永聚煤业中长期防治水规划.doc

山西吕梁离石永聚煤业有限公司防治水中长期规划一矿井概况山西吕梁离石永聚煤业有限公司位于吕梁市离石区东北约7km菁蒿焉村、沙窑沟、王家沟村一带，行政区划隶属离石区城北街道办事处管辖。其地理坐标为：北纬：373241373446，东经：11108411111044。根据2009年11月20日山西省国土资源厅为该矿换发的最新采矿许可证，证号为：C1400002009111220044244号，批准开采4-10号煤层，生产规模为90万t/a，有效期限自2009年11月20日至2011年11月20日。井田范围由以下12个坐标点依次连线圈定（见表1-5），呈不规则多边形（图1-1），全井田南北最长3.86km，东西最宽3.02km，井田面积为6.2958km2。 井田范围坐标点对照表序号1954年北京坐标系1980年西安坐标系备注XYXY14160200.0019513125.004160151.4919513054.7724160200.0019513740.004160151.4919513669.7734160920.0019514700.004160871.4919514629.7844159270.0019514682.004159221.4819514611.7854159270.0019514050.004159221.4819513979.7864158820.0019514560.004158771.4819514489.7874159080.0019515380.004159031.4819515309.7984157880.0019515820.004157831.4719515749.7994157060.0019513080.004157011.4619513009.77104158259.0019513000.004158210.4719512929.77114159270.0019512800.004159221.4819512729.77124159300.0019513000.004159251.4819512929.772、 四邻关系山西吕梁离石永聚煤业有限公司南与山西吕梁离石永德煤业有限公司相邻，北、西均为公共资源，东部为剥蚀区。四邻关系图三、交通山西吕梁离石永聚煤业有限公司位于吕梁市离石区城东北约7km处，西距209国道2.5km，南距307国道1.5km、青银高速公路3km。向南至吕梁市与太原军渡干线公路相连，邻近孝柳铁路交口集运站，向西可通陕西，向东可通汾阳、孝义，直至全国各大中城市，交通便利，见交通位置图 第 3 页 交通位置图 52四 、 地形地貌井田位于吕梁山西侧，为中低山区的黄土地貌。全井田地表为黄土所覆盖。总体地势东高西低，以黄土梁、峁为主，沟谷较发育。井田内最高点位于东北部山顶上，标高为1175m，最低点位于西部的河谷阶地，标高为940m，相对高差235m。五、 气象、水文北川河流经井田西部外围，井田内无河流，但沟谷较发育，雨季时有短暂洪水泄流汇入北川河。北川河在离石区西与东川河、南川河汇集，向西流入黄河，属黄河流域三川河水系。本区位于晋西黄土高原，属温带大陆性气候，四季分明，昼夜温差大，冬季少雪干旱，春季多风，夏季雨量集中，秋季阴雨天较多。据19972007年离石区气象局资料，年最大降水量为646.1mm（2003年），年最小降水量为251.5mm（1999年），平均年降水量457.1mm，降水量多集中在7、8、9三个月。最高气温32.5，最低气温-21.7，年平均气温8.9。年蒸发量为14821941mm，蒸发量大于降水量。每年11月份结冰，次年3月份解冻。最大冻土深度0.85m，全年无霜期平均为186d。冬季多西北风，夏季多东南风，平均风速3.1m/s，历年最大风速为2728 m/s。最大积雪厚度0.50m。六、主要可采煤层井田内可采煤层为4、6、10号，分述如下：（1）4号煤层位于山西组中下部，下距L5灰岩约30.07m。在井田中东部存在冲刷带, 在井田内10-2、10-1号钻孔4号煤层全部被冲刷掉。本次根据井田内钻孔资料、井下采掘揭露情况结合相邻的永德煤业井下开采情况,圈定了冲刷带边界。在井田西部非冲刷带区煤层厚度0.781.97m，平均厚度1.39m,含01层夹矸，结构简单，属稳定可采煤层。顶板为中砂岩、泥岩、砂质泥岩，底板为泥岩、粉砂岩。目前井田范围内已基本采空。（2）6号煤层位于太原组上部，上距4号煤层31.3043.02m，平均35.62m。根据井田内钻孔及井峒见煤点煤层厚度统计，煤层厚度0.901.53m，平均厚度1.32m，含02层夹矸，结构简单，属全井田稳定可采煤层。顶板为泥岩、砂质泥岩，底板为泥岩、砂质泥岩。井田周边ZL4-1厚度达最大为1.53m,在井田外41号钻孔煤层厚度0.15m。（3）10号煤层位于太原组中部，上距6号煤层29.3532.49m，平均30.56m，根据井田内钻孔及井峒见煤点煤层厚度统计，煤层厚度为3.525.77m，平均4.18m，发育04层夹矸，结构复杂，属全井田稳定可采煤层，顶板为L1石灰岩,底板为泥岩、砂质泥岩。井田周边ZL4-2厚度达最大为5.77m,在井田内41号钻孔煤层厚度2.39m。各煤层赋存特征如表2-1-2。表2-1-2 可采煤层特征表煤层号煤层厚度最小最大平均(m)间距最小最大平均(m)结构夹石(层)稳定性可采性顶板岩性底板岩性40.78-1.971.3931.30-43.0235.62简单(0-1)稳定可采中砂岩泥岩砂质泥岩泥岩粉砂岩60.90-1.531.32简单(0-2)稳定可采泥岩砂质泥岩泥岩砂质泥岩29.35-32.4930.56103.52-5.774.18复杂(0-4)稳定可采石灰岩泥岩砂质泥岩7 排水系统：主排水系统设在中央泵房，配备3台MD280433型多级泵，最大排水能力为840m/h。主水仓容积772m3，副水仓容积468m3。备用排水系统设在回风立井底，配备MD46306型多级泵1台，BQS12.514011型潜水泵2台，BQS5015045N型潜水泵1台，BQS809025N型潜水泵1台。最大排水能力为201m/h。八生产规划1.发展方针一要坚持以人为本，安全发展的核心理念；二要坚持安全第一，预防为主，综合治理的方针，标本兼治，重在治本；三要正确认识煤矿安全工作面临的任务和挑战，坚定信心，攻坚克难；四要紧密结合实际，突出重点，循序渐进，建立煤矿安全长效机制。1.1）煤矿开采对矿井排水量的影响煤矿开采初期，揭露的含水层相对较多，各含水层处于自然饱和状态，随着巷道的进展，开采面积的增大，逐步发生顶板冒落，裂隙导水带，煤系顶部含水层中的地下水就会直接渗入矿坑，矿井水的排水量相对较大。开采进入中期以后，由于开采时间的增长，含水层水位不断降低，以矿井为中心的降落漏斗已经稳定，矿井水不再增加，处于补、径、排平衡状态。开采后期部分含水层水位被疏干，导水裂隙带和节理裂隙逐步被充填，矿井排水量逐步衰减。1.2）煤炭开采对地表及地下水环境的影响井田范围内目前受工业污染较轻。区域内植被稀少，地表水排泄条件好，但不利于大气降水下渗补给，生态环境比较脆弱，应加强环境保护工作。本区人烟相对较少，居住分散，受当地地理与经济状况的限制，基本以农业为主，辅于传统的耕作方式生产，且由于水土流失严重、土地贫瘠，农业生产相对落后。.2 煤层开采规划永聚煤矿生产规划自2012年至2016年, 规划期间，永聚煤矿主采6#和10#煤层，主要生产采区为分别为6号煤一采区和10号煤一采区，装备两个综采工作面、四个掘进工作面来保证矿井设计生产能力和正常生产接替。 九、井田水文地质（一）地表水本地区常年性河流有属于黄河流域的三川河及主要支流北川河(流量1.98m3/s)，东川河(流量0.70m3/s)和南川河(流量0.50m3/s)。北川河、东川河、南川河在离石市交口镇一带汇集于三川河向西流入黄河。本井田位于北川河以东，东川河以北。（二）含水层1变质岩类风化裂隙含水层组分布于区域西部的王家会背斜轴部及东部广大地区，岩性为前寒武系的混合岩化花岗岩、片麻岩等。其表层1520m内裂隙发育，在接受大气降水后形成风化裂隙潜水，断层带、褶皱部和风化壳是地下水赋存的有利地段。一般泉流量小于0.5L/s，水质优良，为重碳酸盐钙型，矿化度0.20.5g/l。2碳酸盐岩岩溶裂隙含水层组包括寒武系和奥陶系，本区以奥陶系为主。岩性为石灰岩、豹皮石灰岩、泥灰岩、白云质石灰岩等，总厚360450m。出露于中阳-离石向斜边缘部位，向斜轴部为埋藏型。水位埋深一般大于100m，水位标高810829m，单井涌水量一般都大于1000t/d，在径流带富水部位可达12873t/d。水质良好，为重碳酸盐钙镁型，矿化度0.20.5 g/l。据省勘察院1987-1989年在上安水源地施工的钻孔分析：在垂直方向中，奥陶系上马家沟组岩溶发育，以溶洞为主。钻孔岩芯破碎，富水性强，其次是下马家沟组中上部，岩溶较发育，以溶洞庭湖及网格状岩溶为主，富水性中等；奥陶系峰峰组以峰窝状、网格状岩溶为主，富水性弱。在水平方向上富水性受区域构造的控制，一般补给区富水性较弱，径流区逐步变强，单位涌水量0.0830.614L/sm。在断裂带和向斜轴部富水性明显增大，单位涌水量可达1.134.00 L/sm。在离石附近区域水位标高810m左右，高出10号煤层顶板，对10号煤层有顶突补给的可能。值的注意的是：上马家沟组上段有80-100m厚的石灰岩、泥灰岩互层，峰峰组下段有40余米厚的泥灰岩，这些泥灰岩有相对的隔水作用，有可能使岩溶水呈层间水存在，形成上层滞水，使水位高于区域水位，如乔家湾附近的14号孔，在打到上马家沟组上段时，水位标高为864.28m，而终孔到下马家沟组上段时，水位标高为814.61m，水位相差近50m，但上部水量很小，据抽水试验资料；降深115.61m，单位涌水量为0.017 L/sm，而上下马家沟组含水段，降深3.8m，单位涌水量为0.4 L/sm。3碎屑岩类裂隙含水层组本含水层组包括了石炭系和二叠系所有的含水层。石炭系太原组碎屑夹碳酸岩岩溶裂隙含水层：岩性为石灰岩(L5、L4、L1)组成，彼此之间隔以泥岩及少量砂岩。单位涌水量0.000261.24L/sm，渗透系数在0.002758.53m/d，水位标高874.931044.00m，富水性弱强，水质属重碳酸盐硫酸盐型，为软的淡水。二叠系山西组砂岩裂隙含水层岩性为砂岩、泥岩、砂质泥岩，富水性弱。单位涌水量0.000120.0022L/sm，渗透系数0.00120.012m/d，水位标高881.231053.00m，水质属重碳酸盐氯化物型为硬的淡水。二叠系上、下石盒子组砂岩裂隙含水层岩性主要由砂岩组成，易风化，裂隙发育，富水性弱，在沟谷中泉水出露较多，单位涌水量为0.00250.061L/sm，渗透系数0.00320.22m/d。水位标高882.361069.35m，为重碳酸盐硫酸盐，为软的淡水。4松散岩类孔隙含水层组主要是指分布于三川河及其主要支流河谷中的第四系冲洪积砂砾岩层，一般厚度35m，局部稍厚，泉流量达18.7L/s，富水地段单井出水量5001500t/d。第三系上新统底砾岩，呈半胶结状态，厚度510m，主要分布于沟谷中，富水性弱，泉流量一般为0.20.4L/s，涌水量0.261.8L/s。5全新统冲积砾石含水层分布于三川河河谷中，透水性强，含较丰富的潜水，水位多在10m以内，流量2035L/s，水质属重碳酸盐氯化物型，微硬的淡水。（三）井田主要隔水层本溪组泥岩、砂质泥岩、铝土均是良好的隔水层。另外，各个含水层之间的泥岩及砂质泥岩等亦是良好的隔水层。（四）地下水的补、径、排条件1奥陶系岩溶水奥陶系岩溶水属柳林泉域，大气降水和地表水的入渗是其主要补给来源。石灰岩裸露区分布在向斜两翼，裸露面积较大，且节理裂隙发育，入渗条件良好，大气降水通过裸露石灰岩入渗补给岩溶水。地表水的入渗补给，主要是石灰岩作为河床基底时，河谷地表水的入渗补给岩溶水。如：东川河乔家湾以东，南川河朱家店以南，北川河大武至杨会地段等。据1985年省勘察院编写的山西省离石县城市供水地下水资源调查报告，在中阳-离石向斜北段“大武杨家会”一带，松散层直接覆盖于奥陶系石灰岩之上，北川河通过松散层下渗补给岩溶水，河水入渗量为0.52L/s，入渗率为25%。另外，在大武-杨家会一带，在河谷同含水层中上游潜水水位明显低于下游水位，可见松散层孔隙水通过与石灰岩接触面补给岩溶水。岩溶水的径流主要受边界条件和地质构造的控制，在接受大气降水和地表水补给后，从向斜两翼顺层流向向斜轴部，进而沿主迳流带即向斜轴倾伏方向运动，从南北两个方向汇集于金罗一带后，绕过王家会背斜末端向排泄区-柳林泉排泄。2石炭系、二叠系裂隙水该含水层组的补给主要是来自大气降水和河流及河谷松散层的有限下渗补给。地下水一般顺地层沿倾向方向运移，在沟谷切割深处以泉的形式排出地表。另外，煤矿的人工开采是又一排泄途径。3第四系及第三系孔隙水主要是大气降水和地表水的入渗补给，河谷松散层孔隙水与地表水联系密切。第三系含水层经短距离的迳流后，一般以泉的形式排泄于沟谷中，另外则是人工开采排泄。本井田位于中阳离石向斜中段东侧，北川河以东，东川河以北，奥陶系岩溶水的径流区。（五）矿井充水因素分析1、地表水对矿井开采的影响井田内无地表水，在井田外西侧有北川河通过，河床基底为二叠系下石盒子组，岩性为砂岩、泥岩互层，现河床已用水泥硬化，渗透性较差，正常情况下对煤层开采不会造成直接的补给。井田内无河流，但沟谷较发育，雨季时有短暂洪水泄流均汇入北川河，沟谷中季节性水流情况不详，建议矿方及时与当地水文部门沟通，获取详细资料以保证矿井工业场地的安全性。2、构造对煤层开采的影响井田内未发现大的断裂构造，在井田西南部有一个轴向北西的背斜，井田西部遇到两条落差23m的正断层及1个陷落柱，均未发现突然涌水现象，但断层、陷落柱均有可能沟通各含水层之间的水力联系，特别是今后煤层开采的进一步破坏，更有利于这种沟通的实现，在今后的建井及生产中一定要重视对断层及陷落柱的发现和研究，防止淹矿事故的发生。3、采空区水对煤层开采的影响1）井田内采空区水对煤层开采的影响山西吕梁离石泰宁煤业有限公司原名为王家沟煤矿，该矿1972年计划开采10号煤，打了一竖井，当井筒穿过太原组第二层石灰岩(L4)后，因涌水量过大而停工，当时井筒涌水量达3840m3/d。1981年在开采4号煤过程中，由于与该竖井沟通，使原矿坑涌水量大增，用4台3寸泵集中排水也无济于事，因而被迫停采九年，1989年水量突然减小，水位降低，立井涌水量仅200m3/d，水位埋深由原28m降至70余m。2008年10号煤层掘进巷道正常矿井涌水量500m3/d，最大涌水量600m3/d。4号煤的矿坑涌水量也相应减小，1990年后又重新恢复生产，兼并前矿井涌水量为3050m3/d。井田内采（古）空区在西南角与永德煤业采（古）空区相连，其采空区积水由永德煤业排出，现采空区内无积水。井峒东侧1994-1996年采空区内有积水,积水量6243m3,北部1998-1999年及1999-2000年采空区内有积水, 积水量24009m3；1998-2000年采空区内有积水, 积水量29177m3；2002-2004年采空区内有积水, 积水量43142m3。山西恒安益煤业有限公司现开采4号煤层，矿坑水主要来自主立井井筒中松散层与基岩的接触部位。正常生产中，开采工作面一般干燥无水，矿井涌水量为810m3/d。有四处采空区内有积水，积水量约21585m3。山西吕梁离石菁蒿焉煤业有限公司兼并前开采4号煤层，矿坑水主要来自井筒中松散层与基岩的接触部位。正常生产中，开采工作面一般干燥无水，矿井涌水量为48m3/d。有二处采空区内有积水，积水量约3878m3。兼并重组各矿井采空区积水情况详见表2-1-11。综上所述，4号煤层现有积水约128034m3，井田内4号煤层还分布有大量采空区，多数已密闭，密闭时采空区内未发现积水，由于导水裂隙带沟通上部含水层或上部采空区，随着时间的推移，采空区内会积聚一定量的水，建议该矿在采空区附近及下部煤层开采时，一定要提前进行探测和疏排，坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则，密切注视井下水文地质条件变化和隐伏断层等构造现象的出现，对井下逐日排水量作好观测、记录，若发现异常，立即采取有效措施，防止水害发生。 4号煤层积水量计算表 煤矿名称积水区编号积水位置积水面积S(m2)采厚M(m)煤层倾角()充水系数K积水量Q(m3)积水范围确定依据菁蒿焉煤业2005年采空区101511.00160.252643采空区低洼处2003年采空区47411.00160.251235采空区低洼处恒安益煤业2006年采空区327731.36110.2511370采空区低洼处2008年6-7月采空区55911.8250.252544采空区低洼处2008年3-5月采空区70041.8250.253187采空区低洼处1999年采空区143481.2540.254484采空区低洼处泰宁煤业1998-2000年采空区617501.8930.2529177采空区低洼处1998-1999年、1999-2000采空区519111.8530.2524009采空区低洼处1994-1996年采空区242371.0280.256243采空区低洼处2002-2004年采空区1239801.3930.2543142采空区低洼处小计336486128034计算公式Q=K*S*M/COS2）相邻矿井采空区水对本矿煤层开采的影响本矿南部与山西吕梁离石永德煤业有限公司相邻，东部、北部、西部均无相邻矿。山西吕梁离石永德煤业有限公司采空区积水情况叙述如下：井田内4号煤层已大面积采空, 该矿西北部古空区与永聚煤业采空区相通，该矿1999年针对本矿北部采空区积水进行了排放，排放量大约10万m3，并在井田北部采空区主水仓北部留有排水孔，排水量为25m3/h，总回风大巷排水量为35m3/h，东北部采空区排水量为34m3/h，南部19861990年采空区在低洼地带有积水，积水面积约67279m2，积水量约12785m3。1997-1999年采空区内有积水，积水面积约24067m2，积水量约2542m3。东部2006年采空区积水面积约15070m2，积水量约4825m3。2007-2008年采空区积水面积约13366m2，积水量约4280m3。综上， 4号煤层现有积水约24432m3，其采空区均位于永聚煤业井田的下山部位，其积水对永聚煤业影响较小。4、奥灰岩溶水奥灰水位标高805m-811m，低于井田内6号煤层底板标高，奥灰水对井田内6煤层开采无影响。井田内10号煤层井田西部边界处最低底板标高800m，低于奥灰岩溶水水位标高(805m)5m，属带压开采煤层，带压范围极小，10号煤层与奥陶系灰岩之间厚度为76.14m，现利用突水系数来计算井田内10号煤层最低点的突水系数：突水系数计算公式:Ts=P/M式中：Ts突水系数 MPa/m；P底板隔水层承受的水头压力 MPa/m；M底板隔水层厚度 m。10号煤层突水系数：Ts=(805-800+76.14)9.810-3/76.14=0.010(MPa/m)井田内10号煤层最低点突水系数小于正常块段内临界突水系数0.15MPa/m，也小于构造破坏临界突水系数0.06MPa/m。5、井田内各层间含水层水对煤层开采的影响井田内第四系松散层含有一定量孔隙水，其孔隙水量、水位虽季节变化明显。下石盒子组、山西组、太原组中均含有层间砂岩裂隙水，除太原组L4灰岩含水层富水性中等外，其余各含水层富水性弱。现根据煤矿防治水规定导水裂隙带公式计算6、10号煤层开采所产生的导水裂隙带高度。6、10号煤层顶板属坚硬岩石，计算公式为：H=式中：H导水裂隙带高度m；M 煤层厚度m。按上述公式计算时，采用的M数据如下：6号煤层厚度0.901.53m，导水裂隙带为38.4647.11m。10号煤层厚度3.525.77m，导水裂隙带高度为66.2882.06m。井田内沟谷较发育，西部边界靠近北川河，4号煤层距地表较近，导水裂隙带局部可达地表，在今后开采中一定不能轻视地表水对煤层开采的影响，煤层巷道开采到此处时，要注意煤层顶板裂隙渗水情况的变化，避免地表水直接渗入井下影响煤层开采，由此为确保安全按要求预留煤层保安煤柱。6号煤层与4号煤层之间的间距为31.3043.02m， 6号煤层开采后的导水裂隙带将延伸到4号煤层,4号煤层采空区积水及上覆含水层中的水均会对6号煤层的开采造成影响。10号煤层与4号煤层间距52.8070.25m,故10号煤层开采后的导水裂隙带会沟通10号煤层以上的含水层及4号煤层的采空区、古空区,因此4号煤层采空区、古空区积水是开采10号煤层一大隐患,建议该矿在开采10号煤层前对4号煤层采空区、古空区积水进行探放。另外，对 10号煤层以上的含水层富水性进一步探查，确保生产安全。（六）矿井水文地质类型井田内4号煤层直接充水含水层为山西组砂岩裂隙含水层组，属弱富水性含水层。据兼并前井田内各矿井开采情况，矿井涌水量均不大，现保留矿井恒安益煤业4号煤层实际生产能力为9万t/a，矿井正常涌水量8m3/d，雨季最大约10m3/d。4号煤层采空区共有积水128034m3。井田内10号煤层直接充水含水层为太原组灰岩岩溶裂隙含水层组，属弱富水性含水层。井田内泰宁煤业回风立井掘至10号煤层下5m，现排水500600m3/d，井田北部菁蒿焉煤业10号煤层井下巷道已贯通，现井下无水。井田外南部开采10号煤层的七里滩村煤矿，实际生产能力9万t/a，现矿坑正常涌水量为43m3/d，最大涌水量为113m3/d。10号煤层开采后的导水裂隙带会沟通10号煤层以上的含水层及4号煤层的采空区、古空区积水。关于奥灰水，井田内6号煤层最低底板标高高于奥灰岩溶水水位标高，6号煤层不受奥灰岩溶水的影响。10号煤层在井田西部边界处属带压开采煤层。综上分析，6、10号煤层矿井水文地质类型为中等类型。（七）水害防治措施矿井生产开采以来，尚未发生水害事故。随着开采面积的扩大，向深部延伸，以及降水量等自然因素变化的影响，可能使矿井涌水量增大，特别是近年来，我省降水量普遍增加，各处水害事故时有发生,煤矿在井下生产的同时，加强采空区及邻近矿井采空区及老窑水的防范意识，并对现采矿井采空区积水也应注意，并建议做好以下防范水害的工作。1现井口位置高于西部河谷历年最高洪水位，洪水对井口影响较小。2树立防水意识，重视防水工作，对工人进行有关水害知识的教育和有关出水征兆的识别。加强对矿井涌水量和地表塌陷区的观测，及时掌握有关涌水量的变化情况，对突然增大的涌水量，要查明水源及水量变化情况，分析其原因，采取有效措施，制止水害事故发生。3必须经常检查矿区地表是否存在导水裂隙或其它导水通道，发现裂隙及其它导水通道，应及时将其回填密实。4必须经常了解相邻矿井开采情况，掌握其采空范围、涌(积)水情况，防止越界开采，造成巷道相互贯通，采空区、古空区积水涌入矿井，造成涌(突)水事故的发生。5在巷道掘进接近采空区、古空区、强含水层或煤层受顶底板含水层威胁及出现出水征兆时，要进行探放水工作，坚持“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原则。尤其在开采10号煤层时对上组煤层采空区、古空区积水、积气进行探测排放。6探测隐伏断层、陷落柱的存在，并注意其导水性的研究。7在井下保证排水设备的正常运转，一台备用，一台运行，一台检修。十、矿井防治水原则与依据1、总体思路和技术路线本次矿井的防治水规划总体思路为：收集资料，通过对区域地质、水文地质、开采煤层主要影响因素和目前掌握的资料收集整理，分析永宁煤业水文地质条件，总结出影响矿井安全生产中存在的主要水害问题，根据煤矿开采规划，结合矿井水害特征和充水因素，选择对应的探查方法，采用针对性防治水措施，排除矿井水害威胁，实现煤矿企业的安全生产。(1) 基本防治水规划思路根据目前掌握的资料，通过对区域地质、水文地质、影响煤层开采主要因素的分析，得出矿区的基本防治水规划思路为： a加强4号煤采空区、周边老窑及小窑、井田构造的探查；b加强水文地质调查与勘探，查明矿区地下水水文地质条件及各含水层之间的水力联系；c加强煤层顶、底板水的富水性探查与疏放；d加强排水系统的建立和完善；e建立地下水观测系统，观测水位动态变化，加强水害预警系统研究；f建立各含水层及其水化学资料库。(2) 具体实施技术路线a通过水文地质调查查明井田地下水补迳排条件及水体分布情况。b通过水文地质补充勘探查明地下水的水文地质条件，预测矿井涌水量，并对带压开采进行危险性评价。c通过总结调查与勘探资料，矿井以往地质水文地质勘查资料，获得煤层充水含水层水位标高、富水性、水化学等参数，建立矿井充水含水层资料库，建立突水源判别系统。d开展采区地面物探手段，查明富水性地带及构造破坏地带分布情况，尤其加强规划期内离石中阳向斜、西部次生隐伏断层的导水性的探查。e按照山西省相关部门规定，对构造导水体和相对富水地段进行有掘必探，加强邻近采空区积水探测和顶板砂岩裂隙含水层及石炭系薄层灰岩含水层富水性探查及疏放。f根据物探成果，对探测采空区积水和煤层顶板富水区采取超前探放。g随着规划期开采煤层的加深，加强排水系统的建立和完善工作。本规划不仅对已经投产工作面面临的水害问题提出了相应的防治水方针策略，而且兼顾了矿井中长期的采掘衔接计划，规划了与五年采煤规划相配套的防治水工作。规划中针对采掘的4号 、6号、10号煤层水害问题，提出首先进行4号 、6号、10号煤顶板实测探查，判断上覆含水层在煤层采动影响下导通的可能性，然后采取防治水措施，做到确保矿井安全生产；其次需要对下覆煤系地层中含水层实施抽（放）水试验。在基本查清矿区及采区水文地质条件的基础上，在井田中西部进行带压开采方案的可行性研究论证，采取疏排降压、注浆加固等相应措施和方法，以求得带压开采的可行性方案。本次矿井防治水规划按照顶底板防治水技术、工作面防治水技术、老空区防治水技术、构造体防治水技术等方面进行。本规划把矿区和采区水文地质条件分析和工作面条件探查相结合，根据井田内断裂构造，特别是离石-中阳向斜轴部裂隙发育的特点，应以工作面的防治水工作为重点，采取工作面勘探的方法，着重探查垂向导水构造和构造破碎带。在具体工程中要执行一工程一设计，一工程一措施的制度，井下探放水前进行专项设计，并认真执行相应的技术规范、技术措施和标准。全面收集区域及矿区地质、水文地质、煤炭开采及小煤窑的分布等资料应用遥感技术开展水文地质测绘工作，基本查明矿区水文地质条件从区域条件上分析矿井在泉域中的空间分布位置条件，结合以往资料有针对性地开展防治水工作采空区积水及老空水防治方法水化学分析同位素测试建立水害来源数据库顶板含水层防治方法遥感水文地质测绘地面水文地质勘探掘进阶段防治水建立报警系统日常防治水技术管理工作和应急预案井上下水情水害预报监测及防排回采工作面阶段防治水建立报警系统断层及陷落柱水害防治方法图5-1 技术路线流程图2、防治水规划的依据(1) 防治水规划原则坚持以“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的十六字原则和“防、堵、疏、排、截”五项综合治理措施，坚持安全第一，以实事求是的态度，对永宁煤业的矿井防治水规划治理工程从水文地质调查及补充勘探入手，应用钻探、物探、水文地球化学等多种方法相互验证。根据各采区的水文地质条件和水文地质探查成果，针对不同地质条件下的煤层开采问题采取不同的研究方法，达到合理可靠评估，措施先进可行，以新技术、成熟技术为主，获得满意的勘查结果，为矿井防治水提供可靠的依据。本次矿井防治水中长期规划报告适用期为2012年至2016年。(2) 防治水规划依据1) 煤矿安全规程 国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局（2011年2月）；2) 煤矿安全规程释义(防治水部分) 国家煤矿安全监察局（2011年3月）；3) 煤矿防治水规定 国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局（2009年11月）；4) 煤矿防治水规定释义 国家煤矿安全监察局（2009年12月）；5) 矿区水文地质工程地质勘探规范 国家技术监督局（1991年2月）；6) 矿井探放水技术规范 煤炭工业部（1996年12月）；7) 矿井地质工作手册 柴凳榜主编 煤炭工业出版社（1984年10月）；8) 建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 煤炭工业部（2000年5月）。(3) 参考文献1)山西吕梁离石永宁煤业有限公司4号、6号、10号煤年度生产规划；2)山西吕梁离石永宁煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告2010.7山西地宝能源有限公司；3）山西吕梁离石永宁煤业有限公司水文地质类型划分报告2010.10山西地宝能源有限公司；4）山西吕梁离石永宁煤业有限公司永宁水井竣工报告临汾市尧都区抗旱服务队，2010.04。十一防治水工程技术方案根据前面条件的分析，永宁煤业矿井突水的直接灾害水源为山西组上部砂岩含水层、石炭系薄层灰岩含水层和老空水，次为局部可能存在间接的奥灰水灾害水源。导水通道主要为构造破碎带及采动冒裂带，次为封闭不良钻孔和陷落柱。所以永聚煤业规划防治水工程需达到的主要目标有四个方面：(1) 查明井田内构造、陷落柱、富水异常区等；(2) 探测老空及小窑地带附近对于矿井涌水的影响；(3) 掌握井田内开采煤层充水含水层的动态；(4) 采空积水区的探测与排水。在规划过程中，从区域内水文地质、专门水文地质研究，以及日常的矿井水文地质工作管理入手。分析永宁聚煤业的水文地质条件，主要从水文地质调查基础开始，继而进行水文地质补充勘探，分以下八个方面进行防治水工程规划。(1) 水文地质调查；(2) 水文地质补充勘探；(3) 顶底板水的防治；(4) 小窑、老空水及采空区积水防治；(5) 构造水害防治；(6) 开拓掘进巷道阶段防治水；(7) 回采工作面阶段防治水；(8) 日常防治水技术与管理。1、水文地质补充调查永聚煤业虽然以往做了一些水文地质工作，但是矿井水文地质条件具有动态特性，随着煤层采动下，水文地质资料对煤层开采存在一些不足。矿方应当针对存在的水文地质问题进行专项水文地质补充调查。(1) 水文地质补充调查范围应当覆盖整个井田的补给、径流、排泄条件所涉及的范围，并建立动态资料。(2) 水文地质补充调查，应当包括下列主要内容：资料收集。收集降水量、蒸发量、气温、气压、相对湿度、风向、风速及其历年月平均值和两极值等气象资料。收集调查区内以往勘查研究成果，动态观测资料，勘探钻孔、供水井钻探及抽水试验资料。地貌地质情况。调查收集由开采或地下水活动诱发的崩塌、滑坡、人工湖等地貌变化、各种岩溶地貌形态。对第四系松散覆盖层，查明其时代、岩性、厚度、富水性及与地下水的补排方式等情况，并划分含水层或相对隔水层，尤其分析底部与基岩接触段的隔水性能。初步分析研究其对矿井开采的影响。地表水体情况。在雨季对可能渗漏补给地下水的地段应当进行详细调查，并进行渗漏量监测，估算地下水得到的补给量。周边矿井情况。调查周边矿井的位置、范围、开采层位、充水情况、地质构造、采煤方法、采出煤量、隔离煤柱以及与相邻矿井的空间关系，和本井田的水力联系。2、水文地质补充勘探为获得6号、10号煤开采所需要的相关水文地质条件，有必要在井田范围内展开针对性的水文地质补充勘探工作，主要手段采用物探和钻探。补充勘探的具体目的包括：(1) 查明构造、陷落柱等地质异常体的位置、大小、分布范围和赋水情况，以及查明老窑分布及积水情况。(2) 查明太原组含水层、奥灰含水层的水文地质条件和相互之间的发育情况；(3) 查明煤层底板以下隔水层岩性、岩石力学指标、厚度、稳定性，阻隔水性能、构造破碎带对隔水层的破坏程度等；(4) 查明煤系砂岩裂隙含水层、太原组薄层灰岩含水层和奥灰含水层的厚度、岩性、富水性、水位和水文地质参数；(5) 初步查明各含水层水的水化学及同位素特征；(6) 建立含水层地下水位长期动态观测网。3、水文地质物探根据矿区的水文地质条件，以及各种物探手段的应用成熟程度，本规划选用瞬变电磁法，大地电磁岩性探测法、直流电法和音频电穿透法四种水文地质物探方法，探测和确定断层、陷落柱和裂隙密集带等地质异常体的位置、大小、分布范围和赋水情况，查明老窑分布及积水情况。(1) 瞬变电磁法瞬变电磁法属于时间域电磁感应法，它利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲场，在一次脉冲场间歇期间利用回线或电偶极接收感应二次场，该二次场是由地下良导地质体受激励引起的涡流所产生的非稳电磁场，通过观测随时间变化的二次场信号的变化，就可以判断出地下地层的电性变化及不均匀地质体的分布情况。该方法的主要用途为： 井田内富水区域探测； 井田内构造的存在及平面分布范围探测； 井田内老窑、陷落柱的存在及平面分布范围探测。本规划选用这种方法在地面探测井田内隐伏含水构造，破坏带、陷落柱及采空区积水空间位置及其赋水性变化。(2) 大地电磁岩性探测法大地电磁岩性(CYT)探测技术是利用太阳风形成的电磁波作为激发场源，用探测仪点频记录方式，在地面分别接收来自不同深度电磁波的反射信息，根据接收的电磁波速度和幅度（合称为综合能量CYT）、转换的类自然电位（CYP）及视电阻率判断不同深度下岩性、储层性质的变化，实现对测量区的探测与评价。该方法的主要用途为： 井田内不同含水层富水区域及埋藏深度探测； 井田内构造导水性探测； 井田内老窑、陷落柱深度及富水性探测； 井田内确定水文孔位置的探测。本规划选用这种方法在地面探测井田内不同含水层埋藏深度，厚度，隐伏含水构造的导水性，破坏带和陷落柱空间位置及其赋水性变化，确定水文孔施工位置。(3) 音频电穿透法音频电穿透法是利用电磁波在介质中传播时，其电流强度随介质层电阻率的大小而有规律变化的特征，进而计算出穿透各点的视电阻率相对关系，做出反映探测区域富水性强的等视电阻率平面等值线图，并可结合具体水文地质条件推断出顶底板含水体的性质，富水性大小，空间形态及分布范围，为防治水工作提供依据。该方法的主要用途为： 采煤工作面底板下100m内富水区域探测； 采煤工作面顶板100m内富水范围探测； 工作面内老窑、陷落柱的存在及平面分布范围探测； 注浆效果检查。本规划选用这种方法探测井下工作面隐伏含水断层，破坏带和陷落柱空间位置及其赋水性变化。(4) 井下直流电法井下直流电法主要用于开拓巷道顶底板、工作面顶板探查和掘进迎头超前探测。主要解决以下问题：1）巷道顶底板探查 利用现有的巷道工作，探查深度可达100m，可探测含水层赋存部位，局部富水体深度范围，导升高度及沿巷道方向分布宽度； 提供沿巷道方向垂向电阻率切片剖面，用于解释工作面巷道底板100m深度内的含水、导水体，潜在的突水通道、底板隔水厚度、含水层厚度、含水层原始导升高度； 要求巷道内无大范围积水。2）工作面顶底板探查改变工作方法，利用巷道侧壁可以探测工作面内的隐伏含水构造；利用多条巷道（上巷、下巷、切眼等）的数据进行立体成图对工作面底板不同深度进行类似“CT”成像的断面、平面切片，分离出电法含水异常区域，得到视电阻率异常断面图、平面图，进行立体解释。3）掘进堵头超前探查 利用巷道超前探测使用三极空间交汇探测法，可以预测堵头前方60m范围内存在的导、含水构造（断层、陷落柱、裂隙破碎带、老空巷道），提供前方60m范围内岩石的视电阻率变化信息 井下超前探测施工装置示意图 异常为相对异常，可以肯定解释异常区不会存在突水或出水的危险，解释的异常区不能肯定一定出水； 预测堵头的后方必须有不小于前方探测深度的施工空间； 智能化资料处理，容易掌握使用。概括地说，本规划共选取了四种水文物探方法，其中瞬变电磁和大地电磁岩性探测技术在地面应用，音频电穿透法用于采煤工作探测，直流电法用于工作面或掘进巷道探查。虽然这些方法在应用中解决了不少实际问题，但由于物探结果的多解性，无论应用哪种方法，所得结果都必须通过钻探加以验证。4、地面水文地质钻探(1) 水文地质钻探的目的和任务针对本井田石炭系煤层开采规划，水文地质钻探主要针对石炭系6号、10号煤层开采进行，查明永聚井田石炭系6号、10号煤的矿井水文地质条件，为制定科学合理的防治水方案，消除水患威胁，确保安全开采提供技术依据。水文地质钻探的具体任务有：6号、10号煤层至奥灰之间隔水层厚度、岩性、岩石的力学性质指标及阻水性能；太原组灰岩、奥陶系中统的岩性结构、厚度及分布、富水性；奥陶系中统含水层水位及与石炭系含水层水位，各含水层间的水力联系；预测区内6号、10号煤层的矿井正常涌水量及最大涌水量；评价井田承压水突水危险性分区。(2) 水文地质钻探的方法水文地质钻探的目的就是通过钻探试验、验证水文地质参数，简单的有验证某处的富水性，了解含水层某处的水位，同时也可做为简单抽水试验的观测孔，也可在试验之后做为长期观测孔保留下来，长期监测水位。本矿区的水文地质钻探的目的有两个；一是建立太灰、奥灰水观测网，做突水监测，二是利用太灰孔进行疏放水，降低井下涌水量。在本区建立地下水动态观测网的目的：掌握地下水动态变化规律，采集动态资料，编制不同时期太灰、奥灰含水层地下水位等值线图，进一步查明井田水文地质条件，为矿井防治水方法研究，特别是带压开采计算提供资料和依据。也为矿井事故处理，快速查清突水通道位置做前期准备，也是建立现代化矿井的要求。水文地质观测网中的观测孔的布置原则应遵循“一孔多用”的原则，观测孔在整体上控制采区，局部控制构造部位、边界，重点监控地段上加强，以查明区域内的水力联系，形成观测孔长期动态观测网。孔号位置钻孔类型终孔层位深度(m)作用1号水井井田内离石李家沟地面孔太原组173观测水位2号水井井田内离石李家沟地面孔太原组176观测水位1）布孔目的 探查6号煤底板以下至奥灰顶隔水层的厚度和岩性； 探查太灰岩溶的发育程度，L5L1灰岩的厚度及含水性； 探查太灰和奥灰含水层之水位关系，以及太灰、奥灰含水层的流场变化规律； 抽水试验时，观测并分析含水层的水位及流场变化规律，以及各含水层间水力联系情况； 建立矿井水文地质观测网。2）工程布置原则为取得系统水文地质资料，采取井上、下立体勘探相结合；探明构造与含水层间的相互关系相结合；重点地段与一般地段相结合；钻孔单一勘探目的与综合利用目的相结合；钻探与物探相结合的原则。以探查L5L1灰岩与奥灰水文地质特征为重点，以探查导水构造为目的，尽可能利用现有勘探孔，并按照一孔多用的布孔原则进行工程布置。3）钻孔施工技术要求地面钻孔要求下泵段不小于219mm，终孔口径不小于108mm，涉及到的主要含水层都要做抽水试验。三孔都要取芯，取芯段为：太灰孔4号底板至本溪组顶界，奥灰孔4号煤底板至奥灰顶界；井下钻孔开孔不小于168mm，终孔不小于89mm。需封闭止水段采用42.5#纯水泥浆严格封闭止水。施工过程中严格按矿井水文地质工程地质勘探规范（GB12719-1991）执行，并做好水文地质编录。钻孔施工完成后，孔口安装水位自记装置，做好长期观测。(3) 水文地质钻孔孔内探测与试验 岩石力学测试对上述长期观测孔和抽水孔在钻进施工过程中，分别获取4号煤底板至奥灰间不同岩层的岩样，进行底板岩石的物理力学性质试验，岩石物理性质主要包括：岩石的比重、容重、硬度等；岩石的力学性质主要指岩石的变形性质，如弹性、塑性、脆性、韧性、蜕变性和不同方向受力状态下的强度，如抗压、抗拉、抗剪强度的大小。岩石力学性质对评价煤层的开采条件具有实用价值。要求在4号煤底板至奥灰终孔连续取芯，包括泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩、灰岩等，地面3个孔取岩石力学样，每孔10组，共30组；井下一孔取1