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郑州嵘昌集团宏鑫煤业有限公司11040上副巷掘进防治老空水安全措施编制：孙少旭审核：秦献标科长：孙少旭总工程师：袁满仓2013年4月12日会审单位领导意见地质防治水科：年月日生产科：年月日调度室：年月日安全科：年月日技术科：年月日总工程师：年月日1郑州嵘昌集团宏鑫煤业有限公司11040上副巷掘进防治老空水安全措施一、11040上付巷概况：11040上付巷位于风井西南部300米处，地表以低山丘陵为主，地面对应位置是吴家沟李家村。南部为11020采煤工作面，东北部为运输机上山。地面标高为+328—+363米，井下标高为+220—+267米。该工作面计划长度280米。二、煤层情况该掘进工作面煤层为二1煤，呈黑色、粉末状、半光亮型，煤层原生构造受滑动构造影响而遭受破坏，层理不清，滑面及摩擦面发育，强度较低。煤层结构简单，厚度变化不大。三、煤层顶板情况煤层顶板为大占砂岩，厚度为12m,直接顶为砂质泥岩，平均厚度为9m,老底为L8灰岩，平均厚度2.7米。四、地质构造情况根据附近钻孔资料，相邻运输机上山和两条大巷实揭地质资料以及二1煤层等高线分析，该工作面二1煤层整体呈单斜构造，但煤层底板起伏变化不大。整个工作面全部为滑动构造，顶板直接压煤，岩性为断层泥岩和断层角砾岩，煤层顶板起伏变化大且极为破碎，将对掘进时顶板管理产生较大的影响。2北区为低山丘陵地形，基岩大面积出露，根据露头，矿井工程和钻孔揭露，地层有老到新为：寒武系上统、石炭系中统本溪组、、石炭系上统太原组、二叠系山西组、下石河子组第四系。现有老至新有：以灰色、浅灰色层状、白云岩为主，含少量鳞石团块，底部为薄层灰岩，矿区钻孔揭露最大厚度为6米。五、区域水文地质1、相邻矿井位置及开采情况井田附近有两处老煤窑开采二1煤层，因未形成规模，无法考察。井田以北沿二1煤层露头新登矿为竖井开采，采用滚帮、放顶煤采法，密集支护。开采煤层均为二1煤层，煤层厚度较大，一般大于10米。均属低沼气矿井，井下水多来自第四系浅层水和风化带淋帮水，据现场调查，目前井田以北生产矿井均已报废，全部进行了回填。2、地表采空区塌陷程度、范围和塌陷裂缝的分布情况矿井开采区内地貌类型为黄土丘陵，地形平均坡度约为4°50′，局部坡度25～40°，相对高差224.9m，区内大面积被第四系黄土覆盖，沟谷纵横，区内沟谷发育，东南部多U形谷，西北部多V形谷，局部可见悬崖峭壁。地形地貌复杂程度为中等。开采二1煤层埋深在321～662m，根据近几年对矿井开采期区内地面巡查，地面无塌陷及裂缝等情况。3、水文地质含水层：区内第四系厚0～25.81m，平均厚7.97m，岩性上部为黄土，下部或底部为砂砾石层，含孔隙潜水，水位标高277.7～3279.4m。该含水层的厚度、水位埋深及其富水性差别较大，其水源主要以大气降水为主，其水位、水量动态不稳，具有明显的季节性变化特征。二叠系石千峰组砂岩孔隙裂隙承压水含水层，为碎屑岩孔隙裂隙承压水含水层，主要指平顶山砂岩，其层位稳定，分布广泛，层厚一般47.55～73.27m，岩性主要为粗、中粒长石石英砂岩，厚—巨厚层状，孔隙裂隙及小溶洞发育。该含水层富水性中等且较均匀，具有一定的供水意义，因距下部二1煤层较远，平均距离约573m，对采煤影响不大。二叠系上统上石盒子组砂岩孔隙裂隙承压水含水层，为碎屑岩孔隙裂隙承压水含水层，主要由中、粗粒砂岩组成，其中七煤组底部田家沟砂岩比较稳定，厚度平均6.18m；该含水层在井田内有出露，接受大气降水补给，与下部含水层水力联系较弱，一般富水性较差。另外距下部二1煤层平均约为358m，对采煤影响不大。二叠系下统下石盒子组砂岩孔隙裂隙承压水含水层，为碎屑岩孔隙裂隙承压水含水层，由下石盒子组粗～细粒砂岩组成，中隔泥岩、砂质泥岩，是一些互不发生联系的含水层。一般富水性较差，与下部含水层水力联系较弱。距下部二1煤层平均约为63.12mm，为二1煤层间接充水含水层。二叠系下统山西组砂岩孔隙裂隙承压水含水层为碎屑岩孔隙裂隙承压水含水层，以二1煤层上部的香炭砂岩、大占砂岩为主，平均厚度分别为5.28m、8.44m。4该含水层距二1煤层0～8.50m，平均2.52m，为二1煤层顶板直接充水含水层。在矿井生产中，该含水层水多以滴水、淋水形式向矿坑充水。石炭系太原组上段灰岩岩溶裂隙承压水含水层，该含水层由L7～L9三层灰岩组成，其中L7和L8两层灰岩较发育，区内共有13孔穿过该层，厚度5.70(11902孔)～25.36m（0010孔），平均厚10.31m。该含水层距二1煤层底板1.00～20.62m，平均7.92m，为二1煤底板直接充水含水层，对开采二1煤层有直接影响，是矿井疏排的首要对象。石炭系太原组下段灰岩岩溶裂隙承压水含水层，由太原组下段L1～L4灰岩组成，区内共有0012、12001、11303三个钻孔揭穿该含水层，厚度分别为21.17m、14.81m和9.85m。该含水层直接覆于一1煤之上，为一1煤层顶板直接充水含水层，距二1煤层底板22.78～46.78m，平均40.55m，为二1煤层底板间接充水含水层。寒武奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水含水层，∈3ch白云质灰岩仅0204、12001、11303和新玉水井孔四孔揭露，揭露厚度分别为11.50、5.20、5.00和30.87m，据统计，本含水层距二1煤层57.93～90.70m，平均69m，是二1煤层底板较富水的间接充水含水层。隔水层：二叠系砂岩含水层之间的层间隔水层，二叠系砂岩含水层之间，均分布有厚度不等的泥岩、砂质泥岩等泥质岩层，其岩性比较致密，不透水，阻隔了各含水层之间的水力联系，起到了层间隔水作用。二1煤层底板细碎屑岩隔水层，指二1煤层底板至太原组上段灰5岩顶界之界的岩层，岩性主要为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，厚1.00(11811孔)～20.62m（0202孔），平均厚7.92m。该层在正常情况下有一定的隔水作用，但由于底板有效隔水层厚度很小，在采动过程中易发生隔水层破坏现象，特别是遇厚度较薄地段或受构造破坏地段，将会被下部岩溶水所突破，起不到隔水作用。石炭系太原组中段砂泥岩隔水层，指L4灰岩顶界至L7灰岩底界间的碎屑岩段，主要由泥岩、砂质泥岩及粉砂岩组成，揭露厚度18.10(11303孔)～25.80m（0012孔），平均厚21.87m，层位稳定，裂隙不发育，透水性差。正常情况下，能起到良好的隔水作用，可阻隔太原组上、下段灰岩含水层之间的水力联系。石炭系本溪组铝土质泥岩隔水层，上覆于寒武、奥陶系灰岩含水层之上，由本溪组铝土质泥岩组成，沉积连续，层位稳定，厚度为0.50～22.22m，平均厚度9.95m，岩石致密，裂隙不发育，隔水性能良好，正常情况下可有效阻隔下部强含水层岩溶、裂隙承压水对一煤组、二煤组矿床充水的影响，但遇厚度较薄或构造破坏地段，隔水能力将会降低或失去隔水作用。4、矿井充水因素本矿区开采二1煤层时，大气降水和地表微量的水对矿床充水影响甚微。矿井充水水源主要为地下水。充水通道主要为裂隙，孔隙和岩溶。地下水主要包括二1煤层顶板砂岩孔隙承压水，二1煤层底板C2tL7-8灰岩岩溶承压水和断层构造破碎带裂隙承压水。三种水充水形式对应分别为顶板淋水，底板突水和断层透水。6①地表水：主要是河流、湖泊、水库和雨季降水，本矿区范围内无河流湖泊，但是有白沙水库，白沙水库库容为2.95×108m3，正常水位标高221m，距本矿最短直距5km，故对本矿无影响；该地区年降雨量381.3～1059.6mm，平均606.2mm，降雨多在7、8、9三个月，本区地势西北高，东南低，山高坡陡，雨季山涝来势凶猛，但径流时间短，消失快，一般不会影响二1煤层安全开采。②潜水潜水也称冲积层水，一般埋藏在地表以下10～20m处的河沙、河石之中，即隔水层以上的重力水。其主要特征：直接接受大气降水的补给，补给和分布一致；潜水为自然水位，不承受静水压力，称无压水潜水在重力作用下，由高水位向低水位流动为潜水；潜水的水量受季节影响，埋藏浅，水量不大时对矿井井下开采无影响。二1煤顶板水：从岩性分析，二1煤顶板以上为二叠系山西组，岩性主要为中细粒砂岩、泥岩、砂质泥岩，平均后71.44m，下石盒子组（P1x）厚254～325m，主要为泥岩、砂质泥岩，粉砂岩、中细粒砂岩；上石盒子组（P2s）平均厚213m，主要岩性为泥岩、中细粒砂岩组成；上统石千峰组（P2sh厚）158m，主要为中粒石英砂岩，泥岩。以上四大组岩层厚600m以上，主要岩性为砂质泥岩、中细粒砂岩为含水层，泥岩为隔水层。③地下水的补给、径流、排泄：本区地下水的补给来源主要是大气降水和地表水的入渗。矿区南部旗杆岭背斜轴部出露大面积碳酸盐岩，岩溶裂隙发育。F1和马裕川7河一线，构造裂隙发育，对雨水和地表水入渗十分有利。它们共同构成了本矿区地下水的主要补给区。矿区内其他碎屑岩裸露和松散层覆盖区，沟谷发育，地表迳流条件好，入渗条件差，地下水补给有限。本核实区构造线呈NEE向或近东西向，地势是南、北高中间低，西高东低。大气降水和地表水转化为地下水后，在重力作用下，由南北向中部、由西向东沿构造线运移，排往区外。区内地下水的排泄方式有二种，一是人工排泄，包括供水井的工农业供水和生产矿井的排水。二是自然排泄，包括向下游的迳流、排泄和以泉的形式自然外溢。顶板砂岩含水层往往存在构造裂隙，开采冒落带裂隙和孔隙等，富水、透水性中等，不易治理，是开采二1煤层首要疏干的对象。底板接石炭系上统太原组砂质泥岩以下为1.2～2.31m厚的L8灰岩，岩性为灰色，隐晶质结构，裂隙发育，距二1煤层底板8.81～13.7m之间；下接1.0～1.2m厚的灰色泥岩，层状结构，遇水泥化膨胀，接泥岩以下为6.24～8.5m灰色L7灰岩，岩性为隐晶质结构，含较多燧石结核及条带，产蜓等动物化石，上部裂隙充填方解石脉，L7灰岩距二1煤层底板8.81～13.7m之间，L7、L8灰岩为二1煤层底板直接充水水源。根据井下西轨道大巷和21采区轨道下山、皮带下山沿L7、L8灰岩掘进巷道揭露情况分析，L7、L8灰岩地质条件稳定时一般无水，遇到地层断裂产生的滑动构造、褶曲起伏变化较大断裂等地质构造时会有微量涌水现象，涌水量在1～5m3/h左右，涌水形式以自然溢流出现，无水压现象。下接石炭系上统太原组下段L1～L4灰岩，厚度在9.85～21.17m之8间。岩性为深灰色含燧石团块灰岩，岩溶发育，富水性不均匀，距二1煤层底板22.78～46.78m，平均40.55m，为二1煤层底板间接充水含水层；下古生界奥陶系、寒武系灰岩顶面均发育古剥蚀面，岩溶发育，富水性强，距二1煤层57.93～90.70m，平均69m，是二1煤层底板间接充水含水层。④防治水台帐及图纸矿井设有地测防治水科及水文地质专业人员，严格依据《煤矿防治水规定》，对矿井涌水量观测采用浮标法和主水仓水位传感器，以及矿井排水泵工作时间对比分析；地面水文观测孔采用测绳定期观测，井下各出水点涌水量采用浮标法和容积法观测；建立了防治水15种防治水基础台账，并及时填绘图件。⑤矿区积水范围及探水“三线”要求矿区内目前存在有采空区积水，根据《煤矿安全规程》和《煤矿防治水规定》要求，结合未来三年矿井采掘作业计划，确定沿11采区11040工作面积水范围外推60m为探水线，沿探水线60m为探水警戒线，采掘过程中严格执行探水“三线”制度，打超前探、放水钻，并留设足够的防水保安煤（岩）柱，以避免发生老巷老空水突出溃水，造成淹井等水患。9六、老空水的探放技术和方法1、查明老空区积水情况(1)开展安全技术论证开采条件安全技术论证，就是在采掘工作面开工前，组织采掘、地质、测量等工程技术人员，通过收集查阅历史图纸资料，访问知情人员等，调查核实矿井及相邻煤矿的开采情况；查明采掘工作面周边老窑、采空区、废弃巷道积水情况；分析确定顶板冒落裂隙塌陷边界，查清导水通道；现场勘察井田范围内采空区地表塌陷情况，查清地表与井下的水力联系情况，并制定防治水技术措施，防止沟通邻近积水体，确保安全开采。为了便于分析比较，将老窑、采空区、废弃巷道积水位标高、积水量、积水区边界，以