矿井水害防治方案

曲靖市麒麟区珠街乡煤炭坡煤矿矿井水害治理方案编制人：来文斌批准人：刘映飞编制日期：2015年6月5日珠街乡煤炭坡煤矿矿井水害治理方案一、交通位置曲靖市麒麟区珠街乡煤炭坡煤矿位于曲靖市东南部约65Km，属麒麟区东山镇恩洪办事处，矿区属恩洪矿区7井田。距曲靖-恩洪公路主干线1.5km左右，距曲靖84km，行政区划隶属麒麟区东山镇管辖，交通方便二、自然地理矿区位于构造形态不一、规模不等、方向不一的新华夏构造体系，属低中山地貌、山峦起伏，多为箱状山脊，顶部平缓，两侧陡峻，沟谷纵横。地势由北西往南东逐渐降低，最高点位于矿井西北部的山峰，标高2332.5m，最低侵蚀基准线标高为1912.0m，相对高差420.5m。水系为珠江源水系，地表水不发育，雨季有山间小溪，流量受大气降水控制，旱季时有断流。矿区属于亚热带高原季风气候，气温-8～32℃，平均14.5℃。年均积温4100℃。年均日照百分率49%，年均太阳总辐射5065MJ/㎡。雨季为5～10月。年均降雨量1028.7㎜.年均无霜期240d，最长达到330d.冰雪期5～15d.风向多为西南劲风，最大风速达13.4m/s。按云建筑（1993）44号文划分，本区地震基本烈度为7度。三、水文地质条件（一）、矿井开采水文地质情况1、水文地质资料恩洪矿区可采煤层赋存于上二叠统龙潭组砂岩弱裂隙含水层中，是矿床主要充水含水层之一；煤系底板为峨嵋山组玄武岩，极弱裂隙含水层，富水性弱～中等，是矿床底部充水含水层，对矿床充水影响不大；煤系顶板为下三叠统卡以头组砂岩裂隙含水层，富水性弱～中等，是矿床顶部充水含水层，对矿床充水有影响；断层构造发育，东部边界有F2断层，西部边界有F3断层，都是比较大的正断层，南部边界有F13、F14、F37断层，中部有F7正断层。断裂切割含水层，沟通含水层间的水力联系，对开采有一定影响。大气降水是地下水的主要补给来源。由于煤层埋藏深，煤炭资源储量均位于地下水位和当地侵蚀基准面之下，矿坑不能自流排放。本井田共有6个含水带和4个隔水带。井田内断层多，落差大，破碎带宽度为1.8—6.8m。但断层均为闭合型，因此断层富水性弱。井田西北部飞仙关地层组成分水岭，东南部煤组地层多形成谷地，以至地表水易排出。矿井水主要是靠雨季，由大气降水地表渗入补给。故矿井水文地质类型属简单类。2、水文、地质特征：（1）、水文特征煤炭坡煤矿矿权范围内属低中山地形，地形总体趋势为北高南低，最高海拔标高2123.4m，最低海拔标高1958m，相对高差165.4m。区内沟谷发育，故有利于地表水及地下水排泄。（2）、地表水体矿区内地表水不发育，无较大的地表水体，一般均为季节性沟谷。（3）、含隔水层划分根据矿区内钻孔及地下水露头资料，结合岩性特征分析，证明矿区内地层含水性均弱，将矿区含隔水层由老致新简述如下：A、峨眉山玄武岩组（P2β）：在核实区内地表没有出露，埋藏在112.83—450m以下，裂隙极不发育。据钻孔抽水结果，单位涌水量分别为0.0001-0.0023升/秒米，平均0.00133升/秒米，渗透系数分别为0.0018-0.0124米/日，静水位标高1971m—2030m，再加上其上覆盖的铝土质泥岩隔水层与上伏龙潭煤组下段相对隔水层，故对矿坑充水无显著影响。见表3.1-1B、龙潭组下段（P2l1）：相对隔水层C19—P2β顶，全层厚度一般55m，与下伏地层峨嵋山玄武岩呈假整合接触。岩性为细砂、粉砂岩，砂质泥岩及泥岩，底部铝土质泥岩埋藏深度相对较深，裂隙不发育，加之补给有限，相对隔水层。C、龙潭组中段（P2l2）：弱含水层C10—C19顶，该段含水层厚77—118m，岩性以中厚层状粉砂岩及细砂岩为主，间夹砂质泥岩及泥岩，含可采煤层5—7层，为矿区的主要含煤段。据钻孔抽水试验结果，单位涌水量0.0003—0.0068升/秒·米渗透系数0.0007—0.0125米/日，水位标高1991.20—2056.51米。含水带裂隙率0.112—1.98%。泉水流量0.001—0.42升/秒，为直接充水含水层。水质属重碳酸钠及重碳酸钙镁水。D、龙潭组上段（P2l3）弱裂隙含水层C1—C9顶，含水带厚72—129m，一般90m。岩性以灰—深灰色细砂岩和粉砂岩为主，间夹砂质泥岩及菱铁矿薄层，含可采煤层2—3层。据钻孔揭露裂隙发育程度和富水性随埋深而变化，一般在垂深50—70m以上，裂隙较发育，裂隙率0.22—1.98%。泉水流量0.001—0.476L/S，地下迳流模数为4.34L/S.km2，钻孔单位涌水量0.003—0.0963L/s.m。渗透系数0.0004—0.121米/日，水位标高2038-2080m，水质为重碳酸钠钙及重碳酸钙镁水。E、卡以头组底部隔水层矿区均有分布，厚10—15m。岩性为灰绿色及深灰色砂质泥岩及泥岩、夹泥质粉砂岩。岩性致密，裂隙不发育，自然状态下该段为良好隔水带。F、卡以头组（T1K）裂隙弱含水层岩性以中厚至厚层状细砂岩、粉砂岩为主，局部夹泥岩或砂质泥岩薄层含水层，厚50—80m。裂隙较发育，裂隙率0.213—2.77%，泉水流量0.001—0.42升/秒，地下迳流模数3.23升/日.平方公里，钻孔单位涌水量0.0039—0.044升/秒·米，渗透系数0.0024—0.0557米/日，水位标高2067—2085m。水质属重碳钙镁型。该含水带在自然状态下，因下部隔水带相阻，与煤系无水力联系，但当大面积回采后，由于顶板塌陷，导水裂隙带将直接沟通本含水带而转为充水含水层。G、飞仙关组（T1f1）隔水层地层厚约60m，岩性以泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩为主，裂隙多被蠕虫方解石充填，属隔水性良好地层。H、第四第（Q）孔隙强含水层由砂、泥、砾石组成，厚度0—15m米，泉水流量0.12—0.860升/秒，透水性好，旱季干枯，厚度不大，对矿床充水有一定的影响。（4）、断层导水性和富水性矿区断层不发育，破碎带较宽，但钻孔中未发现涌水现象，冲洗液消耗量与上、下盘岩石相似，无异常反映，断层抽水结果，单位涌水量分别为0.024升/秒米和0.00099升/秒米。破碎带多被泥质胶结。此外，不论是不同断层或同一条断层的导水性及富水性，都是依上、下盘岩性的不同而有所差异，一般说来，在断层带旁的是砂岩含水、粘土岩，煤层不含水因断层和地层富水都很弱且相似，故断层水对矿坑充水无显著影响。但由于矿区内断层频繁出现，对各含水带间的隔水带（层）的破坏很大，从而给各含水带间发生水力联系创造了有利条件。（5）老窑积水矿区煤炭资源开采历史较长，老窑，废窑较多，采深从数十米至数百米，大部分为斜井开采，内积存有数十至数千方老窑积水。因老窑突水具有突水突然，水量大，来势猛，且含有大量瓦斯，H2S、CO2等有毒气体，对矿井威胁大，矿井在开采中应特别注意防范老窑积水。（6）矿区生产矿井水文地质情况本矿井水直接受大气降水控制，矿井涌水量随季节性变化，经矿山多年开采，干季排水量120m3/d，雨季排水量为450m3/d，在雨季开采时应加强排水设施，同时对老窑积水应予以足够重视，以防老窑突水发生，今后生产过程中应加强矿井涌水量的观测。以便进一步补充和修改资料，做到确保安全生产。（7）地下水补给、径流和排泄条件矿区及其周围地形呈西北高东南低，煤系地层呈带状分布于分布于矿区东部边界包，其弱裂隙含水层在露头处接受大气降水和溪沟水补给。大气降雨大部分沿着溪沟迅速流走，小部分降雨和溪沟水顺着裂隙缓慢补给地下水，下渗到一定深度后即顺层往矿区外的沟谷和区域侵蚀基准面以渗流小泉或季节性泉分散排泄，部分通过矿井水抽出地面排泄。但斜井方式开拓、地形地貌及煤层埋藏条件不利于矿井水的排泄。（8）充水因素分析矿井充水主要有以下几种方式：A、裂隙含水层对矿井充水：当巷道揭穿宣威组弱裂隙含水层时，其地下水对矿坑直接充水。采空区顶板冒落裂隙带沟通煤层顶板以上弱裂隙含水层时，其地下水直接对矿坑充水。B、老窑积水对矿坑充水：矿区内采煤历史久远，老窑广布，多为斜井开采，人工排水。老窑有积水，煤矿在开采浅部煤层时，老窑积水可通过裂隙对矿坑间接充水；巷道和采区工作面沟通老窑时，老窑积水对矿坑直接充水，发生矿井透水事故。C、地表水对矿坑充水：区内无地表水体，只有季节性溪沟。当采空区顶板冒落裂隙带出露地面或发生地面塌陷、地裂缝时，对矿坑直接充水，雨季时造成淹井事故。D、大气降水通过裂隙以缓慢渗透的形式对矿坑间接充水。在开采中后期，大气降雨沿采空区冒落带的导水裂隙直接对矿井充水。E、断层水直接或间接对矿井进行充水，或导通其它含水层的地下水和溪沟水对矿井进行直接充水。F、第四系孔隙含水层中的地下水，通过井筒对矿井直接充水。G、地表水或含煤地层上覆含水层中的地下水，通过未封闭的钻孔对矿井直接充水。（9）、井田及周边老空区分布状况曲靖市麒麟区珠街煤炭坡煤矿，位于麒麟区东山镇恩洪矿区7井田东南部，东北部和西北部及西南部分别与其他矿井相邻，但在矿区边缘分别有F3、F7、F6断层相隔，该三条断层依据矿井地质资料相对落差为60m-80m左右，老空区没有联系性。（二）生产能力：煤矿设计能力9万吨/年,2014年实际生产原煤1.3万吨。珠街乡煤炭坡煤矿煤层特征表表可采煤层特征一览表煤层控制点数可采点数厚度变化（m）可采块段平均厚度（m）夹矸数夹矸厚度（m）结构类型稳定性可采程度C817150.34－4.331.810－70.02－0.43较简单较稳定全区可采C913130.17－5.843.53－4.160－30.02－0.33较简单稳定全区可采C1121180.38－2.181.00－1.270－30.02－0.19较简单稳定全区可采C1316140.69－1.200.74－1.000－10.10－0.14简单较稳定大部可采C1515120.26－1.460.77－1.050－20.02－0.23简单较稳定大部可采C1612100.33－1.621.08－1.530－20.06－0.26较简单较稳定大部可采C17a1180.37－1.890.950－30.08－0.44较简单不稳定大部可采C1913100.49－1.110.84－0.961－30.07－0.15较简单不稳定大部可采C211320.21－1.321.140－10.23－0.46简单较稳定大部可采C23b12110.55－6.573.24－3.960－70.04－0.43复杂不稳定大部可采备注：表中C19、C21、C23b为矿界外可采煤层2015年度主要开采煤层为复采C9煤层；(三)、矿井通风、瓦斯、煤尘情况:1、矿井目前采用中央并列式通风方式，抽出式通风方法，主斜井（提升运料）、副斜井（行人斜井）进风，回风井回风，矿井目前在回风井安装FBCDZ№16B型风机2台，风量1698～3768m3/min。现有通风机能满足9万吨/年的生产能力要求。采用JBT—11型局部通风机为掘进工作面供风,额定风量范围130-240m3/min,全压800-1300Pa，电机功率11KW；2、根据江西煤矿矿用安全产品检验中心2005年7月煤自然倾向性鉴定报告和煤尘爆炸性鉴定报告，矿井可采的C9煤层鉴定结果如下：结论是：煤尘有爆炸性，煤自燃倾向性鉴定为容易自燃。因此矿井必须采取预防煤尘爆炸的措施。其他煤层未作煤尘爆炸性鉴定，矿井必须尽快对其它煤层进行煤尘爆炸性鉴定，以便采取相应的安全措施。根据云南省煤矿安全计量监测站2009年8月煤自然倾向性鉴定报告和煤尘爆炸性鉴定报告，矿井目前开采的C9煤层鉴定结果如下：结论是：煤尘有爆炸性，煤自燃倾向性鉴定为III类、不易自燃。3、根据矿井瓦斯等级鉴定结果：我矿属于高瓦斯矿井，瓦斯等级鉴定资料详见下表1珠街乡煤炭坡煤矿瓦斯等级鉴定结果表井名日期瓦斯二氧化碳鉴定结果最大绝对涌出量（m3/min）最大相对涌出量（m3/t）最大绝对涌出量（m3/min）最大相对涌出量（m3/t）珠街乡煤炭坡煤矿2010年2.8835.150.354.27高瓦斯矿2011年3.3518.090.663.56高瓦斯矿2012年2.7415.780.413.36高