康城煤矿北风井封堵施工方案

康城煤矿北风井封堵施工方案邯郸矿务局康鑫工贸总公司二〇一五年十月11第一章东城井地质、水文、储量情况一、自然情况1、地形、地貌东城井田为古黄河泛滥形成的冲积平原，平均厚度56.0m。区内地势较平坦，地表标高+36m～+40m，由于几十年的煤炭开采活动，使地表形成大面积塌陷并积水成塘，塌陷区水深可达5m～6m。矿区东南有寒武、奥陶纪石灰岩构成的为数不多的低山丘陵，大致呈NE60°方向延展。自西向东有大、小孤山、霸王山、九里山、琵琶山。其中以九里山最高，山顶绝对标高为+173.2m。2、水文井田内地表水体主要为塌陷区积水。积水区常年水位+34.3m；雨季最高水位+36.25m（1982年7月22日）。3、气象根据徐州气象资料，本区属南温带鲁南气候区，具有长江流域和黄河流域气候过渡的性质，日照充足，年降水量充沛，冬寒干燥，夏热多雨，春、秋季短，并有寒潮、霜冻、冰雹、旱风等自然灾害。(1)降水量由于本区地处中纬度副热带和暖温带的过渡区，因此，降水有集中性高、年变化大的特点，平均年降水量841.9mm，最大1297.0mm(1958年)；最小500.6mm(1988年)。夏季平均雨量(6～8月)466.03mm，约占全年降水量的55％，其中以7、8月份雨量最多，形成了冬干、春秋旱频繁、盛夏常发生旱涝急转，易涝、易旱的气候特点。(2)蒸发量1440mm／年。(3)风向、风速2全年多偏东风，平均风速3.2m／s，最大风速24.3m／s(1959年6月)。(4)气温年平均气温14.13℃。1月份最低，平均气温-0.6℃;7月份最高，平均气温27.4℃。(5)冻土冻土深度平均为29cm。(6)霜期历年平均初霜期为10月下旬，终霜期4月上旬。4、地震徐州地区地震烈度为7度，根据1956年科学出版社资料，徐州地区地震记录始于公元522年，讫于1937年，即1415年间发生地震21次。其中破坏性地震占了3～7次。影响较大的有1502年10月17日地震，坏城垣民舍；1668年7月25日山东莒县郯城8.5级地震，1937年8月1日山东渮泽7级地震等。本区属华北地震区，距郯庐断裂约100km，该断裂带为一长期活动的强地震带。二、矿井基本概况东城井为庞庄煤矿的一个生产井口，位于徐州市西北郊铜山县拾屯乡境内，距市区约15公里，井田面积4.7平方公里，地理坐标：东经117°06’19”,北纬34°20'24”。东城井田是徐州煤田九里山矿区拾屯勘探区的井田之一，是1959年前由华东煤田地质勘探局124煤田地质队发现，后由前煤炭工业部徐州基本建设局地质勘探管理处169队勘探，并于1958年7月提出“拾屯矿区精查地质报告”（包括王庄、东城、庞庄、桃园、拾屯和邓庄六个井田）。196O年7月25日经江苏省储委会储字第7号决议书批准。l959年又提出“拾屯矿区深部补充勘探报告”并于1959年11月以苏煤技委字第4号决议书批准。东城井1960年2月24日开工兴建，1964年6月30移交生产，3设计能力21万吨/年。1974年经过改扩建工程，设计生产能力为45万吨/年，矿井改扩建后，随着机械化程度逐步提高，实际生产能力逐年上升，1980年煤炭部核定生产能力80万吨/年。由于高强度的开采，资源已近枯竭造成运输距离远，通风系统复杂，井口范围内的产量逐年下降。由于东城井资源枯竭，1991年经苏煤司生(91)367号文件批准“核销东城井45万吨／年的原矿井生产能力，实行庞庄井和东城井合并”。该井有－140m、－220m、－270m三个生产水平，开采下石盒子组1、2煤和山西组7、8、9煤。三、矿井范围和相邻矿井关系东城井田北以F1断层为界与张小楼井相邻，南到F3断层为界与王庄井田相邻，西以F46断层和庞庄井田相邻，东到山西组煤层露头。四、水文地质矿井水文地质特征：矿区总体趋势向西北倾斜，本井田北部和南部各有F1、F3、F47、F46断层切断各含水层的连续性，西部为泄水区，只有东部为补给区，山西组砂岩露头与冲积层底部粘土砾层直接接触，地层倾角较缓，补给范围较广。水文地质类型为中等，防治水工作易于进行。1、地表水井田内地表水体主要为塌陷区积水，积水区常年水位+34.3m，雨季最高水位+36.25m；区内另有零星的鱼塘和纵横交错的排水沟渠分布。因此，地表水系较为发育。2、矿井主要含水层组划分及特征根据含水层岩性特征、空隙性质及地下水埋藏条件，矿井主要含水层组可划分为三种类型：4(1)孔隙潜水～承压含水层组主要由第四系松散沉积物组成，不整合于各煤系地层之上，其厚度为52.7～124.0m，平均76.0m。分布趋势东南薄、西北厚，自上而下划分为3个含水层(组)。上、中部粉砂层富水性相对较好，下部砂礓粘土层富水性极弱，底部粘土砾石层富水性一般。①第四系上部松散砂层孔隙潜水含水层组主要是第四系上部的粉砂土层。为黄泛区的冲、淤积物，厚度0～16.40m，平均8.20m。该层松软、空隙大、富水性中等，水位埋深一般在3m左右，为区内民用主要水源。钻孔抽水资料：q=0.275ｌ／s.mK=3.58m／d水质类型：HCO3-－Mg2+·(k++Na+)矿化度：M=0.94g／ｌ属富水性中等的含水层组。②第四系中部砂层孔隙承压含水层组由灰～灰黄～黄色粉、细砂及粘土、砂质粘土、砂礓粘土层组成，厚度58m左右，其中砂层厚度10m左右，富水性较好，井简涌水量20～115m3/h。该含水层组上部为深灰～深黄色粘土层，厚约8m，透水性差，富水性弱，分布稳定，可视为相对隔水层。下部是红褐色粘土及砂礓粘土层，厚20m左右，局部夹有砂层透镜体，富水性弱，透水性差，为一相对隔水层。③第四系底部粘土砾石孔隙承压含水层厚度0～42.3m，平均5.1m，分布不稳定，为黄褐色、灰白色粘土夹砾石或砂礓层。砾石以灰岩残块为主，呈次棱角～浑圆状。砂礓粒径不均，多小于6mm，富水性及透水性均较弱。该层抽水试验资料：ｑ=0.0172～0.0571ｌ／s.m，K=0.176～0.374m／d，M=0.469～4.38g／ｌ5属富水性弱的含水层，是区内各基岩含水层的主要补给水源。(2)裂隙承压含水层组①上石盒子组底部奎山砂岩裂隙承压含水层奎山砂岩厚4.6～41.7m，平均13.9m，为灰～灰白色中～粗粒含砾砂岩，整合接触于下伏地层，分布稳定，富水性中等，透水性较强，井筒涌水量30～120m3／h,抽水试验资料：q=1.12ｌ／s·m，k=5.195m／d矿化度；M=1.90g／ｌ水质类型：SO42-－(K++Na+)·Ca2+属富水性中等的含水层②下石盒子组砂岩裂隙承压含水层组该含水层组砂岩总厚度平均为63.10m，单层砂岩最厚为35.04m，多为泥质胶结的中～细粒砂岩，是开采1、2煤层的直接充水含水层。砂岩富水性弱～中等，渗透性较差且不均一，地下水赋存受构造控制且以静储量为主，已采工作面涌水量一般为5～10m3／h,最大165m3／h。抽水试验资料：q=0.002～0.33ｌ／s·mK=0.073～2.45m／d矿化度：M=1.09—2.069g／ｌ水质类型：C1-·SO42-－(K++Na+)·Mg2+属富水性弱～中等的含水层组。③下石盒子组底部分界砂岩裂隙承压含水层分界砂岩厚13m左右，为浅绿、浅灰色中～粗粒含砾砂岩，巷道开拓涌水量为5～10m3／h。属富水性弱～中等的含水层。④山西组砂岩裂隙承压含水层组该含水层组有砂岩1～6层，砂岩总厚度平均为35.64m，单层砂岩最小仅0.79m。多为灰色细～中粒砂岩，是开采7、9煤层的直接6充水含水层，本组砂岩富水性弱，渗透性差，砂岩裂隙水以静储量为主，易于疏干。已采工作面涌水量一般为5～10m3／h，最大为66m3／h，抽水试验资料：q=0.001～0.056ｌ／s·mK=0.003～0.688m／d矿化度：M=1.123～2.56g／ｌ水质类型：C1-·SO42-－(K++Na+)·Ca2+属富水性弱的含水层。(3)岩溶裂隙承压含水层组①太原组灰岩岩溶裂隙承压含水层组该含水层组由13层灰岩组成，灰岩总厚41.71m，占本组地层厚度的27％，其中以四灰最厚，平均10.7m，分布稳定，岩溶裂隙较为发育，富水性好。该含水层组按其赋水特征与煤层开采关系，分为一～六灰、七～十灰、十一～十三灰3个含水层组。(1)一～六灰含水层组q=0.6768～3.9333ｌ／s·m平均2.846ｌ／s·mK=2.741～18.401m／d平均12.486m／d矿化度：M=0.79～1.85g／ｌ水质类型：HCO3-－(K++Na+)·Ca2+C1-·SO42-－(K++Na+)·Ca2+属富水性中等～强的含水层组。(2)七～十灰含水层组q=0.0135～1.508ｌ／s·m平均0.6932ｌ／s·mK=0.211～23.208m／d平均10.505m／d矿化度：M=0.61～1.04g／ｌ水质类型：HCO3-－(K++Na+)·Ca2+C1-·SO42-－(K++Na+)·Ca2+7属富水性弱～中等的含水层组。(3)十一～十三灰含水层组q=0.033～0.395ｌ／s·m平均0.2137ｌ／s·mK=0.039～7.919m／d平均3.979m／d矿化度：M=0.42～0.71g／ｌ水质类型；HCO3-－(K++Na+)·Ca2+属富水性弱～中等的含水层组。②奥陶系灰岩岩溶裂隙承压含水层本区奥陶系地层总厚450～530m，与上覆石炭系中统底部的铁质页岩呈假整合接触关系，主要分布在煤系地层底部及外围。在井田北部，因F1逆断层的推覆作用，使上盘的部分奥陶系灰岩溶隙含水层直接超覆于煤系地层之上，造成水体下压煤。井田内共有41个钻孔揭露奥陶系灰岩，揭露厚度0.6～215.2m不等，其中F1逆断层上盘26个钻孔27次对奥灰含水层进行了抽水试验：q=0.00000108～6.5ｌ／s·m平均1.9273ｌ／s·mk=0.000000453～92.25m／d矿化度：M=0.324～0.688g／ｌ水质类型：HCO3-－(K++Na+)·Ca2+在F1逆断层下盘及其它地段，有6个钻孔对奥灰含水层进行了抽水试验：q=0.0025～0.207ｌ／s·m平均0.086ｌ／ｓ·mK=0.039～1.153m／d平均0.253m／d矿化度：M=0.411～0.78g／ｌ水质类型；HCO3-－(K++Na+)·Ca2+五、矿井充水因素本井多年的开采实践证明：大气降水及地表水对煤层的开采及矿8井涌水无直接影响，冲积层水对风氧化带以下浅部水平的工作面回采略有影响，出水量略有增加，断层水及开采煤层顶板砂岩裂隙水也是矿井充水主要因素之一。本井主要的充水因素为顶板砂岩水和老塘老洞水，在主采煤层7煤顶板有数层薄至中厚层砂岩裂隙含水层，加之断层和褶皱的影响，经常在构造部位的工作面出现淋水和涌水，一般不超过20m3/h，现所剩储量均为构造部位的边角残煤，防治老塘老洞水占90%以上。六、矿井涌水东城井正常涌水量55m3/h，历史上最大涌水量290m3/h(1990年10月)。本井涌水量与巷道开拓长度，工作面回采面积及大气降雨无明显的相关关系1、井下涌水与构造的关系：在较大断层的尖灭收敛段，由于断层的地应力释放，往往形成小面积的裂隙发育带，便于储存积水。如721工作面位于东2断层消失端，回采时三次出水，水量在3～10m3/h。在多余断层交汇地带，由于地应力相应集中，7煤顶板砂岩富水性好，裂隙发育，如726工作面在掘进时，迎头出水量较大，造成无法掘进。至今F46与F47交汇三角地带因此未能回采。奥陶系灰岩央本区是一个主要的含水层处在太原组的下面和煤盆边缘，从太原组的下部的12灰到中奥陶系含水最丰富的马家沟组共l59米，且太原组底部有一层海相页岩、致密，厚10m，隔水性能较好，故而一般情况下，奥灰水对太原组的开采没有影响。但由于F1断层的存在，使奥陶系岩含水层超覆于我井所采煤层之上，对山西组的开采有极大的威胁。特别是4线以东，由于F1将奥陶马家沟组的中下部及寨山组的上部地层抬高，而中段正是岩溶裂隙发育，含水极丰富的层段。2、东城井自1964年开采以来，没有发生重