一、概況

鶴煤五環(huán)分公司(原鶴煤五礦)屬安鶴煤田鶴壁礦區(qū),位于鶴壁礦區(qū)中部,開(kāi)采二1煤層,井田范圍淺部以二1煤層露頭為界,深部以-600m標(biāo)高二1煤層底板等高線為界,北部以F20斷層與三礦為界,南部以F40斷層與六礦為界。地層走向大致近南北,傾向東北,總體上呈一近似單斜形態(tài),地面為新近系、第四系所覆蓋。

1.地層

五環(huán)分公司位于華北地層區(qū)山西分區(qū)的太行山小區(qū)和華北平原分區(qū)的豫北小區(qū)。區(qū)內(nèi)地層由老至新依次為太古界登封群,下元古界嵩山群,上元古界熊耳群、汝陽(yáng)群與前震旦系,下古生界寒武系、奧陶系,上古生界石炭系、二疊系,中生界三疊系以及新生界第三、四系。太古界與元古界多出露于煤田南的淇縣境內(nèi),寒武系與奧陶系主要出露于煤田西及西南部山區(qū),石炭--二疊系含煤地層在煤田均有賦存,三疊系僅隱伏于煤田北深部,新生界廣泛覆蓋在上述各地層之上。

2.煤層

五環(huán)分公司井田含煤地層為石炭--二疊系,煤系地層為石炭系上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組與下石盒子組,含煤地層總厚度517m,共含煤14層,煤層總厚度13.4m,含煤系數(shù)2.59%。其中二疊系下石盒子組僅含煤線,含煤性較差;下二疊統(tǒng)山西組和上石炭統(tǒng)太原組含可采煤層,含煤性較好,是本區(qū)主要含煤地層,發(fā)育可采煤層1層(二1煤層),可采煤層總厚7.41m,可采系數(shù)為1.43%。

二1煤層(俗稱大煤)為本區(qū)主要可采煤層,位于二疊系下統(tǒng)山西組的下部,層位穩(wěn)定。其頂板為黑色泥巖或砂質(zhì)泥巖,老頂為灰色細(xì)~中粒砂巖,為本區(qū)良好標(biāo)志層;煤層底板為泥巖或砂質(zhì)泥巖,老底為灰色細(xì)~中粒長(zhǎng)石石英砂巖。二1煤層最大厚度10.12m(井下揭露),最小厚度2.23m(羅采孔),平均厚度7.41m,煤厚變異系數(shù)為28.21%,煤層可采性指數(shù)為100%,屬穩(wěn)定煤層(Ⅰd)。

3.構(gòu)造

五環(huán)分公司位于太行構(gòu)造亞區(qū)之太行斷隆的中部,整體構(gòu)造形態(tài)為一軸向北東45°、向北東傾伏的向斜構(gòu)造形態(tài),兩翼基本對(duì)稱,北西翼地層傾角15°~25°,南東翼地層傾角10°~25°。井田內(nèi)構(gòu)造以斷層為主,依方向大致可分為NE、NNE兩組。據(jù)統(tǒng)計(jì)落差>20m的斷層8條,局部落差<20m的斷層較發(fā)育,多成組出現(xiàn),斷層均屬于正斷層。礦井局部發(fā)育陷落柱,無(wú)見(jiàn)巖漿巖。該煤礦構(gòu)造復(fù)雜程度為中等。

五環(huán)分公司主體構(gòu)造為一傾伏向斜構(gòu)造,向斜軸走向?yàn)镹30°~55°E。南北兩翼地層基本對(duì)稱,北西翼地層傾角15°~25°,南東翼地層傾角10°~25°。向斜形態(tài)淺、中部由巷道證實(shí),深部由鉆孔控制,控制可靠。

井田特征以斷層為主。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),全井田落差在0.8m以上的斷層發(fā)育有98條,其中落差大于20m的大中型斷層8條,全部為NE或NNE向的正斷層,為扭性、壓扭性斷層。五環(huán)分公司斷層發(fā)育南北翼差異較大,南翼斷層相對(duì)發(fā)育,斷層條數(shù)多,延深距離遠(yuǎn)。如ⅡF01、ⅡF02、ⅡF03及F41、F40、F40-1均發(fā)育在南翼,且其間發(fā)育有落差小于10m的正斷層數(shù)十條,影響了工作面的合理劃分和正常生產(chǎn)。北翼小斷層相對(duì)較少,多集中在靠近邊界斷層的工作面(F20、F20-1),且落差一般小于5m,延伸長(zhǎng)度也較短。

本礦小斷層規(guī)模一般是3~5m的正斷層,展布方向與旁側(cè)主體斷層方向平行或呈銳角,一般在大斷層兩側(cè)部位較為發(fā)育,且斷層密度不均衡,高密度區(qū)一般100m距離內(nèi)有1~2條斷層出現(xiàn),低密度區(qū)一般200m距離左右出現(xiàn)一條斷層。

根據(jù)上述小斷層發(fā)育特點(diǎn),預(yù)測(cè)本礦未采掘區(qū)小斷層密度區(qū)主要分布地帶為沿F41、F40-1斷層,沿上盤走向1200m范圍內(nèi);沿F20斷層下盤走向1000m范圍內(nèi)。(預(yù)測(cè)下限開(kāi)采深度-600m)

五環(huán)分公司-450m~-600m范圍內(nèi)南翼小斷層較為發(fā)育,北翼相對(duì)不發(fā)育。對(duì)將來(lái)煤層開(kāi)采會(huì)有一定影響,煤礦采區(qū)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中應(yīng)予以足夠重視。

4.底板承壓含水層危險(xiǎn)性分析

根據(jù)我礦情況,屬于底板承壓含水層的有奧陶系灰?guī)r承壓含水層(O2m)、太原群第二層碳酸鹽巖巖溶裂隙承壓含水層(C2tL2)、太原群第八層碳酸鹽巖溶隙裂隙含水層(C2tL8)

①?奧陶系灰?guī)r承壓含水層(02m)

該含水層距二1煤間距為148.21~163.9m,平均間距157.71m,2014年1~12月份,實(shí)測(cè)O2m水位標(biāo)高變化范圍在+118.102m~+124.452m(平均+121.277m)。五環(huán)分公司已進(jìn)入延深下山采區(qū)采煤,煤層賦存標(biāo)高-450m~-600m。依據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》要求,突水系數(shù)公式如下:

式中T--突水系數(shù)(MPa/m);

p--底板隔水層承受的水壓(MPa),7.3~8.8MPa;

M--底板隔水層厚度(m),157.71m。?

經(jīng)計(jì)算突水系數(shù)T為0.046MPa/m~0.056MPa/m,小于0.1MPa/m。

正常構(gòu)造條件下開(kāi)采活動(dòng)不會(huì)發(fā)生O2m含水層突水問(wèn)題,但要預(yù)防通過(guò)斷層或?qū)膸r溶陷落柱突水。我礦對(duì)落差超過(guò)30m的斷層均按規(guī)定留設(shè)有斷層防水煤柱,同時(shí)仍要加強(qiáng)對(duì)井田內(nèi)小斷層的探查和控制。

②?太原群第二層碳酸鹽巖巖溶裂隙承壓含水層(C2tL2)

該含水層距二1煤間距為106.59~117.90m,平均間距110.76m,2014年1~12月份,實(shí)測(cè)C2tL2水位標(biāo)高變化范圍在+97.797m~+100.427m(平均+99.112m)。五環(huán)分公司已進(jìn)入延深采區(qū)采煤,煤層賦存標(biāo)高-450m~-600m。依據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》要求,突水系數(shù)公式如下:

式中T--突水系數(shù)(MPa/m);

p--底板隔水層承受的水壓(MPa),6.6~8.1MPa;

M--底板隔水層厚度(m),110.76m。?

經(jīng)計(jì)算突水系數(shù)T為0.06MPa/m~0.07MPa/m,小于0.1MPa/m。

正常構(gòu)造條件下開(kāi)采活動(dòng)一般不會(huì)發(fā)生C2tL2含水層突水問(wèn)題,但要預(yù)防通過(guò)斷層或?qū)膸r溶陷落柱突水。我礦對(duì)落差超過(guò)30m的斷層均按規(guī)定留設(shè)有斷層防水煤柱,同時(shí)仍要加強(qiáng)對(duì)井田內(nèi)小斷層的探查和控制。

③?太原群第八層碳酸鹽巖溶隙裂隙含水層(C2tL8)

該含水層距二1煤間距為27.80m~39.71m,平均間距33.35m,根據(jù)前期C2tL8疏放水工程資料分析,現(xiàn)C2tL8含水層水位標(biāo)高,延深采區(qū)南翼在-597m,延深采區(qū)北翼在-600m。

采掘過(guò)程中不會(huì)發(fā)生C2tL8突水問(wèn)題,不會(huì)形成影響安全生產(chǎn)的水害。

二、編制目的與依據(jù)

五環(huán)分公司開(kāi)采煤層為石炭--二迭系煤系地層,礦井的采掘工程將受石炭系灰?guī)r和奧陶系灰?guī)r承壓水威脅。經(jīng)計(jì)算,五環(huán)分公司采掘頭面與承壓含水層之間隔水層承受的水頭值在安全范圍之內(nèi),屬安全帶壓開(kāi)采。但為了加強(qiáng)防范,預(yù)防承壓含水層向礦井充水,造成災(zāi)害,根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》要求,編制了預(yù)防煤系地層含水層水帶壓開(kāi)采安全技術(shù)措施。

三、礦井充水水源及承壓含水層

1.地表水

本區(qū)位于太行山東麓,鶴壁煤田中部。海撥標(biāo)高+216.4m~+144.2m,相對(duì)高差72.2m,屬低山丘陵區(qū)。西部山區(qū)地勢(shì)較高(最大標(biāo)高+763.5m),寒武(∈)、奧陶(O)系地層廣泛出露,井田及以東地區(qū)地勢(shì)漸趨低平,被新近系、第四系地層覆蓋。

地面流經(jīng)五環(huán)分公司礦井的河流有兩條,即:湯泉河和羅村河,湯泉河最大洪流量1280m3/s(1980年8月),最高洪水位+145.96m,低于井口標(biāo)高(主井井口標(biāo)高為+171.1m,副井井口標(biāo)高為+170.8m,元泉風(fēng)井井口標(biāo)高為+166.3m,東窯頭風(fēng)井井口標(biāo)高為+166.77m),現(xiàn)流量為422.64m3/h(204年8月7日測(cè))。

羅村河現(xiàn)流量為1172.16m3/h(2014年8月7日測(cè)),河水主要來(lái)源為礦井的排水,水位亦低于井口標(biāo)高;羅村水庫(kù)與羅村河連接,庫(kù)容量極小,主要用于農(nóng)田灌溉。由于兩河流流量較小,且地表表土層較厚距煤層又有較多隔水層,故對(duì)礦井構(gòu)不成水害威脅。

2.含水層

根據(jù)以往勘探資料(巖性、結(jié)構(gòu)、富水性、賦存特征等)及二1煤層開(kāi)采以來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐,將礦井范圍內(nèi)含水層劃分成五個(gè),分述如下:

⑴奧陶系中統(tǒng)馬家溝組碳酸鹽巖巖溶裂隙承壓含水層(O2m)

其總厚約400m,位于二1煤下148.21~163.9m,平均157.71m,礦區(qū)西部廣泛出露,補(bǔ)給條件好。該層巖性為厚層狀、巨厚層狀石灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r,巖溶裂隙發(fā)育。

奧陶系灰?guī)r廣泛出露于井田西部,直接受大氣降水的補(bǔ)給,形成豐富的地下水,由西向東流入礦區(qū),以巖溶泉的形式集中排泄區(qū)外,在區(qū)內(nèi)則通過(guò)斷層直接或間接補(bǔ)給C2tL2、C2tL8灰?guī)r含水層和二1煤頂?shù)装迳皫r(S9、S10)含水層,構(gòu)成對(duì)礦井的嚴(yán)重威脅。1981年5月16日,井田南部的石林礦遇斷層曾發(fā)生過(guò)奧陶系灰?guī)r突水淹井事故,最大突水量13507m3/h。

⑵太原群第二層碳酸鹽巖巖溶裂隙承壓含水層(C2tL2)

C2tL2灰?guī)r在本區(qū)發(fā)育良好,分布穩(wěn)定,厚度4.19~10.74m,平均厚度8.02m,巖溶裂隙發(fā)育,含巖溶裂隙承壓水。

該含水層距二1煤間距為106.59~117.90m,平均間距110.76m,距O2灰?guī)r平均間距38.66m,距C2tL8灰?guī)r平均間距80.75m。

C2tL2灰?guī)r出露范圍和受水面積很小,僅在井田西部有零星出露,一般水量不大,但由于南翼斷層的切割(F40、F41)可與O2m灰?guī)r對(duì)接發(fā)生水力聯(lián)系,是二1煤充水的間接充水含水層。

⑶太原群第八層碳酸鹽巖溶隙裂隙含水層(C2tL8)

C2tL8灰?guī)r在區(qū)內(nèi)發(fā)育良好,分布穩(wěn)定,厚度3.92~5.23m,平均4.68m,巖溶裂隙較為發(fā)育,含巖溶裂隙承壓水。

該含水層距二1煤間距為27.80~39.71m,平均33.35m,并且有西北向東南逐漸縮短的趨勢(shì)(向斜軸以北接近40m,向南由35m遞減為27.8m)。

C2tL8灰?guī)r是開(kāi)采二1煤的直接充水含水層,因受F40、F41、ⅡF01、ⅡF02、ⅡF03斷層影響,與C2tL2、O2灰?guī)r含水層發(fā)生水力聯(lián)系而得到較大量補(bǔ)給,呈現(xiàn)水量較大,且不容易疏干的含水特征,從而構(gòu)成對(duì)二1煤開(kāi)采的主要威脅。根據(jù)前期C2tL8疏放水工程資料分析,現(xiàn)C2tL8含水層水位標(biāo)高,延深采區(qū)南翼在-597m,延深采區(qū)北翼在-600m,對(duì)三水平延深下山采區(qū)已無(wú)影響。

⑷二1煤頂?shù)装?山西組S9、S10及S11)碎屑巖孔隙裂隙承壓含水層

該含水層組由中、粗粒砂巖(S9、S10、S11)所組成,發(fā)育較好,層位穩(wěn)定,屬二1煤直接頂?shù)装搴畬?含孔隙裂隙承壓水。砂巖總計(jì)厚度2.85~60.11m,平均30.41m。其中二1煤上(S10、S11)厚1.85~46.35m,平均21.37m,二1煤下厚(S9)1.00~13.76m,平均9.04m。本含水巖組裂隙發(fā)育不均,含水量不大,一般情況下易于疏干。但其局部得到O2m、C2tL2、C2tL8灰?guī)r含水層的補(bǔ)給水量相對(duì)較大,持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。該含水層組對(duì)礦井生產(chǎn)雖有不利影響,但構(gòu)不成水害,隨采掘工程揭露而逐漸疏放。

⑸新近系、第四系洪積、沖積孔隙裂隙含水組

該含水巖組由砂、礫巖(層)組成,覆蓋于煤系地層之上,接受大氣降水補(bǔ)給,含孔隙裂隙承壓水(頂部為潛水)。本含水層組距二1煤頂板的隔水層厚約300余米,因隔水層厚度較大,對(duì)二1煤開(kāi)采無(wú)直接影響,是主、副井及兩風(fēng)井水量的主要組成部分。

3.隔水層與礦井防水煤柱

(1)隔水層

①本溪組隔水層,由鋁土質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖組成,平均厚度29.39m,該層較厚且穩(wěn)定,是阻隔O2m灰?guī)r與上部含水層聯(lián)系的良好隔水層。

②太原組中部隔水層,位于C2tL2和C2tL8灰?guī)r含水層之間,由泥巖、砂質(zhì)泥巖、薄層砂巖、薄層灰?guī)r及薄煤層組成,厚約70m,對(duì)阻隔C2tL2和C2tL8灰?guī)r之間的水力聯(lián)系起重要作用。

③二1煤底部隔水層,由C2tL8灰?guī)r至S9砂巖間的泥巖、砂質(zhì)泥巖組成,厚約25m,對(duì)阻隔C2tL8灰?guī)r向S9砂巖及二1煤充水起一定的隔水作用。

④二1煤頂部隔水層,由S10頂面至第三、四系含水層間的泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖組成,厚度超過(guò)300m,對(duì)防止新近系、第四系含水層向礦井充水起良好的隔水作用。

(2)礦井防水煤柱

目前礦井主要采掘頭面集中在三水平延深采區(qū),F40-1斷層位于采區(qū)南部,落差140~200m,F20斷層位于采區(qū)北部,落差75~110m,兩條斷層均屬于導(dǎo)水?dāng)鄬?嚴(yán)重威脅我礦下山采區(qū)安全生產(chǎn),鶴煤科便[2006]81號(hào)文對(duì)F20、F40-1礦井?dāng)鄬舆M(jìn)行防水煤柱批復(fù),確認(rèn)防水煤柱留設(shè)。

由于ⅡF01、ⅡF02、ⅡF03斷層落差較大,自然將馬莊采區(qū)分割成三個(gè)塊段,為了確保安全生產(chǎn),鶴煤科便[2006]30號(hào)文對(duì)F41、ⅡF01、ⅡF02、ⅡF03防水煤柱進(jìn)行了批復(fù)。

4.礦井充水因素

(1)充水水源

①大氣降水

大氣降水對(duì)礦井涌水量有一定影響,但影響幅度不大,一般不影響礦井的正常生產(chǎn),且隨著礦井開(kāi)采深度的加大,大氣降水對(duì)礦井的充水強(qiáng)度將逐漸減弱。

②地表水

本礦井位于太行山東麓,鶴壁礦區(qū)中部,海撥標(biāo)高+212.9~+144.2m,相對(duì)高差68.7m,屬低山丘陵區(qū)。區(qū)內(nèi)的湯河由礦井西部自北而南流過(guò),流量1033.2m3/h(2000年6月28日),東部有羅村河自北向南流過(guò),并形成一小型水庫(kù),羅村河最大流量1317.6m3/h(20**年3月9日),2014年五環(huán)分公司測(cè)量其流量為1140.76m3/h。羅村水庫(kù)庫(kù)容量小,河床基底為50~80m的新近系粘土,阻水性能較強(qiáng),使得地表水與基巖地下水不發(fā)生水力聯(lián)系,對(duì)礦床開(kāi)發(fā)無(wú)影響。

③地下水

依據(jù)礦井內(nèi)突水資料,二1煤頂、底板砂巖(S9、S10、S11)裂隙水和C2tL8灰?guī)r巖溶裂隙水是開(kāi)采二1煤的直接充水含水層,該含水層地下水可通過(guò)構(gòu)造裂隙、井下放水孔,地面封閉不良鉆孔等通道充入礦井。二1煤頂?shù)装迳皫r水一般在單元采空區(qū)初次放頂后,通過(guò)回采工作面或井巷工程揭露構(gòu)造破碎帶及裂隙進(jìn)入井巷,一般水量不大,且補(bǔ)給量小,容易疏干。

C2tL8灰?guī)r水主要通過(guò)巷道直接揭露構(gòu)造裂隙(斷層為主)涌出,突水時(shí),初期出水量較大,水壓較高,但水量、水壓衰減很快。C2tL8灰?guī)r突水點(diǎn)大部分布在南翼地區(qū),且水量較大,而北翼水量相對(duì)較小,顯示出C2tL8富水的不均一性,且隨開(kāi)采深度延深有下部發(fā)生突水時(shí),上部出水點(diǎn)顯示出被逐漸疏干的特點(diǎn)。C2tL8灰?guī)r水經(jīng)長(zhǎng)期疏放,水位已降至-600m,現(xiàn)對(duì)礦井無(wú)威脅。

④老空水

該礦井南翼二水平下部F41斷層附近原來(lái)的石林礦于1981年5月16日發(fā)生大突水(13507m3/h)淹井,估算其附近老空區(qū)集水約612966m3,對(duì)本礦井ⅡF01、ⅡF02斷層與F41大斷層交叉附近開(kāi)采有一定影響。而本礦井在采掘過(guò)程中也形成了一些小范圍積水,這些積水區(qū)隨著礦井開(kāi)采情況而出現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化。

老空水是影響本礦井安全的一個(gè)重要因素。對(duì)于原石林礦形成的有穩(wěn)定補(bǔ)給水源的老空積水區(qū)要按規(guī)定留設(shè)防水煤柱,嚴(yán)禁進(jìn)入防水煤柱進(jìn)行采掘活動(dòng)。對(duì)于本礦采掘過(guò)程中形成的積水,必須嚴(yán)格按照“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的基本原則做好探放水工作。

(2)充水通道

①裂隙通道:能夠向礦井充水的裂隙包括構(gòu)造裂隙、人工裂隙和風(fēng)化裂隙。

構(gòu)造裂隙:這里主要指構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過(guò)程中生成的斷裂裂隙和褶曲軸部的張性裂隙,其中在斷層轉(zhuǎn)折部位、斷層尖滅端以及褶曲揚(yáng)起端軸部的裂隙比較發(fā)育,往往形成向礦井充水的潰入性通道,它可把不同層理的地下水導(dǎo)入礦井,對(duì)礦井安全生產(chǎn)構(gòu)成較大威脅。

人工裂隙:主要指采空區(qū)頂板陷落后在其上形成的導(dǎo)水裂隙帶,它可把二1煤層頂板巖砂含水層的地下水導(dǎo)入礦井;其次為回采過(guò)程中在煤層底板隔水層中形成的擾動(dòng)破壞裂隙。人工裂隙一般為滲入性通道,充水強(qiáng)度較低,一般不影響安全生產(chǎn)。

風(fēng)化裂隙:該種裂隙對(duì)于淺部煤層有一定充水作用,一般將上覆的新生界孔隙水導(dǎo)入礦井。

②封閉不良鉆孔:本區(qū)歷經(jīng)多次生產(chǎn)地質(zhì)勘探,區(qū)內(nèi)施工鉆孔多達(dá)82個(gè)。而封閉不良鉆孔有2個(gè),屬于潰入性通道,往往對(duì)安全生產(chǎn)造成很大威脅。今后在采掘過(guò)程中應(yīng)謹(jǐn)防封閉不良或未封閉鉆孔作為導(dǎo)水通道向礦井突水,采掘活動(dòng)接近封閉不良的鉆孔時(shí),首先對(duì)其進(jìn)行注漿加固后,方可進(jìn)行采掘活動(dòng)。

③陷落柱:目前,在礦井范圍共揭露陷落柱6處,其中3號(hào)陷落柱位于向斜軸東南側(cè),長(zhǎng)50m寬25m,標(biāo)高-120m;4號(hào)陷落柱位于向斜軸西北側(cè),長(zhǎng)50m寬20m,標(biāo)高-240~-260m;5號(hào)陷落柱位于向斜軸西北側(cè),近圓形半徑約27m,標(biāo)高-340m;6號(hào)陷落柱位于向斜軸部,長(zhǎng)80m寛60m,標(biāo)高-380m;另外,1、2號(hào)陷落柱位于礦井外淺部。陷落柱被上部地層密實(shí)充填,無(wú)透水現(xiàn)象。-450m~-600m勘探鉆孔未發(fā)現(xiàn)陷落柱,但不能排除其存在的可能性,在開(kāi)采中應(yīng)注意探索。

四、水害威脅分析

1.斷層導(dǎo)水性評(píng)價(jià)

井田內(nèi)以NE~NNE向壓性、壓扭性正斷層為主,落差大于20m的有8條。由84~85年補(bǔ)勘的29個(gè)鉆孔統(tǒng)計(jì),鉆孔見(jiàn)斷層36次,巖芯破碎,沖洗液消耗量除584-12孔為1.35m3/h外,其余見(jiàn)斷層點(diǎn)消耗量均小于0.3m3/h,說(shuō)明在正常情況下,區(qū)內(nèi)小斷層的導(dǎo)水性是微弱的,但在開(kāi)采過(guò)程中,由于礦壓及水頭壓力的作用,可使原不導(dǎo)水的斷層轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)水?dāng)鄬?如二水平南翼中間下山12號(hào)突水點(diǎn))。

井田東部F40、F41使O2m與C2tL2、C2tL8,C2tL2與C2tL8接近或?qū)?并使其發(fā)生水力聯(lián)系,構(gòu)成礦井東南部補(bǔ)給邊界。但在其間向礦井流通過(guò)程中,由于多處受斷層切割而受到阻礙,使涇流條件變差,從而出現(xiàn)C2tL8灰?guī)r含水層突水點(diǎn)水量穩(wěn)定且不大的情況。礦區(qū)北部F20、F20-1斷層導(dǎo)水性較差,鉆孔漏失量小(如584-16、584-17孔等),切斷了C2tL8與外界的水力聯(lián)系,構(gòu)成井田北部相對(duì)隔水邊界。

另外,受構(gòu)造控制,井田南部斷層發(fā)育,二1煤層距C2tL8灰?guī)r含水層間距相對(duì)較小,巖溶裂隙發(fā)育,加之C2tL8通過(guò)斷層與C2tL2灰?guī)r對(duì)接,充水條件較北翼復(fù)雜,給開(kāi)采帶來(lái)較大威脅。

2.周邊小煤礦

五環(huán)分公司井田內(nèi)和周邊現(xiàn)不存在生產(chǎn)小煤窯。井田內(nèi)有一個(gè)廢棄小煤窯為石林煤礦,周邊有一個(gè)廢棄小煤窯為山城煤礦。

①原山城煤礦于2007年3月已報(bào)廢回填,回填前該礦經(jīng)查無(wú)水;2007年12月20日對(duì)井筒進(jìn)行了再次回填平整;該礦的采空區(qū)與五環(huán)分公司相連,經(jīng)查無(wú)水,該關(guān)閉廢棄小煤窯對(duì)五環(huán)分公司無(wú)水害威脅。

②按鶴煤五環(huán)分公司2006年取得的最新采礦許可證劃定的邊界,原石林煤礦現(xiàn)位于五環(huán)分公司井田之內(nèi),該礦于1981年5月16日突水淹井,至今沒(méi)有恢復(fù),積水量達(dá)612966m3。我礦23采區(qū)與原石林礦積水區(qū)之間留設(shè)有防隔水煤柱(批復(fù)文件“鶴煤科便[2006]30號(hào)文”)。我礦嚴(yán)格執(zhí)行《煤礦防治水規(guī)定》,現(xiàn)在防水煤柱內(nèi)無(wú)一切采掘活動(dòng)。

3.礦井歷年突水概況

五環(huán)分公司自建井以來(lái),先后發(fā)生18次突水,較大的突水有10次(突水量>60m3/h),其中O2m灰?guī)r一次(鄰近的石林礦),C2tL8灰?guī)r8次,二1煤層頂板砂巖一次。O2m灰?guī)r最大突水量13507m3/h(石林煤礦),C2tL2灰?guī)r最大突水量79.8m3/h(2105煤柱順槽),C2tL8灰?guī)r最大突水量1210m3/h(二水平南翼中下山),二1煤層頂板砂巖最大突水量80m3/h。

五、排水能力

礦井必須建立配套的防排水設(shè)施,水泵必須有工作、備用、檢修三套,工作水泵應(yīng)能在20小時(shí)內(nèi)排出礦井24小時(shí)的正常涌水量,備用水泵的能力不小于工作水泵能力的70%,檢修水泵能力不小于工作水泵能力的25%。水管必須有工作和備用的兩套水管,其中工作水管的能力應(yīng)能配合工作水泵在20小時(shí)內(nèi)排出礦井24小時(shí)的正常涌水量。配電設(shè)備應(yīng)同工作、備用和檢修水泵相適應(yīng),并能同時(shí)開(kāi)動(dòng)工作和備用水泵。主、副水倉(cāng)容積符合要求,并要及時(shí)清理,但必須保證一個(gè)水倉(cāng)清理時(shí),另一個(gè)水倉(cāng)能正常使用。

六、安全技術(shù)措施

1.礦地測(cè)部門對(duì)落差超過(guò)20m的斷層必須留設(shè)斷層防水煤柱,防水煤柱的設(shè)計(jì)必須按照《礦井防治水規(guī)定》的要求,并上報(bào)公司批準(zhǔn)。

2.礦地測(cè)部門必須嚴(yán)格堅(jiān)持“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探,先探后探,先治后采”的原則,探明前方地質(zhì)及水文地質(zhì)情況,防止突水事故發(fā)生。

3.礦地測(cè)部門要按規(guī)定定期收集地面鉆孔水位,掌握奧灰、二灰水位動(dòng)態(tài)。

4.在礦井受水害威脅的區(qū)域,進(jìn)行巷道掘進(jìn)前,應(yīng)當(dāng)采用鉆探、物探和化探等方法查清水文地質(zhì)條件。礦地測(cè)部門應(yīng)當(dāng)提出水文地質(zhì)情況分析報(bào)告,并提出水害防范措施,經(jīng)礦井總工程師組織生產(chǎn)、安監(jiān)和地測(cè)等有關(guān)單位審查批準(zhǔn)后,方可進(jìn)行施工。施工過(guò)程中礦地測(cè)部門要利用各種手段探明施工地點(diǎn)附近斷層的走向、落差及斷層導(dǎo)水情況。

5、礦井工作面采煤前,應(yīng)當(dāng)采用物探、鉆探、巷探和化探等方法查清工作面內(nèi)斷層、陷落柱和含水層(體)富水性等情況。地測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)提出專門水文地質(zhì)情況報(bào)告,經(jīng)礦井總工程師組織生產(chǎn)、安監(jiān)和地測(cè)等有關(guān)單位審查批準(zhǔn)后,方可進(jìn)行回采。發(fā)現(xiàn)斷層、裂隙和陷落柱等構(gòu)造充水的,應(yīng)當(dāng)采取注漿加固或者留設(shè)防隔水煤(巖)柱等安全措施。否則,不得回采。

6.設(shè)計(jì)部門在巷道設(shè)計(jì)時(shí),嚴(yán)格按地測(cè)部門提供的地質(zhì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì),嚴(yán)禁超越斷層防水煤柱線,礦井不得以任何理由在防水煤柱內(nèi)進(jìn)行采掘活動(dòng)。

7.編制礦井防治重大水害事故應(yīng)急救援預(yù)案,定期進(jìn)行預(yù)案演習(xí),熟練預(yù)案流程,協(xié)調(diào)各部門組織能力。一旦發(fā)生突水事故及時(shí)通知調(diào)度室,調(diào)度室要及時(shí)通知各水平泵房進(jìn)入緊急狀態(tài)并排水搶險(xiǎn),同時(shí)通知井下人員迅速按避災(zāi)路線撤出。地測(cè)科地質(zhì)人員要迅速到出水地點(diǎn),察看出水情況、涌水水源及水量大小,并及時(shí)向調(diào)度匯報(bào),以便有利于調(diào)度指揮,搶險(xiǎn)救災(zāi)。

8.礦井必須建立配套的防排水設(shè)施,水泵必須有工作、備用、檢修三套,工作水泵應(yīng)能在20小時(shí)內(nèi)排出礦井24小時(shí)的正常涌水量,備用水泵的能力不小于工作水泵能力的70%,檢修水泵能力不小于工作水泵能力的25%。水管必須有工作和備用的兩套水管,其中工作水管的能力應(yīng)能配合工作水泵在20小時(shí)內(nèi)排出礦井24小時(shí)的正常涌水量。配電設(shè)備應(yīng)同工作、備用和檢修水泵相適應(yīng),并能同時(shí)開(kāi)動(dòng)工作和備用水泵。主、副水倉(cāng)有效容積符合要求,并要及時(shí)清理,但必須保證一個(gè)水倉(cāng)清理時(shí),另一個(gè)水倉(cāng)能正常使用。

9.三水平延深采區(qū)采掘頭面出水后,調(diào)度室要及時(shí)通知各水平泵房進(jìn)入緊急狀態(tài)并排水搶險(xiǎn)。

10.編制避水災(zāi)路線圖,各施工工作面要懸掛避水災(zāi)路線圖,做到施工地點(diǎn)的每個(gè)人員都熟悉避災(zāi)路線。

11.有突水預(yù)兆或發(fā)生突水事故后,要本著“水往低處流,人往高處走”的原則避災(zāi),并在沿途找最近的電話通知調(diào)度室,調(diào)度室接到電話后,要立即啟動(dòng)重大水災(zāi)應(yīng)急救援預(yù)案,要所有受水害威脅地區(qū)的人員撤離。

(1)近期各生產(chǎn)頭面工作人員的避災(zāi)路線如下,路上所遇人員隨同撤離。

①2303工作面上順槽→2303輔助運(yùn)輸巷→2303中巷→三水平南翼軌道上山一車場(chǎng)→23采區(qū)運(yùn)輸平巷→23采區(qū)運(yùn)輸下山(向上)→23采區(qū)車場(chǎng)→二水平南大巷→一部架空人車→一水平人行道→副井底→地面

②2303工作面下順槽→2303中巷→三水平南翼軌道上山一車場(chǎng)→23采區(qū)運(yùn)輸平巷→23采區(qū)運(yùn)輸下山(向上)→23采區(qū)車場(chǎng)→二水平南大巷→一部架空人車→一水平人行道→副井底→地面

③3303工作面上順槽及切眼→3301一川→3301中巷→三水平延深軌道一車場(chǎng)→三水平延深軌道下山(向上)→三水平大巷→二部架空人車→二水平北大巷→一部架空人車→一水平人行道→副井底→地面

④3303工作面下順槽→3303一川→-520南大巷→三水平延深軌道二車場(chǎng)→三水平延深軌道下山(向上)→三水平大巷→二部架空人車→二水平北大巷→一部架空人車→一水平人行道→副井底→地面

⑤33采區(qū)運(yùn)輸下山(下段):施工地點(diǎn)→3307中巷→三水平延深軌道→三水平大巷→二部架空人車→二水平北大巷→一部架空人車→一水平人行道→副井底→地面

⑥33采區(qū)運(yùn)輸下山(上段):施工地點(diǎn)→三水平大巷→二部架空人車→二水平北大巷→一部架空人車→一水平人行道→副井底→地面

⑦3307中巷→延深四車場(chǎng)→延深軌道下山→延深三車場(chǎng)→延深皮帶下山(或延深軌道下山)→三水平大巷→二部架空人車→二水平北大巷→一部架空人車→一水平人行道→副井底→地面

⑧3308中巷→延深四車場(chǎng)→延深軌道下山→延深三車場(chǎng)→延深皮帶下山(或延深軌道下山)→三水平大巷→二部架空人車→二水平北大巷→一部架空人車→一水平人行道→副井底→地面

⑨3306一川→3306中巷→延深三車場(chǎng)→延深皮帶下山(或延深軌道下山)→三水平大巷→二部架空人車→二水平北大巷→一部架空人車→一水平人行道→副井底→地面

⑩3305中巷→延深三車場(chǎng)→延深皮帶下山(或延深軌道下山)→三水平大巷→二部架空人車→二水平北大巷→一部架空人車→一水平人行道→副井底→地面

(2)新增施工頭面的避災(zāi)路線以該頭面的作業(yè)規(guī)程和措施為準(zhǔn)。

篇2:煤層帶壓開(kāi)采安全措施

一、概況:

我礦目前開(kāi)采的煤層為二1煤,煤層厚度為0.95~16.26m,平均厚度為6.17m,其充水承壓含水層為l7-8、l1-4和o2灰?guī)r含水層,其中l(wèi)7-8灰?guī)r含水層為礦井直接充水含水層,o2灰?guī)r含水層為礦井間接充水含水層,l1-4灰?guī)r含水層為奧灰水補(bǔ)給。

l7-8灰?guī)r含水層:厚度為3.42~15.96m,平均厚度為10.02m,上距二1煤10m左右,巖溶裂隙發(fā)育不均勻,富水性強(qiáng),連通性差,補(bǔ)給水源不足,極易疏干,對(duì)礦井開(kāi)采影響較小。因此,l7-8灰?guī)r水是礦井的疏放對(duì)象。

l1-4灰?guī)r含水層:厚度2.65~18.46m,平均厚度為13.20m,上距二1煤底平均59m;o2灰?guī)r含水層:厚度52.29m,上距二1煤底板平均75m,巖溶裂隙發(fā)育,含水豐富,連通性較好;l1-4灰?guī)r含水層距o2灰?guī)r含水層10m左右,一般認(rèn)為,l1-4灰?guī)r含水層與o2灰?guī)r含水層水位一致。

根據(jù)相鄰礦井水文孔觀測(cè)得知,井田o2灰?guī)r含水層水位為+107m。我礦開(kāi)采標(biāo)高為-270m~-100m,低于o2灰?guī)r含水層水位。

二、二1層“帶壓開(kāi)采”可行性計(jì)算

根據(jù)上述水文地質(zhì)條件的分析,下面主要針對(duì)l1-4灰和o2灰?guī)r含水層進(jìn)行帶壓開(kāi)采評(píng)價(jià)。

1、根據(jù)斯列沙列夫公式:

h臨=2kpt實(shí)2/l2+rt實(shí)?(1)

t臨=l[(r2l2+8kph實(shí))1/2-rl]/4kp?(2)

式中:t臨-臨界隔水厚度(m);

t實(shí)-實(shí)際隔水厚度(m);

kp-煤層底板隔水層抗張強(qiáng)度(t/m2);

l-巷道寬度或回采工作面最大控頂距(m);

h實(shí)-作用于二1煤底板的實(shí)際水壓值(t/m2);

h臨-隔水層底板的臨界水壓值(t/m2);

r-底板隔水層巖石容重(t/m3)。

根據(jù)以上兩式計(jì)算出的臨界值,與礦井實(shí)際水壓值及隔水層厚度比較:

(1)作用于隔水層底板的實(shí)際水壓值小于h臨,實(shí)際的底板隔水層厚度大于t臨,則可認(rèn)為底板是穩(wěn)定的,一般可正常采掘;

(2)作用于隔水層底板的實(shí)際水壓值小于h臨,實(shí)際的底板隔水層厚度小于t臨,則可認(rèn)為底板不穩(wěn)定的,要保證安全生產(chǎn),必須采取安全措施;

(3)作用于隔水層底板的實(shí)際水壓值大于h臨,而實(shí)際的底板隔水層厚度也大于t臨,則可認(rèn)為底板基本是穩(wěn)定的,但在巖石破碎地段,要采取一定的安全措施;

(4)作用于隔水層底板的實(shí)際水壓值大于h臨,實(shí)際的底板隔水層厚度小于t臨,則可認(rèn)為底板極不穩(wěn)定的,必須采取安全措施。

2、突水系數(shù)計(jì)算:

計(jì)算公式:

ts=p/(m-cp-m1)

式中:ts-突水系數(shù)(kg/cm2.m);

p-隔水層底板承受的水壓值(kg/cm2);

m-底板隔水層實(shí)際厚度(m);

cp-采礦對(duì)底板隔水層的擾動(dòng)破壞厚度(m);

m1-原始導(dǎo)升帶厚度(m)。

計(jì)算實(shí)際突水系數(shù)值ts與本礦臨界突水系數(shù)值ts臨比較,若ts>ts臨,則工作面回采嚴(yán)重受水害威脅。根據(jù)《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》和臨近礦區(qū)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),富水區(qū)或底板受構(gòu)造破壞塊段臨界突水系數(shù)值ts臨取0.6kg/(cm2.m),正常塊段ts臨取1.0kg/(cm2.m)。

3、根據(jù)以上公式分別計(jì)算h臨、t臨、ts

二1煤底板以下主要隔水巖性多為泥巖、砂質(zhì)泥巖及砂巖,結(jié)合現(xiàn)有開(kāi)采情況,公式中主要參數(shù)分別為:

t實(shí):實(shí)際隔水層厚度為59m;

kp:煤層底板隔水層抗張強(qiáng)度42.6t/m2;

l:分別為4.0m(巷道寬度)和4m(工作面最大控頂距);

h實(shí):取280+107+59=446t/m2(礦井最低開(kāi)采標(biāo)高為-270m);

r:取底板隔水層巖石平均容重2.6t/m3。

(一)掘進(jìn)巷道:

(1)當(dāng)在二1煤層中掘進(jìn)時(shí),l取4.0m,h實(shí)取446t/m2,t實(shí)=59m代入公式(1)(2)分別計(jì)算得:

h臨=12016.8t/m2>h實(shí)(446t/m2)

t臨=12.51m

(2)當(dāng)在l7-8灰?guī)r中掘進(jìn)時(shí),l取4.0m,h實(shí)取446t/m2,t實(shí)=40m代入公式(1)(2)分別計(jì)算得:

h臨=5606.2t/m2>h實(shí)(446t/m2)

t臨=12.51m

符合第(1)種情況,即巷道掘進(jìn)是安全的

(二)采煤工作面:

回采工作面最大控頂距l(xiāng)=4m,h實(shí)取446t/m2,t實(shí)=59m代入公式(1)(2)分別計(jì)算得:

h臨=1471.5t/m2>h實(shí)(446t/m2)

t臨=35.2m

符合第(1)種情況,即工作面回采時(shí)是安全的

(三)突水系數(shù)計(jì)算

礦井開(kāi)采最低標(biāo)高為-280m,p取56.6kg/cm2,m=59m,cp根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取20m,m取5m,代入公式(3)計(jì)算得:ts=1.66kg/cm2.m

當(dāng)ts=1.66kg/cm2.m,根據(jù)《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》,該系數(shù)大于1.0,存在突水危險(xiǎn)。

再根據(jù)公式(3)進(jìn)行反算,結(jié)果如下:

(1)當(dāng)ts=0.6kg/cm2.m時(shí),p=23.4kg/cm2,根據(jù)《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》,即開(kāi)采-68m標(biāo)高以上的二1煤層,基本不受底板水的威脅。

(2)當(dāng)ts=1.0kg/cm2.m時(shí),p=39.0kg/cm2,根據(jù)《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》,在-224~-68m標(biāo)高之間的富水區(qū)或底板受構(gòu)造破壞塊段開(kāi)采二1煤層時(shí),存在底板突水危險(xiǎn);在-224~-68m標(biāo)高之間的正常塊段開(kāi)采二1煤層時(shí),受突水威脅不嚴(yán)重。

(3)當(dāng)ts>1.0kg/cm2.m時(shí),p>39.0kg/cm2,開(kāi)采-224m標(biāo)高以下二1煤層時(shí),嚴(yán)重受水害威脅。

三、結(jié)論

通過(guò)斯列沙列夫公式計(jì)算,承壓含水層與開(kāi)采煤層之間的隔水層能承受的水頭值大于實(shí)際水頭值。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》269條規(guī)定,我礦可以“帶水壓開(kāi)采”,但必須制訂安全措施。

根據(jù)突水系數(shù)公式計(jì)算得知,開(kāi)采-68m標(biāo)高以上的二1煤層,受突水威脅不嚴(yán)重,在-224~-68m標(biāo)高之間的富水區(qū)或底板構(gòu)造破壞地段開(kāi)采二1煤層時(shí),嚴(yán)重受水害威脅;在-224~-68m標(biāo)高之間的正常塊段開(kāi)采二1煤層時(shí),受突水威脅不嚴(yán)重;開(kāi)采-224m標(biāo)高以下二1煤層時(shí),嚴(yán)重受水害威脅。為此,我礦將制訂并嚴(yán)格落實(shí)“帶壓開(kāi)采”安全措施。

四、安全措施

根據(jù)有關(guān)規(guī)程及我礦實(shí)際,特制訂以下“帶壓開(kāi)采”安全措施:

1、礦成立以總工程師為組長(zhǎng)的防治水工作領(lǐng)導(dǎo)小組,專門負(fù)責(zé)落實(shí)各項(xiàng)“帶壓開(kāi)采”安全措施。

2、在采區(qū)設(shè)計(jì)和工作面回采之前,必須認(rèn)真做好采區(qū)和工作面的水文地質(zhì)勘查工作,充分利用物探、電測(cè)、鉆探、水文地質(zhì)試驗(yàn)等手段查明采區(qū)和工作面的構(gòu)造發(fā)育情況及其導(dǎo)水性,主要含水層厚度、巖性、水壓及隔水層巖性和厚度,分析是否存在o2或l1-4灰?guī)r水層導(dǎo)通的可能性。

3、必須建立完善的排水系統(tǒng),水倉(cāng)的有效容量,排水泵和排水管路的排水能力必須符合《煤礦安全規(guī)程》要求,并建立一套嚴(yán)格的管理制度,確保排水系統(tǒng)能隨時(shí)投入使用。

4、開(kāi)拓巷道設(shè)計(jì)和布置時(shí),必須認(rèn)真分析地質(zhì)資料,嚴(yán)禁揭露或接近l1-4灰?guī)r。

5、采區(qū)和巷道布置接近可能與o2或l1-4導(dǎo)通的含水構(gòu)造時(shí),必須根據(jù)有關(guān)規(guī)程定留足防隔水煤柱。若巷道必須穿越導(dǎo)水構(gòu)造,必須先采用地面或井下預(yù)注漿的方法堵住導(dǎo)水通道和補(bǔ)給水源后方可揭露。

6、防隔水煤柱內(nèi)嚴(yán)禁進(jìn)行采掘活動(dòng),防隔水煤柱一經(jīng)留設(shè),任何人不得隨意變動(dòng)。

7、采掘過(guò)程中,必須嚴(yán)格堅(jiān)持“有掘必探,先探后掘”的原則,各采掘工作面嚴(yán)禁誤揭5米以上的斷層。采掘工程經(jīng)過(guò)水壓較高的地區(qū)、斷層附近及易突水地區(qū)或底板破碎帶時(shí),必須超前探放水,降低水壓,或采用預(yù)注漿的方法堵住導(dǎo)水通道并加固后方可進(jìn)行采掘活動(dòng)。

8、各采掘隊(duì)職工必須熟悉突水預(yù)兆和避災(zāi)路線,一旦采掘工作面出現(xiàn)突水征兆時(shí),必須立即停止采掘活動(dòng),向礦調(diào)度室匯報(bào),并立即撤人至安全地點(diǎn),聽(tīng)候處理。

9考慮到井下有底板灰?guī)r突水的危險(xiǎn),針對(duì)主要含水層建立地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)系統(tǒng),進(jìn)行地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè),水害預(yù)測(cè)分析,并制定相應(yīng)的“探、防、堵、截、排”等綜合防治措施。

篇3:帶壓開(kāi)采安全技術(shù)措施

一、礦井基本情況山西柳林匯豐興業(yè)曹家山煤業(yè)有限公司位于柳林縣城東南7km處,行政區(qū)劃屬莊上鎮(zhèn)和陳家灣鄉(xiāng),井田內(nèi)由北向南有陳家焉村、高獅坡村、付家焉村、長(zhǎng)焉村、張家社村、梨樹(shù)凹村和郭家山自然村。其地理坐標(biāo)為:東經(jīng):110°56′19″—110°58′52″;北緯:37°21′46″—37°24′01″。井田南北長(zhǎng)4.145km,東西寬3.752km,井田面積8.441km2,批準(zhǔn)開(kāi)采4—10號(hào)煤層,設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力90萬(wàn)t/a。二、地質(zhì)概況(一)含煤地層含煤地層主要有石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組。1、石炭系上統(tǒng)太原組太原組為井田主要含煤地層之一,為海陸相含煤沉積建造,根據(jù)本組巖性特征可分為三段:(1)下段本段從K1砂巖底至10號(hào)煤底。地層厚34.26~37.80m,平均35.29m。巖性主要為細(xì)碎屑巖,即灰~灰黑色泥巖、粘土巖、灰白色砂巖。泥巖中富含植物化石。(2)中段本段從10號(hào)煤層底至L3灰?guī)r底,厚度15.22~25.15m,平均21.48m,橫向上變化不大。巖性主要為灰黑色泥巖、煤層、砂質(zhì)泥巖及灰白色砂巖。沉積層之間發(fā)育有8上、8下、9、10號(hào)煤層。9、10號(hào)煤層為全區(qū)可采煤層,8上號(hào)為穩(wěn)定大部可采煤層。9、10號(hào)煤層之間沉積一套灰黑色泥巖,由北向南厚度逐漸變小,于井田南部邊緣9、10號(hào)兩煤層合并;8、9號(hào)煤層之間沉積一套灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、灰白色中砂巖、細(xì)砂巖,垂向上呈反粒序,橫向上由北向南粒序?yàn)橹辛細(xì)粒,然后相變?yōu)槟鄮r。反映了砂體沉積過(guò)程中具有明顯的側(cè)向遷移特點(diǎn),說(shuō)明了該砂體為一分流河道砂。(3)本段地層由L3灰?guī)r底至K3砂巖底,厚度28.80~40.26m,平均33.19m。巖性主要為3層石灰?guī)r、煤層、灰黑色泥巖及少許粘土巖。其中L3、L4、L5三層灰?guī)r全區(qū)發(fā)育穩(wěn)定,發(fā)育有6上、6、7號(hào)煤層,均為不穩(wěn)定不可采煤層。2、二疊系下統(tǒng)山西組為井田內(nèi)另一個(gè)主要含煤地層,為陸相含煤沉積建造,巖性主要為灰色、灰黑色砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤層,含2、3、4、5上、5下號(hào)煤層,其中4號(hào)煤層為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層,其余均為不穩(wěn)定不可采煤層。(二)井田構(gòu)造本井田主體為一單斜構(gòu)造,走向NW,傾向SW,傾角2°~9°,局部發(fā)育有向背斜構(gòu)造,目前未發(fā)現(xiàn)斷層,在井田北部長(zhǎng)焉煤礦內(nèi)9號(hào)采掘發(fā)現(xiàn)有一個(gè)橢圓狀陷落柱(*1),長(zhǎng)軸50m,短軸25m,無(wú)巖漿巖侵入。S1向斜:位于井田中部,軸向由北北東向轉(zhuǎn)為南西向,東翼較西翼陡,東翼走向北東,傾向北西,傾角4°左右,西翼走向北東,傾向南東,傾角3°左右,向斜軸在井田內(nèi)延伸長(zhǎng)度2300m左右。S2背斜:位于井田東北部,軸向由北東東向轉(zhuǎn)為北東向,南翼較北翼陡,南翼走向北東,傾向南東,傾角6°左右,北翼走向北東,傾向北西,傾角4°左右,背斜軸在井田內(nèi)延伸長(zhǎng)度1300m左右。總之,井田地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單為一類。三、礦井水文地質(zhì)井田為黃土丘陵區(qū),大部分被中、上更新統(tǒng)黃土覆蓋,只在溝谷中出露少部分基巖。井田內(nèi)無(wú)常年性河流,溝谷中多為短暫的季節(jié)性河流或煤礦排水形成的小溪流。(一)抽水試驗(yàn)及參數(shù)計(jì)算井田西南部CZK4號(hào)孔為水文地質(zhì)勘探孔。孔深208.12m,終孔于奧陶系灰?guī)r中。抽水分兩個(gè)試驗(yàn)段:第一試驗(yàn)段0~82m,為下石盒子組和山西組含水層。第二試驗(yàn)段0~178m,為下石盒子組、山西組和太原組含水層。參數(shù)計(jì)算采用裘布衣公式和經(jīng)驗(yàn)公式,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表;收集到井田外《河?xùn)|煤田柳林勘探區(qū)地質(zhì)勘探最終報(bào)告》中7—5水文孔抽水試驗(yàn)和2—6孔注水試驗(yàn)資料見(jiàn)表。抽水試驗(yàn)計(jì)算成果表孔號(hào)試驗(yàn)層位含水層厚度(m)靜止水位(m)降次降深(m)涌水量(L/s)單位涌水量(L/s.m)滲透系數(shù)(M/d)影響半徑(m)CK4P1s11.87875.84135.820.0140.000390.0026318.37P1s+C3t25.47825.52112.050.1700.014110.033023.167—5C3t27.57801.71123.630.9850.04120.17422—6P1s841.0110.0004140.000696(二)井田主要含水層組1、奧陶系巖溶含水層組奧陶系在井田內(nèi)全部被覆蓋,本區(qū)共施工奧陶系延深孔二個(gè)(CZK4、601)號(hào)鉆孔),鉆孔揭露最大厚度31.42m,均只打到峰峰組上部石灰?guī)r,巖性主要為深灰色厚層狀石灰?guī)r,據(jù)區(qū)域資料,本區(qū)峰峰組富水性弱。本井田西側(cè)興無(wú)煤礦為了解決生產(chǎn)生活用水,于1991年委托呂梁地區(qū)鑿井隊(duì)在礦區(qū)東部施工了三個(gè)水源井,終孔層位均為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組,巖性主要為厚層狀石灰?guī)r,豹皮狀灰?guī)r、泥灰?guī)r和角礫狀泥灰?guī)r,巖溶裂隙發(fā)育,含水層富水性中等—強(qiáng)。其具體情況見(jiàn)下表:水源井特征表煤礦水井編號(hào)座標(biāo)井深(m)水位埋深(m)水位標(biāo)高(m)涌水量t/d終孔層位*YZ興無(wú)煤礦14140629.15.812854.57342.0053.39801.18968.46O2s24139972.50.20862.00395.6660.75801.25968.46O2s34141577.21.71840.46401.2539.45801.011348.27O2s綜上所述,本井田奧陶系灰?guī)r含水層水位標(biāo)高為801m左右。2、石炭系太原組巖溶裂隙含水層組井田內(nèi)東北角溝谷中僅局部出露,含水層主要為3層灰?guī)r,灰?guī)r從上至下依次為L(zhǎng)5、L4、L3。鉆孔揭露總平均厚度為21.69m,在曹家山井田、陳莊井田9個(gè)精查孔中有5個(gè)鉆孔遇第一層灰?guī)r即孔漏(不返水),其中包括在本井田施工的CZK2、CZK3、CZK10三個(gè)鉆孔。另外CZK4水文孔消耗量增大,其余三孔消耗量無(wú)明顯變化。鉆孔中遇到溶孔直徑15—20cm,巖溶發(fā)育程度及富水性反映出明顯的垂直分帶性。當(dāng)太原組灰?guī)r標(biāo)高大于800m時(shí)巖溶發(fā)育,鉆孔沖洗液漏失嚴(yán)重不返水。低于800m時(shí)巖溶發(fā)育差,鉆孔無(wú)一漏水現(xiàn)象發(fā)生。可見(jiàn)太原組灰?guī)r巖溶發(fā)育具等高性,同時(shí)表現(xiàn)出等深性,即灰?guī)r距基巖面距離小于100m,鉆孔孔漏,巖溶裂隙發(fā)育,當(dāng)灰?guī)r距基巖面距離大于100m,鉆孔沖洗液消耗量不大,巖溶裂隙不發(fā)育。而與其上覆松散層的厚度無(wú)關(guān)。CZK4孔山西組、太原組混合抽水結(jié)果:單位涌水量0.01411L/s.m,水位標(biāo)高825.52m,滲透系數(shù)0.0330m/d,水質(zhì)屬HCO3—Mg.Na型,礦化度0.65g/L。3、二疊系山西組砂巖裂隙含水層組井田大面積被覆蓋,僅在井田西南有出露。含水層以中粗粒砂巖為主,平均厚度14.88m。含水層裂隙發(fā)育差,單層厚度小,富水性弱。CZK4孔抽水試驗(yàn)結(jié)果,單位涌水量0.00039L/s.m,水位標(biāo)高875.84m。滲透系數(shù)0.00263m/d,水質(zhì)類型為HCO3·SO4—Na.Mg型,礦化度0.77g/L。4、二疊系上下石盒子組砂巖含水層組含水層主要為中粗粒砂巖,含水層平均厚度18.08m,溝谷中有小泉點(diǎn)出露,泉流量25m3/d,富水性弱,水質(zhì)屬HCO3·SO4—Na.Mg型,礦化度0.46g/L。5、第四系、上第三系孔隙含水層組上第三系上新統(tǒng)溝谷中出露較普遍,含水層主要為底礫巖,厚度不穩(wěn)定,單井出水量小于5m3/d,富水性弱。第四系中、上更新統(tǒng)廣泛分布于井田內(nèi),其含水層補(bǔ)給條件不好,連續(xù)性差,單井出水量小于5m3/d,富水性弱。(三)地下水的補(bǔ)、徑、排條件井田奧灰?guī)r溶水屬區(qū)域巖溶水的徑流區(qū),奧灰?guī)r溶水向北西排向區(qū)外柳林泉,井田距柳林泉群排泄區(qū)較近,水力坡度小,柳林泉群出露標(biāo)高790—801m。石炭系和二疊系含水層在裸露區(qū)接受大氣降水及季節(jié)性河流補(bǔ)給,順巖層傾向方向運(yùn)動(dòng)。上部含水層(主要是下石盒子組含水層)在溝谷中以侵蝕下降泉的形式排泄。泉流量一般不大。下部含水層順巖層向西南排出井田外,礦坑排水量是主要排泄途徑。(四)主要隔水層1、山西組隔水層山西組4號(hào)煤層以下到太原組是以泥巖為主砂泥巖互層的一套地層,厚度近10m,泥巖及粘土巖隔水性好,砂巖富水性弱,可視為山西組和太原組間較好隔水層。2、本溪組隔水層本溪組厚31.89m,巖性主要為泥巖、粘土巖、粉砂巖夾薄層石灰?guī)r和中砂巖,隔水性能好,區(qū)域穩(wěn)定,加之10號(hào)煤到本溪組頂界以泥巖為主的無(wú)煤段(厚35.29m)一同構(gòu)成了奧灰?guī)r與9、10號(hào)煤間的重要隔水層。四、對(duì)奧陶系灰?guī)r水帶壓開(kāi)采的可行性分析奧陶系在井田內(nèi)全部被覆蓋,根據(jù)水文勘探資料,奧陶系峰峰組上部巖性主要為深灰色層狀石灰?guī)r,本區(qū)峰峰組厚約100m,富水性弱;奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組,巖性主要為厚層狀石灰?guī)r,豹皮狀灰?guī)r、泥灰?guī)r和角礫狀泥灰?guī)r,巖溶裂隙發(fā)育,含水層富水性中等—強(qiáng)。本井田奧陶系灰?guī)r含水層水位標(biāo)高為801m左右。井田內(nèi)各可采煤層在井田西南部均低于奧陶系灰?guī)r水靜止水位標(biāo)高,在開(kāi)采過(guò)程中,由北向南帶壓程度逐步加大,奧灰水對(duì)我礦安全生產(chǎn)是否構(gòu)成嚴(yán)重的安全威脅,我礦能否進(jìn)行帶壓開(kāi)采,是我們首先需要進(jìn)行分析研究的問(wèn)題。我礦4#煤層最低底板標(biāo)高720m,8上#煤層最低底板標(biāo)高650m,9號(hào)煤層最低底板標(biāo)高640m,10#煤層(合并區(qū)內(nèi))最低底板標(biāo)高660m,均低于奧陶系灰?guī)r含水層水位標(biāo)高。4#煤層與奧陶系灰?guī)r之間厚度為140.03m,8上#煤層與奧陶系灰?guī)r之間厚度為87.87m,9#煤層與奧陶系灰?guī)r之間厚度為76.43m,10#煤層與奧陶系灰?guī)r之間厚度為67.18m。根據(jù)突水計(jì)算公式:?T=P/M其中:?T—突水系數(shù)(MPa/m)P—底板隔水層承受的水頭壓力(MPa)?M—底板隔水層厚度(m)。4#煤層突水系數(shù):T=(801-720+140.03)×9.8×10-3/140.03=0.015(MPa/m)8上#煤層突水系數(shù):T=(801-650+87.87)×9.8×10-3/87.87=0.027(MPa/m)9#煤層突水系數(shù):T=(801-640+76.43)×9.8×10-3/76.43=0.031(MPa/m)10#煤層突水系數(shù):T=(801-660+67.18)×9.8×10-3/67.18=0.030(MPa/m)由以上計(jì)算結(jié)果可知,井田內(nèi)4、8上、9、10號(hào)煤層突水系數(shù)均小于受構(gòu)造破壞段臨界突水系數(shù)0.06MPa/m,承壓含水層與開(kāi)采煤層之間的隔水層能承受的水頭值大于實(shí)際水頭值,根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》269條規(guī)定,我礦可以“帶水壓開(kāi)采”,但必須制訂安全措施。五、帶壓開(kāi)采的安全技術(shù)措施根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦防治水規(guī)定釋義》及我礦實(shí)際,特制訂以下安全技術(shù)措施:(一)做好日常水文地質(zhì)工作1、建立地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)系統(tǒng),并堅(jiān)持長(zhǎng)期觀測(cè),逐步掌握地下水動(dòng)態(tài)的可靠資料,為確定防治水方法及確保礦井的安全提供保障。2、在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,堅(jiān)持“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有掘必探、先探后掘(采)、先治后采”的探放水原則,及時(shí)處理生產(chǎn)中遇到的水害隱患。3、認(rèn)真收集各類相關(guān)資料,并進(jìn)行整理,完善礦井有關(guān)的水文地質(zhì)圖件,并在生產(chǎn)中不斷分析、不斷總結(jié),為逐步進(jìn)入低水平的安全開(kāi)采奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。4、在日常工作中嚴(yán)格執(zhí)行水文地質(zhì)的有關(guān)規(guī)程、規(guī)定、操作規(guī)范以及上級(jí)部門下發(fā)的給類有關(guān)水文地質(zhì)工作的文件、決定、決議,確保我礦的水文地質(zhì)工作全面、順利地開(kāi)展。(二)斷層的處理在歷年的采掘活動(dòng)或勘探過(guò)程中,我礦尚未發(fā)現(xiàn)或揭露斷層,但不排除隱伏斷層存在,應(yīng)采用鉆探、物探、化探等手段進(jìn)行探測(cè)。一旦發(fā)現(xiàn)斷層,首先對(duì)其進(jìn)行導(dǎo)水性定論,并從以下兩方面著手,進(jìn)行防治水:1、在導(dǎo)水或易于突水的斷層帶按照《煤礦防治水規(guī)定釋義》對(duì)其進(jìn)行隔水保安煤柱的留設(shè)。防隔水煤柱一經(jīng)留設(shè),嚴(yán)禁在煤柱內(nèi)進(jìn)行采掘活動(dòng)。2、巷道必須穿越導(dǎo)水?dāng)鄬訒r(shí),必須先采用地面或井下預(yù)注漿的方法堵住導(dǎo)水通道和補(bǔ)給水源后方可揭露。(三)巖溶陷落柱的處理1、利用綜合勘探的手段,對(duì)開(kāi)采區(qū)(一般是掘進(jìn)區(qū)域)內(nèi)有征兆或是有疑問(wèn)的地點(diǎn)進(jìn)行探查,查清陷落柱是否存在,以及存在時(shí)對(duì)其位置進(jìn)行精確定位,并用水文地質(zhì)試驗(yàn)方法對(duì)其含水性、導(dǎo)水性進(jìn)行確定。2、如果陷落柱不導(dǎo)水,且陷落柱密實(shí),柱體內(nèi)充填物膠結(jié)性好,可以不處理;陷落柱內(nèi)裂隙發(fā)育,柱體內(nèi)充填物膠結(jié)性差,在工作面巷道內(nèi)的陷落柱進(jìn)行簡(jiǎn)單注漿或在采掘區(qū)域加強(qiáng)永久性支護(hù)。3、對(duì)于導(dǎo)水陷落柱必須進(jìn)行注漿處理。4、在生產(chǎn)過(guò)程中,在沒(méi)有明顯征兆的情況下揭露陷落柱后,首先停止生產(chǎn),按照以上方法進(jìn)行處理。(四)開(kāi)采技術(shù)管理1、在承壓開(kāi)采區(qū),開(kāi)拓巷道設(shè)計(jì)和布置時(shí),必須認(rèn)真分析地質(zhì)資料,按照先易后難,由淺入深,先簡(jiǎn)單后復(fù)雜的原則進(jìn)行開(kāi)采,并在4#煤層二采區(qū)先布置4203工作面進(jìn)行試采,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),找出規(guī)律,在逐步推廣應(yīng)用。2、工作面布置時(shí)應(yīng)盡量縮短工作面長(zhǎng)度,并在采煤方法上要控制采高、均勻、間歇開(kāi)采,減小工作面對(duì)底板的破環(huán)程度。3、合理確定工作面邊界和推采方向,盡可能減輕或避免開(kāi)采對(duì)斷層的擾動(dòng)作用。4、采區(qū)巷道布置應(yīng)減少過(guò)斷層,減少巷道及交叉點(diǎn)數(shù)目,縮小巷道交叉點(diǎn)面積,巷道交叉點(diǎn)和采煤工作面上下出口要盡量避開(kāi)小斷層,無(wú)法避開(kāi)時(shí)要對(duì)小斷層進(jìn)行加固。(五)防治水設(shè)施的設(shè)置由于受到奧灰水的影響,礦井一旦發(fā)生突水,將面臨全井淹沒(méi)的威脅,因此,必須考慮泄水巷道、防水閘門、閘墻等防水設(shè)施的設(shè)置,以便在必要時(shí)封閉整個(gè)采掘工作面或采區(qū)。(六)防排水系統(tǒng)我礦8上、9、10號(hào)煤層主排水系統(tǒng)設(shè)在副斜井井底車場(chǎng),設(shè)有主、副水倉(cāng),長(zhǎng)度分別為100m、70m,容積470m3、329m3,合計(jì)為799m3,選用3臺(tái)MD85-67×3型水泵,該型水泵額定流量為85m3/h,正常涌水時(shí)為1臺(tái)工作,1臺(tái)備用,1臺(tái)檢修;最大涌水時(shí)為2臺(tái)工作,1臺(tái)備用,排水管選用兩趟Φ159×4.5型無(wú)縫鋼管,dp=150mm,一趟工作,一趟備用;4#煤層主排水系統(tǒng)設(shè)在舊副斜井底,水倉(cāng)容量200m3,配備D46—30×4型水泵三臺(tái),一臺(tái)工作,一臺(tái)備用,一臺(tái)檢修,配套電機(jī)功率均為30kw,排水系統(tǒng)為兩趟無(wú)縫三寸管路,一趟工作,一趟備用;排水系統(tǒng)均滿足設(shè)計(jì)要求。隨著采掘工作面的推進(jìn),在巷道低洼處挖好相當(dāng)容積的水倉(cāng),安設(shè)兩臺(tái)37kw,型號(hào)為IS80-50-315ZF的離心泵排放水,一臺(tái)使用,一臺(tái)備用,安設(shè)兩趟3寸鋼管排到主水倉(cāng),再由主水倉(cāng)管路排到地面。排水溝、水倉(cāng)要及時(shí)清理,空倉(cāng)容量必須經(jīng)常保持在總?cè)萘康?0﹪以上。(七)做到防治水工作“五專”1、配備防治水專業(yè)技術(shù)人員:我礦配備有受過(guò)正規(guī)院校地質(zhì)專業(yè)教育的技術(shù)人員3名,滿足工作需要。2、配齊探放水設(shè)備和專業(yè)隊(duì)伍:我礦配備有2臺(tái)ZLJ-700型、兩臺(tái)ZLJ-400型探放水鉆機(jī)和兩臺(tái)YD32(A)高分辨電法儀,并已成立專職探放水隊(duì)。3、設(shè)置專門防治水機(jī)構(gòu):本礦已成立專門的地測(cè)防治水科,并是在總工程師和地測(cè)副總的直屬領(lǐng)導(dǎo)下。4、建立健全防治水制度:制定各項(xiàng)防治水制度,并組織宣傳學(xué)習(xí)。5、裝備必要的防治水搶險(xiǎn)救災(zāi)設(shè)備:各項(xiàng)防治水搶險(xiǎn)救災(zāi)設(shè)備必須到位,并設(shè)專人定期檢查。(八)避災(zāi)與信號(hào)聯(lián)系1、建立通訊系統(tǒng)通訊系統(tǒng)是保障水災(zāi)應(yīng)急救援工作正常開(kāi)展的一個(gè)關(guān)鍵。水災(zāi)應(yīng)急救援體系必須有可靠的通訊保障系統(tǒng),保證整個(gè)水災(zāi)應(yīng)急救援組織內(nèi)部以及內(nèi)部與外部之間暢通的通訊網(wǎng)絡(luò)。為此,我礦設(shè)有專用的地面、井下通訊網(wǎng)絡(luò),井下安裝防爆電話與地面各部門相連,遇到緊急情況時(shí),及時(shí)通知受水威脅地區(qū)的人員及礦調(diào)度室。2、避災(zāi)路線制定井下人員遭遇水險(xiǎn)的撤退路線,并掛牌管理,在沿線特別是分岔點(diǎn)都要懸掛牌板,并使井下作業(yè)人員對(duì)此熟悉。具體如下4#煤采掘面→回風(fēng)下山→南軌道巷→總回風(fēng)巷→副斜井→地面4#煤采掘面→皮帶下山→主運(yùn)輸巷→主立井→地面8上、9、10#煤采掘面→運(yùn)輸大巷/軌道大巷→主斜井/副斜井→地面六、防突安全與組織措施加強(qiáng)我礦井下防治水工作需要礦、隊(duì)、組各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及各相關(guān)部門齊抓共管,認(rèn)真做好每一次防治水工作,防止突水事故發(fā)生。措施如下:1、成立防治水工作領(lǐng)導(dǎo)組:組長(zhǎng):礦長(zhǎng)副組長(zhǎng):總工程師生產(chǎn)礦長(zhǎng)安全礦長(zhǎng)礦長(zhǎng)助理機(jī)電礦長(zhǎng)地測(cè)副總成員:技術(shù)科長(zhǎng)安監(jiān)站長(zhǎng)機(jī)電科長(zhǎng)通風(fēng)科長(zhǎng)地測(cè)防治水科長(zhǎng)防治水辦公室設(shè)在地測(cè)防治水科,主要負(fù)責(zé)防治水工作的日常事務(wù),同時(shí)指定2-3人專管該項(xiàng)工作,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,及時(shí)處理。2、防治水宣傳、教育工作首先是要提高認(rèn)識(shí),使全礦各單位領(lǐng)導(dǎo)干部、基層員工認(rèn)識(shí)到我礦開(kāi)采防治水工作的重要性和必要性,提高防治水意識(shí),其次是基本教育、培訓(xùn),全礦各生產(chǎn)、輔助隊(duì)組要充分認(rèn)識(shí)礦井水患威脅的嚴(yán)重性,利用班前學(xué)習(xí)培訓(xùn)認(rèn)真向工人介紹我礦的基本水文地質(zhì)情況及面臨的威脅,使工人自覺(jué)地投入防治水工作當(dāng)中來(lái);職工學(xué)校在培訓(xùn)教育、崗前培訓(xùn)中務(wù)必加大水文地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)的培訓(xùn)量,提高我礦防治水的整體素質(zhì)。3、井下防治水設(shè)施的管理井下防治水設(shè)施是礦井防治水工作的一道重要關(guān)卡,每年必須按規(guī)程要求定期做相關(guān)試驗(yàn),如聯(lián)合排水試驗(yàn)、主要排水設(shè)施性能測(cè)試,以確保各類實(shí)施的可靠,除了做好以上工作外,必須經(jīng)常對(duì)其進(jìn)行檢修、維護(hù)以確保各類實(shí)施的完好,只有這樣才能把好防治水工作的最后一道關(guān)。5、技術(shù)保證主要是在管理上,針對(duì)日常傳送資料和專項(xiàng)工作,建立嚴(yán)格的審批制度,層層把關(guān),確保防治水工作周密的布置安排。6、物資保障對(duì)于我礦的防治水,任重道遠(yuǎn),必須引起各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的高度重視,在人力、物力、資金上予以保證和支持,確保各項(xiàng)防治水工作的逐一落實(shí)。