带压开采安全评价

1方庄二矿带压开采安全性评价方庄二矿2015年11月12日2审批意见编制人：审核：地测副总：总工程师：3方庄二矿带压开采安全评价一、概况方庄二矿井田范围内现主要在三个采区进行采掘活动，分别为：20采区、23采区和25采区。根据已有资料，L8灰岩岩溶裂隙水位标高为+53.18～-285m，按煤层底板标高与L8灰岩水位标高位于同一水平（既煤层承压为0MPa）和煤层底板隔水层能否承受L8灰岩水压值为界限，来划分非突水危险区、突水威胁区和突水危险区。本文以现有地质资料为基础，针对二1煤层底板含水层、隔水层的分析研究，对矿井带压开采的安全性作出评价。二、水文地质1、含水层依据空间分布特征、岩性及地下水类型，自下而上分为：奥陶系碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层、太原组下段L2灰岩岩溶裂隙含水层（组）、太原组上段L8灰岩岩溶裂隙含水层（组）、二1煤层顶板碎屑岩孔隙裂隙含水层（组）、下石盒子组碎屑岩孔隙裂隙含水层（组）及新近系+第四系砂卵砾石含水层（组）。①奥陶系碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层位于煤系地层基部，主要由奥陶系中统马家沟组角砾状灰岩、厚层状灰岩和白云质灰岩组成，厚度在400m左右。从赋存特征、构造条件及矿井涌、突水情况分析，该含水层岩溶裂隙发育，有良好的富水性，尤其上部，本矿与一矿井田内，共有6个钻孔揭露该层段，揭露厚度39.39-70.07m。②太原组下段L2灰岩岩溶裂隙含水层（组）L2灰岩层位稳定，厚度较大，单层厚4.00～16.45m，平均9.00m，4岩溶裂隙较发育。据方庄二矿27-1孔太原组灰岩抽水试验，渗透系数10.56～39.97m/d，原始静止水位标高为+98.67m，属岩溶裂隙强富水含水层。尤其在构造发育地段，受奥陶系灰岩水的垂向补给，致使该含水层富水性增强。③太原组上段L8灰岩含水层（组）L8灰岩厚2.20～19.60m，平均6.47m。钻探遇L8灰岩时，冲洗液有消耗现象，从矿井涌、突水量分析，该含水层为岩溶裂隙中等至强富水性。④二1煤层顶板碎屑岩类孔隙裂隙含水层含水层主要为煤层顶板大占砂岩与香炭砂岩，厚度分别为0.75～16.4m和0.15～14.44m，平均分别为6.88m和3.65m，孔隙裂隙不发育，弱富水性。本层为二1煤层顶板直接充水含水层，以滴、淋形式向矿井充水，一般情况下对正常开采影响较小。⑤下石盒子组碎屑岩孔隙裂隙含水层自砂锅窑砂岩底面至田家沟砂岩底，主要为碎屑岩及泥质类岩石互层，厚255.24～271.05m，平均265.57m。含水层有数层砂岩组成，含孔隙裂隙承压水，含水层补给条件差，加之同泥质岩类相间分布，同二1煤层平均距离大于71m，一般对煤层开采影响较小。⑥上石盒子组碎屑岩孔隙裂隙含水层方庄二矿内地层发育不全，仅保留下段地层，最大揭露厚度57.36m，主要为砂岩、砂质泥岩和泥岩。含水层主要由底部田家沟砂岩组成，厚度4.84～18.77m，平均16.83m，细～粗粒结构，为孔隙裂隙弱富水含水层，距离二1煤层较远，对煤层的正常开采没有影响。⑦第四系+新近系砂卵砾石含水层组5主要为粘土或粘土夹砾石层，厚28.33～484.60m，平均215.30m。含水层由1～17层砂砾石和卵砾石层组成，构成多层次复结构含水层组。由于埋藏浅，可直接接受大气降水与地表水补给。静止水位标高+90.48～+96.12m。矿化度0.307～0.309g/L，水质类型HCO-3•SO2-4-Ca•Mg。2、隔水层①本溪组铝土质泥岩隔水层由铝土质泥岩、簿层砂岩、砂质泥岩和铁质砂岩组成。区内有6个钻孔穿过该层位，厚1.80～24.45m，平均9.28m，岩性致密，是奥陶系灰岩含水层与太原组下段灰岩含水层之间的主要隔水层。在厚度大、地层完整的情况下，具有良好的隔水性能。在厚度变薄或被构造破坏，将失去隔水作用，使上下含水层之间发生水力联系。②太原组中部砂泥岩段隔水层由泥岩、砂质泥岩和砂岩及薄层灰岩组成，厚29.71m。在正常地段，是阻隔太原组上、下段灰岩含水层之间水力联系的良好隔水层。若受构造破坏，在断裂带附近将失去隔水作用，使太原组上、下段灰岩岩溶裂隙承压水发生水力联系。③二1煤层底板隔水层二1煤层底至L8灰岩顶，由L9灰岩、泥岩、砂质泥岩和砂岩组成，厚14.95～47.74m，平均23.97m。矿区东北部较薄，西南部较厚，是阻隔煤层底板太原组L8灰岩承压水充入矿井的主要隔水层。④二1煤层顶板隔水层二1煤层顶板至大占砂岩底之间的新近系底，由砂岩、砂质泥岩及泥岩等组成。其中，砂质泥岩及泥岩为主要隔水层位，泥岩与砂岩6互层，不仅阻隔了砂岩孔隙裂隙含水层间的水力联系，而且还是二1煤层顶板与新近系含水层之间的良好隔水层。三、二1煤层底板突水区域划分根据矿井生产地质报告，矿井井田范围内L8灰水位标高为+53.18～-285.0m。井田内上部煤层底板标高+50m以上部分煤层标高位于L8灰水水位之上，为非突水危险区，二1煤层大部分处于L8灰水水位之下。为评价其带压开采的安全性，计算井田开采二1煤层时底板L8灰岩岩溶水突水系数，划分突水威胁区与突水危险区。不考虑断层构造保护煤柱，根据《煤矿防治水规定》中单的规定，确定计算公式：MPTs式中Ts—突水系数（MPa/m），根据《煤矿防治水规定》规定，隔水层完整无断裂的地段按不大于0.10计算。P—煤层底板隔水层承受的水压（MPa），目前方庄二矿深部L8灰岩岩溶裂隙水的水位标高+53.18～-285.0m，二1煤层底板隔水层承压为0～5.84MPa。M—二1煤层底板至L8的距离（m），厚度14.95～47.74mm，其中已采地区隔水层要减去受回采影响破坏深度约15m左右。经计算，煤层底板标高+50～-350m范围内的大部分区域带压开采，但煤层底板隔水层能够承受的水头值大于实际水头值，因此将其划分为突水威胁区；煤层底板标高-350m以下范围内大部分及11采区标高-150m以下部分煤层底板隔水层能够承受的水头值小于实际水头值，因此将其划分为突水危险区（见水文地质突水区域划分图）。三、结论及建议71、根据矿井现有的地质资料进行分析，矿井现进行的采掘地区均为突水危险区域，所以要引起足够的重视，坚持预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采的防治水原则，杜绝突水事故。2、突水威胁区域，煤层底板隔水层能够承受的水头值大于实际水头值，开采后，隔水层不容易被破坏，可以带压开采，但要加强动态监测，制定现场应急预案，防止误揭断层或破碎带等导水构造。3、突水危险区域，煤层底板隔水层能够承受的水头值小于实际水头值，开采前要采取底板含水层注浆改造等防治水工程，确保工作面安全生产。