礦井地質(zhì)及水災(zāi)防治

孫尚云第一部 祁南煤礦礦井地1、煤礦地質(zhì)學(xué)是運(yùn)用地質(zhì)學(xué)的基本理論，研究和解決與煤礦設(shè)2、研究內(nèi)容：研究礦井地質(zhì)編錄、礦井地質(zhì)制圖、礦井地質(zhì)報(bào)3、對(duì)各類地質(zhì)的分布范圍、突發(fā)時(shí)間及危害程度進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，提二、常見一般巖層的產(chǎn)狀用、傾向、傾角表示。、傾向、傾角稱

按煤層穩(wěn)定性分

5°25°25°-45 ㈠位置、交通及自然地理情祁南礦井位于省宿州市埇橋區(qū)祁縣鎮(zhèn)境內(nèi)。北距宿州市約北部通過，礦井鐵路線在宋莊站與青蘆鐵路接軌；206國道㈡范圍及儲(chǔ)量構(gòu)1、范礦井北部以第10勘探線與淮北礦業(yè)桃園礦毗鄰，東部以F22斷層與皖北煤電公司祁東煤礦分界淺部止于二疊系山西組10煤層露頭深部以32煤層-800m水平地面投影為界長約10.5km，寬約3～8.5km，礦井面積約58.1km2。截至2006年底礦井工業(yè)儲(chǔ)量46674.2萬噸，可采儲(chǔ)量工業(yè)儲(chǔ)量的51.4%。祁南礦設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力為180水平-750m19921226，19985始試生產(chǎn)，2000年12月26日正式投產(chǎn)，2002年產(chǎn)量達(dá)181.8萬噸，達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。2003240240祁南位于宿南向斜南部轉(zhuǎn)折端，為一由近似南北轉(zhuǎn)至東級(jí)褶曲，軸向基本上與地層一致，主體構(gòu)造受宿南向斜的控制及影響。主要褶曲有背斜、向斜2個(gè)，礦井精查勘探期間控505條；≥30～504條；≥20～3010≥10～2010條；≤1036F8F12斷層、F9斷層、F14斷層、F3斷層、F22斷層等。礦井生產(chǎn)期間利用采區(qū)三維勘探技術(shù)對(duì)各生產(chǎn)及準(zhǔn)備采區(qū)進(jìn)行了勘探共保留斷層6條，修改斷層15條，新發(fā)現(xiàn)斷層219條，其中落差10m以上的斷層12條，5~10m的斷層63條，落差小于5m的斷層165條。根據(jù)生產(chǎn)的煤層情況分析，62和10煤層受巖漿巖侵蝕影響根據(jù)生產(chǎn)及現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)總結(jié)，礦井地質(zhì)條件復(fù)雜各種地含煤地層厚度約940m，分上、中、下三個(gè)煤組?？刹苫蚓植靠刹擅簩佑猩厦航M：23、3261、62、63、71、72、89層；下煤組：101016.84m，其中32、72、10煤層為礦井主要可采煤層。均0.86m，屬薄煤層。屬簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定煤層。⑵3223103m，是礦井主采煤層之一。煤層厚度0.66~4.54m，平均2.38m，屬薄~中厚煤層，以中32煤層170m0~4.12m，平均1.37m，屬薄~中厚煤層。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為不穩(wěn)定的局部可采⑶620～2.09m1.00m。以薄煤層為主，局部中厚煤層。煤層結(jié)⑸63位于621～11m，平均6m。煤層厚度0~2.28m，平均⑹716314～43m27m。煤層0～5.02m1.43m，薄～中厚煤層?？刹蓞^(qū)以中厚煤層為⑺72位于下石盒子組下部，上距711.5～21m，平均7m0～7.36m2.64m。以⑻8度0～2.62m，平均0.55m，為不穩(wěn)定煤層。⑼9⑽10位于山西組中部，上距9煤層56～99m，平均75m。煤層厚度0～5.26m，全區(qū)平均煤厚2.23m；在非巖漿侵入?yún)^(qū)煤層厚度5.26m8900000000性定定定定定定定定定定419967㈢煤層頂?shù)装鍘r性特征、煤層：頂板主要為泥巖，局部地段夾有薄層砂巖或粉砂巖，巖，20線以東有粉砂巖分布。常與63煤層共層?；蛑猩皫r；東部為泥巖、粉砂巖。底板一般即為72煤層頂板。根據(jù)生產(chǎn)，礦井32和72煤層煤層頂板一般為泥巖，偽頂存32下～K3砂巖部分巖石作的物理力學(xué)試驗(yàn)分析，主采煤層頂?shù)装逑嗤鶕?jù)礦井生產(chǎn)的煤層情況分析，礦井瓦斯含量以7煤組最（一水平108ml/g，在礦井東部的次級(jí)向、背斜附近最高可達(dá)10ml/g；二水平變化較為復(fù)雜，含量為5～15.64ml/g，瓦深部則沿傾向和有較大變化。因此，72煤層是本礦井瓦斯含量最⑶103.03～3.12ml/g8.80ml/g，存在局部富集現(xiàn)象；二水平為1.38～8.28ml/g，富集區(qū)沿次級(jí)向、背斜軸向。2、煤塵400mm，各煤層均有性。試驗(yàn)中一般需要通入50～75%的巖粉方能抑制。10煤層屬易自燃～不自燃發(fā)火煤層 31-800m30～401～2礦井采掘生產(chǎn)情況分析礦井地壓活動(dòng)較為強(qiáng)烈，地壓大、軟巖分布廣、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，雖采用了多種支護(hù)并與科研院校合作進(jìn)行支護(hù)，但效果不理想。隨開拓布局的擴(kuò)展及開采深度的增加，巷修工程有增無減，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，近幾年每年巷修工205（5月底礦井在籍巷道長度68011m1～5月份已修復(fù)巷道8000多米，仍有失修巷道長度近6000m,失修率8.8%；其中嚴(yán)重失修巷道近3000m。預(yù)計(jì)隨著開采深度的增加，作用于采掘工作面的頂壓、側(cè)壓和底壓會(huì)越來越大。第二部 礦井水災(zāi)防、、作面的地表水水老窯積水和大氣降水礦井水害是煤礦五大(水、火、煤塵、瓦斯、頂板)之一，輕則影響生產(chǎn)、增加排水費(fèi)用生產(chǎn)環(huán)境給生產(chǎn)管理帶來各種各樣的重則造成淹井傷人重大事故，給國家財(cái)產(chǎn)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。、、采動(dòng)引起的地質(zhì)和水動(dòng)態(tài)平衡的變化形成新的通道如頂根據(jù)賦存條件分為：地表水、⑴地面防洪、防水措施不當(dāng) ⑵水文地質(zhì)不清⑶設(shè)計(jì)不合理 ⑷工程質(zhì)量低劣⑹亂采亂掘，破壞防水煤柱 ⑺處理不當(dāng)⑻測(cè)量 ⑼沒安裝防水⑽排水設(shè)備失修 ⑾鉆孔封閉不良占10%占4%，主要原因：防水煤柱留設(shè)不夠、松散層底部的富水性掌占30%占30%占25%區(qū)別真假汗的方法仔細(xì)觀察新的煤巖壁上是否潮濕若潮擦?xí)l(fā)出“嘶嘶”②溶洞水：呈灰色或灰黃色、有臭味、有時(shí)有掛紅、頂板來壓、⑶接近導(dǎo)水?dāng)鄬踊蚵洳畲笥?0位置不清的斷層時(shí)⑷掘進(jìn)工作面出現(xiàn)10m3/h的涌水而出水條件不清時(shí)；⑹10⑺接近10煤底板裂隙發(fā)育的富含水層，且有突水時(shí)①自身救護(hù)⑶嚴(yán)禁在未佩帶防護(hù)器具的情況下進(jìn)入災(zāi)區(qū)②正確災(zāi)如因涌水來勢(shì)兇猛，現(xiàn)場(chǎng)無法自救，井下職工應(yīng)迅速組織起來，⑴將撤退路線和目的地告知礦⑷迷失方向時(shí)，朝有的上山巷道撤退⑺無出口時(shí)，要組織好避難，等待營救，嚴(yán)禁盲目潛水等行①在采、掘生產(chǎn)活動(dòng)中，底板出水大于10m3/h，要及礦調(diào)m3/h上報(bào)局調(diào)度所，由局派人處理。人員，后出水點(diǎn)標(biāo)高以上人員。變點(diǎn)所、水泵房人員在接到調(diào)度所通知后，立即關(guān)閉防水，停送各采區(qū)電源，所有水泵同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)井筒有淹沒時(shí)，在得到礦長命令后方可沿管子道梯子間上井。祁南礦地勢(shì)較為平坦，北高南低，地面標(biāo)高17.20～23.80m，一般22m左右，礦內(nèi)人工開挖數(shù)條近南北向泄水溝，最大的為澥澮新西北流向東南。屬淮河的支流，為一季節(jié)性河流。寬50～150m，深3～5m有人工河堤每年7～9月為雨季一般流量5～10m3/s，枯水季節(jié)每年10月至次年3月，干旱嚴(yán)重季節(jié)甚至斷流。歷史上澮23.5m（段9（組㈢主要充水含水層影響祁南礦采掘生產(chǎn)的主要充水含水層有新生界松散層第四含水層、煤系砂巖裂隙含水層和太原組灰?guī)r含水層及奧陶系灰?guī)r含水層。1、新生界松散層第四含水層祁南礦大部分地帶四含富水性較弱，但北部礫巖區(qū)富水性較強(qiáng)。四含水可通過淺部裂隙帶，斷層破碎帶和塌陷裂隙帶進(jìn)入礦坑，與煤系砂巖裂隙水有一定的水力聯(lián)系，是淺部煤層開采的主要補(bǔ)給水源。正常地段在合理留設(shè)防水煤柱的情況下對(duì)礦坑無突水，但要防止礫巖水直接進(jìn)入礦井。2、煤系砂巖裂隙含水層煤系砂巖裂隙水是礦井的直接充水水源，由于砂巖裂隙發(fā)育不均一，一般富水性較弱，以靜儲(chǔ)量為主，補(bǔ)給量不足，故對(duì)礦井的安全生產(chǎn)不大。3、灰?guī)r巖溶裂隙含水層（段太灰和奧灰?guī)r溶裂隙發(fā)育不均，富水程度不一，但總體上講，是富水含水層，正常情況下對(duì)煤層開采無直接充水影響，當(dāng)遇斷層使煤層與灰?guī)r對(duì)口接觸或其間距縮短或是遇封閉不良鉆孔等情況，灰?guī)r水有可能突入礦井。隨著采掘的延深，灰?guī)r的可能突水性大大增加，對(duì)灰?guī)r可能突水地帶，隔水層薄弱地帶，開采10煤時(shí)采取疏水降壓或底板加固等措施。㈣斷層的富水性和導(dǎo)水性根據(jù)精查勘探期間提供的鉆孔資料結(jié)合生產(chǎn)地質(zhì)情況分析，可將內(nèi)發(fā)育的斷層分為和壓扭性兩種類型，破碎帶巖性較為混雜，主要以泥巖、粉砂巖及少量砂巖為主，局部夾炭質(zhì)泥巖或煤，擠壓和揉皺現(xiàn)象嚴(yán)重，巷道揭穿不同層位的斷層破碎帶基本未發(fā)生漏水現(xiàn)象。根據(jù)13-、勘探線剖面資料及、6、1417鉆孔資料分析，內(nèi)F8正斷層，落差0～90m，破碎帶寬度1.5～26.6m，充填物以泥巖為主，含有少量砂巖碎塊，斷層兩盤隱伏基巖面高差約40米，說明F8斷層為新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成。精查時(shí)148F8斷層抽水試驗(yàn)： 75.22m， 0.0004l/s.m，0.000878m/d，礦化度0.401g/l，水質(zhì)為HCO3.Cl.SO4-Na.Mg.Ca類型。礦井南部F9斷層有5個(gè)鉆孔控制，斷層破碎帶寬度0.4～6m，充填物主要為破碎泥巖，斷層帶上、下盤巖層裂隙也不發(fā)育，在鉆進(jìn)時(shí)鉆孔沖洗液消耗量也不大，由補(bǔ)223F9抽水S98.11mq5.1×10-5l/s.mk2.08×10-4m/d0.576g/l，水質(zhì)為HCO3.SO4～Na.Mg類型。從以上資料可以看出，出水量極小，其單位涌水量達(dá)到隔水巖層的標(biāo)準(zhǔn)。其水化學(xué)成份也與其它含水層不同，這說明斷層與其它含水層水力聯(lián)系不密切。綜合評(píng)價(jià)礦井?dāng)鄬釉谝话闱闆r下富水性較弱，導(dǎo)水性較差。但由于采掘比鉆孔的面積大，破壞程度高，打破了原來的地質(zhì)、水文地質(zhì)天然平衡條件，使某些斷層導(dǎo)水性有所增強(qiáng)（采掘中大部分落差大于2m的斷層有淋水、滴水及滲水現(xiàn)象，少數(shù)斷層有導(dǎo)水現(xiàn)象，若斷層溝通了富水巖層，而隔水層厚度小且較破碎時(shí)，就有可能產(chǎn)生突水。預(yù)防斷層的突水重點(diǎn)應(yīng)放在石灰?guī)r可能突水的部位，對(duì)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的斷層也應(yīng)引起足夠的重視。㈤其它水害工作面的老塘水主要來自上一階段采空區(qū)。1989年6月13日蘆9人，老塘水危害極大。范圍內(nèi)太原組灰?guī)r的鉆孔中，沒有一個(gè)鉆孔全部穿過太原組，但相鄰的祁東礦26—276孔打穿了石炭系太原組和本溪組，并奧陶系灰?guī)r10.60m。3459527485599m3/h1162m3/h。目前礦井實(shí)測(cè)涌水量為170m3/h左右。巖區(qū)和灰?guī)r水區(qū)為復(fù)雜類型，礦井水文地質(zhì)條件綜合評(píng)定為水文五、礦井防治水工作㈠防排水系統(tǒng)及設(shè)施1、地面防排水系統(tǒng)礦區(qū)工業(yè)廣場(chǎng)位于澮岸，根據(jù)設(shè)計(jì)洪水位，采用半填高方式進(jìn)行防洪，井口及工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)主要建筑物室內(nèi)標(biāo)高均為24.0m，都高于最高洪水位+23.5m。工業(yè)廣場(chǎng)場(chǎng)地排水采用蓋板明溝，順道路邊沿排至場(chǎng)外自然水溝。2、井下防排水系統(tǒng)①井底主要水倉：分內(nèi)外兩條水倉，內(nèi)倉容積1780m3倉容積2450m3，水倉總?cè)萘?230m3，滿足規(guī)程要求。②排水管路：泵房及井筒內(nèi)鋪設(shè)3趟Φ325×13㎜排水管，符合規(guī)程要求。據(jù)礦井地質(zhì)報(bào)告，具備足夠的抗災(zāi)排水能力。③排水泵：泵房安裝5臺(tái)MD500×57×11離心水泵，單臺(tái)流量500m3/h，揚(yáng)程627m。排水能力能夠滿足規(guī)程要求。根據(jù)聯(lián)合排水試驗(yàn)，實(shí)測(cè)單臺(tái)泵、2臺(tái)泵、35臺(tái)泵的排水能力分別為：472m3/h、849m3/h、1269m3/h2155m3/h④采區(qū)排水：全礦除34下采區(qū)外其他采區(qū)均為上山布置，采區(qū)涌水以自流方式排至井底水倉。㈡井下防治水1四含孔隙水的防治：主要利用三維等技術(shù)查明隱伏基巖面的起伏條件，根據(jù)礦井設(shè)計(jì)的要求，在四含弱富水區(qū)