榆樹泉煤礦地表塌陷區(qū)回填治理方案

關(guān)于庫車縣科興煤炭實業(yè)有限責(zé)任公司榆樹泉煤礦地面塌陷區(qū)回填治理方案二〇一九年二月關(guān)于庫車縣科興煤炭實業(yè)有限責(zé)任公司榆樹泉煤礦地面塌陷區(qū)回填治理方案一、礦井基本情況庫車縣科興煤炭實業(yè)有限責(zé)任公司榆樹泉煤礦隸屬于河南能源新疆公司，行政所屬為庫車縣。阿克蘇塔河礦業(yè)有限責(zé)任公司（榆樹泉煤礦為其子公司）于2019年1月24日被河南能源阿拉爾豫能投資有限責(zé)任公司以收購股權(quán)形式正式接管，屬國有企業(yè)。礦井始建于1994年，從2011年6月21日開始90萬噸/年改擴建項目施工，2014年開始試生產(chǎn)，2016年通過自治區(qū)煤管局90萬噸/年改擴建工程驗收，整體項目累計投資4.6億元。井田地勢總體為一南北高中間低的一向斜地形，走向長約6.79km，傾斜寬約1.79～2.61km，面積12.2679km2。礦井地質(zhì)資源量6381萬t，設(shè)計可采儲量4362.8萬t，服務(wù)年限為37.3a，已采5年。井田內(nèi)可采及局部可采煤層共有4層，現(xiàn)采南采區(qū)下10煤層，煤層平均厚度4.05m，煤層傾角9°～16°。煤種為低灰、特低硫、特低磷、低水份、高揮發(fā)份、特高熱值、具強粘結(jié)～特強粘結(jié)性，優(yōu)等可選的煤層、煤類以45號氣煤為主，1/3焦煤（1/3JM）次之?？勺鳛闊捊褂妹杭芭涿?，亦可作為動力用煤。礦井為斜井開拓，一個水平，上山開采，以向斜軸劃分南北兩個采區(qū)。布置有3個井筒：主斜井、副斜井和回風(fēng)斜井。主斜井888米，副斜井856米、回風(fēng)斜井560米。二、礦井水文地質(zhì)情況1、礦區(qū)水文地質(zhì)勘查類型劃為二類三型，即以裂隙含水層充水為主，水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦床，礦井水文地質(zhì)類型為復(fù)雜類型。礦井正常涌水量141.7m3/h，礦井最大涌水量438.3m3/h。2、礦區(qū)揭露地層劃分為5個含水層、4個隔水層，含水層以下5煤燒變巖含水層富水性為最強，第四系潛水含水層富水性弱-強，塔里奇克組中段的三個含水層富水性弱。由于礦區(qū)小斷層、裂隙等地質(zhì)構(gòu)造的存在，使得所有的含水層與采空區(qū)互相溝通和聯(lián)系，在礦區(qū)范圍內(nèi)形成一個巨大的水體，直接充水至當(dāng)前的下10煤井下巷道。3、大氣降水通過火燒區(qū)、采空區(qū)、地表塌陷裂隙對礦區(qū)的補給量為851.5m3/d，東、中、西部三條沖溝對礦區(qū)地下水的合計補給量約300m3/d。4、地下水的補給、徑流、排泄條件區(qū)域內(nèi)各含水層主要接受大氣降水、融化雪水、地表水和第四系砂礫石潛水的補給，地下水運動的總體流向由北向南逕流，但受地形切割影響或不同透水性巖層（隔水層）的阻隔作用，以及受區(qū)域阻水?dāng)鄬拥挠绊?，多以泉水的形式向溝谷排泄?、區(qū)域水文地質(zhì)條件與井田地下水關(guān)系井田位于第二水文地質(zhì)分區(qū)，由于距第一、三水文地質(zhì)分區(qū)較遠(yuǎn)，故與之無直接水力聯(lián)系；由于區(qū)內(nèi)沖溝較發(fā)育，溝谷中沉積有較厚的砂礫石，接受河水或大氣降水直接補給賦存一定量的地下潛水，因其直接覆蓋在基巖含水層之上，致使第四系砂礫石層孔隙潛水與下伏侏羅系基巖含水層發(fā)生水力聯(lián)系。三、老窯情況井田內(nèi)先后有10個以上的生產(chǎn)井開采煤炭資源，現(xiàn)在已全部關(guān)閉或停產(chǎn)，現(xiàn)就井田內(nèi)小窯開采情況分述如下：（一）原榆樹溝煤礦該礦位于井田的西部，捷斯德里克向斜的南翼，有井口3個，即1號井、2號井和3號井。1991年以前屬個體小煤礦，后由部隊收購，開采至2001年1月移交庫車縣科興煤炭實業(yè)有限責(zé)任公司，設(shè)計年產(chǎn)量均為3萬噸。1號斜井：采用斜井開拓，主井筒坡度為-25°，斜長90m處見下8煤層，160m處見下9煤層，開采+1770水平以上下9煤層，煤層厚1.10—2.40m，煤層厚度變化大，不穩(wěn)定，向四周有明顯變薄的趨勢，現(xiàn)已停采下9煤層。目前沿+1770水平向南開拓一石門見下10煤層（石門長146m），開采+1770水平以上下10煤層，為單翼開采，向西開采700m。礦井日排水量200m3左右。現(xiàn)已停產(chǎn)。2號井：1992年建井，斜井開拓，主井筒坡度為-25°，斜長300m，開采+1774水平以上下10煤層，煤層厚2.80—4.00m，巷道長1095m，其中向西開拓995m，向東開拓100m。礦井日排水量150—200m3。該井已于2006年底關(guān)閉。3號斜井：采用斜井開拓，坡度為-10°，開采下7煤層，因煤層厚度變化大，煤質(zhì)差，市場銷路差，經(jīng)濟效益差，現(xiàn)已停產(chǎn)關(guān)閉。榆樹溝煤礦技改井：該井是在原2號井的基礎(chǔ)上改造而成，設(shè)計年產(chǎn)量為9萬噸，開采＋1748水平以上下10煤層，該水平巷道向東開拓了700m，向西開拓了500m。礦井日排水量480m3左右。現(xiàn)已停產(chǎn)。（二）原榆樹泉煤礦1、原榆樹泉煤礦生產(chǎn)井1994年3月建井，設(shè)計生產(chǎn)能力為3萬噸，采用斜井方式開拓，斜井坡度為-23°，斜長280m，開采+1783水平以上下10煤層，煤層厚4.20～4.30m，巷道長1050m，其中向西開拓460m，向東開拓590m至火燒區(qū)。礦井日排水量200～250m3。2、原榆樹泉煤礦技改井2005年3月建井，設(shè)計生產(chǎn)能力為9萬噸，采用斜井方式開拓，斜井坡度為-16°，斜長372m，開采+1755水平以上下10煤層，煤層厚3.80～4.00m，為單翼開采，巷道向西開拓450m，向東僅開拓了100余m巷道。礦井日排水量72m3左右。（三）榆樹峰煤礦榆樹峰煤礦是在原榆樹河煤礦（原塔里木鄉(xiāng)煤礦）和宏業(yè)煤礦（原監(jiān)獄煤礦）的基礎(chǔ)上合并而成，合并后的礦井稱榆樹河煤礦，2006年更名為榆樹峰煤礦?，F(xiàn)就井田內(nèi)煤礦開采情況分述如下：1、宏業(yè)煤礦原名監(jiān)獄煤礦，1994年建井，有主井、副井和風(fēng)井3個井口，設(shè)計年產(chǎn)3萬噸，采用斜井開拓，主斜井坡度為-31°，斜長229.13m，共開采4個水平，目前+1734水平以上下10煤層已采空，該水平向西開拓了1500m與副井相通，向東未開采?，F(xiàn)正在開采＋1680水平以上下10煤層，煤層平均厚度在3.30m左右，目前該水平已向暗斜井以東采了200m，向西開拓200m。礦井日排水量1200～1300m3?，F(xiàn)已停產(chǎn)關(guān)閉。2、原榆樹河煤礦1995年建井，原名為塔里木鄉(xiāng)煤礦，由庫車縣科興煤炭實業(yè)有限責(zé)任公司收購后更名榆樹河煤礦，設(shè)計年產(chǎn)3萬噸，有主井和風(fēng)井2個井口，為斜井開拓，主井坡度為-28°，垂深225.96m，分四個水平開采，四水平開采+1749.01水平以上下10煤層，煤層平均厚度在3.50～3.60m左右，分東西兩翼開采，向西開拓1000余米與宏業(yè)煤礦貫通，向東開采約500m以上。礦井日排水量170～180m3。該礦曾于2002年4月18日在＋1806水平（二水平）向西開拓至470m處與火燒區(qū)溝通，導(dǎo)致火燒區(qū)積水突入礦井，造成淹井事故，并造成5人死亡。據(jù)估計涌水量達(dá)3萬m3左右。2005年1月14日在＋1749水平（四水平）向東開拓時與火燒區(qū)溝通，導(dǎo)致火燒區(qū)積水突入礦井，造成淹井事故，同時造成3人死亡。2005年年底該礦被關(guān)閉，據(jù)礦方介紹目前該礦井井下巷道積水嚴(yán)重，大部分巷道已被水淹沒。3、榆樹峰技改井位于礦區(qū)東部9勘探線附近，設(shè)計年產(chǎn)15萬噸，斜井方式開拓，主采下10煤層，設(shè)計井筒斜長478m，坡度為－25°，2005年3月開工建設(shè)，2006年10月6日該井筒掘進(jìn)至462m（斜長）時，當(dāng)井筒揭露下10煤層頂板含礫粗砂巖時井筒涌水量突然增大，初期涌水量達(dá)到10m3/min以上，至使井筒淹沒，無法施工。預(yù)計井筒排水量在170m3/h以上。目前該井筒已報廢。（四）1號、2號、3號、4號廢井位于井田的中東部，捷斯德里克向斜的北翼，6～8勘探線間，原為監(jiān)獄煤礦，采用斜井開拓，除3號廢井沿下7煤層底板開拓井筒外，其它廢井均沿下8煤層底板開拓井筒，坡度一般在-30°左右，開采下7和下8煤層，因煤層厚度變化大，煤質(zhì)差，市場銷路差，經(jīng)濟效益低而關(guān)閉。四、地表塌陷裂縫區(qū)的危害性根據(jù)2019年2月18日榆樹泉煤礦組織工程技術(shù)人員對照礦井井上下對照圖和地表塌陷裂縫區(qū)巡查，發(fā)現(xiàn)礦區(qū)存在三大區(qū)域地表塌陷裂縫區(qū)，分別為西部塌陷裂縫區(qū)、中部塌陷裂縫區(qū)和東部塌陷裂縫區(qū)。其中西部塌陷區(qū)為廢棄礦井、老窯形成淺部塌陷、地表開展形成的采空區(qū)；中部塌陷區(qū)和東部塌陷區(qū)為本礦井下10煤層1013工作面采空區(qū)、1011工作面采空區(qū)和1014工作面采空區(qū)受采動影響失去原有的地層平衡，造成的地面塌陷、裂縫、地面沉降。榆樹泉煤礦地勢總體為一南北高中間低的一向斜地形，地表基巖裸露，南、北部存在大面積燒變巖，礦區(qū)范圍內(nèi)南北向三條沖溝較發(fā)育；地表山體上方出現(xiàn)大面積開裂現(xiàn)象，為礦井主要漏風(fēng)、導(dǎo)水區(qū)域，同時井田范圍內(nèi)先后有10處關(guān)閉礦井，開采面積較大，采空區(qū)較多，淺部沿煤層露頭一帶基本采空，大氣降水、融化雪水易匯集于沖溝及低洼地帶形成季節(jié)性地表水流，通過地面塌陷坑或裂縫滲入礦井，成為礦井一個重要充水水源，汛期礦井最大涌水量438.3m3/h，其中大氣降水動態(tài)補給量約35.5m3/h。2018年7月，礦井發(fā)生的“7·15”潰水窒息事故即為大氣降水、燒變巖裂隙水通過老窯采空區(qū)引起地表塌陷裂隙潰入井下引發(fā)的。1、地表出現(xiàn)塌陷、裂縫容易導(dǎo)致礦井潰水礦區(qū)井田范圍內(nèi)淺部先后開采的10處廢棄關(guān)閉的礦井老窯采空區(qū)對應(yīng)地表出現(xiàn)塌陷坑、裂縫；且礦井從2014年開始試生產(chǎn)以來形成的1013工作面、1014工作面采空區(qū)，在地面也已形成裂縫。雨季期間，暴雨匯集水流直接對礦井采空區(qū)、火燒區(qū)補給，導(dǎo)致大氣降水、燒變巖裂隙水和含水層巖層裂隙水通過地表塌陷坑、裂縫滲入或潰入井下，嚴(yán)重危害礦井安全。2、地表出現(xiàn)塌陷、裂縫容易導(dǎo)致礦井漏風(fēng)由于煤礦井下受采動影響，巖層失去原有的平衡，引起地面塌陷、裂縫、地面沉降等，成為礦井漏風(fēng)的主要通道。（1）礦井漏風(fēng)容易造成工作面的有效風(fēng)量減少，導(dǎo)致瓦斯積聚，煤塵不能被帶走，井下溫度升高，造成井下不良?xì)夂驐l件，不僅使生產(chǎn)效率降低而且影響井下工作人員的身體健康。（2）通風(fēng)網(wǎng)路由于漏風(fēng)量大，使通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜化，通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性受到一定程度的影響，增加風(fēng)量調(diào)節(jié)的困難。（3）大量漏風(fēng)會增加主扇風(fēng)機的電能消耗。?3、下10煤層為Ⅱ類自燃煤層，地表出現(xiàn)塌陷、裂縫容易導(dǎo)致井下采空區(qū)煤層自然發(fā)火。（1）由于漏風(fēng)，采空區(qū)留有的浮煤以及被壓碎的煤柱可能促使井下煤炭自然發(fā)火，直接威脅著礦井安全。（2）通過地表塌陷坑、裂縫的漏入風(fēng)量，會將采空區(qū)的有害氣體帶入井下，直接威脅著礦井的安全生產(chǎn)。1011工作面采空區(qū)及1013工作面采空區(qū)對應(yīng)地表裂縫1011工作面采空區(qū)及1013工作面采空區(qū)對應(yīng)地表裂縫礦區(qū)西南部老窯采空區(qū)對應(yīng)地表塌陷礦區(qū)西南部老窯采空區(qū)對應(yīng)地表塌陷礦區(qū)西南部老窯采空區(qū)對應(yīng)地表裂縫1014工作面采空區(qū)對應(yīng)地表裂縫1014工作面采空區(qū)對應(yīng)地表季節(jié)性沖溝綜上所述：礦井地表塌陷裂縫存在嚴(yán)重危害，且容易造成人員、牛羊等牲畜掉入塌陷坑、裂縫。必須予以足夠重視，及時回填，并進(jìn)一步封閉回填地面關(guān)閉的廢棄礦井、小窯等。四、回填治理方法經(jīng)過地表踏勘，礦井塌陷區(qū)長期未得到有效治理，現(xiàn)需申請使用一臺挖掘機和一臺鏟車對塌陷裂縫進(jìn)行回填、碾壓，對老窯井口進(jìn)行充填，對地表低洼處進(jìn)行回填、平整，同時根據(jù)地形地貌構(gòu)筑防洪壩或引流溝渠等。回填期間由調(diào)度室、生產(chǎn)科、安檢科分別安排人員對回填工程量、工程質(zhì)量和挖掘機工作時間進(jìn)行統(tǒng)計和監(jiān)督。治理費用通過地表巡查和對照礦井井上下對照圖，預(yù)計礦井西部塌陷區(qū)回填面積為94.6萬m2，土方量22萬m3，中部塌陷區(qū)回填面積為90.8萬m2，土方量20.6萬m3，東部礦區(qū)回填面積為18.3萬m2，土方量3.5萬m3，根據(jù)預(yù)計動用土方量46.1萬m3。預(yù)計施工費用約150萬元。六、治理工期為防止大氣降水、地表水，尤其雨季期間大暴