4210回风第二回风巷探水方案

4210皮带顺槽探放水方案山西柳林凌志柳家庄煤业有限公司1第一章探放水工程设计内容第一节水文概况一、区域水文地质概况本井田所处位置属黄河流域，岩溶水属柳林泉域的径流排泄带，区域地势总体是北面低，东南稍高之趋势，属中低山地形，处于吕梁复背斜和鄂尔多斯台坳两构造单元之间。区域内主要河流为三川河，其上游北川河、东川河和南川河于李家湾汇集。三川河后大成站多年平均径流量2.87亿m3，北川河河口站为0.924亿m3，南川河河口站为0.818亿m3。区域内主要含水岩系按其含水类型可分为：（一）、寒武-奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层本含水层组主要为寒武系中统至奥陶系中统的一套石灰岩、泥灰岩、白云岩等可溶性岩石，主要出露于东南部山区，含岩溶裂隙水，为区域主要含水层组。寒武系、奥陶系地层总厚460～830m，为煤系基底，含水层组的富水程度主要受构造和岩性控制，断裂带与褶皱轴部岩溶较发育，钻孔单位涌水量1～30L/s·m，在构造不发育与碳酸盐岩深埋的情况下，岩溶不发育，钻孔单位涌水量为0.001～0.6L/s·m。本区位于柳林泉域，横跨吕梁复背斜和鄂尔多斯台坳两构造单元之中，太古界变质岩类与元古界长城群石英砂岩为区域隔水底板，石炭、二叠系地层覆于其上，形成由东向西倾伏，单斜状蓄水构造。北界和东界北段为太古界变质岩构成的地表分水岭，属地表水的汇水边4210皮带顺槽探放水方案山西柳林凌志柳家庄煤业有限公司2界，东界吴城、枝柯段为下古生界碳酸盐岩类构成的地表分水岭，属地下水的汇水边界。东南界上顶山—棋盘山以太古界变质岩出露界线为区域的边界，属地表水汇入边界，西界为石炭二叠系砂页岩构成的阻水边界，属岩溶水排泄边界。柳林泉位于柳林县城东面，寨东村至薛家湾间的三川河河谷中，属侵蚀溢流泉群，出露标高为790～803m，总流量2.6～6.17m3/s，多年平均流量3.19m3/s(1956—2003年)，1991—2003年的年平均流量仅1.97m3/s，是区域地下水排泄中心。泉水温度为15℃～21℃，水质类型较为复杂，以重碳酸硫酸钙钠型水为主，矿化度0.3～1.3g/l，泉点出露较多。（二）、石炭系太原组砂岩裂隙含水层本组由四层石灰岩组成，厚度为788.9～863.2m，为区域主要含水层之一，含水层间裂隙岩溶水，富水性的强弱取决于裂隙岩溶发育程度以及埋深情况。山西组砂岩总厚约20.0m，与煤层联系不甚密切，其间多为泥岩间隔，石盒子组有厚约80.0m的砂岩，出露泉水很多，但都较小，一般都在0.10L/s.m以下。（三）、二叠系山西组、石盒子组砂岩裂隙含水层主要以二叠系陆相沉积的碎屑岩为主，夹大量的粘土岩，含水层以风化裂隙和构造裂隙为主，属弱含水层，各层位的含水层相对呈层状，各具补给区，构成若干小的含水系统。其间水力联系较弱。（四）、第三系、第四系孔隙含水层组区域内广泛发育，大都是覆于地表的不透水或弱透水的黄土层，一般不含水，只有分布在地势低洼的河谷，沟谷的砾石层含水，其中4210皮带顺槽探放水方案山西柳林凌志柳家庄煤业有限公司3主要是三川河河谷中的砾石层，砾石透水性强，厚约7.35～9.27m，表层多覆盖砂质粘土，砾石层易于接受大气降水和河流的补给，其中蕴藏有丰富的潜水流。二矿井水文地质条件（一）、地表水井田属黄河流域。位于井田南部边界附近向西倾斜的冲沟为主冲沟，平时干涸无水，雨季分别汇集分叉冲沟，向西经各大沟谷流入黄河。井田内各井口位于该主冲沟内，雨季洪水对井口存在淹井危险性。本井田内无常年性河流通过，区内沟谷中仅在雨季有短暂性的流水通过。（二）、含水层井田内含水层自下而上有奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层、石炭系上统太原组砂岩裂隙及石灰岩岩溶裂隙含水层、二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层、二叠系上、下石盒子组砂岩裂隙含水层及第三、四系松散岩类孔隙含水层。1．奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层奥陶系灰岩广泛出露于区域东部，根据本次勘探工作揭露峰峰组岩性以石灰岩、泥灰岩为主，夹石膏层和角砾状泥灰岩。三交勘探区详查资料，峰峰组一般厚106m，下部多为泥灰岩、角砾状泥灰岩及石膏层，上部以灰岩为主。钻孔单位涌水量最大0.46L/s.m，渗透系数最大1.97m/d。上马家沟组一般厚250m左右，主要由灰岩、泥灰岩、角砾状泥灰岩组成，该层岩溶较峰峰组明显发育，富水性显著增4210皮带顺槽探放水方案山西柳林凌志柳家庄煤业有限公司4大。上马家沟组顶部单位涌水量0.027～0.556L/s.m，渗透系数0.085～5.87m/d。根据现有资料，奥灰岩溶发育程度和富水性很不均一，单位涌水量再不同地钻孔中最大相差20余倍，一般来说，随埋深而变化，即埋深小岩溶发育程度高，富水性强，反之富水性较弱。2010年1月山西省第五地质工程勘察院在本井田内西南部原山西亚通柳家庄煤业有限公司施工一水井，井深552.40m，取水层位为奥陶系中统峰峰组及马家沟组，经抽水试验，出水量达1200m3/d，静止水位20.0m，水位标高798.053m。2007年8月山西地宝能源有限公司在本井田外东部710m处原山西柳林兴家沟井田内施工一水井，井深552.50m，取水层位为奥陶系中统峰峰组及马家沟组，经抽水试验，出水量达1200m3/d，静止水位131.00m，动水位136.40m，水位标高799.168m。根据两个水井资料推测本井田内奥陶系灰岩含水层水位标高为797.5-799.5m。奥灰水水质差异显著，一般浅部径流条件好属于地下水积极交替带，溶蚀作用强，水质类型多属HCO3-·SO42—Ca2+·Mg2+型，矿化度小于1g/l，为硬的淡水、水质好。而在较深部的地下水缓慢交替带，水质明显恶化，水质类型多属Cl-·SO42—Na+·Ca2+型，矿化度可高达8.6g/l，并具浓烈的硫化氢味，为极硬的咸水。2．石炭系上统太原组碎屑岩类夹石灰岩岩溶裂隙含水层本组含水层可分为两类：砂岩裂隙含水层和L1、K2、L4、L5灰岩岩溶裂隙含水层。一般砂岩裂隙含水层富水性弱；石灰岩除K2在井田局部尖灭以外，其余大部均较稳定，岩溶裂隙不太发育，富水性弱。据三交详查区资料，太原组混合抽水试验:本含水层静止水位标4210皮带顺槽探放水方案山西柳林凌志柳家庄煤业有限公司5高816.74m，单位涌水量q＝0.409L/s.m，渗透系数K＝2.11m/d，矿化度0.968g/L。水质类型为HCO3-·SO42-—Mg2+·Na+·Ca2+型。3．二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层由碎屑岩类的泥岩、砂质泥岩、砂岩等组成，以粗、中、细粒各层砂岩裂隙不同程度含水为主，随埋深增加富水性减弱。根据三交详查资料，单位涌水量0.005-0.1L/s.m，渗透系数0.0007-0.5m/d，矿化度1.3g/L，富水性弱。水质类型为SO42-·HCO3-—Ca2+·Mg2+型。4、上、下石盒子组砂岩裂隙含水层主要为中粗砂岩和砂砾岩，胶结较疏松，富水性较好之砂岩与杂色泥岩或砂质泥岩相间形成良好之隔水层。其上部风化裂隙较发育，形成风化壳潜水储藏带，据本井田内502号水文孔抽水试验结果，其单位涌水量极小，富水性弱，PH值6.91—9.10。5.上第三、四系松散岩类孔隙含水层井田内地表大部被第三、四系松散层覆盖，可直接接受大气降水补给，部分向下补给基岩含水层，部分于沟谷低洼处以泉的形式排泄。该含水层富水性较弱，局部中等。其中出露于梁、峁之上的第四系中上更新统，由于补给和蓄水条件的限制，可视之为透水而不含水的岩层；沟谷中的第四系全新统含水层比较富水，主要是一些透镜状砾石层，单井出水量为5～20m3/d；上第三系上新统富水性较弱，单井涌水量小于10m3/d。（三）、隔水层1、石炭系中统本溪组隔水层4210皮带顺槽探放水方案山西柳林凌志柳家庄煤业有限公司6由泥岩、粘土岩、铝质泥岩、铁质泥岩等组成，厚度25.25ｍ左右，是一较好的隔水层。2.石炭系太原组和二叠系山西组及下石盒子组层间隔水层组本隔水层组由泥岩、砂质泥岩、粘土质泥岩及煤层等组成。分布于各层石灰岩和各层砂岩含水层之间，起到层间相对隔水的作用。3．上第三、四系松散层隔水层上第三、四系松散层间的粘土层、亚粘土、砂质粘土均为良好的隔水层。（四）、含水层补、径、排条件（一）补给条件井田内地下水类型主要为承压水，潜水分布范围小，承压水主要靠在含水层露头区接受大气降水补给，而含水层的出露范围除奥灰广泛以外，其余分布范围有限，再加上降水量小，地形坡度大，因此承压水的补给条件除奥灰较好外，其它都不太好。（二）径流与排泄地下水均以层状径流方式顺层径流，以泉和人工排泄的形式排泄；岩溶水在本井田内主要沿东部向南径流。另外人工开采奥灰岩溶水进行排泄。第二节周边相邻煤矿和废弃老窑情况我矿东临麻塔则煤矿，北接东辉集团邓家庄煤矿，南临2006年已关闭的石洞门煤矿和南坡煤矿，西接东辉集团邓家庄煤矿实体煤4210皮带顺槽探放水方案山西柳林凌志柳家庄煤业有限公司7区。根据四邻煤矿所提供的图纸资料了解，周边煤矿无越层越界开采现象，且关闭的两座煤矿坑口封闭完好。综上情况，相邻矿井对我矿构不成较大的水害威胁，但必须经常与相邻煤矿进行图纸资料的交换，做到自保，互保。第三节掘进工作面水文地质条件一、水文地质情况我矿现开采4#煤层，掘进工作面为西采区4210皮带顺槽。位于本矿井田5＃煤层西采区北部，南为西采区三条巷道（西采轨道巷、西采皮带巷、西采区回风巷），北接东辉集团邓家庄煤业有限公司井田，西为本矿实体煤层，东接4208采空区。二、水害类型预计在掘进区域内地质构造简单，无大断层，陷落柱等地质构造。本区域内无常年性河流，雨季才有少量流水，在矿界、保安煤柱以及防洪堤坝的堵截下，地表水一般不会补给井下。4210皮带顺槽掘进工作面受西采区老采空区积水的影响，在探水线区域内，就以在掘进过程一定做好探放水工作。三、积水量及水压预计1、采空区积水量的估算W——采空积水量K——采空的充水系数，取0.2ahamkwsin139078sin6.32200.32.0ma4210皮带顺槽探放水方案山西柳林凌志柳家庄煤业有限公司8a——采空走向长220mm——采高3.0m，取3.0mH——采空区空高垂高3.6m，α——煤层倾角（4°）2、钻孔出水口压力计算P1=P2=ρgh=1.0×103×9.8×3.6=0.0353MPP——钻孔出水口水压(Pa)ρ——密度，取1.0g/m3g——重力加速度9.8N/mh——钻孔出水口与采空区积水最高水位的标高差（m）,取3.6m第四节探放水巷道的开拓方向、施工次序、规格和支护方式一、巷道的规格4210皮带顺槽长为1340m，开拓方位角为0°，该顺槽为双巷掘进，巷道沿煤层底板布置挑顶1.0m，平均坡度为4°，设计净宽为4.5ｍ，巷道净高3.0m,断面积为13.5m2。探水硐设计净高为2.0m，宽6.0m，深3.0m，间距为104m。二、巷道支护方式根据钻孔的资料分析和以往回采巷道的矿压观察数据及支护经验，确定该巷道及探水硐均采用“锚杆＋钢带＋菱形网＋锚索”联合支护。三、施工次序4210皮带顺槽探放水方案山西柳林凌志柳家庄煤业有限公司9我们将采用边掘边探的方式，探水与掘进循环作业，即探水—掘进—探水，探水距离140m，允许掘进距离110m，超前距30m。第五节探放水钻孔的参数及施工技术要求和超前距、帮距的确定一、探水钻孔布置每次探水扇形布置5个钻孔，钻孔布置在距底板以上0.9m处，孔号为1、2、3、4、5；1号孔方位角为0°，详细参数见下表：备注：遇地质变化带，探水方位角、竖直角可以根据工作面的实际情况，由探水技术员标定孔位。二、探水距与超前距的确定孔号孔深（m）方位角(°ˊ)竖直角(°ˊ)距帮位置（m）距底位置（m）1140349°4°（0.70，2.30）1.02140354°4°（0.97，2.03）1.03140359°4°（1.24，1.76）1.041404°4°（1.51，1.49）1.051409°4°（1.78，1.22）1.0614014°4°（2.05，0.95）1.0714018°4°（2.32，0.68）