谈小浪底水库对新安煤矿的影响.pdf

寞科技生产 ■ S c i e n c e P r o d u c t i o n 谈小浪底水库对新安煤矿的影晌新安煤矿距黄河小浪底大坝约 4 0 k m。小浪底蓄水后，库区直逼新安矿区。据资料显示，当小浪底蓄水达到设计标高 2 7 5 m 时，库区水面将仅距新安煤矿井口 l k m。水库蓄水后淹没新安煤矿 1 1 、 1 3区上山，面积 3 9 k m2 ．储量 9 3 2 7万 t ，占全矿井田面积的 4 0 ％。新安矿区周边散布着众多小煤窑．这些小煤窑井下又大多相通，上升的小浪底蓄水淹没这些小煤窑后．极有可能最终溃入新安煤矿，进而对新安煤矿构成巨大威胁。同时井田蕴含地下水的径流带相对集中．且有明显的受断层构造控制的特征．对整个矿井构成严重威胁。一矿井水文地质条件新安煤矿在水库蓄水前，矿井的直接充水含水层为二煤层顶板大占砂岩含水层和太原组灰岩含水层矿井的主要水害威胁为奥陶系灰岩水和小窑水。随着小浪底水库持续蓄水，地下水位的升高，浅部小窑陆续受淹充水，矿井所受的水害威胁更趋严重．矿井水文地质条件向极复杂方向转化。二、矿井充水水源的变化 1 ．地表水成为主要充水水源。根据野外调查，新安井田及其北部将近 1 0 0多个小煤窑采煤标高处于 2 7 5 m以下．个别小煤窑井口处于淹没区之内。可以预见，当水库蓄水水位达到 2 7 5 m 时． 2 7 5 m 以下的采空区就会全部积水。这些乡镇煤矿、个体煤矿以及过去的废弃矿井，井下采区往往是相互贯通的，库区水位上升至 2 7 5 m后，浅部采 54煤炭企业管理2 0 0 6． 2 ●姚建伟空区充满库区水，并与库区水连成一体。新安井田处在水体下方，一旦井下有通道与上部采空区沟通，如同大坝溃决一样，水库水就源源不断涌入新安煤矿，其后果难以预料。所以，水库蓄水后，库水将成为矿井主要充水水源。 2 ．库区地表水成为各含水层地下水的补给来源。水库蓄水以前，煤层顶板各砂岩含水层主要接受大气降水补给，补给量非常有限，对新安矿井生产构不成威胁。水库蓄水后，煤层顶板各含水层大面积被库区水淹没，库区水可以通过构造裂隙、风化裂隙、采煤造成的导水裂隙等途径补给各层砂岩裂隙含水层。小浪底水库蓄水前在新安矿区东北部黄河南岸，奥陶系灰岩直接出露于地表并成为新安井田奥灰水的排泄口，标高为 1 4 0 ～ 1 4 5 m。小浪底水库蓄水后，库区水位高于地下水位。黄河水便成为岩溶水重要补给来源之一，三、突水通道的变化小浪底水库蓄水后，新安北部许多小煤矿和废弃的小窑被水淹没，库区水沿废弃矿井灌入井下采空区和巷道中，与此同时，新安煤矿 4 0 ％面积位于水库盆地之下。这一变化。使矿井充水水源南以地下水充水为主变成以地表水、地下水为主，同时．库地表水也可以通过其他途径进入新安煤矿。 1 ．库区水沿淹没井筒进入矿井。 2 7 5 m线以下水库淹没范围内，分布着许多小煤矿和废弃多年的老窑，井 15 1 标高低于 2 7 5 m，已经被水淹没或即将被水淹没。库区水可沿小煤矿井筒顺流而下，进入采空区和巷道．同时补给各含水层。 2 ．库区水沿矿与矿之间的导水通道进入矿井。由于开采历史较长，各小煤窑相互贯通，形成矿与矿之间的导水通道，且导水通道都在库区水位标高之下．一旦有进水口，库区水便可灌入地下所有连通地方。 3 ．库区水沿采煤塌陷坑区进入矿井。根据资料，小煤窑采煤所造成的导水裂隙带发育高度 2 0 ～ 7 0 m，在地表形成面积大小不等的塌陷区带。地表裂缝也比较普遍。一些塌陷区及地裂缝在水库淹没区内．无疑就成为库区水进入矿井的导水通道。 4 ．库区水沿钻孔、开采水井进入矿井或补给地下水。淹没区内不仅分布着不少封闭不良钻孔，还有相当数量的水井。移民搬迁时，对这些水井没有做任何处理。淹没之后，便成了库区水补给地下水和进入矿井的通道。四、突水危险的变化 1 ．煤层底板奥灰水突水危险增大。水库蓄水至 2 5 0 一 2 7 5 m后．区域岩溶水排泄最低基准面比蓄水前提高了 1 0 0 ～ 1 4 0 m，库区水在新安煤矿东北部黄河南岸奥灰露头带以定水头补给奥灰水后．奥灰水以地下径流形式向新安井田流动同时在新安井田附近的水库淹没区内。库区水还可以通过淹没在水库内的钻孔、奥灰供水井、废弃井筒等直接灌人奥灰含水层内。值得提出的是．伴随着库区水位的提高，库区范围将进一步增大，由此会造成库区周围维普资讯 h t t p //w w w .l w 23.c o m 论文网论文大全 h t t p //w w w .l w 23.c o m 论文网论文大全一定范围内气候条件发生明显变化，如湿度增大、降水量增大等，奥灰水可以获得比原来更多的大气降水入渗补给和地表水的渗漏补给。所以．库区水位上升至 2 5 0 ～ 2 7 5 m 后，新安井田奥灰水水位必将上升至 2 7 5 m 以上。受库区淹没影响，新安矿东区 1 5 、 l 7采区相当面积处于水体之下．开采条件变得十分复杂．在库区水下采煤。因顶板破坏导致地面塌陷．库区水会直接灌入井下。按奥灰水位 2 7 5 m计算，开采二水平时．煤层底板所承受的水头压力最大可达 4 ． 7 5 M p a 。 2 ．煤层底板 L 灰突水危险增大。水库蓄水之前，煤层底板 l J 7 灰岩水因富水程度和补给条件均不好．对矿井充水威胁较小。蓄水后， I J 7 灰岩水获得库区水的补给．并与库区水有密切的水力联系．其水位也将上升至 2 7 5 m。 l J 7 灰岩与煤层底板之间的隔水层厚度平均 1 0 m，采动底板破坏深度约 1 l m。因此，其突水危险将十分突出。 3 ．顶板山西组砂岩水突水危险增大。山西组砂岩裂隙含水层是煤层顶板直接充水层．水库蓄水后，库区水可以通过构造裂隙、风化裂隙、采煤造成的导水裂隙等途径补给各层砂岩裂隙含水层。特别是库区水将充满小煤矿采空区，其水压与库区水位相同。在此条件下。砂岩含水层中所有储水空间包括构造裂隙、采动裂隙及孔隙等将全部被水充满。 4冰库水通过多种通道进入矿井。蓄水后，库区地表水将成为新安煤矿直接或间接突水水源之一，地表塌陷、废弃矿井、封闭不良钻孔、采动裂隙等都有可能成为地表水进入矿井的通道。 5 、小煤矿交水危险新安煤矿北部的小煤矿采空区充满水后，对新安煤矿安全构成严重威胁。新安煤矿在过去曾经数次发生小煤矿透水事故。 6 ．上下石盒子组裂隙水突水。小浪底水库蓄水前，二迭系砂岩裂隙水对矿井充水几乎没有影响。蓄水后．相当范围的二迭系砂岩地层被淹没在库水之下．直接接受库区水的补给，富水和补给条件得到改善。如有采动裂隙等通道沟通其与矿井的联系时。必然发生突水事故。综合以上因素，小浪底水库蓄水对新安井田矿井水文地质条件的影响是很大的。新安煤矿面临的突水淹井危险趋于增加。蓄水前．矿井正常涌水量主要来源于煤层顶板的砂岩裂隙含水层中的裂隙水，砂岩裂隙水补给条件差．因此．矿井排水以消耗含水层静储量为主．水量不大；蓄水后，煤层顶底板的直接和间接充水层包括顶板山西组砂岩、上下石盒子组砂岩裂隙含水层、石炭系薄层灰岩含水层、奥陶系灰岩含水层、第四系孔隙含水层都将得到库区地表水常年的补给．正常矿井排水将以消耗含水层动储量为主，矿井正常涌水量的大幅度增加将是不可避免的。各含水层地下水向矿井充水是以裂隙和断层为导水通道的．水流性质表现为水在裂隙介质中的渗流。蓄水后。库区地表水首先充满新安煤矿北部小煤矿采空区，采空区成为与地表水库相连通的地下水库，采空区水不仅可以定水头侧向径流补给各含水层，更重要的是，库区水沿新安煤矿与采空区之间业已存在的通道如巷道、采空区、裂隙带与冒落带等，以管道水流形式直接流向新安煤矿。其次．库区水可以通过库区内的塌陷区、废弃钻孔、废弃井筒等通道以灌入式方式进入矿井。这两种形式突水对新安煤矿安全威胁最为严重。五、小浪底水库给新安煤矿造成水害威胁的防治措施 1 ．采用“ 堵截 ” 的办法。按小浪底设计蓄水标高 2 7 5米时对矿井造成的影响．对可能与淹没区小煤窑相通的 1 l 、 l 3区上山淹没区在井下构建防水闸墙 5座，在地面打钻注浆孔 l 8个，进行堵截，从而有效地治理了小窑水。 2 ．采取 “ 封冻 ” 的措施。对于受小浪底库水及奥灰水威胁严重的井田区域，采取“ 封冻” 暂时停采，待进行水体采煤试验成功后再进行回采。 3 ．建立水情长观网和应急体系。一是在井下和地面设立了 1 1 个小浪底水情观测点．全天候观测了解掌握小浪底水位变化及对矿井的影响情况二是在井上下施工水文观测孔，随时掌握奥灰水变化规律； _一是完善防治小浪底水紧急预案。 4 ．完善防排水系统。增大矿井排水能力．增强矿井防灾、抗灾能力。经常检修并保持东西翼两座水闸门性能良好，灵活关闭。一旦发生突水，可紧急关闭水闸门，把损失降到最小程度。 5 ．加强生产过程中水害的监测监控。在生产过程中，一要加强三维地震勘探．详查采区内可能形成导水通道的断层、破碎带，然后在布置工作面时有目的地避开这些构造。二要购置瑞利波仪、音频电透视仪、 “ G I S煤矿地测信息管理系统 ”等先进的防水物探设备，对掘进头、巷道底板及上下侧帮进行探测，用以查明掘进头前方有无异常构造及富水区。作者单位义马煤业集团公司生产技术部责任编辑黄昊 2 0 0 6． 2 煤炭企业管理5 5 维普资讯 h t t p //w w w .l w 23.c o m 论文网论文大全 h t t p //w w w .l w 23.c o m 论文网论文大全