山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计.doc

山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 1 前前 言言 山西潞安环能上庄煤业有限公司位于襄垣县北西 17km 东南距下良镇 7 0km 东北距西营镇 3 5km 行政区划隶属襄垣县西营镇管辖 地理坐标为 东经 113 01 37 113 03 11 北纬 36 40 47 36 42 24 根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件 晋煤重组办 发 2009 30 号 关于长治市襄垣县煤矿企业兼并重组整合方案 部分 的 批复 潞安环能上庄煤业有限责任公司 原企业 为单独保留矿井 核准 重组后企业名称为山西潞安环能上庄煤业有限公司 2012 年 10 月 22 日山西 省国土资源厅为其换发了采矿许可证 证号为 c1400002009111220044039 批准兼并重组后井田面积为 3 9565km2 开采 3 15 号煤层 生产能力为 0 90mt a 山西潞安环能上庄煤业有限公司由山西潞安环保能源开发股份有限公司 控股 为股份制企业 本矿井初步设计和安全专篇已经主管部门予以批复通过 随后矿方在该 两个文件批复的原则下进行了开工建设 矿井东部的山西襄矿新庄煤业有限公司对本矿井越界开采 并形成采空 区 本矿井设计主斜井 副斜井和集中胶带下山 15 号煤轨道下山要从该越 界开采后形成的采空区下方通过 虽然该部分井巷是从该采空区下方通过 但为预防和避免该采空区对井巷掘进工作的影响 以杜绝掘进过程中水灾事 故的发生 根据潞安集团公司 2012 164 号会议纪要中条文 在巷道掘进至距 采空区 30m 之前 应委托具有探放水资质的设计单位编制探放水专项设计并 报批 为此受该矿委托我公司组织有关技术人员 深入现场 实地考察 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 2 经过多方研究讨论 编制完成了山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与 下山掘进工作面探放水设计 一 设计的指导思想一 设计的指导思想 在贯彻执行煤炭工业政策 法规 条例的前提下 以经济效益 安全生 产为中心 以促进区域经济的发展为目标 以矿井资源条件 开发条件为基 础 本着 安全第一 预防为主 的原则 为矿井安全高效生产创造良好条件 二 设计的依据二 设计的依据 1 山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件晋煤重组办发 2009 30 号 关于长治市襄垣县煤矿企业兼并重组整合方案部分的批复 2 采矿许可证 3 由山西太行矿业工程技术有限公司于 2010 年 8 月编制的 山西潞安 环能上庄煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告 4 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计及 安全专篇 5 中华人民共和国建设部和中华人民共和国国家质量监督检验检疫总 局 2005 年制定的 煤炭工业矿井设计规范 gb50215 2005 6 国家安全生产监督管理总局 国家煤矿安全监察局颁发的 煤矿安 全规程 7 中华人民共和国安全生产法 8 矿山安全法 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 3 9 煤矿救护规程 10 煤矿防治水规定 11 建筑物 水体 铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 12 矿方提供的采掘工程平面图及其它资料 13 设计委托书 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 4 第一章第一章 矿井概况矿井概况 第一节第一节 井田自然概况井田自然概况 一 井田境界一 井田境界 依据 2012 年 10 月 22 日由山西省国土资源厅换发的采矿许可证 证号 c1400002009111220044039 批准开采 3 号 15 号煤层 生产规模 90 万吨 年 井田范围由 9 个拐点坐标连线圈定 6 带 井田南北长约 3 03km 东 西宽约 2 25km 井田面积 3 9565km2 井田境界拐点坐标见表 1 1 1 表 1 1 1 兼并重组后井田范围拐点坐标表兼并重组后井田范围拐点坐标表 1980 西安 80 坐标系 1954 北京 54 坐标系 拐点号 xyxy 14065951 7019683233 434066000 0019683302 00 24065490 7019683302 434065539 0019683371 00 34063495 6919683381 444063544 0019683450 00 44062924 6819682719 444062973 0019682788 00 54063354 6819682375 434063403 0019682444 00 64063275 6819682262 434063324 0019682331 00 74063406 6819682123 434063455 0019682192 00 84063282 6819681987 434063331 0019682056 00 94064583 6819681131 424064632 0019681200 00 二 交通位置二 交通位置 山西潞安环能上庄煤业有限公司位于襄垣县北西 17km 东南距下良镇 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 5 7 0km 东北距西营镇 3 5km 行政区划隶属襄垣县西营镇管辖 地理坐标为 东经 113 01 37 113 03 11 北纬 36 40 47 36 42 24 井田西有太长高 速公路 榆黄公路 北有武乡至墨镫铁路 井田及各村间有地方公路相连 井田交通较便利 交通位置详见图 1 1 1 三 地形 地貌三 地形 地貌 井田内大面积为第四系地层所覆盖 地貌特征多为黄土塬及黄土峁 沟 谷切割强烈 沟壑走向无规律性 井田地貌为剥蚀黄土丘陵区 地形较复杂 地势北高南低 北部山梁较 高点地面标高 1047 0m 谷底地面标高为 960 0m 相对高差 87 00m 地形坡 度一般 7 25 自然边坡较稳定 四 水系四 水系 本区属海河流域浊漳河水系北源 长治市境内流域面积 2098km2 长 55 5km 关河水库以上多年平均径流量 1 85 亿 m3 其支流史水河及次级上 良河从矿区南侧流过 史水河清水流量 0 053m3 s 多年平均径流量约 1000 万 m3 矿区北侧为涅河次级支流牛郞河 为季节性河流 区内沟谷大多近南 北向 井田内大部分沟谷无长年性流水 沟谷中雨季有短暂流水 五 气象 地震五 气象 地震 1 气象 本区属暖温带半湿润大陆性季风气候 四季分明 夏秋湿润多雨 冬季 干燥寒冷 年平均气温为 8 8 一月平均气温 8 1 最低 21 七月平 均气温 23 5 最高 37 无霜期 180 天 最大冻土深度 0 82m 年平均降 水量 532 8mm 年平均蒸发量 1768 1mm 降水多集中在 6 7 8 月份 风 向冬春季多西北风 夏季多为东南风 风力一般为 3 4 级 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 6 2 地震 据地震活动记载 历史上未发生过 5 级以上地震 主要以微震和小震为 主 据 建筑设计抗震规范 2008 年 版 该区设计地震基本加速度值 0 10g 设计地震分组第一组 地震设防烈度为 7 度 六 自然灾害六 自然灾害 本地区主要的自然灾害有大风天气 地震等 矿方应根据实际情况采取 相应的预防治理措施 第二节第二节 地质地质概况概况 一一 地地层层 井田位于山西省沁水煤田襄垣普查区的南部 井田内第四系黄土大面积 覆盖 井田北部二叠系上统上石盒子组 p2s 沿沟底零星出露有二叠系下统 下石盒子组 p1x 山西组 p1s 及等地层 根据井田地表及钻孔资料对井 田地层特征简述如下 1 奥陶系中统峰峰组 o2f 为含煤地层之基底 埋藏于井田深部 本组地层厚 120m 左右 中 上 部为灰 深灰色中厚层状石灰岩 质纯 夹白云质灰岩团块 下部为灰 深 灰色泥灰岩夹石膏层 单层厚 15 30mm 底部为角砾状泥灰岩 2 石炭系中统本溪组 c2b 平行不整合于峰峰组之上 本组地层厚 6 24m 平均 10 0m 岩性为灰 白色铝土质泥岩 粉砂质泥岩 薄层灰岩 煤线及窝状赤铁矿 山西式铁矿 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 7 3 石炭系上统太原组 c3t 整合于下伏本溪组地层之上 为本区主要含煤地层之一 本组地层厚 88 59 133 92m 平均 110 38m 底部以浅灰色细粒砂岩 k1 与本溪组整 合接触 顶部与山西组 k7砂岩整合接触 主要岩性为砂岩 粉砂岩 泥岩 灰岩和 8 9 层煤层 根据其岩性组合特征自下而上可分为三段 一段 c3t1 自 k1石英砂岩底至 k2石灰岩底 厚 17 63 39 58m 平均厚 27 35m 底部为 k1砂岩 泥质砂岩 下部为泥岩 薄煤层及薄灰岩 中上部为 14 15 号煤层及泥岩 砂质泥岩 其中 15 3 15下 号煤层为本区稳定可采煤层 煤层厚度 1 46 3 90m 平均 2 73m 二段 c3t2 自 k2石灰岩底至 k4石灰岩顶 厚 31 37 37 84m 平 均厚 35 77m 底部为 k2灰岩 顶为 k4灰岩 中部由砂岩 泥岩 k3灰岩及 11 12 13 号煤层组成 三段 c3t3 自 k4石灰岩顶至 k7砂岩底 厚 39 60 56 50m 平均 厚 47 26m 由砂岩 泥岩 灰岩及煤层组成 含 k5 k6灰岩及 7 8 9 号 煤层 4 二叠系下统山西组 p1s 平行整合于太原组地层之上 为区内主要含煤地层之一 本组地层厚 45 64 63 31m 平均 55 09m 底部以 k7砂岩底与太原组分界 顶部以 k8 砂岩底与下石盒子组分界 岩性主要为深灰色泥岩 砂质泥岩 粉砂岩 砂 岩及煤层 中下部含 2 号 3 上 3 号煤层 其中 3 下煤层厚 1 5 2 30m 平 均 1 90m 为稳定可采煤层 其余煤层不稳定 不可采 5 二叠系下统下石盒子组 p1x 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 8 平行整合于山西组地层之上 本组地层厚 83 39 95 90m 平均 89 60m 底部以 k8砂岩与下伏山西组整合接触 岩性主要为浅灰 浅灰绿 色砂岩 粉砂岩 砂质泥岩 泥岩组成 顶部为灰绿夹紫红色砂质泥岩 含 细粒菱铁矿鲕粒 其层位俗称 桃花泥岩 稳定而特征明显 为本区上 下 石盒子组地层分界的辅助标志 6 二叠系上统上石盒子组 p2s k9砂岩底至 k12砂岩底 平行整合于下石盒子组地层之上 按岩性特征 分为上 中 下三段 井田内仅出露下段地层 底部 k9砂岩为灰白色 浅 灰绿色厚层状含砾粗砂岩 其上以浅灰绿色泥岩为主夹细粒砂岩及粉砂岩薄 层 该层在区内保留厚度约 200m 7 第四系 q 厚 0 55 70m 平均 25 72m 与下伏地层呈不整合接触 由下而上可分为 第四系中更新统 q2 主要为浅红色亚粘土 含钙质结核 下部为 半固结的砂层和灰紫色亚粘土 底部有时夹一层未胶结的砂砾层 厚 0 23m 主要分布在山坡及沟谷中 第四系上更新统 q3 分布于山顶及山坡上 主要为浅黄色粘土 钙质结核及砂砾石透镜体 厚 0 50m 第四系全新统 q4 主要分布在大的沟谷中 组成河漫滩 由砂 砾石等冲洪积物构成 厚 0 15 60m 二二 含含煤煤地地层层 井田含煤地层为石炭系上统太原组 c3t 及二叠系下统山西组 p1s 平均总厚 165 47m 共含煤 15 层 煤层平均厚度 12 45m 含煤系数 7 52 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 9 其中太原组地层平均厚 110 38m 含煤 10 层 自下而上编号为 15 15 3 15 2 15 1 14 13 12 11 9 8 7 号等 煤厚 7 05m 含煤系数 6 4 其中仅 15 煤层可采 山西组地层平均厚 55 09m 含煤 5 层 自上而 下编号为 1 2 3上 3中 3 等 煤层厚 5 40m 含煤系数 9 8 其中仅 3 号煤层可采 三三 构构造造 根据井田内钻孔及井巷工程控制 井田总体构造形态为一单斜构造 地 层走向 ne 倾向 nw 倾角 3 13 局部发育褶曲 与区域构造一致 另 由井巷工程 物探控制发育有 2 条小型断层 1 个陷落柱构造 1 断层 f2逆断层 位于井田中部冯岩村南 地表为第四系覆盖 由巷道工程探 明 走向近 335 340 倾向 ne 倾角 42 落差 6 8m 井田内延长约 150m f9逆断层 位于井田北部 地表为第四系覆盖 由三维地震探明 走向 25 30 倾向 se 倾角 45 落差 8 10m 井田内延伸约长度 600m 2 陷落柱 陷落柱 位于井田东北部 地表为第四系覆盖 由三维地震探明 呈 椭圆形 规模80 90m 3 岩浆岩 井田内外无岩浆岩侵入 综上所述 对照 dz t0215 2002 煤 泥炭地质勘查规范 井田构造复 杂程度为简单类型 四四 可可采采煤煤层层 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 10 井田内可采煤层见表 2 1 2 表 2 1 2 可采煤层特征表 煤层厚度 m 煤层间距 m 煤层结构 含 煤 地 层 煤 层 编 号 最小 最大 平均 最小 最大 平均 矸石 层数 类别 顶板岩性 底板 岩性 煤层 稳定 程度 可采性 备 注 p1s3 1 16 3 40 1 94 1 2简单 砂质 泥岩 粉砂岩 砂质 泥岩 细砂岩 稳定 赋存区 可采 24 8 49 24 42 65 9 0 24 2 03 0 73 0简单 砂质泥岩 粉砂岩 砂质 泥岩 泥岩 较稳 定 局部 可采 c3t 15 1 46 3 90 2 73 57 45 78 35 64 35 0 1简单 泥岩 砂质泥岩 粉砂岩 砂质 泥岩 泥岩 稳定 全区 可采 各煤层特征分述如下 3 号煤层 位于山西组下部 据 8 个钻孔资料统计结果 井田内 3 号 煤层有分岔现象 分为三个分层 3上 3中和 3 中部夹有 4 15m 的夹石层 其中 3 煤层厚 1 16 3 40m 平均 1 94m 为稳定可采煤层 3上 3中煤层不 稳定 不可采 煤层结构简单 层位稳定 常含夹矸 1 2 层 由砂质泥岩 组成 夹矸厚 0 0 65m 其直接顶板为砂质泥岩 粉砂岩 局部相变为细砂 岩 底板为细砂岩 砂质泥岩 泥岩 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 11 井田南端有煤层露头及风氧化带分布 局部存在剥蚀现象 3 号煤层开 采多年 存在大面积的采空区及古空区 9 号煤层 位于太原组中部 据 8 个钻孔资料统计结果 井田内 9 号 煤层厚 0 24 2 03 m 平均 0 73m 煤层结构简单 不含夹矸 层位稳定 为较稳定局部可采煤层 其顶板为砂质泥岩 局部为砂岩 粉砂岩 底板为 砂质泥岩 泥岩 局部为粉砂岩 井田内 9 号煤层埋藏较深 不存在风氧化及剥蚀现象 现条件下 9 号 煤层尚未动用 15 号煤层 位于太原组一段的中部 距 k2灰岩底面 7 30 11 79m 平均 9 64m 据 8 个钻孔资料统计结果 井田内 15 号煤层厚度 1 46 3 90m 平均厚 2 73m 煤层结构简单 煤层稳定 属全区稳定可采煤 层 含夹矸 0 1 层 夹矸层不稳定 最大厚 0 60m 呈层状 其顶板为泥岩 局部为砂质泥岩 粉砂岩 底板为砂质泥岩 泥岩 井田内 15 号煤层埋藏较深 不存在风氧化及剥蚀现象 现条件下 15 号煤层尚未动用 五五 煤煤质质 根据国家标准 gb t15224 2004 煤炭质量分级 本井田 3 号煤层属特 低硫 低灰 高灰 中高发热量之贫煤 pm 煤对二氧化碳反应差 热稳定 性高 为良好的动力用煤及化工用煤 9 号煤层为特低硫 低灰 中灰 中 热值 特高热值之贫煤 pm 为良好的动力用煤及化工用煤 15 号煤层为 低硫 中高硫 特低灰 高灰 低热值 特高热值之贫煤 pm 可作为动 力及化工用煤 因 15 号煤层硫含量高 煤的用途受到限制 应对该煤层进 行洗选加工等技术处理 扩展煤的工业用途 提高经济效益 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 12 第三节第三节 井田水文地质条件井田水文地质条件 一 地表水一 地表水 井田范围内无地表水体 地貌形态多为黄土塬 黄土丘等 地表被沟谷 切割的支离破碎 呈树枝状分布 沟谷在洪水季节主要接纳洪水的排泄 本井田工业场地处于井田的东南部 分布于史水河 干谷 上游的次一 级沟谷边缘 地势较高 沟谷坡度 1 0 5 0 地形起伏大 有洪水时随即 向南排泄 进入史水河 再入浊漳河干流 据访问 近 50 年时间该区无大 的洪水 仅小水流在沟谷内即排即泄 最高洪水位线标高约 922m 本矿主 斜井井口标高为 954 697m 副斜井井口标高为 955 066m 回风井井口标高 为 957 451m 工业场地较低处的地面标高为 950m 井田南侧史水河的沟口 处地面高程为 940m 均高于最高洪水位线 922m 该矿工业场地内的井口和 场地内的建筑物体其周围有防水墙 正常年份的雨水可顺山坡沟谷流走 洪 水不会对矿井口或建筑物造成威胁 自建矿至今未发生过洪水灾害 二 主要含水层二 主要含水层 1 第四系松散孔隙含水层 井田内第四系松散地层大面积分布 于井田中部和南部分布的黄土台塬 和沟谷两侧 地下水水位埋深 1 50 3 00m 出水量 5 10m3 d 水质较差 井田周边分布的黄土层 由于冲沟切割 为透水不含水地层 2 二叠系碎屑岩类裂隙含水层 该含水岩组主要指石盒子组及山西组 由 2009 年 4 月 襄垣县上庄煤 矿风井井筒检查孔地质勘查报告 在井田北部施工了一个风井井筒检查孔 其孔口坐标为 x 4026632 000 y 38404489 800 h 945 50m 通过简 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 13 易水文观测 该孔的孔内水位 冲洗液消耗量小 根据钻探岩芯破碎程度 岩性及岩芯裂隙发育程度和裂隙面的水蚀痕迹 物探盐化扩散试验等工作 确定钻孔的含水层分布段 含水层岩性为浅灰色细砂岩 中厚层状 地层破 碎 较破碎 裂隙含水 水化学类型为 hco3 k na 抽水试验结果 静止水位埋深 45 00m 水位标高 900 50m 涌水量 0 075 l s 降深 125 61m 单位涌水量 6 10 4l s m 渗透系数为 0 005m d 影响半径为 89 52m 按 煤矿防治水规定 附录二 该组含水岩层为弱富水性 水文地质条 件简单 地下水的补给为大气降水的入渗补给 水的流向为顺层方向 由北 东向南西 3 石炭系上统太原组碎屑岩夹碳酸盐岩裂隙含水层 太原组 k6灰岩与 k5 k4 k3 k2灰岩及厚层中粒砂岩即属该类含水层 据井田内施工钻孔探水文观测资料 其含水层无明显的分层性 一般情况下 该组地层自上而下以灰岩含水为主 据邻区夏店详查地质报告中 1703 号钻 孔抽水资料 地下水水位标高为 820 00m 单位涌水量为 0 004l s m 弱富 水性 渗透系数为 0 16m d 水化学类型为 hco3 so4 ca k na 4 奥陶系中统碳酸盐岩岩溶裂隙含水层 为煤系地层的基底 据对本区近几年来的施工的岩溶深井对比研究 该 套地层的主要含水岩层位于奥陶系中统上马家沟组地层的中下部 上部的峰 峰组地层在本区为不含水或微含水 其岩性为厚层状灰岩 灰黑色泥灰岩或 角砾状泥灰岩 层间裂隙充填石膏 厚度 200 300m 上马家沟组的上部地 层岩性为厚层状灰岩 一般岩溶不发育 含水微弱 据对本矿使用的深井实 测 地下水位埋深 307 00m 水位标高为 644 30m 石板沟煤矿 1 号深井 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 14 水位标高为 646 00m 水井出水量 20 25m3 h 水位降深 4 64 20 50m 单 位涌水量 0 34 1 20l s m 为中等 强富水性含水岩层 水化学类型为 hco3 so4 ca mg 由此推算井田内奥灰岩溶静水位为 643 647m 三 主要隔水层三 主要隔水层 1 石炭系中统本溪组厚层状泥岩 该地层主要由厚层状铝土质泥岩 泥岩组成 厚度平均 15 0m 2 石炭系上统太原组中厚层状泥岩 砂质泥岩 该套地层为本组地层 的主要岩层 其分布厚度占总地层厚度 60 以上 多为灰岩与砂岩的夹层 单层厚度一般在 2 0m 以上 3 二叠系下统山西组与上石盒子组厚层状泥岩 砂质泥岩 该套地层分 布厚度大 致密 裂隙不发育 单层最大厚度一般为 11 0 21 0m 四 地下水的补给 径流及排泄四 地下水的补给 径流及排泄 本区第四系孔隙含水层主要受大气降水补给 向地形低凹处排泄 基岩 风化裂隙含水层主要受大气降水和第四系孔隙含水层补给 主要排泄方式为 地形低凹处排泄 人工开采及垂直向下补给碎屑岩裂隙含水层 碎屑岩裂隙 含水层和碎屑岩夹碳酸盐岩裂隙岩溶含水层间由于泥质岩类隔水层的存在 相互间水力联系差 主要以相互平行的层间径流为主 排泄一般为煤层开采 的疏干排泄 奥陶系岩溶地下水在本井田为补给 径流区 地下水流向由西 北至南东 排泄方式主要为泉群和井采排泄 五 矿井充水因素分析五 矿井充水因素分析 一 一 3 号煤层充水因素分析号煤层充水因素分析 1 直接充水 井田开采 3 号煤层 煤层厚度 1 16 3 40m 平均厚度 1 94m 直接充水 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 15 含水层为 3 号煤层顶板砂岩裂隙含水层 依据 煤矿防治水规定 中的导水 裂隙带最大高度计算公式 3 号煤层覆岩以中硬岩石为主 1020 m hli 式中 hli 为导水裂隙带 包括冒落带的最大高度 m m 为煤层厚度 1 50 2 30m 平均 1 94m n 为煤分层开采系数 取 1 预算井田 3 号煤层一次采全高时产生的导水裂隙带高度为 34 49 40 33m 一般为 37 56m 可以沟通上部下石盒子组底 k8砂岩含水层 水 在井田的东南部 由于煤层埋藏较浅 3 号煤层开采时可导通上层风化 带裂隙水和第四系松散地层的地下水 因此矿井生产时应有所防范 2 奥灰系灰岩含水层充水 井田内 3 号煤层底板标高为 620 0 960 0m 井田西部埋深大 东部埋 深小 在井田区西部约 350m 宽的范围内 奥陶系灰岩含水层水位高出 3 号 煤层底板最大高度为 26 0m 高出奥陶系地层顶面 119 43m 其它大面积区 域奥陶系灰岩含水层水位 井田区域 646 0m 低于 3 号煤层底板 煤层以下 隔水层总厚 至奥陶系地层顶面 84 87 101 97m 平均 93 42m 按 煤 矿防治水规定 附录四计算公式 突水系数计算 m p t 式中 t 突水系数 mpa m p 底板隔水层承受的水压 mpa 取值 1 19mpa m 底板隔水层厚度 m 取值 3 号煤层底板至奥陶系灰岩顶面 间层间隔水层总厚度 93 42m 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 16 经计算井田西区 3 号煤层的突水系数 t 为 0 013mpa m 按 煤矿防治 水规定 正常块段不大于 0 1mpa m 构造破坏块段一般不大于 0 06 mpa m 的临界值 因此在无构造导水通道或人为钻探通道时 发生奥灰水对煤层底 板的突水事故的可能性小 二 二 9 号煤层充水因素分析号煤层充水因素分析 1 直接充水 井田拟开采 9 号煤层 煤层厚度 0 24 2 03m 平均厚度 0 73m 局部可 采 直接充水含水层为煤层顶板砂岩和上部灰岩裂隙含水层 该层直接顶板 岩层的坚硬程度为中硬岩 根据以下公式 10m20 hli 式中 hli 为导水裂缝带 包括冒落带的最大高度 m m 为煤层厚度 取煤层最大厚度 2 03m 计算井田 9 号煤层一次采全高时产生的导水裂隙带最大高度为 38 50m 可沟通煤层上部 k6灰岩含水层水 因此矿井生产时应有所防范 2 奥灰岩含水充水 井田内 9 号煤层底板标高为 580 0 930 0m 仅在井田区西部约 570m 宽 的范围奥陶系灰岩水位高出 9 号煤层底板 最大高度为 66 0m 井田其它大 面积区域奥陶系灰岩水位 井田区域 646 0m 低于 9 号煤层底板 煤层以下 隔水层总厚 44 87 61 97m 平均 53 42m 根据以下公式对突水系数进行计算 由公式 t m p 式中 t 突水系数 mpa m 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 17 p 底板隔水层承受的水压 mpa 取值 1 19mpa m 底板隔水层厚度 m 取值 9 号煤层底板至奥陶系灰岩顶 面间层间隔水层厚度 53 42m 经计算井田西区 9 号煤层的突水系数 t 为 0 022mpa m 按 规定 正 常块段不大于 0 1mpa m 构造破坏块段一般不大于 0 06mpa m 的临界值 因此在无构造导水通道或人为钻探通道时 发生奥灰水对煤层底板突水事故 的可能性小 三 三 15 号煤层充水因素分析号煤层充水因素分析 1 直接充水 开采 15 号煤层 可能会受到煤层顶板厚层状灰岩含水层的直接充水 结合原钻孔抽水试验资料 钻孔单位涌水量为 0 0006l s m 为弱富水性 渗 透系数为 0 005m d 直接由 15 号煤层顶板含水充水 2 上覆采空区积水充水 15 号煤层由于煤层开采过程中产生的裂隙塌陷 容易沟通导水裂隙带内 其它含水层 15 号煤层厚度为 1 46 3 90m 平均 2 73m 顶板岩石岩性为 厚层状灰岩 抗压强度 50 60mpa 顶板采用全部陷落法管理 依据 煤矿 防治水规定 中的导水裂隙带最大高度计算公式 15 号煤层覆岩以坚硬岩石 为主 1030 m hli 计算井田内 15 号煤层一次采全高时 产生的导水裂缝带高度为 46 25 69 25m 一般为 59 57m 煤层开采后可以沟通上部 k5 石灰岩含 水层 井田 3 号煤层底板距 15 号煤层顶板为 108 54 106 10m 计算导水裂 隙带最大高度为 69 25m 对 3 号煤层采空或积水区不具影响 但应考虑断层 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 18 陷落及钻孔沟通可能影响到 3 号煤层采空积水 而造成的上部采空积水直接 突水 因此矿井生产时应有所防范 3 奥灰系灰岩含水层充水 突水系数计算 由公式 m p t 式中 t 突水系数 mpa m p 底板隔水层承受的水压 mpa 取值 1 19mpa m 底板隔水层厚度 m 取值 15 号煤层底板至奥陶系灰岩顶 面之间隔水层厚度 32 16 突水系数计算 t 0 037mpa m 按 煤矿防治水规定 正常块段该计 算值不大于 0 10 mpa m 构造破坏块段不应大于 0 06 mpa m 的临界值 因 此在无构造作用和人为钻孔作用时 发生奥灰水对 15 号煤层底板突水事故 的可能性小 六 采 古 空区积水六 采 古 空区积水 井田内有 7 处采空区积水 均为 3 号煤层开采后遗留的采空区 井田内 总积水面积为 352489m2 总积水量 240252m3 矿井周边分布有 4 个煤矿 据本次调查 总积水面积为 116451m2 总积水量 79371m3 东南部的水碾沟 煤矿开采 15 号煤层 其采空积水对本矿井 3 号煤层开采无影响 井田外西 部的上良联营煤矿 东部的老窑港煤矿 井田外西南部的白杨岭煤矿调查采 空区内有部分积水 但由于其采空积水范围与本矿井不相连 且留有足够的 边界保安煤柱 无越界开采 现状条件下对本矿井 3 号煤层开采无影响 七 周边矿井充水条件七 周边矿井充水条件 据本次矿井调查 井田内外现条件下不存在小窑开采现象 兼并重组前 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 19 井田周边分布 4 个相邻矿井 1 山西襄矿上良煤业有限公司 位于井田外西部 批准开采 3 号煤层 现采 3 号煤层 井田面积 4 3616km2 生产能力 60 万 t a 矿井正常涌水量 480m3 d 据调查其井田东 部采空区内有积水 积水量为 33001m3 详见表 2 采空积水区距矿界 50m 无越界开采 2 山西襄矿新庄煤业有限公司 位于井田外东南部 井田面积 1 17km2 前期批准开采 3 号煤层 经多 年开采 资源已经枯竭 现开采 15 号煤层 生产能力 60 万 t a 矿井正常涌 水量 2760m3 d 该矿开采 15 号煤层 对本矿井越界开采 3 白杨岭煤矿 位于井田西南部 批准开采 3 号煤层 生产能力 3 万 t a 矿井涌水量 240m3 d 该矿于 2004 年关闭 据调查 其井田北部采空区内有积水 积水 量为 15532m3 本井田南部现状条件下已基本开采结束 该矿与本矿井相邻 处留有足够的矿界保安煤柱 现状条件下 其采空积水区距矿界 20m 无越 界开采 4 老窑港煤矿 位于井田东北部 批准开采 3 号煤层 井田面积 3 278km2 生产能力 3 万 t a 矿井涌水量 48m3 d 该矿井于 2006 年已关闭 据调查 其井田西部 采空区范围内有部分积水 积水量为 30838m3 但其矿界与本矿井不相连 距本矿间距为 155m 无越界开采 八 矿井水文地质类型八 矿井水文地质类型 根据 煤矿防治水规定 矿井水文地质类型划分如下 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 20 1 受采掘破坏或影响的含水层及水体 本矿井开采 3 号煤层 受采掘破坏影响的含水层为其煤层上部的山西组 碎屑岩含水岩层 疏干排水使该地层水位下降 该含水层补给条件差 钻孔 单位涌水量为 0 0006l s m 为弱富水性 渗透系数为 0 005m d 依据 煤矿 防治水规定 分类依据 矿井水文地质条件为简单 2 矿井及周边老空水分布状况 井田内有 7 处采空区积水 均为 3 号煤层开采后遗留的采空区 井田内 总积水面积为 352489m2 总积水量 240252m3 矿井周边分布有 4 个煤矿 据本次调查 总积水面积为 116451m2 总积水量 79371m3 东南部的水碾沟 煤矿开采 15 号煤层 其采空积水对本矿井 3 号煤层开采无影响 井田外西 部的上良联营煤矿 东部的老窑港煤矿 井田外西南部的白杨岭煤矿调查采 空区内有部分积水 但由于其采空积水范围与本矿井不相连 且留有足够的 边界保安煤柱 无越界开采 现状条件下对本矿井 3 号煤层开采无影响 根 据 煤矿防治水规定 分类依据 3 号煤层矿井水文地质条件为中等 3 矿井涌水量 根据地质报告 采用原上庄井田生产资料 开采 3 号煤层 同时煤层埋 藏较浅 煤矿的生产能力为 30 万吨 年 矿井正常涌水量为 11m3 h 最大涌 水量为 25m3 h 采用水文地质比拟法中富水系数法公式 q c p 式中 q 涌水量 m3 d p 年产量 万吨 经计算 矿井开采 3 号煤层时 生产能力达到 90 万 t a 矿井正常涌水 量正常为 30m3 h 最大涌水量为 50m3 h 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 21 依据 煤矿防治水规定 分类依据 矿井水文地质条件为简单 4 突水量 矿井开采 3 号煤层的 井下无突水点 采掘工作面及煤层顶板有淋水渗 出 依据 煤矿防治水规定 分类依据 矿井水文地质条件为简单 5 开采受水害影响程度 井下开采时 老空水 顶板砂岩含水层及构造破碎带含水水害隐患是防 治水工作的重点 井田构造简单 煤层顶板含水微弱 在煤炭开采时认真做 好防水 探水 疏干与排水工作 将采掘工作不受水害的影响 根据 煤矿 防治水规定 分类依据 该项分类依据为简单 6 防治水工作难易程度 根据矿井水文地质特征 认真做好井上 井下的防治水工作 对本井田 的老空积水和相邻矿的已关闭或生产矿井 认真做好调查工作 由于本井田 存在采空积水和对周边相邻矿井防水工作较简单 并易于进行 根据 煤矿 防治水规定 分类依据 矿井水文地质条件中等 综合上述评述 依据就高不就低的原则 矿井水文地质条件类型确定为 中等 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 22 第二章第二章 工程概况工程概况 第一节第一节 工程概况工程概况 根据上庄煤业提供的资料 矿井东部的山西襄矿新庄煤业有限公司 15103 15105回采工作面对本矿井越界开采 新庄煤业15103工作面已回采 150m 15105工作面运输 回风顺槽已经送出 尚未回采 1 井巷落低及布置水平位置 井巷落低及布置水平位置 主斜井井底煤仓 集中胶带下山布置 由于受新庄煤业越界开采15号煤后留下的采空区的影响 将集中胶带下 山上仓段和井底煤仓上口布置在距15号煤底板下部20m的岩层当中 为保证 煤仓上口及集中胶带下山的支护及施工安全性 煤仓上口及集中胶带下山顶 板与15号煤采空区底板之间留设不小于20m厚的纯岩柱 集中胶带下山采空区段沿采空区下部20m处从15号煤采空区下部穿过 待通过采空区后以水平方式找到15号煤后 再沿15号煤布置 副斜井 井底车场 15号煤轨道下山布置 副斜井落底在 774 15号煤底板下方岩层当中 井底车场也按此水平 布置 井底车场平段终结后 15号煤轨道下山沿新庄煤业越界开采15号煤后 留下的采空区的下部20m布置 待穿过采空区之后 以6度坡向上爬坡 找到 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 23 15号煤之后再沿15号煤布置 2 井巷断面 井巷断面 主斜井 新建 半圆拱断面 净宽5 0m 净断面17 31m2 副斜井 新建 半圆拱断面 净宽5 0m 净断面积17 31m2 集中胶带下山采用矩形断面锚网喷加锚索支护 净宽5 0m 净高2 9m 15号煤轨道下山采用矩形断面锚网喷加锚索支护 净宽4 8m 净高 2 9m 净断面13 90m2 第二节第二节 周边矿井周边矿井及越界开采及越界开采 井田外周边相邻有 4 座矿井 井田西部为山西襄矿上良煤业有限公司 东部为山西襄矿新庄煤业有限公司 老窑港煤矿 西南部为白杨岭煤矿 根据上庄煤业提供的资料 矿井东部的山西襄矿新庄煤业有限公司 15103 15105 回采工作面对本矿井越界开采 新庄煤业 15103 工作面已回采 150m 15105 工作面运输 回风顺槽已经送出 尚未回采 主斜井 副斜井和集中胶带下山 15 号煤轨道下山要从该越界开采后的 采空区下方通过 因此须制定专项探放水措施 加强探放水工作 确保掘进 工作的安全进行 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 24 第三章第三章 探放水总述探放水总述 第一节第一节 探放水原则探放水原则 l 采掘工作面必须坚持 有掘必探 先探后掘 的原则 尤其遇到下列情 况之一时 更应重视 加强探水工作 确认无突水危险后 方可前进 1 接近水淹的井巷 老空 老窑或小煤矿时 2 接近水文地质复杂的区域 并有出水征兆时 一般征兆 煤层变潮湿 松软 煤帮出现滴水 淋水现象 且淋水可由小变大 有时煤帮出现铁锈色水迹 工作面气温降低 或出现雾气及硫化氢气味 有时可闻到水的 嘶嘶 声 矿压增大 发生片帮冒顶及底鼓 工作面底板灰岩含水层突水征兆 工作面压力增大 底板鼓起 底鼓量有时可达 500mm 以上 工作面底板产生裂隙 并逐渐增大 沿裂隙或煤帮向外渗水 随裂隙的增大 水量增加 当底板渗水量增 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 25 大到一定程度时 煤帮渗水可能停止 此时水色时清时混 底板活动时水变 浑浊 底板稳定时水色变清 底板破裂 沿裂缝有高压水喷出 并伴有 嘶嘶 声或刺耳水声 底板发生 底爆 伴有巨响 水大量涌出 水色乳白或呈黄色 经确认无突水危险后 方可前进 2 预计水压较大的地区 正式探水钻进前 必须先安好孔口管和控制 闸阀 孔口管的长度 应根据水压和围岩性质在探放水设计中明确规定 孔 口管与孔壁之间 必须灌注水泥浆固定 待水泥浆凝固后进行扫孔 扫孔后 必须进行耐压试验 达到能承受设计水压后 方准继续钻进 特别危险的地 区 还应预先采取开掘安全躲避硐 规定撤人的避灾路线等安全措施 3 钻进时 发现煤岩松软 片帮 来压或在钻眼中水压 水量突然增 大 以及有顶钻等异状时 必须停止钻进 但不得拔出钻杆 立即向矿调度 室报告 并派人监测水情 如果发现情况危急时 必须立即撤出所有受水威 胁地区的人员 然后采取措施 进行处理 钻眼内水压过大时 应采用反压 和防喷装置的方法钻进 并有防止孔口管和煤 岩 壁突然鼓出的措施 措 施内容应包括背紧工作面 留出钻眼部分 在拦板外面加设顶柱或木垛 必要时还应在顶 底板坚固地点砌筑防水墙 然后方可打开钻眼放水 4 钻孔放水前 必须估计积水量 根据矿井排水能力和水仓容量 控 制放水眼的流量 还必须观测水压 钻孔放水时 必须设专人监测钻孔出水 情况 测定水量 做好记录 遇有水量突然变化时 必须进行处理 并立即 报告矿调度室 在排水过程中 有被水所封住的沼气或其它有害气体突然涌 出的可能 必须制订安全措施 报矿总工程师批准 5 底板隔水层厚度达不到安全开采要求时 原则上必须进行疏水降压 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 26 开采 有条件时 也可采取在加强排水能力前提下的分区隔离开采 6 在安钻探水前 必须遵守下列规定 1 加强钻孔附近的巷道支架 背好顶帮 并在工作面迎头打好坚固 的立柱和拦板 2 清理巷道浮煤 挖好排水沟 3 在打钻地点或其附近安设专用电话 4 确定主要探水孔的位置时 应由测量和负责防探水人员亲临现场 共同确定钻孔方位 角度 钻孔数目以及钻进深度 7 相邻矿井的分界处 必须留防水煤柱 严禁在各种防隔水煤柱中采 掘 8 井巷出水点的位置及其水量 有积水的井巷及采空区的积水范围 标高和积水量 必须绘在采掘工程平面图上 在水淹区域应标出探水线的位 置 采掘到探水线位置时 必须探水前进 9 每次降大到暴雨时和降雨后 应及时观测井下水文变化情况 并向 矿调度室报告 10 水淹区积水面以下的煤岩层中的采掘工作 应在排除积水以后进行 如果无法排除积水 必须编制设计 由企业主要负责人审批后 方可进行 11 煤层顶板有含水层和水体存在时 应当观测 三带 发育高度 当导 水裂隙带范围内的含水层或老空积水影响安全开采时 必须超前探放水并建 立疏排水系统 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 27 第二节第二节 探放水设备选择探放水设备选择 根据 矿井通风安全装备标准 本矿井提供的地质报告 煤层赋存情 况和矿方的实地调查 设计本矿井探放水设备为 井下探放水钻机 型号为 myz 200 型 电机功率 22kw 数量为每个掘进工作面 2 台 一用一备 myz 200 型钻机技术参数 钻孔深度 200m 钻孔角度 0 90 开孔直径 87mm 终孔直径 65mm 电机功率 22 kw 主机外形尺寸 2000mm 800mm 1600mm 主机重量 1200kg 安装钻机探水前 必须遵守下列规定 1 加强钻孔附近的巷道支架 背好顶帮 并在工作面迎头打好坚固 的立柱和拦板 2 清理巷道浮煤 挖好排水沟 探水钻孔位于巷道低洼处时 必须 配备与探放水量相适应的排水设备 3 在打钻地点或其附近安设专用电话 4 确定主要探水孔的位置时 应由测量和负责防探水人员亲临现场 共同确定钻孔方位 角度 钻孔数目以及钻进深度 第三节第三节 排水设备选择排水设备选择 一 水泵房及水仓一 水泵房及水仓 在副斜井井底布置有主水泵房及水仓 井底水仓布置在水泵房一侧 山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井斜井与下山掘进工作面探放水设计 28 主水泵房净宽 4 5m 长 20m 管子道净宽 3 0m 倾角 18 斜长 40m 水仓采用主 副水仓形式布置 净断面 7 4m2 主水仓长度 118m 有效 容积 460m 副水仓长度 62m 有效容积 240m3 满足排水需求 二 水泵二 水泵 副斜井井底设主排水泵房及井底水仓 矿井涌水经敷设于副斜井井筒中 的排水管路排至地面工业场地的井下水处理站水池 根据初步设计 本矿选用 md85 45 4 型离心水泵三台 水泵技术参数 如下 额定流量 qe 85m3 h 额定扬程 he 180m 三台水泵 一台工作 一 台备用 一台检修 排水管路采用 159 4 5 无缝钢管 选用yb2 280m 2型矿用隔爆电动机 电动机主要技术参数如下 电压 660v 转速2980r min 功率90kw 三 排水路线三 排水路线 排水路线如下 掘进工作面 集中胶带下山 15号煤轨道下山 副立井中央水仓 由主 水泵房水泵经副斜井排至地面 四 排水措施四 排水措施 1 钻孔放水前 必须估计积水量 根据矿井排水能力和水仓容量 控 制放水眼的流量 还必须观测水压 钻孔放水时 必须设专人监测钻孔出水 情况 测定水量 做好记录 遇有水量突然变化时 必须进行