主副水倉在承壓水條件下生產安全技術措施措施

2023-02-11 15:48:04 字數 4967 閱讀 3683

山西柳林鑫飛下山峁煤業****

隨著礦井巷道延伸深度的不斷增加,煤層所承受的水頭壓力愈來愈大,潛在的突水威脅將表現的更為突出,嚴重威脅著礦井的安全生產和職工的人身生命安全。因此,根據煤礦安全規程、防治水規定及相關檔案要求,結合我礦實際情況,我礦特制定9#煤層主副水倉在承壓水條件下生產安全技術保障措施,望認真遵照執行。

一、概況

(一)巷道名稱及用途

本措施中掘進的巷道為井下主、副水倉,其主要作用為井下存水、排水的需要。

(二)巷道設計長度及服務年限

巷道設計長度:322.385m。

服務年限: 11.6年。

(三)預計開、竣工時間

2023年5月10日開工,預計2023年7月10日竣工。

(四)相鄰巷道位置關係、開口位置

水**於井底車場西部,與主水幫浦房、井底車場連通,巷道開口底板與井底車場相對標高為-0.937,入口段坡度-13°。

二、井田水文地質條件概況

(一)地表水

區域內河流屬黃河水系,以黃河為主幹隨地形發育,呈樹枝狀分布,較大河流有湫水河和三川河。湫水河發源於興縣黑茶山南麓由北向南經臨縣、三交鎮流向西南至磧口鎮注入黃河,全長107km,據林家坪水文站資料,河流量歷史實測最大值3670m3/s(2023年8月22日),多年平均3.216m3/s,最大月平均54.

5 m3/s,2023年平均1.01 m3/s,2023年7月18日最大1090 m3/s,湫水河屬季節性河流,雨天河水猛漲,雨後迅速減退,枯水季節流量甚小,7-9月份流量佔全年的50%-70%。三川河由北川河、小東川河、大東川河、南川河等支流,分別自北向南,自東向西,自南向北匯流而成,由東向西經柳林注入黃河。

三川河最大流量2260 m3/s,年平均5.34-9.54 m3/s。

黃河從本區西緣由北向南流過,河底高程610-700m,據吳堡水文站1952-2023年資料,年平均流量924.4m3/s,最大流量19500m3/s。

(二)含水層

本井田及四鄰的含水層自上而下有:

井田內主要含水層為奧陶系灰岩岩溶裂隙含水層、太原組灰岩岩溶裂隙含水層和石炭系、二疊系的砂岩裂隙含水層、上第三系和第四系鬆散岩類孔隙含水層。現分述如下:

(1)奧陶系中統石灰岩岩溶裂隙含水層

井田內地表未見露頭,岩性為石灰岩、泥灰巖。在峰峰組底部及馬家溝組灰岩中,岩溶裂隙較發育,以溶孔、溶洞為主,溶孔呈峰窩狀,溶洞直徑12—15厘公尺,洞壁有方解石薄膜附著。據井田北側相鄰礦井臨縣新民煤礦(距本井田3km)s4水井(省地礦局第一水文隊2023年施工)資料,井深300.

60m,揭露奧灰岩厚度194.15m,水位標高811.76m,降深3.

90m,出水量為6.01/s,(峰峰組)單位湧水量1.671/水量豐富。

水質型別為s04—hco3—ca水型,礦化度2.05g/l,總硬度62.6德度。

由北側相鄰的臨縣新民煤礦s4水井揭露奧灰水位標高811.76m,推測本井田內奧灰水水位標高為808.50-810.

00m。

(2)石炭系上統太原組灰岩岩溶裂隙含水層

太原組含水層主要由3號層石灰岩組成,平均總厚度20.25 m,岩溶裂隙發育,太原組含水層單位湧水量0.409l/滲透係數2.

111m/d,水質為型,礦化度0.968g/l,屬中等富水性。

(3)二疊系碎屑岩類裂隙含水層

該含水層以中粗粒砂岩為主,含水層裂隙發育差,富水性較弱,在補給條件較好的地段富水性較好。據補1孔抽水資料,單位湧水量為0.082l/滲透係數為0.

567m/d,水質為型,礦化度0.993g/l。

(4)上第三系、第四系鬆散岩類孔隙含水層

上第三系上新統在溝谷**露較多,含水層主要為底礫岩,厚度不穩定,單井出水量小於5 m3/d,富水性弱。第四系中上更新統廣泛分布於井田內,其含水層補給條件不好,連續性差,單井出水量小於5 m3/d,富水性弱。第四系全新統在井田北部溝**露-小部分,富水性弱,單井出水量小於10 m3/d,季節性變化大。

(三)隔水層

(1)山西組隔水層

山西組5號煤以下至太原組第一層灰岩之間是以泥岩為主,砂泥岩互層的一套地層,連續穩定,泥岩、粘土巖隔水性較好,可視為山西組與太原組之間良好的隔水層。

(2)本溪組隔水層

本溪組厚32.78m,岩性主要為泥岩、粘土巖、粉砂岩夾薄層石灰岩,隔水效能好,在發育穩定。井田內最下層可採煤層9號煤層至本溪組之間以泥岩、砂質泥岩、粉砂岩及煤層組成。

泥岩、砂質泥岩及粉砂岩也可以起到隔水作用。

(3)各煤層底板隔水層變化規律

4號煤層底板到奧陶灰岩頂面的隔水層厚度由北西120m到南東135m逐漸變厚。8號煤層底板到奧陶灰岩頂面的隔水層厚度由北西70m到南東60m逐漸變薄。9號煤層底板到奧陶灰岩頂面的隔水層厚度由北西50m到南東45m逐漸變薄。

(四)含水層的補給、徑流、排洩條件

井田奧陶系灰岩水屬柳林泉域,是區域岩溶水的徑流區,補給主要為區域灰岩裸露區接受大氣降水補給,岩溶水流經井田向東南排向柳林泉。

石炭系和二疊系裂隙含水層在裸露區接受大氣降水補給後,沿岩層傾斜方向運移,含水層中水順岩層傾斜運移,流出井田外,礦井排水是其主要排洩途徑。

三、 構造水文地質特徵

本井田總體為一走向北北東、傾向北西西的單斜構造,傾角2°~9°。本井田內未發現斷層及陷落柱,僅4號煤層採掘過程中在本井田東北部,即原山西柳林森澤煤業有限責任公司井田內發現一沖刷帶。

今後生產中應注意隱伏斷層和陷落柱,以防透水事故的發生。

四、礦井充水因素分析

(一)地表水體對礦井開採的影響

井田內無常性水流,地表節割嚴重,溝谷發育,雨季水流來迅速,不利於地下水的補給。井田內最高洪水位標高於各井口標高,沒有地表水威脅。

(二)構造對礦井開採的充水影響

井田為一單斜構造,未有斷層和陷落柱,不存在構造破碎帶,沒有斷層等構造導水因素對煤層開採的影響。

(三)採空區積水對煤層開採的影響

井田內4號煤層已形成大面積的採空區,積水處有3處,分別位於井田的西北部、東北部、南部,積水面積分別為6071m2,6473m2,2151m2,積水量分別為315m3,318m3,65m3。井田內8號煤層未進行開採,無採空區。井田內東北部即原山西柳林森澤煤業有限責任公司井田範圍內,已進行了9號煤層開採,形成大面積採空區,積水處有1處,位於井田的東北部,積水面積分別為7547m2,積水量分別為636m3。

根據導水裂隙帶最大高度經驗公式:

hf=100m/(2.4n+2.1)+11.2

式中:m-累計採煤厚度(m);

n-煤分層層數;

8號煤層導水裂隙帶最大高度為:

hf=100×2.86/(2.4×1+2.1)+11.2=74.76(m)

8號煤層到4號煤層距離平均為61.30m,可見8號煤層導水裂隙最大高度大於8號煤層到4號煤層的距離,但由於積水區離主副水倉距離遠,所以4號煤層採空區積水對主副水倉開掘無影響。

無需計算,9號煤層的導水裂隙高度也大於9號到8號煤層的距離。

綜上,井田內各下部煤層導水裂隙均溝通上方煤層的採空區,上方煤層採空區積水對主副水倉開掘均無有影響。

(四)含水層對礦井充水影響

1、煤系地層含水層對礦井充水影響

井田內煤系地層含水層主要為山西組砂岩裂隙含水層、太原組灰岩岩溶裂隙含水層。山西組4號煤層直接充水含水層為其上的砂岩裂隙含水層,其富水性弱,一般情況下,對煤層開採影響較小。太原組含水層主要為灰岩岩溶裂隙含水層,根據鑽孔資料,含水層裂隙發育,富水性中等。

8號煤層頂板即為l2灰岩。所以,太原組灰岩岩溶水對8號煤層並且包括9號煤層開採影響較大,礦井湧水量會增大。

2、奧灰水對礦井充水影響

井田內奧灰水位標高為808.50-810.00m。

4、8、9號煤層最低底板等高線標高分別為570m、520m、500m。各煤層距奧灰頂面的距離依次128.57m、63.

80m和45.75m。

根據奧灰水突水系數計算公式:

k=p/m-cp

其中:k—突水系數(mpa/m);

p—底板承受的靜水壓力(mpa);

m—隔水層有效厚度(m);

cp—開採破壞厚度(m),採取經驗值16m。

4、8、9號煤層的最大突水系數分別為:

k4=(810-570+128.57)×0.0098/(128.57-16)=0.0321(mpa/m)。

k8=(810-520+63.80)×0.0098/(63.80-16)=0.0725(mpa/m)

k9=(810-500+45.75)×0.0098/(45.75-16)=0.1171(mpa/m)

經過計算,4號煤層最大突水系數為0.0321 mpa/m , 8號煤層的最大突水系數為0.0725 mpa/m,9號煤層可採範圍最大突水系數為0.

1171 mpa/m。上述結果可知,8號、9號煤層的最大突水系數大於受構造破壞塊段突水的臨界值0.06mpa/m,開採時受奧灰水影響。

4號煤層的突水系數小於受構造破壞塊段突水的臨界值0.06mpa/m,一般不會受到奧灰水突水威脅。

(五)井田及周邊地區老窯水分布情況

(1)周邊礦井對本井田煤層開採的影響

井田北與新民二礦、臨縣蘇家坡煤礦相鄰、東與山西柳林大莊煤業****相鄰、西與中鋁磧口煤礦相鄰、西南與碾墕煤礦相鄰。

經調查,北部的新民二礦、臨縣蘇家坡煤礦採空區存在積水,對本井田有影響。東部的山西柳林大莊煤業****採空區存在積水,對本井田有影響。西部的中鋁磧口煤礦(未開採)、西南部的碾墕煤礦位於本井田的下山部位,故分析其採空積水不會灌入本井田,對本礦生產無影響。

(2)本礦井採空區積水對礦井充水的影響

井田內4號煤層已形成大面積的採空區,積水處有3處,分別位於井田的西北部、東北部、南部,積水面積分別為2100m2,6500m2,2000m2,積水量分別為600m3,2000m3,400m3。井田內8號煤層未進行開採,無採空區。井田內東北部即原山西柳林森澤煤業有限責任公司井田範圍內,已進行了9號煤層開採,形成大面積採空區,積水處有1處,位於井田的東北部,積水面積為7500m2,積水量為4000m3。

五、礦井湧水量預算

(一)礦井湧水概況

由於本區為降水量小的半乾旱區,地表徑流條件好,地下水的補給**較少,該礦目前以煤層頂板裂隙滲水、斷層滲水為主,但水量不大,正常排水情況下,不會影響生產。礦井湧水點及湧水量情況(表1)。

煤礦湧水點調查情況統計表表1

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