80101回采工作面切眼回采600m范围内专门水文地质情况分析报告

1、山西柳林宏盛聚德煤业80101工作面切眼回采600m专门水文地质情况分析报告聚德煤业预测预报科二O三年五月十一日矿井概况山西柳林宏盛聚德煤业位于山西省柳林县城北偏西直 距约10km成家庄镇聚财塔、吉家塔村,属柳林县成家庄镇管辖.井 田地理坐标:东经 口0.49'49"北纬37°30,12n37° 33'01"o井田南与山西柳林凌志王家焉煤业相邻,井田边界 与本井田边界相距2.5-4km ;东北部与山西柳林凌志成家庄煤业 相邻；北西北与山西柳林凌志柳家庄煤业相邻； 井田正东为煤层露头区域;井田正西为汾西矿业集团双柳煤矿.2021年口月30日

2、山西省国土资源厅颁发?采矿许可证?,证 号C1400002021101220011018 ,批准开采4-9号煤层,井田面积 16.4362km2批准生产规模150万t/ao二.矿井地质及水文地质矿井地质井田位于河东煤田离柳矿区三交勘探区,柳林国家规划矿区柳林 北区中部,地表大局部被第四系松散层所覆盖,仅在沟谷中上石盒子 组、下石盒子组、山西组及太原组地层零星出露.井田内发育地层由 老到新为奥陶系中统峰峰组、石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组、 二叠系下统山西组、二叠系下统下石盒子组、二叠系上统上石盒子组、 上第三系上新统、第四系中、上更新统等.井田主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原

3、组.自 上而下依次为1、2、3、4上、4、5、6、7、8、9、10、11号共 12层,其中,可采4层,即4、5、8、9号煤,4号煤已大部采空.4号煤层位于山西组下部,下距5号煤层平均距离5.19m.煤层 厚度1.00-4.10 m ,平均2.56 m ,含02层夹肝,夹肝厚度为 0.05-0.65m ,般为泥岩,煤层结构简单.井田中部、西南部较厚, 东和北部变薄,东部近边界区域被剥蚀,总体上煤层稳定,赋煤区可 采.煤层顶板大多为泥岩、砂质泥岩,局部为粉砂岩,底板大都为砂 质泥岩、泥岩,局部为粉砂岩.5号煤层位于山西组底部,下距K3砂岩0-3.00m,平均1.75mo 煤层厚度02.80m ,平

4、均0.75m ,含01层夹砰,夹砰厚度 0.06-0.20m ,岩性为泥岩,煤层结构简单.该层煤层在井田东边界 区域被剥蚀,仅在井田东南部原聚财塔煤矿井田范围可采,属较稳定 煤层.煤层顶板岩性为泥岩、砂质泥岩,局部为细砂岩;底板为泥岩、 细砂岩.8号煤层赋存于太原组中下部L1石灰岩之下,上足巨5号煤层平 均距离53.4mo煤层厚度1.8-3.2m ,平均2.8m ,局部含一层夹百干, 厚度为0.05 0.1m,岩性为泥岩或炭质泥岩,煤层结构简单.该煤层 在井田东南部有小面积被剥蚀,井田仅5号孔尖灭,总体上煤层稳定, 赋煤区大局部可采.煤层顶板为灰岩,底板大多为泥岩、砂质泥岩, 炭质泥岩或细砂岩

5、.二水文地质矿区发育的地下水类型主要为碳酸盐岩类岩溶水,其次是碎屑岩 类裂隙水,松散岩类孔隙水仅零星分布于低洼地带.第四系中上更新统广泛分布于井田内,其含水层补给条件不好, 连续性差,单井出水量小于5m7d ,富水性弱.上第三系上新统在沟谷中出露较多,含水层主要为底砾岩,厚度 不稳定,单井出水量小于5mVd ,富水性弱.二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙含水层在井田沟谷中有零星出 露,含水层主要为中、粗粒砂岩,厚度为15m左右,单井出水量小 于10m3/d ,富水性弱,水质为SO4.HCO3-Na.Mg.Ca型,矿化度 0.966g/Lo二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层以中粗粒砂岩为主,平均厚度 12

6、m左右,含水层裂隙发育差,富水性较弱,在补给条件较好的地 段富水性较好.据ZK1孔抽水资料,单位涌水量为0.082L/s.m ,渗 透系数为0.567m/d ,与太原组混合水位标高817.09 m ,水质为 SO4.HCO3-Na.Mg.Ca 型,矿化度 0.993g/Lo太原组含水层主要由4-5层石灰岩组成,平均总厚度19.44 mo岩溶裂隙发育,钻孔钻至此石灰岩时,冲洗液漏失严重,甚至不返水. 岩芯中多见有5-15m m的溶孔,ZK1孔抽水试验结果,太原组含水 层单位涌水量0.409L/s.m渗透系数2.111m/d水位标高816.74m, 水质为SO4.HCO3-Na.Mg.Ca型 矿化

7、度0.968g/L属中等富水性.奥陶系地层在井田内全部被覆盖,据钻孔揭露厚度42.80m ,岩 性为青灰色、灰深灰色石灰岩,裂隙较发育.根据三交勘查详查报 告,该组厚度大于100mo单位涌水量最大为0.46L/s.m ,渗透系数 最为1.97m/d ,富水性中等.水质类型以HCO3 CaNa、 HCO3CaMg、HCO3-SO4-Ca-Na型为主.经测井,大东庄水井奥 灰水位为800.40m,由此推断本井田内奥灰水水位标高约为+800mo三.80101采工作面概况80101回采工作面为8号煤层1采区首采工作面,南部为8号 煤层集中轨道、运输、回风三条大巷；东、西、北部均为未开采实体 煤层.工作

8、面总体沿走向呈一单斜构造,走向近南北,倾向西,工作面 自南向北略有起伏,倾角2° 10° ,平均5.工作面平面长1663 m , 平面宽150 m ,面积256102 m2,平均煤厚2.8 m ,容重1.39 t/m3o 地质储量94.6万吨,可采储量89.9万吨.由于截至5月11号只完成了切眼以南600m范围内的围面探放水工作,因此本报告只对切眼回采600m范围内水文地质情况进行 论证.四、工作面水文地质条件分析()地表水80101工作面地面位置位于工业广场西北约2200 2800m、大 东庄村东200m ,其中大东庄深水井位于工作面内;原东庄煤业主、 副井(关闭)在该工

9、作面东约30mo地表大部为黄土高山农田,有 零星居民住宅,无水体、河流通过.(二) 含水层(1) 奥陶系灰岩岩溶含水层奥陶系地层在井田内全部被覆盖,据钻孔揭露厚度42.80m ,岩 性为青灰色、灰深灰色石灰岩,裂隙较发育.根据三交勘查详查报 告,该组厚度大于100mo单位涌水量最大为0.46L/s.m ,渗透系数 最大为1.97m/d ,含水层富水性中等.水质类型以HCOs CaNa、 HCO3-Ca-Mgs HCO3-SO4-Ca-Na型为主.根据地质资料推测井田 范围内奥灰水位标咼+ 800.0mo(2) 石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层太原组含水层主要由4-5层石灰岩组成,平均总厚度1

10、9.44 m , 岩溶裂隙发育,ZK1孔抽水试验结果,太原组含水层单位涌水量 0.409L/s.m ,渗透系数2.111m/d ,水位标高+816.7mz水质为 SO4.HCO3-Na.Mg.Ca型,矿化度0.968g/L ,属中等富水性.(3) 二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层该含水层以中粗粒砂岩为主,平均厚度12m左右,含水层裂隙 发育差,富水性较弱,在补给条件较好的地段富水性较好.据ZK1 孔抽水资料,单位涌水量为0.082L/sm ,渗透系数为0.567m/d , 与太原组混合水位标高+817.1 m水质为SO4.HCO3-Na.Mg.Ca型, 矿化度0.993g/Lo(4) 二叠系下统

11、下石盒子组砂岩裂隙含水层井田沟谷中有零星出露,含水层主要为中粗粒砂岩,厚度为15m 左右,单井出水量小于10m7d,富水性弱,水质为 SO4.HCO3-Na.Mg.Ca 型,矿化度 0.966g/Lo(5 )上第三系、第四系孔隙含水层上第三系上新统在沟谷中出露较多,含水层主要为底砾岩,厚度 不稳定,单井出水量小于5 mVd ,富水性弱.第四系中上更新统广泛分布于井田内,其含水层补给条件不好, 连续性差,单井出水量小于5m3/d ,富水性弱.(三) 地下水的补、径、排井田奥陶系灰岩水属柳林泉域,位于柳林泉域的北部,是区域岩 溶水的径流区,补给主要为区域灰岩裸露区接受大气降水补给,岩溶 水流经井田

12、向南排向柳林泉.石炭系和二叠系裂隙含水层在裸露区接受大气降水补给后,沿岩 层倾斜方向运移,上部下石盒子组含水层水往往在沟谷中以泉的形式 排泄,下部含水层中水顺岩层倾斜运移,流出井田外,矿井排水是其 主要排泄途径.(四) 隔水层(1) 山西组隔水层山西组5号煤以下至太原组第一层灰岩之间是以泥岩为主,砂泥 岩互层的一套地层,厚度为8m-21m ,连续稳定,泥岩、粘土岩隔 水性较好,可视为山西组与太原组之间良好的隔水层.(2) 本溪组隔水层本溪22.00-38.00m,平均厚度29.62m.岩性主要为泥岩、 粘土岩、粉砂岩夹薄层石灰岩,隔水性能好,在发育稳定.井田内最 下层可采煤层9号煤层至本溪组距

13、离18-30m ,平均22m ,其间以 泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及煤层组成.泥岩、砂质泥岩及粉砂岩也可 以起到隔水作用.五. 切眼回采600m范围内充水因素分析80101工作面(切眼回采600m范围内)地表无常年水体,为 典型的黄土高坡地貌,根据矿井水文地质条件分析,影响8号煤回采 的主要充水因素有：奥灰水(断层、陷落柱、深水井导水)、太灰水及 上覆4号煤层老空积水.()太原组灰岩含水层太原组含水层主要由5层石灰岩组成,平均总厚度19.4m ,单 位涌水量0409L/sm ,渗透系数2.111m/d ,水位标高+816.7m,属 中等富水性.特别是直接顶L1灰岩,局部溶穴、溶隙发育,富水性 强,

14、但工作面掘进期间已经对L1灰岩水进行了疏放,回采主要太灰 水为L1之上至L5灰岩段含水,为该工作面回采直接充水水源.(二)奥陶系灰岩含水层奥陶系地层为青灰色、灰深灰色石灰岩,溶穴、裂隙发育,单 位涌水量最大为0.46L/s.m ,渗透系数最为1.9m/d ,富水性中等. 根据地质资料推测井田范围内奥灰水位标高+800.0mo 8号煤层 +608.9m+636.0m ,为带压开采.在8号煤与奥陶系含水层之间为石炭系上统太原组下部地层与 石炭系中统本溪组地层组成的隔水层,厚度约67mo根据突水系数计算公式：T=P/M其中：T水系数(MPa/m);P底板隔水层承受的静水压力(MPa);M隔水层有效厚

15、度(m);计 算 最 大 突 水 系 数 ：T=(800-609+67)/100/67=0.0385MPa/m)o经计算,80101工作面最大突水系数为0.0385MPa/m,小于 受构造破坏块段突水的临界值0.06MPa/o因此在无导水构造存在情 况下80101工作面回采时不受奥灰水威胁.(三) 采空区的影响4号煤已开采,存有老空积水,8号煤层与4号煤层间距60.6m , 80101回采工作面(切眼回采600m范围内)最大煤厚取3.2mo上覆 岩类型为坚硬型,根据"三下"规程经验公式：垮落带:Hm = 100/(1.2+16)+2.5= 18.6m导水裂缝带,公式一 :H

16、l = 30VM +10 = 30V2 + 10 = 63.6/n公式二:Hl=100 JM/(1.2 IM +2.0) +8.9=63.7m经计算,Hl.取最大值63.7m,由于8号煤与4号层间距为60.6m , 故上覆4号采空积水将对回采区段产生一定影响.(四) 水井、井筒、钻孔的影响大东庄深水井在工作面运输顺槽巷道内揭露,封闭良好,不受奥 灰水威胁；周边井筒、钻孔封闭良好,不受其威胁.9六. 涌水量预计8号煤直接顶L1灰岩,局部溶穴、溶隙发育,富水性强,但工 作面掘进期间已经对L1灰岩水进行了疏放,回采主要太灰水为L1 之上至L5灰岩段含水,L5灰岩在三个井筒、8号集中运输巷、大东 庄举

17、措巷、西回风立井均已经揭露,灰岩水得到充分疏放,故结合采 掘情况分析L5灰岩水仅在局部赋存,在计算涌水量时,煤层顶板高 差取L5灰岩与煤层层间距35m ,含水层厚度取19.4mo按裘不依公式,承压无压公式：Q=1.366K(2H-M)*M /(IgRo Igro)其中：Q工作面涌水量(mVh);K含水层渗透系数2l：L：LnVd ;H含水层深度35m(煤层顶板与含水层静止水位高差35m);M含水层平均厚度19.4m ;Ro引用影响半径lOO3.5m(Ro二R+ro)其中,R为出水影响半 径 523.1m);ro大井半径480.4m( a工作面长度1663m , b工作面宽度 150m小取值1.

18、06)Q=1.366 x 2.111 x(2 x 35-19.4) x 19.4/24 x (lgl003.5 -lg480.4)«369(m7h);预计本工作面回采时正常涌水量小于50m7h ,最大涌水量小于369m3/ho七. 工作面探放水举措1、掘进期间80101工作面两条顺槽及切眼掘进期间根据?煤矿防治水规定? 的要求,严格执行预测预报,有掘必探,先探后掘,先治后采"的 十六字"防治水原那么.首先采用井下瞬变电磁法对未施工巷道进行 超前探测,探明了 80101工作面前方及顶板富水情况,并进行了超 前钻探验证,保证巷道两帮轮廓线外20m和巷道前方30m的超前

19、 探测平安距离,保证了掘进期间的施工平安.期间共施工钻孔166 个,总工程量20864.5m;单孑最大出水量10m3/ho80101运输顺槽经过大东庄深水井时,采取了地面启封举措,巷 道掘进过程中已揭露,封闭可靠,不受奥灰水威胁.2、回采之前80101工作面在贯穿形成后,矿委托安徽惠州院在80101工作 面两顺槽及切眼利用矿井瞬变电磁技术对工作面顶板及外帮进行探 测 直明了 80101工作面顶板4号煤采空及灰岩富水情况;在80101 工作面两顺槽及切眼利用三维电法技术对工作面底板进行探测,查明 了 80101工作面内底板下40m范围内富水性情况;在80101工作 面两顺槽及切眼利用无线电波透视

20、技术对工作面内进行探测,查明了 80101工作面内构造发育情况;根据物探结论在工作面回风顺槽、 11运输顺槽及切眼进行了钻探验证.截至2021年5月10日80101工作面切眼回采600m范围内 共施工钻孔39个,工程量4526.5m ;单孔最大出水量为40m*h. 疏放8号上覆灰岩水22925 m3 ,4号煤采空积水26137m3 o截至 5月10号出水的钻孔还有5个,最大出水量2m7h ,对回采影响不 大.八. 排水系统80101工作面排水系统的实际排水水平应不低于369m3/ho结 合我矿设备实际情况,采用二级排水方式.排水路线:80101工作面 排水路线:工作面-两顺槽临时水仓-8号煤轨

21、道大巷中部水仓-井 底水仓f副井地面.工作面内排水系统80101工作面切眼回采期间采用矿用隔爆排沙排污潜水电泵 BQS80-60-37 四台两用两备排到顺槽临时水仓.排水管路为 DN100钢丝软管扌非水路线长度为150m分两路分别排至运输顺槽、 回风顺槽口,通过DN100钢管排至两顺槽临时水仓.二80101运输顺槽排水系统1、80101运输顺槽8号、9号钻场各下挖1米,做为运输顺槽 临时水仓,两水仓之间通过水沟连接,水仓容积4.7mx4m = 18.8m3 两个计37.6m3 ,要求水泥抹面).管路长度1663米,垂直高差42 米,在9号水仓高于巷道底板0.6m处搭建平台,安装3台多级离心 泵

22、(MD8545x3 , 55KW ),安装DN100钢管一趟排至中部水仓, 水泵安装时按两趟管路配置安装3个逆止阀,6个闸阀,正常时采用 趟排水管路排水,出现较大涌水时,将压风管(DN100)改为排水管, 两台水泵、两趟管路排水;假设遇突水时,将供水管(DN100)改为排水 管三台水泵、三趟管路排水.2、多级离心泵型号：MD8545x3参数：流量85 m3/h ;扬程135米；功率55KW ;3、其余各地点积水采用矿用隔爆排沙排污潜水电泵(BQS80-60-37 )两台(一用一备)直排到顺槽水仓.矿用隔爆排沙排污潜水电泵型号:BQS80-60-37参数：流量80 m3/h ；扬程60米；功率3

23、7KWO(三) 80101回风顺槽排水系统1、80101回风顺槽21号、20号钻场各下挖1米,做为运输顺 槽临时水仓,两水仓之间通过水沟连接,水仓容积(4.7m x 4m=18.8m3两个计37.6m3 ,要求水泥抹面).管路长度2140米, 垂直高差46米,在20号水仓高于巷道底板0.6m处搭建平台,安 装3台多级离心泵(MD85-45x3 .55KW),安装DN100钢管一趟 排至中部水仓,水泵安装时按两趟管路配置安装3个逆止阀,6个闸 阀,正常时采用一趟排水管路排水,出现较大涌水时,将黄泥灌浆管 (DN100)改为排水管,两台水泵、两趟管路排水;假设遇突水时,将压风 管(DN100)改为

24、排水管,三台水泵、三趟管路排水.2、多级离心泵型号：MD85-45x3参数：流量85 m3/h ；扬程135米；功率55KW ;3、其余各地点积水采用矿用隔爆排沙排污潜水电泵(BQS80-60-37 )两台(一用一备)直排到顺槽水仓.矿用隔爆排沙排污潜水电泵型号：BQS80-60-37参数：流量80 m3/h ；扬程60米；功率37KWO(四) 水泵供电系统1、工作面水泵供电利用工作面组合开关备用回路,电缆采用6/1140V长度400米,共4路,采用远方限制按钮启动.电缆型号:MYP-3xl0+lx6/1140V 长度 1600 米2、运输、回风顺槽水泵供电利用现有巷道电缆,在水仓附近(较高点)安装3台QBZ-120/1140 ,限制3台多级离心泵,采用远方限制按钮启动.九.采平安性评价1、探放水平安性刚介根据物探成果,在工作面回风顺槽、运输顺槽及切眼对物探异常 区域进行了钻探验证.切眼回采600m范围内已施工完毕,所有钻