煤矿防治水设计方案[1].doc

煤矿防治水设计方案 矿长 总工程师 生产矿长 安全矿长 机电矿长 调度室 2012年4月 煤矿设计措施会审意见表 目录 前言 3 第一章矿井概况 3 一、矿井概况 3 二、自然地理 4 三、矿区小煤窑开采情况 4 第二章矿井地质、水文地质及防治水设计 5 第一节矿井地质 5 一、区域地质 5 二、矿区地质 6 三、含煤岩系及煤层 8 四、其它开采技术条件 8 五、勘探程度 10 第二节矿井水文地质 10 一、水文地质情况 10 二、水患类型及威胁程度 12 三、矿井水文安全条件 12 第三节矿井防治水措施 13 一、矿井开拓开采所采取的安全保证措施 13 二、防水安全煤岩柱留设 14 三、疏水降压措施 17 四、井下探放水措施 18 五、防水闸门 23 六、注浆堵水措施 24 七、老窑水防治 24 八、井下排水 25 九、地表防治水措施 27 十、灾害预防和处理 28 十一、组织保障措施 29 前言 为进一步加大我矿防治水工作,不断提高我矿防治水能力,有效防范水害事故的发生,以科学发展观为统领,坚持安全第一、预防为主、综合治理的方针,牢固树立安全展理念,严格执行煤矿安全规程、煤矿防治水规定、毕节地区煤矿安全生产禁令及四个规定、五个100等规定和要求,认真贯彻落实省安监局、贵州煤监局关于印贵州省煤矿防治水专项治理工作方案的通知黔安监煤矿[2012]67号即毕市安监[2012]86号精神,加大我矿防治水工作力度,提升我矿防治水能力,有效防范水害事故发生,特制定本防治水设计方案。 第一章矿井概况 一、矿井概况 煤矿为一家合伙企业,在贵州省工商行政管理局登记注册,持有注册号为52000040的合伙企业营业执照,经营范围及方式煤炭的开采及销售凭煤炭生产许可证、安全生产许可证和采矿许可证从事经营活动。 大湾子煤矿开拓准备系统按3045万吨/年建设。目前矿井9万吨/年已投产,井下已组织一面、两掘暂密闭。 矿井位于现行政区划属风景名胜区乡,位于大方县城北东方向,平距约28.5km,。距普底乡10.0 km乡,百纳乡2.0 km。矿区有公路与大方金沙G326国道相连,交通方便。 地理坐标东经10522′48″10524′00″,北纬2701′49″2703′37″, 井田面积2.37km2。 矿井开拓开采 工业场地位于井田南部,场地标高16211630m,矿井采用片盘斜井开拓。矿井设计穿层布置主、副、回风斜井三个井筒,对M1煤层的的一采区进行开采;开采划分为五个水平,目前开采标高为1550m,下山、石门开拓方式;首采区一采区开拓水平标高为1500m,开采二采区在1450m设辅助水平,开采三采区在1350m设辅助水平。开采四采区时设1250 m辅助水平,开采五采区时设1150 m辅助水平。 开拓巷道布置 开采上水平时,工业场地内布置有主、副、回风斜井;主斜井倾角18,副斜井倾角1622,回风斜井倾角22;主、副斜井、回风井布置到1500m水平车场,在1500m水平车 场布置水泵房、水仓;主、副、回风斜井均布置到1500m水平; 开采顺序 每个区段含可采煤层两层,煤层间的开采顺序为M1、M2。 矿井建设时,大湾子煤矿开拓准备系统按3045万吨/年建设。目前矿井基建已完成,已完成首采工作面的全部井巷工程及安装工程,并投入生产,于2010年2月4日省安监局组织专家对矿井安全生产许可证验收,同年5月22-23日省能源局组织专家对我矿煤炭生产许可证进行验收。验收时的回采工作面为1012炮采工作面和两个掘进工作面1011运输顺槽、1011回风顺槽。 大湾子煤矿按照国家有关规定,已取得工商营业执照,注册号为520008;大湾子煤矿采矿许可证证号为C5200009091024、安全生产许可证号为黔MK安许证字[0247]、煤炭生产许可证号为20520333、矿长资格证为、201矿长安全资格证号为080520954。 二、自然地理 地形地貌 矿区属构造侵蚀、剥蚀中山及碳酸盐岩溶地貌,以井田桉家寨北侧山头沙坡地势最高,海拔标高1806.7m;以火烧寨南西附近洼地地势最低,海拔标高1573.6m;相对高差233m。地形切割强烈,岭谷起伏,沟壑纵横,山脉走向与区域性北东向构造线一致。 气象 调查区地处贵州高原西北部,区内属亚热带季风湿润气候,冬有严寒,夏无酷暑,雨旱季节较明显。据大方县气象局统计资料,年均气温11.3℃,七月温度最高,极端气温达31.5℃,一月温度最低,极端最低温度为9.3℃;年降水量1180.8mm,降水量多集中在49月,年无霜期254天。 地表水 水系属长江水系,为其上游河段赤水河与乌江支流之分水岭地带,地表水系不甚发育,部份冲沟水系长年有流水径流,水量大小受季节影响,大流量多发生在汛期,一般径流量在12l/s 左右。 地震 据贵州省城乡建设环境保护厅“黔城设能发[1992]230号文关于公布贵州省地震烈度新区规划的通知”,大方县地震烈度为Ⅵ度区。 三、矿区小煤窑开采情况 邻近矿井情况 矿区内目前开采的煤矿只有大湾子煤矿,没有其他小煤窑开采。 老窑情况 矿区内有煤层露头出露,以前的老窑分布较多,矿区各煤层露头线附近的大部份老窑均为斜井,可能有一定积水,对各煤层开采均有一定影响。另外,还有一些未调查清楚的掩埋老硐, 对煤层的开采也有一定的威胁,在开采中要引起重视。 由于矿区内因存在过去采煤时形成的采空区或老硐,由此,矿井必须对矿区内的小窑及采空区以及积水情况等进行详细调查,编制调查报告,并进行填图。切实掌握小窑开采情况,小窑采空区积水情况,要注意探放水工作,特别是在采空区或老硐附近采煤时,防止采空区积水及老硐积水的突然涌出。另外,还要注意在巷道中尚未查清的断层可能切穿上下含水层对开采的影响。 第二章矿井地质、水文地质及防治水设计 第一节矿井地质 一、区域地质 1、区域地质、构造特征 1地层 勘查区及区域上出露的地层主要为三叠系、二叠系台地陆相相碳酸盐、碎屑岩沉积,仅在百纳东部平寨背斜核部有少量寒武系、石炭系碳酸盐及碎屑岩。地层层序及岩性组合由新至老列述如下 三叠系T g灰、灰黄色中厚层细粒白云岩、灰质白云岩、白云质灰岩及杂色粘土岩、 关岭组T 2 钙质粘土岩及泥质白云岩、泥灰岩等。厚约200m。 yn为灰、浅灰色中层及中厚层生物屑细晶灰岩、泥晶生物屑灰岩及白云岩。 永宁镇组T 1 厚约350m。 y下部为灰绿色页岩及钙质页岩;中部为浅灰、灰色薄中厚层灰岩;上部夜郎组T 1 为紫红灰绿色钙质粘土岩及粉砂质粘土岩。厚约450m。 ------------------------整合-------------------------- 二叠系P d灰色薄层硅质岩。厚约15m。 大隆组P 3 c灰、深灰色中厚层状灰岩。厚约25m。 长兴组P 3 l灰绿、黄褐色条带状粉砂岩、粘土岩、石英砂岩、炭质页岩及煤层等。厚龙潭组P 3 约300m。 ------------------平行不整合---------------------- 茅口组P m灰、浅灰色厚层状灰岩,时夹燧石条带或结核。厚约200m。 2 q灰、深灰色中厚层含燧石生物碎屑灰岩,底部为灰黑色中夹薄层含粘土质栖霞组P 2 灰岩。厚约130m。 l灰色粉砂岩、粘土岩及煤层线。厚约20m。 梁山组P 1 --------------------平行不整合-------------------- 石炭系C x为灰黑、黄褐色页岩、砂质页及炭质页岩与灰、灰黄、灰白色薄至中厚层祥摆组C 1 细至粗粒石英砂岩互层,含23层可采煤层。厚约320m。 --------------------平行不整合-------------------- 寒武系∈ ls浅灰、灰色厚层至厚层块状细粗晶白云岩。出露厚约350m。 娄山关组∈ 2-3 2构造 勘查区位于扬子陆块之四级大地构造单元毕节北东向构造变形区之中部,以发育北东向褶皱为特征,断裂不甚发育,大尺度的褶皱构造有桐子背斜、新场向斜、高店背斜等,是燕山期构造运动的产物。 桐子背斜分布在勘查区东部的平寨一带,轴向北东,其核部地层由寒武系中上统娄山关组白云岩、下石炭统祥摆组碎屑岩组成,两翼依次为二叠系及三叠纪碳酸盐岩、碎屑岩地层。北西翼地层产状275--350∠20--60;南东翼地层产状100--130∠10--45。 达溪向斜位于桐子背斜东部,轴向北东,核部地层由侏罗系碎屑岩构成,两翼依次为三叠系、二叠系碳酸盐岩与碎屑岩。 高店背斜位于勘查区西部,呈北东向展布,核部最老地层为二叠系梁山组,两翼依次由二叠系栖霞组、茅口组、峨嵋山玄武岩、龙潭组、长兴组及大隆组,下三叠统夜郎组、永宁镇组之碳酸盐岩、碎屑岩构成。北西翼地层产状310--350∠10--25;南东翼地层产状100--140∠10--30。 2、区域矿产地质特征 区域矿产主要有煤矿和铁矿,可开发利用的非金属矿产尚有水泥灰岩等,其中以煤矿、水泥灰岩最具开发价值。 煤矿赋存于上二叠统龙潭组中,各背、向斜构造两翼均有分布。含煤岩系龙潭组由灰绿、黄绿色条带状粉砂岩、粘土岩、石英粉砂岩、炭质页岩及煤层组成,属海陆交互环境沉积成因,含煤10层,其中可采煤7层,煤层厚度一般0.22.0m, 最大厚度之煤层在3m以上,因含煤岩系的分布面积广,具有极大的开发价值。 水泥灰岩在区内均有分布,产出层位为上中二叠统栖霞组、茅口组灰岩及下三叠统夜郎组、永宁镇组灰岩,是水泥生产的上乘原料,可作为水泥企业的原料基地。 铁矿赋存于区内的煤系龙潭组地层中,规模小且分布零星,均被当地村民所开采。经济意义不大。 二、矿区地质 1、地层 勘查区位于区域性达溪向斜南东翼,在勘查区尺度范围属单斜地层,岩煤层倾向北西,倾角2060。出露地层为二叠系、三叠系之碳酸盐岩及碎屑岩系,为台地碳酸盐和海陆交互相沉积建造。地层序列如下 上覆地层关岭组灰、灰黄色中厚层细粒白云岩、灰质白云岩、白云质灰岩及杂色粘土岩、 钙质粘土岩及泥质白云岩、泥灰岩等。 -----------------------------整合-------------------------- yn为灰、浅灰色中层及中厚层生物屑细晶灰岩、泥晶生物屑灰岩及白云岩。 永宁镇组T 1 厚约350m。 y据岩性分为三个岩性段。 夜郎组T 1 第三段T y3为灰绿、浅紫红色钙质粘土岩及粉砂质粘土岩。厚约250m。 1 y2为灰色中夹薄层泥质灰岩及钙质泥岩。厚约80m。 第二段T 1 第一段T y1为灰、灰绿色中厚层钙质粉砂质粘土岩夹钙质页岩;厚约120m。 1 ----------------------------整合---------------------------- d灰色薄层硅质岩。厚约15m。 大隆组P 3 长兴组P c灰、深灰色中厚层状灰岩。厚约30m。 3 龙潭组P l根据岩性分为三个岩性段。 3 l3由黄褐色、黄绿色薄至中层粉砂岩、石英细砂岩夹少量粘土岩,含3层未第三段P 3 达可采厚度之煤层。厚约70m。 l2灰绿、黄绿色薄层及中层条带状粉砂岩、粘土岩及黑色炭质页岩夹薄层石第二段P 3 英砂岩,含1号可采煤层。厚约90m。 l1灰黑、黄褐色含铁铝土质页岩及中层条纹状或条带状粉砂岩、粘土岩夹薄第一段P 3 层石英砂岩,含3号可采煤层。厚约120m。 ---------------------------平行不整合----------------------- 下伏地层茅口组浅灰、灰色厚层状含生物碎屑灰岩。 2、构造 勘查区地质构造简单,为北东向达溪向斜南东翼,区内均为单斜地层。仅在矿区南西边缘 ,因在井田范围之外,未对井田造成影响。 见一条北西向断裂构造F 1 F 断层位于矿区南西端边缘,呈北西向展布,区内长约2km,往两端延出区外,两断盘地1 层为二叠系茅口组、龙潭组、长兴组、大隆组灰岩、硅质岩、碎屑岩与煤层及三叠系夜郎组、 永宁镇组碎屑岩与灰岩。断层破碎带宽度约1.5m,由碎裂岩组成,岩性为钙质粉砂质粘土岩, 劈理发育,劈理产状190∠55。断面倾向南西,倾角55。 此外,据井下和露头尺度上的观察统计,区内尚发育有近东西向及北东向两组节理,未见 位移特征,对煤层的影响不大,构造类型简单。 3、变质作用 区内的变质作用仅限于沿断裂破碎带及其旁侧的动力变质作用。 4、成煤规律及找煤标志 贵州的煤矿大都是在晚二叠世成煤期形成的,受上二叠统龙潭组或合山组含煤岩系控制, 找煤的前提条件是必须要有含煤岩系存在,含煤岩系厚度大,说明聚煤盆地或聚煤凹陷的深度 大;煤层的厚度大、层数多,反映海水进退频繁、聚煤时间长、成煤期多的大地构造环境。有 含煤岩系存在是找煤的直接标志。该区在达溪向斜找煤的前景极大。 三、含煤岩系及煤层 1、含煤岩系特征 本区含煤岩系为上二叠统龙潭组,由黄褐、灰黑、黄绿色薄至中层粉砂质粘土岩、炭质页岩、石英细砂岩及煤层组成,含可采煤一层仅对民采煤层编号,厚约250m。其中,含煤岩系的厚度在区内无明显的变化,煤层产状与地层一致,呈舒缓波状向北东南西两端延伸,含煤层数多为10层,其间含可采煤一层。煤层倾角多在3550之间,煤层倾角有由地表向深部逐渐变缓趋势,煤层之间的距离变化不大。 2、煤层特征 1M1煤层 煤层稳定,区内出露长度约为2.5km,LD3、LD4、XJ1、LD7、LD9、LD18、LD22、LD26、TC1、TC2、TC3工程控制,煤层形态变化小,呈似层状产出,厚度相对稳定,矿体连续性较好,煤层最大厚度为1.6m,最小厚度为0.9m,平均厚度1.2m,厚度变化系数21。 煤岩呈黑色暗煤,玻璃光泽,硬度低且性脆,煤岩崩落后呈粉末状,局部见较少量呈细粒状星散分布的黄铁矿;煤层顶板为粘土岩或粉砂质泥岩;底板为粘土岩。煤层内常见1层煤矸石,形态、厚度不稳定,一般小于0.2m,煤层结构较简单。 2M2煤层 煤层稳定,区内出露长度约为2.5km,LD1、LD17、XJ1、LD20、LD21、LD25、C1、TC2、TC3工程控制,煤层形态变化小,呈似层状产出,厚度相对稳定,矿体连续性较好,煤层最大厚度为1.6m,最小厚度为1.1m,平均厚度1.5m,厚度变化系数16。 煤岩呈黑色暗煤,玻璃光泽,硬度较高,煤岩崩落后呈块状,局部见较少量呈细粒状星散分布的黄铁矿;亦见石英、粘土、黄铁矿等矿物组分。煤层顶板为粉砂质粘土岩;底板为粘土岩。煤层内常见13层煤矸石,形态、厚度不稳定,一般小于0.3m,煤层结构较简单。 各煤层特征见表1-3-1。 四、其它开采技术条件 1、煤层顶底板 区可采煤层顶板为泥质粉砂岩,较为稳固,工程地质条件中等,在采矿过程中必须采取有 效的防护措施加以支护。底板的岩性均为粘土岩,吸水以后易膨胀,在开采过程中应引起注意。 2、瓦斯、煤尘、煤的自燃及地温 1瓦斯 根据黔安监管办字[2007]345号关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见,本次设计按煤与瓦斯突出矿井设计和管理。 2煤尘爆炸性 根据贵州省煤田地质局实验室2006年11月1日提交的大方县百纳大湾子煤矿M1煤层煤尘爆炸性鉴定报告和贵州省煤田地质局实验室2006年11月30日提交的大方县百纳大湾子煤矿M2煤层煤尘爆炸性鉴定报告,M1、M2号煤层煤尘无爆炸性。本次设计对M1、M2号煤层按煤尘无爆炸性设计和管理。 在开采过程中要注意煤粉的含量,应尽量降低巷道和工作面中煤尘的含量,作好相应的安全防范措施。以防止煤尘及瓦斯爆炸造成人员伤亡的事故发生。 3煤的自燃倾向 根据贵州省煤田地质局实验室2006年11月3日提交的大方县百纳大湾子煤矿M1煤层煤炭自燃倾向等级鉴定报告和贵州省煤田地质局实验室2006年11月30日提交的大方县百纳大湾子煤矿M2煤层煤炭自燃倾向等级鉴定报告,M1、M2号煤层其煤炭自燃倾向等级为三类,属不易自燃煤层。本设计对M1、M2号煤层按三类不易自燃煤层设计和管理。 矿井开采过程中必须制定防治煤层自燃的措施,控制煤层的暴露面积和暴露时间,预防火灾事故的发生。 4煤与瓦斯突出 根据黔安监管办字[2007]345号文件“关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见”,大方县被划定为煤与瓦斯突出矿区和突出危险矿区,本次设计对大湾子煤矿按煤与瓦斯突出矿井进行设计和管理。 5地温 本井田属地温正常区,无热害影响。 3、冲击地压 资源量核实报告及矿方提供的资料中均没有提及关于冲击地压的资料,本矿区内也无冲击地压的历史记录,矿井暂按无冲击地压矿井考虑。 4、工程地质条件 1工程地质岩组特征井田内工程地质岩组均为龙潭组粘土岩、粉砂岩、粉砂质粘土岩、炭质页岩及煤层等,属软质硬质岩组,工程力学性质整体较好。在风化带、构造破碎带发育部位其力学性质较差,具有遇水易软化之水理性质,易于冒顶、片帮和掉块,是开采过程中要注意的工程地质问题。 2煤层顶底板特征本区可采煤层顶板为泥质粉砂岩,较为稳固,工程地质条件中等,在采矿过程中必须采取有效的防护措施加以支护。底板的岩性均为粘土岩,吸水以后易膨胀,在开采过程中应引起注意。 5、环境地质 环境地质特征由于该区受区域地质构造与地貌背景的控制,地形切割较强烈,剥夷面破碎,山体斜坡的坡度较大,井田内及附近为二叠系茅口组、龙潭组、长兴组及大隆组之灰岩、硅质岩、粘土岩、粉砂质粘土岩、粉砂岩、炭质页岩及煤层等岩性组成的软质坚硬岩石,受构造裂隙与卸荷裂隙之影响,在地表的局部地段见有小规模崩塌现象,加之该区石漠化较为严重,地质生态环境脆弱,地表易于产生崩塌、滑坡等地质灾害;地下采矿易产生顶板冒落与地表变形。矿床开采时会对地质环境产生影响,如地面变形、污染饮用水源等。 根据国家地震局颁布的中国地震烈度区划图1990使用规定,该区属地震烈度Ⅵ度区,区域地壳稳定。 五、勘探程度 勘查区的地质工作程度低,矿区及其附近的地质工作均始于建国后,仅有贵州省地矿局区域地质调查大队、贵州地矿局113地质大队分别开展过120万区域地质、矿产调查及百纳、达溪煤矿区地质普查工作,除此之外,贵州工业大学2003年在大湾子煤矿矿区范围内开展了煤矿地质勘查工作,并于2003年7月提交了贵州省大方县达溪煤矿区大湾子井田勘查地质报告和相应的地质图件为本次工作提供了基础地质资料。该区煤矿较详细的勘查地质工作尚未进行。除以往进行的地质工作外,受大湾子煤矿委托,2005年10月贵州大学在该矿区范围内重新进行了煤矿地质勘查工作。基本查明了区内地层层序、地质构造,确定了含煤地层年代,含煤地层厚度、分布范围、煤层数、煤层厚度、主采煤层及埋藏情况;煤岩和煤质的一般特征;水文地质、顶底板岩性等开采技术条件;矿井范围内自然地理条件,计算了煤炭资源储量,并提交了贵州省大方县达溪煤矿区大湾子井田补充勘查地质报告和相应的地质图件。认为可以作为矿井可行性研究的依据。 第二节矿井水文地质 一、水文地质情况 1、区域水文地质概况 矿区水系属长江水系,为其上游河段赤水河与乌江支流之分水岭地带,地表水系不甚发育,部份冲沟水系长年有流水径流,水量大小受季节影响,大流量多发生在汛期,一般径流量在12l/s左右。 井田范围及附近出露地层为二叠系茅口组、龙潭组、长兴组及大龙组之灰岩、硅质岩粘土岩、粉砂质粘土岩、粉砂岩、炭质页岩及煤层,三叠系夜郎组、永宁镇组之粘土岩及灰岩,其中夜郎组第二段、永宁镇组与茅口组、长兴组是含水层,且岩溶较为发育,富水性强;夜郎组第一段、第三段及龙潭组可视为相对隔水层,富水性弱。据调查,民采的大部分老硐均为斜井开拓,小煤窑井巷内均有较多积水,但渗水量小。由于井田回采的均系下山煤,采空区形成后易于积水;矿床充水因素主要是断裂带及茅口组、长兴组和小煤窑采空区,水文地质条件较复杂。 矿区地下水均为大气降水补给,因山高坡陡,植被稀少,地层主要由灰岩、粉砂岩及粘土 岩构成,不利于降水的保持和下渗,地表迳流极快。 由于煤层围岩主要为龙潭组之粉砂质粘土岩及粘土岩,地下水类型主体上是裂隙水。含煤岩系之岩性组合总体是隔水的,含水性弱,加之地层本身含水量较小,但矿区开采范围大都位于侵蚀基准面之下,地下水对煤层开采的影响较大。在开采过程中对一些没有查明的小煤窑积水和断裂带要十分注意。 2、地形地貌 矿区属构造侵蚀、剥蚀中山及碳酸盐岩溶地貌,以井田桉家寨北侧山头沙坡地势最高,海拔标高1806.7m;以火烧寨南西附近洼地地势最低,海拔标高1573.6m;相对高差233m。地形切割强烈,岭谷起伏,沟壑纵横,山脉走向与区域性北东向构造线一致。 3、矿井充水条件 水系属长江水系,为其上游河段赤水河与乌江支流之分水岭地带,地表水系不甚发育,部份冲沟水系长年有流水径流,水量大小受季节影响,大流量多发生在汛期,一般径流量在12l/s 左右。 1地层含、隔水层 含水层夜郎组第二段、永宁镇组与茅口组、长兴组,岩溶较为发育,富水性强。特征如下 y下部为灰绿色页岩及钙质页岩;中部为浅灰、灰色薄中厚层灰岩;上部夜郎组T 1 为紫红灰绿色钙质粘土岩及粉砂质粘土岩。厚约450m。 yn为灰、浅灰色中层及中厚层生物屑细晶灰岩、泥晶生物屑灰岩及白云岩。 永宁镇组T 1 厚约350m。 茅口组P m灰、浅灰色厚层状灰岩,时夹燧石条带或结核。厚约200m。 2 c灰、深灰色中厚层状灰岩。厚约25m。 长兴组P 3 隔水层夜郎组第一段、第三段及龙潭组可视为相对隔水层,富水性弱。特征如下 l灰绿、黄褐色条带状粉砂岩、粘土岩、石英砂岩、炭质页岩及煤层等。厚龙潭组P 3 约300m。 2地下水类型 地下水类型主体上是裂隙水。含煤岩系之岩性组合总体是隔水的,含水性弱,加之地层本身含水量较小,但矿区开采范围大都位于侵蚀基准面之下,地下水对煤层开采的影响较大。3水力联系情况 地下水的补给主要来源于大气降水与井田边河水的补给,由于地表植被发育,吸收部分大气降雨转化补给地下水,大部分水是沿地表流失。矿区内因开采煤层历史久远,多数井巷间已贯通,形成采空区。 矿区地形起伏大,地层厚度及富水性差异较大,地形自然坡度大,地表水、地下水排泄通畅。 矿区是地下水迳流区,也是地下水排泄区。裂隙水主要靠大气降水通过地表风化裂隙等渗透补给,多为近源排泄,形成了多处冲沟间歇溪流、泉眼,沿分水岭径流排入河里,最后流出矿区外。 由于矿井直接充水含水层露头分布不广,接受大气降水补给不强,为中等弱含水层,充水通道主要以岩石原生和采矿节理、裂隙为主,规模一般不大,少量为断层、老窑巷道、岩溶管道导水,因此未来矿井充水方式主要以渗水、滴水、淋水为主,局部可能发生突水。 需要强调的是,在地表构造破碎带、隐伏地裂缝带、第四系覆盖较厚地段以及崩积、坡积地段,在雨季对矿井充水危害极大,矿井涌水量可增大数倍甚至数十倍,水文地质条件较复杂类型。 4地下水位 本矿区大部分矿床位于最低侵蚀基准面以下,直接充水水源主要为龙潭组裂隙水和老窑采空区积水、地表冲沟水,此外二叠系上统峨眉山组玄武岩含基岩裂隙水长兴组以上含水层水也会成为充水水源,故本矿区属于岩溶-裂隙充水为主,水文地质条件中等复杂类型,矿井目前涌水量不大,易于排水。只是老窑密集地带、煤层低于最低侵蚀基准面地带,这些地区水文地质条件复杂程度增大。 4、矿井涌水量 根据本矿及矿山周边的老窑矿井涌水量的调查资料采用比拟法进行预测其未来的涌水量。其预测至1100m标高时,矿井正常涌水量为480m3/d,矿井最大涌水量为1440m3/d。 5、矿井水文地质条件分类 本矿区大部分矿床位于最低侵蚀基准面以下,直接充水水源主要为龙潭组裂隙水和老窑采空区积水、地表冲沟水,此外二叠系中统茅口组含岩溶裂隙水及长兴组以上含水层水也会成为充水水源,综上所述,本矿属于以岩溶裂隙充水为主,水文地质勘查类型应属三类一型,水文地质条件复杂程度为简单类型。 二、水患类型及威胁程度 本矿水患分析如下 地表水大气降水及地下水可能通过导水裂隙、地面塌陷、 地裂隙等进入矿井,对煤层开采造成影响。 矿区内有采煤老窑,形成一定规模的采空区。分析老硐中存在一定老窑积水,对矿层开采有一定影响。虽对矿区该煤层开采影响不大但也得引起重视。 综上所述,地表水、老窑水,地下水是本矿井主要充水水患,矿井水防治仍是本矿井灾害防治重点,必须引起高度重视,切不可大意。 三、矿井水文安全条件 1、对水文地质基础资料来源及可靠性评价 1水文地质基础资料来源 2005年12月贵州大学提交了贵州省大方县达溪煤矿区大湾子井田补充勘查地质报告及相关图纸; 2可靠性评价 该报告对地形地貌及地表水、地下水及充水因素进行了初步分析,对矿井的生产能起到一 定的指导作用。 2、水文地质勘探程度及存在问题 1、本矿M2号煤层底板距离茅口灰岩仅仅5m,矿井必须加强水文地质调查工作,查明该茅口灰岩的含水情况,并论证该茅口灰岩对开采M2煤层的影响程度,在考虑是否要进行疏水降压开采。 2、本矿煤层露头存在较多小窑采空区,矿井必须进一步加强水文地质工作,详细进行地表水的调查,废弃小窑的调查,采空区的调查,在井下开采过程中进行矿井涌水量的实测和监测,坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”以及“有疑必停”的原则。 3、矿井最低许可开采标高低于矿区最低侵蚀基准面的标高,因此矿井必须做好井下防治水工作。 第三节矿井防治水措施 一、矿井开拓开采所采取的安全保证措施 1、本次设计范围 由于距离底板茅口灰岩仅5m,补勘地质报告中未提供煤层顶板、底板赋存承压含水层情况,建议矿方补作水文地质调查报告,查明煤层是否赋存有灰岩强承压含水层,若有,则水文地质调查报告应编制隔水层或相对隔水层等厚线图包括水文地质实际资料,并划分突水危险区,同时查清除承压含水层地点,分别计算出承压含水层水压,再考虑是否采取疏水降压措施,并对底板茅口灰岩对开采的影响进行论证。 2、矿井开拓工程位置及层位选择 井筒整个系统布置有主斜井、副斜井和回风斜井,三条井筒均采用穿层布置。 大巷布置在各个水平M1煤层顶板之上20m的岩层中。 下山三条上山均布置在M1煤层顶板之上20m的岩石之中。 石门区段运输、掘进回风石门布置在岩层里面,设置排水沟自流排水。 顺槽沿煤层布置,由于开采的影响巷道围岩裂隙水将可能进入巷道,对巷道的维护影响较大,因此巷道的坡度须满足排水要求,设置排水沟,排水沟断面满足排水要求,并定期清理,保证排水畅通,对巷道积水须及时处理。 3、采掘工程所采取的防治水措施 1必须密切观察矿井内的淋水、涌水情况,必须坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先探后采”以及“有疑必停”的原则。 2定期收集、调查和核对相邻煤矿和废弃的老窑情况,并在井上、下对照图及采掘工程图上标出其位置、开采范围、积水情况、探水红线等。 3针对主要含水层段建立地下水动态观测系统,进行地下水动态观测、水害预报,并制定相应的“探、防、堵、截、排”综合防治措施。 4井巷在掘进过程中必须先探后掘,掌握前方水文情况,若发现有水患时,应及时采取措 施,待确认安全后才向前掘进,若发现出水点应将出水点位置标于井上下对照图及采掘工程图上。井巷揭露的主要出水点或地段,必须进行水温、水量、水质等地下水动态和松散含水层涌水含砂量综合观测和分析,防止滞后突水。 5采掘工作面或其他地点发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突出预兆时,必须停止作业,采取措施,立即报告矿调度室,发出警报,撤出所有受水威胁地点的人员。 6井下和地面排水设施保证完好,所设沉淀池、水沟要及时进行清理,每年雨季前必须清理一次。每年雨季前对矿井防治水工作进行一次全面检查,成立防洪抢险队伍,并储备足够的防洪抢险物资。 7对于巷道破碎和淋水段特别加强支护,并采取导水等措施以免淋水直接淋至电缆上腐蚀电缆,巷道排水沟按规定设置并及时清理,巷道要保证排水坡度,对于巷道局部地段低洼集水段要设潜水泵或泥浆泵及时排水。 8以后掘进的开拓、准备巷道应根据井下地层情况选择稳定、淋水小的岩层,尽量避免穿过断层等构造带。 9矿井回采标高低于矿区最低侵蚀基准面的标高528m,对矿区位于最低侵蚀基准面以下的煤层井巷掘进和开采时候,必须遵循以下规定 1凡掘进巷道顺层布置在最低侵蚀基准面以下的含水层特别是强含水层之中,或穿层掘过含水层特别是强含水层时,必须采取打钻测压和疏水降压的防治水措施,井下钻孔要及时分段测压、测水量,了解含水层的原始导升高度问题,同时要注意钻孔的封孔质量,防止串导水; 2凡掘进巷道顺层布置在最低侵蚀基准面以下的含水层特别是强含水层之中,或穿层掘过含水层特别是强含水层时,必须采取“先探后掘,有掘必探”的防治水措施; 3要加强水文地质预测预报工作,提前预测和查清楚采掘工作面前方“断层、裂隙、陷落柱等构造导水性”的基本情况,以便提前采取针对性的防治水措施。 4、承压含水层对主要巷道布置的影响 补勘地质报告中未提供煤层顶板、底板赋存承压含水层情况,本矿主要巷道布置在M1煤层顶板之上20m的岩石中,主要巷道布置受承压含水层的影响不大,但必须做好预防承压含水层突水措施。 二、防水安全煤岩柱留设 在矿井可能受到水害威胁的地段留设一定宽度或高度的煤岩柱,用以堵截水源流入矿井巷道,这段煤岩柱称之为防水煤岩柱。 大湾子煤矿地表水不发育,地表水大多为雨季节型冲沟水,冲沟流程短,水量较小,旱季时干涸,故不留设地表水体防水煤柱。 1、防水煤岩柱的种类 根据防水煤岩柱所处的位置,可以分成不同的种类。对于本矿井而言主要有 ①煤层露头防隔水煤柱; ②井田边界煤柱; ③采区边界保护煤柱; ④井巷保护煤柱; ⑤小窑老空积水区防水煤柱; 2、留设防水煤岩柱的条件 通常在下列情况下都应留设防水煤岩柱 1煤层直接被疏松含水层覆盖或位于疏松含水层以及地表水体之下,而含水层或地表水体又无法疏干时,应留设防水煤柱,以保证开采后顶板冒落及其产生的导水裂隙不波及到含水层或地表水体。 2煤层局部位于强含水层之下时应留设防水煤柱,以免采空后顶板破坏冒落波及到含水层引起突水。 3煤层直接与强含水层接触或与强含水层接触又被它局部掩盖时,煤柱的作用前者主要是防止含水层水突入巷道,后者除防止含水层水直接进入巷道外,还应防止煤层采空后顶板冒落波及含水层。 4巷道接近底板承压含水层时,如有底板突破的危险,则应留设防水煤柱,以防止地下水沿断层或突破底板进入巷道。 5煤层与充水断层或岩溶陷落柱接触时应留设防水煤岩柱,以防止地下水沿断层或陷落柱进入巷道。 6巷道接近被淹井巷,积水量很大又不宜疏干时,应留设防水煤柱,使矿井生产巷道与被淹井巷隔离。 3、防水煤岩柱的留设原则 1在有突水威胁但又不宜疏放疏放会造成成本大大提高时的地区采掘时,必须留设防水煤岩柱。 2防水煤柱一般不能再利用,故要在安全可靠的基础上把煤柱的宽度或高度降低到最低限度,以提高资源利用率。 3留设防水煤岩柱必须与当地的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩的物理力学性质、煤层的组合结构方式等自然因素密切结合,与采煤方法、开采强度、支护形式等人为因素互相适应。 4一个井田或一个水文地质单元的防水煤岩柱应该在它的总体设计中确定,即开采方式和井巷布局必须与各种煤柱的留设相适应,否则会给以后煤柱的留设造成极大的困难,甚至无法留设。 5在多煤层地区,各煤层的防水煤岩柱必须统一考虑确定,以免某一煤层的开采破坏另一煤层的煤岩柱,致使整个防水煤柱失效。 6在同一地点有两种或两种以上留设煤岩柱的条件时,所留设的煤岩柱必须满足各个留设煤岩柱的条件。 7对防水留设煤岩柱的的维护要特别严格,因为煤岩柱的任何一处被破坏,必将造成 整个煤岩柱无效。防水煤岩柱一经留设即不得破坏,巷道必须穿过煤柱时,必须采取加固巷道、修建防水闸门和其它防水设施,保护煤岩柱的完整性。 8留设防水煤岩柱所需要的数据必须在本地区取得。邻区或外地的数据只能参考,如果需要采用,应适当加大安全系数。 9防水煤岩柱中必须有一定厚度的粘土质隔水岩层或裂隙不发育、含水性极弱的岩层,否则防水岩柱将无隔水作用。 4、防水煤岩柱的留设计算 1煤层露头防隔水煤柱的留设 按以下公式计算 H 防H 冒 H 保241640m 式中 H 防-----防水煤柱高度m ; H 冒-----冒落带高度m ,取24m ; H 保-----保护层厚度m ,取16m 。 根据上式计算的值,不得小于20 m 。本次设计煤层露头防隔水煤柱取30m 。 2井田边界煤柱的留设 本设计开采M1、M2时,按下式计算 LP K P KM /310/5031.63⨯⨯18.5m 式中L 顺层防水煤柱宽度m; M 煤层厚度或采高m 本设计按煤层最大厚度1.6m 计算; K P 煤层的抗张强度kgf/cm 2K P 取10kgf/cm 2 ; P 水头压力kgf/cm 2,P50kgf/cm 2; K 安全系数,一般取2-5,本次设计取3。 经计算,本井田边界煤柱宽度按40m 留设。 3采区边界防水煤岩柱的留设 煤柱留设宽度计算方法与井田边界煤柱相同,本设计开采M1、M2时,按下式计算 LP K P KM /35.010/5031.605.25.0⨯⨯⨯7.74m 式中L 顺层防水煤柱宽度m; M 煤层厚度或采高m 本设计按煤层最大厚度1.6m 计算; K P 煤层的抗张强度kgf/cm 2K P 取10kgf/cm 2; P 水头压力kgf/cm 2,P50kgf/cm 2; K 安全系数,一般取1-2.5,本次设计取2.5。 经计算则L 为7.74m ,本设计采区边界两侧均按15m 宽度留设。 4井巷保护煤柱 煤柱留设宽度计算方法与采区边界煤柱相同,本设计开采M1、M2、时,采区上下山两侧均按15m 宽度留设,大巷两侧均按20m 宽度留设。 5小窑老空积水区防水煤柱的留设 ①巷道在小窑老窑积水区下掘进时,巷道与水体之间的最小距离,不得小于巷道高度的10 倍。经计算为103.030m 。巷道最大高度为3.0m 。 ②在小窑老窑积水区下同一煤层中进行开采时,若水淹区或老窑水区的界线已基本查明,隔水煤柱的尺寸按下面公式计算。 LP K P KM /35.010/5031.6035.0⨯⨯⨯9.295m 式中 L----煤柱留设的宽度m ; M 煤层厚度或采高m 本设计按煤层最大厚度1.60m 计算; K P 煤层的抗张强度kgf/cm 2K P 取10kgf/cm 2; P 水头压力kgf/cm 2,P50kgf/cm 2; K 安全系数,一般取2-5,本次设计取3。 ③在小窑老窑积水区下的煤层中进行回采时,隔水煤柱的尺寸,不得小于导水裂隙带最大高度与保护带高