水害检测、诊断和预警报告.doc

水害检测 郑煤集团芦沟煤矿二五东井水害检测、诊断和预警报告郑煤集团芦沟煤矿二五东井水害检测、诊断和预警报告（地测防治水科）二0一八年一月目 录一、矿井概况2二、矿井水文地质情况31、水力性质42、含水层43、 隔水层64 、矿井充水条件7三、矿井水害事故类型9四、各种水害突水征兆10（一）、断层裂隙水10（二）、顶板裂隙水11（三）、底板灰岩含水层水11（四）、老空、老窑水12五、矿井防治水预防措施12（一）、地面防治水综合治理措施12（二）、井下防治水综合治理措施13六、矿井水害的监测监控和预控15（一）、根据我矿实际情况对矿井水害的监测监控主要包括15（二）、主要预控措施16七、矿井水灾处理方案16郑煤集团芦沟煤矿二五东井水害检测、诊断和预警报告一、矿井概况郑煤集团芦沟煤矿二五东井位于新密市岳村镇马寨村境内，为2005年第一批郑煤集团整合矿井，现隶属郑煤集团公司独立生产块段，矿井证件齐全。设计生产能力30万吨/年，开采二1煤层，井田面积0.4542Km2，地质储量499.3万吨，保有储量264.04万吨，截止2017年12月底剩余保有储量242.37万吨,剩余服务年限2.7年。矿井为低瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量3.44m3/t，绝对瓦斯涌出量1.05m3/min，煤层自燃倾向性为类，属不易自燃煤层。矿井设计正常涌水量为407m3/h，最大涌水量为700m3/h，实际涌水量64m3/h。矿井开拓为立井单水平上下山开拓方式，采煤方法为走向长壁后退式采煤法，全部垮落法管理顶板。主井净断面面积9.62m2，井深393.07m，选用2JK2/11.5型矿用提升机，井筒内布置2.0t双码非标箕斗，采用钢性罐道，并设有梯子间，主要担负着全矿井的煤炭提升任务，同时兼作矿井的回风井和安全出口。副井净断面面积为12.56m2，落底标高为203m，井深393.76m，选用2JK2.5/20型矿用提升机，井筒内布置0.75t双码非标罐笼，作为下料、提矸、升降人员及进风，并设梯子间，作为矿井的安全出口。二、矿井水文地质情况本井田内无较大河流，仅井田东北部有一条春马河，由北北西向南东东注入本区外围主干河流双洎河，一般流量为0.1 m3/s。其它小溪多属季节性溪流，流量受大气降水控制。根据河南省密县煤田岳村矿区地质勘探报告记载，以往在春马河西岸石炭系地层露头的地方，有间歇上升泉四个，其最大涌水量达22.6 m3/s，天气干旱，泉水即枯。目前均已枯干。1、水力性质二五东井位于芦沟煤矿的东北部，处于深部的径流区，其南部边界李家窝正断层，上盘的砂岩含水层与下盘二1煤对接，下盘的L7-8灰岩含水层与上盘的二1煤对接，断层沟通了二1煤底板上下含水层的水力联系，为一导水断层；东北部的春马河正断层，下盘的L1-3、O2灰岩与上盘的二1煤层对接，为一导水断层；北部为马寨二矿老空区，存在大量的老空积水，受地表水补给明显；西部与芦沟矿25西井相邻，属无限补给边界。总之，整个芦沟井田范围内二1煤层底板受断层影响，L78，L56，L13，O2灰岩含水层，水力联系密切，地下水不仅做横向运动，而且还做纵向运动，从而形成一个统一的含水体，补给边界，西自云蒙山，北至荥密背斜轴部，向东至圣泉峪、三李一带，面积约1000平方公里，地下水从西北流向东南，二五井南部的李家窝正断层和北部的春马河正断层均为导水断层，使得矿区水源充沛。2、含水层1、第四系砂、砾石孔隙含水层新近系为白色、浅灰白色泥灰岩，裂隙不发育，局部有小溶洞。地表蜂窝状空洞发育。第四系为黄土状亚粘土和黄土状亚砂土。底部含钙质结核与透镜状碎石层，底部含水，地下水流方向大致由北向南。2、二1煤层顶板砂岩裂隙含水层系指二1煤以上100 m范围内的灰白色中细粒或中粗粒砂岩（俗称大占砂岩、香炭砂岩和砂锅窑砂岩），为二1煤层顶板直接充水含水层，局部裂隙发育，往往有方解石脉充填；最多含68层，一般有45层，厚度24.4575.11 m，平均47.46 m，底部距二1煤顶63.15 m，含水不均匀，钻孔单位涌水量0.0063 L/sm，渗透系数0.01370.1791 m/d，pH值为7.08.2，对二1煤层开采影响不大。3、太原组上段灰岩岩溶裂隙含水层上部灰岩段为二1煤底板直接充水含水层，由L7L8二层灰深灰色中厚层状灰岩组成。自L7灰岩底至L8石灰岩顶或菱铁质泥岩，由深灰色隐晶质灰岩、泥岩、砂质泥岩、细粒石英砂岩及两层不稳定煤层组成，发育L7、L8二层灰岩，含燧石条带和动物化石；L7、L8层位稳定厚1.523.16 m，平均10.98 m，上距二1煤0.128.17 m，平均10.02 m。岩溶发育，局部见溶洞，溶洞宽0.5 m，岩溶裂隙发育不均匀，富水性强，连通性差，补给水源不足，极易疏干，对矿井开采影响小。因此，L7-8灰岩水是矿井的疏放对象。L5灰岩：厚08.63 m，平均5.51 m，岩溶裂隙发育，上距二1煤31.6568.46 m，平均48.82 m。据芦沟井田13-补48孔注水资料，钻孔单位涌水量0.053 L/sm，渗透系数0.3874 m/d，原水位标高80.24 m，现水位标高-170m，芦沟矿井检孔资料，渗透系数平均值为0.6672 m/d，所以芦沟矿L7-8渗透系数平均值为0.5064 m/d。4、太原组下段灰岩岩溶裂隙含水层太原组下段L1-3灰岩：岩溶裂隙承压含水层，富水性强，厚6.9922.99 m，平均15.94 m，该层灰岩直接位于一1煤之上，上距二1煤45.7580.44 m，平均53.74 m。岩溶裂隙发育，富水性强，单位涌水量0.17072.140 L/sm，渗透系数0.584111.850 m/d。5、奥陶系中统O2石灰岩岩溶裂隙含水层芦沟井田内奥灰最大揭露厚度114m（35-补1孔）；岩溶裂隙发育，但不均一；该含水层上距二1煤底板56.28108.97 m，平均84.7 m。隔水层为铝土质泥岩，具有高压水头，可通过区域断层补给上部各含水层，若采掘过程中不慎揭露此含水层，该含水层对于煤层开采影响较大。据芦沟矿以往抽水资料单位涌水量0.00340.068 L/sm，渗透系数0.00140.0119 m/d，为HCO3-Mg-Ca型水，pH值为7.88.0，总硬度13.5德国度，矿化度小于0.59g/L。根据本矿井下水文观测孔O2水位标高为+52 m。3、 隔水层1、石盒子组砂泥岩隔水层系指二1煤上100 m起到上部基岩剥蚀面的二叠系上、下石盒子组，主要包括泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩、粉砂岩等，厚度一般在100 m以上，其间夹有数层中、粗粒砂岩含水层，但被隔水层阻隔，水力联系较差，总体上表现为隔水性，能有效阻隔地表水、浅层地下水进入矿井。2、二1煤层底板砂泥岩隔水层二1煤顶隔水层：灰深灰色砂质泥岩、泥岩，厚035.96 m，平均5.45 m，厚度变化大，有时因大占砂岩直接压在煤上，导致工作面部分区段内起不到隔水作用。二1煤底板隔水层：灰深灰色砂质泥岩、泥岩互层，厚0.128.17 m，平均10.02 m，位于L78灰岩含水层之上，一般起不到隔水作用。3、太原组中段砂泥岩隔水层系指L5L7之间的泥岩、砂质泥岩、细砂岩、粉砂岩等，厚10.0040.80 m，平均25.36 m。该隔水层位于太原组上、下段灰岩高承压水头含水层组之间，隔水良好。4、本溪组铝土岩、泥岩隔水层位于奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层之上，主要为灰白色铝质泥岩、深灰色炭质泥岩和泥岩，厚度平均7.56 m，阻隔O2灰岩水与上部L1-3灰岩水发生水力联系，因为其厚度较薄，在带压开采时常视其和L1-3灰水为统一的带压开采水体。4 、矿井充水条件据矿井突水台帐资料和区域矿井水文地质条件分析，本矿井充水因素主要是大气降水和地表水，其次是地下水和老空水。1、大气降水大气降水对地下水的补给主要受地形控制。依地表汇水条件，地表汇水地形可分为汇流地形（低洼谷地）、滞流地形（坡度小，起伏不大的平原和台地）和散流地形（坡度大，切割强列的山脊和山坡）。不同的入渗条件和地形的结合，会构成不同的降水入渗补给条件。一般汇流地形最有利于大气降水时矿井涌水的入渗补给，而散流地形则不利于大气降水对地下含水层的补给。地表的滞水条件除地形因素处，还常会受到植被、耕土层结构等的影响，一般来说，地表植被越发育，耕土层厚而疏松的地表条件会延长大气降水在原地的滞流时间，从而减少了地表迳流量而增加对矿井涌水的补给。2、地下水顶板含水层：二l煤直接顶板为砂质泥岩，厚0.722.00 m，平均7.33 m，老顶为大占砂岩。其上部为香炭砂岩及砂锅窑砂岩，构成了二1煤层顶板含水层，钻孔单位涌水量0.0063 L/sm，渗透系数0.01370.1791 m/d。顶板含水层水量一般不大，在采动时会发生滴水、淋水或小量突水，通过导水裂隙带进入巷道或工作面，往往呈现出涌水水量由小到大再到小的突水过程。顶板砂岩水的补给水源主要为石盒子组的砂岩水，离煤层较远，补给量较小，一般不会对矿井造成大的灾害。底板充水含水层：矿井底板直接的主要充水水源来自太原组的L7-8灰岩，目前本矿在掘进和回采过程中，底板出水水源主要来自L7-8灰水，出水量为713 m3/h，掘进中该含水层水将直接进入巷道而被疏干，对采面一般影响不大。底板间接充水含水层为L1-3与O2灰岩承压含水层，太原组下段L1-3灰岩为岩溶裂隙承压含水层，富水性强，岩溶裂隙发育，但不均一；O2灰岩含水层具有水压高，可通过区域断层补给上部各含水层，若采掘过程中不慎揭露此含水层，该含水层对于煤层开采影响较大本矿21皮带下山及21轨道下山在掘进过程中进行了超前物探和预注浆，21021、21061工作面进行了底板加固，本矿开采至今没有发生过大的底板突水事件。3、老空水矿井的周边存在较多采空区，大多具有一定的老窑水。同时本矿浅部也存在大量采空区，其间也会存在大量积水，它和周围老窑水共同组成了本矿下一步生产的头顶“悬水”老空水。老空水突水时具有来势猛，水量大的特点，所以要超前探放水或留足保护煤柱。三、矿井水害事故类型（一）、地表水溃井事故：下暴雨时，地表洪水通过各种通道溃入井下造成淹井事故。矿井井筒、采空区地表塌陷、裂缝（尤其是沟谷中的塌陷、裂缝）是地表洪水溃入井下的主要通道。（二）、断层水突水事故：断层以及周边裂隙，使局部富水性增强，形成富水的不均匀性。断层由于本身含水且能导通松散层、煤系砂岩裂隙各含水层（组）、底板砂岩含水层（组）等含水层（组）向采掘空间充水，构成矿井充水的重要通道，造成透水事故。（三）、顶板突水事故：顶板突水是矿井生产过程中经常发生的水文地质现象。由于出水的突然性，常常给矿井安全生产带来危害。采掘工作面推进过程中的顶板渗水，不会淹没工作面和其他工作场所。顶板渗水会影响掘进工作面的施工难度，减少施工进度，根据本矿实际情况，顶板水对本矿影响较小，不会造成较大的顶板事故。（四）、底板突水事故：随着开采深度的增加矿井面临更加复杂的水文地质条件和煤层底板透水威胁，在没有任何防突水措施的情况下，突水性突出，极易造成大量人员伤亡和财产损失。掘进工作面是底板突水高发、易发地带，并造成较大的人员伤害。（五）、老空、老窑水突水事故: 掘进工作面打通老空区积水，在短时间内有大量的积水涌入矿井，造成人员伤亡事故。四、各种水害突水征兆（一）、断层裂隙水断层裂隙水一般在巷道揭露时多表现为次生裂隙在远距离内均有不同程度的淋滴水出现，且出水量随裂隙的集中，出水量明显增大，随着出水量的增大，断层带内松弱充填物逐渐随水流游动使得出水点明显变得浑浊，且水中夹带的颗粒成份杂乱，如果出水时间较长，水量较大，巷道周围还会伴随压力增大现象发生。（二）、顶板裂隙水（1）、突水部位发潮、滴水、且滴水现象逐渐增大，仔细观察发现水中含有少量细砂。（2）、发生局部冒顶，水量突增并出现流沙，流沙常呈间歇性，水色时清时浊，总的趋势是水量、沙量增加，直至流沙大量涌出。（3）、顶板发生溃水、溃沙，这种现象可能影响到地表，致使地表出现塌陷坑。（三）、底板灰岩含水层水(1)工作面压力增大，底板鼓起，底鼓量有时可达500mm以上。 (2)工作面底板产生裂隙，并逐渐增大。 (3)沿裂隙或煤帮向外渗水，随着裂隙的增大，水量增加，当底板渗水量增大到一定程度时，煤帮渗水可能停止，此时水色时清时浊：底板活动时水变浑浊，底板稳定时水色变清。 (4)底板破裂，沿裂缝有高压水喷出，并伴有嘶嘶声或刺耳水声。 (5)底板发生底爆,伴有巨响，地下水大量涌出，水色呈乳白或黄色。 （四）、老空、老窑水老空、老窑水多呈局部积存，其水量补给条件较差，由于积水场所受到人为和自然因素的作用，部分有机物发生还原反应后，硫含量较高，使得地下水由原来的弱碱性转变成弱酸性，且伴有特殊的臭鸡蛋味。其透水征兆有：挂汗、挂红、酸性大、水叫、发涩等特点。五、矿井防治水预防措施（一）、地面防治水综合治理措施（1）、工作面开采后其顶板冒落、裂隙带预计能发育到地表，为了防止地表水和大气降水对井下的危害，回采面开采后，应该对受开采影响的地表范围进行综合治理，防止地表水渗漏井下。矿区地表周围存在采动裂隙，已经过回填压实处理，雨季前应进行隐患排查，对回填不实有溃水可能的裂隙从新进行回填处理。（2）、积极调查矿井及附近地面水流系统的汇水情况，掌握当地历年降雨量和最高洪水位的资料，以便结合矿井具体条件建立疏、防和排水系统。（3）、井口和工业场地内主要建筑物的地面标高，需高出当地历年的最高洪水位；对低于当地历年最高洪水位的井口及建筑物，必须采取修筑坝及挖掘沟渠等疏通水路的措施。（4）、井口附近和塌陷区内外的积水可能侵入井下时，必须根据具体情况采取措施，并符合下列要求: 容易积水的地点应修筑沟渠，排泄积水.修筑沟渠时应避开露头、裂缝。特别低洼地点无法利用沟渠排水时，应填平夯实，对范围太大无法填平的低洼地带，应用水泵排水，防止地表水渗入井下。 排到地面的井下水，必须妥善处理，避免倒渗井下。 在汛期来临时防治水领导小组组织人员检查矿区及其附近地表有无裂缝和塌陷等现象，发现漏水情况，必须及时处理。（5）、对使用中的钻孔，孔口必须加盖封好。报废的钻孔必须及时封孔，防止地表水或含水层的水流入井下。（6）、每年雨季前、雨季中及雨季后由矿井防治水领导小组负责，协调矿有关部门及各施工单位对井上、下防排水工作进行全面检查，对检查发现的问题及时责成有关单位进行整改；并随时观察分析险情，发现异常，立即向水害预警领导小组汇报，以便及时采取措施。（7）、认真组织抢险队伍，储备足够数量的抢险物资，并负责检查施工单位在雨季抢险时储备的设备、工具及物资和人员落实情况等，防治水材料必须专管专用。（二）、井下防治水综合治理措施（1）、为了做好采掘工作面防治水工作， 严格执行“物探先行、钻探验证”必须按照“有掘必探，先探后掘”的原则，确保万无一失。从而避免重大水害的发生。（2）、井下水仓、沉淀池和排水沟中的淤泥应在雨季来临前至少清理一次，以后应根据实际情况及时进行清理。（3）、雨季来临前，组织进行一次水泵联合试运转试验，确保各种排水设施能够正常工作，做好水泵联合试运转记录。日常工作中，对水泵、管路、闸阀、排水用的配电设备和输电线路，都必须定期检查和维护，以便于及时发现问题及时处理，做到有备无患。在雨季来临之前，组织专门人员对排水设施进行一次隐患大排查，发现隐患立即予以整改，不留死角。（4）、对防汛检查中发现的问题，责令各有关单位及时认真整改，对迟迟不行动的单位和个人，报请防治水领导小组进行严肃查处。（5）、采掘工作面排水管必须接到迎头，除了正常使用的以外，应配备至少1台备用水泵及相应的开关，并保证备用水泵及开关的状态良好。在可能有水害威胁的巷道低洼处预先留置水仓。积水较多时专门安排排水工排放。（6）、井下探放水、底板注浆加固必须编制相应设计及措施并报上级部门审批后实施。（7）、根据初步设计矿井正常涌水量：407m3/h，矿井最大涌水量：700m3/h，矿井中央水仓安装MD280-657水泵5台，额定排水量为280 m3/h，功率为630 KW，2台工作，2台备用，1台检修。根据联合试运转情况每台泵实际平均排水能力为264.4 m3/h，2台泵排水能力为528.8 m3/h，21采区水仓安装MD155-304水泵5台，额定排水量为155 m3/h，2台工作，2台备用，1台检修。根据联合试运转情况每台泵实际平均排水能力为134.5m3/h，2台泵排水能力为269m3/h；均满足生产需要。（8）、井下水情水害观测，每日对井下排水量进行统计分析，并对涌水量变化区域进行调查分析，每旬对井下水量进行观测一次。六、矿井水害的监测监控和预控（一）、根据我矿实际情况对矿井水害的监测监控主要包括（1）、井下各涌水点水量进行观测，建立相关台账，并将数据反应在防治水图纸上。（2）、对井下采掘工作面采用“物探先行，钻探验证”的综合防治水措施。（3）、对采掘工作面水量进行观测，随采掘作业的进行及时观测出水情况。（4）、对老空区密闭处的水量、密闭墙的密闭性进行观测。（5）、每月组织水害排查分析，建立会议纪要，根据会议纪要要求严格落实整改。（6）、对于采掘工作面每月进