礦井防突水安全技術措施

2023-02-11 13:15:05 字數 3424 閱讀 4423

三下山擴區運輸巷位於礦井二採區西北部,開口位置位於7#皮帶機尾以西40公尺處,工作面沿主採2#煤層傾向布置,屬採區準備巷道。地面相對位置為黃土覆蓋山梁,黃土覆蓋厚度290-370公尺。地面無任何建築物及村莊。

開採標高1180-1050m;根據地測資料分析開採最低標高為1050公尺,高於本區域奧灰水位標高755公尺,但為了防止水害事故發生,防患於未然,確保礦井安全生產,特制定以下防突水專項安全措施。

一、礦井區域水文地質條件

(一)地表水

井田內無大的河流,井田南部的北東-南西向展布的山梁形成了一條天然分水嶺,其南西側沖溝水匯集於鄉寧縣鄂河後向西注入黃河。北東側沖溝水匯入臺頭溝,向東至鄉寧縣光華鎮匯入豁都峪河,然後向南東出境至襄汾縣匯入汾河。

井田西部的馬泉、蒿地溝兩大溝均有泉水溢位,但流量很小,小於0.001l/s,遇暴雨時節溝內可見時有洪水匯流,但數小時後即減弱為小細流。幾於後完全斷流。

由於天然分水嶺近礦區展布,其兩側山坡溝谷徑流距離短,基本上常年無水,均為季節性河流。

本區水系屬黃河流域汾河水系。

(二)主要含水層描述

礦區位於區域龍子祠岩溶泉域的補給區。

礦區主要含水層按成因及岩性可劃分為四類,現分述之:

1、奧陶系岩溶裂隙水含水巖組

奧灰水是影響煤系地層開採的主要含水層,位於本系組底部。據山西省第五地質工程勘察院《鄉寧縣沙坪(吉縣)煤炭有限責任公司礦井水文地質調查報告》,礦區周邊共施工奧灰水供水井3處,現分述之:

⑴該礦於2023年6月在臺頭鎮西北約2.5km處(及井田工業廣場附近)施工一深水井,井深750m,揭露奧灰岩層474m,寒武系白雲岩層50m,水位埋深230m,水位標高1010m,出水量288m3/d。據該孔資料,岩溶裂隙較發育,富水性較強。

⑵臺頭鎮**供水井,位於臺頭鎮東南,距本礦2000m,2023年建井,井深871.3m,井口高程1040m,水位埋深415m,水位標高650m,湧水量600m3/d;

⑶麥積峪老坑口,距本礦500m,2023年建井,井深650.0m,井口高程1295m,水位埋深540m,水位標高755m,湧水量456m3/d;

據區域岩溶水資料,礦區一帶岩溶水水位標高推測750-780m之間,查區域地層資料,對應的地層位置應是奧陶系上馬家溝灰岩地層(距本溪組底部290)。岩溶水標高與麥積峪老坑口水井相近,且麥積峪老坑口水井在三個供水井中,離礦區中心地帶僅有1200m,距離礦區南界僅500m。與其它二個供水井相比,更具代表性,故此次核查計算採用麥積峪老坑口水井資料,此井中岩溶水水位標高755m。

2、碎屑岩夾碳酸鹽岩裂隙溶隙含水巖組

含水層主要包括砂岩(k1)和三層灰岩(k2、k3、k4),為區內主要含水層。

k2灰岩為主要含水層,厚度8.16m左右,是9號煤層頂板直接充水含水層,岩溶裂隙不發育,據井田內606號水文孔抽水試驗,用空壓機抽乾,單位湧水量<0.001l/s﹒m,水位標高1304.

81m,故k2石灰岩為極弱富水性岩層。k3石灰岩厚6.25m,k4石灰岩厚1.

45m,岩溶裂隙均不發育,鑽孔沖洗液消耗量0.8-14.5m3/h,均為極弱富水性岩層。

底部k1砂岩為細粒砂岩,裂隙不發育,為極弱富水性岩層。

3、碎屑岩類裂隙含水巖組

主要由k7、k8、k9、k10、k12及k13等砂岩組成,k8砂岩相對富水,為2號煤層的直接充水含水層,砂岩層厚3.93m,裂隙較發育,據606號孔抽水試驗,水位標高為1397.73m,單位湧水量<0.

001l/s﹒m,屬極弱含水層。

4、第四系砂礫石層孔隙含水層

區內黃土層一般為透水層,不含水,分布於山頂及山坡。砂礫石層接受大氣降水和地表水補給,分布於山區現代河谷下部,湧水量一般介於0.001-0.

05l/之間,僅可充做一般生活用水水源。

(三)井田主要隔水層

主要由本溪組鋁質泥岩、泥岩及k1石英砂巖組成,隔水層全厚約76m左右,隔水效能良好,構成奧灰含水層的直接頂板。切斷了奧灰水與煤系地層含水層之間的水力聯絡。

各標誌層沉積穩定,其間所夾的泥岩、頁岩層緻密,沉積穩定,構造裂隙不發育,構成各含水層間良好的隔水層。受其控制煤系地層間含水層均為層狀產出。

(四)構造對水文地質條件的影響

井田內總體為一單斜構造,區域性發育有向、背斜構造,井田北部發育有f1、f2兩條落差較小的斷層,均為地表調查及井巷開拓揭露,據本礦開採2號煤層井下調查,斷層帶無導水現象,故構造對煤層開採影響不大較小。

(五)地下水補、逕、排條件

井田內地下水主要為石炭系上統太原組砂岩裂隙含水巖組、灰岩巖浴水含水巖組及奧陶系灰岩岩溶水含水巖組,井田處於地下水補給區。逕流方式多由岩層傾向方向流動,排洩方式一是於地形低凹處以泉的形式排洩,另一方面由人工開採形式排洩。

綜上所述,井田內2、3號煤層西部區賦存在區域侵蝕基準面之下,但礦區批採標高849.99m,高於奧灰水水位755m,區內以大氣降水為礦井充水的主要**,坡陡、溝多,大氣降水大部分迅速排出區內,井田總體為傾向北西的單斜構造,不利於地下水的聚積,不排除區域性聚水構造存在。本礦現開採2號煤層,礦井充水主要來自井硐及煤層頂板之上含水層,2、3號煤層西北方向底板最低標高低於奧灰水水位,但不在批採範圍,故礦區內開採2、3號煤層現階段礦井水文地質仍屬以裂隙充水為主、水文地質條件簡單型別。

總體分析,礦井突水事故對採掘影響不大。

二、目的和要求

1、目的:為了解決奧灰水對三水平下山採區的施工威脅,對該區進行水文地質調查與研究,獲得相關技術引數,為科學的指導該區安全生產提供依據,防止該區域的奧灰水突然湧出造成水患。

2、要求:按照《煤礦安全規程》、《礦井水文地質規程》、《礦井防治水條例》及公司檔案要求進行編制。

三、突水因素分析

採掘過程中,造成底板突水的因素是多方面的,是多種因素綜合作用的結果.根據現場實際觀測及有關理論分析,認為影響底板突水的因素主要有以下幾個方面.

1.礦壓

採礦過程中的礦山壓力,對工作面底板具有嚴重的破壞作用,產生新裂隙,並「活化」原有斷裂,導致底板突水.

隨著採煤工作面的推進,底板任一斷面總是經歷超前支撐壓力壓縮破壞、採後懸頂卸壓膨脹破壞、採空區周邊剪下破壞、最後頂板冒落壓實的再受壓過程.其中採空區卸壓膨脹及其周邊剪下對底板破壞最嚴重,產生的裂隙最多.

礦壓對底板的破壞程度是不一樣的.根據現場觀測,工作面初壓及週期來壓時頂板懸頂面積最大,工作面周圍煤體的支撐壓力及煤壁處的剪下力達到最大值,煤層底板最易造成破壞,底板最易突水。礦壓對底板的破壞作用與工作面頂板岩性有關.

工作面頂板岩層越不易冒落,礦壓對底板的破壞作用越明顯,工作面越易出水.礦壓的破壞作用不顯著,與底板出水不明顯.所以對頂板不易冒落的工作面要及時採取措施,減少礦壓的破壞作用.

2.斷裂

斷裂構造是突水的主要因素之一,綜合分析其作用主要有:

(1)斷裂構造的存在破壞了底板完整性,降低了底板的強度.

(2)斷層上下兩盤錯動的結果,縮短了煤層與含水層的距離,甚至使煤層與含水層直接對口.

(3)斷裂帶破碎、軟弱,易形成導水通道.

(4)斷層帶充水成為充水帶,更使水文地質條件複雜化.

一般情況下,在斷層交叉復合部位、尖滅端、拐彎處、向斜軸部、轉折端及隱伏裂隙存在的工作面因應力集中,易造成底板破壞突水,是預防的重點.

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