煤矿中长期(5年)防治水规划[1]

-0-郑煤集团XXX煤矿矿井防治水规划（2011年—2015年）XXX煤矿二〇一〇年-1-目录前言第一章矿井概况第一节矿井自然地理概况第二节矿井生产概况第二章矿井地质与水文地质第一节矿区地层第二节构造第三节主要含水层第四节矿区主要隔水层第五节地下水补给、径流与排泄条件第六节地下水动态特征第三章矿井充水条件第一节矿井水害情况的统计分析第二节矿井充水水源及其特征第三节矿井充水途径及其特征第四节影响和控制矿井主要充水因素分析第四章矿井水害特征及需要查明的主要水文地质问题第一节矿井已经完成和基本查清的水文地质问题第二节目前存在并需查明的矿井水文地质问题第三节矿井近期与中远期分别应查明的水文地质问题第五章矿井防治水技术路线与原则第一节矿井防治水工作的基本原则第二节矿井防治水工作的技术路线第六章防治水技术与工程规划第一节主要水文地质研究工作第二节水文地质补充勘探第三节主要监测试验工作第四节主要水害治理工程第五节井下防排水系统改造工程第七章防治水规划实施的时间与进度安排第八章结论与建议-2-前言XXX煤矿位于登封市大冶镇境内，位于告成矿北侧，郑煤集团XXX煤矿1996年建成投产，2005年作为单独保留块段与郑煤集团公司签订整合协议，目前设计生产能力30万吨/年。采用斜井单水平上下山开拓方式。郑煤集团XXX煤矿主采赋存于山西组下部的二1煤层，下距太原组石灰岩5m左右。矿区水文地质条件中等。矿区西南有XXX河流通过，且上游900m处有XXX水库，在断层导水的情况下对矿井生产产生不利影响，矿井充水水源主要以顶板淋水为主，矿井正常涌水量200m3/h，最大涌水量400m3/h，在顶板破碎带与地表水沟通时，会对矿井安全生产有一定的影响。随着矿井采掘工程的延伸，矿井水害问题不容忽视。因此，需要研究和评价矿井开采水文地质条件，分析开采受水害威胁程度，提出针对性的防治水工作内容，指导矿井防治水工作有序进行，确保矿井生产安全。为此，特制定近五年的防治水总体规划。本规划是在收集井田已有地质和水文地质资料，分析矿井水文地质条件和存在的水文地质问题的基础上，针对XXX煤矿的水文地质特征，结合矿井采掘规划提出的。规划的主要内容包括：1、矿井防治水基本原则和技术路线；2、矿井日常水文地质工作内容与要求；3、井田水文地质补充勘探；4、二1煤底板奥灰水带压开采技术；5、放水试验；6、采煤工作面底板突水预测预报；7、采煤工作面底板原位应力测试；8、防治水治理改造工程；9、矿井防排水系统改造；10、防治水工程实施进度与费用概算。本规划在实施过程中收集了矿井已有地质、水文地质资料，分析了矿井水文地质条件，确定了矿区存在的水文地质问题，并针对XXX煤矿的水文地质特点，结合矿井2011-3-年－2015年的采掘计划，提出了XXX煤矿防治水规划基本原则，确定了XXX煤矿防治水技术路线。从矿井日常水文地质工作要求、矿井地下水观测网建设、矿井水文地质条件补充勘探、工作面水文地质条件探查、防治水工程安排、矿井防突水保障信息系统以及防治水技术难题研究等方面全面规划了XXX煤矿今后的防治水工作。但由于原有的水文地质勘探程度较低，观测资料不足，井下揭露面积较小，开拓范围有限，因此有些认识不一定准确，需要进一步证实。由此导致的工程布置的不适当性在所难免，敬请批评指正。-4-第一章矿井概况第一节矿井自然地理概况郑煤集团XXX煤矿位于登封市东南大冶镇XXX村，行政隶属大冶镇管辖。其地理座标为东经113°12′18″～113°13′05″，北纬34°25′05″～34°26′04″。北距登封市卢店镇约5km，东北距郑州市约85km。矿区西南部有登封—杞县的地方小铁路和沥青公路通过，该公路向北与汝州—郑州公路相接，矿区附近简易公路相互连接，交通条件便利。本矿区地势呈东北高西南低，区内最高海拔+356.2m，最低海拔+301.4m，相对高差54.8m，属低山丘陵区，区内冲沟发育，有利于大气降水的排泄。本区地处淮河水系，XXX河在矿区西南部流过，XXX河受上游水库控制，据观测1985年7月～1986年8月最大流量1315.4m3／h，正常流量200~400m3／h，水库截流则干枯。该区西北距XXX水库900m，库容400万m3，为本区工农业生产提供了水源。本区位于大陆性半干燥湿度不足带，夏秋两季炎热多雨，冬、春低温干旱。年平均气温9.1～14.6℃，元月份最冷，气温为-3.3～-18.2℃，七月份最热，气温24.4～37.1℃，日最高温度为44.6℃。11月到翌年2月气温较低，为霜冻期，最大冻结深度20cm(1966年12月30日)，最大积雪厚23cm(1954年2月3日)。年降水量为419.5～1002.5mm，日最大降水量153.5mm(1956年6月21日)。年蒸发量为908～1976.2mm。春、夏、秋三季以东北风、东风为主，冬季以西风为主，最大风速可达28～40m/s。根据河南省地震局资料，本区近期未发生过大的破坏性地震，仅在明、清时期发生过五次地震，烈度不清，1974～1975年有过两次二级以上地震，震级最大4.7级，未造成损失。本区地震设防烈度应为6度。第二节矿井生产概况一、矿井开发历史与生产现状XXX煤矿1996年建成投产，因资金不到位及市场原因，常常处于停产状态。-5-2005年作为单独保留块段与郑煤集团公司签订整合协议，目前设计生产能力30万吨/年。该矿地质储量477.1万t。原设计生产能力6万t/a，改扩建成30万t/a。技术改造后采用斜井单水平上山采区开拓方式，开采水平标高+91m。二、矿井开拓、开采现状矿井采用斜井单水平上山开拓，矿井共有两个井筒，主副斜井井筒断面均为半圆拱形，净宽3.8m，中心净高3.2m，净断面积10.6㎡。采煤方法为走向长壁后退式回采，一次采全高放顶煤。工作面运煤巷、运料巷、切巷均沿煤层底板布置。矿井目前布置了11一个生产采区，布置了11001一个回采工作面，11060一个备用工作面，上探巷、下探巷及11060上付巷三个掘进工作面。三、矿井排水系统及防排水能力XXX矿排水系统为一级排水，即11采区涌水由主斜井排水管道排入井底水仓，再由副井排到地面。井底车场设置井底水泵房和水仓等硐室，泵房设计安装主排水泵3台。排水泵向上排水至地面，形成矿井一级排水系统。该矿预计正常涌水量200m3/h，最大涌水量400m3/h，按《煤矿安全规程》规定，主要水仓容量应不小于200×8=1600m3。因此设计主仓容量1100m3，副仓容量550m3，主要水仓有效总容量为1650m3，符合《煤矿安全规程》的规定。水泵房选用200D-43×9型离心泵3台，参数：扬程367.2m，单台流量288m3/h，效率80％。配YB450M1-4型防爆电动机，功率450KW，电压6000V，转速1480r/min。排水管路选用ф219×6mm无缝钢管2趟。排水管沿副斜井井筒敷设至地面。XXX煤矿排水系统能力符合规程要求，能够满足安全生产需要，水仓容量按目前正常涌水量符合规程要求。第二章矿井地质与水文地质第一节矿区地层本矿区位于登封煤田郜城井田东部，华北板内区嵩箕断隆南端，发育地层主要为奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系和第四系，构造简单，无岩浆活动。-6-根据《河南省登封煤田郜城井田精查地质报告》资料，本区为低山丘陵地形，基岩多被第四系覆盖，据钻孔及生产井资料，本矿区地层从老到新发育有：奥陶系中统马家沟组（O2m)，石炭系上统本溪组(C3b)、上统太原组（C3t），二叠系下统山西组(P1sh)、下石盒子组(P1x)，上统上石盒子组(P2S)、石千峰组(P2sh)和第四系(Q)。（一）奥陶系(O2)中统马家沟组(O2m)奥陶系中统马家沟组为深灰、兰灰色结晶石灰岩，上部常含黄铁矿晶体与结核，下部为灰色角砾状灰岩，底部含泥质。厚度7.01～43.60m。与下伏寒武系地层呈平行不整合接触。（二）石炭系(C)（1）上统本溪组(C3b)石炭系上统本溪组主要为灰、浅灰色铝质泥岩，具鲕、豆状结构，含大量黄铁矿结核。平均厚9.50m，与下伏地层呈平行不整合接触。（2）上统太原组(C3t)石炭系上统太原组由由灰、深灰、灰黑、黑色石灰岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩及煤层等组成，厚度40.28m。本组岩性组合特征明显，自下而上可分为下部灰岩段，中部砂泥岩段和上部灰岩段三段。下部灰岩段主要由L1～L4四层石灰岩和黑色泥岩等组成，发育两层薄煤层(一l、一3煤)，不可采；中部砂泥岩段主要由深灰色细—中粒砂岩，灰黑色泥岩、砂岩泥岩等组成，偶夹两层不稳定的深灰色石灰岩(L5、L6)：上部灰岩段由深灰色石灰岩、灰黑色泥岩和煤层组成，发育石灰岩二层(L7、L8)，石灰岩中具大量蜒类、腕足类动物化石，全区稳定，为—主要标志层。与下伏本溪组整合接触。（三）二叠系(P)（1）下统山西组(P1sh)二叠系下统山西组地层下起太原组菱铁质泥岩顶，上至砂锅窑砂岩底，为本地区主要含煤段。中下部由灰黑色泥岩、深灰色细粒砂岩及煤层组成，包括两层砂岩标志层：香炭砂岩为泥、钙质胶结，普遍含白云母片、炭质及菱铁质鲕粒，全区普遍发育，厚3～6m：大占砂岩以硅泥质胶结为主，层理较发育，层面含大-7-量白云母片和炭质，厚2.4～12.43m。本组下部的二1煤层厚度较大，层位稳定，全区可采；其余煤层不稳定，偶尔可采或不可采。顶部以浅灰色含紫斑或暗斑的泥岩为主，夹砂质泥岩和砂岩。本组厚度77.42m。与下伏地层整合接触。受芦店滑动构造铲蚀影响，本区保留厚度0～10m。（2）上统下石盒子组(P1x)、上石盒子组(P2S)本区二叠系上统下石盒子组以滑体形态存在，属于滑动构造上覆系统，受芦店滑动构造铲蚀影响，区内保存最大厚度80m左右，由灰、灰绿色泥岩、砂质泥岩夹薄层细粒砂岩、粉砂岩组成，含薄层炭质泥岩及不可采煤层。下与下伏山西组为滑动构造接触。二叠系上统上石盒子组厚度225m左右，由青灰、灰绿色泥岩、砂质泥岩夹薄层细粒砂岩组成，底部田家沟砂岩为本区标志层，平均厚7.81m，为浅灰发绿色中粗粒石英砂岩，显大型斜层理。（3）上统石千峰组(P2sh)本区二叠系上统石千峰组以滑体形态存在，属于滑动构造上覆系统，区内保存最大厚度400m左右，上段(旧称土门组)由灰绿色细粒砂岩、粉砂岩组成，夹多层浅灰色同生砾岩，顶部以灰紫色中细粒砂岩为主：下段为灰白色中粗粒长石石英砂岩，厚58m左右，为本区标志层，俗称平顶山砂岩。（四）三叠系下统圈门组(T1q)三叠系下统圈门组由紫红色细粒砂岩、粉砂岩及泥岩组成，底部细砂岩敛密坚硬，俗称金斗山砂岩，为区内—良好标志层。（五）第四系（Q）第四系广布全矿区，上部为土黄色耕植土，下部夹卵石。厚度0～10m。与下伏地层呈角度不整合接触。一、构造本矿区位于嵩箕构造区嵩箕断隆西南部颖阳芦店向斜南翼东段。总体走向为203～225°、倾向293～315°，倾角17～22°的单斜构造。该区主要构造形式为芦店-8-滑动构造。滑动构造由主滑面[芦F1]和次滑面(又称上滑面)[芦F1-2]组成，滑面倾向NW，主滑面[芦F1]倾角13～25°，次滑面[芦Fl-2]倾角5～38°，两滑面在剖面上形态为犁形，南陡北缓，至深部两滑面相交合并为一个滑面[芦F1]，主滑面[芦F1]存在于二1煤层顶板附近，距离煤层0～5m，局部地方下扎造成滑动薄、无煤带。上覆系统为二叠系石盒子组和石千峰组及三叠系下统圈门组，下伏系统为山西组二1煤层顶板至以下地层，矿区北部及东部边界外即为大面积煤层铲蚀区。滑面附近具明显构造破碎带。滑动断裂面为上、下盘的过渡带，沿二1煤附近的软弱层的展布，其两侧岩性主要为断层泥、断层角砾岩，原岩特征遭到破坏，挤压揉搓，流变现象明显，强度较低。缺失地层厚度200～400m左右。矿区内滑动面下盘发育断层4条，上盘发育断层2条。（一）滑动面下盘断层（1）郜F4断层为本区西部边界逆断层，位于13402钻孔附近，长约2.1km。走向NE26°，倾向NW，倾角48°，落差0～15m。该断层有13402孔和区外2个钻孔控制，13402孔309.17m见断点，上盘太原组L2灰岩与下盘