采煤工作的面水害分析报告报告材料评价与衡量报告材料

1、水城县都格河边煤矿10101 综采工作面水情水害分析及安全许可评价报告生产矿长：罗顺军机电矿长：袁明海编制单位：技术科目录第一节 基本情况概述 -4 -一、 工作面基本情况及四邻情况概述 -4 -二、 水文地质条件概况 -4 -三、矿井充水条件 -5 -四、10101综采工作面水情水害分析 -8 -第二节 物探报告 -.10-一、矿井瞬变电磁（MTEM）原理.-.10 -二、数据采集与测线布设-.15 -三、数据处理与成果解释 -.16-第三节结论 .-.20 -第四节防治水措施-.20 -第一节基本情况概述一、工作面基本情况及四邻情况概述10101工作面位于河边煤矿一采区东翼的 1#煤层，+

2、853水平 以上，该面上限标高为+995.7丄，下限标高为+854.4丄，工作面运输 巷走向长度880m ,回风巷走向长度930m ,工作面倾斜长度227m , 工作面下部距3#煤层6.3m，未开采，以西为风井保护煤柱，以北为 煤层露头风化带，以南为853-1瓦斯抽放巷，以东为井田边界，3# 煤层和1#煤层之间平均垂距约为5米左右。二、水文地质条件概况井田内出露地层有峨眉山玄武岩组（P3 ®、龙潭组（P3I）、下三 叠统飞仙关组（T1f）、第四系Q。其岩性特征由老到新分述如下：1、 峨嵋山玄武岩组（P3分布于矿区北部边缘，大多呈同向坡，局部地方呈耸立的山峰，山间冲沟发育、地表大部分被

3、风化物覆 盖。矿区内未见泉水出露，据邻区资料，一般泉流量小于11/s，动态变化显著。富水性弱，属相对隔水层。2、龙潭组（P3I）:广泛分布于矿区内，岩性主要为细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及泥岩、煤层组成。地表出露面积大， 但多被坡残积层覆盖，地貌上多呈缓坡、沟谷。共调查泉点4个，一般流量0.0010.2771/s ,动态变化明显。本组含裂隙水，富水性弱。3、飞仙关组（T1f）:本组分上下两段。（1）上段（T1f2 ）:分布矿区东南部，岩性以砂岩为主。多成垂直 走向的山脊和冲沟，岩石易风化，裂隙发育。矿区内泉水出露少，调 查泉点2个，流量0.0610.112 l/s。枯季多干涸，季节性

4、变化显著。 本段含少量的裂隙水，富水性弱。（2）下段（T1f1 ）:分布同上段，岩性以粉砂岩为主。出露于山 坡前缘，成缓坡地形，矿区内未见泉点出露。本段富水性弱，属相对 隔水层。4、第四系（Q）:为坡、残积物及冲、洪积物等。其厚度变化较 大，在238m之间，一般约20m。其透水性较强，往往有泉水出 露，流量在0.1680.344 l/s之间。动态严格受季节控制。5、老窑水文地质特征矿区内煤层露头线一带分布老窑， 巷道开拓时，地表水沿砂岩破 碎带涌入，顺煤层的顶板塌陷裂隙渗入，对矿坑进行充水。水量受大 气降水控制明显。6、构造对矿床充水的影响矿区所处区域构造位置属于扬子陆块，黔北隆起，六盘水断陷

5、， 杨梅树向斜南东翼，总体构造形态为单斜。地层走向南东，倾向南西, 地层倾角2640 °。未发现对矿床开采构成影响的断裂构造。三、矿井充水条件（一）、充水水源分析区内主要的充水水源有大气降水、地表水、地下水、滑坡水、采空区积水等，现分述如下：1、大气降水大气降水是区内地表水、地下水的主要补给来源，降雨还可以沿 地表裂隙及孔隙直接渗入矿井中，同时还可以通过老窑采空区蓄集， 给矿井开采带来危害；特别是雨季及暴雨期，地表水暴涨容易造成淹 井事故，故矿井应加强防洪工作。2、地表水北盘江及矿区内地表冲沟水是影响矿井充水的主要地表水体。（1）北盘江：位于矿区西部边缘，河床最低标高 +900m左右

6、, 且距矿区较远，因此，在不改变自然地质环境的条件下，北盘江对矿 井开采影响不大。但应加强监测，防患于未然。（2 ）矿区内冲沟水：发育于矿区内。目前观测，冲沟水无明显 渗漏现象，但在其下及附近进行采矿应加强顶板管理， 预防冒落裂隙 带与其沟通，导致沟水涌入。特别是井田中部的溪流在自然状态下通 过第四系松散层和含煤地层中裂隙带对矿井间接补给，当人为作用下改变了原始条件，溪流将惯入井巷成为直接充水水源，造成水害。3、地下水矿区内上覆含水层为飞仙关组上段，与含煤地层间有厚约150 m 的飞仙关组下段隔水层相隔，故对今后开采影响不大；下伏地层峨嵋 山玄武岩组富水性弱，亦属相对隔水层，对今后开采影响亦不

7、大；含 煤地层本身含裂隙承压水，根据邻区小窑调查，进水方式以顶板淋水、 滴水，底板渗水为主，构造裂隙为其主要的充水通道，总出水量一般 不大。如发耳区办煤矿，开采3号煤层，巷道长约300m，采空面积 约2000m 2，但水量极微，总出水量约0.1 |/s ;新龙煤矿总出水量为0.436 |/s （2002 年 8 月 4 日）；攀枝花煤矿为 1.245 |/s （2002 年 9 月5日）。虽然富水性弱，但具承压性，开采过程中应做好疏排水工作。4、滑坡水区内滑坡2处，面积大于0.3km2左右，但都具有透水性强的特 点。因此，在滑坡体下开采应注意冒落带的影响高度，以免降雨和沟 水通过滑坡渗入，造成

8、淹井事故。5、采空区积水矿区周围有采空区分布，且多有积水。在其附近开采时必须注意 因人工破坏其自然压力平衡状态，而导致老窑积水突然溃入井巷造成 淹井事故；矿井开采过程中必须加强预防。（二）、充水通道分析1 .岩石节理裂隙矿山内的龙潭组含煤地层在接近地表附近大部为第四系，透水性较强。而龙潭组则发育成岩或构造节理、裂隙，尤其是内部细砂岩等 脆性岩石更为发育，它们是地下水活动的良好通道，并沟通上覆含水 层与含煤地层的水力联系。2.人为采矿冒落裂隙未来的采煤活动将产生大量的采矿裂隙， 这些人为裂隙也会沟通 上覆含水层与含煤地层的水力联系，成为地下水活动的良好通道。3 .原小煤矿采空区矿山内原小煤矿废弃

9、采面或巷道会成为采空区积水，当煤层开采 至采空区时，巷道勾通采空区会成为充水通道。（三）、充水方式由于矿井直接充水含水层露头分布不广，接受大气降水补给不 强，为弱含水层，充水通道主要以岩石原生和采矿节理、裂隙为主， 规模一般不大，少量为采空巷道导水，因此未来矿井充水方式主要以 渗水、滴水、淋水为主，局部可能发生突水。四、10101综采工作面水情水害分析1、地表水分析10101采煤工作面对应地表地形为南高北低的陡坡旱地，高差 较大，在100m以上，地表主要是溪沟水，随季节变化而变化，全 年除5、6月外，其余季节均为干枯状态，由于对应地面均为陡坡， 故雨季时地表水均排泄于溪沟中后流入阿贡河后汇于北

10、盘江。2、井田周边小窑及煤矿情况通过对周边老窑的调查，井田范围内的小窑集中在原老系统井口 以北，均为地表露头开挖，小窑具体情况如下；老系统主井：X= 2917698 Y = 35470815 Z = 980，位于现风井、 948石门往东30米巷道方位145度，距现开采的10101采面150 米，积水标高+936m，面积1200m 2,积水量800m 3。老系统风井：X= 2917749 Y = 35470796 Z = 970，位于现风井、 948石门往东30米巷道方位145度，距现开采的10101采面180 米，积水标高+936m，面积2300m 2,积水量1850m 3。1# 老窑：X =

11、 2917825 Y = 35470881 Z = 963.8 ,位于现风井往 东180米位置，距现开采的10101采面420米，积水标高+940m , 面积3600m 2,积水量2000m 3。2# 老窑：X = 2917749 Y = 35470797 Z = 970 ,位于 948 石门 往东90米位置，距现开采的10101采面360米，积水标高+945m， 面积1800m2,积水量800m3。3# 老窑：X = 2917731 Y = 35470841 Z = 975，位于 948 石门 往东92米，位置，距现开采的10101采面330米，开采时上山开 采，已封填实，无积水。4# 老窑

12、：X = 2917760 Y = 35470830 Z = 973，位于 948 石门 往东90米，位置，距现开采的10101采面360米，开采时上山开 采，已封填实，无积水。5# 老窑：X = 2917650 Y= 35470839 Z = 994，位于 113101 回风巷顶部70米，距现开采的10101采面250米，开采时上山开 采，已封填实，无积水。由于小窑封闭年限较久，已垮塌实，加之离现在回采的10101采煤工作面较远，故对矿井现阶段的回采无安全威胁。第二节物探报告一、矿井瞬变电磁（MTEM）原理1、探测方法原理瞬变电磁法属时间域电磁感应方法。 其探测原理是：在发送回线 上供一个电流

13、脉冲方波，在方波后沿下降的瞬间，产生一个向发射回 线法线方向传播的一次磁场，在一次磁场的激励下，地质体将产生涡 流（见图2-1），其大小取决于地质体的导电程度，在一次场消失后， 该涡流不会立即消失，它将有一个过渡（衰减）过程。该过渡过程又产 生一个衰减的二次磁场向地质体内传播，由接收回线接收二次磁场， 该二次磁场的变化将反映地质体的电性分布情况 （见图2-2）。N图2-1半空间中的等效感应电流图图2-2瞬变电磁法原理图解瞬变电磁场在大地中主要以扩散形式传播，在这一过程中，电磁能量直接在导电介质由于传播而消耗，由于趋肤效应，高频部分主要集中在地表附近, 且其分布范围是源下面的局部，较低频部分传播

14、到深处，且分布范围逐渐扩大。其传播深度:、t/传播速度:Vzd_2_tot(2-1)(2-2)t为传播时间，为介质电导率0为真空中的磁导率瞬变电磁的探测度与发送磁矩覆盖层电阻率及最小可分辨电压 有关。由（2-2 ）式得:72(2-3)t 210 h /时间与表层电阻率，发送磁矩之间的关系为:(3-4)M为发送磁矩，!为表层电阻率，为最小可分辨电压，它的大小与目标层几何参数和物理参数，还有和观测时间段有关。联立（2-3）（2-4 ）式，可得：M 1 ，5/、H 0.551（2-5）上式为野外工程中常用来计算最大探测深度公式。 瞬变电磁的探 测度与发送磁矩，覆盖层电阻率及最小可分辨电压有关。采用晚

15、期公式计算视电阻率：02 oM4 t 5t dBz(t)(2-6)dt式中(2-7 )dBz(t) V| 1 103dtSnR2、瞬变电磁特点矿井瞬变电磁和地面瞬变电磁法的基本原理的一样的，理论上也完全可以使用地面电磁法的一切装置及采集参数， 但受井下环境的影 响，矿井瞬变电磁法与地面的 TEM的数据采集与处理相比又有很大 的区别。由于矿井轨道、高压环境及小规模线框装置的影响，在井下 的探测深度很受限制，一般有效解释距离在 110m左右。另外地面 瞬变法为半空间瞬变响应，这种瞬变响应来自与地表以下半空间层， 而矿井瞬变电磁法为全空间瞬变响应，这种响应来自回线平面上下 （或两侧）地层，这对确定异

16、常体的位置带来很大的困难。实际资料解 释中，必须结合具体地质和水文地质情况综合分析。具体来说矿井瞬 变电磁法具有以下特点：1）受矿井巷道的影响矿井瞬变电磁法只能采用边长小于 3m的 多匝回线装置，这与地面瞬变电磁法相比数据采集劳动强度小， 测量 设备轻便，工作效率高，成本低；2）采用小规模回线装置系统，因此为了保证数据的质量、降低体积效应的影响、提高勘探分辨率，特别是横向分辨率，在布设测点 时一定要控制点距，在考虑工作强度的情况尽可能使测点密集；3）井下测量装置距离异常体更近，大大的提高测量信号的信噪比，经验表明，井下测量的信号强度比地面同样装置及参数设置的信 号强10100倍。井下的干扰信号

17、相对于有用信号近似等于零，而 地面测量信号在衰减到一定时间段接被干扰信号覆盖，无法识别有用 的异常信号；4）地面瞬变电磁法勘探一般只能将线框平置于地面测量，而井 下瞬变电磁法可以将线圈放置于巷道底板测量， 探测底板一定深度内 含水性异常体垂向和横向发育规律， 也可以将线圈直立于巷道内，当线框面平行巷道掘进前方，可进行超前探测；当线圈平行于巷道侧面煤层，可探测侧帮和顶底板一定范围内含水低阻异常体的发育规律。工作中根据实际情况采取不同的回线装置，在本次探测过程中根据现场的施工条件，选取了多匝重叠回线装置。二、数据采集与测线布设1、现场探测布置现场探测工作于2017年3月1日早班由技术科组织进行展开

18、， 本次探测采用YCS360-Z矿用多通道瞬变电磁仪，在10101运输巷、 回风巷布置测点各一组，数据采集时由工作面切眼往副井方向延伸， 按照图2-1所示探测方向进行Mtem数据采集，以切眼口为基点， 往南方向每间隔20m以+50 °倾角进行探测，本次探测共采集84组 数据，表2-1为仪器采集参数。图2-1测点布置图切 眼表2-1 YCS360仪器采集参数设置与装置参数仪器参数设置装置参数发射频率5Hz发射边长1.62m米样频率1.25MHz发射匝数10匝叠加次数128接收边长0.77m测道数120接收匝数67匝采样方式间歇期采样2、现场干扰因素本次探测现场有有刮板机、皮带机、锚杆、

19、锚网等干扰因素，对 数据采集有一定影响。三、数据处理与成果解释1、瞬变电磁数据处理矿井瞬变电磁数据处理选择 MTEM系统配套数据处理软件。处理流程为：数据室内回放一一数据的预处理（转化、拆分）曲线剖面分析一一滤波处理一一视电阻率计算一一维正反演h剖面绘制视电阻率计算与深度转换结束后， 直接新建等值线文档，进行等 值线作图，选用克里格法对数据网格化，对扇形数据体一般采用自然 零点法。在现场采集数据时，一定要有数据采集记录，记录每个物理测点 的背景情况，特别是对具有干扰因素的物理测点一定要注明干扰的类 型，以便在数据处理时进行校正。假设测量工作装置条件与环境都相同，没有干扰因素和有干扰因素条件下的

20、是视电阻率分别为与1 ,感应电位与感应电流分别为Vo、I0与Vi、ii，这样用0 ,，就得到:2Vo 377Vo v1 一，令匸 心匚 &，根据现场采集的数据可以得到， Vi 301IiKiB，得出的比值可认为是校正系数，然后根据实际测量结果除以每个时间窗口的校正系数， 得到了校正以后的视电阻率值，得出的结果就更接近实际的地质信息，解释结果更为准确2、数据分析与解释瞬变电磁在矿井探水，探测构造中的解释原则：主要从电性上分 析不同地层的电性分布规律。煤层电阻率值相对较高，砂岩次之，粘 土岩类最低。由于煤系地层的沉积序列比较清晰，在原生地层状态下， 其导电性特征在纵向上固定的变化规律，而在

21、横向上相对比较均一。当断层、裂隙和陷落柱等地质构造发育时，无论其含水与否，都将打破地层电性在纵向和横向上的变化规律。这种变化规律的存在， 表现出岩石导电性的变化。当存在构造破碎带时，如果构造不含水， 则其导电性较差，局部电阻率值增高；如果构造含水，由于其导电性 好，相当于存在局部低电阻率值地质体，解释为相对富水。同样如果有采空区，若采空区不积水，则其导电性较差，局部电 阻率值增高；如果采空区含水，由于其导电性好，相当于存在局部低 电阻率值地质体。根据MTEM视电阻率拟断面图，综合地质和水文地质资料，可 确定横向、水平深度和垂向深度电性变化情况， 得出瞬变电磁法超前 探测成果图（见下页），成果解释如下：如图所示：X轴表示巷道延伸方向，丫轴以“表视本次所探没方 向，即煤层倾向方向，解释如下；从运输巷切片分析：在 X轴780820米，丫轴4050米以外 出现一个相对低阻区，结合地质资料分析该处低阻区可能为局部裂隙 水所致，也不排除因其它物体干扰所致。从回风巷切片分析：在 X轴780800米，丫轴6070米以外 出现一个相对低阻区，结合地质资料分析该处低阻区可能为局部裂隙 水所致，也不排除因其它物体干扰所致。注：在数据采集时，由于受现场的锚杆、锚网等干扰，前20米段均不做分析。实用标准文案比101回凤巷+鼠r全程视电阻率拉断面图一xy切片=再氐KPQ W祸74(1