洪村煤矿底板承压水开采设计

山东安阳矿业有限责任公司洪村煤矿底板承压水开采设计编制单位：洪村煤矿技术科编 制 人：陈 涛批 准 人：洪村煤矿开采十八层煤防治底板十四灰、奥灰水设计洪村煤矿主要可采煤层为6、9、12、14、16、17、18层煤，现9、14、16、17层煤已开采完毕，可采储量日渐枯竭现正在开采6、18层煤。由于18层煤距14层灰岩、奥陶系灰岩距离较近，为确保18层煤的安全开采，根据上级有关部门安排。按照煤矿防治水规定和有关防治水的要求，结合矿井18层煤的地质、水文及相关资料，我们召开了专题会议，研究制定了防治底板十四灰、奥灰水设计，编制了相关的安全措施，设计如下：一、矿井地质（一）地层及标志层1、地层：本区地层为华北型地层，自上而下有第四系、二叠系石盒子组、山西组、石炭系二叠系太原组、石炭系本溪组、奥陶系马家沟组，其中山西组和太原组是主要的含煤地层，由老到新分述如下：（1）奥陶系马家沟组（OM）该组主要分布于井田南部黑石岭、北圩一带，厚约800m，下部为薄层白云质结晶灰岩，上部为厚层灰岩，局部夹燧石结核灰岩，含珠角化石，岩层走向7075，与上覆本溪组呈平行不整合接触。（2）石炭系本溪组（CB）该组厚55m ，下部为紫红色铁质泥岩、页岩，夹厚约1.0m 左右的G层铝土岩，中部为杂色泥岩、页岩；上部为灰岩、砂岩及少量的粘土岩，其中灰岩（十四灰）最为稳定，层厚513m，平均10m，左右，局部含燧石结核与黄铁矿，与上覆太原组呈整合接触。（3）石炭系-二叠系太原组（C2P1T）该组具有穿时性，其下部为石炭系，上部属二叠系，厚约175m，由一套海陆交互相沉积的灰岩，煤层、砂岩、砂质页岩、页岩组成，其中含灰岩11层（111灰），含煤15层（418煤），可采煤层4层，即：14、16、17、18层煤，其它煤层不可采或局部可采，与上覆山西组呈整合接触。（4）二叠系山西组（PS）该组厚约126m，主要岩性为细中粒砂岩、页岩、砂质页岩和煤层等，为一套滨海沼泽相沉积，与上覆石盒子组呈整合接触，该组含煤3层，即1、2、3煤层，在本区不可采。（5）二叠系石盒子组（PSH）该组分布于井田的中北部，厚度172.8m，主要岩性为灰白色中粒砂岩、页岩、砂质页岩，中部夹有厚约0.1米的煤线，中上部夹1.13m4.0m厚的A层铝土，A层铝土呈灰灰白色，鲕状结构，块状构造，硬而脆，有油腻感，部分构成工业矿体，与上覆第四系呈不整合接触。（6）第四系第四系在本井田广泛分布，厚113.5m，由粘土、砂质粘土及粘土质砂层组成。2、标志层(1)三灰该层灰岩厚7.98米11.52米，平均厚度9.25米，为本区主要标志层之一。 (2)八灰该层灰岩为第十四煤层的老顶，厚2.484.32米, 为本区主要标志层之一。（3）十灰：厚3.766.96m，平均5.39m，灰色及深灰色，坚硬致密，顶部含粘土质，中部含燧石结核，有卡史特溶洞，下部粗糙含泥质。为本区主要标志层之一。（4）十四灰：厚5.013.0m，平均10.5m，乳白色，下部结晶质，中部夹灰白色燧石层，厚0.50.1m，并有斑状，似球状构造，富含水，为本区最稳定的标志层。（二）煤层情况第18层煤位于太原组下部，为较稳定的局部可采煤层。顶板以砂岩和页岩为主，底板多数粘土质页岩，少数为砂岩，层位及厚度较为稳定。煤厚0.70.9m，平均0.8m，煤层倾角70，煤层颜色为黑色，玻璃光泽，节理发育，煤层硬度为3，容重1.35t/m3。（三）煤层顶、底板情况第十八煤层顶板：直接顶为页岩，厚02米，平均1米，黑色性脆多滑面，向深部逐渐过渡为砂页及砂岩。老顶砂岩，厚度5.238.61m，平均6.83m，灰色中粒，坚硬致密，上部为粘土质胶结。底板：直接底为粘土页岩，厚度1.254.59m，均2.56m，灰色及灰白色，质松软，含植物化石及块状黄铁矿。老底为十二灰，厚1.192.78 m，灰色，上部完整，下部有碎块。（四）地质构造从勘探资料分析，无大的褶皱和断裂构造，整体呈缓倾斜的单斜构造。煤层产状NW34003500，140。第十八层煤上距第十七层煤层间距平均13.8m，根据第十七层煤采掘实际揭露的地质构造情况分析，在开拓十八层煤时，区内断层构造不甚发育，且断层大部分呈近南北走向,断层落差大部分在1m左右，对生产影响不大。二、矿井水文地质该区水文地质条件较简单，受水影响主要为顶板砂岩少量孔隙及裂隙水，下面就充水因素分析如下：1、地表水：该区地表为山丘地带，内有多个小型磨石塘，主要是砂砾岩层出露，补给水源为大气降雨和上层砂岩滞水，水量很小，常常是雨季大，枯雨时消灭，且下伏为泥岩隔水层距十八层煤较远，平均深度约350m，此处无大的断裂构造影响，因此对十七、十八层没有影响。2、含水层水：根据矿井地质报告和储量核实报告中提到的本区主要含水层为三、八、十、十四灰，其中影响本区生产的含水层主要是十四层灰岩，现将各层富水性及对十八层煤开采影响情况分述如下：（1）三灰厚7.9811.5m，平均9.2m，下距十八层123m，浅灰色，上部较粗糙，下部质不纯，含海百合茎、珊瑚类化石，为本区主要含水层之一。（2）八灰厚2.573.97m，平均3.64m，下距十八层86m，灰色及灰黑色，质纯坚硬致密，微结晶，中部含燧石结核，主要含水层，为承压性之裂隙，岩溶水。以上各含水层对十八层开采均无直接影响。（3）十灰厚3.766.94m，平均5.39m，下距十八层27m，灰色及深灰色，坚硬致密。顶部含粘土质，中部含燧石结核，有卡史特溶洞，主含水层，对十八层开采影响不大。（4）十四灰厚5.013.0m，平均10.5m，上距十八层21m，乳白色，下部结晶质，中部夹有灰白色燧石，厚0.51.0m，似球状构造，富含水，因该区内没有大的断裂构造，且十八层煤到十四灰之间有两层总厚度为7.0 m的粘土页岩，属隔水岩层，因此预计对十八层开采影响不大。（5）奥灰该组主要分布于井田南部黑石岭、北于一带，厚约800米，下部为薄层白云质结晶灰岩，上部为厚层灰岩，局部夹燧石结核灰岩，含珠角化石。岩层走向7075，与上覆本溪组呈平行不整合接触。井田中钻孔均未达此层，对其含水性尚不甚了解。3、老空水上覆13米为十七层采空区，通过三水放水石门流入十八层采空区对十八生产没有影响。4、钻孔水本区内主要有7个地质钻孔，根据开采上覆十六层、十七层所揭露的水文地质情况分析，均无出水的先例，预计开采十八层不会影响生产，但掘进或回采揭露钻孔附近时，应注意观测出水情况，发现有突水征兆及时撤出人员，确保安全。三、18层煤开采情况18层煤全部采用走向长壁采煤法，正规工作面推采，三、四峒管理顶板，从2001年开采至今均没有发现底板出水。四、18层煤底板承压水计算1、十四灰位于下组煤的底板，一般厚10m，含水较弱；奥灰厚800m，是本区基底含水层，其中2、4段含水丰富。但由于该矿井实际揭露断层为不导水断层并且含水层据煤系地较远，因此，不受底板水影响。2、底板含水层隔离煤柱的确定该范围石炭系地层各灰岩含水层的溶隙已不发育，含水性已很弱或不含水，但煤系基底奥灰则仍然富水，虽然奥灰在其顶界面以下50m处富水，由于奥灰溶隙发育不均一，亦有导到其顶部的可能。因此要对煤层顶板以下的奥灰岩溶裂隙承压水进行防范。（1）掘进巷道底板隔水层安全水头的计算公式：H=2Kpt/L+rt式中：Kp=4.26t/m(隔水层岩石抗张强度)； r=2.5t/m(隔水层岩石容重)；L=4m(巷道宽度)；t=50m(18层煤底板隔水层厚度)。H=24.2650/4+2.550=1456.25m18层煤实际水头高为360m，小于安全水头高1456.25m,即各层煤掘进在不受构造破坏时均不受奥灰承压水威胁。（2）回采工作面安全水压计算公式：P=Ts（M-p）式中：Ts突出系数，富水区或受构造破坏地段Ts取0.06，正常地段取0.10；M底板隔水层厚度；Cp矿压破坏深度。 表 回采工作面受水威胁临界标高计算表煤层Ts（Mpa/m）M(m)Cp(m)P(MPa)水位(m)临界标高cm140.06/0.15137107.62/19.05+78-547/-1690160.06/0.1581124.14/10.35+78-255/-876170.06/0.1565123.18/7.95+78-175/-652180.06/0.155082.52/6.30+78-124/-50218层煤浅部不受奥灰承压水的突水威胁。因此，受水威胁的地段及煤层不适于走向长壁开采方法，只适于条带开采。五、应采取的措施1、结合第十八层煤赋存情况，从钻孔资料分析，采区北部64-4、B2、63-7三孔呈一扇形无煤区，由于区内没有加密钻孔，具体无煤区不易圈定，所以开拓下山在接近B2钻孔时，建议进