煤业公司带压开采下组煤综合防治水方案样本.doc
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1、铁新煤业 带压开采下组煤 综合防治水方案编制:生产矿长: 安全矿长: 机电矿长: 总工程师: 矿长:能源企业总工程师: 日 期: .3.26铁新煤业带压开采综合防治水方案一、矿井基础概况1、矿井地理位置、范围、自然地理铁新井田在霍西煤田北部灵石县两渡镇太西村闫家山村新庄一带,行政区域划属灵石县两渡镇,地理坐标:东经11144271114645,北纬365610365752,井田面积9.555Km2。铁新井田东侧1Km处有南同蒲铁路干线经过,井田距最近火车站3Km,距灵石车站12Km,由此可达全国各地,另外和南同蒲铁路并行大运国家二级公路于90年正式通车,大运高速公路已经全线通车,最近入口点灵石
2、站,距井田10Km。各县、乡、镇之间亦有公路或简易公路相通,交通可称方便。井田地处黄土高原,属低山丘陵及梁状黄土台源地貌,沟谷十分发育,沟坡陡峭,整体地势北高南低,大部被黄土覆盖,植被稀少,属侵蚀、剥蚀区,无常年性河流,雨季时沟谷有洪水流过,注入汾河。井田所处地域为大陆性季风半干旱气候,年平均降雨量500mm,年平均蒸发量1957.8mm,年平均气温10.3C。各可采煤层层位、厚度、结构、可采范围已查明,井田内9、10(10+11)、11号煤层属关键可采稳定煤层,1、2、3、5号煤层属局部可采不稳定煤层。各可采煤层煤质特征和改变规律已查明,煤类已确定。其中,1、3号煤为焦煤,2、5号煤以焦煤为
3、主,局部为肥煤,9号煤为焦煤,10(10+11)、11号煤以焦煤为主,局部为瘦煤。2、矿井开采水平、开拓、开采方法、采煤方法矿井设计两个水平:矿井水平+470,井底车场在9煤层位,在+555增设辅助水平(2煤层位)开拓方法为斜井开拓方法,采煤方法为走向长壁式全部跨落法。采煤工艺关键为高级普采和薄煤层综采机组。二、矿井水文地质基础情况1、井田含水层分布、厚度、岩性组合发育情况及改变规律井田内有三种类型含水层即:第四系全新统孔隙含水层、砂岩裂隙含水层、石灰岩岩溶裂隙含水层。 第四系孔隙含水层分布于较大沟谷中,含水层关键为砂、砂砾、卵石层,通常呈条带状分布,含孔隙水和地表水系及大气降水关系亲密。 砂
4、岩裂隙含水层井田内二叠系砂岩含水层较多,但对煤层开采有影响关键为K8砂岩至1号煤顶板砂岩,是开采1号煤直接充水含水层。该层段砂岩以中、细粒砂岩为主,裂隙不发育。据T8号孔及曹村井田20-3号孔、井田东南侧崔家沟井田崔2-1、崔2-4号孔、河溪沟井田河101号孔抽水试验,单位涌水量0.0000240.0144L/s.m,渗透系数为0.0001690.0326m/d,水位标高+674.20+796.96m。 石灰岩岩溶裂隙含水层a、太原组石灰岩岩溶裂隙含水层 K4石灰岩含水层是7号煤间接顶板,为直接充水含水层。厚度3.507.00m,平均5.71m,岩性为生物屑泥晶灰岩。 K3石灰岩含水层是8号煤
5、直接顶板,7号煤间接顶板,为直接充水含水层,厚度3.637.88m,平均5.20m,岩性为生物屑泥晶灰岩。K2石灰岩含水层是9号煤直接顶板,为直接充水含水层,厚度6.0611.62m,平均8.56m。为生物屑泥晶灰岩,中、上部含有隧石结核或透镜体,局部溶孔及裂隙发育。本组关键含水层为上述 K2、K3、K4石灰岩,含溶蚀裂隙水,富水性弱。据T8号孔及曹村井田18-2、20-3、24-l号孔、崔家沟井田崔2-1号孔、河溪沟井田河101、河2-2号钻孔抽水试验,单位涌水量0.0000880.326Lsm,渗透系数为0.000313.299m/d,水位标高+544.57+728.58m。据简易水文观察
6、,除T8号孔外,其它钻孔遇K2、K3、K4因石灰岩全部有不一样程度漏水现象。2、井田隔水层分布厚度、岩性组合及改变规律井田内各含水层之间有良好隔水层,当隔水层完整性、连续性未被破坏时,完全能够隔离上下含水层之间水力联络。石炭、二叠系含水层之间隔水层,由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及不稳定簿层砂岩组成,厚度大。从岩性厚度分析,完全能够阻隔各含水层之间水力联络。10(10+11)、11号煤中奥陶系顶面隔水层段,为太原组底部岩层和本溪组岩层,由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、簿层砂岩及石灰岩、铝土泥岩组成,厚度27.4028.80m,平均28.33m,组成太原组含水层和峰峰组含水层间隔水层。 峰峰组一段隔水层段,
7、由泥灰岩、角砾状泥灰岩、石膏等组成,据邻区资料,该隔水层能起到良好隔水作用。3、充水原因分析开采上组煤时,矿井充水原因为其上覆砂岩裂隙水。但该含水层段裂隙不发育,补给条件差,地下水以静储量为主,矿井开采早期涌水量稍大,中期伴随开采时间延续,矿井涌水量有逐步减小趋势。开采 9、10(10+11)、11号煤层时矿井充水原因关键为太原组K2石灰岩地下水,其次为K3、K4灰岩,K2石灰岩岩溶裂隙发育和富水性在平面上分布含有不均匀性,但补给条件较差,所以通常对煤矿开采不会造成很大威胁。奥灰水位标高 +544+554m, 10(10+11)、11号煤层底板标高+350+500m,奥灰至10(10+11)、
8、11号煤层隔水层厚度28m左右,据计算,奥灰水对10(10+11)、11号煤层突水系数0.030.11MPa/m,小于正常地段临界突水系数0.15 MPa/m,井田北、东、南(S2背斜两翼)突水系数大于结构破坏地段临界突水系数0.06MPa/m。井田地质结构简单,仅在井田南部有两条小规模断层,均为地表所见,没有资料证实是否对煤层有影响,但井田南部突水系数达0.11MPa/m,开采9、10(10+11)、11号煤层时要预防突水事故发生。4、断层导(含)水性井田地质结构复杂。N902综采工作面顺槽掘进时揭露超10m以上断层2条;6月份三维物探探明全区断层52条,全部是正断层。按落差大小划分,其中落
9、差大于10米断层11条,落差510m断层16条,落差小于5m断层25条;按可靠程度划分,可靠断层29条,较可靠断层19条,控制程度较差断层4条。5、钻孔漏水和封孔质量勘探施工时未施工封孔检验钻孔,封孔质量不明朗,所以,在回采掘进遇钻孔前要先探后回采或留设防水煤柱。6、邻近生产矿井及水文地质情况本井田北侧高阳煤矿、水峪煤矿,富水系数为1.202m3/t。据调查,井田内原铁新煤矿,开采2号煤层,生产规模6万t/a,矿井涌水量60m3/d,富水系数 0.4m3/t;井田北邻大佛寺煤矿,开采9、10号煤层,生产规模21万t/a,矿井涌水量1440m3/d,富水系数 2.5m3/t。7、矿井涌水量估计综
10、合考虑本井田水文地质条件,此次估算富水系数采取12m3/t,本矿设计生产能力60万t/a,估算矿井涌水量为70140m3/h。我矿现在以100 m3/h作为矿井正常涌水量,以140 m3/h作为矿井最大涌水量。8、地面洪水等水患威胁井田水系属汾河水系,井田内无常年性河流,仅在雨季时井田呈南北向大沟谷才有洪水流过,最终注入汾河。9、水害类型及导水通道分析(1)、矿井可能水害类型分析依据矿井水文地质情况,矿井可能水害类型关键为:采空区老塘水、K2石灰岩裂隙含水和在下组煤底板奥灰水水害。(2)、突水水源和地下水导水通道分析突水水源关键为封闭不良钻孔突水和老空区突水。地下水导水通道为封闭不良钻孔和工作
11、面回采后引发上覆岩层移动、冒落、地面沉降而产生裂隙。10、水文观察井获取资料5月施工了水文观察井,施工该井关键目标是对奥陶系中统峰峰组含水岩组进行水文地质抽水试验,以获取峰峰组含水岩组水位、流量、水质、渗透性等水文地质参数,为煤矿开采提供相关水文地质资料。钻遇地层情况依据钻探揭露,由上至下分组叙述以下:A、018.20m,回填土关键由粉土、砂岩、泥岩组成,结构疏松、杂乱,岩块大小不一,呈棱角状。厚度为18.20m。B、18.20102.64m,二迭系上统上石盒子组(P2s)岩性关键为灰绿色细粉砂岩,灰绿色间杂褐红色泥岩,底部为灰绿色细砂岩。厚度为84.44m。C、102.64203.45m,二
12、迭系下统下石盒子组(P1x)岩性关键为灰绿间杂褐红色、灰色泥岩,灰绿色、灰色细中砂岩,灰绿色、深灰色砂质泥岩,底部为灰色中粒砂岩,该层上部含有泥岩团块。厚度为100.81m。D、203.45269.00m,二迭系下统山西组(P1s)岩性关键为灰黑、灰色砂质泥岩,浅灰色、灰色细粒砂岩,灰黑色、深灰色泥岩,且夹有薄煤线。厚度为65.55m。E、269.00328.50m,石炭系上统太原组(C3t)岩性关键为黑灰色泥岩、砂质泥岩,黑灰色、褐灰色石灰岩及煤层。厚度为59.50m。F、328.50343.00m,石炭系中统本溪组(C2b)岩性关键为灰黑色泥岩、深灰色灰岩、灰色铝土质粘土岩。厚度为14.5
13、0m。G、343.00519.10m,奥陶系中统峰峰组(O2f)岩性上部关键为深灰色、浅灰褐色厚层石灰岩,夹薄层青灰色白云质灰岩和灰色泥灰岩、泥质灰岩;下部为浅灰色、灰色泥灰岩,中间夹有一层灰褐色石灰岩。厚度为176.10m。抽水试验该孔在穿过奥陶系中统峰峰组地层至519.48m停止钻进,对349.40519.48m试段进行了抽水试验。7月3日7月6日进行稳定水位观察,7月7日进行洗井,7月8日7月10日进行抽水试验和恢复水位观察。采取稳定流抽水试验,共进行3次水位降深,连续累计抽水时间41.5小时,抽水设备为250QJ32320深水用泵,电机功率为55千瓦,水泵下入深度为280.23m。在抽
14、水过程中,严格按相关抽水规程进行,测量正确、统计清楚、质量可靠。水文地质参数计算见下表。选择公式:式中:K含水层渗透系数(m/d)R影响半径(m)Q钻孔涌水量(m3/d)M含水层厚度(m)S水位降深(m)r钻孔半径(m)水文地质参数计算表试段深度降深次数抽水延续时间抽水稳定时间静止水位含水层厚度钻孔半径水位降深钻孔涌水量单位涌水量影响半径渗透系数平均渗透系数时分时分(m)M(m)r(m)S(m)Q(m3/d)q(l/sm)R(m)K(m/d)(m/d)349.40519.48124:3010:00232.60108.400.158.92810.001.05181.700.8390.859210
15、:002:30232.60108.400.155.20542.511.20848.900.885310:009:00232.60108.400.153.05338.861.28628.170.853抽水QSf(t)历时曲线和Qf(s)曲线见下图QSf(t)历时曲线Qf(s)曲线结论奥陶系中统峰峰组含水岩组岩溶水水位埋深232.60m;含水岩组累计厚度108.40m,平均渗透系数0.859m/d;峰峰组岩溶水水质类型为SO4HCO3CaMg型。三、矿井涌水量估计及奥灰水危害程度分析依据建井地质汇报,估计矿井正常涌水量为100m3/h,最大涌水量140m3/h。矿井实测涌水量为71110m3/h,
16、中央水仓有效容积1500 m3,配有3台型号为MD280-439水泵,分别为工作水泵、备用水泵、检修水泵,每台水泵排水能力均为280m3/h,符合煤矿安全规程要求。据计算,奥灰水对9、10号煤层突水系数0.030.11MPa/m,小于正常地段临界0.15 MPa/m,井田北、东、南(S2背斜两翼)突水系数大于结构破坏地段临界突水系数0.06 MPa/m,井田南部突水系数达0.11 MPa/m,开采9、10号煤层时,有突水危险,必需加以预防。四、综合防治水方案及安全技术方法:(一)、关键治理方法严格坚持“估计预报,有掘必探,先探后掘,先治后采”探放水标准,加强水文补勘,地面施工长观孔、水文孔,井
17、下采取钻探、物探、巷探等手段,做到立体勘探,多管齐下,综合防治。如切实必需,应对承压水疏放降压安全后再行生产。同时,必需提前形成完善延伸大巷和工作面水仓、泵房、变电所、管路及排泄水巷等防排水系统和相关设施,能力必需满足设计抗灾要求。(二)、采取关键方法综合以上情况,特制订铁新煤矿下组煤开采预防突水事故安全技术方法以下:1、加强领导,提升对防范重大水灾事故认识铁新煤矿地质结构比较复杂,经过物探后,井田内大断层不少,水文和结构条件极为复杂,即使相邻矿井均未发生突水事故,但仍存在突水危险,所以防治水工作,尤其是带压开采工作需要各级领导高度重视,相关单位要紧密配合协作,矿专门成立防治水专题领导小组,加
18、强防治水安全费用提取、技术方法和管理制度落实落实,全方面做好矿井防治水工作。防治水领导小组:组 长:王次付副组长:王伟国、董剑锋、王占国、焦旭成 员:于建忠、方辉、刘志刚、李计太、武虎儿、吴德江、张金华、杨新岑领导小组全方面负责铁新煤矿防治水工作。2、深入加强地面水文地质勘查地面物探:因为铁新煤矿相关地层、水文、结构等各项地质参数均比较少,而且众多全部是间接或推测数据,钻探资料只能以点代面,为深入查明该区域水文地质条件,研究决定在矿井井田中心区域进行地面三维地震勘探,从宏观上整体控制水文、地质规律,方便于指导地面和井下防治水方案和方法设计编制,现项目工程已于6月全部完成,并提交了铁新煤矿地面三
19、维物探地质汇报。物探结论井田范围内无陷落柱;落差超出20米断层有四条,采掘施工靠近这四条断层30m时。地面水文地质补勘: 3月份我矿和煤科院西安分院合作,编制了铁新煤矿防治奥灰水设计方案。9月和中国煤炭地质总局第四水文地质队签署水文地质补充勘探工程施工承包协议,协议总金额470余万元人民币,关键任务为: 调查了解井田所处郭庄泉域岩溶水系统位置、地下水补、径、排条件、地下水流场、水化学场和井田在泉域所处部位和岩溶水系统关系。调查了解泉域北部影响井田水文地质条件关键控水结构展布位置、力学性质及断层阻导水性质。结合井田以往地质及水文地质资料,基础查明井田各关键含水层(奥灰、太灰含水层)埋藏条件、岩溶
20、裂隙发育特征、富水性、补径排条件、地下水流场、水化学特征、动态特征等。基础查明井田太灰含水层和奥灰含水层, 和奥灰峰峰组和上马家沟组含水层之间水力联络。基础查明矿井充水条件,即充水水源、充水通道及充水特征。基础查明矿井关键开采煤层顶底板岩性、结构、岩石力学性质、稳定性,和K4砂岩至奥灰顶界及奥灰峰峰组一段隔水层厚度、隔水性能及水文地质意义。结合井田已经有水文地质资料,估计上组煤和下组煤顶底板含水层涌水量及疏降水量。评价下组煤(10号煤)顶板及底板突水危险程度。进行突水危险性分区,确定安全开采范围和安全开采下限,提出有针对性防治水方法。建立井上和井下地下水观察系统。预期结果:(1)文字汇报 提交
21、山西省灵石县铁新煤矿水文地质补充勘查汇报(2)附图区域水文地质图 百分比尺1:100000矿区水文地质图 百分比尺1:10000矿区奥灰含水层水位等值线图 百分比尺1:10000奥灰顶板等高线图 百分比尺1:10000突水系数及突水危险性分区图 百分比尺1:10000地面物探综合结果图 百分比尺1:10000综合柱状图、钻孔综合柱状图水文地质剖面图单孔抽水试验综合结果图观察孔自然水位动态曲线图水文测井解释结果图关键隔水层等厚线图 百分比尺1:10000矿井充水性图 百分比尺1:10000(3)附表钻孔测量结果一览表钻孔综合结果表单孔抽水试验结果表岩溶裂隙统计表水质全分析/同位素测试结果表岩石物
22、理力学性质测试结果表地下水动态观察结果表水文地质调查结果统计表水文气象资料统计表此项已于10月开工,原计划3月完成,因为天气、路况等施工条件限制,无法进行提供钻探工作必需大量供水需要,冬季被迫停工时间较长,和总工程量超预期等影响,估计5月完工。此次勘探采取电磁法和钻探结合精查勘探手段,在整个井田内共部署三个水文孔,工程量估计2100米,物探采取瞬变电磁法,工作范围以勘查钻孔部署地段为关键。关键目标是查明矿区水文地质条件、奥灰岩溶水赋存规律及突水条件,建立和完善矿区水文地质监测系统,结合矿井生产提出安全开采技术及对下组煤安全开采进行可行性分析和评价,为矿井防治水技术方法和安全开采下组煤提供技术支
23、持。现在工程进度:物探方面:于二九年十月五日至二九年十月十一日,历时七天完成野外工作,瞬变电磁法完成测线16条,物理点517个。工程质量按中国煤炭行业标准煤炭电法勘探规范(MT/T898)及地矿部地面瞬变电磁法技术规范(DZ/T01871997)要求实施,工程质量合格。钻探方面:完成水文地质钻探1681米。TX1号孔:11月8日开工,设计孔深860米,选择TSJ-1000B钻机,BW-850/50泥浆泵,完成工程量427米,已进入奥陶系峰峰组。TX2号孔:11月6日开工,设计孔深844米,选择TSJ-1000钻机,BW-850/50泥浆泵,完成工程量564米,已进入奥陶系峰峰组130米。TX3
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