在15m左右。由砂质粘土、沙土,粉砂及砂砾组成。井田范围内的阳泽河两岸含水丰富,受大气降水及河水补给,该含水层属中等-弱含水层。
(二)井田边界条件及补、径、排条件分析
1、第四系孔隙含水层,井田范围内主要分布于浊漳河两岸。该含水层地下水与浊漳河河水关系密切,河水通过侧下渗成为地下水补给水源。同时还接受大气降水补给,其下伏基岩风化带含水层除在浅埋区可接受大气补给外,同时于第四系孔隙含水层之间的水力关系也较为密切,在第四系含水层底部的粘土等起到阻水作用时,其间水力关系也变弱。
2、井田内碎屑岩类含水层及石炭系上统太原组岩溶裂隙含水层。由于其间有厚度不等的泥岩阻隔,相互间水力联系微弱,而主要以相互平行的层间径流为主,仅在构造部位或浅埋区相互间才可能发生直接水力联系。
3、中奥陶统石灰岩含水层是井田内主要含水层之一,井田内没有出露。其可通过构造带接受上覆含水层的补给。井田内该含水层埋藏较深,一般情况下随深度增加,水位埋深也不断加大,在断裂构造部位有可能与其他含水层发生水力联系。
(三)矿井充水因素:
1、邻近矿井充水因素分析
井田东部毗邻善福联营煤矿,大雁沟煤矿,东北部有故县联营煤矿、西故县联营煤矿,井田南部有花宝沟煤矿,北部和西部为尚未开发区,各矿井主要开采3#煤层,立井开采。井下主要充水来源:一为3#煤顶板砂岩裂隙水,二为大气降水通过风化带裂隙渗入水。由于煤层开采深度均较浅,故实际矿井涌水量随季节变化明显,同时随着开采面积的加大,涌水量相应增加。
2、煤层充水因素分析
3#煤层直接充水含水层为顶板砂岩裂隙含水层,由于开采造成的塌陷可能沟通下石盒子组砂岩裂隙含水层,而使其成为煤层开采充水的间接充水含水层。煤层开采时,底板扰动破坏深度可能达到K7砂岩,使其成为间接充水含水层。
由于3#煤层埋藏较深,一般为300m左右,井田西部埋藏在400m以上,故一般情况下不会受到基岩风化带及第四系含水层的水的影响。
井田内中奥陶统石灰岩含水层区域水位标高在+676m左右,在西南部高出3#煤层最大76m,具有一定的水头压力,但在3#煤层至中奥陶统间有较厚的岩层阻隔,一般不至造成底板突水危险。
由于3#煤层直接充水含水层含水较弱,故水文地质条件属简单型,但由于本矿中部存在老空区积水,故山西地宝能源公司于2010年2月,给我矿所做的《水文地质补充勘探报告》中确定我矿为水文地质条件中等型矿井。
15#煤层井田内埋藏较深。煤层充水水源主要为太原组石灰岩裂隙水。由于太原组石灰岩富水性较弱,不会对煤层开采带来大的影响,关于深部奥灰水,其水位标高高出井田西南部煤层底板标高,存在带压开采问题,但经突水系数计算,奥灰水一般不存在突水危险,只是在较大构造沟通时,才存在突水可能性。因此,在西南部开采时,应严密注意井下隐伏构造发育情况,防止发生大范围的断裂构造,引发奥灰水突水事故。
三、矿井主要水害类型及水文地质条件综合评价:
1、邻近矿采空区积水及充水水源
(1)井田东部毗邻善福煤业有限公司和大雁沟煤业有限公司,其中善福煤业有限公司与我矿接界处有2/3为采空区,有大量积水,目前对我矿五采区采掘有较大威胁;大雁沟煤业有限公司与我矿接界处还未采动,目前对我矿采掘无威胁。井田北部有潞安华润煤业有限公司,邻近我矿边界为采空区,长度约为55米,目前对我矿采掘工作无太大的威胁;井田南部为三元荆宝煤业有限公司,邻近我矿为采空区,目前对我矿采掘工作无威胁。
(2)邻近各矿井开采3#煤层,其充水来源有:上覆砂岩裂隙含水层水;开采产生的塌陷裂隙导通上部含水层水;在煤层浅埋处的基岩风化带水或第四系水;在构造部位与强含水层的沟通。一般而言,邻近各矿3#煤层水文地质属简单类型。
(3)矿井开采15#煤层,其充水水源除了以上四条间接来源外,还有直接充水的太原组石炭岩岩溶裂隙含水层水及间接充水的深部的奥陶水。经对西部边界处15#-3煤层底板标高最低处(500.00m)进行突水系数计算。15#-3煤层突水系数为0.137MPa/m,小于正常地段突水系数经验值0.15 MPa/m。正常情况下,无奥灰水突水危险性。但若有断层等构造沟通,则存在突水可能性。
2、井下内部采空区老空水
(1)本矿近期采空区积水及威胁
本矿近期采空区有二采区和三采区(一采区已停采),其中二采区有少量积水,我矿现开采的2005综采工作面处于二采区最上部,采空区处于下部,目前对我矿采掘工作无太大威胁;三采区3001综采工作面无积水,对采掘工作无影响。
(2)本矿老空区积水
南部老空区有积水,但我矿现在北翼开采,故该老空区对目前采掘工作无太大威胁;三采区边界(井田中部)老空区,有积水约12000m3左右,对3002运输顺槽、3002回风顺槽和3002切眼工作面的掘进有较大影响。
(3)原上河煤矿老空区积水
原上河煤矿在我矿井田东南角,目前我矿不在该地区进行采掘活动,故对我矿采掘工作无影响。
(4)我矿之前在井下对三采区边界(井田中部)老采空区进行过一次探放水工作,目前有一个主放水口在放水,流量约3.8m3/h-4.2m3/h,其它钻孔有零星滴水或流水现象,流量约0.8m3/h-1.2m3/h,总流量约为4.6m3/h-5.4m3/h。
3、地面主要水害
主要有:井下回采后引起的地面巴缝、裂隙、塌陷区,暴雨后可能溃入井下造成水害,以及地面季节性河流渗漏等影响。
四、矿井水害防治
(一)水害防治重点
1、井田东部与善福煤业有限公司接界的五采区5001工作面及五采区的接续采掘工作面。
2、三采区边界(井田中部)3002运输顺槽、3002回风顺槽、3002切眼工作面及三采区的接续采掘工作面。
3、地面巴缝、裂隙、塌陷区以及河流渗漏等。
(二)矿井水害防治方法
1、水害排查治理情况:
(1)五采区开拓区域的地质构造及积水情况;
(2)善福煤业有限公司、大雁沟煤业有限公司的采掘活动及其老空区积水情况对本矿的影响;
(3)五采区3#煤层上覆岩层的含水情况及对回采的情况;
(4)三采区边界(井田中部)老空区积水对掘进、回采的影响。
2、采取的预防与处理措施:
(1)调查山西大雁沟煤业有限公司的采掘活动;
(2)调查善福煤业有限公司的采掘活动及靠近本矿采空区积水情况;
(3)采用地面及井下物探、化探等手段探明五采区煤层积水情况,上覆岩层含水情况、钻孔封口情况及地质构造导水情况;
(4)继续探测三采区边界老空区放水、积水情况。
处理措施:在掘进工作面坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则,进行探放水作业。五采区工作面回采前必须进行物探、化探等手段探明五采区工作面周围及上覆岩层的含水、积水情况,发现隐患,必须待处理后,方可进行掘进、回采作业。
3、具体方法
(1)在日常生产中的防治水工作,重点是井田内小煤窑的检查管理工作,经常深入小煤窑,发现有开采防水煤柱现象时,要立即采取措施制止,杜绝水害发生。
(2)对于老空水、老巷水等水害,要坚持“预测预报,有掘必探,先探后掘,先治后采”的原则,按照《煤矿安全规程》《煤矿防治水规定》要求,提前进行探放;对于已探明的积水区,提前进行排放。
(3)对于奥陶系灰岩含水层,水文地质情况可疑时,要进行水文补勘,进一步查明奥灰水文地质情况。
(二)中长期防治水规划安排
1、地面防治水
A、每月对本矿井田范围内地面塌陷区,地表裂缝进行检查,及时安排专人用土石方掩埋、填平。各类记录及台帐要及时填报。
B、每季度对废弃钻孔进行检查,发现封孔不良的及时用粘土或水泥堵塞、填平,认真填写记录。
C、每年雨季来临前对矿区内的季节性河流进行检查,发现河流附近有裂缝或河流堵塞现象,应及时填平裂缝,开挖河道。
2、井下防治水
(1)防治水工程
A、在东北部井田边界施工8个探测钻孔,调查我矿井田范围内受周边矿井水害威胁情况。在开采15#煤层之前,在井田西部边界施工4个奥灰水卸压钻孔,抽排本矿奥灰统含水层水,减轻奥灰水对我矿安全生产的威胁。
B、在井田边界,地面河流下,以及矿井主要断层带,采空区留设防水隔离煤柱,以减轻井下水害对我矿安全生产的威胁。
C、及时封闭已经回采结束的工作面与采空区,建设防水墙。封闭与主要导水断层、裂缝导通的巷道,并设观测孔,定期观测其涌水变化情况,及时放水。
(2)矿井探放水
A、坚持“预测预报,有掘必探,先探后掘,先探后采”的原则进行探水。
B、合理编制探放水设计,并按照设计要求,进行探放水施工。
C、探放水施工必须班班有记录,并由有关负责人签字审查。
D、严格执行探、掘分离的规定。
(3)矿井排水能力建设
1、我矿目前的排水系统情况为:一采区下部涌水排至南翼风井底水仓,再由南翼风井底水仓排至风井地面污水处理厂。二采区2005工作面及下部涌水排至南翼风井底水仓,再由南翼风井底水仓排至风井地面污水处理厂。南翼风井底水仓容量1564.8m3,正常涌水量为17m3/h,最大涌水量为22m3/h,水泵排水能力正常为72.6m3/h,最大排水能力为146.7m3/h。三采区皮带巷400米处建有一水仓,容积为:408m3,水泵排量为:65m3/h;各涌水点水泵排量为:24m3/h;三采区水仓水量排至北翼风井底水仓。北翼风井井底设一水仓,水量排至风井地面,北翼风井底水仓容量1694.4m3,正常涌水量为13m3/h,最大涌水量为18m3/h,水泵排水能力正常为82.3m3/h,最大排水能力为161.9m3/h。副井底水仓容量2615m3,正常涌水量为6m3/h,最大涌水量为10m3/h,水泵排水能力正常为82.3m3/h,最大排水能力为164.1m3/h。
目前,一采区、二采区、三采区及北翼风井井底排水系统,都已形成并达到排水要求。北翼风井底排水系统也已形成。
我矿的总排水能力最大为472.7m3/h,主要水仓容量为5874.2m3。三个采区排水系统都已形成。
我矿总涌水量最大为:50m3/d,20小时完全可以排出矿井24小时内最大涌水量,达到了矿井防治水安全的需要。
2、在北翼五采区建设一个水仓,容量500 m3,排水能力65 m3/h,巷道敷设管路8000米,形成五采区排水系统。
(三)防治水设施的配备计划
由于目前我矿涌水量的测定没有使用正确的方法与仪器,故要求购置一台流速仪,检测各排水地点的涌水量情况。各个主要水仓管理应安装六台流量表,备用三台,此外,本矿现有仪器ZDY-3200型液压钻机6台、ZDY-1200型液压钻机1台、ZDY-650型液压钻机4台、YDZ(A)直流电法仪可对封孔不良钻孔、陷落柱、导水断层及老空区积水进行探测。现在我矿配备的探放水设备已基本满足要求,我矿还准备购买一台更先进、更方便使用的瞬变电磁仪,以提升探水水平、提高效率。
(四)防治水技术攻关
A、防水煤柱的留设,要更加趋于科学、严谨、合理、安全。
B、对奥灰水的放水,卸压工程,要科学、合理设计,安全稳妥施工,请有资质部门进行设计。
C、对季节性河流占压煤柱的回收,是我矿以后的一个攻关课题,应及时研究制定实施方案。
D、学习研究先进的探放水技术,引进先进的探放水设备,培训防治水技术人才,是我矿今后防治水工作的重点。
五、未来三年采掘活动与水害预防及处理措施
1、2011年采掘情况及水害排查
(1)回采情况:
本矿2011年的回采区域主要为二采区2005工作面,回采长度为185米,回采煤量为19万吨;接替工作面为三采区3001工作面,回采长度为1450米,回采煤量为120万吨。
(2)掘进情况:
2011年掘进工作面主要为3002运输、回风顺槽,北翼五采区皮带巷、轨道巷、专用回风巷、5001上分层运输、回风顺槽,掘进总长度为6630米。
(3)水害排查治理情况:
2011年主要排查的水害类型有:
1、五采区开拓区域的地质构造及积水情况;
2、善福煤业有限公司、大雁沟煤业有限公司的采掘活动及其老空区积水情况对本矿的影响;
3、五采区3#煤层上覆岩层的含水情况及对回采的情况;
4、三采区边界(井田中部)老空区积水对掘进、回采的影响。
针对以上水害类型,2011年本矿应采取的防治水治理预防措施有:
1、进行水文地质补充勘探,查清三采区及矿区边界的积水情况;
2、打开三采区原老空区旧巷道进行维修,进一步查明老空区积水情况,发现老空区有积水,必须在3001工作面回采前抽排或抽放完老空积水;
3、三采区各掘进工作面掘进时,采用物探、化探等技术,查明采区内煤层中的积水情况及钻孔封孔不良的积水情况;
4、到邻近煤矿(山西大雁沟煤业有限公司)井下现场调查,测量该矿的采掘情况及老空区积水情况,进一步查明与本矿边界的积水及是否超越矿界范围开采情况;
5、坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则,在掘进工作面坚持探放水作业。在回采工作面四采区施工水文观察钻孔,探放水试验等水文地质工作。
2、2012年采掘情况及水害排查
(1)回采情况:
2012年,本矿的回采区域为三采区3002工作面,回采长度为1320米,回采煤量为137万吨。接替工作面为5001上分层工作面,回采长度为450米,回采煤量15万吨。
(2)掘进情况:
2012年掘进工作面为五采区的5001下分层工作面的进、回风巷,5002上、下分层工作面进、回巷,掘进总长度5250米。
(3)水害排查治理情况:
2012年主要排查的水害类型有:
1、五采区开拓区域的地质构造及积水情况;
2、善福煤业有限公司的采掘活动及其老空区积水情况对本矿的影响;
3、五采区3#煤层上覆岩层的含水情况及对回采的情况;
4、五采区内封孔不良钻孔对工作面掘进、回采的影响。
针对以上水害类型,2012年本矿应采取的防治水治理预防措施有:
1、调查善福煤业有限公司的采掘活动及靠近本矿采空区积水情况;
2、采用地面及井下物探、化探等手段探明四采区煤层积水情况,上覆岩层含水情况、钻孔封口情况及地质构造导水情况;
3、在掘进工作面坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则,进行探放水作业。五采区工作面回采前必须进行物探、化探等手段探明四采区工作面周围及上覆岩层的含水、积水情况,发现隐患,必须待处理后,方可进行回采作业。
3、2013年采掘情况及水害排查
(1)回采情况:
2013年,本矿的回采区域为五采区5001上分层工作面,回采长度为605米,回采煤量为21万吨。接替工作面为5002上、下分层工作面,回采长度为4000米,回采煤量为97.5万吨。
(2)掘进情况:
2013年掘进工作面为五采区的5003上、下分层工作面进、回风巷,掘进总长度6300米。
(3)水害排查治理情况:
2013年主要排查的水害类型有:
1、五采区开拓区域的地质构造及积水情况;
2、善福煤业有限公司、潞安华润煤业有限公司的采掘活动及其老空区积水情况对本矿的影响;
3、五采区3#煤层上覆岩层的含水情况及对回采的情况;
4、五采区内封孔不良钻孔对工作面掘进、回采的影响。
针对以上水害类型,2013年本矿应采取的防治水治理预防措施有:
1、继续调查善福煤业有限公司的采掘活动及靠近本矿采空区积水情况;
2、调查、勘探本矿北翼未开发区域的水文地质情况;
3、调查潞安华润煤业有限公司与本矿相邻地段的老空区积水情况及对本矿采掘活动的影响情况;
4、采用地面及井下物探、化探等手段探明本矿北部边界四采区煤层积水情况,上覆岩层含水情况、钻孔封口情况及构造导水情况;
4、在掘进工作面坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则,进行探放水作业。五采区工作面回采前必须进行物探、化探等手段探明五采区周围及上覆岩层的含水、积水情况,发现隐患,必须待处理后,方可进行回采作业。
六、防治水工程实施计划及投资估算(附表)

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