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中国矿业大学成人教育学院地质工程专业09届毕业论文1中国矿业大学成教学院地质工程专业毕业论文论文题目：浅析孔庄煤矿矿井涌突水的原因及预防中国矿业大学成人教育学院地质工程专业09届毕业论文2摘要孔庄煤矿是一座年产180万吨的国有重点煤矿,水文地质条件比较复杂。随着开采深度的增加,水害威胁越来越大,防治水害工作比较严峻。因此,开展孔庄煤矿的水害防范对策研究具有一定的理论意义和实际应用价值。本论文的主要研究内容如下:1.在对孔庄煤矿水文地质条件的分析,对孔庄煤矿开采煤层、构造和地表积水进行了分析和总结。2.在研究煤矿水害和突水危险做了分析,提出了基于事故的煤矿水害危险性评价方法。3.利用上述研究成果对孔庄煤矿进行了危险性评价,4.针对孔庄煤矿的不同水害类型及危害程度提出了煤矿水害防治措施。通过对矿井水文地质条件的分析研究，得出了井田内各主要含水层的分布规律及其对煤炭开采的影响，进一步分析了矿井的充水因素及突水规律，得出了矿井主要水害类型有：第四系底含水、分界砂岩水、7号煤层顶底板砂岩水、太原组L4灰岩水、断层水等，特别是7号煤层的顶板砂岩水和太原组四灰水是目前矿井充的主要含水层，其涌水量占矿井总涌水量的七成以上通过对矿井水文地质条件分析，得出了孔庄煤矿开采山西组煤层时水文地质条件为中等类型，并提出了各主要含水层水害防治的方法；运用含水系数法，预计了开采山西组煤层时，矿井年产量为180万吨时正常涌水量为343m3/h，最大涌水量为405m3/h。关键字：孔庄煤矿；涌突水；水害防治中国矿业大学成人教育学院地质工程专业09届毕业论文3目录前言…………………………………………………………………………………4第一章位置交通及自然地理……………………………………………………5第二章地质勘查与采矿…………………………………………………………6第一节地质勘查工作评述………………………………………………………6第二节开采现状…………………………………………………………………8第三节矿区地质概况……………………………………………………………9第四节矿体特征………………………………………………………………10第三章矿井水文地质……………………………………………………………11第一节区域水文地质…………………………………………………………11第二节矿井水文地质…………………………………………………………13第四章矿井突水的原因及防治………………………………………………28第一节突水原因综合分析……………………………………………………28第二节对不同含水层的治理方法……………………………………………29第三节矿井涌水量预测………………………………………………………31第四节煤矿开采对环境的影响………………………………………………34结论…………………………………………………………………………………36参考文献…………………………………………………………………………37致谢…………………………………………………………………………………38中国矿业大学成人教育学院地质工程专业09届毕业论文4前言煤矿开采多为地下作业，在井巷开拓和煤层的回采过程中，不可避免地要接近、揭露或波及破坏某些含水层（体）。只要这些工程的作业场所处于含水层（体）的水位以下，水体就会因失去原有的平衡，在重力作用下，以各种形式向井巷或采场涌出。这既可以是一般性的滴淋水，也可以是突破性的大量涌出，形成水害。这主要决定于作业场所所处的地质构造部位，含水层的富水性、可能的补给水量和水压，以及工程对各含水层的揭露、贯穿或波及破坏程序。因此，煤矿生产建设的整个过程，都存在着与地下水的斗争，矿井的生存与发展，都与这一斗争息息相关。水害是煤矿的五大自然灾害之一。水害的严重程序，受多方面因素影响，如矿井水文地质条件，矿井开拓、开采对地下水源平衡条件的破坏等。新中国建立60年来，随着煤炭工业的迅猛发展，我国煤矿的防治水工作也在不断地探索前进。在学习和引进国外有关技术的同时，根据自身的条件和特点进行了研究和试验，已初步形成一套有中国特色的矿井防治水理论、对策、方法、手段和有关的管理制度。认真总结这些宝贵的经验教训，必将对我国煤炭工业的进一步发展起到重要的作用。现代水文地质学的特征，主要表现为：①与现代科学的新理论新学科紧密结合，如系统论、信息论、控制论与相应产生的系统科学、环境科学、信息科学等，对水文地质学的发展发生了重大影响。近年来正在发展的开放复杂巨系统理论、非线性动力系统理论、以及耗散结构理论等，都会对今后水文地质学的发展，发生深远影响。②现代应用数学与水文地质学的结合，特别是数值模拟方法得到普遍应用，模型研究成为水资源研究的主要内容，使水文地质学从定性研究发展到定量研究的新阶段。③地下水的研究，从地下水系统与自然环境系统相互关系的研究，扩大到与社会经济系统相互关系的研究。地下水资源的研究，也从数学模型发展到管理模型与经济模型的研究。④许多新的分支学科的产生与发展，如区域水文地质学，岩溶水文地质学、遥感水文地质学、环境水文地质学、医学环境地球化学、污染水文地质学，以及数学水文地质学、水资源水文地质学等。⑤新技术、新方法的应用，除计算机技术外，如遥感技术、同位素技术、自动监测技术、室内模拟技术，以及有关水质分析技术等，都得到普遍应用，对推动水文地质学的发展，发挥了重要作用。中国矿业大学成人教育学院地质工程专业09届毕业论文5第一章位置、交通及自然地理一、井田位置孔庄煤矿位于江苏省徐州市西北大约80Km处，井田位于江苏省沛县和山东省微山县境内，其东为山东省微山县金源煤矿，南、北分别是江苏天能集团的沛城煤矿和上海大屯能源股份有限公司的徐庄煤矿。其主井地理坐标为东经116º57′13″，北纬34º50′20″。井田采矿登记边界东西走向长约为12.98Km，南北平均宽约为3.40Km，总面积约为44.13Km2。二、交通矿区交通方便，有徐（州）沛（屯）铁路专用线，在沙塘与陇海铁路接轨，全长82.87Km，有矿区支线到达孔庄煤矿。区内公路四通八达，徐州—济宁省级公路纵贯矿区南北，矿区内连通中心区和各矿的公路、铁路通畅。京杭大运河从矿区东部通过，可供100吨级机船常年航行，水路交通也较方便，详见矿区交通位置图(图1—1)。三、自然地理孔庄井田地貌属黄淮冲积平原，为第四系地层覆盖地区，地势较平坦，地表广泛分布古黄河泛滥的砂质粘土，地形西高东低，陆地地面高程大部分在33.0～35.5m之间，东部昭阳湖湖底高程为32.0m左右，井田内湖堤高程为38.8～40.0m，历年最高洪水位为37.01m（1957年）。本区属黄河流域与长江流域过渡性气候，为季风型大陆性气候，冬季严寒干燥，夏季炎热多雨。据沛县气象站资料：历年来平均降雨量738.2mm，最大降雨量1290.1mm（2003年），最小降雨量425.9mm（1988年），最大日降雨量为340.7mm（1971年8月9日），大气降水多集中在7、8月份，年平均蒸发量为1475.1mm。年平均气温为14.2℃，日最高气温为40.3℃（1972年6月11日），日最低气温为-15.7℃(1990年2月1日)。历年最大冻土层深度19.0cm（1969年），平均为12.0cm。该地区多季节风，春夏季多东南风，秋冬季多偏北风，全年以东南偏东风为主，平均风速2.1m/s，最大风速20.0m/s,湖区风力一般在5级左右，雷暴期在4～9月份。中国矿业大学成人教育学院地质工程专业09届毕业论文6图1-1大屯矿区孔庄矿交通位置示意图中国矿业大学成人教育学院地质工程专业09届毕业论文7第二章地质勘查与采矿第一节地质勘查工作评述自1958年开始，先后已完成了七次地质勘探工作，现分述如下：1、江苏煤炭局169煤田地质勘探队，在孔庄井田施工了52个钻孔，完成钻探工程量17214米，于1960年3月提交《沛县煤田孔庄矿区精查地质报告》，1962年复审该报告降为详查，批准储量12272万吨。2、1971年和1973年上海水文队和大屯地质队施工4个钻孔，完成钻探工程量1668m。3、1972年冬至1973年春，湖南、江西两省煤田地质勘探公司所属地震队在井田内进行了地震工作，完成测线长108km。4、1974年至1975年，原煤炭部147勘探队和大屯地质队在井田内共同进行精查勘探，东界到16勘探线，勘探面积约22平方公里，共施工钻孔80个，工程量40329m，1975年12月由147勘探队提交《江苏省沛县大屯矿区孔庄井田地质勘探精查报告（最终）》，经煤炭工业部地质局（76）煤地字第46号文批准，获表内储量A+B+C储量14311万吨。5、1977年2月到7月，大屯地质队以普查为目的，在21线以西完成钻孔9个，钻探工程量3707.69m，同时新组建的地震队完成测线22.655km，350个物理点，于同年10月提交了控制范围为8Km2的普查报告。6、大屯地质队按照1979年1月编制的并经大屯煤指（79）70号文批准的《孔庄井田东部（湖下）勘探区地质勘探设计》，于1979年完成12个钻孔，工作量4955.04m，同年9月提交了《孔庄井田东部（湖下）地质报告》，计算了21勘探线以西6.9Km2范围内B+C+D级储量8623万吨。7、1981年10月，大屯地质队根据该队编制的《大屯矿区湖下地质勘探设计》于1985年再次进入湖下施工，至1988年8月基本完成了野外施工任务，共完成钻孔41个，钻探工程量25045.87m，于1988年12月提交了《大屯矿区孔庄井田（山东省微山湖区）勘探地质报告》，获B+C级储量11566万吨，暂不能利用储量1240万吨，两项总计12806万吨。经山东省矿产储量委员会1989年鲁矿储决字第11号批准，表内储量（B+C）为11566万吨，其中B级储量2984万吨，C级储量8582万吨，表外储量（B+C）为1240万吨，其中B级储量273万吨。上面总结的地勘工作均为采矿权范围内所做的工作，没有采矿权范围外的地勘工作。中国矿业大学成人教育学院地质工程专业09届毕业论文8第二节开采现状一、矿区开采设计方案及开采现状1970年6月，大屯煤矿工程指挥部设计组完成了《沛县煤田总体规划方案（初稿）》，初步确定了矿区建设规模、建设项目、建设方针和总投资，并经上海市革委会报国务院审批。1970年10月9日，国务院以（70）国发电34号文批复上海市革委会，原则同意关于建设沛县煤田的意见。1972年5月，大屯煤矿工程指挥部设计室完成了姚桥、孔庄、大屯（徐庄）矿井的初步设计。当年6月，燃化部在沛县对三矿的初设进行了审查，10月，以（72）燃煤开字52号文同意三对矿井按设计施工。孔庄矿井于1973年10月1日由大屯煤指二十七工程处筹建开工，于1977年7月1日正式竣工投产。该矿采用立井多水平开拓方式，井田内有四个立井，分别为主井、副井和东、南两个风井。开采深度从-130m~-1300m。全区共划分为四个开采水平，第一水平标高为-375m，第二水平标高为-620m，第三水平标高为-785m，第四水平标高暂定为-1000m。其中第一水平（-375m水平）为1t矿车主运煤系统，第二水平（-620m水平）为煤水提升主运输系统，第三水平（-785m水平）为皮带主运煤系统。矿井主要生产水平为-375m水平和-785m水平，-620m水平为辅助运输和煤水提升水平。目前该矿-375m上、下山生产水平主要采区有Ⅰ4、Ⅰ5、Ⅰ6、Ⅱ3、Ⅱ4、Ⅱ5等六个采区，其中Ⅱ4采区为村庄压煤，暂不可采。-785m上、下山生产水平主要采区有Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ3、Ⅲ4、Ⅲ5、Ⅳ2、Ⅲ3下、Ⅲ4下、Ⅲ5下等九个采区，其中Ⅲ1采区为村庄压煤，暂不可采，Ⅲ4采区为村庄压煤，部分可采。该矿现在采用的采煤工艺有水采、轻型综采放顶煤和综采，正常情况下有3个工作面生产，以轻放工艺为主，综采和水采为辅，矿井80%以上产量为旱采产量，其余为水采。工作面编号，第一位代表煤层号，第二位数代表开采水平，第三位代表开采区段，第四位代表工作面编号。2005、2006年主要回采了Ⅳ