铁新煤业有限公司综合防治水方案XXXX330

1铁新煤业有限公司带压开采下组煤综合防治水方案编制：生产矿长：安全矿长：机电矿长：总工程师：矿长：能源公司总工程师：日期：2010.3.262铁新煤业有限公司带压开采综合防治水方案一、矿井基本概况1、矿井地理位置、范围、自然地理铁新井田位于霍西煤田北部灵石县两渡镇太西村—闫家山村—新庄一带，行政区域划属灵石县两渡镇，地理坐标：东经111°44′27″～111°46′45″，北纬36°56′10″～36°57′52″，井田面积9.555Km2。铁新井田东侧1Km处有南同蒲铁路干线通过，井田距最近的火车站3Km，距灵石车站12Km，由此可达全国各地，另外与南同蒲铁路并行的大运国家二级公路于90年正式通车，大运高速公路已经全线通车，最近入口点灵石站，距井田10Km。各县、乡、镇之间亦有公路或简易公路相通，交通可称方便。井田地处黄土高原，属低山丘陵及梁状黄土台源地貌，沟谷十分发育，沟坡陡峭，整体地势北高南低，大部被黄土覆盖，植被稀少，属侵蚀、剥蚀区，无常年性河流，雨季时沟谷有洪水流过，注入汾河。井田所处地区为大陆性季风半干旱气候，年平均降雨量500mm，年平均蒸发量1957.8mm，年平均气温10.3°C。各可采煤层的层位、厚度、结构、可采范围已查明，井田内9、10（10+11）、11号煤层属主要可采稳定煤层，1、2、3、5号煤层属局部可采不稳定煤层。各可采煤层的煤质特征和变化规律已查明，煤类已确定。其中，1、3号煤为焦煤，2、5号煤以焦煤为主，局部为肥煤，9号煤为焦煤，10（10+11）、11号煤以焦煤为主，局部为瘦煤。2、矿井开采水平、开拓、开采方式、采煤方法矿井设计两个水平：矿井水平+470，井底车场在9煤层位，在+555增设辅助水平（2煤层位）开拓方式为斜井开拓方式，采煤方法为走向长壁式全部跨落法。采煤工艺主要为高档普采和薄煤层综采机组。二、矿井水文地质基本情况1、井田含水层分布、厚度、岩性组合发育状况及变化规律3井田内有三种类型含水层即：第四系全新统孔隙含水层、砂岩裂隙含水层、石灰岩岩溶裂隙含水层。①第四系孔隙含水层分布于较大沟谷中，含水层主要为砂、砂砾、卵石层，一般呈条带状分布，含孔隙水与地表水系及大气降水关系密切。②砂岩裂隙含水层井田内二叠系砂岩含水层较多，但对煤层开采有影响的主要为K8砂岩至1号煤顶板砂岩，是开采1号煤的直接充水含水层。该层段砂岩以中、细粒砂岩为主，裂隙不发育。据T8号孔及曹村井田20-3号孔、井田东南侧崔家沟井田崔2-1、崔2-4号孔、河溪沟井田河101号孔抽水试验，单位涌水量0.000024～0.0144L/s.m，渗透系数为0.000169～0.0326m/d，水位标高+674.20～+796.96m。③石灰岩岩溶裂隙含水层a、太原组石灰岩岩溶裂隙含水层K4石灰岩含水层是7号煤的间接顶板，为直接充水含水层。厚度3.50～7.00m，平均5.71m，岩性为生物屑泥晶灰岩。K3石灰岩含水层是8号煤的直接顶板，7号煤的间接顶板，为直接充水含水层，厚度3.63～7.88m，平均5.20m，岩性为生物屑泥晶灰岩。K2石灰岩含水层是9号煤的直接顶板，为直接充水含水层，厚度6.06～11.62m，平均8.56m。为生物屑泥晶灰岩，中、上部含有隧石结核或透镜体，局部溶孔及裂隙发育。本组主要含水层为上述K2、K3、K4石灰岩，含溶蚀裂隙水，富水性弱。据T8号孔及曹村井田18-2、20-3、24-l号孔、崔家沟井田崔2-1号孔、河溪沟井田河101、河2-2号钻孔抽水试验，单位涌水量0.000088～0.326L／s·m，渗透系数为0.00031～3.299m/d，水位标高+544.57～+728.58m。据简易水文观测，除T8号孔外，其余钻孔遇K2、K3、K4因石灰岩均有不同程度的漏水现象。2、井田隔水层分布厚度、岩性组合及变化规律井田内各含水层之间有良好的隔水层，当隔水层完整性、连续性4未被破坏时，完全可以隔离上下含水层之间的水力联系。石炭、二叠系含水层之间的隔水层，由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及不稳定的簿层砂岩组成，厚度大。从岩性厚度分析，完全可以阻隔各含水层之间的水力联系。10（10+11）、11号煤～中奥陶系顶面隔水层段，为太原组底部岩层和本溪组岩层，由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、簿层砂岩及石灰岩、铝土泥岩组成，厚度27.40～28.80m，平均28.33m，构成太原组含水层与峰峰组含水层间的隔水层。峰峰组一段隔水层段，由泥灰岩、角砾状泥灰岩、石膏等组成，据邻区资料，该隔水层能起到良好的隔水作用。3、充水因素分析开采上组煤时，矿井充水因素为其上覆砂岩裂隙水。但该含水层段裂隙不发育，补给条件差，地下水以静储量为主，矿井开采初期涌水量稍大，中期随着开采时间的延续，矿井涌水量有逐渐减小的趋势。开采9、10（10+11）、11号煤层时矿井充水因素主要为太原组K2石灰岩地下水，其次为K3、K4灰岩，K2石灰岩岩溶裂隙发育和富水性在平面上分布具有不均匀性，但补给条件较差，因此一般对煤矿开采不会造成很大威胁。奥灰水位标高+544～+554m，10（10+11）、11号煤层底板标高+350～+500m，奥灰至10（10+11）、11号煤层隔水层厚度28m左右，据计算，奥灰水对10（10+11）、11号煤层突水系数0.03～0.11MPa/m，小于正常地段临界突水系数0.15MPa/m，井田北、东、南（S2背斜两翼）突水系数大于构造破坏地段临界突水系数0.06MPa/m。井田地质构造简单，仅在井田南部有两条小规模断层，均为地表所见，没有资料证实是否对煤层有影响，但井田南部突水系数达0.11MPa/m，开采9、10（10+11）、11号煤层时要预防突水事故的发生。4、断层导(含)水性井田地质构造复杂。N902综采工作面顺槽掘进时揭露超10m以上断层2条；08年6月份三维物探探明全区断层52条，全部是正断层。按落差大小划分，其中落差大于10米的断层11条，落差5～10m5的断层16条，落差小于5m的断层25条；按可靠程度划分，可靠断层29条，较可靠断层19条，控制程度较差断层4条。5、钻孔漏水与封孔质量2004年勘探施工时未施工封孔检查钻孔，封孔质量不明朗，因此，在回采掘进遇钻孔前要先探后回采或留设防水煤柱。6、邻近生产矿井及水文地质情况本井田北侧的高阳煤矿、水峪煤矿，富水系数为1.20～2m3/t。据调查，井田内原铁新煤矿，开采2号煤层，生产规模6万t/a，矿井涌水量60m3/d，富水系数0.4m3/t；井田北邻大佛寺煤矿，开采9、10号煤层，生产规模21万t/a，矿井涌水量1440m3/d，富水系数2.5m3/t。7、矿井涌水量预计综合考虑本井田水文地质条件，本次估算富水系数采用1～2m3/t，本矿设计生产能力60万t/a，估算矿井涌水量为70～140m3/h。我矿目前以100m3/h作为矿井正常涌水量，以140m3/h作为矿井最大涌水量。8、地面洪水等水患威胁井田水系属汾河水系，井田内无常年性河流，仅在雨季时井田呈南北向的大沟谷才有洪水流过，最后注入汾河。9、水害类型及导水通道分析（1）、矿井可能的水害类型分析根据矿井的水文地质情况，矿井可能的水害类型主要为：采空区的老塘水、K2石灰岩裂隙含水和位于下组煤底板的奥灰水水害。（2）、突水水源与地下水导水通道的分析突水水源主要为封闭不良的钻孔突水和老空区突水。地下水导水通道为封闭不良的钻孔和工作面回采后引起的上覆岩层移动、冒落、地面沉降而产生的裂隙。10、水文观测井获取的资料2006年5月施工了水文观测井，施工该井的主要目的是对奥陶系中统峰峰组含水岩组进行水文地质抽水试验，以获取峰峰组含水岩6组的水位、流量、水质、渗透性等水文地质参数，为煤矿的开采提供有关水文地质资料。①钻遇地层情况根据钻探揭露，由上至下分组叙述如下：A、0～18.20m，回填土主要由粉土、砂岩、泥岩组成，结构疏松、杂乱，岩块大小不一，呈棱角状。厚度为18.20m。B、18.20～102.64m，二迭系上统上石盒子组(P2s)岩性主要为灰绿色细～粉砂岩，灰绿色间杂褐红色泥岩，底部为灰绿色细砂岩。厚度为84.44m。C、102.64～203.45m，二迭系下统下石盒子组(P1x)岩性主要为灰绿间杂褐红色、灰色泥岩，灰绿色、灰色细～中砂岩，灰绿色、深灰色砂质泥岩，底部为灰色中粒砂岩，该层上部含有泥岩团块。厚度为100.81m。D、203.45～269.00m，二迭系下统山西组(P1s)岩性主要为灰黑、灰色砂质泥岩，浅灰色、灰色细粒砂岩，灰黑色、深灰色泥岩，且夹有薄煤线。厚度为65.55m。E、269.00～328.50m，石炭系上统太原组(C3t)岩性主要为黑灰色泥岩、砂质泥岩，黑灰色、褐灰色石灰岩及煤层。厚度为59.50m。F、328.50～343.00m，石炭系中统本溪组(C2b)岩性主要为灰黑色泥岩、深灰色灰岩、灰色铝土质粘土岩。厚度为14.50m。G、343.00～519.10m，奥陶系中统峰峰组(O2f)岩性上部主要为深灰色、浅灰褐色厚层石灰岩，夹薄层青灰色白云质灰岩和灰色泥灰岩、泥质灰岩；下部为浅灰色、灰色泥灰岩，中间夹有一层灰褐色石灰岩。厚度为176.10m。②抽水试验该孔在穿过奥陶系中统峰峰组地层至519.48m停止钻进，对7349.40～519.48m试段进行了抽水试验。7月3日～7月6日进行稳定水位观测，7月7日进行洗井，7月8日～7月10日进行抽水试验和恢复水位观测。采用稳定流抽水试验，共进行3次水位降深，持续累计抽水时间41.5小时，抽水设备为250QJ32—320深水用泵，电机功率为55千瓦，水泵下入深度为280.23m。在抽水过程中，严格按有关抽水规程进行，测量准确、记录清晰、质量可靠。水文地质参数计算见下表。选用公式：KSRrRSMQK10lg366.0式中：K—含水层渗透系数(m/d)R—影响半径(m)Q—钻孔涌水量(m3/d)M—含水层厚度(m)S—水位降深(m)r—钻孔半径(m)水文地质参数计算表试段深度降深次数抽水延续时间抽水稳定时间静止水位含水层厚度钻孔半径水位降深钻孔涌水量单位涌水量影响半径渗透系数平均渗透系数时分时分(m)M(m)r(m)S(m)Q(m3/d)q(l/s·m)R(m)K(m/d)K(m/d)349.40～519.48124:3010:00232.60108.400.158.92810.001.05181.700.8390.859210:002:30232.60108.400.155.20542.511.20848.900.8858310:009:00232.60108.400.153.05338.861.28628.170.853抽水Q·S—f(t)历时曲线和Q—f(s)曲线见下图Q·S—f(t)历时曲线124351089766798105342124861012141618202224262830323436384042444648t(小时)Q(l/s)S(m)S1＝8.92Q1＝9.375S2＝5.20Q2＝6.279S3＝3.05Q3＝3.922停泵Q—f(s)曲线0248610246810S(m)Q(l/s)③结论奥陶系中统峰峰组含水岩组岩溶水水位埋深232.60m；含水岩组累计厚度108.40m，平均渗透系数0.859m/d；峰峰组岩溶水水质类型为SO4·HCO3—Ca·Mg型。三、矿井涌水量预计及奥灰水危害程度分析根据建井地质报告，预计矿井正常涌水量为100m3/h，最大涌水量140m3/h。2009年矿井实测涌水量为71～110m3/h，中央水仓有效容积1500m3，配有3台型号为MD280-43×9水泵，分别为工作水泵、备用水泵、检修水泵，每台水泵排水能力均为280m3/h，符合《煤矿安全规程》要求。据计算，奥灰水对9、10号煤层突水系数0.03～0.11MPa/m，小于正常地段临界0.15MPa/m，井田北、东、南(S2背斜两翼)突水系数大于构造破坏地段临界突水系数0.06MPa/m，井田南部突水系数达0.11MP