矿井中长期防治水规划2012.12.doc

登封市君鑫煤业有限责任公司矿井中长期防治水规划登封市君鑫煤业有限责任公司设计生产能力30万吨，服务年限35年，首采区采用片盘斜井开拓，现有一对斜井，一个立井技改验收正在进行，矿井开采二1煤层，勘探单位为河南省地质一队，勘探程度属精查，设计单位为煤炭工业部郑州设计院，设计主水平为+80m，矿井中央水仓、泵房及中央变电所均在+80水平设计，已经投入使用，水仓、泵房满足排水需要。首采区服务年限剩余3-4年，在这个5年规划期内，矿井计划完成西翼回风运输大巷及东翼三条下山的施工任务，准备11采区接替采区。为了切实做好规划期内矿井防治水工作，根据矿井中长期生产规划和煤矿安全规程的有关规定，实现矿井的安全生产，现修订矿井中长期防治水规划。一、规划的必要性为了全面贯彻水害防治的有关规定及上级的指示精神，按照“安全第一，预防为主”的方针，一如既往地做好矿井防治水工作，落实矿井防治水责任，防止重大水害事故发生，保障职工安全，保护国家资源和财产，有计划地进行安全生产，实现矿井的长治久安，达到我矿持续稳定健康发展的目的，修订矿井中长期防治水规划显得分外重要。二、矿井中长期防治水规划的可行性矿井中长期防治水规划是根据矿井中长期生产规划编制的，而矿井中长期生产规划又是严格按照设计院设计制定的，防治水工程是矿井安全设施的一部分，必须按照“三同时”的要求来完成，我矿一贯重视安全工作，安全费用足额提取，在安全投入上从不欠账，完全能够保证防治水工程的人员、技术和资金支持，使矿井中长期防治水规划顺利实施。三、区域和矿井水文地质概况及存在的问题（一）区域水文地质概况区域大地构造位置位于秦岭纬向构造带东段之嵩山、箕山两背斜之间的颖阳芦店向斜南翼西段，地层总体呈近东西走向、倾向北的特征，主要构造行迹亦呈东西走向，次为北西和北东向构造，整个矿区也受其控制为一单斜蓄水构造，其中东西向构造对地下水的储存、运移、隔阻及水文网的展布起主控作用，促使本区地形地貌和地表水流均呈东西走向。同时东西向构造又隔阻了南部箕山背斜大面积下古生界和远古界地层补给而来的岩溶、孔隙、裂隙地下水向北倾斜方向的径流和运移。地下水总体径流和运移方向为由南北转向东。该地下水向深部运移过程中遇有北西或北东方向构造的分割或阻隔，则以泉水形式排泄出地表，最后流出区汇入该水文单元地下水排泄中心，即颖阳芦店向斜轴部，也即下游的颍河和白沙水库，而该区位于区域水文地质单元地下水排泄中心的上游补给区和径流带。据地表出露和钻孔揭露，地层由老至新依次为：寒武系中统张夏组、上统崮山组、石炭系上统本溪组与太原组、二叠系下统山西组与下石盒子组、二叠系上统上石盒子组与石千峰组（上、下段）、三叠系下统圏门组（上、下段）、新近系及第四系。（二）矿井水文地质概况1、边界水文地质条件矿区处于颖阳芦店向斜西端浅部，紧邻箕山背斜北翼。矿区南部出露的大面积下古生界碳酸盐岩，成为地下岩溶水接受降水渗入的补给区，西部、北部为径流带。地下水沿地层倾向由南向北、沿地层走向由西向东径流。本区接近区域地下水上游补给区，处于其北部径流带上部，地下水较丰富。2、地表水本区属于淮河流域，地面最大标高631m，最低400m。当地侵蚀基准面标高为398m。区内沟谷发育，多以季节性溪流为主。主要地表水是矿区东部的隐士沟水库，最大库容量为548104m3，常年有水。3、含水层（1）寒武系灰岩含水层主要由张夏组细晶鲕状灰岩和崮山组白云质灰岩组成，岩性比较稳定，岩溶发育程度较低，且不均一，具溶沟、溶槽、溶隙和溶孔、溶洞等溶蚀现象。勘查中5701孔出现涌水。孔口标高433.54m，涌水量1.7211.998L/s。涌水深度195m，标高+238.54m，水温1717.5，属断层破碎带水。据马岭山勘探区3个钻孔及本区5701孔资料，该含水层静止水位标高+434.24+482.46m，单位涌水量（q）0.008721.040L/s.m，渗透系数（K）0.024511.16m/d。资料表明，该层含岩溶裂隙承压水。富水性及导水性极不均一，该层至二1煤层平均厚50.08m，其间夹有三个较稳定的隔水层，正常情况下，该层地下水不能直接进入二1煤层矿床，属二1煤层间接充水强含水层。（2）太原组下段灰岩含水层由L1L4灰岩组成，平均厚6.99m。L1及L3灰岩较发育，层位稳定，岩溶裂隙发育较差，且多被方解石充填。该层出露的泉水，仅有上窝泉一个，涌水量2.1725.002L/s。其地下水动态随季节变化。据西部3001、3505孔资料，该含水层地下水静止水位标高为+439.35+445.16m，单位涌水量（q）为0.0410.159L/s.m，渗透系数（K）0.3150.604m/d。该层为岩溶裂隙承压水含水层，含水性及透水性极不均一，地下水位埋藏较深。该层至二1煤层距离平均33.00m，其间夹有两个较稳定的隔水层，正常情况下，该层地下水不能进入二1煤矿床，属间接充水含水层。（3）太原组上段灰岩含水层由L6L8灰岩组成。其中L7灰岩较发育，岩性和层位较稳定，厚度平均7.34m，岩溶裂隙发育较差，且极不均一。矿区中揭露该层的钻孔15个，钻孔简易水文观测结果，仅5003孔遇裂隙漏水，漏失量6.39m3/h。据付4001孔抽水试验资料，单位涌水量（q）0.000266L/s.m，渗透系数（k）0.00243m/d。该层地下水动态随季节性变化。据新建煤矿观测资料，雨季水位升高，旱季水位降低，有时有滞后升高现象。该层至二1煤层距离平均7.64m，为岩溶裂隙承压水，含水性弱，导水性差，且不均一，为二1煤层底板直接充水含水层。（4）二1煤层顶板砂岩含水层由二1煤层至下石盒子组底部之间的中、粗粒砂岩组成，以大占砂岩、香炭砂岩为主。一般2-5层，平均厚15.80m。矿区中揭露该层钻孔26个，均未发现涌（漏）水现象，据区外的3505、4101、4704孔资料，静止水位标高+495.39+514.67m，单位涌水量（q）0.0002170.0109L/s.m，渗透系数（K）0.0007210.140m/d。该层水属孔隙裂隙承压水，含水性弱，透水性差，且不均一，此层位于二1煤层上部，采煤期间地下水可直接进入矿床，属二1煤层顶板直接充水含水层。（5）下石盒子组含水层由砂锅窑砂岩底至田家沟砂岩顶间的中粗粒砂岩组成，其中三煤段砂岩平均厚11.22m，四煤段砂岩平均厚10.87m；五煤段底至田家沟砂岩顶界间砂岩，平均厚20.30m。据马岭山勘探区钻孔简易水文地质观测结果，漏失量为1.1315.00m3/h，涌水量0.16m3/h（3504孔）。本矿区外的4203孔五3煤层顶部砂岩段抽水资料，单位涌水量（q）0.00418L/s.m，渗透系数（K）0.0333m/d。该层含水性弱，导水性差，属孔隙裂隙承压水，为五3煤层的顶、底板直接充水含水层，属二1煤层顶板间接充水含水层。（6）平顶山砂岩含水层由中粗粒长石石英砂岩和含砾粗砂岩组成，平均厚73.85m，主要分布于区北部分水岭地带，出露条件好，岩石节理、裂隙发育。该层出露断层泉龙泉寺泉水1个，流量0.45L/s，水温15。矿区有5604、5707孔遇裂隙漏水，漏水标高为+406.70+427.59m。5604孔漏水7.82m3/h，5707孔漏水2.40m3/h。该层属孔隙裂隙承压水 ，含水性及导水性较佳，因距五3、二1煤层较远，故对二1煤层影响甚微。（7）金斗山砂岩含水层由紫红色、暗紫色中厚层状中粒石英砂岩组成，厚度75.50m，主要分布矿区西北部，地表无泉水出露。该层补给条件不佳，储水条件差，含水性弱，且不均一。（8）第四系含水层以坡积或冲洪积砂、砾卵石层为主，多分布于沟溪及其两侧和山坡脚处，平均厚5.36m，该层含水性较弱，动态随季节变化显著，以孔隙潜水为主，正常情况下对煤层影响不大。4、隔水层（1）本溪组隔水层由鲕状铝质岩和铝质泥岩组成，沉积连续，层位稳定，厚度平均7.58m，岩石致密，裂隙不发育，正常情况下，可阻隔寒武系灰岩水和太原组下段灰岩水的联系。但遇厚度较薄或构造破坏地段，隔水能力将会降低或失去隔水作用。（2）太原组中段隔水层系指L4和L7灰岩之间的泥岩、砂质泥岩和细粒砂岩，平均厚11.19m。层位稳定，正常情况下，可阻隔太原组上、下段灰岩水发生水力联系。（3）二1煤层底板隔水层该层赋存于太原组顶与二1煤层底之间，岩性主要为泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩，厚度平均7.66m，正常情况下，可阻止太原组上段灰岩水进入二1煤层矿床。但遇厚度较薄地段（5601、5701孔附近）或受构造破坏，隔水能力将会降低，甚至不起隔水作用。（4）上石盒子组隔水层主要由泥岩、砂质泥岩和细粒砂岩组成，由于厚度较大和岩石的不透水性，所以隔水条件较好。（5）土门段隔水层由平顶山砂岩和金斗山砂岩之间的一套泥岩、砂质泥岩和粉、细粒砂岩组成。厚度较大，层位稳定，具有较可靠的隔水能力。（6）圈门组隔水层主要由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩组成，厚度大于85m，隔水能力较强。5、岩溶裂隙发育特征区内可溶岩类主要为寒武系和太原组灰岩，由于矿物成分和结构的不均一，可见的只是规模较小的溶蚀现象，本区可溶岩类的溶蚀程度较低，一般裸露区及浅埋区比深埋区岩溶发育；寒武系灰岩较太原组灰岩岩溶发育；寒武系上统白云质灰岩较寒武系中统鲕状灰岩岩溶发育。本区的裂隙主要为风化裂隙和构造裂隙，前者主要分布于地表或浅部，密集、短小，多被泥质充填，发育程度随深度增加而减弱。后者主要分布在断层影响带附近，其发育程度主要与构造规模及力学性质有关。6、构造水文地质特征矿区东部有龙泉寺正断层（F1），属张性断裂。该断层为北西盘上升南东盘下降之正断层，断距约50200m，使本矿区二1煤层与小紫泥岩或下石盒子组下部隔水层对接，形成了本区二1煤层矿床东部的一条阻水断层。而地表水库水则沿此断裂带向下运移和渗透转化为地下水，地下水再沿此断裂向二1煤矿区东北运移和径流，又可能形成构通下部灰岩承压水与地表水的通道，使不同层位的含水层发生水力联系。据5701孔寒武系灰岩断层破碎带抽水资料，该断层带单位涌水量(q)为1.040L/s.m，涌水量（Q）大于10m3/h，接近此断层时应留足防水煤柱。7、生产井及老窑水文地质特征在矿区西南部为德鑫煤业，由原新建煤矿、宏发煤矿、杜家湾煤矿组合而成，开采二1煤层，年生产能力30万吨，开采标高+430+150m，涌水层位为顶板砂岩，淋水为主，涌水量1060m3/h。矿区浅部露头地带共有六个废弃老窑，标高均在+382m以上，矿井生产靠近时要留足防水煤柱。目前我矿开采区域位于+284m标高以下，不受废弃老窑老空水威胁。8、地下水、地表水与大气降水之间的关系地下水的补给量、下渗量受构造、自然地理、岩性组合等诸多因素的制约，而矿区构造条件中等，岩溶裂隙发育程度较低，所以地下水的迳流条件不佳，迳流强度具有随深度增加而逐渐减弱的趋势。区中溪流、泉水流量及矿井涌水量随季节变化，雨季矿井涌水量稍大，旱季减小，根据矿井涌水量观测地下水受地表水及大气降水影响，但影响不明显。9、矿井水文地质类型本区处于区域地下水径流带上游，构造复杂程度简单，主要充水水源为二1煤底板C2tL7-8灰岩岩溶裂隙承压水，次为顶板砂岩孔隙裂隙淋水，水文地质勘察类型属三类二亚类一型，即以底板岩溶裂隙充水为主，水文地质条件简单的煤矿床类型。（三）存在问题1、本区内现有水文地质资料较少，特别是对C2tL7-8灰岩含水层没有抽水试验资料，在开采过程中如遇到L7-8灰岩破碎带地段时，应引起重视，注意防水。2、矿区浅部分布有隐士沟水库，下部开采要留足防水煤柱，加强顶板管理，密切注意水库水和矿井水的联系，生产过程中坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则，做好防治水工作。3、加强水文地质工作，进一步完善水文地质台帐及图表资料。四、矿井充水因素分析（1）大气降水本矿区属暖温带大陆性季风气候，降水量具明显的季节性，年平均降雨量641.55mm，年平均蒸发量1833.24mm，降雨主要为7、8、9三个月份，占年降水量的50%左右，其它季节降水量稀少，流经本矿露头区的小溪汇雨面积约10km2，历年最高洪水位429.12m，最大洪流量（1975年）约7200m3/分，矿区处于低山丘陵区，沟谷发育，地面积水径流条件好，工业场地呈西南高，东北低地势，且位于隐士沟南侧的台地上，该台地东西狭小，有南北坡向河道，南侧工业场标高设在+433.0+443.5m，井口标高+441.5m，均高于最高洪水位4m和12.38m，防洪条件好，不受洪水威胁。河床南北两侧台地之上为第四季黄土层覆盖，基岩南侧为太原组下段铝土岩，北侧为泥岩砂质泥岩，不存在滑坡、泥石流等地质条件。（2）地表水矿区内主要有隐士沟水库，最大库容538万m3，最高水位标高+428m。按照初步设计修改要求，留设防水煤柱、选择合理的采煤方法、加强顶板管理等多种措施进行开采，对矿井现在和将来都无影响。（3）地下水二1煤层开采时，能够进入矿床的地下水源主要为下石盒子组砂岩、二1煤层顶板砂岩和太原组上段灰岩水，前两者一般能直接进入或通过顶板裂隙进入矿床，该水源为孔隙裂隙承压水，含水性弱，渗透性差。后者为岩溶裂隙承压水，含水性弱，导水性差，且不均一，单位涌水量为0.000266L/s.m，渗透性系数0.0243m/d，因有一定厚度的隔水层存在，一般不会直接进入矿床，对矿井威胁不大。（4）老窑水矿区浅部露头地带共有六个废弃老窑，在采掘工程平面图和地质地形图上都有标注，而我矿的现有及计划采掘工作面都在浅部露头以下，且与老窑警戒线保持30m以上的距离，对矿井开采影响不大。五、矿井涌水量及现有排水设施1、矿井涌水量河南省煤田地质局一队编制的登封市君鑫煤业有限责任公司矿井水文地质报告，采用比拟法预算，矿井开采至-300m水平时，正常涌水量为245.31m3/h，最大涌水量为327.08m3/h；开采至最低水平-600m时，正常涌水量为299.21m3/h，最大涌水量为398.95m3/h。接替采区（22采区）-300m水平，正常涌水量为199.27m3/h，最大涌水量为265.7m3/h。目前矿井已开拓至+80m水平，矿井正常涌水量为68m3/h，最大涌水量为75m3/h。2、现有排水设施水仓：矿井主排水阵地在+80水平斜井井底，有内、外环两个水仓，外环水仓容量1306m3,内环水仓容量950m3，内外环水仓总容量2256m3，水仓容量满足需要。排水设备：主排水泵房安装D280-657排水泵四台，配套功率630KW，作为主排水设备，达到一用二备一检修，每台泵排水量为280m3/h，水泵扬程430m，最大排水能力为560m3/h，从主井铺设245mm钢管两趟通至地面，满足矿井今后几年深部开采期间的生产需要。六、矿井生产规划采掘区域“十二五”期间矿井要进一步优化矿井开拓布局和采场接续，采煤在11采区每年安排2个采煤工作面生产，加大对11采区布置的采煤工作面上下巷和+80m水平以下22采区巷道掘进力度，达到“采、掘”平衡的目的。1、2011-2015年回采区域回采工作面为11采区东翼11111、11101、11091、11012采煤工作面，西翼11062、11022工作面。2、2011-2015年掘进区域11采区掘进工作面为11101工作面上下副巷及切巷、11091工作面上下副巷及切巷、11121工作面上下副巷及切巷、11012采面上下副巷及切巷、11022采面上下副巷及切巷。22采区掘进工作面为回风下山、轨道下山、皮带下山、22采区回风巷、下山联络巷、紧急避难硐室、22021工作面地板瓦斯抽放巷、22021车场、2051上下车场、2051瓦斯抽放巷、22021采面上下副巷及切巷。七、需进一步搞清的水文地质条件的补勘工程说明由于本矿深部抽水资料较少，2007年12月至2008年6月，受我矿委托，河南煤田地质一队对我矿东翼深部进行了地质补充勘探，进一步查明了二1煤赋存特征及水文地质条件，在将来西翼深部采区设计时，需再进行补充勘探，更全面地摸清西翼深部水文地质条件。 八、防治水规划（一）未来几年防治水的主要工作1、未来几年我矿将逐渐转入东翼下山深部开采，而矿井主要充水为底板岩溶裂隙水，重点工作是摸清二1煤底板太原组上段L1-L4灰岩水压情况和富水情况，地板隔水层破碎带情况，建立下山L1-L4灰岩含水层水文观测孔，为防治底板水提供依据。2、地表水防治主要为按设计留设水体保护煤柱，加强地表移动观测，及时充填地表采空区搬缝，防止雨季洪水灌入井下。3、东翼下山开拓掘进中及时构筑防排水设施，完善排水系统，及时排出矿井水。（二）防治水主要工程1、在+80m水平以上开采时，及时构筑采掘工作面水仓，水仓容量20-40m3，水仓口安装15KW水泵，二寸水管排水，设置排水沟及时清挖，主要工程量及工期如下：11111下副巷水仓容量20 m3，工字钢对棚梯形支护，断面5.7，工程量5米，工期2天；11101下副巷水仓容量20 m3，工字钢对棚梯形支护，断面5.7，工程量5米，工期2天；11091上副巷水仓容量26 m3，工字钢对棚梯形支护，断面5.7，工程量6米，工期2天；11091下副巷水仓容量20 m3，工字钢对棚梯形支护，断面5.7，工程量5米，工期2天；11022上副巷水仓容量40 m3，工字钢对棚梯形支护，断面5.7，工程量14米，工期5天；11022下副巷水仓容量20 m3，工字钢对棚梯形支护，断面5.7，工程量5米，工期2天。11012上副巷水仓容量40 m3，工字钢对棚梯形支护，断面5.7，工程量12米，工期4天；11012下副巷水仓容量20 m3，工字钢对棚梯形支护，断面5.7，工程量5米，工期2天；2、22采区下山在掘进中及时完善排水系统，按有关要求设置规定容量的水仓和相应排水能力的排水设备，将下山水排至+80m水平大巷水沟，汇入主水仓，保证安全生产，主要工程量及工期如下：下山中部水仓及泵房，锚喷支护，断面10.28，水仓容量400m3，水仓工程量40米，工期1个月，泵房工程量10米，工期6天；下山底采区水仓及泵房，锚喷支护，断面10.28，水仓容量1200m3，水仓工程量120米，工期2.5个月，泵房工程量15米，工期8天；22021上副巷水仓容量40 m3，工字钢对棚梯形支护，断面5.7，工程量14米，工期5天；22021下副巷水仓容量40 m3，工字钢对棚梯形支护，断面5.7，工程量14米，工期5天。（三）防治水规划时间安排2011年1、在东翼轨道下山或皮带下山掘进中做好L7-8灰岩涌水情况观测，及时进行物探或钻探，摸清前方富水情况，指导掘进。2、针对水文地质台帐及图表资料不全问题，计划河流流量进行观测记录，对井下各采掘面涌水坚持每月观测和记录建立台帐，坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原则，完善各类水文地质台账和图表。3、计划在东翼三条下山开拓掘进过程中，在适当位置处设立掘进临时水窝，容量10m3，安装15KW水泵两台，及2寸管路两趟。4、在11101下副巷设立一个工作面水仓，容量20m3，安装15KW水泵两台，及二寸管路两趟。5、派出人员学习物探仪原理操作知识，为下步购买物探已做好准备。2012年1、对防治水十五种台账和五种图纸进行修改补充，用瞬变电磁仪对掘进工作面进行探测，摸清前方的赋水情况。2、在11091工作面回采前进行水库保护煤柱留设专项设计。3、在11091上副巷设立水仓，容量26 m3，安装15KW水泵2台，2寸水管进行排水，对11011采面进行探放水。4、聘请资质部门编制生产矿井地质报告，对部分防治水图件进行修订。5、购买一台水仓清挖机，在雨季前对主副水仓+80巷道进行清挖。6、在11091下副巷及时构筑水仓，容量20 m3，按装15KW水泵和2寸管路进行排水。2013年1、在11022上、下副巷掘进中，根据涌水情况做一水仓，配备必要的排水设备，对11021、11041采空区进行探放水。2、进行一次矿井水害事故演练。3、在11012上、下副巷掘进中，根据涌水情况及时掘进水仓，配备必要的排水设施。4、对11022和11012工作面及时进行物探分析，为安全掘进提供保证。5、对东翼轨道下山及皮带下山进行底板水压力测试，并建立一个底板水文观测孔。6、22采区三条下山掘进中在适当位置设立临时水仓及泵房，安装90KW水泵3台，及4寸管路两趟400米。2014年1、利用瞬变电磁探测回采工作面顶板赋水性，为工作面顶板水防治提供依据。2、通过对首采区工作面的观测 ，以确定本区的冒落导水裂隙带的高度，按照“上三带”理论，导水冒落裂隙带发育高度是煤层开采顶板涌（突）水害发生的基础。查明东翼采区工作面冒裂带高度范围之内的含水层段的赋水性，采取相对应的防治水措施，为保证东翼采区接替工作面回采时期的安全生产提供依据。3、重点建设、完善东翼采区排水系统，在北部边界附近煤层顶板布置采区泵房、配电室和水仓，采区水仓总容1200m3，泵房安设D280-657水泵三台，配电动机功率630kw，敷设2457mm水管两趟。4、建设地下水位动态变化及矿井涌水量动态观测站，实现钻孔水位遥测和矿井涌水量自动观测同步。2015年1、在22采区工作面掘进过程中及时构筑排水设施，完善排水系统。2、对东翼采区出水点建立观测台帐，掌握涌水规律及涌水量，并进行分析，指导完善防治水制度措施。3、查明井田西翼浅部老窑边界，摸清积水情况，制定探放水计划或重新确定防水煤柱线。4、在22021采面上、下副巷掘进中，加强涌水量变化观测，及时构筑水仓，容量40 m3左右，安装相应的排水设施进行排水。（四）资金投入1、15KW水泵6台，预计投入资金18万元。2、编制防治水图件，预计投入资金1万元。3、购买