水利工程論文-新汶礦區(qū)水害防治技術(shù)研究.doc

水利工程論文-新汶礦區(qū)水害防治技術(shù)研究摘要：在對新汶礦區(qū)地質(zhì)概況和水害類型分析的基礎(chǔ)上，總結(jié)了新汶礦區(qū)111新汶、萊蕪煤田分別位于蒙山、蓮花山、泰山三大分水嶺之間，為兩個孤立的斷陷盆地，各自呈一獨立的水文地質(zhì)單元。新汶煤田位于蒙山和蓮花山兩大分水嶺之間，為山間向斜半緩階丘陵地形，呈東西帶狀分布，地形標高+158+230m，東高西低，向斜中部地勢較平坦，兩翼起伏較大。萊蕪礦區(qū)南北東三面環(huán)山，西面開闊，屬泰山和蓮花山環(huán)繞的山間盆地。兩煤田南部均有地勢較高而巖溶裂隙發(fā)育的奧陶系、寒武系石灰?guī)r；北面為地勢較高的第四系及太古界花崗片麻巖。主要地表水系為大汶河和小汶河，而西流經(jīng)兩礦區(qū)淺部，匯人大汶河。在兩河流所流經(jīng)的裸露灰?guī)r區(qū)，河水滲漏補給地下水，綜合入滲系數(shù)為023。區(qū)內(nèi)年總降雨量歷年平均為7135mm，降雨多集中在7、8、912區(qū)內(nèi)主要充水含水層有第四系砂礫層、古近系礫巖、石炭系薄層灰?guī)r和奧陶(1)第四系砂礫層：厚0-15m，分布于汶河兩岸，覆蓋于煤系地層之上，直接受大氣降水和河水補給，含水充沛，可直接補給淺部煤系露頭。q：120Lsm(2)古近系礫巖：廣泛分布于煤田內(nèi)部，淺部巖溶發(fā)育，含水性強，深部巖溶發(fā)育差，含水微弱，q：009129Lsm。底部常有一層紅色泥質(zhì)粉砂巖，(3)石炭系薄層灰?guī)r：主要有四層(一灰、四灰、徐灰、草灰)，并在煤田南部有出露。淺部巖溶裂隙發(fā)育，直接受大氣降水、地表水系或第四系含水層的補給，含水性強，是各礦井直接充水因素。向深部巖溶裂隙迅速減弱，垂深400m以下屬微弱的裂隙含水層。其中，一灰厚27m，q：0.01051L/sm；四灰厚47m，q：0.015.50Lsm；徐灰厚517m，草灰厚520m，q：0.042.24Lsm。(4)奧陶系灰?guī)r：出露于煤田南部，厚度大，巖溶發(fā)育，接受大氣降水補給，含水性強，q：0.032.40Lsm，深部也有一定程度的古巖溶發(fā)育。2礦區(qū)存在的主要水害類型是地表水害、老窯、老空水害、小煤礦水害和頂?shù)?122新汶礦區(qū)淺部古井及地方小煤窯多數(shù)開采不正規(guī)，采掘資料不清，開采范圍不明，而這些古空、老窯往往又與地表水有一定的水力聯(lián)系，接受地表水的補給，成為地下水體，長期積水達到一定程度，突破隔離煤巖柱潰人礦井，造成災(zāi)害性23新汶礦區(qū)淺部小煤礦密集，共分布生產(chǎn)小煤礦66處，有31處因資源枯竭相繼關(guān)閉，目前生產(chǎn)小煤礦35處，其中新汶煤田29處，萊蕪煤田6處。這些礦井一般與大礦或相互之間留有隔離煤柱，正常情況下不會引起水害。但由于部分小煤礦在歷史上已形成相互聯(lián)通的局面，與大礦無法永久隔離，或超層越界開采，破壞了礦井隔離煤柱，甚至盜采大礦資源。另外，部分小煤礦資源枯竭，擅自提高開采上限，違法開采露頭保護煤柱，形成地表水下泄礦井的通道。這些小煤礦一旦發(fā)生突水事故，將直接威脅大礦的安全。違章開采的小煤礦，閉坑后的積水24各生產(chǎn)礦井開采年限均較長，結(jié)束水平、采區(qū)多，采空區(qū)分布范圍廣，且不同程度的積水，當采掘工程接近或采動影響波及積水區(qū)時，對生產(chǎn)形成一定的水25新汶礦區(qū)可采煤層層數(shù)多，有些可采煤層頂板有多層充水含水層，如山西組的2、4煤層。由于多煤層的重復(fù)采動和斷層裂隙塌陷滑移程度不同，采動導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度和部位也常發(fā)生變化，使煤層頂板充水含水層中氣些富水帶中故水突然泄人采掘工作面，造成大的水害事故。礦區(qū)內(nèi)的山西組砂巖含水層，太原26本溪組徐家莊灰?guī)r、草埠溝灰?guī)r和煤系基底奧陶系灰?guī)r，均為富水性較強的不均質(zhì)巖溶裂隙含水層。當采掘工程接近、揭露與各含水層、含水體連通的斷層、裂隙、陷落柱、巖漿巖、封閉不良鉆孔等導(dǎo)水通道，或采動影響波及含水層、含水體時，含水層的水進入礦井。后組煤深部開采，在徐、奧灰原始導(dǎo)升較高或構(gòu)造發(fā)育地帶，隔水層厚度較薄地段，隱伏含水構(gòu)造發(fā)育地段，含水層水在礦壓、水壓的綜合作用下，通過導(dǎo)水裂隙進入采掘工作面，威脅工作面及礦井排水系統(tǒng)目前受徐、奧灰影響較為嚴重的是潘西礦；良莊、孫村等礦開采11煤也已331對地表含水層露頭區(qū)、小煤井古空范圍地表塌陷積水區(qū)、煤層露頭盜采坑、挖砂坑進行全面調(diào)查，采用高分辨率遙感圖象、結(jié)合物探查明其分布范圍、積水治理途徑：結(jié)合矸石山的治理對積水坑采用矸石進行回填；對滲漏水通道進行注漿封堵，從源頭上根治地表水害；對小汶河建立水文觀測站，分析探32古空與報廢的小煤礦，因開采范圍不清，積水情況不明，治理難度較大，積水潰人礦井深部威脅礦井安全生產(chǎn)。對其治理，首先是探明其開采范圍和積水情況，然后采取針對性措施。利用高密度電法、探地雷達、EH4等先進儀器對礦區(qū)范圍內(nèi)淺部各類小煤礦、古空區(qū)開采范圍、積水情況進行探測，查明其分布范圍治理途徑：粉煤灰、骨料、粘土等充填積水區(qū)；注漿封堵可能的潰水通道；疏通排水通道，井下排水；存在隔水煤柱的地段，分析煤柱的隔水性能及強度，評價其阻水能力，采取注漿加固等措施，增強其抵御水壓的能力；建立古空、報廢小煤礦水文觀測系統(tǒng)，施工部分觀測孔，對古空和報廢小煤礦積水33小煤礦違規(guī)開采，超層越界開采是造成礦井水害隱患的主要原因。為防止小煤礦突水危及大礦及小煤礦閉坑后積水威脅大礦生產(chǎn)，須對小煤礦進行管理，對治理途徑：加強對小煤礦的調(diào)查管理，嚴格執(zhí)行相鄰煤礦調(diào)查辦法，對小煤礦的積水情況、開采上、下限、各類保護煤柱的完好情況進行調(diào)查，嚴防小煤礦超層越界、破壞隔離保護煤柱、擅自提高開采上限現(xiàn)象的發(fā)生；加強水閘墻等防水設(shè)施和各類防水煤柱的巡查管理，搞好邊界隔離工程的監(jiān)測監(jiān)控；研究解決不完整開采邊界煤柱加固技術(shù)，實現(xiàn)不