水患灾害调查报告.doc

山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司煤矿水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司煤矿山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司煤矿 水患灾害调查报告水患灾害调查报告 矿 长 赵万海 安全矿长 张青生 总工程师 郝 权 编 制 赵恒贵 二 0 一一年度 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 2 目 录 第一章第一章 矿井概况及水文地质情况矿井概况及水文地质情况 3 一 目的与任务一 目的与任务 3 二 矿井概况二 矿井概况 3 三 矿井水文地质情况三 矿井水文地质情况 8 第二章第二章 矿井水害调查报告矿井水害调查报告 32 一 调查时间 32 二 参加调查人员 32 三 调查路线 32 四 调查方式 32 五 调查情况 32 六 矿井水患分析六 矿井水患分析 35 七 目前矿井需防范的水患七 目前矿井需防范的水患 36 第三章第三章 矿井防治水措施矿井防治水措施 37 一 矿井开拓开采所采取的安全保证措施一 矿井开拓开采所采取的安全保证措施 37 二 防治水煤 岩 柱的留设二 防治水煤 岩 柱的留设 38 三 探放水 安全措施三 探放水 安全措施 44 四 井下排水四 井下排水 44 五 安全出口设施五 安全出口设施 44 六 地表水防治 设计依据 地面水防治 地面水防治六 地表水防治 设计依据 地面水防治 地面水防治 工程及装备 工程及装备 45 七 采空区 古空水防治七 采空区 古空水防治 48 第四章第四章 存在的问题存在的问题 48 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 3 第一章第一章 矿井概况及水文地质情况矿井概况及水文地质情况 一 目的与任务一 目的与任务 根据 煤矿安全规程 和 煤矿防治水规定 要求 进一步查清本矿区范围内的水害情况 为矿井防治水工作 提供可靠的资料 为探放水设计提供科学依据 确保我矿 采掘活动的安全 经公司研究决定组织技术人员对矿区范 围内的水害情况进行一次全面细致的调查 2011 年 9 月份 通过对矿井水文地质资料的搜集 历年采空区的统计调查 测绘 矿井涌水量的调查分析 相邻矿井的资料搜集 编 写此报告 二 矿井概况二 矿井概况 1 交通位置 该井田位于山西省吕梁市离石区西北约 12km 处的袁家 岭村 行政区划隶属西属巴镇 井田地理坐标为 东经 111 04 55 111 07 59 北纬 37 35 25 37 36 27 井田东南距离石区约 12km 井田内有西 属巴 茂 塔坪 公路通过 经西茂公路向东与太 原 临 县 公路相连 井田南距离 石 军 渡 高速公路约 10 km 南距孝柳铁路约 15km 交通较为便利 2 矿区范围与相邻关系 本井田南为山西吕梁离石金晖荣泰煤业有限公司 北 与山西吕梁离石西山晋邦德煤业有限公司相邻 周边相邻 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 4 煤矿情况详下图 山西吕梁离石金晖荣泰煤业有限公司 山西吕梁离石金晖荣泰煤业有限公司本次由原山西离 石南沟煤业有限公司和原山西吕梁万峰荣泰煤业有限公司 整合重组而成 晋煤重组办发 2009 25 号文批准 整合 山西吕梁离石金晖荣泰煤业有限公司 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 5 重组后批采 4 6 10 号煤层 设计生产能力 90 万 t a 原山西离石南沟煤业有限公司位于本井田东南 批采 10 号煤层 设计生产能力 15 万 t a 为基建矿井 现在只 开凿了一对立井筒 均已见 10 号煤层 并掘进了部分大巷 2008 年瓦斯等级鉴定结果为低瓦斯矿井 瓦斯绝对涌出量 0 28m3 min 二氧化碳绝对涌出量 0 31m3 min 据调查与本 矿之间没有越界开采现象 矿井正常涌水量 350m3 d 最大 涌水量 430m3 d 原山西吕梁万峰荣泰煤业有限公司位于本井田南 批 采 4 6 10 号煤层 设计生产能力 30 万 t a 4 号煤层已 基本采空 现正在开拓 10 号煤层 采用立井开拓 已见煤 并掘进了部分大巷 据调查与本矿之间没有越界开采现象 矿井正常涌水量 400m3 d 最大涌水量 510m3 d 山西吕梁离石西山晋邦德煤业有限公司本次由原山西 离石晋邦德煤矿有限责任公司 原山西吕梁西属巴燕沟煤 业有限公司和原山西吕梁锦顺煤业有限公司整合重组而成 晋煤重组办发 2009 25 号文批准 整合重组后批采 4 10 号煤层 设计生产能力 120 万 t a 山西吕梁西属巴原燕沟煤业有限公司位于本井田北部 批采 4 号煤层 井田面积 3 795km2 现采 4 号煤层 生产 能力 21 万 t 年 采用立井斜井综合开拓 皮带提升 走向 长壁普炮采 皮带运输 金属支柱支护 2008 年瓦斯等级 鉴定结果为低瓦斯矿井 瓦斯绝对涌出量 0 65m3 min 相 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 6 对涌出量 1 67m3 t 二氧化碳绝对涌出量 0 70m3 min 相 对涌出量 1 80m3 t 据调查与本矿之间没有越界开采现象 矿井正常涌水量 460m3 d 最大涌水量 650m3 d 原山西离石晋邦德煤矿有限责任公司位于本井田西北 部 批采 4 10 号煤层 现采 4 号煤层 生产能力 30 万 t 年 采用立井斜井联合开拓 箕斗提升 走向长壁普炮采 皮带运输 金属支柱支护 据调查与本井田相邻区域尚未 开采 矿井正常涌水量 420m3 d 最大涌水量 550m3 d 山西吕梁锦顺煤业有限公司位于本井田北部 原山西 离石晋邦德煤矿有限责任公司以北 批采 4 号煤层 井田 面积 2 9014km2 开采 4 号煤层 生产能力 9 万 t 年 采用 立井斜井综合开拓 走向长壁普炮采 据调查锦顺煤业有 限公司与本井田之间有原山西离石晋邦德煤矿有限责任公 司相隔 锦顺煤业有限公司与本矿之间没有越界开采现象 3 小窑分布及开采情况 1 据调查 在本井田西南部 4 号煤层露头附近有 一对古窑井口 井口坐标分别为 X 4162197 Y 19508393 H 1126 X 4162227 Y 19508476 H 1138 调查古空面积 本井田内 约 0 06km2 预计古空区内有积水 1 2 万 m3 2 采空区 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 7 目前矿井开采 4 号煤层 4205 回采工作面 采空范围见 采掘工程平面现状图 根据上述资料表明 矿区范围内分布有老窑 采空区 老窑 采空区有积水 矿井老窑年代久远 已垮塌 现不 能准确确定采空区的范围 给矿井在以后的开采活动留下 了安全隐患 因此 矿井在采掘过程中要坚持 预测预报 有掘必探 先探后掘 先治后采 以及 有疑必停 的原 则 防治突水事故的发生 4 自然地理 本井田属吕梁山系 为典型的黄土高原地貌 侵蚀地 形 为强烈切割的梁峁状黄土丘陵 冲沟密集而狭窄 形 态多呈 V 形 与黄土梁 峁 垣相间分布 总的地势西 高东低 最高点位于井田西部后梁圪塔 高程为 1263 4m 最低点位于井田东部属巴沟沟谷 高程为 973m 地形最大 相对高差约 290 4m 井田内无大的河流 但沟谷发育 属巴沟自西向东横 穿井田 属巴沟两侧树枝状发育小的沟谷 这些沟谷旱季 无水 雨季汇集洪水向东流入北川河 与东川河 南川河 分别在离石区和交口镇汇集成三川河向西流入黄河 属黄 河流域三川河水系 井田地处晋西北黄土高原 属暖湿带大陆性季风半干 旱气候 四季分明 春季多风干旱 夏季炎热多暴雨 秋 季雨水集中 冬季雪少寒冷 年平均气温 8 6 11 4 极 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 8 端最高气温 38 1 1985 年 7 月 18 日 极端最低气温 21 7 1984 年 12 月 24 日 年平均降水量 464 2m 雨水 多集中在 6 9 月份 年蒸发量 1766 2 2171 7mm 霜冻期一 般始于 10 月上旬 终于翌年 3 月 风向多为西北风 最大 风速 4m s 最大冻土深度为 1m 左右 根据 建筑抗震设计规范 GB50011 2001 本区地 震动峰值加速度为 0 05g 地震烈度为 度 历史记载附近 未发生过大地震 只在 1829 年 4 月 清道光九年三月 离石 发生过 5 25 级地震 震中位置为北纬 37 30 东经 111 12 三 矿井水文地质情况三 矿井水文地质情况 一 区域水文地质概况 一 区域水文地质概况 1 自然地理概况 本区位于黄河东岸 地处吕梁山脉中段西部 为典型 的黄土高原地貌 地势总体东 北高 西南低 区域内河流属黄河流域 呈树枝状分布 主要支流有 三川河 三川河由北川河 东川河 南川河分别从北向南 从东向西 从南向北在吕梁市离石区交口镇汇流 汇流后 由东向西经柳林在两河口汇入黄河 三川河为季节性河流 据观测站资料 年平均流量 5 34 9 54m3 s 最大流量 2260m3 s 本区属柳林泉域 本井田位于柳林泉域中部 西南距 柳林泉约 25km 柳林泉出露于柳林县城东三川河河谷中 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 9 以泉群的形式出露 大小泉点近百个 水位标高 790 80lm 据 1983 1991 年观测资料 泉群平均流量 2 18m3 s 属稳定型泉 据分析 泉流量与 2 3 年前降水 量有关 2 区域水文地质分区 煤田内寒武 奥陶 石炭 二叠 三叠系含水层构成 承压水斜地 其中奥陶系岩溶含水层富水性较强 石炭系 及其它基岩含水层较弱 奥陶系地下水在奥陶系灰岩出露 区接受大气降水补给后 沿地层倾向方向径流 最终集中 排向柳林泉 构成完整的水文地质单元一柳林泉域 此外 古老变质岩及河流冲 洪积层构成各自独立的补给 径流 排泄系统 3 柳林泉域水文地质特征 柳林泉域以太古界及元古界变质岩构成隔水底板 石 炭 二叠 三叠及第三 四系为上覆盖层 寒武 奥陶系 碳酸盐岩为岩溶含水岩组 地层总体向西倾伏 构成单斜 蓄水构造 泉域北界 东界为元古界 太古界变质岩构成 的地表分水岭 东界南端及南界为古生界碳酸盐岩构成的 地表分水岭 西界为埋藏于石炭 二叠 三叠系下岩溶裂 隙不甚发育的寒武 奥陶系地层构成的隔水边界或相对隔 水边界 岩溶水蓄水空间主要为溶隙 溶孔 补给来源主要为 大气降水 其次为地表水渗漏补给 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 10 据 山西岩溶大泉 泉域地下水总补给量 4 07m3 s 泉域汇流面积 5000km2 其中碳酸盐岩裸露面积 为 1200km2 大片分布于泉域南部及中部 碎屑岩裸露面积 80km2 位于泉域西部 变质岩裸露面积 1790km2 出露于泉 域北部 地下水在灰岩裸露区得到补给 向柳林一带汇流 由 柳林泉排泄 强径流方向有二个 一个是从泉域中部石灰 岩裸露区到柳林泉 另一个是从泉域东南部石灰岩裸露区 绕过离石向斜后到柳林泉 从补给区 径流区到排泄区 地下水基本上具有统一的地下水面 柳林泉群水质类型为 HC03 SO4一 Na Ca 型 矿化度 0 40 0 70g L 硬度 267 8mg L 以 CaC03计 以下同 水温 15 18 据 1983 2000 年长期观测资料 最大流量 4 13m3 s 平均流量为 2 18m3 s 4 含水层 1 太古界 元古界变质岩系及燕山期岩浆岩风化裂隙 含水层 主要出露于区域东部和北部紫金山一带 地下水赋存 于岩浆岩和变质岩构造裂隙及风化裂隙中 风化带厚 10 30m 富水性弱 单位涌水 0 0025 0 077L s m 沟 谷中出露泉点较多 流量一般为 0 1 0 5L s 含水层主要 接受大气降水补给 在地表分水岭向两侧径流 水质以 HCO3 Ca Mg 型为主 矿化度 0 5g L 左右 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 11 2 寒武 奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水岩组 本组由寒武系中统 上统 奥陶系中下统石灰岩 泥 灰岩 白云岩等组成 其中以奥陶系中统为主要含水层 寒武系厚度 208 253m 左右 为一套碎屑岩一碳 酸盐岩浅海相沉积 以中统鲕状石灰岩和上统石灰岩 白 云岩为主要含水层 本统含水层地下水出露点有吴城泉群 车鸣峪泉和关口泉 流量分别为 200 500L s 55L s 50L s 根据钻孔资料 在 0 180m 深度范围内岩溶发育 单位涌水量为 1 92 7 60L s m 180m 以下岩溶发育较差 富水性弱 单位涌水量为0 0035L s m 总体来讲 本组富水性弱 水 质类型为HCO3 Ca Mg 型 矿化度 0 23 0 37g L 总硬 度 172 57 255 20mg L PH 值为 7 1 7 6 奥陶系为浅海相沉积 岩性为石灰岩 泥灰岩 白云岩 中统以上马家沟组为主要含水层 富水性强 下 统冶里组 亮甲山组富水性弱 下马家沟组 厚 100m 左右 浅部岩溶发育 随埋深增 大而富水性变弱 据钻孔资料 单位涌水量在 0 19 0 24L s m 左右 上马家沟组 厚 250m 左右 岩溶发育 富水性强 为 区域最主要含水层 据钻孔资料 单位涌水量在裸露区 覆盖区及浅埋区一般为 2 7 29 3L s m 最大可达 44L s m 中深埋区为 0 11 0 56L s m 在深埋区局部 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 12 地段 岩溶依然发育 总体来讲 本组在全区岩溶均很发 育 富水性强 峰峰组 厚度 100m 左右 含水层以中部和上部石灰岩 为主 由于受厚度和出露面积的限制 本组富水性弱于上 马家沟组 仅在浅部富水性较强 而在深埋区富水性极弱 表 2 1 5 峰峰组富水性特征表峰峰组富水性特征表 表 2 1 5 埋藏区位置孔号 单位涌水量 L s m 富水性 浅埋区 中阳马家 峪 JD80 49中 浅埋区柳林泉区JD315 7中 强 深埋区 青龙城详 查区 10 00065弱 深埋区 三交三号 井田 3110 0089弱 一般来讲 奥陶系含水层的富水性随埋深增大 有减 弱的趋势 可类比为含水层的逐步尖灭 岩溶发育规律亦 如此 在浅部径流条件较好 水交替迅速 水质较好 为 HC03 SO4一 Na Ca 型 而在深埋区 地下水水交替缓慢 渐呈滞流状态 水质差 地下水背景值较高 矿化度最高 达 17 628g L 水质为 C1 一 Na 型 青龙城 29 号孔 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 13 3 石炭系上统太原组岩溶裂隙含水岩组 含水层主要为间夹于碎屑岩中的 3 4 层石灰岩 赋存 段距 40m 左右 含水层出露范围很小 只限于煤层露头边 缘地段 在浅部含水层出露区 接受大气降水补给 富水 性较强 单位涌水量 1 2L s m 而在远离补给区的深部 地下水富水性则弱 例如 三交三号井田 311 号孔 单位 涌水量仅为 0 013L s m 富水性弱 深部局部构造破碎带 附近 富水性较强 三交三号井田 356 号孔单位涌水量为 0 90L s m 地下水流向受地层产状控制 向深部缓慢运 移 本组水质一般为 HC03 SO4一 Na Ca 型 硬度小于 150mg L 矿化度 lg L 属软的微咸水 4 二叠系 三叠系砂岩裂隙含水岩组 本组主要为砂岩风化裂隙水及构造裂隙水 三叠系仅 分布于青龙城详查区以西地区 沟谷中浅部风化裂隙发育 易接受大气降水和地表水的补给 富水性较好 在沟谷边 缘常以侵蚀下降泉的形式出露 流量 0 2 0 5L s 而在深 部裂隙不发育 地下水补给差 单位涌水量 0 0005 0 1L s m 富水性一般较弱 水质类型为硫酸 SO4 HC03 Ca Mg 型 矿化度大于 lg L 属软的微咸水 5 第三系 第四系松散岩类孔隙含水岩组 松散岩类含水层岩主要分布在河谷及沟谷中 地下水 赋存于砂砾石孔隙中 主要接受大气降水和地表水入渗补 给 径流条件好 富水性强 径流途径短 排泄于河谷中 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 14 部分消耗于人工开发 本区三川河河谷松散层较发育 厚 度约 10m 左右 两岸分布有 1 2 级河流阶地 局部地段富 水性强 单位涌水量达 26 8L s m 水质良好 为 HC03 SO4 Ca Mg 型 矿化度小于 lg L 由于地下水埋藏 浅 局部地段受工农业等污染 如工矿企业排放废渣及废 液污染 农业化肥及生活污水等污染 使得地下水中 N03 Cl P042 含量增高 局部 F 含量较高 水质较差 5 隔水层 1 太古界 元古界变质岩构成寒武 奥陶系碳酸盐岩 岩溶含水岩组的隔水底板 2 石炭 二叠 三叠系各含水层间较厚且发育稳定的 泥质岩构成各含水层之间的隔水层 二二 矿井水文地质条件矿井水文地质条件 1 地表水系 井田内无大的河流 但沟谷发育 属巴沟自西向东横 穿井田 属巴沟两侧树枝状发育小的沟谷 这些沟谷旱季 无水 雨季汇集洪水向东流入北川河 与东川河 南川河 分别在离石区和交口镇汇集成三川河向西流入黄河 属黄 河流域 2 含水层 1 奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层 该含水层主要含水层段在上马家沟组 含水层岩性主 要是灰岩和白云质灰岩 据详查勘探水文地质资料 该含 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 15 水层在赋存较浅区域 富水性强 单位涌水量 1 72 13 35L s m 赋存较深区域 富水性弱 单位涌水 量 0 00076L s m 渗透系数 0 0047m d 该含水层在本井田东 西部埋藏较浅 富水性强 中 部埋藏较深 富水性弱 据详查报告资料 4 号钻孔奥灰水 位标高为 811 87m 该孔位于本井田南约 5km 处 推测本井 田奥灰水位标高在 819 822m 2 太原组岩溶裂隙含水层 太原组赋存三层发育稳定的石灰岩 自下而上分别为 L1 K2 和 L5 厚度分别为 16 7 45 3 15 m 左右 本含 水层以 L1和 K2为主 据离石勘探区详查报告资料 浅部岩 溶裂隙较发育 富水性强 钻孔钻至该灰岩层段时 均有 不同程度漏水现象 井田东南部外约 1 7km 处的 37 号孔抽 水试验 单位涌水量 1 204L s m 渗透系数 9 55m d 水 位标高 961 67m 深部岩溶裂隙不发育 富水性弱 井田西 北部外约 0 7km 处的 35 号孔抽水试验 抽水几分钟后 水 位即由 57 03m 降至 95m 以下 恢复 99h 后 才升到 83 86m 说明基本不含水 水位标高 1017 81m 水质类型 为 HC03 Ca Mg Na 型 矿化度 0 464g L 3 山西组砂岩裂隙含水层 含水层岩性以细 中 粗砂岩为主 裂隙不发育 据 离石勘探区详查报告资料 钻孔简易水文观侧 钻至该层 段时 冲洗液消耗量并无明显增大 含水弱 35 号孔抽水试 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 16 验 单位涌水量 0 00012L s m 渗透系数 0 0012m d 水质 类型为 HC03 SO3 Ca Mg Na 型 矿化度 0 696g L 4 石盒子组砂岩裂隙含水层 井田内沟谷中有零星出露 本组砂岩含水层厚度大 浅部含水层易于接受补给 富水性较强 沟谷中有泉出露 但流量很小 据离石勘探区详查报告 35 号孔钻孔抽水试 验资料 单位涌水量 0 0025L s m 渗透系数为 0 0033m d 水质类型为 HC03 SO3 Na Mg Ca 型 矿化 度 0 534g L 5 第三 四系砂砾孔隙含水层 主要分布于属巴沟沟谷中 以沙砾层为主 厚度 3m 左 右 当地民用井最大出水量 30m3 d 富水性较弱 水质类 型为 HC03 SO3 Ca Mg 型 矿化度 0 544g L 为当地村民 重要的生活水源 3 含水层补 径 排条件 本井田奥陶系地层埋藏较深 主要为岩溶水径流区 岩溶水由北向南径流 至柳林泉排泄 石炭系及二叠系含水层在裸露区接受大气降水补给和 季节性河流补给后 顺岩层倾向迳流 在沟谷中出露时以 侵蚀下降泉的形式排泄 下部含水层中地下水则一直沿岩 层倾向迳流 部分以矿坑 水井排水的方式排泄 4 井田主要隔水层 井田隔水层主要为石炭系中统本溪组及太原组下部泥 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 17 质岩隔水层组 岩性由铝土泥岩 砂质泥岩和泥岩组成 总厚度 80m 左右 岩性致密 细腻 具有良好的隔水作用 阻断了奥陶系岩溶水与太原组岩溶裂隙含水层之间的水力 联系 此外 相间于各灰岩 砂岩含水层之间厚度不等的泥 岩 砂质泥岩亦可起到层间隔水作用 5 构造对井田内水文地质条件的影响 井田大致为一向斜构造 共发现 5 条正断层 落差最 大 10m 未发现陷落柱 据离石勘探区详查报告资料和本区 煤矿生产实践 断层的富水性和导水性均差 预计对矿井 充水影响不大 三 矿床充水因素分析 三 矿床充水因素分析 1 直接充水水源 本矿批采的 4 号煤层 直接充水含水层为山西组砂岩 裂隙含水层 由井筒进水和顶板裂隙渗水组成 山西组 石盒子组砂岩裂隙含水层为弱含水层 因此 矿井涌水不 大 10 号煤层直接充水含水层为太原组石灰岩岩溶裂隙含 水层 中部富水性弱 东 西部富水性中等 下部奥陶系 灰岩含水层富水性在东 西部富水性强 中部富水性弱 本井田 4 号煤层均在奥灰水位之上 10 号煤层的东 西部 大部位于奥灰水位之上 10 号煤层中部局部位于奥灰水位 之下为带压开采煤层 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 18 按照 煤矿防治水规定 国家安全生产监督管理总 局令 28 号 采用下列公式计算 T P M 其中 T 突水系数 MPa m P 底板隔水层承受的水头压力 MPa M 底板隔水层厚度 m 奥灰水位标高 820m 10 号煤层底板最低标高 755m 隔 水层厚度 80m 水头压力 P 820 755 80 0 0098 1 421MPa 突水系数 Ts P M 1 421 80 0 018MPa m 根据经验 具有构造破坏的地段 安全突水系数为 0 06MPa m 无构造破坏的地段 安全突水系数为 0 1MPa m 本井田为有构造破坏地段 突水系数小于临界 突水系数 0 06MPa m 故奥陶系灰岩岩溶水对本井田突水的 可能性小 2 矿井主要水害及其防治措施 本井田主要水害是古空和采空区积水 预计在 4 号煤 层南部古空区有积水 1 2 万 m3 采空区有积水 2 0 万 m3 该矿现开采 4 号煤层 4 号煤层顶板为砂质泥岩 单向 抗压强度平均为26 5MP 属中等坚硬顶板 全部冒落管理顶 板 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 19 时 根据 三下采煤规程 冒裂带最大高度计算公式得出 冒落带 Hm 导水裂隙带 Hli 的高度可用下式计算 Hm A1 2 2 1020 MHli 式中 A1 100 m 4 7 m 19 m 为开采煤层厚度 4 号煤层厚度为 1 30 1 82m 平均1 67m 4 号煤层冒落带 高度4 02 8 42m 导水裂隙带最大高度 32 80 36 98m 4 号煤层开采后 在井田东部及西部产生的裂隙波及到地表 使大气降水 地表水沿裂缝导入井下 造成水害 开采下部 10 号煤层 10 号煤层顶板为石灰岩 单向抗 压强度平均为66 7MP 属坚硬顶板 10 号煤层厚度 1 63 3 40m 平均 2 70m 全部冒落管理顶板时 冒落带 高度采用以下公式计算 Hm A1 2 5 式中 A1 100 m 2 1 m 16 m 为 开采煤层厚度 导水裂隙带最大高度采用以下公式计算 1030 M Hli 10 号煤层冒落带高度 9 96 14 96m 导水裂隙带最大 高度 48 30 65 32m 4 10 号煤层间距为 55 25 73 36m 平均 61 22m 10 号煤层导水裂隙带最大高度大于 4 10 号煤层间距 因此 10 号煤层开采后 如果 4 号煤层采空区积水如不及时探放 可能会随之而下 形成灾害 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 20 3 本矿井水害防治措施如下 1 技术措施 地面防水 a 井田坑口较多 井口和工业场地大多在沟谷边缘 虽然均位于最高洪水位之上 但应保持泄洪通道通畅 防 止沟谷洪水对矿井造成危害 b 矸石和炉渣等固体废物不得弃于河中 以免淤积河 床 造成行洪不畅 c 在雨季前组织有关人员踏勘井田是否有采空塌陷裂 隙 塌陷洞 及时用黄土 粘土 碎石填封 并高出地表 井下防治水 a 必须按矿井设计留设矿界和采区边界煤柱 b 坚持 预测预报 有疑必探 先探后掘 先治后采 的方针 对可疑地段进行探放水 c 发现透水预兆必须停止作业 采取措施 并向调度 室报告 d 经常清挖井下水仓 保证水仓有足够的容量 e 配备足够的排水设施 并确保能正常使用 2 管理措施 平时加强防汛宣传 建立探放水管理制度 做好防水 计划 成立 雨季 三防指挥部 组织雨季前 三防 大 检查 加强职工培训 保证安全生产 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 21 3 物质措施 拨出专项资金 专款专用 保证防治水物资供应 4 矿井水文地质类型 根据 矿井水文地质类型划分原则 对矿井水文地 质类型进行划分 一 受采掘破坏或影响的含水层及水体 井田内奥灰岩溶水的水位标高为 819 822m 井田内 10 号煤层中部煤层底板最低标高 755m 位于奥灰水位之下 局 部为带压开采煤层 10 号煤层底板与奥陶系灰岩之间的隔 水层厚度为 80mm 根据 煤矿防治水规定 通过突水系数 计算公式 Ts P M 计算井田内 10 号煤层最低点的突水系数 为 0 018MPa m 井田内 10 号煤层最低点突水系数小于正常 块段内临界值突水系数 0 10 MPa m 也小于构造破坏临界 值突水系数 0 06 MPa m 煤层开采相对比较安全 奥灰岩 溶水的水患的防治相对较为容易 井田内受开采煤层采掘破坏或影响的含水层主要为上 覆岩层含水层水 地表基岩风化带裂隙水 石炭系上统太原组砂岩裂隙夹碳酸盐岩岩溶裂隙含水 层 单位涌水量仅为 0 013L s m 渗透系数 9 55m d 属 富水性弱 山西组砂岩裂隙含水层 单位涌水量 0 00012L s m 渗透系数 0 0012m d 属富水性弱 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 22 石盒子组砂岩裂隙含水层 单位涌水量 0 0025L s m 渗透系数 0 0033m d 属弱富水含水层 第三 四系砂砾孔隙含水层 当地民用井最大涌水量 30m3 d 富水性较弱 综上所述 其均为弱富水性的含水层 按照 煤矿防 治水规定 第一分类依据 其 q 0 1 L s m 本分项矿井水 文地质类型为简单类型 二 矿井及周边老空水分布状况 山西吕梁离石区担炭沟煤业有限公司井田西南部为石 州煤业有限公司 南部为山西吕梁离石金晖荣泰煤业有限 公司 北与山西吕梁离石西山晋邦德煤业有限公司相邻 经调查本井田北部向斜轴部采空区积水面积预计为 11200m2 积水量为 0 9 万 m3 井田南部向斜轴部采空区积 水面积预计为 17600m2 积水量为 1 1 万 m3 相邻石州煤业有限公司井田南部矿界处存在古空区 其积水面积预测为 22800 m2 积水量 1 2 万 m3 井田内及周边 4 号煤层开采年限较长 目前在井田内 已形成了较大面积的采空区 采空区局部低洼处积存有一 定量采空区积水 随着时间推移 采空区绘积水量还会增 加 矿井及相邻矿井采空区积水对本矿井煤层开采存在一 定的影响 但采空区积水位置 范围 积水量清楚 根据 划分依据可确定本分项为矿井水文地质类型划分为中等 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 23 三 矿井涌水量 矿井涌水量不大 据矿方提供的资料 矿井正常涌水 量 288m3 d 左右 最大涌水量 432m3 d 含水系数 0 453m3 t 主要来源为顶板裂隙水和井筒渗水 预计矿井 达产时矿井预算正常涌水量为 1664m3 d 69 3m3 h 最大 涌水量 2054 m3 d 85 58m3 h 按照 煤矿防治水规定 Q1 180 m3 h Q2 300 m3 h 可确定本分项矿井水文地质 类型划分为简单 四 突水量 井田内煤层开采从未突水 本分项矿井水文地质类型 划分为简单 五 开采受水害影响程度 井田内煤层开采受水害威胁的主要水源为采空区积水 而采空区积水的主要水源来自开采煤层上覆含水岩组及大 气降水 雨季沟谷河流渗水 矿井采空区积水 对今后井 田煤层的采掘工程存有一定的影响 不排除发生水害事故 的可能性 但现有采空区分部范围集中 区内积水量 积 水范围清楚 威胁性较小 只要加强管理 严格执行 煤 矿防治水规定 进行防治水 可以避免水害事故的发生 井田内岩溶水的水位标高 819 822m 井田内 4 号煤层 底板标高均在奥灰水位之上 不受奥灰水威胁 井田中部 10 号煤层底板最低标高 755m 位于奥灰水位之下 局部为带 压开采煤层 10 号煤层底板与奥陶系灰岩之间的隔水层厚 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 24 度为 80mm 根据 煤矿防治水规定 通过突水系数计算公 式 Ts P M 计算井田内 10 号煤层最低点的突水系数为 0 018 MPa m 井田内 10 号煤层最低点突水系数小于正常 块段内临界值突水系数 0 10MPa m 也小于构造破坏临界值 突水系统数 0 060MPa m 煤层开采相对较安全 水患的防 治也相对较为容易 根据 煤矿防治水规定 可确定本 分项矿井水文地质类型划分为中等 六 防治水工作难易程度 本井田内无地表流水 水沟谷发育 井田和工业场地 设在沟谷边缘上 高于历史最高洪水位 只要加强 雨季 三防工作 该矿井地面防治水工作相对易于进行 井田内及相邻矿井 4 号煤层存在较大面积的采空区 4 号煤层采 古 空区现已查明的积水约 3 2 万 m3 随着时 间的推移 采空区积水还会继续增加 但只要加强防治水 工作 严格遵守 预测预报 有掘必探 先探后掘 先治 后采 探放水方针等 本矿井采空区防治水工作相对易于 进行 井田内奥灰岩溶水的水位标高为 819 822m 井田内 4 号煤层底板标高均在奥灰水位之上 不受奥灰水威胁 井 田中部 10 号煤层底板最低标高 755m 位于奥灰水位之下 局部为带压开采煤层 10 号煤层底板与奥陶系灰岩之间的 隔水层厚度为 80mm 根据 煤矿防治水规定 通过突水系 数计算公式 Ts P M 计算井田内 10 号煤层最低点的突水系 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 25 数为 0 018 MPa m 也小于构造破坏临界值突水系数 0 06 MPa m 煤层开采的相对较安全 奥灰岩溶水的水患防治工 作也相对较为容易 根据 煤矿防治水规定 可确定本分 项矿井水文地质类型划分为中单 七 矿井水文地质类型的划分结果 综合上述各分项矿井水文地质类型划分结果 根据 煤矿防治水规定 按分类依据就搞不低的原则 确定山 西吕梁离石区担炭沟煤业有限公司矿井水文地质类型划分 为中等 5 矿井涌水量预算 该矿现采 4 号煤层 而且有多年的开采历史 矿井涌 水量与产量有一定的相关性 因此 可用类比法预计矿井 涌水量 矿井涌水量预计公式 Kp Qo Po Q Kp P 式中 Kp 含水系数 m3 t Qo 矿井涌水量 m3 d Po 日均产量 t d Q 矿井预算涌水量 m3 d P 设计生产能力 t d 矿井整合改造后开采 4 号煤层 设计能力 90 万 t a 平均日产 2727t d 据本矿各参加整合矿井涌水统计 原担炭沟煤矿生产 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 26 能力 21 万 t a 正常涌水量 288m3 d 左右 最大涌水量 432m3 d 正常含水系数 0 453m3 t 最大含水系数 0 679m3 t 原石州煤矿生产能力 15 万 t a 正常涌水量 240m3 d 左右 最大涌水量 360m3 d 正常含水系数 0 527m3 t 最大含水系数 0 791m3 t 井田北部的原燕沟煤 业有限公司生产能力 21 万 t a 矿井正常涌水量 460m3 d 最大涌水量 650m3 d 正常含水系数 0 723m3 t 最大含水 系数 1 022m3 t 平均正常含水系数 0 568m3 t 最大含水 系数 0 831m3 t 井田内 10 号煤层目前矿井尚未揭露 根据井田南部相 邻的原山西离石南沟煤业有限公司和原山西吕梁万峰荣泰 煤业有限公司开采 10 号煤层 根据该两个矿井的涌水量预 算本矿井涌水量如下 原山西离石南沟煤业有限公司批采 10 号煤层 现采 10 号煤层 生产能力 15 万 t a 矿井正常涌水量 350m3 d 最 大涌水量 430m3 d 采用上述方法计算正常含水系数 0 7802m3 t 最大含水系数 0 9451m3 t 原山西吕梁万峰荣泰煤业有限公司批采 4 6 10 号煤 层 现采 10 号煤层 生产能力 30 万 t a 矿井正常涌水量 400m3 d 最大涌水量 510m3 d 采用上述方法计算正常含水 系数 0 4400m3 t 最大含水系数 0 5611m3 t 根据上述计算结果平均正常含水系数 0 6101m3 t 最 大含水系数 0 7531m3 t 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 27 结合本矿实际情况 前期主 辅助水平同时开采时 主水平 10 号煤层生产能力 60 万 t a 辅助水平 4 号煤层生 产能力 30 万 t a 则辅助水平正常涌水量 Q 正常 909 0 568 516m3 d 辅助水平最大涌水量 Q 最大 909 0 831 755m3 d 主水平正常涌水量 Q 正常 1818 0 6101 1109m3 d 主水平最大涌水量 Q 最大 1818 0 7531 1369m3 d 矿井正常涌水量 Q 正常 1625m3 d 矿井最大涌水量 Q 最大 2124m3 d 2 直接冲水水源 本矿批采的 4 号煤层 直接充水含水层为山西组砂岩 裂隙含水层 由井筒进水和顶板裂隙渗水组成 山西组 石盒子组砂岩裂隙含水层为肉含水层 因此 矿井涌水不 大 10 号煤层直接冲水含水层为太原组石灰岩岩溶裂隙含 水层 中部富水性弱 东 西部富水性中等 下不奥陶系 灰岩水层富水性在东 西部富水性强 中部富水性弱 本 井田 4 号煤层均在奥灰水位之上 10 号煤层的东 西部大 部分位于奥灰水位之上 10 号煤层中部局部位于奥灰水位 之下为带压开采煤层 按照 煤层防治水规定 国家安全生产监督管理局令 28 号 采用下列公式计算 T P M 其中 T 突出水系 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 28 Map m P 底板隔水层承受的水头压力 MPa M 底板隔水层厚度 m 奥灰水位标高 820m 10 号煤层底板最低标高 55m 隔 水层厚度 80m 水头压力 P 820 755 80 0 0098 1 421 MPa 突出系数 Ts P M1 421 80 0 018 Map m 根据经验 具有构造破坏的地段 安全突水系数为 0 006 Map m 无构造破坏的地段 安全突水系数为 0 1 Map m 本井田为有构造破坏地段 突水系数小于临界突水 系数 0 06 Map m 故奥陶系灰岩岩溶水对本井田突水的可 能性小 6 间接充水水源 1 大气降水 大气降水为区内主要间接充水水源 矿 区位于北东 南西走向的分水岭地带 含煤地段部分裸露 直接接受大气降水补给 其充水强度与季节和降水强度 持续时间有密切关系 因此 未来矿井应加强雨季的疏排 水工作 2 地表水 井田内无大的河流 但沟谷发育 属巴沟 自向动横穿井田 属巴沟两侧树枝状发育小的沟谷 这些 沟谷旱季无水 雨季汇集洪水向东流入北川河 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 29 3 间接充水含水层 泥岩及泥灰岩等具隔水作用 但岩石裂隙较发育 灰 岩中局部尚有岩溶管道 对矿井充水有一定的补给作用 7 矿井水文地质类型 据矿方提供的资料 矿井正常涌水量 288m3 d 左右 最 大涌水量 432m3 d 含水系数 0 453m3 t 主要来源为顶板 裂隙水和井筒渗水 未发生过透水事故 综前所述 井田 4 号煤层直接充水含水层 山西组砂 岩裂隙含水层 富水性均弱 4 号煤层采 古 空区局部有 积水 见充水性图 井田内开采 4 号煤层局部受地表水 影响 10 号煤层直接充水含水层 太原组岩溶裂隙含水层 井田中部富水性均弱 补给条件差 10 号煤层直接充水含 水层 太原组岩溶裂隙含水层 井田东 西部富水性中等 奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层在井田东 西部富水性强 但 其水位低于煤层 中部水位高于煤层 但富水性弱 经计 算开采 10 号煤层的导水裂隙带高度可达 4 号煤层 4 号煤 层的采 古 空区积水对开采 10 号煤层构成了一定的威胁 根据国家安全生产监督管理总局 国家煤矿安全监察局 2009 年 9 月 21 日颁发的 煤矿防治水规定 井田水文地质 条件为中等类型 四 矿井排水 四 矿井排水 排水井井口标高 1051m 井底水泵标高 836m 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 30 井下水处理站与井口高差 10m 排水高度 225m 矿井 10 号煤层预算正常涌水量 Q 正常 2727 0 6101 1664m3 d 最大涌水量 Q 最大 2727 0 7531 2054m3 d 选用 3 台 MD155 30 10 型水泵 正常涌水时 1 台工作 1 台备用 1 台检修 最大涌水时 1 台工作 1 台备用 1 台检修 该泵额定流量为 155m3 h 额定扬程为 300m 额定 效率 77 五 五 矿井水文安全条件评价 矿井水文安全条件评价 1 对矿井开采受水害影响程度的评价 对矿井开采受水害影响程度的评价 山西吕梁离石区担炭沟煤业有限公司井下出水源主要为 4 号煤层采空区积水 煤层上覆含水层水及地表浅层水 矿 井现开采 4 号煤层 矿井涌水量不大 矿井正常涌水量 288m3 d 左右 最大涌水量 432m3 d 矿井涌水量主要受季 节性降雨量影响 变化较大 井田内岩溶水的水位标高 819 822m 10 号煤层中不 煤层底板最低标高 755m 位于奥灰水位之下 局部为带压开 采煤层 10 号煤层底板与奥陶系灰岩之间的隔水层厚度为 80mm 根据 煤矿防治水规定 通过突水系数计算公式 Ts P M 计算井田内 10 号煤层最低点的突水系数为 0 018Mpa m 井田内 10 号煤层最低点突水系数小于正常块 段内临界值突水系数 0 018Mpa m 也小于构造破坏临界值 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 31 突水系数 0 06Mpa m 煤层开采相对较安全 但不能排除因 导水断裂构造发生水害事故的可能 此区域煤层开采时应 加强水害事故的预防工作 根据井下水文地质调查 由于该矿开采时间较长 4 号 煤层在井田内已形成了较大面积的采空区 在采空区低洼 积存有一定量各采空区积水 预计在井田南部及西部 4 号 煤层古空区有积水 2 万 m3 随着时间推移 采空区会积水 量还会增加 相邻周边矿井 4 号煤层存在大面积的采 古 空区 并 且局部存有积水 原石州煤业有限公司井田南部矿界处存在古空区 积水 面积预测为 22800m2 积水量 1 2 万 m3 其他周边矿井 4 号煤层存在大面积的采 古 空区 并且局部存有积水 采空区积水多集中在靠近向斜轴部的采空区内低洼处 10 号煤层因开采年限较短 采空区积水相对不大 采空区积 水是矿井主要水害之一 也是矿井防治水工作的重点和难 点 随着开采面积的扩大 各采空区积水也不断的再增加 所以必须加强采空区及邻近矿井采空区及老窑水的防范措 施 加强矿井探放水工作 以防范水害事故的发生 2 对矿井防治水工作难易程度的评价 对矿井防治水工作难易程度的评价 本井田内无地表河流 小沟谷发育 井口和工业场地设 在沟谷边缘上 高于历史最高洪水位 只要加强 雨季三 防 工作 该矿井地面防治水工作相对易于进行 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司水患灾害调查报告 山西楼俊集团担炭沟煤业有限公司 2011 年 9 月 2 日 32 井田内及相邻矿井 4 号煤层存在较大面积的采空区 4 号煤层采空区现已查明的积水约 3 2 万 m3 随着时间推移 采空区积水还会继续增加 采空区积水将是矿井主要水害 之一 也是矿井防治水工作的重点和难点 预防采空区水 害事故发生的有效手段应做到以下三点 1 严格遵守 预测预报 有掘必探 先探后掘 先 治后采 探放水方针 2 树立防水意识 重视防水工作 对职工进行有关 水害知识的教育和有关出水征兆的识别 加强对矿井涌 水量和地表塌陷区的观测 及时掌握有关涌水量的变化 情况 对突然增大的涌水量 要查明水源及水量变化情 况 分析其原因 采取有效措施 制止水害事故发生 3 必须及时了解矿井及相邻