第12讲显德汪矿9煤安全评价

河北金牛能源股份有限公司显德汪煤矿9#煤深部水平带压开采水文地质条件评价煤炭科学研究总院西安分院河北金牛能源股份有限公司显德汪煤矿河北金牛能源股份有限公司科技部汇报人：靳德武CCRI.XI’ANBRANCH立项背景显德汪煤矿（以下简称显德汪矿）自1982年建成投产以来，已有近20余年的开采历史，现已形成年产90万吨的生产能力。主采煤层为二叠系山西组的2#煤、石炭系太原组9#煤(简称2#煤、9#煤)，2#煤、9#煤-50m水平以上基本回采完毕。随着矿井持续开采，上组煤储量仅占矿井保有储量的34%左右，为了延长矿井服务年限，解放下组煤，实现上、下组煤配采，开采下组煤已势在必行。2005年5月，显德汪矿委托煤炭科学研究总院西安分院在分析矿井以往水文地质资料的基础上，对-50m水平以下9#煤开采的水文地质条件做出评价。CCRI.XI’ANBRANCH①收集显德汪矿自建井以来的地质、水文地质资料尤其是有关专项水文地质勘探及试验资料并进行分析；②分析章村矿、周边铁矿的相关矿井水文地质资料，尤其是带压开采实际资料，为显德汪矿9#煤深部水平带压开采评价提供依据；③对区域地质、水文地质资料进行分析，对显德汪矿所处的构造部位以及在区域地下水流系统中所处的位置做出分析；本次评价工作的主要任务CCRI.XI’ANBRANCH④分析井田及水文地质单元内地下水的补给、径流、排泄特征，水文地质边界的性质，分析9#煤深部开采地下水可能的补给来源和通道；⑤对9#煤深部开采过程中，矿井的充水条件进行分析，包括充水水源和可能的充水通道；⑥提出不同开采水平预计的正常涌水量和最大涌水量，为矿井排水能力设防提供依据；⑦利用现有资料对9#煤做出带压开采安全性分区并提出防治水工作针对性建议。CCRI.XI’ANBRANCH1矿井概况61218km0西达岭底关防杨家堂彭城固新涉县磁山汉村林坛新坡磁县南东坊临漳成安辛安镇邯郸市武安永年沙河高村城关白塔赵店显德汪矿山南和渡口东韩任县大屯西兑村太子井龙泉寺老仓会邢台市温泉沟浆水路罗赵县石盆马店头活水井店石门张安北旧周CCRI.XI’ANBRANCH显德汪矿1976年12月动工兴建，1982年11月移交投产，设计生产能力年产90万吨，1985年达到设计生产能力，年产原煤90.1万吨。自1985年开始着手进行矿井扩建工作，1992年产量已达到130万吨。设计两个生产水平，一水平标高-50m，二水平标高-200m，回风水平标高+150m，最大开采深度615m左右。CCRI.XI’ANBRANCH2井田地质条件煤层与含煤地层对应关系表煤层编号地层地层平均厚度（m）稳定性、可采性1#2#山西组下部45.10主要可采煤层3#太原组上部14.73层位稳定不可采4#不稳定局部可采5#不稳定不可采6#不稳定局部可采7#太原组中部80.30不稳定局部可采8#极不稳定局部可采9#太原组下部32.62主要可采煤层10#本溪组17.56不稳定局部可采2.1地层和煤层CCRI.XI’ANBRANCH2.2构造2.2.1区域地质构造区域构造纲要略图显德汪矿CCRI.XI’ANBRANCH2.2.2井田地质构造171316081630F3F16F1F70250500750(m)2100022000200001900018000790008000081000820008300084000850001618F4f3f2f3F512191226F201213f2F10f1F30F11F29F3F28F181118F1F2F9809807f4F26707703f3F3N显德汪向斜李石岗向斜李石岗南背斜栾卸向斜栾卸向斜显德汪向斜上组煤实见断层下组煤实见断层向斜仰起端背斜倾伏端推测小型构造盆地显德汪井田构造纲要图CCRI.XI’ANBRANCH（1）褶皱名称延伸长度区内变化两翼倾角显德汪向斜6km轴部出露最新基岩为上二叠统上石盒子二段，向斜轴10线以北NNE向在上关一带仰起，10线以南SN向，14与17线向东呈弧形弯曲。东翼倾角10至30°,平均17°，西翼倾角较缓，平均11°。栾卸向斜3km轴部出露最新基岩为上二叠统石盒子组二段。向斜西端伸出井田边界向斜轴向SEE向，经栾卸村北延至井田中部，被F10、F5错断向东与显德汪向斜复合后，又被F9断层截断。西部EW向、中部及东部NWW向。北翼平均倾角14°，南翼平均倾角17°。李石岗向斜2km与显德汪向斜基本平行展布，规模较小。向斜轴近SN向。10线以北清晰显示，以南与其它构造复合较模糊。东翼倾角较缓平均11°，西翼较陡，平均16°主要褶皱构造特征一览表CCRI.XI’ANBRANCH（2）断层断层产状序号编号走向倾向倾角落差长度控制情况1F1N10-25°EW70°56-72m6km井田东部边界。2F2N10°EW70°10-35m1.6km中央石门未揭露。3F3N25-40°ENW58°40m3.4km据一采区、二采区揭露，落差自下而上变小，走向有变化。4F4N15°E-N20°WE70°13-40m2.4m12勘探线以北2#煤层位未见。5F5N20°ESE70°20-30m1.2km巷道未揭露。6F6N25°ENW75°20-60m1.15km巷道未揭露。7F9N40°E-N10°ENW65°30-70m3.95km中央石门揭露落差30m。8F10N25°ESE70°20-40m1.45km九采区下车场揭露走向不一致。9F11N10°ESN70°20-25m1.6km二采区1#、2#煤层未见。10F16SNW70°16m580m巷道未揭露。1715钻孔2#煤层见。11F17N10°EW70°15m320m巷道未揭露。2#以下发育。12F18N20°EW70°20-24m1025m-50回风平巷揭露为断层组。13F20N55°WNE65°35m1600m巷道未揭露。14F21N25°ENW70°30m800m个性了原精查报告该断层的产状。15F22N10°EE67°15m210m仅304孔揭露，控制不严。16F25SNW54°9.5m360m一采区行人上山揭露。17F26N45°ESE61°10m510m一采区行人上山揭露。18F28SNW60°10m690m一采区南运大巷揭露，断层带0.3m。19F29N10°EW50°9-15m625m副石门揭露及1009孔控制。20F30N3°EW52°30m不明由主暗斜井揭露，向上落差变小。21F31SNW60°25-28m150m-200集中运输巷及9#水源井揭露。22F32N5°WE74°24m120m二采区轨道上山揭露。23F33114°NNE74°13m二采通往人巷6#-6#下煤底板24F35152°242°62°30-35m九轨下车场5#-2#煤底板显德汪井田大中型断层一览表CCRI.XI’ANBRANCH（3）岩浆岩本区自燕山运动以来，岩浆侵入活动频繁，使煤系地层受到不同程度的影响。岩浆活动对4#煤层以上影响不大，而对6#煤层以下均有不同程度的影响，尤其对9#煤层影响严重。据测算，9#煤层受岩浆岩吞蚀、部分吞蚀及直接接触影响的面积约3.5km2，占9#煤层总面积的18.6%。CCRI.XI’ANBRANCH（4）陷落柱显德汪井田岩溶陷落柱发育情况统计表编号位置形状长、短轴充填情况含水性揭露时间1#1715工作面椭圆状长轴：14m短轴9.5m棱角分明，粒径0.03~0.6m不等，岩性为绿色泥岩，灰色、紫色砂岩、粉砂岩，其间被细碎屑及泥质充填，松散干燥无水19942#九采回风巷椭圆状长轴：90m短轴：60m紫红色铝土质泥岩、黄褐色粉砂岩及黑色粉砂岩，粒径0.05~0.25m不等，棱角明显初期：无水；距离10m:36m3/h最大：200m3/h3月后：30m3/h稳定：15m3/h19963#1718工作面1720工作面椭圆状长轴：98m短轴：52m巨砾状粉砂岩、细砂岩，粒径0.2~5.2m，充填物与1#顶板相差不大，胶结物为碎粉砂岩，呈胶结、半胶结状态干燥无水199820054#1718工作面1720工作面椭圆状长轴：62m短轴：32m巨砾状粉砂岩、细砂岩，粒径0.1~2.5m，胶结物为粉细砂岩碎屑，呈半胶结状态无水、局部潮湿19992005CCRI.XI’ANBRANCH3井田水文地质条件3.1含水层根据井田揭露含水层及其对采掘工程的影响程度，将含水层自上而下划分为5个含水组，共14个含水层。其中奥灰和大青灰岩为主要含水层，各含水层主要特征如表。CCRI.XI’ANBRANCH显德汪矿各含水层主要特征一览表含水组含水层厚度（m）渗透系数(m/d)单位涌水量(L/s.m)编号名称编号名称一般最小最大一般最小最大一般最小最大地下水类型富水性水化学类型富水区段1Q4砂砾石层4.0013.0000.013.00.662HCO3—Ca17线以北2Q2红土砾石层30.0081.6400.80.6920.125HCO3—Ca17线以北3Q1砂层25.0080.0000.104.894.055.720.3510.09380.609中等HCO3—Ca17线以北Ⅰ第四系砂砾石层孔隙潜水中等含水组4Q1冰碛泥砾15.005.0074.770.06730.00427孔隙潜水极弱HCO3—Ca17线以北5P2x砂岩14.370.5042.790.09740.02620.3110.01370.004330.0231HCO3·Cl—Ca东翼及北翼Ⅱ二叠系砂岩裂隙承压弱含水组6P1s砂岩9.950.0023.290.140.0178裂隙承压水弱HCO3·Cl—Na·Ca16线以北7野青石灰岩2.310.703.760.7290.001545.010.06030.0005750.120中等HCO3—Na·CaHCO3·SO4—Ca·Mg17线、北、西北翼浅部8伏青石灰岩1.860.393.400.01660.00274极弱17线、北、西北翼浅部9大青石灰岩4.671.539.711.040.06242.910.04560.0003570.123HCO3—NaHCO3—Ca·Na除向斜轴外大部分地区Ⅲ石炭系石灰岩裂隙岩溶承压中等含水组10C2b石灰岩4.130.008.003.380.1067线以北11O2f石灰岩-.00168.00896.760.055331.640.392-0.0588HCO3—Ca全区发育12O2msh石灰岩194.0.00216.001686.760.055331.640.139-0.0214中等HCO3—Ca全区发育Ⅳ奥陶系石灰岩裂隙岩溶承压中等含水组13O2mx石灰岩-75.00110.006.760.055331.643.0-0.3强HCO3—Ca全区发育Ⅴ燕山期闪长玢岩裂隙承压弱含水组14燕山期闪长玢岩26.880.0056.900.290.0605裂隙岩溶承压水弱HCO3—Na·Ca·Mg井田南部CCRI.XI’ANBRANCH3.2隔水层（1）第Ⅰ、Ⅱ含水组之间隔水层—粘土、亚粘土连续性好，可阻挡上部新生界地下水补给下伏各含水组。（2）第Ⅱ、Ⅲ含水组之间隔水层—砂质泥岩胶结完整，生产证实为良好隔水层。（3）Ⅲ、Ⅳ含水组之间隔水层—砂质泥岩与含铝质泥岩，正常情况下，该段能起到隔水作用。（4）Ⅳ、Ⅴ含水层之间隔水层—泥岩、砂质泥岩CCRI.XI’ANBRANCH3.3区域奥灰水文地质特征图例56781234P+COэZArOOOOOOOOOOOOOOOOOP+CP+CP+CP+CP+CP+CP+CP+CP+CэээээээZAr武安康二城鼓山岩体北洛河洛南磁山河洛北磁山岩体河紫山岩体云驾岭固镇岩体郭二庄王窑白沟西石门小屯桥西郝庄矿山村马会河新城岩体褡裢中关临洛关矿山岩体村沙岩体河河百泉里七达活泉邢台白马河邯郸Z綦百泉泉域水文地质略图1—石炭二叠系；2—奥陶系；3—寒武系；4—震旦系5—太古界；6—闪长岩；7—铁矿床；8—奥灰水流向CCRI.XI’ANBRANCH3.3.1区域水文地质概况显德汪