三塘煤矿水患灾害调查报告_图文.doc

六枝工矿集团三塘煤矿水患灾害调查报告 矿长 安全矿长 总工程师 编制 二0一一年度 目录 第一章矿井概况及水文地质情况 3 一、目的与任务 3 二、矿井概况 3 三、矿井水文地质情况 7 第二章矿井水害调查报告 19 一、调查时间 19 二、参加调查人员 19 三、调查路线 20 四、调查方式 20 五、调查情况 20 六、矿井水患分析 22 七、目前矿井需防范的水患 22 第三章矿井防治水措施 23 一、矿井开拓开采所采取的安全保证措施 23 二、防治水煤岩柱的留设 25 三、探放水、安全措施 30 四、井下排水 30 五、安全出口设施 31 六、地表水防治。设计依据、地面水防治、地面水防治工程及装备。 31 七、小窑、老窑水防治 34 第四章存在的问题 34 附三塘煤矿水害调查走访及笔录 36 第一章矿井概况及水文地质情况 一、目的与任务 根据煤矿安全规程和煤矿防治水规定要求,进一步查清本矿区范围内的水害情况,为矿井防治水工作提供可靠的资料,为探放水设计提供科学依据,确保我矿采掘活动的安全。经公司研究决定组织技术人员对矿区范围内的水害情况进行一次全面细致的调查, 2011年5月份通过对矿井水文地质资料的搜集、历年采空区的统计调查测绘、矿井涌水量的调查分析,相邻矿井的资料搜集,编写此报告。 二、矿井概况 1、交通位置 矿区交通主要为公路运输。有简易土石公路相通,南距三塘镇18km。井口距织金县城50km。三塘镇距六枝70km,部分二级公路,部分为三级公路,六纳公路至三塘镇接口处三塘煤矿公路为三级公路。井口距贵昆铁路六枝平寨火车发运站90km,交通方便详见交通位置图。 2、矿区范围与相邻关系 三塘煤矿隶属六枝工矿集团有限责任公司,是合法的国有煤矿。临近煤矿有4个在建矿井,分别为四季春煤矿、秀华煤矿、安贵良煤矿、苦李树煤矿见矿井临近煤矿分布图。 1、小窑分布及开采情况 1、老窑 勘查报告提供在矿井工业场地附近有老窑4个分别为1、14、15、16,主要分布于井田西部煤层露头一带,因历史原因已无法调查。 2、采空区 目前矿井开采16号煤层1838.781885.5m标高116′6-3工作面,采空范围见采掘工程平面现状图。 根据上述资料表明,矿区范围内分布有老窑、采空区。老窑、采空区有积水,矿井老窑年代久远,已垮塌,现不能准确确定采空区的范围,给矿井在以后的开采活动留下了安全隐患,因此,矿井在采掘过程中要坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”,以及“有疑必停”的原则,防治突水事故的发生。 3、自然地理 井田位于织金县西部与纳雍县交界处。山势呈北东东向分布。二叠系大隆长兴组地层呈单面山,突起在龙潭组地层上部成分永岭向南东坡缓。龙潭组地层地貌为凹陷.沿东西走向起伏不平。二叠系下统地层亦呈向东南倾单面缓坡山地形,植被发育,灌木成丛,树木茂密。 鸟瞰井田.峰峦起伏,沟谷相连。总的地势趋向中部高,往东向西渐低。最高山峰为双羊岩头,标高2254.5m。最低处为西部高家寨附近落水洞溪处,标高1823. 5m。龙潭组地层地面标高一般在 19002000m。 井田内无大的河流通过,主要为山间雨源小溪。由于受山势、岩性控制,溪沟多为曲流河成树枝状分布,河沟中大部分基岩裸露。从西向东排列的河流为锈水河和小鹿塘河,锈水河、小鹿塘河均系长江流域乌江上游。锈水河流量460m3/h,枯水季流量小,但基本不断流;小鹿塘河为井界河流,流量270m3/h,常年有水流出,为农田灌溉及生活用。 该区气候受地形及高程控制较为明显,年平均气温14℃左右,月平均气温最高24.8℃,最低4℃。平均年降雨量为1436毫米,最大年 降雨量1824.5毫米,最小为1081.1毫米。45月常见冰雹,对农作物有所影响,无霜期长,积雪期短。冬季则多细雨白雾 4、矿井开采情况 三塘煤矿开采方案设计由原六枝矿务局勘察设计研究所编制,初步设计生产能力6万t/a。于1995年12月26日进场施工, 1996年12月27日开始试生产,1997年2月1日正式投产。矿井设计生产能力为6万t/a,2006年矿井核定生产能力为8万t/a。该矿开采至今已开采近58万吨。 三、矿井水文地质情况 一、水文地质情况 1矿区水文地质条件、水文地质类型 一区域水文地质概况 三塘矿区位于三塘向斜的西北翼,在织金县境内,与纳雍县相邻,属长江水系。地势中部高,两边低。地形起伏较大,山高坡陡。最高点为双羊岩头,海拨2254.5m,最低点为井田西部高家寨附近,落水洞处海拨标高1823.5m,相对高差431m。区内无大的河流,多由沟谷汇集而成河溪。雨季河溪水猛涨,旱季多为细流。大气降水是本区地下水的主要补给来源;区内三迭系地层岩溶地貌发育,为区内的主要含水层;煤系底部的峨嵋山玄武岩在本区出露较好,为隐晶质至细粒结构,属相对的隔水层,与煤系无直接水力联系。龙潭组含煤地层以砂岩、薄层状石灰岩、泥岩及煤层互层,含水性弱。三迭系地层处于山岭地带,虽含水,但排泄条件良好,对煤系地层不构成直接威胁。 二井田水文地质条件 矿区山势与岩层走向基本一致,龙潭组煤系地层形成一明显的侵蚀构造槽谷,二迭系大隆长兴组沿地层组成一长梁山脊,纵贯全区,形成一条北东南西走向的分水岭,地表水汇集流人长江水系的三岔河。井田范围内较大的河溪有 2 条,其中锈水河在煤系地层中沿地层走向流出井田;小鹿塘河穿越煤系地层,沿地层倾斜方向流出井田范围。井田内无大型水库,无大的河流,沟谷纵横,均属小流量和季节性流水。 1地表水井田内山坡上冲沟平行排列,谷地中覆盖物较厚,多见泉水流出,但流量不大,一般在15m3/h,这些冲沟分布于煤系地层,汇集后形成小河流。井田内的2条河溪,自西向东分述如下第一条锈水河源于煤系下部的茅口灰岩中大木厂村附近,从马场村流进煤系地层后,河溪拐向西南,在高家寨村附近流人地下溶洞,汇人地下水。水流量实测为460m3/h。 第二条小鹿塘河源于小鹿塘村西茅口灰岩中,经小鹿塘村河溪流向东南穿过三湾村向东在空包包处汇人阿珠河。水流量在小鹿塘村中实测为270m3/h。 2含隔水岩层及其含水性自上而下简述 1、第四系Q 分布于坡谷,岩溶洼地或河谷盆地及岩溶丘陵区。一般都具透水性强,含水性弱的特点。出露泉水流量较小,受季节性影响,个别地形适宜的泉点。 2、第三系E 一般都是只透水而不含水。本层与下伏基岩呈不整合接触,底板无隔水层存在,地下水与下伏基岩中水密切相关。 3、三迭系T 1中三迭统关岭组T2g出露于三塘向斜的轴部,以碳酸盐岩为主。地貌景观多成峰林洼地,峰林坡立谷,岩溶丘陵和峰林山地。溶洞、溶道发育。含岩溶水较丰富,地下水排泄条件极为良好,常以暗河、岩溶泉等形式,出露于坡谷底、岩溶洼地、流量0100L/s。泉水多半受季节性控制。凡地下水埋藏较深地方干旱缺水现象严重。该层与下伏永宁镇组中水一般不具水力联系。 2下三迭永宁镇组T1yn 本层中砂页岩及泥灰岩具隔水作用。碳酸盐岩石岩溶发育,下部的灰岩最为强烈,形成岩溶丘陵,峰林坡立谷地形,溶洞、溶道甚为发育,含岩溶水丰富。而地下暗河普遍发育。出露泉流量021.7L/s ,个别暗河达1000L/s。地下水排泄条件极为良好,大部分水位埋藏深,可达数十至百余米以上,只有宽缓谷地中埋藏较浅,由数米至十余米。地下水多半以暗河或岩溶泉等形式于河谷中坡立谷底排泄。其余较高处出露的泉水常为季节性悬挂与泥岩接触带之接触下降泉。 3下三迭飞仙关组T1f分布于三塘向斜轴部地区,以碳酸盐岩石为主。组成蜂林洼地和蜂林坡立谷地形,溶洞、溶道及落水洞等广泛发育,透水性强,含岩溶水丰富,地下常集中以岩溶下降泉或暗河的形式出露。泉流量0108.6L/s。 泥页岩及泥灰岩等具隔水作用,岩石裂隙较发育。含层间岩溶裂隙水,水位一般埋藏很深在6m以上。另一特点是地下水常沿灰、页岩或灰岩与泥灰岩之接触带出露。 4、二迭系P由碳酸盐岩石,砂岩、泥岩及煤层组成,含水性随岩石成分的不同而大有所异。 1上二迭系长兴大隆组P3cd呈窄条带状分布于井田范围内。 泥页岩及粘土岩具隔水作用,灰岩中局部尚有岩溶管道。流量0.02L/s9.0L/s。 2上二迭统龙潭组P3L形成侵蚀地形及侵蚀构造中之山坡与纵向槽谷。山坡横向冲沟平行排列。谷地中覆盖第四系较厚,岩石中主要是砂岩和灰岩中含水。出露泉一般为裂隙下降泉,一般流量均小于1L/s,但也有个别达5L/秒。本层属弱含水层,水量小,随埋藏条件不同而承压或不承压。但以微裂隙承压为主,水位随地形起伏而异。 3峨眉山玄武岩组P3β本层在并田内形成沿走向延伸之陡峻山坡,横向冲沟亦较发育,岩石中部分具有柱状节理或节理裂隙,但一般宽度不大,多属闭合型的,含裂隙水极微,出露泉一般流量不大,均小于0.5L/s,个别达2L/s,极个别达10L/s。本层岩石属隐晶质至细粒结构,可视为相对隔水层或极弱裂隙水层。 4下二迭统茅口、栖霞组P2 mq 由碳酸盐岩石组成,分布于峨眉山玄武岩之下,岩溶化现象强烈,一般呈峰林洼地及峰林坡立谷地形,溶洞、溶道及落水洞等皆屡见不鲜,属岩溶水层,一般地下水埋藏深度常以暗河及岩溶泉的形式出露于岩溶谷地及河谷甲或山坡上。暗河流量较大一般在50L/ s ,部分大于1001OOOL /s 。泉流量最大者可达26L/s 。本层出露的低洼谷地,水源较好,常形成良好的耕作区。本含水层与下部含水层间有隔水层存在,一般无水力联系。 5下二迭统梁山组PL本层可视为相对隔水层,局部灰岩含岩溶裂隙水。 三老窑、煤矿分布及充水特征 勘查报告提供在矿井工业场地附近有老窑4个分别为1、14、15、16,主要分布于井田西部煤层露头一带,因历史原因已无法调查。临近煤矿有4个分别为四季春煤矿、秀华煤矿、安桂良煤矿、苦李树煤矿,见矿井临近煤矿分布图,位于北东部的安桂良煤矿在 16号煤层1885m 标高进行探放水时有水流出12m /h ,在该处已停止向前掘进巷道,并按规定留设了防隔水煤柱。而位于三塘煤矿上部的苦李树煤矿在16号煤层1821m 标高进行探放水时有水流出雨季1020m 3/h ,旱季≤10 m 3/h ,在该处已安规定留设了防隔水煤柱。以上两处涌水点根据分析应为老窑采空区水,为矿井水主要来源。 四矿床充水因素分析 1、直接充水水源 矿区主要含水层为P 2 mq 、P 3L 、P 3cd 、T 1f 、T 1yn 、T 2g 岩溶含水层,其 次为PL 、P3β、T1y7、P3d基岩裂隙含水层。其煤系地层上覆含水层是否为主要充水层位及充水水源,可根据可采煤层顶板岩性,计算未来坑道冒落带、导水裂隙带高度来加以判断。因矿井主要开采6、7、8、14、1616号煤层已接近回采完毕、23、32、35共八层煤层,故以开采6号煤层来计算坑道冒落带及导水裂隙带高度,具体如下冒落带最大高度Hc选用下列公式计算Hc4M,导水裂隙带最大高度Ht选用下列公式计算Ht100ΣM/2.1ΣM162.5,式中M可采煤层累计厚度取6号煤层平均厚2.84m,n可采煤层数取6号煤层一层。经计算Hc11.36m,Ht15.43m。6号煤层距P3cd底平均43.97m, P3cd厚32.237.31m,且顶板具有相应的隔水层。因此,最上部可采煤层6号煤层与上覆岩溶含水层P3cd至少间隔43.97m,即Ht26.79m43.97m。同时,矿井范围内有F129大断层,落差在4m左右,生产中应留设煤柱,防止断层导水,避免断层带构成含煤地层上下岩溶含水层中地下水向矿坑充水的天然通道。 老窑积水勘查报告提供在矿井工业场地附近有老窑4个分别为1、14、15、16,主要分布于井田西部煤层露头一带,因历史原因已无法调查。位于北东部的安桂良煤矿在16号煤层1885m标高进行探放水时有水流出12m3/h,在该处已停止向前掘进巷道,并按规定留设了防隔水煤柱。而位于三塘煤矿上部的苦李树煤矿在16号煤层1821m标高进行探放水时有水流出雨季1020m3/h,旱季≤10 m3/h,在该处已安规定留设了防隔水煤柱。以上两处涌水点根据分析应为老窑采空区水,为目前矿井水直接充水因素。 2、间接充水水源 1大气降水大气降水为区内主要间接充水水源。矿区位于北东南西走向的分水岭地带,含煤地段部分裸露,直接接受大气降水 补给,其充水强度与季节和降水强度、持续时间有密切关系。因此,未来矿井应加强雨季的疏排水工作。 2地表水井田内山坡上冲沟平行排列,谷地中覆盖物较厚,多见泉水流出,但流量不大,一般在15m3/h,这些冲沟分布于煤系地层,汇集后形成小河流。井田内的2条河溪,自西向东分述如下第一条锈水河源于煤系下部的茅口灰岩中大木厂村附近, 从马场村流进煤系地层后,河溪拐向西南,在高家寨村附近流人地下溶洞,汇人地下水。水流量实测为460m3/h;第二条小鹿塘河源于小鹿塘村西茅口灰岩中,经小鹿塘村河溪流向东南穿过三湾村向东在空包包处汇人阿珠河。水流量在小鹿塘村中实测为270m3/h。 3、间接充水含水层 为含煤地层上覆上二迭系长兴大隆组P3cd ,下三迭飞仙关组T1f,泥页岩及泥灰岩等具隔水作用,但岩石裂隙较发育,灰岩中局部尚有岩溶管道,对矿井充水有一定 的补给作用。 3、充水途径 1、天然充水途径 本次勘查的2个钻孔均未见断层,根据勘查及以往资料,矿井范围内有F129大断层,落差在4m左右,生产中应留设煤柱,防止断层导水,避免断层带构成含煤地层上下岩溶含水层中地下水向矿坑充水的天然通道。不存在强含水层通过断层带向未来矿坑充水的水害隐患。但矿井范围内有F129大断层,落差在4m左右,生产中应留设煤柱,防止断层导水。 2、人工充水途径 由于采矿活动的影响,因其产生矿坑顶板冒落裂隙带将是矿坑充 水的主要人工充水途径。 五矿井水文地质类型 该矿地下水以大气降水补给为主,矿井充水主要来源于含煤地层本身的裂隙水,主要可采煤层位于当地侵蚀,基准面1850m以上,直接充水含水层即含煤地层富水性弱,构造破碎带富水性弱,导水性差,综上所述,该矿属顶板直接进水的裂隙水充水矿床,水文地质条件中等。 六矿井涌水量 1矿井水文资料 1、矿井水的观测 三塘煤矿为分阶段机械排水,一阶段副斜井底1844m标高安装水泵为100D453型号1台,流量85m/h,杨程135m,吸水真空高度5.1m,电机功率55kw,配套电机YB250M-2型,额定电压380/660V,额定电流103/59A,额定转速2970r/min;三阶段1766m标高安装水泵为100D455型号4台,流量85m/h,扬程225m,吸水真空高度5.1m,电机功率90kw,配套电机YB2-280-2型,额定电压380/660V,额定电流161/93A,额定转速2975r/min。 2、涌水量构成分析 该矿开采至今已开采近58万吨,掘进巷道近4500m。现矿井涌水主要为位于北东部的安桂良煤矿和位于三塘煤矿上部的苦李树煤矿老窑采空区水,为矿井水主要来源。其次为主斜井巷顶沿砂岩裂隙流出的小水流及淋水;采面中为煤层顶板滴水,在小断裂处为淋水。底板也有个别处冒水,水量不大。 2矿井近三年的涌水量情况 地宗公司三塘煤矿提供的近三年的涌水量情况见表1-2-12。其 中2007年最大涌水量160.3 m3/h、最小涌水量30.2m3/h、正常涌水52.8 m3/h;2008年最大涌水量118.2m3/h、最小涌水量17.5m3/h、正常涌水34.1 m3/h;2009年最大涌水量151.3 m3/h、最小涌水量17.1m3/h、正常涌水46.9m3/h。 各水平涌水量表表1-2-12 3涌水量预计 1、矿井涌水量预算根据初定每百米垂高分水平预算,该区由于资料贫乏,既没有钻孔抽水试验资料,也没有积累井下实测资料,水 均衡预算结果偏大。故采用比拟法的预算结果较为合理。建议采用下表各值表1-2-13。 各水平涌水量表表1-2-13 但是,本区雨季降水量变化幅度大,据10年气象资料月最大降水量575mm,日最大降雨量达185.7mm,比预算采用的雨季降水量平均值参数大50,所以,矿井涌水量瞬时峰值可能要比上述预算数据成倍增加。因此,本矿井排水设计时要充分考虑该瞬变因 素,留一定的保险系数。 2、矿井涌水量评价 根据地宗公司三塘煤矿开采16号煤层开采标高1776m以上近三年来的涌水量情况及地质勘查预测涌水量数据,并结合在6号煤层开采时开采的标高为1873m以上,为此在6号煤层开采时的正常涌水量取68.5m3/h,最大涌水量取160.3 m3/h。在今后开采煤层时应考虑开采冒落裂隙带的扩张、边界条件的变化以及降雨极值引起的流量变化等因素合理修正排水设备。 二、矿井水文地质特点、水患类型及威胁程度分析、可能发生突水的地点和突水量预计。 1、矿井水文地质特点 矿井为以大气降水为主要补给来源的裂隙充水矿床。 2、矿井水害类型 三塘煤矿水文地质条件属中等类型,矿井水害类型主要有小窑水、老空水、地表水、裂隙水、断层水。 表7-1-1 水患威胁程度表 3、可能发生突水的地点和突水量预计 1可能发生突水的地点 该矿可能发生突水的地点为各煤层的老硐附近,掘进工作面,回采工作面顶板垮落。 2突水量预计 由于无法判断老窑的具体开采面积,因此,无法估算。 矿井在采掘过程中要坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先 治后采”,以及“有疑必停”的原则,防治突水事故的发生。 三、矿井水文安全条件评价 1、原六枝矿务局于1995年调查了三塘岩洞口、马场、小鹿塘村小煤矿地质情况后,提交了三塘煤矿地质情况简介;六枝工矿集团勘察设计科研所2000年5月提交织金三塘煤矿生产矿井地质报告。六枝工矿集团恒达勘察设计有限公司2010年5月提交的贵州省织金县三塘一号井煤矿勘查地质报告中只提供了简单的水文地质资料,建议该矿及时收集矿井水文地质资料,给矿井防治水管理提供科学的管理依据。 2.对水文地质基础资料来源及可靠性评价 六枝工矿集团恒达勘察设计有限公司2010年5月提交的贵州省织金县三塘一号井煤矿勘查地质报告对区域水文地质情况、地层的富水性、矿井的充水进行了初步分析,对矿井的生产有一定的指导作用。 3.水文勘探程度及存在问题 1地质简测报告采用地质资料较早,无详略的地质钻孔详细资料,而矿井现有巷道主要为16号煤层。因此建议矿井在生产过程中加强地质勘查及地质编录工作,切实弄清主采煤层赋存情况,以便指导生产; 2矿井技改方案设计开采煤层为6、7、8、14、16、23、32、35号八层煤,建议矿井生产过程中对煤层进行瓦斯含量及瓦斯涌出量的测定,获得可靠的瓦斯数据;生产中要加强防治煤与瓦斯突出、 通风、消防洒水、采取防爆措施。 3加强对矿区范围内采空区积水及水文地质条件情况调查工作要求加强对采空开采范围的积水情况进行调查,在施工过程中必须严格执行煤矿安全规程,在采掘过程中应坚持“预测预报,有掘必探,先探后掘,先治后采”,还必须做到“有疑必停”的原则。对连通地表的通道需进行堵截,防止地表水涌入井下。 4区内地形陡峻,在今后开采过程中,必须严格执行煤矿安全规程,防止由于采空区顶板垮塌而造成其上岩层开裂、垮塌,可能诱发地面发生地裂缝、滑坡及泥石流等地质灾害及矿坑突透水等各种安全事故的发生。生产过程中应坚持“地表岩移观测”并事先采取防范措施,以免造成居民生命、财产的伤害和损失。 5矿区范围内具备可采条件的煤层有6、7、8、14、16、23、32、35共8层煤,工程控制程度低,应尽快实施工程控制,提高资源量级别。 6 调查清楚矿区范围内的零星建筑物的数量,并对其进行搬迁处理。 第二章矿井水害调查报告 一、调查时间 二0一一年五月二日 二、参加调查人员 梅世兴史相福张勇史德华陈贵彬刘金才杨通祥胡昌贵 三、调查路线 工业广场→马场村→双阳岩头→小鹿塘→安桂良老窑→秀华煤矿→苦李树煤矿→四季春煤矿→回到矿 四、调查方式 对老窑的封闭情况,井口位置、方向、深度及井下巷道和方向等进行询问、调查,走访了解记录;并对各老窑及安桂良煤矿采空区老井老巷道相对应地面进行踏查。 五、调查情况 一相邻老窑情况 区内小窑多为斜井开拓,少数为平硐开拓。多数采M16 、M6号煤层,从1989年开始,采M16 、M6煤层的小窑逐渐增多。一般是沿倾向掘进100300m后,再沿沿煤层走向掘进,采用后退式开采。巷道有不同程度的坑木支护,多数小窑有绞车提升设备、抽水设备,使用矿灯照明,自然通风和机械通风都有,2004年整合矿井后该片区整合为四季春煤矿、绣华煤矿、苦李树煤矿、安贵良煤矿和本矿。 1四季春煤矿现处在建井期间,且位于三塘煤矿下方,固无水害威胁。 2绣华煤矿位于三塘煤矿西上方,回采6煤层,166煤层层间距较大,且有隔水岩层,区内无地质构造,固无水害威胁。 3苦李树煤矿位于三塘煤矿上方,回采6、16煤层,当前与三塘煤矿有足够的隔离煤柱,无直接水害威胁。但是,现为苦双整合后的煤矿,原两矿采空区已相互连通,其矿井涌水量连同双羊闭坑后的采空区涌水量通过采空区渗入三塘煤矿,增加矿井的排水负担。 4安贵良煤矿老井位于三塘煤矿东侧,回采16煤层。走访了当地老乡对附近开采情况及小窑情况的了解,通过调查走访了解到矿区范围内有以前被挖烧火煤的4个小窑已被炸封,了解它被开采的深度及出煤量和我矿关联不是太大。已闭坑的安桂良煤矿,无法入井调查,了解该矿生产的时间及产量情况和我矿探透水点有关联,但无人能提供准确的相关数据和坐标,所以未能正确计算采空区水量、但经过综合分析,安桂良煤矿老井开采的采空区积水,对三塘煤矿矿界从东往西180米范围的防治水工作的开展带来很大的难度,存在较大的水害威胁,对本矿开采的雨季三防工作影响较大,三塘煤矿井田北东向边界线与安桂良煤矿毗邻。安桂良煤矿老井是向西南方向即三塘煤矿井田方向回采的,据不完全了解,该井已越其界开采,并与三塘煤矿同层位开采,已于2006年闭坑,采空区内积存大量水。三塘煤矿曾多次与安桂良煤矿联系,但未找到能反映实际采掘位置关系的相关资料周边各相邻煤矿位置关系见附图 二煤层露头及地表水系调查从西向东排列的河流为锈水河和小鹿塘河,锈水河、小鹿塘河均系长江流域乌江上游。锈水河流量460m3/h,枯水季流量小,但基本不断流;小鹿塘河为井界河流,流量270m3/h,常年有水流出,为农田灌溉及生活用。 三老空降积水情况本矿沿M16煤层从南到北分布有5个民采老窑,均属斜井,深50130m,由于停采,坑中均有积水,坑中积水一部分来自大气降水,大部分来源于岩层地下水渗透长年累月积聚而成对三塘煤矿开采没有影响,最北边安桂良老井已闭坑无法入井调查,了解该矿生产的时间及产量情况,但无人能提供准确的相关数据 和坐标,所以未能正确计算采空区水量其量难到估算。采矿时应防止诱发该老井积水导致采区突水事件发生。 四地面塌陷情况通过对上述老窑大概开采位置和三塘煤矿采空区相对应地表进行踏查,未发现有裂缝和塌陷,但发现个别地方土壤明显疏松,雨季时要注意可能出现导水现象。 六、矿井水患分析 1、水患类型 造成矿井水害的水源有大气降水、地表水、地下水和老空水。其中地下水按其储水空隙特征又分为孔隙水、裂隙水和岩溶水等。 本矿属水文地质条件中等的矿床,矿井水害类型主要有采空区积水、大气降水、地下水、地表水。 2、突水水源 突水水源主要为采空区积水,小窑水、地表水、裂隙水、断层水。 3、矿井水害威胁程度分析 根据以上可见,本矿属水文地质条件中等,矿井受采空区老窑积水威胁较大,存在老窑突水危险,也存在地表水、滑坡或暴雨时,雨水通过地表裂缝或井筒溃入井下的可能。 七、目前矿井需防范的水患 1、矿井主井、副井和风井井口均高于当地的最高洪水位标高,无洪水溃入井下的水患,但在雨季强降雨时,必须注意井口后背山坡集水灌入井下,要在雨季前清挖好泄水沟。 2、大气降水大气降水主要通过顶板所存在的裂隙向巷道和采空区内渗漏,其直接充水强度和降水的强度及持续时间有密切关系。 雨季时,大气降水会形成山洪水通过地面连通的线部开采的老窑老空,塌陷或崩塌的井口井筒直接溃入其井下,对矿井构成威胁,必须保持警惕,值班人员在降大雨或大暴雨时,必须通知井下人员撤到地面,并注意巡查小鹿塘河,防止小鹿塘河灌入安桂良老井渗透到井下。 3、1167首采面煤层开采时,必须特别注意防范原安桂良老井老空水,其存在着较大的透水隐患,在采掘作业不慎贯通时,可能发生突水,对井下作业人员造成水害。因此,必须严格执行“有掘必探,先探后掘,边探边掘,先治后采“的探防水原则和矿制定的探防水措施,并做到有疑必停,待采取防范措施,处理安全后再作业。 4、含水层水矿井的开拓开采都在苦命李树煤矿、安桂良煤矿老井采空区标高以下,来自老空透水的威胁相对较大。在遇到断层带、岩溶裂隙溶蚀破碎带和溶洞塌陷区等时,除其本身含有一定的涌水外,极有可能与采空区积水有导水通道,揭露时形成一定的突水,甚至引发透水,应高底重视。 第三章矿井防治水措施 一、矿井开拓开采所采取的安全保证措施 1、矿井开拓工程位置及层位 矿井为斜井开拓。副斜井井口标高1899.475m,从16号煤层顶部按73o方位、26o倾角施工至1850.205m后用石门揭开16号煤层,主斜井井口标高1903.635m,按26o方位、18.5o倾角施工至1874.3m 后进入16号煤层与16号煤层皮带运输上山相连通;风井井口顶部标高1896.6m,沿16号煤层皮带运输上山顶部标高1877.3m布置回风 平巷,沿16号煤层施工与回风斜井贯通形成矿井通风系统。 三塘煤矿原设计主要开采6、16号煤层,矿井按煤层划分为两个采区即6号煤层一个采区、16号煤层划分为1个采区,一个水平水平标高16号煤层17761885m、6号煤层18612000m,分阶段进行开采。目前矿井只开采一采区的16号煤层,二采区未开发。 矿井在生产过程中,必须保证排水系统能够正常工作,必须坚持“预测预报、有掘必探,先探后掘、先治后采”的原则,同时必须坚持“有疑必停”的原则。 2、采掘工程所采取的防治水措施 1必须密切观察矿井内的淋水、涌水情况,必须坚持“预测预报、有掘必探,先探后掘、先治后采”的原则,同时必须坚持“有疑必停”的原则。 2定期收集、调查和核对相邻煤矿和废弃的老窑情况,并在井上、下对照图及采掘工程图上标出其位置、开采范围、积水情况、探水红线等。 3针对主要含水层段建立地下水动态观测系统,进行地下水动态观测、水害预报,并制定相应的“探、防、堵、截、排”综合防治措施。 4井巷在掘进过程中必须先探后掘,掌握前方水文情况,若发现有水患时,应及时采取措施,待确认安全后才向前掘进,并将出水点位置标于井上下对照图及采掘工程图上。井巷揭露的主要出水点或地段,必须进行水温、水量、水质等地下水动态和松散含水层涌水含砂量综合观测和分析,防止滞后突水。 5采掘工作面或其他地点发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突出预兆时,必须停止作业,采取措施,立即报告矿调度室,发出警报,撤出所有受水威胁地点的人员。 6井下和地面排水设施保证完好,所设沉淀池、水沟要及时进行清理,每年雨季前必须清理一次。每年雨季前对矿井防治水工作进行一次全面检查,成立防洪抢险队伍,并储备足够的防洪抢险物资。 7对于巷道破碎和淋水段特别加强支护,并采取导水等措施以免淋水直接淋至电缆上腐蚀电缆,巷道排水沟按规定设置并及时清理,巷道要保证排水坡度,对于巷道局部地段低洼集水段要设潜水泵或泥浆泵及时排水。 8以后掘进的开拓、准备巷道应根据井下地层情况选择稳定、淋水小的岩层,尽量避免穿过断层等构造带。 9要加强水文地质预测预报工作,提前预测和查清采掘工作面前方“断层、裂隙、陷落柱等构造导水性”的基本情况,以便提前采取针对性的防治水措施。 二、防治水煤岩柱的留设 ㈠防水煤岩柱的种类 由于井田16号煤层有较好的隔水层,各含水层之间的垂直水力联系通道不畅通,含水层的裂隙发育情况以及含水层的水力补给情况不明显,主要水患来自周边老窑采空积水,因此防水煤岩柱的留设尤为重要,根据该矿的实际情况,设计需要留设的防水煤岩柱主要有以下几种 1、断层两侧或四周留设防水煤岩柱; 2、煤层露头防水煤岩柱; 3、采空区防水煤岩柱; 4、井田边界防水煤岩柱; 5、井筒、大巷、下山等主要巷道防隔水煤岩柱 6、地面水体、建筑物保护煤柱。 防水煤岩柱的留设原则 1、在有突水威胁但又不宜疏放或注浆堵水疏放或注浆很不经济时的地区采掘时,必须留设防水煤岩柱。 2、防水煤柱一般不能再利用,故要在安全可靠的基础上把煤柱的宽度或高度降低到最低限度,以提高资源利用率。 为了多采煤炭,充分利用资源,也可以用采后充填,疏水降压、改造含水层充填岩溶裂隙等方法,消除突水威胁,创造少留煤柱的条件。 3、留设防水煤岩柱必须与矿井的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩的物理力学特性、煤层的组合结构方式等自然因素密切结合,还要与采煤方法、开采强度、支护方式等人为因素相适应。 4、一个井田或一个水文地质单元的防水煤岩柱应该在它的总体开采设计中确定。即开采方式和井巷布局必须与各种煤柱的留设相适应,否则会给以后煤柱的留设造成极大的困难,甚至无法留设。 5、在多煤层块段,各煤层的防水煤岩柱必须统一考虑确定,以免某一煤层的开采破坏另一煤层的煤岩柱,致使整个防水煤岩柱失效。 6、在同一地点有两种或两种以上留设煤岩柱的条件时,所留设的煤岩柱必须满足各留设煤岩柱的条件。 7、对防水煤岩柱的维护要特别严格,因为煤岩柱任何一处被破坏,必将造成整个煤岩柱无效。防水煤岩柱一经留 设即不得破坏,巷道必须穿过煤柱时,必须采取加固巷道、修建防水闸门和其它防水措施,保护煤岩柱的完整性。 8、留设防水煤在岩柱需要的数据必须在本地区取得。邻区或外地的数据只能参考,如果需要采用,应适当加大安全系数。 9、防水岩柱中必须有一定厚度的粘土质隔水层或裂隙不发育、含水层极弱的岩层,否则防水岩柱将无隔水作用。 ㈡ 防水煤岩柱的留设 1、断层防水煤岩柱的留设 断层破坏了岩层的完整性,常常成为含水层间的联系通道。断层的某一区段是否导水、导水性强弱等情况取决于断层两侧岩层的接触关系、含水层的水压以及采矿活动对断层的重复破坏作用。 1含水或导水断层防隔水煤柱的留设 煤层直接和富含水层、导水断层接触,顶底板无突水可能,即煤柱主要是顺层受压时,可参照下述公式计算煤柱宽度 L 0.5KM P K P /3 式中L 顺层防水煤柱宽度m ; M 煤厚或采高,M16号煤层的平均厚度分别为1.45m ; K P 煤的抗张强度kgf/cm 2,K P 取8kgf/cm 2; P 水头压力kgf/cm 2,P 50kgf/cm 2; K 安全系数,一般取25,本设计取3。 M16号煤层开采时L 0.551.458/503 15.70m 根据上述计算,并结合实际情况,含水或导水断层两侧M16煤层 两侧各留设20m 防水煤柱。 2、井田边界煤岩柱的留设 井田边界煤柱可参照下述公式计算煤柱宽度 L 0.5KM P K P /3 式中L 顺层防水煤柱宽度m ; M 煤厚或采高,M16号煤层的平均厚度分别为1.45m ; K P 煤的抗张强度kgf/cm 2,K P 取8kgf/cm 2; P 水头压力kgf/cm 2,P 50kgf/cm 2; K 安全系数,一般取25,本设计取3。 M16号煤层开采时L 0.531.458/503 9.42m 根据上述计算,并结合实际情况,井田边界煤柱留设20m 防水煤柱。 3、煤层露头防水煤岩柱 H 防H 裂 H 保≮20m 式中 H 防-----防水煤岩柱高度m H 裂-----垂直煤层的导水裂隙带最大高度m ; H 保-----保护层厚度m ; M16煤层露头防隔水煤柱为 H1001.45/10.33.5219.58m 根据上述计算,并结合实际情况,M16煤层煤层露头防隔水煤柱为30m 。 4、采空区防水煤岩柱; ①在采空区或老空积水区下开采时,巷道与水体之间的最小距离不得小于巷道高度的10倍,经计算为102.222m。巷道最大高度为2.2m ②采空区或老空积水区下同一煤层中进行开采时,若采空区或老空积水区的界线已基本查明,隔水煤柱的尺寸应按含水或导水断层防隔水煤柱的留设要求留设。 故采空区防水煤岩柱按22m留设,计算详见断层防水煤岩柱的留设。 ③在采空区或老窑积水区下的煤层进行回采时,防水煤岩柱的尺寸不得小于导水裂隙带最大高度与保护带厚度之和。故采空区防水煤岩柱按30m留设,计算详见煤层露头防水煤岩柱。 根据上述计算,并结合实际情况,采空区边界留设35m的防水煤岩柱。 5、井筒隔水煤柱 结合该矿的实际情况,设计井筒两侧各留设20m防水煤柱。 6、地面水体、建筑物保护煤柱 矿区内有村寨,其保安煤柱留设原则首先在地形图上均以边界外推划出20m围护带,然后按煤层倾向向下方向移动角65、向上方向按70移动角投影到煤层上圈定压覆面积,然后计算煤柱。 地面没有重点保护的建筑物、公路,无需留设保护煤柱。矿井矿区范围内没有地表水体,无需留设地表水体保护煤柱 各种煤岩柱尺寸见表7-2-1。 表7-2-1 各种煤岩柱尺寸表序名称6、7、8、14、16 三、探放水、安全措施 三塘煤矿16号煤层1167采面已形成,无掘进巷道,采面探放水施工已结束,未发现有较大的水害威胁,采取综合防治水措施后即可回采。根据矿井开采揭露在1166-3采面风巷1885标高上部探到老窑采空区,涌水量12m/h,已采取注浆封孔,接管引排等综合防治水措施进行疏水降压,对工作面回采不存在影响。 生产过程中应根据新的勘探资料和该矿井生产过程中对水文地质条件的进一步认识,及时调整防治水方案。 矿井生产期间的排水措施矿井生产期间必须在所有巷道内设置排水沟,将巷道中的水引至排水仓,在水仓中设置水泵将水集中排到地面。 采煤工作面发生水灾时的避灾线路为 井下人员由1167回采工作面→1167回风巷→1167回风上山→16号煤层总回风巷→回风斜井→地面; 其它未叙部分严格按煤矿安全规程和操作规程执行。 四、井下排水 根据相关专业资料,该矿井下正常涌水量为38m3/h,最大涌水量为152m3/h。根据矿井开拓布置方案,矿井设计采用平硐开拓,矿井涌水通过主平硐水沟自流排出地面。 五、安全出口设施 为保证矿井突水时井下人员能够安全撤离,必须设置安全出口。按照煤矿安全规程2010第18条、第50条之规定,每个矿井、井下每个采区、每个工作面都必须至少有2个便于行人的安全出口。 六、地表水防治。设计依据、地面水防治、地面水防治工程及装备。 1、地表水防治设计依据 1防洪标准及防洪坝墙设计要求 由于工业场地选择在平缓地带,且场内有河沟穿行而过,为保证工业场地和矿井不