煤矿矿井防治水(浅析煤矿矿井涌突水的原因及预防)

内蒙古科技大学1论文题目：煤矿矿井防治水浅析煤矿矿井涌突水的原因及预防学习中心：河南郑州奥鹏学习中心学院：东北大学专业：采矿工程姓名：司五限入学时间：2009年10月指导教师：徐世达日期：2011.9.11内蒙古科技大学2目录摘要································································································3前言·····························································································4第一章位置、交通及自然地理··························································51.1井田位置·············································································51.2交通···················································································51.3自然地理·············································································5图1-1大屯矿区孔庄矿交通位置示意图·············································6第二章地质勘查与采矿····································································72.1矿区开采设计方案及开采现状··················································72.2矿产资源储量利用情况：························································72.32008年度拟采工作面·····························································82.4矿区地质概况·······································································8第三章矿井水文地质·······································································93.1矿井水文地质········································································93.2矿井水文地质条件分类··························································123.3主要含水层的水文地质特征····················································133.4各含水层水力联系································································193.5矿井充水因素分析································································21第四章矿井突水的原因及防治··························································264.1突水原因综合分析································································264.2对不同含水层的治理方法·······················································274.3煤矿开采对环境的影响··························································29结论·····················································································32参考文献···················································································33内蒙古科技大学3摘要孔庄煤矿是一座年产180万吨的国有重点煤矿,水文地质条件比较复杂。随着开采深度的增加,水害威胁越来越大,防治水害工作比较严峻。因此,开展孔庄煤矿的水害防范对策研究具有一定的理论意义和实际应用价值。本论文的主要研究内容如下:1.在对孔庄煤矿水文地质条件的分析,对孔庄煤矿开采煤层、构造和地表积水进行了分析和总结。2.在研究煤矿水害和突水危险做了分析,提出了基于事故的煤矿水害危险性评价方法。3.利用上述研究成果对孔庄煤矿进行了危险性评价,4.针对孔庄煤矿的不同水害类型及危害程度提出了煤矿水害防治措施。通过对矿井水文地质条件的分析研究，得出了井田内各主要含水层的分布规律及其对煤炭开采的影响，进一步分析了矿井的充水因素及突水规律，得出了矿井主要水害类型有：第四系底含水、分界砂岩水、7号煤层顶底板砂岩水、太原组L4灰岩水、断层水等，特别是7号煤层的顶板砂岩水和太原组四灰水是目前矿井充的主要含水层，其涌水量占矿井总涌水量的七成以上通过对矿井水文地质条件分析，得出了孔庄煤矿开采山西组煤层时水文地质条件为中等类型，并提出了各主要含水层水害防治的方法。关键字：孔庄煤矿；涌突水；水害防治内蒙古科技大学4前言煤矿开采多为地下作业，在井巷开拓和煤层的回采过程中，不可避免地要接近、揭露或波及破坏某些含水层（体）。只要这些工程的作业场所处于含水层（体）的水位以下，水体就会因失去原有的平衡，在重力作用下，以各种形式向井巷或采场涌出。这既可以是一般性的滴淋水，也可以是突破性的大量涌出，形成水害。这主要决定于作业场所所处的地质构造部位，含水层的富水性、可能的补给水量和水压，以及工程对各含水层的揭露、贯穿或波及破坏程序。因此，煤矿生产建设的整个过程，都存在着与地下水的斗争，矿井的生存与发展，都与这一斗争息息相关。水害是煤矿的五大自然灾害之一。水害的严重程序，受多方面因素影响，如矿井水文地质条件，矿井开拓、开采对地下水源平衡条件的破坏等。新中国建立60年来，随着煤炭工业的迅猛发展，我国煤矿的防治水工作也在不断地探索前进。在学习和引进国外有关技术的同时，根据自身的条件和特点进行了研究和试验，已初步形成一套有中国特色的矿井防治水理论、对策、方法、手段和有关的管理制度。认真总结这些宝贵的经验教训，必将对我国煤炭工业的进一步发展起到重要的作用。现代水文地质学的特征，主要表现为：①与现代科学的新理论新学科紧密结合，如系统论、信息论、控制论与相应产生的系统科学、环境科学、信息科学等，对水文地质学的发展发生了重大影响。近年来正在发展的开放复杂巨系统理论、非线性动力系统理论、以及耗散结构理论等，都会对今后水文地质学的发展，发生深远影响。②现代应用数学与水文地质学的结合，特别是数值模拟方法得到普遍应用，模型研究成为水资源研究的主要内容，使水文地质学从定性研究发展到定量研究的新阶段。③地下水的研究，从地下水系统与自然环境系统相互关系的研究，扩大到与社会经济系统相互关系的研究。地下水资源的研究，也从数学模型发展到管理模型与经济模型的研究。④许多新的分支学科的产生与发展，如区域水文地质学，岩溶水文地质学、遥感水文地质学、环境水文地质学、医学环境地球化学、污染水文地质学，以及数学水文地质学、水资源水文地质学等。⑤新技术、新方法的应用，除计算机技术外，如遥感技术、同位素技术、自动监测技术、室内模拟技术，以及有关水质分析技术等，都得到普遍应用，对推动水文地质学的发展，发挥了重要作用。内蒙古科技大学5第一章位置、交通及自然地理1.1井田位置孔庄煤矿位于江苏省徐州市西北大约80Km处，井田位于江苏省沛县和山东省微山县境内，其东为山东省微山县金源煤矿，南、北分别是江苏天能集团的沛城煤矿和上海大屯能源股份有限公司的徐庄煤矿。其主井地理坐标为东经116º57′13″，北纬34º50′20″。井田采矿登记边界东西走向长约为12.98Km，南北平均宽约为3.40Km，总面积约为44.13Km2。1.2交通矿区交通方便，有徐（州）沛（屯）铁路专用线，在沙塘与陇海铁路接轨，全长82.87Km，有矿区支线到达孔庄煤矿。区内公路四通八达，徐州—济宁省级公路纵贯矿区南北，矿区内连通中心区和各矿的公路、铁路通畅。京杭大运河从矿区东部通过，可供100吨级机船常年航行，水路交通也较方便，详见矿区交通位置图(图1—1)。1.3自然地理孔庄井田地貌属黄淮冲积平原，为第四系地层覆盖地区，地势较平坦，地表广泛分布古黄河泛滥的砂质粘土，地形西高东低，陆地地面高程大部分在33.0～35.5m之间，东部昭阳湖湖底高程为32.0m左右，井田内湖堤高程为38.8～40.0m，历年最高洪水位为37.01m（1957年）。本区属黄河流域与长江流域过渡性气候，为季风型大陆性气候，冬季严寒干燥，夏季炎热多雨。据沛县气象站资料：历年来平均降雨量738.2mm，最大降雨量1290.1mm（2003年），最小降雨量425.9mm（1988年），最大日降雨量为340.7mm（1971年8月9日），大气降水多集中在7、8月份，年平均蒸发量为1475.1mm。年平均气温为14.2℃，日最高气温为40.3℃（1972年6月11日），日最低气温为-15.7℃(1990年2月1日)。历年最大冻土层深度19.0cm（1969年），平均为12.0cm。该地区多季节风，春夏季多东南风，秋冬季多偏北风，全年以东南偏东风为主，平均风速2.1m/s，最大风速20.0m/s,湖区风力一般在5级左右，雷暴期在4～9月份。内蒙古科技大学6图1-1大屯矿区孔庄矿交通位置示意图内蒙古科技大学7第二章地质勘查与采矿2.1矿区开采设计方案及开采现状1970年6月，大屯煤矿工程指挥部设计组完成了《沛县煤田总体规划方案（初稿）》，初步确定了矿区建设规模、建设项目、建设方针和总投资，并经上海市革委会报国务院审批。1970年10月9日，国务院以（70）国发电34号文批复上海市革委会，原则同意关于建设沛县煤田的意见。1972年5月，大屯煤矿工程指挥部设计室完成了姚桥、孔庄、大屯（徐庄）矿井的初步设计。当年6月，燃化部在沛县对三矿的初设进行了审查，10月，以（72）燃煤开字52号文同意三对矿井按设计施工。孔庄矿井于1973年10月1日由大屯煤指二十七工程处筹建开工，于1977年7月1日正式竣工投产。该矿采用立井多水平开拓方式，井田内有四个立井，分别为主井、副井和东、南两个风井。开采深度从-130m~-1300m。全区共划分为四个开采水平，第一水平标高为-375m，第二水平标高为-620m，第三水平标高为-785m，第四水平标高暂定为-1000m。其中第一水平（-375m水平）为1t矿车主运煤系统，第二水平（-620m水平）为煤水提升主运输系统，第三水平（-785m水平）为皮带主运煤系统。矿井主要生产水平为-375m水平和-785m水平，-620m水平为辅助运输和煤水提升水平。目前该矿-375m上、下山生产水平主要采区有Ⅰ4、Ⅰ5、Ⅰ6、Ⅱ3、Ⅱ4、Ⅱ5等六个采区，其中Ⅱ4采区为村庄压煤，暂不可采。-785m上、下山生产水平主要采区有Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ3、Ⅲ4、Ⅲ5、Ⅳ2、Ⅲ3下、Ⅲ4下、Ⅲ5下等九个采区，其中Ⅲ1采区为村庄压煤，暂不可