礦井防治水措施

2021-03-24 07:27:40 字數 4995 閱讀 7322

織金縣苦李樹煤礦

2023年1月8日

1、礦井水文地質概況

1、水文地質條件

根據黔國土資儲備字[2007]686號,《關於《貴州省織金縣三塘鎮苦李樹煤礦資源儲量核實報告》礦產資源儲量評審備案證明》和湖南省地球物理地球化學勘探院2023年4月提供的《貴州省織金縣三塘鎮苦李樹煤礦水文地質補勘報告》,礦區範圍內地勢為中高山地形地貌,地勢起伏較大,東南高,西北低,最高點位於煤礦區東南部邊界處雙羊巖頭山頂,海拔標高2254.2m,最低點位於煤礦區西南部拐點附近,海拔標高1900.0m,相對高差354.

2m,最低侵蝕基準面標高約為1910m。

苦李樹煤礦地處長江上游的烏江流域上游的化沖河支流,煤礦區內地表沖溝發育,多呈樹技狀分布,切割較深。礦區範圍內無大的地表河流,僅西北部發育有一條馬場小溪,流向由東北向西南逕流,小溪常年有水,流量一般小於10l/s。

區域範圍內地下水主要分為碳酸鹽岩溶水、裂隙水、部分為滑坡水。碳酸鹽岩溶水分布於裸露及半裸露岩溶山區,泉水流量大;裂隙水為大氣降水滲入風化裂隙、構造裂隙而形成,泉水流量小。

2、主要含(隔)水層

地層富水性(由下至上)簡述如下:

(1)茅口組:煤礦區內未出露,主要分布在煤礦區外西北面較遠處,岩性以灰岩為主,本段總厚約220~255m。該組地層岩溶遍布,地下岩溶管道發育,地下水水量十分豐富,具有埋藏深,逕流遠,集中排洩的特點,垂直迴圈帶厚,溶洞成層性明顯,泉點稀少。

流量約0.5~1.5l/s,富水性強,是開採下部煤層的主要充水含水層。

水質為:重碳酸、硫酸鈣型。

(2)玄武岩組:煤礦區內無出露,出露於含煤地層底部,由凝灰岩、杏仁狀玄武岩組成,本組進度307.37~347.

16m。屬基岩風化裂隙水,淺部含有少量風化裂隙水和坡積泉水,深部據鑽孔資料,裂隙不發育,可視為相對隔水層。泉點稀少,平水期泉水流量0.

537~0.569l/s,延溝谷排洩。泉水動態變化劇烈,暴雨之後流量較大,旱季絕大部分斷流。

本組富水性弱,為含煤地層與茅口組含水層間的相對隔水層。

(3)龍潭組:分布於煤礦範圍內大部分地區,佔煤礦區面積約75%。一般厚度260m。

岩性以深灰色粉砂岩、細砂岩、粉砂質泥岩為主,夾煤層。含水段由細砂岩、粉砂岩及少許碳酸鹽左右巖組成,其分層厚度0.50~20m,上、下由於泥質巖、煤層相隔,使地下水具承壓性。

據小窯觀測資料,旱、雨季流量為0.02~1.52l/s。

個別點流量較大,季節性泉亦較多。富水性弱。

(4)大隆、長興組:分布於煤礦區東南部,厚約40m。岩性為矽質巖、燧石灰岩、石灰岩和碎屑岩互層組成。

該層段溶洞、裂隙發育,泉點出露較多,流量0.004~5.747l/s,部分富水性極強,屬裂隙含水層,為開採上部煤層時的主要充水含水層。

水質為:碳酸鉀鈉型。

(5)飛仙關組第一段:分布於煤礦區的東南部,厚約140m,以灰綠色鈣質粉砂岩、鈣質泥岩為主,夾數層薄層狀灰岩、泥灰巖,泉眼稀少,流量0.21~0.

822l/s,富水性弱,屬淺層風化裂隙水。可視為上覆地層與煤組的隔水層段。

(6)飛仙關組第

二、三段:分布於煤礦區外東南部,面積較大,多以渾園狀山峰出現,厚約240m,岩性由薄層狀灰岩、泥灰巖、鈣質泥岩組成,夾數層泥岩、泥質粉砂岩。

三段以層間裂隙出露為主;二段溶蝕窪地、溶鬥、溶洞、落水洞等發育,地下水補給條件好,泉眼較多,泉水最大流量13.048l/s,富水性中等,屬裂隙溶洞水。水質為:碳酸、硫酸鈣型。

(7)飛仙關組第四段:分布於煤礦區外東南部,厚約100m,以灰色、淺灰色生物碎屑灰岩為主,夾數層泥岩、泥質粉砂岩、砂質灰岩和泥灰巖。溶鬥、落水洞、岩溶管道及地下伏流較為發育。

由於薄層泥灰巖和砂質灰岩溶蝕性欠佳,在此介面往往形成地下岩溶管道。地下水經通道沿河流、溪溝兩岸洩出地表。泉眼較多,泉水最大流量16l/s,富水性強,屬裂隙溶洞水。

水質為:碳酸、硫酸鉀鈉型。

(8)飛仙關組第五段:分布於煤礦區外東南部,厚約100m,以紫紅色中厚層狀粉砂岩、泥質粉砂岩為主,夾數層薄層狀灰岩、泥灰巖,含有淺層風化層間裂隙水,地表多有窪地,特別是與永寧鎮組地層交界附近窪地較多,雨季積水,旱季成為沼澤。溪溝流水也常在交界處由明流變為洞流,在水文地質圖上,本段的頂界、底界附近,有較多的井泉點分布,實際上應該是永寧鎮組和飛仙關四段的地下水露頭點,富水性弱,可視為隔水層。

雨季水質為:碳酸鈣鎂型。

(9)第四系孔隙水:煤礦區內覆蓋的第四系,出露於槽谷、窪地、緩坡地帶,以坡積、殘積為主,次為陡岩之下的崩積物,山間窪地中的沼澤沉積。岩性多為亞粘土、砂礫、碎石等,厚度0~16.

59m,泉點多有泉水出露,少數為積水。在煤礦區內分布較廣,有一定的蓄水量,一般流量1l/s,水質為:硫酸、碳酸鈣型水,富水性弱。

3、鄰近礦井和小窯積水情況以及廢棄的礦井、小窯老塘積水情況

區內老窯和小煤礦分布廣泛,且開採歷史悠久,大部分都被關閉。老窯大多有積水。老窯採空區冒落帶會造成地表開裂、塌陷,致使地表水及降雨由裂隙滲入老窯蓄積。

因此,開採淺部煤層時,應預防老窯突水。

根據煤礦生產情況及礦提供的資料,對煤礦進行了實際調查,其採空區已垮塌,巷道已密閉,無法進行實測,以煤礦區實際採空範圍圈定採空區。截止到2023年6月底,7號煤層採空區平面積約134000m2,16號煤層採空區平面積約485000m2,30號煤層採空區平面積約21000m2,32號煤層採空區平面積約18000m2,共計約658000m2。

礦井單位面積含水率kf枯水季節時為4.04×10-4 m3/ m2,雨季時為9.07×10-4 m3/ m2。

則枯水季節時7號煤層採空區積水量約為:54m3,16號煤層採空區積水量約為195m3,30號煤層採空區積水量約為8m3,32號煤層採空區積水量約為7m3;雨季時7號煤層採空區積水量約為:121m3,16號煤層採空區積水量約為440m3,30號煤層採空區積水量約為19m3,32號煤層採空區積水量約為16m3。

地表水體、斷層、裂隙、陷落柱等地質構造的導水性

地表水體:苦李樹煤礦地處長江上游的烏江流域上游的化沖河支流,煤礦區內地表沖溝發育,多呈樹技狀分布,切割較深。礦區範圍內無大的地表河流,僅西北部發育有一條馬場小溪,流向由東北向西南逕流,小溪常年有水,流量一般小於10l/s。

斷層:在煤礦區範圍內發育有三條斷層:中部有一正斷層f21,斷距約5m,傾向東南,傾角約45°;東部有一正斷層f20,傾向西南,斷距小於5m;北部發育一逆斷層f22,傾向南東,斷距小於3m。

區內地表無褶曲。井下發現個別小斷層及小褶曲,斷層破碎帶均為粉砂岩或粉砂質泥岩,砂質泥岩及其碎屑緊密充填而膠結,透水性一般。區域性出露季節性泉水,對礦床充水有一定影響。

未來礦床開採中,人工採礦裂隙大量出現,改變了斷層帶附近應力場和地下水的天然流場,地表水、地下水就有可能沿斷裂帶流入礦井。

4、充水水源

大氣降水:是主要的充水水源。含煤地層裸露,直接接受大氣降水補給,其充水強度和降水的強弱及持續時間有著密切聯絡。

地表水:區內沖溝發育,切割較深。有些沖溝常年有水,枯季流量較小,雨季暴漲。因此,在上述地表水體下採煤應注意地表水潰入。

老窯水:區內老窯和小煤礦分布廣泛,且開採歷史悠久,大部分都被關閉。老窯大多有積水。

老窯採空區冒落帶會造成地表開裂、塌陷,致使地表水及降雨由裂隙滲入老窯蓄積。因此,開採淺部煤層時,應預防老窯突水。

第四系孔隙水:岩石破碎,透水性較強,特別在雨季時水量增長速度較快。

斷層帶水:斷層破壞了地層的完整性、連續性,降低了岩石的力學強度。含煤地層主要以塑性岩石為主,受力後發生塑性變形,破壞以剪斷為主,常形成微張開甚至閉合的裂隙,斷層帶岩石膠結性中等,缺少對地下水儲存和運動的有效空間,含水性和導水性不強,但上覆地層斷層帶有一定含水性,可能連通含煤地層上部的中強含水層或地表水,加之未來礦床開採中,人工採礦裂隙大量出現,改變了斷層帶附近應力場和地下水的天然流場,地表水、地下水就有可能沿斷裂帶流入礦井。

下伏茅口組強含水層:與含煤地層之間有玄武岩相隔,一般對礦井充水影響不大,但開採深部煤層時,應作好探、防水工作。

5、水文地質型別

根據湖南省地球物理地球化學勘探院2023年4月提供的《貴州省織金縣三塘鎮苦李樹煤礦水文地質補勘報告》,各含隔水層水文地質特徵、斷層導水性及動態變化特徵,區內地下水補給**主要為大氣降水,地表水及地下水排洩條件良好,準採水平+1820m,低於最低侵蝕基準面90m左右。本區最低侵蝕基準面為東邊界拐點附過,標高約+1910m。

綜上所述,本區水文地質型別屬裂隙及採空區充水礦床,水文地質條件中等。

6、礦井正常湧水量及最大湧水量

根據貴州煤礦地質工程諮詢與地質環境監測中心2023年7月提交的《貴州省織金縣三塘鎮苦李樹煤礦資源儲量核實報告》:礦井枯水季節時湧水量q為240m3/d(10 m3/h),雨季時:q為539m3/d(22.

5 m3/h)。

7、礦井水文地質特點、水患型別及威脅程度分析、可能發生突水的地點和突水量預計

礦井水文地質特點

(1)礦井開採標高範圍為+2050m至+1820m,根據區域水文地質資料,區域內最低侵蝕基準面標高為+1910m。開採煤層大部位於最低侵蝕基準面之上,一採區可採煤層全部位於最低侵蝕基準面之上。

(2)礦井位於貴州高原的斜坡地帶,地形有利於自然排水。

(3)礦井水文地質型別為:以裂隙為主、礦床直接進水、水文地質條件中等的裂裂隙及採空區充水礦床。

(4)下伏茅口組強含水層:與含煤地層之間有玄武岩相隔,一般對礦井充水影響不大,但開採深部煤層時,應作好探、防水工作。

(5)老硐積水對煤層開採有一定影響,應預防。

水患型別及威脅程度分析

(1)地表水

區內沖溝發育,切割較深。有些沖溝常年有水,枯季流量較小,雨季暴漲。因此,在上述地表水體下採煤應注意地表水潰入。

(2)洪水

礦區範圍內無大的地表河流,僅西北部發育有一條馬場小溪,流向由東北向西南逕流,小溪常年有水,流量一般小於10l/s。地面主場地標高為+1975m,高於礦區範圍西部外圍常年性小溪溝,其標高+1910m,井口及工業場地位於山坡溝谷緩坡地帶,因此,應防止雨季山洪對礦井的危害。

(3)老空及採空區水

區內老窯和小煤礦分布廣泛,且開採歷史悠久,大部分都被關閉。老窯大多有積水。老窯採空區冒落帶會造成地表開裂、塌陷,致使地表水及降雨由裂隙滲入老窯蓄積。

因此,開採淺部煤層時,應預防老窯突水。

(4)裂隙及斷層水

井下發現個別小斷層及小褶曲,斷層破碎帶均為粉砂岩或粉砂質泥岩,砂質泥岩及其碎屑緊密充填而膠結,透水性一般。區域性出露季節性泉水,對礦床充水有一定影響。

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