珠烽煤矿防治水规划u.doc

山西煤炭运销集团珠烽煤业公司防治水规划2011年7月6日一、煤矿简介：山西煤炭运销集团珠烽煤业有限公司矿井兼并重组整合项目主体企业为山西煤炭运销集团公司，行政区划属静游镇管辖。本矿井是根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室晋煤重组办发200927号文件关于太原市娄烦县煤矿企业兼并重组整合方案的批复，单独保留原山西珠烽煤业有限公司，生产能力由0.9Mt/a提升至1.2Mt/a。2009年12月11日山西省国土资源厅核发采矿许可证：C1400002009121220051702，批准开采7、7、9号煤层。受山西煤炭运销集团太原有限公司煤业分公司委托，我公司编制了山西煤炭运销集团珠烽煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计。矿井主要技术经济指标1、井田尺寸：东西宽约3.8km，南北长约4.22km，井田面积5.6812km2，批采4、7、9号煤层。2、储量：矿井地质资源/储量为114.52Mt，设计可采储量为59.03Mt.3、矿井设计生产能力：1.2Mt/a；服务年限35.1a。4、井田开拓方式：斜井开拓。5、水平划分及水平标高：全井田共分两个水平，即以+1100m为一水平，以+1030m为二水平。6、矿井以一个综采放顶煤工作面、两个综掘进工作面来保证设计生产能力和正常生产接替。7、矿井移交生产时，新增井巷工程量8394.1m，万吨掘进率70.0m。新增掘进体积132842.45m3，万吨掘进体积为1107.0m3。8、矿井各场地总占地面积为15.82hm2，其中：工业场地占地10.25hm2，临时排矸场地占地3.0hm2，风井场地占地0.6 hm2。9、矿井原煤全员效率为10t/工，在籍职工总人数为545人。10、矿井建设总投资46899.16万元，吨煤投资390.83元。11、矿井建设总工期16.5个月。二、自然地理1、地形地貌井田位于吕梁山脉的东麓，地表呈侵蚀中山地貌，井田内地势总体为北高南低，最高点位于井田西部边缘，标高为1384.0m，最低点位于井田东南角的龙泉河谷，标高为1215.2m，最大相对高差168.8m。2、河流水系井田内河流不发育，黄土冲沟发育，主沟多沿北东向发育，支沟一般为北西向和南东向，井田南部有龙泉河自西向东流过，在雨季汇集沿途冲沟内洪水向东排入汾河，天旱时一般干涸。井田内地表水属黄河流域、汾河水系。3、气象地震本区属大陆性半干旱气候，夏季短而燥热，冬季长而寒冷。平均年降水量为394.8mm，雨水少，且降水量集中在7、8、9月份。年蒸发量平均为1762.1mm，为降水量的近4倍。年平均气温为8.3，最高气温为36.4，最低气温为-30.5，每年10月底结冰，翌年3月底解冻，冰冻期为160天以上。最大冻土深度0.851.17m。全年主导风向为东南风（夏季），其次为西北风（冬季），最大风速16m/s，平均风速为2.1m/s，风力一般为5级，最大可达8级。近年来降水量见下表:年度19951996199719981999200020012002降水量（mm）476535336378278398273484三、井田水文地质条件井田为黄土高原的中山丘陵区，新生界覆盖面积大，仅沟谷中有零星的基岩出露。1. 地表水井田内主干冲沟沿北东方向发育，次一级冲沟为北西向和南东向，井田北、中部冲沟多由主干冲沟向北东汇入岚河，南部冲沟大多向南汇入龙泉河，龙泉河位于井田南部，流向由西向东，其上游可见细小泉水，流经奥陶系灰岩地段便渗入地下补给地下水，进入煤田之后由第三、四系泉水补给形成溪流向岚河排泄。由于第三、四系泉水受大气降水影响呈季节性补给，龙泉河在雨季时有溪流或洪流通过，旱季时一般干涸。据汾河水库管理局提供信息，龙泉河多年平均流量0.6m3/s,最大洪峰流量120m3/s(1960年)。岚河、龙泉河最终均汇入汾河。井田范围内龙泉河最高洪水位在12251256m之间，三矿井口均位于井口附近最高洪水位以上，但个别井口与最高洪水位标高相差甚少，一般情况下不会发生龙泉河洪水淹没井口的事件，但遇特大洪水时有可能造成淹井。2. 含水层据龙泉精查勘探区资料，将井田含水层自上而下叙述如下：（1）第三、四系砂、砾孔隙、基岩风化裂隙带含水层该含水层主要分布在龙泉河河床及两岸阶地，与基岩风化带直接接触，风化带厚度为2030m，透水性较好。岩性主要为砂砾及卵石为主，岩屑及次生黄土杂于其中，地下水埋深011.60m，水位标高11201232.4m，水位变化幅度0.42.01m，受地表水和地下水的双重补给，单位涌水量q=1.1-3.9L/s.m，k=18.26-57.89m/d，属中等富水的含水层，水质类型为HCO3-Mg-Ca或HCO3-Ca-Na型，PH值7.38.42，总硬度3.025.77mg/L。（2）二叠系石盒子组砂岩裂隙含水岩组该含水岩组为厚层状中、粗砂岩，覆盖于第三系和第四系表土层下，此层水量甚小。据235号孔抽水试验，单位涌水量为0.115L/s.m。渗透系数为0.52m/d。（3）二叠系下统山西组砂岩裂隙含水岩组该含水岩组为34层中、粗砂岩，彼此被隔水层分开，由简易水文观测分析，其富水带小而孤立。据235号抽水试验证明，含水很少，单位涌水量为0.02L/s.m，渗透系数为0.152m/d，静止水位标高为1163.34m。水质类型为HCO3-SO4-Ca-Mg型，矿化度为0.397mg/L，总硬度为6.9mg/L，PH值为7.7。（4）石炭系上统太原组砂岩、石灰岩裂隙岩溶含水岩组该裂隙岩溶含水岩组为L1、L2、L3灰岩，以L2灰岩最为稳定，厚度为2.066.80m，L3灰岩厚度为0.306.70m，L1灰岩较薄，砂岩裂隙含水层为太原组上部厚层状K3中、粗砂岩，局部为砂砾岩，厚度019.23m，一般510m，该含水层组在浅部受风化影响，裂隙及岩溶发育，235号孔抽水试验，涌水量很小，流量为0.00490.0178L/s，LB-3号孔单位涌水量0.062L/s.m，渗透系数0.073m/d。水质类型为HCO3SO4-CaMg型，总硬度为0.2749mg/L。太原组上部砂岩裂隙水据235号抽水试验，单位涌水量甚微，渗透系数为0.00091m/d，水位标高为1191.19m。（5）奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水岩组含水岩组为马家沟组，其底部角砾状灰岩夹石膏层可视作隔水层，该隔水层之上为厚层状石灰岩，岩溶裂隙较发育。其补给区位于勘探区西部的梁家庄、盖家庄、城东沟一带，面积约100km2，基岩大面积裸露，地下水呈潜水赋存。排泄区为下静游一带汾河河谷，以群泉形式排泄，涌水量0.81.39m3/s，排泄高程11171122.7m。迳流区位于马家岩、龙泉、下静游、任家沟一带，长达10km。岩溶裂隙承压水由西向东运动，水力坡度12.7。本井田为迳流区，顺层向东南径流。2006年148队在井田东部外施工有LB-3水文孔（X=4227150.00 Y=19568563.72 H=1178.00），孔深868.21m，奥陶系钻进210.04m水位埋深51.56m，静止水位标高1126.44m，峰峰组与上马家沟组混合抽水试验单位涌水量0.103L/s.m，渗透系数0.144m/d，水样分析属HCO3-K+Na和SO4SCO3-Ca型水，矿化度0.45g/L。根据该水文孔资料和井田东部界外510m的235号钻孔奥灰水位观测结果（奥灰水位标高1131.81m）结合区域奥灰水迳流方向和水力坡度，推测井田内奥灰水位标高约1133.01144.0m。据龙泉精查报告资料，水质类型为HCO3SO4-CaKNa型，矿化度为0.3410.516g/L，总硬度为4.678.9毫克当量，PH值为7.47.85。3. 隔水层（1）本溪组隔水层太原组9号煤层下至本溪组底部主要由泥岩、铝质泥岩、砂质泥岩等组成，夹不稳定薄煤线，厚度为5070m，是奥陶系中统岩溶水与太原组砂岩裂隙水和石灰岩裂隙岩溶水间的良好隔水层。（2）石炭系太原组和二叠系山西组层间隔水层本隔水层由泥岩、砂质泥岩、粘土质泥岩及煤层等组成。分布于各层石灰岩和各层砂岩含水层之间，单层厚度为数米至数十米。构成平行复合结构，起到层间隔水作用。四、矿井充水因素分析及水害防治措施一、 矿井充水因素井田内对矿井的充水因素较多，主要为煤层顶板以上含水层、地表水、老窑水及奥灰水。原辽海煤矿、常胜窑煤矿井口位置较低，与龙泉河最高洪水位相差无几，在遇特大洪水时有淹井可能。4号煤层直接充水含水层为山西组砂岩裂隙孔隙含水层，7、9号煤层直接充水含水层为太原组岩溶裂隙含水层，一般情况下（除煤层露头附近浅埋区），由于此两含水层富水性均弱，补给条件差，因此对矿井生产影响不大，但煤层浅埋区即露头附近该含水层富水性有所增强且有可能沟通第三、四系潜水含水层，故对4、7、9号煤层的开采产生一定的影响。经采用经验公式HC=（34）M、Hf=+5.1计算，4号煤层采用采全高开采后，煤层上部最大冒落带高度为26m，最大导水裂隙带高度为176 m ，9号煤层采用采全高开采后，煤层上部最大冒落带高度为45m，最大导水裂隙带高度为300m ，据此数据在井田西部4、9号煤层的开采将沟通地表水对矿井涌水产生影响。奥陶系岩溶含水层为间接充水含水层，此含水层富水性强，水位标高大约为11331144m，井田煤层东北大部分低于此高度，为承压区，最低处位于井田北部，标高710m，底板隔水层承压水头最大494m，9号煤层与奥陶系地层之间隔水层厚度约60m，采矿对底板隔水层的扰动破坏厚度，取经验值17m，突水系数为0.113Pa/m，处于煤炭工业技术政策（试行）（1979年9月）规定的正常区0.15和构造破坏区0.06之间，在正常区域没有突水危险，但遇导水断层和陷落柱时可能造成突水。从表4-1并结合煤层底板等高线图可以看出，4号煤层全层处于安全区，7号煤层仅东北部局部处于危险区，9号煤层东部大部处于危险区，因此，在采掘过程中，要采取必要的措施，给断层和陷落柱留设足够的防水煤柱，以防造成突水事故。井田内原常胜窑煤矿9号煤采空区内存有大量积水，由于其位于4、7号煤层之下，对井田内4、7号煤层的开采没有影响，积水区北部为龙泉河，新建矿井必将给河床留设保安煤柱，保安煤柱的留设将有效地排除其积水对9号煤层开采的影响。辽海煤矿9号煤采空区积水量较小，采用疏干方法可解决对9号煤的影响。突水系数计算表 表4-1煤层最低标高（M）最大水头（M）隔水层厚度（M）突水系数（MPa/m）安全标高（M）安全水头（M）47804941300.0477740494900.0667874479710494600.113940263水头从隔水底板起算，采矿对隔水底板的破坏按17m计算，安全突水系数为0.06 MPa/m另外，井田内钻孔封闭质量参差不齐。据精查报告叙述，44、51、54、271、279、142等孔因孔内事故，孔内遗留有钻具、套管、电缆等物品或因钻孔坍塌、分叉而无法封闭，其它钻孔均用水注浆进行封闭，但水泥标号低，质量差。因此井田内钻孔也是矿井充水因素之一。综上所述，井田水文地质条件属简单（西部）中等（东部）类型。二、水害及防治措施1. 发生过的水害1996年原常胜窑煤矿附近古空区塌陷，遭龙泉河山洪淹井，溃入常胜窑煤矿井下的洪水通过煤层露头附近的古空及采空区殃及东南部的马家岩煤矿，致使马家岩煤矿9号层全部被淹。2003年龙泉河河床因早年关闭的赤土华煤矿采空区而坍塌，常胜窑煤矿再次遭受山洪淹井。以上水害均发生在9号煤层古空及采空区附近，均由地表水引发，由于井田内及其周边9号煤层的开采强度大于4、7号煤层，所以地表水对井田9号煤层的开采产生严重的水害隐患。2. 可能发生的水害井田内可采煤层大部位于奥灰水位之下，若遇导水断层及陷落柱则可能发生奥灰突水造成水害；井田西南部煤层露头附近老窑众多，其采空区大多相互贯通，由于距地表较近，受地表水及第三、四系潜水的补给，空区内有大量积水，这些积水区均处于较高水平，如不慎打通将造成古空突水事故。另外，井田内钻孔封闭质量参差不齐，在钻孔附近采掘时也可能造成钻孔突水。3. 防治措施井田西南部处于煤层浅没埋区，虽各含水层富水性相对较强，但基本以静储量为主，对矿井的影响不是很大。井田东北部煤层处于深埋区，煤层上覆含水层富水性明显减弱，对矿井的影响不大。井田西南部的空区（采空、古空）内存有大量的积水，因此在开采时对以往采空区应留设隔水煤柱，并对地表的塌陷进行填埋、封堵，以防空区突水发生。同时应对西北岚县更生煤业有限公司贯通的巷道彻底封闭，并向上级主管部门汇报以加强监管力度，以免有新的贯通情况再次出现。据精查报告叙述，44、51、54、271、279、142等孔因孔内事故，孔内遗留有钻具、套管、电缆等物品或因钻孔坍塌、分叉而无法封闭，其它钻孔均用水注浆进行封闭，但水泥标号低，质量差。可见勘探时施工的钻孔封孔质量不高，在钻孔附近采掘时也可能造成钻孔突水。钻孔突水的特点是水量不是很大，但水压高，来势凶猛，造成的危害不可小视。因此在钻孔附近采掘时，要采探防相结合的防范措施，在无法确定其是否有威胁时应设置防水煤柱。关于构造对井田水害的影响主要是诱导作用，其本身含水量一般不会造成水害。通过邻矿马家岩煤矿井下实际情况，所遇断层均有不同程度的涌水现象，但数月后逐渐变小而易被疏干。其诱导作用主要表现为沟通其它水源而使矿井遭受水害。分析以上因素，对井田内的断层应采取预测预报、探排结合、长期观测等防治手段。分析以上因素，井田内水文地质条件并不算复杂，对水害的预防也并不困难，关键是管理层要从思想上重视，从而形成一套严格的安全生产制度，只要严格按照制度进行生产，可以杜绝绝大部分事故的发生。五、矿井涌水量预算三个参与整合的矿井均未对历年涌水量进行过统计，据2004年三矿的资源储量检测报告及资源储量核查报告，三个参与整合矿井均开采9号煤层，矿井涌水多来自顶板淋水，原辽海煤矿、安子湾煤矿和常胜窑煤矿正常井下涌水量分别为20、100、100m3/d，雨季稍大。由于矿井现采区基本不受奥灰水充水影响，而上覆含水层多属弱含水层，矿井涌水量除与季节有关外，主要与煤层顶板悬露面积有关，而顶板悬露面积与煤层的生产能力有紧密的线性关系，故采用类比法预计矿井涌水量。近几年三矿生产能力之和为9万t左右，正常涌水量之和为220m3/d，最大涌水量280m3/d，矿井进行机械化升级改造后生产能力将达到90万t/a，预计正常涌水量为2200m3/d，最大涌水量为2800m3/d。以上预算结果未考虑不同区域水文地质条件不尽相同、矿井排水对煤层上部含水层的疏干作用以及井田深部奥灰水对矿井的充水影响等因素，仅供参考。六、供水水源现在矿井生活用水为井田南部辽庄村水井水，井下排水净化后作为生产用水，可满足生活和生产的需要。矿井采煤方法升级改造后，需水量增大，如出现生活用水短缺，可考虑打深井，取用奥陶系岩溶含水层水，此含水层水质好，水量丰富，可以满足需要。7、 防治水队伍的组建及装备1、应急队伍组织机构： 队 长：王海玉 副队长：裴战军 应急队伍共分为三个分队： 一分队队员：解海峰 刘在有 彭卫健 樊 强 张峰勇 彭矿成 马东则 樊二强 王新岗 二分队队员：郝荣贵 郭 峰 孙哲峰 张 磊 刘常禄 张卫东 马俊明 段亮虎 尚冠华 三分队队员：裴占军 王海玉 鲁晋勇 孙立祥 何 发 马晋杰 郭宏生 程金磊 王新明配备所需器材，按年计划在安全措施费中支出，其它按集团有关文件执行。2、物资储备制度1）、必须配备足够的雨衣、雨靴、矿灯、铁锹等工具，并存放在指定地点保管，专人负责保管。2）、在正常所需防汛物资储备外，要不定期储备一定数量的备用防汛物资，要求按指定地点存放整齐，由防汛领导小组统一调拨使用。3）、对存放防汛物资的仓库要用醒目的大字标明“防汛物资”。4）、防汛物资仓库钥匙由专人负责保管，24小时保持联系。5）、潜水泵排水管、电缆、操作开关必须连接完好齐全，随时备用。八、防治水计划本矿定于每年6月份，由总工程师负责收集水文地质资料，骋用专业的探放水队伍，编制本年度我矿的防治计划及措施，所需的费用列入本年度本矿的财务支出，上报煤业公司。每年汛期来临之前（四月底前）要将有关防洪抢险的物资及材料准备好，分给有关部门以备急需之用。1、地表水井田内主干冲沟沿北东方向发育，次一级冲沟为北西向和南东向，井田北、中部冲沟多由主干冲沟向北东汇入岚河，南部冲沟大多向南汇入龙泉河，龙泉河位于井田南部，流向由西向东，其上游可见细小泉水，流经奥陶系灰岩地段便渗入地下补给地下水，进入煤田之后由第三、四系泉水补给形成溪流向岚河排泄。由于第三、四系泉水受大气降水影响呈季节性补给，龙泉河在雨季时有溪流或洪流通过，旱季时一般干涸。据汾河水库管理局提供信息，龙泉河多年平均流量0.6m3/s,最大洪峰流量120m3/s(1960年)。岚河、龙泉河最终均汇入汾河。2、地面防治水管理办法1）、每年四月底，必须由矿长召集有关单位对地面防洪设施进行一次全面检查，发现问题必须赶在雨季来临前处理完毕。2）、对漏水的防洪沟渠和河川因及时堵漏或改道。3）、对地面裂缝和塌陷地点必须填塞，堵塞工作必须有安全措施，防止人员陷入塌陷坑内。4）、每次降大到暴雨时和降雨后，必须派专人检查矿区及附近地面有无裂缝，老窑陷落、岩溶塌陷等现象，发现漏水情况，必须及时处理。5）、地面的矸石、炉灰、垃圾等杂物要堆放在指定地点，严禁堆放在山洪、河流可能冲刷到的地段。6）、对本矿的办公、住宅、工业场地的下水，排洪沟渠要随时检查，保持畅通。3、井下水探放1）探放水原则采掘工作必须执行“八字”原则，即“有掘必探，先探后掘”的原则。因而，遇到下列情况之一时，必须进行探水。 （1）接近水淹的井巷、老窑或小窑时。 （2）接近含水层、导水断层、含水裂隙密集带、溶洞和陷落柱时，或通过它们之前。 （3）打开隔离煤柱放水前。 （4）接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带或裂隙发育带时。 （5）接近可能涌（突）水的钻孔时。 （6）接近有水或稀泥的灌浆区时。 （7）采动影响范围内有承压含水层或含水构造，或煤层与含水层的隔水岩柱厚度不清，可能突水时。 （8）接近矿井水文地质条件复杂的地段，采掘工作有涌（突）水预兆或情况不明时。 （9）接近其他可能涌（突）水地段时。 2）、安装钻探水前的技术要求 1、安钻地点与积水区间距小于探水规定的超前距，或有突水征兆时，应在采取加固措施或用水闸墙封闭后，另找安全地点探放水。 2、钻窝应避免做在断层带或松软岩层内。 3、按煤矿安全规程第262条四款规定执行。 4、钻机安装必须平稳牢固。安好钻机接电时，要严格执行停送电制度。 5、按预计流量设置排水管路，清理巷道并挂好风筒、电缆、管道等。 6、按煤矿安全规程第262条一款规定执行。 7、按煤矿安全规程第265条第一句规定执行。 3）、探放水施工中的技术要求 1、钻进中应做好岩芯的采取和编录工作；必要时可保留岩芯。 2、钻进时应准确判别煤、岩层厚度并记录换层深度。一般每钻进10m或更换钻具时，测量一次钻杆并核实孔深。终孔前再复核一次，如有可能应进行孔斜测量。 3、钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等现象时，必须立即停钻，记录其孔深并同时将钻杆固定。要立即向矿调度室汇报，及时采取措施，进行处理。 4、钻进中发现有害气体喷出时，应立即停止钻进、切断电源，将人员撤到有新鲜风流的地点。立即报告矿调度室，采取措施。 5、钻孔内水压过大或喷高压水时，应采用反压和防喷装置的方法钻进，应有防止孔口管和煤(岩)壁突然鼓出的措施： （1）背紧工作面，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，之后方可放水。 （2)对于水压大于2MPa，中间要穿过煤层的探断层水钻孔，在打穿断层或含水层前，还应下第二层孔口管并超过煤层1 m以上。 6、在探水孔施工中，见到含水层、断层、陷落柱和积水区之前，应停止钻进，安好水门后再继续钻进。 7、遇高压水顶钻杆时，可用立轴卡瓦和逆止阀交替控制钻杆，使其慢慢地顶出孔口，操作时禁止人员直对钻杆站立。 8、应做到交接班时不停钻。 9、探放断层水的探水孔终孔后，孔内有水应进行放水试验。孔内无水时应选择一个孔进行压水试验，检验断层隔水性能；压力一般应略大于断层所承受的静水压力。 10、探放水钻孔，完成探测任务后必须全孔注浆封闭，并做好封孔记录。 4）、探放水的安全措施 1、探水的上山、下山及平巷，中间不得有低洼积水段。 2、探水巷必须在探水钻孔有效控制范围内掘进，探水孔的超前距、帮距及孔间距应符