_矿井中长期防治水规划

前言水害是煤矿重大灾害之一，在煤矿生产建设过程中，经常会遇到水的威胁。水害轻者会增加煤矿企业负担，影响经济效益；重者会直接危害职工生命安全和给国家财产造成损失。为贯彻执行《矿井水文地质规程》，做好矿井水文地质工作，掌握水文地质规律，研究和解决矿井生产建设的水文地质工作问题，从而有效地防止水害事故的发生，和切实搞好矿井水害防治工作，彻底杜绝水害事故，实现安全开采，确保安全生产顺利进行，因此，制定出合理的矿井中长期防治水规划，是消除矿井水害隐患，有效遏制煤矿水害事故发生，保障煤矿安全生产和职工生命安全，降低吨煤成本、合理开发煤炭资源尤其重要，为确保矿井安全生产，有效预防水灾的发生，在认真总结过去矿井防治水经验教训和对矿井水文条件认识的基础上，本着技术可行、经验合理的原则，结合矿井生产地区安排，编制矿井中长期防治水规划。矿井防治水规划的目标与任务：坚持合理疏放，疏堵结合，确保矿井安全正常生产，为矿井改扩建创造良好基础。1.矿井概况1.1自然地理登电集团新玉煤矿地理位置主体位于河南省登封市东南约25km处的登封市告成镇王家门，行政区划属登封市徐庄镇和告成镇管辖。新玉煤矿交通位置图区内现有交通以公路为主，其中双向四车道许（昌）～洛（阳）省级公路从勘查区东北斜穿而过。从东南部的郑庄到核实区中南部的徐庄之间有一双向四车道水泥公路。徐庄往北纵贯本区的还有一条简易粉煤灰路面通往教学三矿，徐庄西往北经石门沟通往教学三矿还铺有一条双向两车道柏油路。另外，许（昌）～洛（阳）公路向东南到许昌与107国道、京广铁路、京珠高速路相接，煤炭由此可销往东南缺煤地区；向北到卢店与郑（州）～洛（阳）公路相交，由此可通达郑州、洛阳等城市，也可联通陇海、焦枝铁路及310国道、连霍高速路等；本区东北直距约10km到大冶镇也有公路连通并有由此通往豫东的地方铁路；正在建设中横贯登封、新密两煤田并连接京广、焦枝两铁路的煤田铁路也即将修至本区北5km处的告成镇。本矿区交通方便，详见下表：新玉煤矿至各地里程表地点告成大冶卢店登封郑州洛阳汝州巩义新密禹州许昌直运距（km）5102025751127660354075新玉煤矿范围大致在F1、F17和F4断层之间，东西长约5500m，南北宽约4700m，矿区面积10.8674km2，由46个拐点坐标首尾连接而成，有新玉井田和玉皇池井田两部分组成，现开采新玉井田，开采二1煤层，开采深度250m～-400m标高，设计生产能力15万吨/年。矿区内地形起伏不平，地势西高东低，北高南低，总体西北高，东南低。矿区内最高在西北高坡处484.9m，最低在东南马峪川河底标高为260.0m，两者相对高差224.9m，平均坡度为4°50′。矿区地貌成因类型属构造剥蚀地貌。为低山丘陵，区内河谷发育，东南部多U形谷，西北部多V形谷，局部可见悬崖峭壁。矿区范围分布示意图1.2矿井开采现状矿井于1996年11月开始基建，1999年10月双千米反斜井建成，2002年5月试生产，2004年2月经验收正式投产，现开拓-160m水平11采区上、下山开采。整个井田为褶曲向斜构造，井田内无小煤窑侵入，属未开发原始煤田，为独立块段，周围井田边界均以自然断层为界。2004年12月矿井11采区下山22041采面底板突水，当时突水量约600m3/h，最后稳定在250m3/h，2006年11月和2008年5月矿井-160m水平上山采区11091、11081采面再次突水，致使矿井最高涌水值达800m3/h，后逐步稳定在110m3/h左右，矿井安全生产受到严重威胁，水害治理已成为刻不容缓的头等大事。矿井2011年开采采区下山采面，2011～2012年恢复和开采东一采区、下山二采区下山和西三采区，2013～2015年计划开采西三采区。2.井田地质新玉煤矿范围大致在F1、F17和F4断层之间。东西长约5500m，南北宽约4700m，勘查面积约10.8674km2。区内地形起伏不平，地势西高东低、北高南低，总体西北高、东南低。矿区内最高在西北高坡处为484.9m，最低在东南马峪川河底，标高为260.0m，两者相对高差224.9m，平均坡度约为4°50′。本区地貌成因类型属构造剥蚀地貌，地貌单元为低山丘陵。区内基岩裸露平面积约占核实区总面积的50%，其它均为第四系松散堆（沉）积物所掩盖，因此本区也可称为松散层半掩盖区。区内沟谷发育，东南部多U形谷，西北部多V形谷，局部可见悬崖峭壁。本区大地构造位置具体位于嵩山、箕山两区域性背斜之间颖阳～芦店向斜南翼东段东南边部。核实区主体构造形态为颖阳、芦店向斜中次一级褶曲——徐庄向斜。本区构造组合特征主要为一组NW～NE方向的褶皱和断裂。褶皱主要是徐庄向斜、旗杆岭背斜，断层主要为王屯正断层（F1）、申家门正断层（F4）、水峪正断层（F5）、徐庄正断层（F17）、F12、F45正断层等。此外，在王屯正断层（F1）与申家门正断层（F4）之间还发育有两条滑动断层，分别为F76-1及F76-2。3.井田水文地质条件分析3.1水文地质本区属淮河流域，淮河一级支流颖河即从本区北侧流入白沙水库，据告成水文站资料，颖河多年平均流量为0.9461×108m3/a，最大洪峰流量5131m3/s（1956.6），最小为断流（1988.6.8,1995.7）。矿区内最大河流为南部的马峪川河，从西南向东北流入东部的白沙水库，该河床宽约50m，坡降约1/100，最低侵蚀基准面约为260m标高，该河为季节性河流，冬春季枯水，夏秋季丰水，每年7、8、9三个月时有洪水，最高洪水位线高在274.3m左右，淹及河漫滩两岸。该洪水来势凶猛，消失也快，一般延续3～5天。该河西南上游0.5km处有一王屯水库，最大库容约12×104m3常年静水面标高在300m左右，另外，该河两侧多发育有NW和NE向的羽状泄洪冲沟。3.2地质构造特征矿区构造组合特征主要为一级NW～NE方向的褶皱和断裂。褶皱主要是徐庄向斜、旗杆岭背斜，断层主要为王屯正断层（F1）、申家门正断层（F4）、水峪正断层（F5）、徐庄正断层（F17）、F12、F45正断层等。此外，在王屯正断层（F1）与申家门正断层（F4）之间还发育有两条滑动断层，分别为F76-1、F76-2，东北部申家门F4-1支断层为箕山滑动构造以下的一个隐伏断层。区域断层和诸多小断层的发育破坏了二1煤层顶底板岩体的完整性，使煤层厚度沿走向呈波浪起伏，厚薄相间的现象。总之，包含井田在内的小区域总体地势为南北高中间低、西高东低、东北高西南低，构造格架为“两背夹一向”，井田总体为一向斜或构造小盆地，大的褶皱和断裂构造线方向基本均为EW-NE向，地层走向总体也为NE向。3.3主要含水层充水因素分析地下水自下而上共划分为七个含水层，分别为奥陶系灰岩含水层、太原组下段灰岩含水层、太原组上段灰岩含水层，二1煤层顶板砂岩含水层、上、下石盒子组砂岩含水层、石千峰组砂岩含水层、第四系砂卵石含水层。3.3.1寒武、奥陶系灰岩含水层井田内有11303、11513、补1、补2孔揭露。∈3ch揭露厚度2.00～32.20m。寒武系中上统含水层区域性平均厚约436m。井田北边有11704孔揭露O2m厚32.89m。O2m岩性为深灰色石灰岩，致密，质纯，岩溶、裂隙发育，充填铝质泥岩和方解石，大致只分布在井田1170线以东北地区。寒武系中上统含水层岩性主要为灰黄、灰白色云质灰岩和灰色鲕粒石灰岩，岩溶、裂隙发育，充填铝质泥岩。根据矿排水井和0204孔等区域资料，静水位标高208.6～238.01m，流量2.6—20.50L/s，单位涌水量0.000418—18.17L/s.m，矿化度0.178～0.391g/L，PH值7.85，水温19℃，水化学类型HCO3～Ca·Mg。该含水层顶部顶存在古肃蚀面，溶洞、裂隙发育，含水不均，总体为井田内岩溶、裂隙承压强含水层。距二1煤层底平均约58.21m，为二1煤层间接充水强含水层。3.3.2太原组下段灰岩含水层钻孔揭露厚9.82～14.47m，平均约12.15m。一般由L1～L4灰岩组成。岩性为深灰色石灰岩，含燧石团块，岩溶裂隙发育，据井田北部11904孔抽水资料，静水位标高223.83m，单位涌水量0.347L/s.m，渗透系数2.8m/d，水化学类型为HCO3～K+Na·Mg型，矿化度0.511g/L。该含水层含水性不均，突水、透水性强，为井田内岩溶、裂隙承压含水层。下距二1煤层平均约36.85m，为二1煤层间接充水含水层。3.3.3太原组上段灰岩含水层钻孔揭露厚5.61～16.56m，平均9.66m（6孔）。一般指层厚大，层位稳定的L7-8灰岩，岩性为深灰色含生物屑泥晶灰岩，含燧石团块，具裂隙和缝合线。井田东部0101孔见其岩芯破碎，具溶蚀现象。井田内11514孔抽水试验表明该点水量甚小，涌水量0.00053L/s，单位涌水量0.302L/s.m，渗透系数2.93m/d，影响半径208.00m，水化学类型HCO3～Ca型，水温15℃，矿化度0.252g/L，HP值7.70。从以上资料看出，该含水层含有一定岩溶裂隙承压水，但含水性极不均匀。距二1煤层平均8.08m，为二1煤层底板充水含水层，且往往以突水形式进入煤矿床。3.3.4二1煤层顶板砂岩含水层一般指砂锅窑砂岩、香炭砂岩和大占砂岩等，岩性多为灰、灰白色中粗粒长石石英砂岩，裂隙发育，钻孔揭露厚9.19～43.02m，平均23.37m（9孔）。据教学三矿井检孔抽水资料，静水位标高229.46m，涌水量0.048L/s，单位涌水量0.05L/s.m，渗透系数0.01482，影响半径11.64m，矿化度0.362g/L，PH值8.78，总硬度2.297H°，水化学类类型为HCO3～K+Na型。总之，该含水层富水性弱，为裂隙孔隙承压水，为二1煤层顶板直接充水含水层。距二1煤顶0～8.50m，平均3.52，充水以淋水为主。二1煤层顶板主要以细粒砂岩和砂质泥岩为主，中粒砂岩、粉砂岩及泥岩次之，其中，矿区西南部主要以细粒砂岩为主，矿区东北部主要以砂质泥岩为主，顶板岩性分布情况下图。新玉煤矿二1煤层顶板岩性分布示意图3.3.5上、下石盒子组砂岩含水层岩性主要为浅灰、灰色中粗粒砂岩，裂隙发育。一般为4～8层，岩性多有相变：厚度变化也较大，合计平均约20m厚，区内11312孔P2s上部砂岩发生漏水，漏水深度98.36m，近似稳定水位标高344.50m，漏失量4.32L/h，主要由裂隙引起。据教学三矿井检孔抽水资料，其静止水位标高344.42m，涌水量0.374L/s.m，单位涌水量0.0009L/s.m渗透系数0.02877m/d，影响半径70.65m，矿化度0.216g/L，PH值7.040，总硬度24.66H°，水化学类型为HCO3～Ca型。总之，该层水为裂隙孔隙承压水，富水性不强，几层砂岩水由于有众多泥质岩类隔水层的阻隔，所以正常情况下几层砂岩水互不联系，充水以顶板淋水和底板渗透形式为主，对五3煤层影响稍大，对二1煤层影响很小。3.3.6石千峰组砂岩含水层主要指下段的平顶山砂岩和上段下部的砂岩。层位稳定，井田内分布广泛，层厚一般70～90m。岩性主要为粗中粒石英砂岩，呈巨厚层状，裂隙、孔隙及小溶洞发育。井田内出露下降泉眼三处，流量度0.138～0.442L/s，水温14℃。民用水井也较多，水位标高不一，多在283.8～426.7m之间。同时11502孔钻至41.77m深处的P2sh2发生涌水，近似稳定水位标高280.99m，涌水量1.50L/s；11513孔钻至41.62m处的P2sh1时，也发生涌水，近似稳定水位标高278.70m，涌水量2.951L/s。另外，据教学三矿井检孔抽水资料，P2sh2及风化带水静水位标高341.22m，涌水量0.046L/s，单位涌水量0.0024L/s·m，渗透系数0.004453m/d，影响半径12.65m，矿化度0.30g/L，PH值8.28,总硬度28.86H°，水化学类型为HCO3—Mg·K+Na·Ca型。从以上看出，该水为裂隙、孔隙承压水，富水性中等而均匀，但与下部含水层水