水利工程论文-新汶矿区水害防治技术研究.doc

水利工程论文-新汶矿区水害防治技术研究摘要：在对新汶矿区地质概况和水害类型分析的基础上，总结了新汶矿区111新汶、莱芜煤田分别位于蒙山、莲花山、泰山三大分水岭之间，为两个孤立的断陷盆地，各自呈一独立的水文地质单元。新汶煤田位于蒙山和莲花山两大分水岭之间，为山间向斜半缓阶丘陵地形，呈东西带状分布，地形标高+158+230m，东高西低，向斜中部地势较平坦，两翼起伏较大。莱芜矿区南北东三面环山，西面开阔，属泰山和莲花山环绕的山间盆地。两煤田南部均有地势较高而岩溶裂隙发育的奥陶系、寒武系石灰岩；北面为地势较高的第四系及太古界花岗片麻岩。主要地表水系为大汶河和小汶河，而西流经两矿区浅部，汇人大汶河。在两河流所流经的裸露灰岩区，河水渗漏补给地下水，综合入渗系数为023。区内年总降雨量历年平均为7135mm，降雨多集中在7、8、912区内主要充水含水层有第四系砂砾层、古近系砾岩、石炭系薄层灰岩和奥陶(1)第四系砂砾层：厚0-15m，分布于汶河两岸，覆盖于煤系地层之上，直接受大气降水和河水补给，含水充沛，可直接补给浅部煤系露头。q：120Lsm(2)古近系砾岩：广泛分布于煤田内部，浅部岩溶发育，含水性强，深部岩溶发育差，含水微弱，q：009129Lsm。底部常有一层红色泥质粉砂岩，(3)石炭系薄层灰岩：主要有四层(一灰、四灰、徐灰、草灰)，并在煤田南部有出露。浅部岩溶裂隙发育，直接受大气降水、地表水系或第四系含水层的补给，含水性强，是各矿井直接充水因素。向深部岩溶裂隙迅速减弱，垂深400m以下属微弱的裂隙含水层。其中，一灰厚27m，q：0.01051L/sm；四灰厚47m，q：0.015.50Lsm；徐灰厚517m，草灰厚520m，q：0.042.24Lsm。(4)奥陶系灰岩：出露于煤田南部，厚度大，岩溶发育，接受大气降水补给，含水性强，q：0.032.40Lsm，深部也有一定程度的古岩溶发育。2矿区存在的主要水害类型是地表水害、老窑、老空水害、小煤矿水害和顶底2122新汶矿区浅部古井及地方小煤窑多数开采不正规，采掘资料不清，开采范围不明，而这些古空、老窑往往又与地表水有一定的水力联系，接受地表水的补给，成为地下水体，长期积水达到一定程度，突破隔离煤岩柱溃人矿井，造成灾害性23新汶矿区浅部小煤矿密集，共分布生产小煤矿66处，有31处因资源枯竭相继关闭，目前生产小煤矿35处，其中新汶煤田29处，莱芜煤田6处。这些矿井一般与大矿或相互之间留有隔离煤柱，正常情况下不会引起水害。但由于部分小煤矿在历史上已形成相互联通的局面，与大矿无法永久隔离，或超层越界开采，破坏了矿井隔离煤柱，甚至盗采大矿资源。另外，部分小煤矿资源枯竭，擅自提高开采上限，违法开采露头保护煤柱，形成地表水下泄矿井的通道。这些小煤矿一旦发生突水事故，将直接威胁大矿的安全。违章开采的小煤矿，闭坑后的积水24各生产矿井开采年限均较长，结束水平、采区多，采空区分布范围广，且不同程度的积水，当采掘工程接近或采动影响波及积水区时，对生产形成一定的水25新汶矿区可采煤层层数多，有些可采煤层顶板有多层充水含水层，如山西组的2、4煤层。由于多煤层的重复采动和断层裂隙塌陷滑移程度不同，采动导水裂隙带发育高度和部位也常发生变化，使煤层顶板充水含水层中气些富水带中故水突然泄人采掘工作面，造成大的水害事故。矿区内的山西组砂岩含水层，太原26本溪组徐家庄灰岩、草埠沟灰岩和煤系基底奥陶系灰岩，均为富水性较强的不均质岩溶裂隙含水层。当采掘工程接近、揭露与各含水层、含水体连通的断层、裂隙、陷落柱、岩浆岩、封闭不良钻孔等导水通道，或采动影响波及含水层、含水体时，含水层的水进入矿井。后组煤深部开采，在徐、奥灰原始导升较高或构造发育地带，隔水层厚度较薄地段，隐伏含水构造发育地段，含水层水在矿压、水压的综合作用下，通过导水裂隙进入采掘工作面，威胁工作面及矿井排水系统目前受徐、奥灰影响较为严重的是潘西矿；良庄、孙村等矿开采11煤也已331对地表含水层露头区、小煤井古空范围地表塌陷积水区、煤层露头盗采坑、挖砂坑进行全面调查，采用高分辨率遥感图象、结合物探查明其分布范围、积水治理途径：结合矸石山的治理对积水坑采用矸石进行回填；对渗漏水通道进行注浆封堵，从源头上根治地表水害；对小汶河建立水文观测站，分析探32古空与报废的小煤矿，因开采范围不清，积水情况不明，治理难度较大，积水溃人矿井深部威胁矿井安全生产。对其治理，首先是探明其开采范围和积水情况，然后采取针对性措施。利用高密度电法、探地雷达、EH4等先进仪器对矿区范围内浅部各类小煤矿、古空区开采范围、积水情况进行探测，查明其分布范围治理途径：粉煤灰、骨料、粘土等充填积水区；注浆封堵可能的溃水通道；疏通排水通道，井下排水；存在隔水煤柱的地段，分析煤柱的隔水性能及强度，评价其阻水能力，采取注浆加固等措施，增强其抵御水压的能力；建立古空、报废小煤矿水文观测系统，施工部分观测孔，对古空和报废小煤矿积水33小煤矿违规开采，超层越界开采是造成矿井水害隐患的主要原因。为防止小煤矿突水危及大矿及小煤矿闭坑后积水威胁大矿生产，须对小煤矿进行管理，对治理途径：加强对小煤矿的调查管理，严格执行相邻煤矿调查办法，对小煤矿的积水情况、开采上、下限、各类保护煤柱的完好情况进行调查，严防小煤矿超层越界、破坏隔离保护煤柱、擅自提高开采上限现象的发生；加强水闸墙等防水设施和各类防水煤柱的巡查管理，搞好边界隔离工程的监测监控；研究解决不完整开采边界煤柱加固技术，实现不