煤矿地质及防治水.ppt

煤矿地质及防治水,1.矿井概况2.矿井地质3.矿井水文地质4.矿井水害防治5.矿井供水水源,主要内容,任楼煤矿位于安徽省宿州市西南30km处。井田位于童亭背斜的东南翼转折端，北与孙疃井田相连，西南与许疃井田相邻。面积约42km。,1、井田位置、范围,一、矿井概况,2、生产能力,设计生产能力150万吨/年；实际生产能力2006年改扩建后，280万吨/年。1985年，破土动工1997年12月30日，正式投产,一、矿井概况,5、开拓方式、生产水平,矿井采用立井分水平主要石门开拓方式全矿划分为二个水平。一水平标高-520m二水平标高-720m,一、矿井概况,一、矿井概况,6、采煤工艺、方法、矿井通风、运输,主可采煤层中煤组的51、72、73和82煤层采煤工艺综采一次采全高、综合机械化采煤工艺采煤方法走向长壁采煤顶板管理全部陷落法通风方法中央边界式运输系统主运输系统采用皮带机；辅助运输采用12吨蓄电池机车。,7、生产现状,生产工作面Ⅱ8222准备工作面8230、7259回收工作面Ⅱ5112掘进巷道中六运输大巷、Ⅱ7224风机巷，8231风机联巷，Ⅱ7226底抽巷等近10年矿井年平均总涌水量稳定在72～188m/h，现矿井无明显较大出水点。,一、矿井概况,第二章矿井地质,1、含煤地层,2、地质构造,3、矿井地质类型根据矿井地质规程有关规定，本矿井断层类型应为Ⅲ类，综合构造类型为Ⅲa。从任楼煤矿开采实践表明，在大部分区域，任楼井田煤层赋存稳定，符合精查报告的二型的特征，煤层赋存类型为Ⅱd。任楼井田由于导水陷落柱的存在，而陷落柱探查特别困难，其造成的灾害又特别巨大，使开采条件变得极为复杂，因此任楼煤矿的开采条件应为复杂型Ⅲg。根据以上情况，经安徽省煤炭工业局皖煤行管[2002]14号文“关于任楼煤矿矿井地质条件分类请示的批复”确定任楼煤矿矿井地质条件类别Ⅲ-ⅢaⅡdⅢg。,1、矿井水文地质情况,任楼煤矿为新生界巨厚松散层覆盖下的全隐蔽煤田；矿井水文地质类型为极复杂型。,第三章矿井水文地质,主要充水水源,煤层顶底板砂岩裂隙水,“四含”水,太原组、奥陶系灰岩岩溶裂隙水,老空水,含水层,,2、突水情况,陷落柱突水；“四含”突水；砂岩裂隙突水；老塘出水。,3、矿井导水通道,1.断层本井田内位于二叠系煤系地层中的大中型断层，因两盘的泥岩石、砂质泥岩受压而产生侧向变形，断层带充填较密实。已采区内揭露的其它一些中小断层如F3、F16、FX7、FX6、FX8断层，均未发生出水现象或仅有少量短时滴水。综上所述，本矿井断层导水性较差，一般情况不含（导）水，但也不能排除在采动影响下有活化导水的可能性。,2.岩溶陷落柱岩溶陷落柱是岩溶空洞塌陷的产物，它是由下伏易溶岩层经地下水强烈溶蚀形成大量溶洞，从而引起上覆岩层失稳，向岩溶空洞冒落、塌陷所形成的筒状柱体。1996年3月，本井田建井试产期间，在7222工作面发现一导水陷落柱发生突水，导致矿井被淹；1999年，在7218机巷的掘进过程中，又发现一导水陷落柱；2010年-720五一轨道大巷掘进期间超前发现一导水陷落柱。,1996年7222工作面开始回采时，顶板曾有少量滴淋水，随后逐渐消失。工作面推采到120m处（距陷落柱约145m）遇到一条落差1.01.5m的正断层，涌水量为3.0m3/h，推采到220m（距陷落柱约30m）时水量增大到50m3/h。为了安全生产随即停产改造，将工作面由北向南移60m，重开切眼以避开出水部位。3月4日，新切眼上下贯通。在整个新切眼施工过程中，仅在上部巷道顶板有少量滴水。15时左右上出口往下25m处（-355m），从切眼的北帮开始大量出水，初时水量为50m3/h，增长很快，,19时40分，水量进一步增大到1980m3/h；21时水量已高达11854m3/h，终因排水能力（1200m3/h）与突水量相差悬殊，无法抗衡而于21时零4分泵房进水、断电而被淹。到3月6日5时30分，井筒淹没水位已上涨到-297m，矿井累计积水量已高达31.0万立方米；随着水位不断上升淹没速度也随之减慢，3月21日上升到0左右，最后于5月21日上升到15.59m后基本稳定。“3.4”突水，瞬时最大涌水量34570m3/h，实测最大涌水量11854m3/h。,经探查其平面形状大体为一个长轴25-30m，短轴20-25m的椭圆形。顶界至新生界“四含”，发育高度约300m。陷落柱为一顶空型陷落柱。从出水量和水化学性质及出水后水文观测孔水位变化资料分析，该陷落柱导通的为奥灰、太灰的混合水。经约半年时间的注浆堵水，于8月12日，任楼煤矿主井进行试排水。至10月14日，治水工程结束，历时205天，达到了堵水率100的效果。,3.采动裂隙本井田在浅部煤层开采中，顶板的冒落裂隙带有导通“四含”水的可能。根据通过相似材料模拟试验、计算机数值计算、现场实测与验证任楼煤矿冒高与采厚比为1.7-3.6，导水裂隙带高度与采厚比8.9-12.4；如果导水裂隙带高度达到“四含”，就会发生突水，如本矿在7310、7240、7240上工作面的开采过程中，就有“四含”水进入工作面的事例。,4.封闭不良钻孔本矿一些钻孔在施工后用黄泥封孔，质量较差，应视为封闭不良钻孔，包括中一采区的461孔、462孔、463孔，中四采区的388孔、422孔、426孔，中五采区的481孔，中六采区的382孔、3812孔、3814孔、402孔，中八采区的348孔、342孔、346孔，上一采区的463孔，上二采区426孔，上四采区388孔，上六采区3812孔、3814孔，上八采区的348孔、346孔，及及010孔、026孔、482孔、504孔、342孔、3810孔、386孔、421孔422孔。,5.导水裂隙煤层顶底板砂岩层，赋存并发育多组不同方位裂隙，一些裂隙也具有较好的导水性，如上一石门突水地点，就发育有两组裂隙，是沟通“四含”水的重要原因。,一、陷落柱导通灰岩水害防治导水陷落柱引起的太灰和奥灰水进入工作面，将是一场特大的灾难，因此，是本矿井防治水的重中之重。陷落柱水害防治的主要途径和方法有1、陷落柱的探查包括陷落柱成因与规律的研究、地面物探方法探查、井下物探方法探查、钻探验证等。,,第四章矿井水害防治,2、利用水化学特征、水温特征建立预警系统太灰和奥灰水的水质与煤系地层的砂岩裂隙水有明显的区别，奥灰由于埋藏较深，其水温也要高于煤系砂岩水，根据这些特征，可以建立防范陷落柱突水的预警系统，具体方法井下一旦有出水点，迅速测量水温并取样化验，如果水温和水化学异常，应立即采取措施包括停止生产、加密观测、甚至封闭巷道、打钻探查等。,3、陷落柱的治理由于陷落柱的危害极其巨大，因此，无论陷落柱是否突水，都要进行注浆治理。具体方法可在地面施工探查、注浆孔，根据不同情况，对陷落柱构建止水塞或止水帽。,二、“四含”水防治本井田第四含水层直接覆盖于煤层露头之上，应留设防水煤柱。1987年10月，皖北基字（87）257号文关于修改任楼矿井开采设计方案的会议纪要第三条，确定51、52煤层回采上限与72、82煤层的回采上限统一改为-350m标高，回风水平仍定为-315m水平。需要提高上限的报审经信委批复。,三、老空水防治为保证采区内采掘工作面的安全生产，在采掘工作面回采及巷道施工接近前（上）方老空水体时，根据预计老空水体相关资料，对工作面煤层顶板砂岩含水层及老空区水，按煤矿防治水规定要求，及时进行超前探放，超前距不得小于30m,保证工作面安全生产。,四、断层水防治虽然通过已有资料分析，任楼井田的断层都为不导水断层，但为了防止大断层活化导水，根据“任楼井田初步设计”的煤柱留设原则留设，即断层两侧，按落差大小各留一定的煤柱。落差大于50m的断层两侧各留50m；其它落差在30～50m之间的断层，两侧各留30m。为确定断层位置、富水导水性，在揭露断层之前应采用物探、钻探进行控制。,五、新区防治水1.开拓新区采取“钻探掩护、物探超前、钻探验证”的防治水方法2.新区采区“物探超前，钻探验证”的防治水方法。,六、常见的几种测水方法1.体积法2.浮标法3.流量仪法4.堰板法5.目测法,七、矿井水灾避灾原则1.就高2.就近3.避水头,第五章矿井供水,三、水质分析从上表中可以看出灰岩水的硬度、矿化度很高，水中含有大量的硫酸根离子，具有很强的腐蚀性，影响千斤顶支架、各种闸阀、乳化泵等。塌陷坑水属于重碳酸钠型，硬度及矿化度都大大低于其他水源，腐蚀性也很小，主要因养鱼存在一些污染粪便、饲料、生活垃圾，表现为悬浮物及气味。,谢谢大家,