1顺探放水方案设计

1山西柳林联盛龙门塔探放水设计方案第一章探放水工程设计内容井下探放水是防止水害的主要手段，山西柳林联盛龙门塔煤业有限公司属资源整合后的矿井，山西柳林联盛龙门塔煤业有限公司采区轨道大巷布置在8#煤层中，根据《地质报告》和井田实际开采情况，上层4、5#煤层为采空区，8#煤层为实体煤层，因此在开拓掘进过程中必须遵循“有掘必探，先探后掘”的探放水原则，真正做到防患于未然，保障矿井健康，安全，和谐发展，确实把“以人为本”的发展理念落实到矿井安全生产中。第一节井田水文地质条件井田内沟壑纵横，切割强烈，具典型的黄土地貌特征。在梁峁地带多被第四系中上更新统黄土所覆盖，沟谷中广泛出露第三系上新统红土和第四系全新统冲积层。井田地势总体为两侧高，中间低，最高点位于井田西部，海拔1037.3m，最低点位于井田中部的沟谷中，海拔828.5m，最大相对高差208.8m。一、地表水与气象井田内无常年性河流，仅在井田中部有一大沟，雨季时有短暂洪水流过。井田内各含水层的补给来源主要为大气降水。各含水层均沿裂隙、岩溶向深部迳流或以泉水形式排泄。本区属大陆性半干旱气候。春季干旱无雨，夏季炎热多雨，秋季温度适中，冬季寒冷干燥。多年日平均最高气温32.5℃，最低气温-20.1℃，多年平均气温12.5℃。全年无霜期175天，每年11月底冻结，翌年３月初解冻。最大冻土深度0.91m，降水量为374.4～577.7mm，大多集中在7～8月份，年平均蒸发量1711mm，蒸发量大于降雨量。二、主要含水层21.奥陶系碳酸盐类岩溶水含水岩组埋藏于井田深部，距地表深浅不一，含水层岩性主要以石灰岩、白云质灰岩为主，本组岩溶发育，富水性强，一般单井出水量小于1000m3/d。但埋深大于390m时仅见局部小深洞。据本井田东南方向4km的CS6钻孔以及柳林泉域水位资料，本井田奥陶系灰岩岩溶水水位标高在805.00m，5、8、9、10号煤层最低底板标高分别为745m、700m、690m、680m，低于奥灰水位，故本区下部开采为承压开采，在有导水构造的情况下，对煤层开采构成威胁。今后开采过程中，应注意奥灰水突水事故。2.石炭系上统太原组(C3t)碎屑岩类夹碳酸盐类岩溶裂隙含水岩组根据资料分析主要含水层为五层灰岩，总厚度平均为19m左右。灰岩厚度较大，裂隙发育富水性强。灰岩岩溶裂隙较发育，单位涌水量q=0.1191/s.m。渗透系数为0.195m/d，水质类型为HCO3-·SO42-－Ca2+·Mg2+型水。3.二叠系下统碎屑岩类含水岩组岩性主要为钙、泥质胶结的中粒砂岩，节理裂隙较为发育，容易接受大气降水或地表水补给，沿裂隙或顺层迳流，富水性较弱。4.第四系中上更新统黄土，含水层连续性差，基本不含水，补给条件也不好，富水性较差。三、主要隔水层1.本溪组隔水层本溪组底部为一套以泥岩和铁铝质粘土岩为主的地层，夹有砂岩和薄层灰岩，该层分布普遍，厚度稳定，一般是26m左右，是太原组与下伏奥陶系灰岩之间的重要隔水层，隔水性较好。2.山西组隔水层山西组中含有十余米以泥岩和砂质泥岩为主的地层，层位稳定而连续，3加之山西组的弱富水性，故为5号煤层与太原组之间的较好的隔水层。四、地下水的补、径、排条件奥陶系岩溶水的补给主要为基岩裸露区大气降水和地表水的入渗补给。井田内奥灰水属区域岩溶水径流区，岩溶水由南向北方向运移，本井田奥灰岩溶水水位标高在805m。石炭系和二叠系的砂岩裂隙水，在接受大气降水和季节性河流以及上覆含水层的入渗补给后，顺岩层倾斜方向运移，上部含水层在沟谷中以侵蚀下降泉的形式排泄，下部含水层顺层向西排出井田外。现采煤矿的矿坑排水和民井开采是其主要的排泄方式。五、矿井充水因素根据井田含水层发育情况并结合本矿和周围生产矿井井下涌水情况综合分析，该矿井的充水因素主要有：1、地表水对开采煤矿的影响井田内有锄沟，井田东部外围有罗侯沟，均为季节性流水，随着煤矿的开采，顶部岩层将遭到破坏，会使地表岩层裂隙加大、增多，甚至形成地面塌陷，因此一定要采取防范措施，以防沟谷地表水及泥砂贯入矿坑，造成危害。2、构造对开采煤层的影响井田内尚未发现大的构造形迹，井田地层总体上为一单斜构造，走向北西-南东，倾向南西，地层平缓，倾角为3～7°。在井田中东部发育一背斜，轴迹总体走向为北东-南西向，两翼产状均较平缓，倾角5°，为一宽缓的对称背斜；另在井田南部发育一向斜，轴迹总体走向为北西-南东向，两翼产状均较平缓，倾角6°，为一对称的向斜。但由于奥灰水水头均高于主采5、8、9、10号煤层底板，一但有断层存在，有可能形成导水通道，4使岩溶水涌入矿井，造成水害。3、采空区积水对开采煤层的影响据调查，根据采煤方法、地层产状、顶底板岩性及其稳定性、返水孔情况，确定本区存在16块采空积水区，另外据调查采空区都有一定积气存在。见采空区情况统计表4-1。采空区情况统计表表4-1煤层号积水区编号积水区面积(m2)采厚（m）煤层倾角（°）积水量(m3)积气情况备注4积水区161574.2957900有积水区292534.40512200有积水区341174.4055400有积水区471864.5059700有5积水区5111182.0956900有积水区671262.3955100有积水区738322.0152300有积水区866341.8053600有积水区925971.8151400有积水区1049681.8152700有8积水区11175122.10510000有积水区1227051.3551500有9积水区13111071.5655200有积水区1470241.9554100有积水区15102591.6355000有10积水区16228061.1658000有4、导水裂隙带及地下水对煤层开采的影响5号煤层顶板为泥岩，属软弱岩层；煤层厚度为1.80—2.50m，采用全部垮落法管理顶板，根据导水裂隙带高度经验公式，计算导水裂隙带高度如下：5510MHk式中：M—累计采厚（m）。5号煤层导水裂隙带高度为18.42-20.81m，在井田东部5号煤层埋深小于20.81m，导水裂隙带会沟通地表水。8号煤层顶板为石灰岩，属坚硬岩层；煤层厚度为1.40—2.11m，采用全部垮落法管理顶板，根据导水裂隙带高度经验公式，计算导水裂隙带高度如下：1030MHk式中：M—累计采厚（m）。8号煤层导水裂隙带高度为45.50-53.58m，8号煤层上距5号煤层平均间距为46.21m，开采8号煤层形成的导水裂隙带局部会沟通5号煤层的采空区，且东部导水裂隙带会沟通地表水。9号煤层顶板为泥岩，属软弱岩层；煤层厚度为0.78—2.32m，采用全部垮落法管理顶板，根据导水裂隙带高度经验公式，计算导水裂隙带高度如下：510MHk式中：M—累计采厚（m）。9号煤层导水裂隙带高度为13.83-20.23m，9号煤层上距8号煤层平均间距为9.03m，开采9号煤层形成的导水裂隙带会沟通8号煤层的采空区，且东部导水裂隙带会沟通地表水。10号煤层顶板为泥岩，属软弱岩层；煤层厚度为0.41-1.47m，采用全部垮落法管理顶板，根据导水裂隙带高度经验公式，计算导水裂隙带高度6如下：510MHk式中：M—累计采厚（m）。10号煤层导水裂隙带高度为11.40-17.12m，10号煤层上距9号煤层平均间距为5.41m，开采10号煤层形成的导水裂隙带会沟通9号煤层的采空区，且东部导水裂隙带会沟通地表水。10号煤层底板标高在680-880m之间，根据CS6孔资料确定本井田奥陶系岩溶水水位标高为805.00m。又根据CS6孔10号煤底板到奥灰顶面的厚度为45.66m，10号煤层最低点突水系数计算如下：PTM式中：Ｔ—突水系数（MPa/m）；P——底板隔水层承受的水压（MPa）；M——底板隔水层厚度（m）。10号煤层的最大突水系数：T=（805.00-680+45.66）×0.0098/45.66=0.036MPa/m经计算10号煤层最大突水系数为0.036MPa/m，小于临界值0.06MPa/m，属岩层非完整块段突水性安全区，在没有断层的影响下，奥灰水突水的可能性很小。六、矿井水文地质类型根据上叙情况确定本井田水文地质条件中等。第二节周边相邻煤矿和废弃老窑情况庄上镇联办煤矿1970年建井，1973年投产。原开采4、5号煤层，4号煤层7已采空，5号煤层大部分已采空。今后根据龙门塔煤业有限公司矿井采掘布置开采下部煤层时，一定要对上覆煤层采空区积水进行超前探放。根据矿方负责人介绍张家湾、闫家湾煤矿曾因越界开采两矿曾贯通过一次，未造成伤亡事故，已做了永久挡水墙。矿井南邻曹家山联办煤矿，与本矿留有60m的公共保安煤柱，开采8号煤层。据调查两矿公共矿界呈背斜，曹家山联办煤矿采空区积水不会影响本矿。西邻同德焦煤有限公司煤矿，与本矿留有60m的公共保安煤柱，现采4号煤层，据调查未发现越层越界开采，对煤矿的开采影响不大。该井田南邻山西柳林曹家山骄峰煤业有限公司煤矿，西邻山西柳林同德焦煤有限公司，西南邻山西柳林庄上煤矿有限公司、山西柳林兴无煤矿有限责任公司，详见四邻关系示意图1-2，现将各煤矿生产情况简要叙述如下：一、山西柳林曹家山骄峰煤业有限公司煤矿持有山西省国土资源厅于2007年1月15日发放的第1400000721060号采矿许可证，批准开采井田内4、5、8、9、10号煤层，生产规模为90kt/a，井田面积1.9699km2。现开采8号煤层，采用斜、立井开拓，井下采用长壁后退式采煤，单体液压支柱配合π型钢梁支护，生产能力为90kt/a，据了解，井下涌水量不大，为低瓦斯矿井。据调查无越层越界开采。二、山西柳林同德焦煤有限公司该矿始建于1926年，1928年投产，批准开采4、5、6、8、9、10号煤层，现开采4、5号煤层，设计生产能力为1200kt/a，井下采用长壁后退式采煤，采煤机落煤，液压支架支护，主斜井皮带提升。运输大巷为皮带运输，采区和工8作面采用皮带、刮板运输机运输，无级绳绞车运料，通风方式为中央并列式。最大涌水量为60m3/d，最小涌水量为25m3/d，平均涌水量为43m3/d，与雨季有关。防爆矿灯照明，矿井瓦斯绝对涌出量34.02m3/min，相对涌出量25.78m3/t，属高瓦斯矿井。据调查无越层越界开采。三、山西柳林庄上煤矿有限公司该矿始建于1966年，1972年投产。矿井采用斜立井混合开拓方式，分别为主斜井、人行立井和回风立井三个井筒。矿井划分为2个水平，标高分别为＋775m、+695m，其中四号煤位于＋775m水平。采区布置在＋775m水平，位于回风立井的东面，主斜井的西面，2采区开采4号煤。目前该矿只有一个高档普采放顶煤工作面，配备4MG—200WI型双滚筒采煤机1部，工作面前部和后部有两台刮板运输机，放顶煤液压支架型号为ZWMA2200/17/26JF型网格式，超前支护采用DW1700/2500型单体液压支柱配合π型钢梁，运输顺槽有SGB—630/40型顺槽刮板运输机1部和DSJ800/402×55型皮带1部。矿井通风方式为中央分列式，通风方法为机械抽出式。该矿目前开采4号煤层，年生产能力9万吨，正常涌水量为2m3/h，最大涌水量3m3/h。按吕梁市煤炭工业局吕煤安字[2008]540号文，2008年度瓦斯相对涌出量29.9m3/t,绝对涌出量18.88m3/min；二氧化碳相对涌出量为4.01m3/t，绝对涌出量2.63m3/min，属高瓦斯矿井。据调查无越层越界开采。四、山西柳林兴无煤矿有限责任公司山西柳林兴无煤矿有限责任公司为柳林县县营煤矿，原名柳林县兴无煤矿，该矿始建于1929年，1968年进行了技术改造。2002年6月8日成立山西柳林兴无煤矿有限责任公司。矿井初期设计能力为30kt/a，1991年进行了600kt/a技改扩建工程，1995年7月正式投产，生产能力达到700kt/a，2006年扩大为91200kt/a。井田范围内批准开采4、5、6、8、9、10号煤层，现正开采4号煤层，矿井目前装备一个综采工作面，一个普采工作面，4个掘进工作面。矿井