溝頭煤礦中長期防治水規(guī)劃.doc

0 威信縣溝頭煤礦威信縣溝頭煤礦 礦井中長期防治水規(guī)劃礦井中長期防治水規(guī)劃 20132013 年年 20172017 年 年 溝頭煤礦溝頭煤礦 二二 一三年一三年 1 目錄目錄 前言前言 第一章第一章 礦井概況礦井概況 第一節(jié) 礦井自然地理概況 第二節(jié) 礦井生產(chǎn)概況 第二章第二章 礦井地質(zhì)與水文地質(zhì)礦井地質(zhì)與水文地質(zhì) 第一節(jié) 礦區(qū)地層 第二節(jié) 構(gòu)造 第三節(jié) 主要含水層 第四節(jié) 礦區(qū)主要隔水層 第五節(jié) 地下水補給 徑流與排泄條件 第六節(jié) 地下水動態(tài)特征 第三章第三章 礦井充水條件礦井充水條件 第一節(jié) 礦井水害情況的統(tǒng)計分析 第二節(jié) 礦井充水水源及其特征 第三節(jié) 礦井充水途徑及其特征 第四節(jié) 影響和控制礦井主要充水因素分析 第四章第四章 礦井水害特征及需要查明的主要水文地質(zhì)問題礦井水害特征及需要查明的主要水文地質(zhì)問題 第一節(jié) 礦井已經(jīng)完成和基本查清的水文地質(zhì)問題 第二節(jié) 目前存在并需查明的礦井水文地質(zhì)問題 第三節(jié) 礦井近期與中遠期分別應(yīng)查明的水文地質(zhì)問題 第五章第五章 礦井防治水技術(shù)路線與原則礦井防治水技術(shù)路線與原則 第一節(jié) 礦井防治水工作的基本原則 第二節(jié) 礦井防治水工作的技術(shù)路線 第六章第六章 防治水技術(shù)與工程規(guī)劃防治水技術(shù)與工程規(guī)劃 第一節(jié) 主要水文地質(zhì)研究工作 第二節(jié) 水文地質(zhì)補充勘探 第三節(jié) 主要監(jiān)測試驗工作 第四節(jié) 主要水害治理工程 第五節(jié) 井下防排水系統(tǒng)改造工程 第七章第七章 防治水規(guī)劃實施的時間與進度安排防治水規(guī)劃實施的時間與進度安排 第八章第八章 結(jié)論與建議結(jié)論與建議 2 前前 言言 溝頭煤礦位于威信縣扎西鎮(zhèn)境內(nèi) 紙坊溝煤礦北側(cè) 溝頭煤礦 2002 年建成投產(chǎn) 目前設(shè)計生產(chǎn)能力 4 萬噸 年 擬擴建生產(chǎn)能力 30 萬噸 年 采用主平硐加副斜井多水平上下山開拓方式 溝頭煤礦主采賦存于龍?zhí)督M上部的 C5 煤層 下距峨眉山組玄武巖 5m 左右 礦區(qū)水文地質(zhì)條件中等 礦區(qū)無較大水體或河流 礦井充水主要來 源于地表水補給 在斷層導水的情況下對礦井生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響 礦井充 水水源主要以頂板淋水為主 礦井正常涌水量 200m3 h 最大涌水量 400m3 h 在頂板破碎帶與地表水溝通時 會對礦井安全生產(chǎn)有一定的影 響 隨著礦井采掘工程的延伸 礦井水害問題仍不容忽視 因此 需要研究和評價礦井開采水文地質(zhì)條件 分析開采受水害威脅 程度 提出針對性的防治水工作內(nèi)容 指導礦井防治水工作有序進行 確 保礦井生產(chǎn)安全 為此 特制定近五年的防治水總體規(guī)劃 本規(guī)劃是在收集井田已有地質(zhì)和水文地質(zhì)資料 分析礦井水文地質(zhì)條 件和存在的水文地質(zhì)問題的基礎(chǔ)上 針對溝頭煤礦的水文地質(zhì)特征 結(jié)合 礦井采掘規(guī)劃提出的 規(guī)劃的主要內(nèi)容包括 1 礦井防治水基本原則和技術(shù)路線 2 礦井日常水文地質(zhì)工作內(nèi)容與要求 3 井田水文地質(zhì)補充勘探 4 C5 煤頂板龍?zhí)督M水帶壓開采技術(shù) 5 采煤工作面頂板突水預測預報 6 采煤工作面底板原位應(yīng)力測試 7 防治水治理改造工程 8 礦井防排水系統(tǒng)改造 9 防治水工程實施進度 本規(guī)劃在實施過程中收集了礦井已有地質(zhì) 水文地質(zhì)資料 分析了礦 井水文地質(zhì)條件 確定了礦區(qū)存在的水文地質(zhì)問題 并針對溝頭煤礦的水 3 文地質(zhì)特點 結(jié)合礦井 2013 年 2017 年的采掘計劃 提出了溝頭煤礦防 治水規(guī)劃基本原則 確定了溝頭煤礦防治水技術(shù)路線 從礦井日常水文地 質(zhì)工作要求 礦井地下水觀測網(wǎng)建設(shè) 礦井水文地質(zhì)條件補充勘探 工作 面水文地質(zhì)條件探查 防治水工程安排 礦井防透水保障信息系統(tǒng)以及防 治水技術(shù)難題研究等方面全面規(guī)劃了溝頭煤礦今后的防治水工作 但由于 原有的水文地質(zhì)勘探程度較低 觀測資料不足 井下揭露面積較小 開拓 范圍有限 因此有些認識不一定準確 需要進一步證實 由此導致的工程 布置的不適當性在所難免 敬請批評指正 4 第一章第一章 礦井概況礦井概況 威信縣溝頭煤礦位于威信縣城 270 平距約 15km 處 行政區(qū)劃隸屬 昭通地區(qū)威信縣扎西鎮(zhèn)墨黑村管轄 距縣城較近 經(jīng)濟類型為私人所有 制企業(yè) 設(shè)計生產(chǎn)能力 15 萬噸 年 平硐開拓 走向長壁采煤法采煤 井 田東與威信縣河邊煤礦相鄰 西面無其他煤礦相鄰 南與威信縣紙坊溝煤 礦相鄰 北與云投粵電公司觀音山煤礦相鄰 井田位于新莊煤礦區(qū)墨黑詳查區(qū) 地處云貴高原北部 地形較復雜 溝谷發(fā)育 縱橫交錯 屬中山深切割地形地貌 礦區(qū)內(nèi)無湖泊 水庫等地 表水體 地表水以季節(jié)性沖溝水及泉水匯聚于溝谷形成的溪流為主 沖溝 水一般流距不長 區(qū)內(nèi)河流較少 礦區(qū)北邊大井河流量為 0 02 8 6m3 s 南邊的河邊小河流量為 0 05 6 8m3 s 東邊紙坊溝小河 流量為 0 08 7 4m3 s 各河流具有暴雨驟漲 雨后驟降的特點 井田地層總體構(gòu)造形態(tài)為單斜構(gòu)造 地層走向近東西 傾向北 礦區(qū)范圍內(nèi)斷層破碎帶的涌水一般具有在短期內(nèi)由初期的淋 滴水等 較強的補給逐漸減弱 且雨后涌水量比正常涌水量均有不同程度的增加的 特點 這一現(xiàn)象說明斷層破碎帶的初次來水量大部分為斷層裂隙帶賦存的 水量 而后期的涌水量則是斷裂影響裂隙帶溝通的含水層的儲存水量 除 此之外無其它補給源 由于本區(qū)含煤地層含水層的富水性弱 而斷裂構(gòu)造 本身的應(yīng)力性質(zhì)大都為壓扭性 故而斷層破碎帶及其影響帶富水性及導水 性均差 對礦床充水影響較小 礦區(qū)煤炭開采歷史久遠 老窯 廢窯分布多 老窯主要開采淺部煤層 露頭附近煤層 大部分小窯洞口均已被炸塌或自然垮塌 無法進內(nèi)具體了 解積水情況 開采過程中 要特別防范老窯突水 盡量做到超前探水 避 5 免巷道透通老窯水 或因采空冒落帶導通淺部老窯水潰入礦井而發(fā)生水害 事故 此外 礦區(qū)內(nèi)施工有多個鉆孔 若封孔質(zhì)量差 可能會導通各地下 水含水層 發(fā)生水力聯(lián)系通道 成為礦坑的充水因素 煤礦在開采過程中 應(yīng)引起重視 留設(shè)足夠隔水保安煤柱 防止各含水層地下水通過鉆孔潰入 礦井 造成礦井突水事故 另外 原何家灣煤礦采空區(qū)已并入紙坊溝煤礦 但由于其采空區(qū)在溝頭煤礦煤淺部 對煤層的開采還有一定的影響 礦區(qū)范圍內(nèi)無大的地表水體 大氣降水通過含水層露頭滲透補給后轉(zhuǎn) 為地下徑流 降雨不斷補給含水層 含水層可視為無限平面 礦區(qū)水文地 質(zhì)邊界條件按無限補給邊界考慮 勘探報告分別采用比擬法 單位面積 單位降深法對 925m 標高的涌水量預測了 設(shè)計利用勘探報告提供的基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)預測 800m 水平礦井涌水量 溝頭煤礦采空區(qū)面積為 15 33 萬 m3 平均初見水位為 1293 2m 旱季 最大涌水量為 110m3 d 雨季最大涌水量為 230m3 d 河邊煤礦采空區(qū)面積 為 12 44 萬 m3 平均初見水位為 1327 5m 旱季最大涌水量為 65m3 d 雨 季最大涌水量為 135m3 d 紙坊溝煤礦采空區(qū)面積為 45 52 萬 m3 平均初 見水位為 1290 8m 旱季最大涌水量為 225m3 d 雨季最大涌水量為 480m3 d 預算的 F0取三礦井總開采面積為 73 29 萬 m2 三個礦井平均開 采標高為 1150m 第二節(jié)第二節(jié) 礦井生產(chǎn)概況礦井生產(chǎn)概況 一一 礦井開發(fā)歷史與生產(chǎn)現(xiàn)狀礦井開發(fā)歷史與生產(chǎn)現(xiàn)狀 溝頭煤礦 2002 年建成投產(chǎn) 主采 C5 煤層 目前礦井第一水平以開 采結(jié)束 正在開拓第二水平和第三水平 我礦經(jīng)資源整合擴界后 保有地 質(zhì)儲量 577 6 萬噸 原設(shè)計生產(chǎn)能力 4 萬 t a 改擴建成 30 萬 t a 技 術(shù)改造后采用 主平硐加斜井多水平上 下山采區(qū)開拓 方式 開采水平 6 標高 800m 至 1171m 二 二 礦井開拓 開采現(xiàn)狀礦井開拓 開采現(xiàn)狀 礦井采用主平硐加斜井多水平上 下山開拓 礦井共有四個井筒 主 平硐 副平硐 東西回風斜井井筒斷面均為半圓拱形 凈寬 4 2m 中心 凈高 3 2m 凈斷面積 13 6 采煤方法為走向長壁后退式回采 一次采 全高放頂煤 工作面運煤巷 運料巷 回風巷均沿煤層底板布置 礦井目 前布置了一個生產(chǎn)采區(qū) 布置了 2151 一個回采工作面 2152 一個備用工 作面 二采區(qū)運輸上山 二采區(qū)回風上山及 2153 2154 頂板預抽巷和 2251 回風巷五個掘進工作面 三 礦井排水系統(tǒng)及防排水能力三 礦井排水系統(tǒng)及防排水能力 溝頭煤礦 925m 水平以上排水系統(tǒng)為 水溝自流排水 即礦井二水 平以上采區(qū)涌水由主 平硐水溝排出井外 925 水平以下 即礦井三水 平采區(qū)所有涌水由 各工作面水溝導入井底水倉 采用水泵 排至主平硐 水溝 經(jīng)主平硐水溝自流出井外 井底車場設(shè)置井底水泵房和水倉 等硐室 泵房設(shè)計安裝主排水泵 2 臺 排水泵向上排水至 主平硐 形成礦井一級排水系統(tǒng) 三水平預計正常涌水量 50 100m3 h 最大涌水量 100 200m3 h 按 煤礦安全規(guī)程 規(guī)定 主要水倉容量應(yīng)不小于 100 8 800m3 因 此設(shè)計主倉容量 500m3 副倉容量 350m3 主要水倉有效總?cè)萘繛?850m3 符合 煤礦安全規(guī)程 的規(guī)定 水泵房擬選用 200D 43 9 型離心泵 2 臺 參數(shù) 揚程 167 2m 單 臺流量 288m3 h 效率 80 配 YB45M1 4 型防爆電動 機 功率 45KW 電壓 660V 轉(zhuǎn)速 1480r min 排水管路選用 219 6mm 無縫 鋼管 2 趟 排水管沿副斜井井筒敷設(shè)至地面 溝頭煤礦排水系統(tǒng)能力符合規(guī)程要求 能夠滿足安全生產(chǎn)需要 水倉 容量按預計正常涌水量符合規(guī)程要求 7 第二章第二章 礦井地質(zhì)與水文地質(zhì)礦井地質(zhì)與水文地質(zhì) 一一 礦區(qū)地層 構(gòu)造礦區(qū)地層 構(gòu)造 本礦區(qū)位于新莊礦區(qū)墨黑詳查區(qū)紙坊溝井田北部 根據(jù) 云南省 新莊礦區(qū)墨黑詳查區(qū) 地質(zhì)報告 資料 區(qū)域內(nèi)由新至老出露的地層有 第四系 侏羅系上統(tǒng)遂寧組 中統(tǒng)沙溪廟組 下統(tǒng)自流井組 三疊系上統(tǒng) 須家河組 中統(tǒng)關(guān)嶺組 下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組 飛仙關(guān)組 卡以頭組 二疊系上 統(tǒng)長興組 龍?zhí)督M 峨嵋山玄武巖組 下統(tǒng)茅口組 棲霞組 其中侏羅系 中統(tǒng)沙溪廟組 下統(tǒng)自流井組 三疊系上統(tǒng)須家河組 中統(tǒng)關(guān)嶺組的各組 地層依次展布在向斜兩翼 侏羅系地層分布于向斜軸部 二疊系及三疊系 展布于背向斜兩翼 第四系地層零星分布于河流兩岸及山間凹地與山麓地 帶 1 地層 礦區(qū)內(nèi)出露的地層有 二疊系下統(tǒng)茅口組 P1m 二疊系上統(tǒng)峨眉山玄 武巖組 P2 龍?zhí)督M P2l 長興組 P2c 和三疊系下統(tǒng)卡以頭組 T1k 飛仙 關(guān)組 T1f 永寧鎮(zhèn)組 T1y 及第四系 Q 殘坡積松散層 現(xiàn)按接觸關(guān)系由老到 新簡述如下 1 二疊系下統(tǒng)茅口組 P1m 上部為深灰色中厚層狀夾燧石及泥質(zhì)條帶灰?guī)r 下部為厚層狀灰?guī)r 全組富含 瓣鰓及珊瑚化石 厚度大于 100m 2 二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組 P2 上部為淺紫色凝灰?guī)r或凝灰質(zhì)泥巖 一般厚約 8m 下部為灰綠色或 深灰色玄武巖 厚層狀 局部具氣孔或杏仁狀結(jié)構(gòu) 塊狀結(jié)構(gòu) 發(fā)育柱狀 節(jié)理 與下伏地層假整合接觸 全層平均厚度 37 92m 3 二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M P2l 巖性主要為淺灰及灰綠色泥巖 粉砂質(zhì)泥巖夾砂巖 煤層及炭質(zhì)泥巖 8 所夾煤及炭質(zhì)泥巖一般為 4 至 16 層 總厚平均為 3 01m 其中 僅 C5煤 層可采 平均厚 1 47m 全組含植物碎片化石 其數(shù)量由下至上增加 中 上部泥巖中還富含菱鐵礦結(jié)核 與下覆地層假整合接觸 平均厚 105 33m 4 二疊系上統(tǒng)長興組 P2c 巖性主要為深灰色泥質(zhì)粉砂巖 粉砂質(zhì)泥巖 灰?guī)r 白云質(zhì)灰?guī)r夾砂 巖和 3 層煤層 煤線 但所夾煤層均未達到可采厚度 全組含植物碎片化 石及動物化石 并含大量黃鐵礦晶粒 與下伏地層整合接觸 平均厚 37 62m 5 三疊系下統(tǒng)卡以頭組 T1k 上部以綠色粉砂巖 細砂巖為主 鈣質(zhì)膠結(jié) 具均勻?qū)永順?gòu)造 頂界 往下約 15m 處含一層鮞粒狀灰?guī)r 下部以粉砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)粉砂巖為主 多顯水平層理構(gòu)造 底部夾 1 層厚 1 06m 的白色灰?guī)r 與下伏地層假整合 接觸 全組含少量完整的腕足 瓣鰓類化石種屬有 Unionites tassaensis Claraia sp Lingula sp 平均厚度 97 63m 6 三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組 T1f 飛仙關(guān)組第一段 T1f1 平均厚約 220 06m 其上部為紫灰色及淺紫 色粉砂巖 細砂巖及泥質(zhì)粉砂巖 中厚至厚層狀 以水平紋理 水平層理 及小型交錯層理為主 下部以泥質(zhì)粉砂巖為主 夾粉砂 細砂巖及中厚層 狀灰?guī)r 底部夾灰綠色粉砂質(zhì)泥巖 以水平層理為主 本段含砂巖 13 16 層 灰?guī)r 6 8 層 與下伏地層整合接觸 飛仙關(guān)組二段 T1f2 平均厚 153 77m 巖性主要以淺紫色泥質(zhì)粉砂 巖 粉砂質(zhì)泥巖為主 夾粉 細砂巖 局部夾灰?guī)r或泥灰?guī)r 薄至厚層狀 具水平層理 小型交錯層理 波狀層理 其頂部往下約 10m 處夾一層細粒 9 砂巖 厚約 2 6m 發(fā)育大型交錯層理 為與上覆地層分界的標志 飛仙 關(guān)組平均厚度 373 83m 7 永寧鎮(zhèn)組 T1y 上部為淺紫灰色灰?guī)r 薄層至中厚層狀 下部為淺紫灰色鈣質(zhì)泥巖 泥質(zhì)粉砂巖夾灰色泥灰?guī)r及灰?guī)r 也呈薄至中厚層狀 全組含腕足及頭足 類動物化石 與下伏地層整合接觸 厚度大于 224m 8 第四系 Q 松散層 為灰黃 紫 棕等雜色坡積物 殘積物及耕植土 分布在山坡或地形 較平坦地段 分布范圍不廣 與下覆各地層均呈不整合接觸 厚 0 8m 2 礦區(qū)構(gòu)造 1 礦區(qū)構(gòu)造形態(tài) 地層產(chǎn)狀及變化 溝頭煤礦位于新莊向斜南翼西段 呈北東至南西走向的單斜構(gòu)造 地 層走向約為 240 260 傾向北西 礦區(qū)內(nèi)地層傾角由西南至東北逐漸增 大 從門頂至寒婆坡 地層淺部傾角為 15 21 向深部漸減小到 10 15 在巖背上 地名 地層傾角從淺部到深部幾乎相同 一般為 20 左右 總體上講 礦區(qū)內(nèi)地層由深到淺 地層傾角有逐漸趨于減小的趨勢 2 礦區(qū)斷裂構(gòu)造及構(gòu)造復雜程度 礦區(qū)內(nèi)斷裂不發(fā)育 共查出大 小斷層 7 條 落差大于 20m 的斷層僅 3 條 落差大于 10m 的斷層有 1 條 落差小于 10m 的斷層有 3 條 礦區(qū)內(nèi) 斷層均為斜交斷層 分別為北東走向及北西走向兩組 北東走向的斜交斷 層相對更發(fā)育 3 條落差大于 20m 的斷層 斜交地層走向 破碎帶較寬 對煤層賦存影響較大 但因具壓扭性 破碎帶中充填物膠結(jié)緊密 斷層富 水性弱 導水 透氣性差 一些具張性小斷層 因破碎帶充填不緊密 導 10 水 導氣性好 常造成礦坑涌水量局部增大 據(jù)調(diào)查 礦區(qū)內(nèi)斷層兩側(cè)影 響帶寬從幾米至數(shù)十米 影響帶內(nèi) 頂板裂隙相對更發(fā)育 礦區(qū)內(nèi)落差大于 20m 的 3 條斷層情況及控制情況 F1逆斷層 起于河壩黃泥埂及 101 孔附近 北延伸至麻地近于消失 南交 F2號斷層 走向長度大于 1900m 斷層傾向北 308 340 西 傾角 72 75 落差 0 23m 斷層破碎帶寬 7 8m 由灰色斷層泥及斷層角礫 緊密充填 地表四條槽探控制 深部有 101 鉆孔控制 斷層產(chǎn)狀已基本查 明 屬探明斷層 對煤層開采有較大的影響 F2正斷層 出露于礦區(qū)西南部的林口至紙坊溝一帶 林口以西及紙坊 溝以東均延伸到礦區(qū)外圍 走向長大于 4000m 斷層傾向北 350 357 西 傾角 49 80 在 TC 10 槽探中 傾角 80 落差約 50m 在 1280m 主 平坑中 落差僅 33m 斷距由西南向東北減少 原 92 年詳查報告中 TC 10 槽探揭露斷層界面上具明顯斜交擦痕 顯示該斷層以水平運動為主 伴 隨升降運動的張扭性正斷層 1280m 主平坑中約 50m 為一組擠揉破碎 帶夾一些完整巖體 由于該斷層與地層走向交角小 且破碎帶較寬 對煤 層破壞性極大 101 號鉆孔中的 C5層煤 因受其影響厚度變薄至 0 79m 該斷層在巷道中多出揭露已探明 對煤層開采影響較小 對巷道施工有一 定的影響 F30正斷層 位于礦區(qū)西北部 走向為北東 52 88 斷層延伸長度大 于 4300m 斷層傾向北西 走向 230 245 傾角 60 70 區(qū)內(nèi)垂直斷 距 150 320m 該斷層為勘探工作發(fā)現(xiàn) 屬區(qū)域性大斷層 斷層上盤由三 迭系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組 T1y 組成 下盤由三迭系下統(tǒng)飛仙關(guān)組組成 斷層破 碎帶在地表形成深溝 該斷層正好切割于礦區(qū)礦界西北角 可作為礦區(qū)的 天然邊界 對礦區(qū)的煤層開采影響不大 斷層地表有 5 個地質(zhì)點控制 該 11 斷層屬推斷的正斷層 礦區(qū)內(nèi)落差小于 20m 的斷層較為發(fā)育 斷層斜交于地層走向 斷 層走向分別為北東 北西的兩組斷裂 斷層落差小 走向延伸較長 地下 切割較淺 如 F9 F10 F17 F18斷層 對此分別敘述如下 F9斷層 北端交于 F2斷層 南端消失于第四系中 傾向北東 傾角 79 地表落差約 5m 走向長度大于 420m 地表有三點控制 淺部采空 區(qū)有多處揭露 對未來礦山開采基本無影響 屬探明斷層 F10斷層 南起溝頭附近切割 F2斷層向北東延伸約 600m 后消失 傾向 北西 傾角 72 落差 11m 走向延伸長度大于 500m 地表有兩點控制 深部有多處巷道揭露 對未來礦山開采有一定的影響 屬探明斷層 原報告的 F17 F18斷層經(jīng)勘探核實確認 地表斷層跡象確實存在 兩 條斷層發(fā)育于礦界 10 附近 僅在地表有幾點及探槽揭露 傾向北西 傾 角 56 63 地表落差分別約 5 8m 長度約為 600m 左右 原 92 年詳查 報告底板等高線圖 斷層并未在圖中表示 礦山開采井巷工程亦尚未曾揭 露 為保持與原報告一致 本次工作未對煤層底板等高線修校 該兩條斷 層是否對煤層產(chǎn)生影響 還需井巷工程進行揭露證明 因其落差不大 故 其對未來礦山開采影響有限 該兩條斷層屬控制斷層 二二 主主要要含含水水層層 礦區(qū)主要出露地層有第四系 Q 永寧鎮(zhèn)組 T1y 飛仙關(guān)組 T1f 卡 以頭組 T1k 長興組 P2c 龍?zhí)督M P2l 峨嵋山玄武巖組 P2 現(xiàn)根 據(jù)礦區(qū)以往地質(zhì)資料 將礦區(qū)內(nèi)含 隔 水層由新至老分述如下 1 第四系孔隙弱含水層 巖性為坡積及殘積物 主要分布在羅漢林 梁子兩側(cè)的坡地及其他谷地 洼地中 地下水一般埋藏深度為 5 10m 第 四系地層含水程度隨地形而有各異 以溝谷澤地及平緩地帶含水較為豐富 12 該層富水性弱 對礦床充水無影響 2 永寧鎮(zhèn)組 T1y 巖溶裂隙弱至中等含水層 出露于礦區(qū)北部 巖性 以灰?guī)r為主 夾有泥巖 泥質(zhì)粉砂巖 厚度大于 224m 據(jù)本次野外調(diào)查 該含水層在礦區(qū)范圍內(nèi)無泉點出露 富水性弱 導水性好 因本含水層位 于礦區(qū)邊界以外 故而該含水層地下水對礦井充水無影響 3 飛仙關(guān)組 T1f 砂巖裂隙弱至中等含水層 以中厚至厚層狀泥質(zhì)粉 砂巖 粉砂質(zhì)泥巖為主 夾粉砂巖 厚約 220m 節(jié)理 裂隙較為發(fā)育 北 部泉水涌出量 0 074 1 23l s 南部泉水流量 0 014 1 89l s 水溫 11 15 水位標高 1365m 據(jù)新施工的北主平硐巷道揭露 含水層中的 細砂巖 粉砂巖有少量滲水 滴水現(xiàn)象 從出露的泉點涌水量分析 該層 富水性弱至中等 導水性較差 因遠離礦山主采煤層 僅在巷道穿過該含 水層時對礦井充水有一定的影響 故該含水層是礦床的次要充水含水層 4 卡以頭組 T1k 砂巖 粉砂巖裂隙弱含水層 巖性為厚層狀含鈣粉 砂巖 細砂巖及泥質(zhì)粉砂巖 厚約 97m 節(jié)理裂隙較發(fā)育 該含水層與其 它含水層無水力聯(lián)系 下水主要通過風化裂隙及構(gòu)造裂隙在露頭區(qū)接受大 氣降水的入滲補給 受地層厚度 出露面積 地形地貌及風化裂隙 構(gòu)造 裂隙及地表植被發(fā)育的綜合控制 補給條件較好 煤礦開采巷道揭露含水 層的粉砂巖 細砂巖有少量滲水 滴水現(xiàn)象 且淺部巷道巖石的滲水 滴 水量較深部大 從礦井涌水情況分析 本含水層富水性較弱 由于該含水 層與主采煤層的距離大于最大導水裂隙帶高度 開采后對該含水層影響不 大 僅在巷道穿過該含水層時對礦井充水有一定的影響 故該含水層是礦 床的次要充水含水層 5 長興組 P2c 砂巖 粉砂巖裂隙弱含水層 以中層至厚層狀含鈣質(zhì) 粉砂巖為主 夾數(shù)層灰?guī)r 煤層及炭質(zhì)泥巖 厚約 38m 巖溶不發(fā)育 據(jù) 13 302 號鉆孔抽水試驗 單位涌水量 1 88 10 5l s m 滲透系數(shù) 2 11 10 5m3 d 本含水層主要在露頭區(qū)接受大氣降水的滲入補給 受地層厚度 出 露面積 地形地貌及風化裂隙 構(gòu)造裂隙及地表植被發(fā)育的綜合控制 地 下水補給條件較差 布置于本層段的巷道及回采工作面未見淋水 滴水情 況 巷道較為干燥 從鉆孔抽水試驗成果分析 含水層富水性較弱 可采 煤層在龍?zhí)督M頂部與長興組交界處 煤層開采后采動裂隙直接影響到該含 水層 長興組是礦床充水的主要充水含水層 6 龍?zhí)督M P2l 裂隙弱含水層 以厚層泥巖 粉砂泥質(zhì)巖為主 夾粉 砂巖 煤層及炭質(zhì)泥巖 厚約 143m 從巖性分析 巖性主要為粉砂質(zhì)泥 巖 泥巖呈不等厚互層組成 由于泥巖 粉砂質(zhì)泥巖結(jié)構(gòu)致密 不利于地 下水的賦存 據(jù)主平硐揭露 除斷層破碎帶粉砂巖地段出現(xiàn)淋水 滴水現(xiàn) 象外 巷道一般較為干燥 泥巖不利于地下水補給 含水層富水性較弱 受風化裂隙 構(gòu)造裂隙發(fā)育程度不同的影響 含水層淺部富水性較深部稍 強 由于可采煤層賦存在龍?zhí)督M頂部 底部為厚約 10m 的砂泥巖相對隔水 層 煤層開采后 龍?zhí)督M含水層對礦床充水影響不大 故龍?zhí)督M是礦床充 水的次要充水含水層 7 峨嵋山玄武巖組 P2 極弱含水層 巖性為灰綠色 墨綠色斑狀玄 武巖或杏仁狀玄武巖夾暗紫色凝灰?guī)r組成 厚度約為 38m 淺部地層多呈 球狀風化 節(jié)理 裂隙發(fā)育 多為縱橫斜交形成菱形 勘探階段調(diào)查地表 無泉點出露 本含水層主要在露頭區(qū)通過風化裂隙直接接受大氣降水補給 富水性受風化裂隙的控制 由于該含水層是礦床的下覆地層 距開采煤層 達 100m 以上 故該含水層對礦床充水無影響 三三 地地下下水水補補給給 徑徑流流與與排排泄泄條條件件 礦區(qū)范圍內(nèi)對充水影響較大的斷層主要有 F1 F2 F10斷層 據(jù)以往地 14 質(zhì)資料及生產(chǎn)礦井巷道對斷層的揭露情況 將斷層水文地質(zhì)特征敘述如下 1 F1逆斷層 出露于礦區(qū)西南部 由礦區(qū)西南經(jīng)礦區(qū)中部向西北方向 延伸 礦區(qū)內(nèi)走向長 1 9km 斷距 22m 傾角 72 傾向 110 130 破碎 帶寬約 5 7m 由斷層泥含鈣泥質(zhì)粉砂巖角礫緊密充填 101 號鉆孔揭穿 F1斷層前后水位無變化 F1逆斷層本身導水性是差的 對礦床充水影響 不大 2 F2正斷層 出露于礦區(qū)南部 由礦區(qū)西部經(jīng)礦區(qū)中部向東部方向延 伸 礦區(qū)內(nèi)走向長約 4km 斷層傾角 50 65 斷距 20 50m 破碎帶寬 40m 由一組近于平行的斷層破碎帶 中間夾一些產(chǎn)狀完好的巖體構(gòu)成 破碎帶由角礫 斷層泥緊密充填 101 鉆孔揭穿 F2斷層前后 鉆孔中水位 及消耗量沒有明顯變化 溝頭煤礦主平巷揭穿該斷層破碎帶時 僅見破碎 帶段巷壁上有潮濕現(xiàn)象 推斷其富水性弱 導水性差 對礦床充水有較小 的影響 3 F10正斷層 出露于礦區(qū)南部 由礦區(qū)西南部向東北部延伸礦區(qū) 內(nèi)走向長約 550m 斷層傾角 60 75 斷距 20 40m 斷層破碎帶寬 0 8 1 2m 破碎帶充填物主要有粉砂質(zhì)泥巖 粉砂巖及少量泥巖碎屑 斷層上下盤均為長興組 P1c 地層 溝頭煤礦回采巷道揭露該斷層時 斷 層影響裂隙帶附近頂板出現(xiàn)少量淋水 滴水現(xiàn)象 單位長度涌水量 初始來 水 為 0 0008 0 0010l s m 十余天后 逐漸變小至基本無涌水 一般 雨季對礦床充水稍有影響 綜上所述 礦區(qū)范圍內(nèi)斷層破碎帶的涌水一般具有在短期內(nèi)由初期的 淋 滴水等較強的補給逐漸減弱 且雨后涌水量比正常涌水量均有不同程 度的增加的特點 這一現(xiàn)象說明斷層破碎帶的初次來水量大部分為斷層裂 15 隙帶賦存的水量 而后期的涌水量則是斷裂影響裂隙帶溝通的含水層的儲 存水量 除此之外無其它補給源 由于本區(qū)含煤地層含水層的富水性弱 而斷裂構(gòu)造本身的應(yīng)力性質(zhì)大都為壓扭性 故而斷層破碎帶及其影響帶富 水性及導水性均差 對礦床充水影響較小 三三 地地下下水水動動態(tài)態(tài)特特征征 對地下水進行動態(tài)監(jiān)測和動態(tài)特征的分析是礦井防治水工作的重要 方面 它有助于我們掌握井田所在區(qū)段地下水運移規(guī)律 分析各含水層 之間是否存在水力聯(lián)系 尤其是對分析含水層與礦井之間是否有充水關(guān) 系有著重要的意義 本區(qū)地下水觀測網(wǎng)絡(luò)尚未建立 第第三三章章 礦礦井井充充水水條條件件 1 礦井水害情況的統(tǒng)計分析礦井水害情況的統(tǒng)計分析 礦區(qū)范圍內(nèi)無大的地表水體 大氣降水通過含水層露頭滲透補給后轉(zhuǎn) 為地下徑流 降雨不斷補給含水層 含水層可視為無限平面 礦區(qū)水文地 質(zhì)邊界條件按無限補給邊界考慮 勘探報告分別采用比擬法 單位面積 單位降深法對 925m 標高的涌水量預測了 設(shè)計利用勘探報告提供的基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)預測 800m 水平礦井涌水量 溝頭煤礦采空區(qū)面積為 15 33 萬 m3 平均初見水位為 1293 2m 旱季 最大涌水量為 110m3 d 雨季最大涌水量為 230m3 d 河邊煤礦采空區(qū)面積 為 12 44 萬 m3 平均初見水位為 1327 5m 旱季最大涌水量為 65m3 d 雨 季最大涌水量為 135m3 d 紙坊溝煤礦采空區(qū)面積為 45 52 萬 m3 平均初 見水位為 1290 8m 旱季最大涌水量為 225m3 d 雨季最大涌水量為 480m3 d 預算的 F0取三礦井總開采面積為 73 29 萬 m2 三個礦井平均開 16 采標高為 1150m 公式 1 4 00 0 S S F F Q Q 式中 Q 涌水量 m3 d Q0 已開采區(qū)總平均涌水量 Q0 旱 400m3 d Q0 雨 845m3 d F0 三個礦井總開采面積 73 29 萬 m2 S0 三個礦井平均水位降深 三個礦井初見水位平均值與最 低采空區(qū)標高 1150m 之差 即 S0 1293 2 1327 5 1290 8 3 1150 153 8m F 預算礦井面積 184 9 萬 m2 S 預算礦井水位降深 初見水位平均值與涌水量預算水平 標高之差 即 S 1293 2 1327 5 1290 8 3 925 387 8m 將上列各項參數(shù)代入公式 1 得 3 4 184 90387 8 400800 6m d 73 29153 8 Q 旱 3 4 184 90387 8 8451691 3m d 73 29153 8 Q 旱 表表 3 3 1 溝頭煤礦比擬法涌水量計算參數(shù)及結(jié)果表溝頭煤礦比擬法涌水量計算參數(shù)及結(jié)果表 預算結(jié)果Q m3 d 比擬礦井 采空區(qū)面 積F0 萬 m2 平均水位 降深 S0 m 預算面積 F 萬m2 預算降深 S m 正常涌水 量 最大涌水 量 925水 平 73 29153 8184 9387 8800 61691 3 800水 平 73 29153 8345512 81172 72477 4 2 礦井充水水源及其特征礦井充水水源及其特征 一般情況下 礦井的充水水源主要包括大氣降水 地表水 地下水和 17 老空積水 從嚴格意義上講 大氣降水是一切礦井充水的最終水源 因為 無論是地表水或地下水都直接或間接地來自于大氣降水的補給 但這里所 指的是大氣降水本身成為礦坑充水的直接或唯一的充水水源 以大氣降水 作為主要充水水源的礦坑涌水量及其涌水特點與當?shù)氐哪杲邓兓^程和 降水強度具有明顯的相關(guān)關(guān)系 其主要涌水特點是礦井涌水的動態(tài)與當?shù)?降水動態(tài)相一致 呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性變化和多年周期性變化 這主要是 因為我國大部分地區(qū)受季風氣候的影響 大氣降水的年分布具有季節(jié)性 多年變化具有周期的特點所決定的 地下水 由于大多數(shù)采礦活動都發(fā)生在地表面以下 所以 地下水往 往是造成礦山充水的最主要水源 地下水作為礦坑充水水源時 可依其與 煤層的相互位置關(guān)系及其充水特點分為間接式充水水源 直接式充水水源 和自身充水水源三種最基本形式 所謂間接充水水源是指充水含水層主要分布于煤層的間接頂板或底板 但和煤層并未直接接觸的充水水源 常見的間接充水水源含水層有間接頂 板含水層 間接底板含水層 間接側(cè)邦含水層或它們之間的某種組合 應(yīng) 該指出間接充水水源的水只有通過某種導水構(gòu)造穿過隔水圍巖進入礦井后 才能使其作為充水水源的事實得以實現(xiàn) 所謂直接充水水源是指含水層與煤層直接接觸或礦山生產(chǎn)與建設(shè)直接 揭露含水層而導致含水層水進入礦井的充水含水層 常見的直接充水水源 含水層有煤層直接頂板含水層 直接底板含水層 直接含水層中的地下水 并不需要專門的導水構(gòu)造導通 只要采礦工程進行 其必然會通過開挖或 采空面直接進入礦坑 所謂自身充水水源主要是指煤層本身就是含水層 一旦對煤層進行開 發(fā) 賦存于其中的地下水或通過某種形式補給煤層的水就會涌入礦坑形成 充水 該類型礦坑在我國并不多見 但在國外許多礦井中經(jīng)常遇到 以地下水作為主要充水水源的礦坑充水有如下規(guī)律和基本特點 18 礦井充水的強度與充水含水層的空隙性及其富水程度有密切關(guān)系 不 同的巖性決定著不同巖體中的空隙發(fā)育特征 按空隙性質(zhì)可把地下水水源 分為孔隙水 裂隙水和巖溶水三種基本形式 一般地說 受裂隙水充水的 礦床 其充水強度小于受孔隙水和巖溶水充水礦床 而受卵礫石層潛水和 強巖溶含水層水充水的礦床 多成為大水礦床 巖溶水突水時 一般水量 大 來勢猛 不易疏干 會給礦井帶來巨大災害 而砂巖裂隙水充水時 主要以淋水 滲水為主 突水的瞬間沖擊力不大 不會給礦井帶來災難 礦井充水特點與充水量變化規(guī)律與充水含水層中地下水的性質(zhì)及其水 量有關(guān) 流入礦井的水往往包含兩個性質(zhì)完全不同的組成部分 一部分在 礦床水文地質(zhì)學中稱為靜貯量 指充水含水層中貯存的水的體積 這部分 水量大小及其對礦井充水的能力主要取決于含水層厚度 分布規(guī)模 空隙 性質(zhì)以及貯存水的給出能力 另一部分在礦床水文地質(zhì)中稱為動儲量 指 含水層中獲得的補給水量 該部分水量是以一定的補給和排泄為前提 以 地下徑流的形式在充水含水層中不斷地進行著水交替 若充水含水層中的 水以靜貯量為主 則礦坑涌水的特點是 初期礦坑涌水量較大 隨著排水 時間的延續(xù) 礦井涌水會逐漸減少 該類礦床易于疏干 若礦坑充水含水 層以動貯量為主 則礦坑涌水量相對比較穩(wěn)定 礦坑涌水量的動態(tài)特點往 往會受充水含水層補給量的動態(tài)變化的影響 該類型充水水源水不易疏干 老窯積水主要是指礦床體開采結(jié)束后 封存于采礦空間的地下水 近 年來由于小煤窯開采和關(guān)閉礦井的迅速增加 許多正在生產(chǎn)的礦井周邊及 鄰近往往分布有很多廢棄和關(guān)閉的小煤窯或礦井 而這些礦井由于排水停 止而成為地下的積水空間 并積存了大量的地下水 這些水體通過某種途 徑一旦進入生產(chǎn)礦井 便形成了老窯積水充水水源 特別是一些非法開采 的小煤窯由于缺乏合理的設(shè)計和準確的測量資料 其井下巷道的分布特征 往往不清楚 很容易和生產(chǎn)礦井構(gòu)通形成水害 19 傳統(tǒng)意義上的老窯積水一般為封存的 死水 屬靜貯量 但具有一定 的靜水壓力 所以其充水特點是突發(fā)性強 來勢猛 持續(xù)時間短 有害氣 體含量高 對人身和設(shè)備的傷害較大 但對于近年來頻繁發(fā)生的小煤窯和 相鄰廢棄礦井突水 除了具有上述特征外 由于廢棄礦井或小煤窯往往與 地表水或某種地下含水層水勾通并接受補給 所以一旦發(fā)生突水 也可持 續(xù)較長時間 并且很難疏干 根據(jù)礦井充水水源的基本類型和告成礦基本水文地質(zhì)條件分析 可以 得到如下認識 溝頭礦的主要充水含水層為頂板相對較厚且分布穩(wěn)定的碎屑巖及砂巖 孔隙裂隙間接頂板 有些區(qū)域可視為直接充水含水層 充水含水層 C5 煤層 底板龍?zhí)督M裂隙直接含水層和奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙間接充水含水層 大氣降水作為各個充水含水層的最終補給水源 但其對不同含水層的 補給速度和補給量不同 根據(jù)對多種信息的綜合分析可以發(fā)現(xiàn)大氣降水對 各個含水層的補給速度快慢和補給強度特點是頂板碎屑巖砂巖得到補給的 速度最快和補給強度最大 奧陶系灰?guī)r其次 龍?zhí)督M灰?guī)r最差 大氣降水對各個含水層的補給由于受含水層滲透性能的影響 補給方 式以緩慢滲入式為主 補給的水量要經(jīng)過較長時間的滲流才能進入礦井 所以短時間的集中降水不會造成礦井涌水量的明顯增加 同樣 大氣降水 也構(gòu)不成礦井的直接充水水源 各充水含水層的動態(tài)補給水量不夠充分 礦井充水在短時間內(nèi)主要以 靜儲量疏干為主 所以一旦發(fā)生突水 突水量往往會在短時間內(nèi)很快減少 單點突水量的大小主要取決于突水裂隙的空間延展度和與其它裂隙的網(wǎng)絡(luò) 連通條件 根據(jù)目前資料分析 二1煤直接頂板逆推斷層碎屑巖具有匯集 其上覆砂巖下滲水并導入礦井的作用 各含水層的富水性由于受循環(huán)條件和補給條件的限制 隨著埋深的增 加 補給條件變差 富水性變?nèi)?但這種減弱速度在頂板隨屑巖砂巖中表 20 現(xiàn)的更為明顯 在礦區(qū)淺部地區(qū) 分布有多個小煤窯 要高度重視這些小煤窯的開采 狀況和積水情況 小煤窯的積水有可能形成礦井的隱患突水水源 3 礦井充水途徑及其特征礦井充水途徑及其特征 礦井充水途徑是指連接充水水源與礦井之間的流水通道 它是礦井充 水因素中最關(guān)鍵 也是最難以準確認識的因素 大多數(shù)礦井透水災害正是 由于對礦井充水途徑 導水通道 認識不清所致 礦井充水的導水通道按 其成因不同可分為 1 構(gòu)造類導水通道 如斷層 裂隙等 2 采礦擾動類導水通道 如頂板冒落 底板破裂 煤柱擊穿等 3 人類工程類導水通道 如封閉不良鉆孔 小煤窯等 4 其它 如陷落柱 巖溶塌洞等 按導水通道的形態(tài)可分為 1 點狀導水通道 如陷落柱 封閉不良鉆孔 巖溶塌洞等 2 線狀導水通道 如斷層帶或斷裂破碎帶等 3 面狀導水通道 如發(fā)育于頂 底板巖層的各類裂隙等 不同成因 不同類型的導水通道所誘發(fā)的礦井充水形式各不相同 常 見的導水通道及其相應(yīng)的充水特征有 構(gòu)造斷裂 由構(gòu)造斷裂形成的斷層破碎帶 往往具有較好的透水性 會形成礦坑充水的良好通道 對于一些巨大的斷裂 由于斷層兩盤的牽引 裂隙廣泛發(fā)育 該類斷層 斷層帶 除了具有導水性質(zhì)外 其斷裂帶本身 就是一個含水體 因而還具有充水水源的性質(zhì) 由于斷層面或斷層牽引的 裂隙帶導水而引發(fā)的礦井突水災害在礦井突水事故中占有絕對主導的位置 但并不是所有斷層都可形成導水通道 構(gòu)造斷裂的水文地質(zhì)性質(zhì)與其斷裂 的力學性質(zhì)及其兩盤巖性有著密切的關(guān)系 一般認為張性斷裂的透水性較 強 壓性斷裂的透水性較弱 扭性斷裂的透水性則介于與二者之間 實際 21 上 斷層的導 貯性要遠比上述規(guī)律復雜的多 它不僅要受斷層力學性質(zhì) 和巖性的影響 而且會受到斷層面所受的應(yīng)力狀態(tài) 斷層活動次數(shù)和序次 斷層帶膠結(jié)物性質(zhì)與膠結(jié)程度等多種因素的影響 根據(jù)大量資料和斷層導 突水事例統(tǒng)計分析認為 斷層的導水性受到兩盤巖性的直接影響 一般來 說 斷層帶的透水性與其兩盤巖石的透水性具有一致性 當斷層兩盤為脆性可溶巖石時 如石灰?guī)r 白云巖 斷裂及其影響 帶裂隙 巖溶發(fā)育 具有良好的透水性 當斷裂兩盤為脆性但不可溶巖石 時 如石英巖 石炭砂巖 斷層兩側(cè)往往發(fā)育有張開性較好的牽引裂隙 具有較好的透水性 當斷層兩盤為柔性巖石 如泥巖 頁巖 時 斷層破 碎帶多被低滲透性的泥質(zhì)成份充填 孔隙 裂隙率低 斷層面閉合 一般 不導水或?qū)詷O弱 在分析斷層的導水性時 應(yīng)特別注意不要輕意將某條斷層簡單地劃為 導水斷層 隔水斷層或貯水斷層 而應(yīng)充分注意斷層的水文地質(zhì)性質(zhì)具有 方向性和局部性 即一條斷層可以在某一方向?qū)?而在另一方向上隔水 或同一斷層的某一部位導水 而在另一部位隔水 有些斷層在初次揭露時 隔水 但隨采礦擾動可能發(fā)生滯后導水 所以 在研究和探測斷層的水文 地質(zhì)性質(zhì)時 一定要將其視為一個在不同部分具有不同巖性對接關(guān)系 不 同部位具有不同應(yīng)力狀態(tài) 不同部位具有不同水理性質(zhì)的復雜面狀地質(zhì)結(jié) 構(gòu)體 進行整體分析和分區(qū)評價 而不應(yīng)以一點之見資料就對整條斷層做 出評價 頂板冒落 采煤工作面回采后頂板冒落所形成的垮塌 裂隙屬典型的 采礦擾動類導水通道 礦床開發(fā)開采以后 由于在地下形成采空空間 如 果沒有專門頂板管理技術(shù) 則必然造成采空區(qū)上方巖層的變形 移動 破 壞 甚至形成開裂 離層或碎塊狀垮塌 采空區(qū)頂板巖層的破壞變形形態(tài) 與規(guī)律會受到采空空間幾何結(jié)構(gòu) 頂板巖性及其組合 礦床產(chǎn)狀及采礦方 法 巖石應(yīng)力環(huán)境及其受力狀態(tài)等多種因素的控制 不同條件的組合會產(chǎn) 22 生完全不同的頂板巖石變形破壞特征 但就一般規(guī)律而言 采空區(qū)上方可 劃分出三個不同性質(zhì)的破壞和變形影響帶 1 冒落帶 指采煤工作面放頂后引起的直接頂板垮落破壞范圍 根據(jù)冒落塊的破壞程度和堆積狀況 可分為規(guī)則冒落帶和不規(guī)則雜亂冒落 帶 如果冒落帶高度達到上覆含水層 則往往引起頂板水的突發(fā)性突入 當上覆含水層為第四紀松散沉積含水層時 不但會形成突水 還會引起潰 砂和地面塌陷等災害 2 導水裂隙帶 指冒落帶以上大量出現(xiàn)的切層 離層和裂隙發(fā)育 帶 該帶一般由下而上 其裂隙和離層程度由強變?nèi)?但當頂板巖性及其 組合變化比較復雜時 也會出現(xiàn)不均勻發(fā)育的特點 總之 該層不一定具 備透砂能力 但一般具有較強的導水能力 1 整體移動帶 指導水裂隙帶以上至地表的整個范圍內(nèi) 巖體發(fā) 生的整體變形和沉降移動區(qū) 該帶主要特點是巖層的整體變形和移動 而 其裂隙化程度較弱 所以一般不具備導水能力 從礦床水文地質(zhì)角度來看 可以把工作面頂板簡單地劃為兩帶 即垮 落裂隙帶 冒落帶和導水裂隙帶之和 和整體移動帶 對礦井突水有意義 的主要是垮落裂隙帶 當頂板裂隙構(gòu)通工作面或巷道上覆含水層時 礦坑 突水則不可避免 底板破壞 當煤層底板隔水層之下賦存有高承壓水時 在煤層未開采 前 水巖處于一定的力學平衡狀態(tài)之下 一旦礦體被開發(fā)在隔水層之上形 成臨空邊界并產(chǎn)生應(yīng)力釋放后 在礦壓和水壓的作用下 隔水底板巖層必 然受到不同程度的破壞 形成新的破裂面或使原有的閉合裂隙活化 一旦 這種破裂面或裂隙構(gòu)通底板承壓含水層水時 必然導致底板之下承壓含水 層水涌入礦井 這種因巷道掘進或礦床開發(fā)擾動其底板隔水層使其形成的 導水通道稱之為底板破壞式導水通道 我國是世界上煤礦水害最嚴重的國家之一 而采煤工作面或巷道底板 23 隔水層之下巖溶承壓水突水事故占我國煤礦總透水事故的 30 以上 這主 要是因為我國大面積分布的華北石炭二疊系煤層底板之下普遍發(fā)育有山西 組 太原組薄層灰?guī)r承壓含水層和深部的奧陶系巨厚層灰?guī)r富水含水層 含水層的富水性是發(fā)生底板突水的內(nèi)在因素 它決定著突水水量的大小及 突水量的動態(tài)變化特征 水壓力的存在是驅(qū)動含水層水流入礦坑的動力 而底板破壞所形成的破裂則是地下水得以流動的通路和咽喉 只有當三者 同時存在并達到某種特殊組合時 才能發(fā)生底板透水 封閉不良鉆孔 封閉不良鉆孔是典型的由于人類活動所留下的點狀垂 向?qū)ǖ?該類導水通道的隱蔽性強 垂向?qū)畷惩?不僅會使垂向上 不同層位的含水層之間發(fā)生水力聯(lián)系 而且當井下采礦活動揭露或接近時 會產(chǎn)生突發(fā)性的突水事故 由于封閉不良鉆孔在垂向上串通了多個含水層 所以一旦發(fā)生該類導水通道的突水事故 不僅突水初期水量大 而且還會 有比較穩(wěn)定的補給量 所以在進行礦井設(shè)計和生產(chǎn)時 必須查清井巷揭露 區(qū)或其附近地區(qū)各種鉆孔的技術(shù)參數(shù)及其封孔技術(shù)資料 以確保不會因封 閉不良鉆孔而引起突水事故 陷落柱與巖溶塌洞 由于我國廣泛分布的華北石炭二疊系煤層的基底 發(fā)育有巨厚的奧陶系石灰?guī)r含水層 一般厚度在 600 800m 巨厚層可 溶碳酸巖的存在 使得其在漫長的地質(zhì)歷史過程中形成了巨大的地下溶蝕 空洞 這為陷落柱的發(fā)育形成創(chuàng)造了有利條件 實際揭露的資料證實 分 布于太行山兩側(cè)的煤田均廣泛發(fā)育有巖溶陷落柱 因 性質(zhì)和形態(tài) 成為 導致災難性突水災害的最危險導水通道 這主要是因為 1 突水水源的水量充沛 根據(jù)陷落柱的基本成因條件可知 只要 有陷落柱存在 則必然在其根部存在有厚層的可溶巖 如石灰?guī)r 而厚 層可溶巖又往往構(gòu)成富水含水層 該類含水層不僅有豐富的靜貯量 也往 往具有較大的補給量 所以一旦發(fā)生陷落柱型突水 其突水水量往往較大 24 2 突水水壓大 流速高 北方型煤田厚層灰?guī)r含水層主要是奧陶 系灰?guī)r含水層 該含水層賦存于煤系地層之下一定的深度 且在煤層和含 水層之間存在有一定厚度的隔水層 奧陶系灰?guī)r含水層往往在平面上延展 的范圍較大 其主要在地勢較高處的裸露露頭區(qū)接受大氣降水或地表水補 給 在煤層之下的含水層水往往處于高承壓狀態(tài) 一旦發(fā)生突水 往往呈 現(xiàn)出突水點水壓大 突水流速高的特點 3 突水通道具有隱蔽性和難以探知性 陷落柱的形成原因決定了其 具有點狀導水構(gòu)造的特點 盡管有些陷落柱的直徑可達數(shù)百米 但和整個 地質(zhì)結(jié)構(gòu)體相比 其仍具有很強的局部性 特別是在陷落柱的周邊區(qū)域 地層層序仍保持著正常狀態(tài) 這就形成了通過地層層序和構(gòu)造形態(tài)分析預 測陷落柱變的十分困難 甚至不可能 陷落柱的隱蔽性和難以探知性 決 定了陷落柱突水具有突發(fā)性和難以防范性 根據(jù)對溝頭煤礦礦井地質(zhì) 水文地質(zhì) 含隔水層空間分布規(guī)律及其構(gòu) 造特征的分析 可以得到溝頭煤礦主要導水通道及其基本特征如下 溝頭煤礦 C5 煤開采突水的主要導水通道有發(fā)育于頂?shù)装鍘r層中的天 然構(gòu)造裂隙 一旦巷道掘進或工作面回采過程中遇到該類導水裂隙就會造 成礦井出水 溝頭煤礦應(yīng)該引起重視的是淺部小煤窯以及上部歷史采空區(qū)積水的預 防和處理 在采掘設(shè)計和施工時必須保留相應(yīng)的隔水煤柱 以避免誤穿老 窯積水造成透水事故 4 影響和控制礦井主要充水因素分析影響和控制礦井主要充水因素分析 根據(jù)對礦井水文地質(zhì)條件和礦井水害特征的分析研究 可以得出影響 和控制溝頭礦井水害的主要因素有 大氣降水 大氣降水作為本區(qū)礦井各個充水含水層的最終補給水源 控制和維持著各含水層長期穩(wěn)定的充水水量 如果沒有大氣降水的補給 隨著礦井的生產(chǎn)排水 含水層水會逐漸趨于疏干 礦井的涌水量會逐漸減 25 少 但應(yīng)該明確的是大氣降水是一個不可控因素 很難通過人為因素減少 和控制 含水層的埋藏條件和構(gòu)造開放性條件 由于主要充水含水層受大氣降 水的直接或間接補給 而大氣降水的補給強度和補給速度主要受含水層的 埋藏條件 構(gòu)造裂隙發(fā)育條件和水循環(huán)開啟性條件控制 目前的資料已經(jīng) 顯現(xiàn)出隨著含水層埋藏深度的增加 其富水性具有減弱的趨勢 我們要充 分研究和利用這一基本規(guī)律 構(gòu)造發(fā)育情況特別是導水裂隙的發(fā)育與分布規(guī)律 裂隙儲水 裂隙導 水和裂隙透水已成為礦井水害的明顯特征 裂隙的發(fā)育與否決定了礦井是 否具有透水的條件 裂隙的導水性能及其空間聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)的大小 網(wǎng)絡(luò)之間 水力聯(lián)系的密切程度決定了單個出水點水量的大小 研究和探查導水裂隙 的發(fā)育規(guī)律 空間展布規(guī)律和控制因素對有效預測和防范礦井水害具有重 要意義 礦井采掘擾動 從礦井采掘?qū)游慌c含水層的空間結(jié)構(gòu)關(guān)系可知 C5 煤層與其頂板碎屑巖砂巖含水層之間存在穩(wěn)定明顯的隔水層 礦井采掘活 動一旦揭露 c5 煤層 可能造成其頂板碎屑巖砂巖含水層水經(jīng)過頂板裂隙 流入礦井 流入水量的大小直接受采掘擾動裂隙波及含水層空間范圍的大 小及其與天然導水裂隙的溝通情況 而礦井底板長興組灰?guī)r含水層與 C5 煤層之間的相對隔水層厚度大多小于 15m 但所有巷道掘進均不影響該含 水層 基本不會導致該含水層水直接涌入礦井 第四章第四章 礦井水害特征及需要查明的主要水文地質(zhì)問題礦井水害特征及需要查明的主要水文地質(zhì)問題 1 礦井已完成和基本查清的水文地質(zhì)問題礦井已完成和基本查清的水文地質(zhì)問題 溝頭煤礦屬于在生產(chǎn)礦井 已經(jīng)進行了大量的水文地質(zhì)勘探試驗工作 積累了大量的較為豐富的礦井水文地質(zhì)資料 應(yīng)該說下列方面的礦井水文 地質(zhì)問題已基本查清 26 1 主要充水含水層的分布 結(jié)構(gòu) 厚度及其埋藏條件已基本查清 2 主要充水含水層之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系以及與大氣降