4103综采工作面探放水设计及安全技术措施2

山西晋柳能源有限公司哪哈沟煤矿4103综采工作面探放水设计及安全技术措施-1-前言为认真贯彻执行“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针和“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的防治水原则，防止和减少水害事故发生，保障本矿职工生命安全，结合本工作面的实际情况，编制4103综采工作面探放水设计。编制依据：一、《煤矿安全规程》二、《2018年煤矿防治水细则》三、《4103综采工作面作业规程》四、《矿井兼并重组地质报告》五、《矿井水文地质类型划分报告》六、《2019年地测防治水工作安排》七、探放水管理实施细则山西晋柳能源有限公司哪哈沟煤矿4103综采工作面探放水设计及安全技术措施-2-4103综采工作面探放水设计国家煤矿安全监察局2018年14号颁布实施的《煤矿防治水细则》第三条规定：防治水工作应当坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则，采取探、防、堵、疏、排、截、监的综合治理措施，结合“物探先行、化探跟进、钻探验证”综合探测手段，为做好4103综采工作面防治水工作，加强井下探放水，防止水害事故发生，特编制探放水设计：第一章探放水工程设计内容第一节本矿井水文条件简介及水文地质类型一、概述山西柳林联盛哪哈沟煤业有限公司位于柳林县县城140°方向直距约13km的陈家湾村一带，地理坐标为东经110°58´31—111°00´58,北纬37°20´16—37°22´00。井田内有三级公路与柳林县城相通，交通较为便利。山西柳林联盛哪哈沟煤业有限公司矿井矿界由省煤资委煤资字（93）第193号文批准，由以下15点座标连线圈定：二、矿井水文条件1X=4137241.35Y=37499284.759X=4134171.34Y=37499059.762X=4137061.38Y=37499594.6610X=4135121.34Y=37497731.753X=4137030.38Y=37499650.6611X=4135856.34Y=37498364.754X=4136254.36Y=37501200.7612X=4135516.34Y=37498729.755X=4135146.35Y=37501365.7713X=4136251.35Y=37498981.756X=4135266.35Y=37500879.7614X=4136511.35Y=37499204.757X=4134013.35Y=37501159.7715X=4136931.35Y=37498924.758X=4134951.34Y=37499389.76山西晋柳能源有限公司哪哈沟煤矿4103综采工作面探放水设计及安全技术措施-3-1、矿井的主要含水层（1）奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层该含水层组由马家沟组及峰峰组组成，岩性以灰岩为主，次为泥灰岩、角砾状泥灰岩及巨厚层石膏。①峰峰组岩溶裂隙含水层根据钻孔资料，该组地层厚度103.54-147.41m，平均厚度124.16m。在井田内无出露，岩溶裂隙发育程度一般较差，且多被方解石脉或泥质半充填，部分全充填。②上马家沟组岩溶裂隙含水层据邻区水文钻孔资料揭露厚度为253.60m。岩性主要为灰岩、白云质灰岩、泥质灰岩、白云质泥灰岩和豹皮状灰岩互层。其中，含水层以其三段（O2s3）和二段（O2s2）纯灰岩、白云质灰岩为主，含水层累计厚度一般为110.30-167.53m，矿物成分以方解石为主，含量约占80%-90%，次为白云石，含少量泥质。（2）石炭系太原组石灰岩、砂岩岩溶裂隙含水层太原组由一套砂岩、泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩、铝土质泥岩、石灰岩等组成，是下组煤的赋存地层。由东北向西南埋深逐渐增大，顶板埋深一般在0-400m，属于浅埋区。含水层主要是K3和8号煤层之间所夹的几层生物碎屑灰岩（L1-L5）。根据在本井田东侧寨崖底煤业井田zk11-5号孔对太原组含水层抽水试验结果，水位标高983.31m，单位涌水量0.002288L/s·m，渗透系数0.1729m/d，为富水性弱含水层。（3）二叠系上、下石盒子组、山西组砂岩裂隙含水层该含水层主要由二叠系上统上石盒子组、下统下石盒子组及山西组一套砂岩与泥质岩相互叠置的碎屑岩类所组成，上石盒子组在井田西南角有极小部分出露，含水层主要为细-中粒及粗粒砂岩。相对于4号煤开采而言，K3和K4砂岩分别是底板和顶板直接充水含水层。（4）第四系、新近系松散岩类孔隙含水层山西晋柳能源有限公司哪哈沟煤矿4103综采工作面探放水设计及安全技术措施-4-第四系松散岩类含水岩层广布井田区内的黄土塬、梁一带。主要由粉土、粘质粉土、砂质粘土及中更新统砂质粘土、古土壤、钙质结核及零星冲积小砾石等组成。含水层以透镜状砂砾石层和含砾砂土为主，结构一般疏松，孔隙较发育，但因泥质含量较高，渗透性能一般较差，由于沟谷坡度大，降水多形成地表径流，对地下水补给有限，含水层厚度小，故单井涌水量也不大，可供生活和灌溉用水，属弱富水含水层，水质类型为HCO3·SO4-Na·Mg型，矿化度0.84g/L，水质较好。地下水一般具有潜水性质，局部具微承压性，赋存孔隙潜水-微承压水。新近系松散岩类含水岩层主要分布在沟谷两侧，含水层为底部的半胶结状砂砾卵石层。砾卵石砾径不一，磨圆度好，分选性差，多被砂质充填，泥质少量，结构疏松，孔隙发育。因位处河谷地带，汇水条件有利，可接受河流侧渗补给，其次是大气降水入渗补给及基岩风化裂隙含水层补给。但由于其连续性较差，补给条件差，且厚度不稳定，故富水性差异较大，一般单井出水量10m³/d，属弱富水含水层，水质类型为HCO3--Na+型。2、矿井的主要隔水层（1）二叠系泥岩、砂质泥岩隔水层二叠系中的隔水层主要是较厚且稳定的泥质岩和裂隙不发育的砂质泥岩，在各含水层间起相对隔水作用。考虑到因井巷煤层采掘所造成的人工采动裂隙最大限度可能会达到K4砂岩，因此对上覆下石盒子组和上石盒子组的隔水层不再进行统计，可视为隔水性能的保证程度。据勘查统计K4砂岩底至4号煤顶之间的隔水层。据钻探岩芯鉴定和测井解释资料分析认为，钻孔揭露的隔水层位大部分岩芯完整，采取率很高。粉砂岩的矿物成分以粉砂质为主，次为泥质，结构致密、坚硬。据分析，哪哈沟煤矿上组煤顶板隔水层沉积较厚，且为泥质岩层与砂岩相互叠置的结构，泥质岩类致密，隔水性能良好，砂岩坚硬、完整，抗压强度较高，这种软、硬地层相间的组合结构，在正常地段其隔水性能极佳，对上组煤的开采是极为有利的。山西晋柳能源有限公司哪哈沟煤矿4103综采工作面探放水设计及安全技术措施-5-（2）石炭系泥岩、砂质泥岩隔水层石炭系太原组为下组煤的赋存地层，含水层主要以太原组所夹的L1～L5生物碎屑灰岩为主，富水性普遍较弱，且不均匀。石炭系中较厚且稳定的泥质岩类和裂隙不发育的砂岩，在各含水层间起隔水作用，按4号煤底至9号煤顶隔水层说明如下：4号煤底至9号煤顶隔水层根据以往及本次勘查资料统计，4号煤底至9号煤顶的地层间距为71.22-83.40m，平均间距77.19m。隔水层的岩性及厚度依次为：泥岩，厚度17.51-39.10m，平均厚度20.77m；砂质泥岩，厚度0.96-23.21m，平均厚度11.14m；铝质泥岩及炭质泥岩，厚度0-12.10m，平均厚度2.26m。全井田各地段隔水层累计厚度24.74-45.49m，平均累计厚度35.81m，隔水层厚度约占地层总厚度的46.39%。根据钻探岩芯鉴定资料，钻探取芯岩芯较完整，破碎段极为少见，地层结构为泥质岩、砂岩及几层生物碎屑灰岩所组成的含、隔水层相互叠置的结构。砂质泥岩的结构致密，以泥质成份为主，这种地层不利于砂岩及灰岩垂直裂隙的发育，也不利于大气降水和地表水的补给作用，为不透水的隔水层，隔水性能良好。一般不会受到上覆及下伏含水层地下水的威胁，对确保矿井安全生产是有利的。3、地下水的补给、径流、排泄条件（1）松散岩类孔隙水补给、径流与排泄条件松散岩类孔隙水主要靠大气降水入渗及地表水的渗漏补给，径流方向与地形坡降基本一致，自上游向下游，由地表水分水岭向周边谷地排入地表水体。一般径流途径短，在地形突变的情况下涌出成泉，流量受季节性影响，变化较大。（2）碎屑岩夹碳酸盐岩类裂隙水补给、径流与排泄条件碎屑岩夹碳酸盐岩类裂隙水补给来源及补给方式与含水层的出露条件和埋藏条件有关。在基岩裸露区，可直接接受大气降水和地表水的入渗补给；在隐伏区，主要接受上覆松散层孔隙水的下渗补给。该类地下水径流山西晋柳能源有限公司哪哈沟煤矿4103综采工作面探放水设计及安全技术措施-6-滞缓，补、蓄条件差。受构造控制，其径流途径总体上受地势、水系控制，除矿井排水及工农业开采外，最终以泉的形式排泄于河谷（沟谷）或以潜流形式排出区外。（3）碳酸盐岩类岩溶裂隙地下水补给、径流与排泄条件该类地下水以大气降水渗入补给为主，其次是河流及其他地表水的渗漏补给。主要通过岩石的孔隙、裂隙及岩溶渗入地下，在不同地形地貌、地质构造和自然条件下，做垂直运移或水平径流、汇集，并以侵蚀下降泉或受阻溢流的形式排泄于河谷、沟谷或地形低洼处；其次是以潜流的形式流出区外。目前，人工开采和矿坑排水也成为地下排泄的主要途径。在构造发育地段或有导水断层的沟通情况下，富水性稍强。4、矿井涌水量矿井涌水量的预测根据4101综采工作面实测涌水量和比拟法推算，若矿井生产能力达到90万t/a时，矿井4号煤层矿井正常涌水量为60m³/d，最大涌水量为150m³/d。4103综采工作面预计正常涌水量为24m³/d，最大涌水量为30m³/d。第二节本矿地质情况简介一、地层1、二叠系下统山西组(P1s)底部以K3砂岩与下伏地层呈整合接触。为井田内另一主要含煤地层。全组地层厚度为42.89～79.92m，平均为60.80m。岩性为深灰、灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、中～细粒砂岩，含煤4～5层，4号煤层为全区稳定可采煤层。2、二叠系下统下石盒子组(P1x)底部以K4砂岩与下伏地层呈整合接触。本组岩性为灰色、灰绿色、石英砂岩、长石石英砂岩及灰色砂质泥岩、粉砂岩，偶夹薄煤层、煤线。K4砂岩厚度变化大，厚度0.55～21.70m，平均5.41m，岩性为中～粗粒长石石英砂岩为主，交错层理发育。本组地层在井田残存不全。山西晋柳能源有限公司哪哈沟煤矿4103综采工作面探放水设计及安全技术措施-7-二、构造井田地层总体上为一单斜构造，走向北西，倾向南西，地层倾角平缓，为4～6°，伴随有一个次级褶皱，井田内未发现有断层及陷落柱等构造，井田构造属简单类。三、岩浆岩本井田未见岩浆岩侵入。第三节周边相邻煤矿和废弃老窖情况一、周边相邻煤矿井田北部与山西柳林联盛陈家湾煤业有限公司相邻，西部与山西柳林联盛郭家山煤业有限公司、山西柳林金家庄煤业有限公司相邻，西南与山西汾西矿业（集团）有限责任公司贺西煤矿相邻，东、南部与山西柳林寨崖底煤业有限公司相邻。1、山西柳林联盛陈家湾煤业有限公司该矿于2009年由山西柳林陈家湾煤业有限公司和山西柳林下寺头煤业有限公司兼并重组整合而成。兼并重组整合后，井田内除原各整合矿井外，无其它煤矿。采矿许可证号C1400002009101220041019，有效期为2012年9月11日至2017年9月11日。井田面积4.2072k㎡，批准开采9#煤，煤层开采标高895－770m，批准生产规模90万t/a。矿井开拓方式为斜井开拓，属瓦斯矿井，通风方式为中央并列式。该矿3、4#煤层不稳定不可采；8-1、8-2#煤层不稳定但局部可采，且此二层煤在井田的中北部均存在古空区，南部由于9#煤层的开采均存在蹬空区。目前，该矿已基本采空。该矿9#煤层正常涌水量为540m³/d，最大矿井涌水量为650m³/d。根据物探资料并结合实际井下揭露，截至本报告编制时，井田内共发现12处积水，积水面积93753㎡，总积水量125340m³。与本矿接壤地带有3处积水，且位于本井田上山部位，对本井田未来开采9#煤层有影响。2、山西柳林联盛郭家山煤业有限公司山西晋柳能源有限公司哪哈沟煤矿4103综采工作面探放水设计及安全技术措施-8-该矿批准开采3－9#煤层，井田面积3.