XX矿深部山青水文地质条件分析.doc

XX矿深部山青水文地质条件分析摘要：依据地质资料，对山伏青和大青灰岩含水层涌水量进行了预计，对开采下限进行了计算，并利用底板破坏深度进行验证，为大青灰岩含水层注浆改造提供了依据。 关键词：水文地质；深部山青；XX矿。峰峰集团XX矿位于位于峰峰煤田西南部,因煤炭储量枯竭，于2001年注销矿井生产能力，为缓解矿井转产的压力,在集团公司的大力支持下，XX矿试采受奥灰、大青含水层威胁的深部山青煤层。一、 试采区地质、水文地质条件简述：试采区位于XX井田南部，外围轮廓近似椭圆形，南北走向长约1680m，东西宽度约1200m。中间以F4断层为界分为上、下两个工作面。山青煤层直接顶板为山青灰岩含水层，山青煤层以下35米为伏青灰岩含水层，因两含水层相距很近，水位水质相同，水力联系密切，故合并统称为山伏青灰岩含水层。由于该含水层厚度较小，补给条件差，含水微弱，以静储量为主，易于疏干。影响深部山青安全开采的直接含水层为大青灰岩含水层，距山青煤层平均36m，厚3.67m7.12m，平均5.28m，岩溶裂隙发育，富水性较强，我矿1988年和1992年对大青含水层进行了两次勘探试验，试验结果表明，奥陶系灰岩含水层对大青灰岩含水层不仅有侧向补给，而且有垂向补给，两者水力联系密切，现大青含水层水位标高+100米。奥灰系灰岩含水层为影响深部山青安全开采的间接含水层，其为煤系地层基底，上距大青煤层底板40米，厚度达584米。根据岩性、含水性不同分为三组八段，奥灰水位+124.0米左右。奥陶系灰岩水具有集中补给，长年消耗，调节储量大的特点。1.山伏青涌水量预计XX矿山伏青含水层与野青含水层厚度和水文地质条件相近，可将已完全揭露的六采区野青含水层涌水量近似作为山伏青含水层涌水量，因此预计六采区山伏青含水层正常涌水量按3.6t/min，最大涌水量4.5t/min。2.大青水涌水量预计：1)、预计方法：峰峰矿务局XX矿大青灰岩勘探试验预计大青灰岩涌水量的方法是水文地质比拟法。采用公式：式中： QH预计水平（标高）涌水量，t/min；Q0放水试验涌水量；S预计水平（标高）水位降深值；S0放水试验基准孔水位降深值；S0、Q0为已知值，在确定预计降深S值后，既可求得预计涌水量QH。2)、S值的确定：XX矿深部山青开采下限为-216m标高，山青煤底板下距大青灰岩顶面平均间距36m，现大青水位标高为+100m，按峰峰矿务局防探水规程之四十二条公式三：P安=CM=0.0536=1.8Mpa=180m-225m标高山青煤隔水层底板实际承受的水头压力为：P实=216+100+36=352m与P安相比较，则P实-P安=352-180=172m大青灰岩水需降深(S)172m标高,方可安全回采-216m水平的山青煤层。3)、水量预计根据1992年放水资料，选取东区群孔放水的稳定涌水量6.193t/min作为Q0，选取该阶段本区孙30孔的降深为S0，则：即仅疏干降压东区水文地质单元大青水至100m-172m=-72m标高，涌水量为23.0t/min,而大降深疏干时,则必须导致南区、北区大青水和F6断层东侧奥灰水的侧向补给，相当于疏放全井田大青水至-872m标高，此时涌水量将会成倍增加，因此采用疏干降压开采深部山青煤经济上极不合理，我矿决定借鉴肥城矿业集团的含水层注浆改造技术对大青灰岩含水层进行注浆改造，使其成为隔水层或弱含水层后，再试采深部山青煤。3、山伏青含水层的疏干防治：现六采区山伏青含水层已疏干至-72m标高，承受水压1.53Mpa，含水层平均总厚度为4.2m，-216m标高至-72m标高山伏青水静储量为15.9万m3，对于-216m标高以上山伏青含水层采用打群孔疏放后，使其水压降至0.2MP以下,为掘进创造良好的工作环境，然后直接揭露山青煤层。 4、底板隔水层：本区山青煤层底板至大青灰岩顶面的隔水层主要由砂质页岩、砂岩、灰岩和薄煤层组成，隔水层厚度在32.27m40.6m之间，平均厚度36.07m（小于全矿平均值），隔水层中有伏青、小青两层灰岩。局部有一层0.5m厚的中青灰岩。山青煤层底板至奥陶系石灰岩含水层顶面的隔水层厚度在67.3m左右，根据峰峰集团多年治水经验，这种软硬相间的岩石组合具有较好的隔水性。5、允许开采标高：将大青灰岩注浆加固改造为弱含水层或隔水层后，开采深部山青还受煤系地层基底奥陶系灰岩含水层的威胁。奥灰目前水位+120m，山青煤底板至奥灰顶面隔水层厚度为67.3m，可承受的安全水头值按峰峰矿务局防探水规程公式：P安MC（P安为安全水头值，M为底板隔水层厚度，C为突水系数）计算为：P安67.30.064.038（MPa）403.8m水柱可安全开采标高的下限为：+120-403.8+67.3-216.5（m）-216（m）即在注浆加固大青灰岩后,深部山青带奥灰水压（突水系数按0.06MPa/m）可安全开采至-216m标高。6、工作面底板隔水层厚度的验算：根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程“附录六：近水体采煤的安全煤岩柱设计方法”验算：底板破坏带深度：h1=0.0085H +0.1665+0.1079L -4.3579 =0.0085451+0.166525+0.10791604.3579=20.9(m)式中：h1底板破坏带深度；H开采深度，m；一煤层倾角，度；L壁式工作面斜长，m；需要的阻水带厚度：h2 =P /Z =40.33mP 作用在底板上水压力：+120-（-216）+67.3=403.3（m水柱）=4.033 MPa Z 阻水系数，取0.1MPa。则防止底板突水所需的安全岩柱厚度为：ha=h1+h2+h3=20.9+40.33+0=61.23（m）。式中h3奥灰水导升高度。取0。故：ha=61.23mhd=67.3m，式中：hd为注浆改造大青灰岩含水层后，山青底面至奥灰顶面实际隔水层厚度。综上所述，试采受大青、奥灰强含水层威胁的深部山青煤层，其开采下限为-216米，对山伏