2012年大西煤矿探放水设计方案1

1第一章概述为了保障煤矿安全生产，防止突水、透水事故的发生，结合我矿实际情况并根据我矿的水文地质条件，以及矿区周边小煤窑情况进行水患调查，特制定矿井探放水设计方案。第二章组织机构的建立与岗位责任一、探水工作领导组组长：副组长：组员：二、岗位责任组长：全面负责探水调度工作。副组长：具体负责探水工作，配合组长调度人力、物力等后备物资。生产技术科：履行岗位职责，根据总工的安排，制定防探水措施，掌握开拓进度，及时填写图纸，为防探水提供准确的技术资料，正确指导施工。安全科：履行岗位职责，按照防探水实际方案，进行现场监督，监视现在变化，随时按照程序上报矿调度室。机运科：履行岗位职责，负责机电设备的配置与检修，保证探水设备与电力供给与正常运转。通风科：履行岗位职责，随时监视有害气体的变化情况。2调度室：履行岗位职责，负责调度通知、通报的上传下达,保证矿井通讯系统的畅通。地测科：履行岗位职责，负责日常防治水标准化工作，负责水文地质预测预报工作，提供矿井防治水相关技术资料。办公室：守岗待命，保证运输无误。探放水队：严格按照探放水设计及措施进行探放水，及时向矿总工师汇报探放水过程中出现的各种情况；加强探放水设备的管理和维护；做好探放水原始记录工作。第三章水文地质情况一、地表补水情况矿区位于黔中丘原谷撒河中游地带，为高原低中山地貌，总体地势为南东高、北西低，地形起伏相对较大，大部岩溶发育。吴家坪组下部地层出露地段，地形低洼，基岩裸露较差，地面植被较发育，灌木、杂草丛生；吴家坪组中、上部多为陡坡及山脊，且发育岩溶洼地、落水洞等；谷撒河河谷狭窄、两岸地形陡峭，为小型狭谷地貌。勘探区最高点位于矿界南东角的坡顶，标高为+1171.0m，最低点位于北西部边界外的谷撒河中，标高为+810.0m，相对高差约361.0m。区内雨量充沛，年平均降水量1243.5mm，多集中在6～8月，此段时间的降雨量累计可达670～680mm。谷撒河位于本区西部边缘，该河流发源于开阳县城的西部，总体北西流向。由西南角进入本区后转为近南北向，从本区西北角流出区外，最终汇入乌江，河水流量变化较大，雨季流量2232~8280m³/h，枯季流量1080m³/h左右，2011年11月实测流量为7200m³/h。洪水时最高标高为+915m。煤层露头部分处于河流之下，煤层开采后导水裂隙带可使河水沿裂隙带导入井下，谷撒河对浅部煤层开采有一定影响，因此必须留设一定的防水煤柱。岩脚田小河位于本区中部，该河流发源于区外东部，上段为南西流向，在岩脚田附近与下寨小沟汇合后转为北西流向，在石关口附近流入溶洞转入伏流，至大茶园附近转出地表后汇入谷撒河。河水流3量由大气降雨补给，动态变化大，雨季山洪暴发，雨季流量180~288m³/h，枯季流量108m³/h，2011年11月实测流量为288m³/h。暗河出口处地面标高为+884m，距C3煤层约84m，根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》，C3煤层开采导水裂缝带发育高度按下面公式计算：4.05.03.1100iMMHL式中，Hli：导水裂缝带高度，m；M：煤层开采厚度，m。根据暗河出口附近钻孔揭露煤层的厚度，经计算，导水裂缝带发育高度见表5-1-2。表5-1-2导水裂缝带发育高度钻孔煤厚（m）导水裂缝带最大发育高度（m）煤层距吴家坪组二段距离（m）备注3011.0616.813.753021.9821.817.43从上表可以看出，导水裂缝带最大发育高度小于煤层距暗河出口的距离，理论上煤层开采时暗河不会对煤层开采构成威胁，但煤层顶板石灰岩溶洞裂隙发育，再加上煤层开采引起的裂隙发育，水文地质情况比较复杂，因此，此处煤层开采时还要采取多方面措施，确保安全。枫香坪小河：位于北部边界附近，该河流发源于区外北东部，为南西流向，在北西部三板桥附近汇入谷撒河，河水流量由大气降雨补给，动态变化较大，枯季基本无水。二、井下主要含（隔）水岩组1、第四系（Q）第四系岩性为冲积、残积、坡积物等松散沉积物，厚度0～50m。主要分布于井田东部及中部的沟谷及低洼地段。岩石成分为砂土、碎石土等，其孔隙度大、透水性好。主要受大气降水补给，由于面积及厚度较小，含水量较小，为弱含水层。2、上二叠统长兴组深灰、灰色中至厚层含燧石生物屑泥晶灰岩，矿区厚度不全。地表溶洞发育，4钻探发现岩芯岩溶裂隙，溶洞发育。岩层富水性中等。但矿区厚度受风化剥蚀及断层影响，厚度和分布范围极不均匀且范围较小，赋水量有限，距C3煤层较远，对C3煤层开采的影响有限。3、上二叠统吴家坪组第二段以薄～中厚层燧石灰岩为主，地表岩溶洼地、落水洞发育，地下局部发育溶洞、暗河，岩层中赋存着丰富的岩溶水，富水性强，但此段灰岩岩性不均一，局部富含泥质和硅质，离煤层越近泥质和硅质含量越高，灰岩的富水性越差，裂隙发育性愈差，隔水性能越好，该层灰岩赋水性极不均匀。由于该含水层距C3煤层较近（一般为13.75～21.23m），因此，对C3煤层开采影响较大。4、上二叠统吴家坪组第一段以泥岩及粉砂质泥岩为主，夹泥质灰岩，抗风化能力弱，露头区有较厚的强风化带，含浅层风化裂隙潜水，越往深部，岩石裂隙发育程度减弱，岩石含水性相应降低，仅含微弱基岩风化裂隙水和构造裂隙水，该组为一弱含水层。根据ZK302钻孔抽水资料，水位标高+880.625m，渗透系数K=0.005372，单位涌水量=0.004398L/s*m，富水性弱。对C3煤层开采影响较小。5、中二叠统茅口组主要分布在矿区西部边界外，岩性主要为灰色中厚层、块状灰岩，厚度＞200m。地下发育溶洞，岩层中赋存着丰富的岩溶水，富水性强，为区域强含水层，但富水性极不均一。该组地层位于C3煤层底板，对矿井充水影响较大。区内最低侵蚀面为+810.0m。C3煤层与下伏茅口组灰岩相距仅13.77～36.91m，平均26.16m。茅口组灰岩最低侵蚀面为+810.0m，对C3煤层底板形成的最大水压为1.7MPa。C3煤层与下伏茅口组灰岩相距仅13.77～36.91m，平均26.16m。矿井开采煤层多位于+750m水平以上，+750m水平以上茅口组灰岩对C3煤层底板形成的最大水压为0.6MPa，根据突水系数公式T=P/M（P为底板隔水层承受的水头压力，M为底板隔水层厚度），按底板隔水层厚度最小值13.77m计算，突水系数T=0.043MPa/m，小于《煤矿防治水规定》规定的底板受构造破坏段突水系数一般不大于0.06MPa/m、正常块段不大于0.1MPa/m的要求，故+750m水平以上开采基本不受茅口组灰岩水的威胁。但一采区东南部煤层局部赋存较深，最低开采标高为+640m，最大水压为1.7MPa，由于该块段控制程度低，地质构造复杂，缺少C3煤层与下伏茅口组灰岩距离，若按底板隔水层厚按南部钻孔ZK301C3煤层与下伏茅口组灰岩距离27.80m5计算，突水系数最大为T=0.061MPa/m，小于《煤矿防治水规定》正常块段不大于0.1MPa/m的要求，故+640m水平以上开采基本不受茅口组灰岩水的威胁。但断层附近受构造破坏地段仍有突水的可能性。特别是受井田内F2断层影响，造成茅口灰岩与娄山关灰岩含水层对接，对C3煤层开采影响较大。6、寒武系娄山关组主要分布在矿区西部边界外及中部F1、F2断层间，岩性主要为灰色中厚层、块状白云质灰岩，厚度＞150m。多属裸露及半裸露的基岩山区，地表岩溶洼地、落水洞、溶斗等较发育，地下局部发育溶洞、暗河，大气降水容易通过地表大量的负地形渗入岩溶裂隙、管道、暗河之中，岩层中赋存着丰富的岩溶水，富水性强，这些岩溶水长途径流，最后以岩溶大泉、岩溶泉群或暗河等形式排泄于当地河谷中。该组地层在地面位置石关口南100m、石关口北130m、水井湾北110m三处低洼处发育三个落水洞，地面标高分别为+971.00m、+968.00m、+952.00m，为岩脚田小河和下寨小沟汇合后在此三处流入溶洞转入伏流，至大茶园附近转出地表后汇入谷撒河。河水流量由大气降雨补给，动态变化大，雨季山洪暴发，雨季流量180-288m³/h，枯季流量108m³/h，2011年11月实测流量为288m³/h。暗河出口处地面标高为+884m，距C3煤层约84m，导水裂缝带发育高度为21.8m，导水裂缝带最大发育高度小于煤层距暗河出口的距离，理论上煤层开采时暗河不会对煤层开采构成威胁，但煤层顶板石灰岩溶洞裂隙发育，再加上煤层开采引起的裂隙发育，水文地质情况比较复杂，此处煤层开采时还要多方面采取措施，确保安全。7、寒武系明心寺组主要分布于矿区东部边界外，岩性为厚层、块状灰岩、白云岩，厚度＞100m，岩溶发育，岩层中赋存着丰富的岩溶水，富水性强，但极不均匀。因远离C3煤层，对C3煤层开采影响不大。三、充水因素分析现依据井田水文地质条件将矿井充水因素及其影响程度分析如下：1.大气降水对矿井充水的影响6大气降水是地表水及地下水的主要补给来源，暗河流量观测资料表明暗河涌水量的变化与大气降水关系密切，降水季节增大，枯水季节减小。本区大气降水是地下水的主要补给来源，矿井充水直接或间接受到大气降水的影响，大气降水首先渗入地下，补给充水含水层，然后再涌入矿井，是一个间接的充水水源。大气降水对矿井生产的影响大小，取决于降水量的大小和充水含水层按受大气降水的条件。当采煤导水裂隙带影响到地表或在地表出露的含水层时，大气降水将会对矿井充水造成影响，使矿井涌水量增大。2.地表水体对矿井充水的影响矿井西部有谷撒河从边界附近流过，由南西向北迳流，在三板桥一带转向西北流出矿区。河流发育在煤层露头或煤层顶板砂泥岩岩层中，当开采到河流附近时，在开采导水裂隙带影响范围内，河水将通过导水裂隙进入矿井，对开采造成充水影响。3.地下水对矿井充水的影响地下水为矿井的直接充水水源，矿井在井下开拓掘进及煤层开采过程中，将直接揭露含水层，煤层开采后开采的采动裂隙也将使地下水直接涌入矿井，开采煤层后两带高度影响到的含水层为吴家坪组煤层顶板灰岩。4.采空积水对矿井充水的影响河边煤矿南部的老井、北部狮子脑老窑、中部尖岩老窑均形成面积不等的采空区，其余老窑均开采强度有限，未形成大面积的采空区，未开展巷道测量，具体开采情况不详。3号采空区为老矿采空区，进行了正规的开采，有实际的巷道测量资料，采空区面积准确，其他两个采空区没有正规的开采，采空区面积是经过走访调查统计得出。上述采空区有积水，积水量利用经验公式计算得出，采空区面积总计269141m2，采空区积水量计53831m3，且部分老窑与地表水相通，在老窑附近采煤时，老窑采空区积水通过各种通道易涌入矿井巷道。5.构造水对矿井充水的影响矿区含煤地层中存有数量不等的断裂构造，它不仅使断裂附近岩石破碎、位移，也使地层失去完整性，从而成为各种充水水源涌入矿井的通道。特别是矿区中部的F2逆断层，落差大，范围广，破坏了地层的完整性、连续性，断层破7碎带在刚性岩石中有一定含水性和导水性，可能连通含煤地层上部的地表水，造成地表水、地下水沿断裂进入矿井，F2大断层一侧的茅口组与寒武系娄山关组对接，为强含水层，富水性强。F2大断层导致C3煤层直接与强含水层相接，对矿井威胁性较大。开采过程中应注意留足保安煤柱，防止裂隙水沿破碎带向矿井渗透。井田内落水洞及溶洞较为发育，对开采煤层顶部的落水洞及溶洞应加强观测，并采取一定的防范措施。并注意未发现的断层以及陷落柱部位可能对矿井产生的充水影响。6.采动裂隙对矿井充水的影响煤层开采后，采空区上方的岩层因下部被采空而失去了原有的平衡，相应产生了矿山压力，周边围岩应力重新分布，从而对煤层顶板底板产生破坏作用，必然引起顶部岩体的开裂、垮落，直到充满采空区为止，而上部岩层的移动常达到地表。根据采空区上方的岩层变形和破坏程度不同，可将煤层上方岩层划分为垮落带、导水裂隙带和弯曲沉降带。采动裂隙指垮落带和导水裂隙带，一般称为“两带”高度。因此“两带”高度所波及的范围将是地下水的充水通道。7.封闭不良钻孔对矿井充水的影响井田内施工的许多钻孔，均可揭穿煤层和各含水层，形成沟通含水层的人为通道。在钻孔封闭不良或没有封闭的情况下，当