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防治水中长期规划
威远县小河镇同乐煤矿
“十二五”期间矿井防治水规划
(2011~2015年)
二○一一年一月五日
目录
第一章矿区与矿井水文地质概况1
一、矿井概况1
二、矿井采掘情况1
三、区域水文地质概况2
四、矿井水文地质情况:
3
第二章“十二五”期间采掘生产工程接续计划7
第三章矿井主要防治水工程8
一、已完成的防治水工程8
二、“十二五”期间预施工的防治水工程8
第四章矿井主要水害分析8
一、地表水8
二、大气降水9
三、顶底板裂隙水9
四、老窑、老空(老硐)水10
五、未封闭或封闭不良的钻水孔11
六、构造(断层、陷落柱)水11
第五章矿井主要水害防治措施12
一、矿成立防治水领导小组12
二、地面防治水12
三、井下排水12
四、井下水害防治措施13
第一章矿区与矿井水文地质概况
一、矿井概况
威远县小河镇同乐煤矿开办于1989年,当年建成投产,属村办集体企业,1999年2月改制为私营企业,矿山设计生产能力为1.0万吨/年,实际生产能力为3.0万吨/年。
威远县小河镇同乐煤矿矿权设置为独立扩能,当前采矿许可证号为C510000************7078,有效期自2010年10月13日至2018年4月13日。
矿区面积1.5662km2,开采标高为+580~+450m,矿区拐点坐标见表1-6。
同乐煤矿申请划定矿区范围拐点坐标表
拐点编号
X
Y
备注
1
3280891.89
35436919.28
采深+580m~+450m,
矿区面积1.5662km2
2
3279991.89
35436919.28
3
3279711.89
35437919.28
4
3279661.89
35438019.28
5
3279941.89
35438919.27
6
3280241.89
35438919.27
7
3280241.89
35438519.27
8
3280891.89
35437549.28
威远县小河镇同乐煤矿开采较为规范,近年来无水害事故发生,目前正进行技改扩能工作,预计2012年8月可以建成试生产。
二、矿井采掘情况
威远县小河镇同乐煤矿设计生产能力6.00万吨/年,地下开采。
采用平硐+暗斜井开拓,矿山有主斜井和风井各一处。
矿井开采三叠系上统须家河组第三段小白炭煤层。
煤层最大开采厚度不超过0.8m,。
煤层厚0.28~0.45m,平均厚0.40m,平均采高0.7m,煤炭不经洗选,原煤销售。
矿井一个水平(+490m水平)上、下山开拓。
工作面采用走向长壁式开采,机械通风、机械排水(两级排水)、矿灯照明,轨道蓄电瓶机车牵引矿车运输,(暗)斜井串车提升。
掘进采用钻爆法,采面采用割煤机掏槽,放炮落煤,刮板输送机运输,单体支柱加铰接顶梁支护,采空区实行放顶条带砂充填。
矿井采用一级排水。
在+490m水平水泵房设主、副水仓,主水仓容积100m3,副水仓容积50m3。
矿井涌水采用机械抽排。
+510m水平以上涌水则沿平硐自流出井口。
矿井配套有较完善的运输、机电、通风、排水系统,开采布置较为规范。
三、区域水文地质概况
据地下水赋存条件、水动力特征,区内地下水含水类型可划分为松散岩类孔隙水,碎屑岩类裂隙水,红层风化裂隙水及可溶盐岩类裂隙岩溶水等四个含水类型。
(1)、松散岩类孔隙潜水:
分布于越溪河及其支流的漫滩一级阶地区,赋存于第四系全新统洪积﹙Q4al+pl﹚砂砾卵块漂石层之中,富水性中等~丰富。
(2)、碎屑岩类基岩裂隙水
①碎屑岩裂隙潜水及承压水:
分布于矿区及附近低山丘陵区,赋存于三叠系上统须家河组T3xj、侏罗系中下统自流井组J1-2z地层地层裂隙之中,岩性为砂岩、粉砂岩、砂质粘土岩、粘土岩、薄煤层﹙线﹚。
含隔水层相间产出,形成含水岩组。
在有利的构造地段,单井出水量可达100~800m3/d。
在广泛分布的其他地段,富水性弱。
浅部属潜水类型,水质类型属HCO3-Ca,HCO3-CaMg型,可溶性总固体小于0.1~0.5g/l;深部属承压水类型,水质类型属HCO3-Ca,HCO3SO4-Ca或Cl-Na型,可溶性总固体达0.5~10g/l以上。
矿区属碎屑岩裂隙潜水及承压水类型。
②红层风化裂隙潜水:
分布于矿区及附近低山丘陵区,赋存于侏罗系上统蓬莱镇组J3p、遂宁组J3sn,中统沙溪庙组J2s,中下统自流井组J1-2z地层之中,岩性为砂岩、粉砂岩、砂质粘土岩、粘土岩。
浅部50m范围内含风化裂隙水,富水性极弱,泉水流量一般为0.01~0.05l/s,单井涌水量达1~10m3/d。
属潜水类型,水质类型属HCO3SO4-Ca,HCO3-CaMg型,可溶性总固体0.1~0.5g/l;深部为不含水的隔水层。
此类水多分布在埋深<50m的岩石风化带内,对矿床充水影响小。
(3)、可溶盐岩类裂隙岩溶潜水及承压水:
分布于矿区西部,赋存于三叠系中统雷口坡组T2l、下统嘉陵江组T1j地层的石灰岩、白云岩、膏盐岩等可溶盐岩之中,富水性中等~强。
浅部属潜水类型,岩溶大泉流量可达1~50l/s,水质属HCO3-Ca,HCO3SO4-Ca型,可溶性总固体0.3~0.7g/l;深部裂隙岩溶的发育深度可达2500米以下,但发育程度较弱,属承压水类型,由于地下水深循环结果,水质类型属SO4-Ca、Cl-Na型,可溶性总固体达3.3~120g/l以上。
各含水层主要接受大气降水及沟谷河水补给,其露头区则为其主要补给区;迳流方向严格受构造控制,由于各含水层之间有隔水层相间隔,故地下水主要是顺层间迳流,而在断层带附近地下水会沿断层破碎带上溢迳流。
在浅部地下水由上而下迳流,在沟谷切割处呈泉排泄;深部顺层间迳流,除小量地下水沿断层破碎带上溢呈泉排泄或被人工凿井抽水排泄外,大都地下水储存在各含水层之中。
四、矿井水文地质情况:
(一)、地表水
本区常年地表径流主要有皮家沟常年性河流。
发源于矿区西部,经民主—清水—牌坊—庙坝—新桥后于高家与黄滩河汇合后经龙安镇——冷家后流出境外。
除此之外,其余或为小溪、或为季节性溪谷。
2、常年地表水体
县域内常年地表水体主要有魏家沟水库。
魏家沟水库位于矿区北部,距本矿界8号拐点约400m处。
矿区地表水体的补给主要来自大气降水,区内年平均降雨量1009.4mm,大气降水较充沛。
大气降水多以片流汇入小溪沟,少量沿基岩裂隙渗入地下,成为地下水。
(二)、煤层及矿井充水含水层
1、煤层
本矿区开采煤层为小白炭煤层。
该煤层分别赋存于须家河组第三段(T3xj3)上部,上距须家河组第四段底部5~15m,煤层厚度0.30~0.38m,层状构造,参差状断口,外生裂隙发育。
属半暗~半亮型煤。
煤层中常有一层夹矸,夹矸厚0.01~0.05m,其顶板多为粉砂质泥岩,底板多为泥岩。
2、含(隔)水层特征
①矿区泉、井层位、流量、标高等
区内泉井甚少,村民用水多为提罐站抽水放水于自己的砖混水池。
仅在杨家岩须家河组第六段(T3xj6)底部见泉井4处,流量甚小为0.02~0.06L/s。
矿区北部有一魏家湾水库。
矿区内的井泉概况见表
矿区内的井、泉统计表
序号
井泉编号
位置
标高
所在含水层
流出
状态
流量(L/S)
水的物理性质
随降水
变化特征
受采煤疏干影响程度
用途
1
泉1
潘家湾
640
T3xj5
渗流
0.03
无色、无味、透明,无悬浮物,水温10℃
随降水变
化而变化
无影响
未利用
2
泉2
潘家湾
630
T3xj5
渗流
0.04
无色、无味、透明,无悬浮物,水温10℃
随降水变化而变化
无影响
未利用
3
泉3
潘家湾
645
T3xj5
小股状水
0.06
无色、无味、透明,无悬浮物,水温10℃
随降水变化而变化
无影响
未利用
4
泉4
谷家老湾
555
T3xj3
渗流
0.02
无色、无味、透明,无悬浮物,水温10℃
随降水变化而变化
基本无影响
未利用
②矿区地层岩性及富水性;
矿区地层由新至老发育有第四系坡积物(Q)、三叠系(T)地层,根据各地层岩性组合特点及富水性,现将矿区内主要含水层与相对隔水层分述如下:
(1)第四系坡积物(Q):
厚0~8m
主要为残积堆积物,成分为角砾、砂、粘土及其它松散岩体。
富水性较好,煤层近地表一带为该含水层,为松散堆积物空隙含水层。
但由于其厚度薄,含水量少,对矿井充水影响较小。
(2)三叠系上统须家河组第六段(T3xj6)厚度>150m
分布于矿区四周,地表多形成孤立山包,浅切沟顺向坡地貌。
出露面积0.70km2。
上部岩性为灰、深灰色页岩,中夹薄层状炭质页岩;下部岩性为灰、灰白色细~中粒及粗粒砂岩。
矿区内植被覆盖情况良好,受降水补给条件较好,有利于含水层中地下水的补给、赋存和运移。
该段见有少量井、泉点,为下降裂隙泉,出露于坡脚地带,流量较小,一般为0.01L/s~1.5L/s。
(3)三叠系上统须家河组四段(T3xj4):
厚52~62m
为灰白色、灰色厚层状砂岩,地形上常处于单斜顺向斜坡,陡坎地貌特征。
局部植被覆盖较好,受降水补给条件较好,有泉、井出露,流量较小,为砂岩层间及纵、横裂隙充水,出露面积较大,受降水补给条件较好,为富水性中等的裂隙含水层。
由于该层距煤层间距较小,是小白炭煤层顶板的直接充水含水层。
矿区地层岩性及富水性表表4-3
地层
代号
矿区地层岩性
富水性
T3xj7
上部和中部主要为泥岩和粉砂质泥岩及泥质粉砂岩;中部为层状细粒砂岩;下部含煤包体及泥质包体。
孔隙裂隙不发育,为富水性弱的相对隔水层。
T3xj6
岩性以厚至巨厚层状细~中粒砂岩,下部含较多煤包体及泥质包体,底部含较多砾石。
孔隙裂隙较发育,为富水性中等的裂隙含水层。
T3xj5
岩性下部以泥岩、粉砂质泥岩为主,夹泥质粉砂岩和粉砂岩及薄层细粒砂岩,中下部细粒砂岩,夹粉砂岩及薄层泥岩;上部为泥岩、砂质泥岩夹粉砂岩。
孔隙裂隙不发育,富水性弱。
为富水性弱的裂隙含水层。
T3xj4
以灰色厚层--中厚层状中粒砂岩为主,中下部含燧石、石英等条带,与下部呈冲刷接触。
节理裂隙发育,为富水性中等的裂隙含水层。
T3xj3
岩性为灰~深灰色薄~中厚层状泥岩、粉砂质泥岩,下部含可采煤层;上部夹有不稳定中厚层状泥灰岩;中部夹薄层粉砂岩和细粒砂岩。
小白炭煤层位于本层。
为富水性弱的相对隔水层。
T3xj2
浅灰色厚层状细粒砂岩和中粒砂岩,上部夹少许灰色薄层状泥岩和粉砂质泥岩,下部夹不稳定的深灰色薄层状泥岩、粉砂质泥岩。
为富水性中等的裂隙含水层。
T3xj1
灰色薄~中厚层状泥岩、粉砂质泥岩,含煤层及煤线,含黄铁矿结核。
为富水性弱的相对隔水层。
③采空导水裂隙可影响的直接充水含水层;
小白炭煤层上距须家河组第四段(T3xj4)底部砂岩5~10m,下距须家河组第二段(T3xj2)顶部砂岩距离较远。
采空导水裂隙可影响的直接充水含水层为须家河组四段(T3xj4)砂岩裂隙含水层。
④与采掘活动相关的煤层上覆、下伏含水层;
小白炭煤层顶板岩性为深灰色粉砂质泥岩,底板岩性为深灰色泥岩,煤层上伏须家河组第四段(T3xj4)砂岩裂隙隙含水层,下伏须家河组第二段(T3xj2)砂岩裂隙含水层。
⑤断层导通的间接充水含水层;
本矿区范围内基本无断层构造,目前不存在断层充水含水层。
⑥对矿井充水无直接影响的其他含水层;
对矿井充水无直接影响的其他含水层有:
须家河组六段砂岩裂隙含水层和三叠系雷口坡组灰岩岩溶水含水层。
⑦矿井充水类型。
根据该矿主要充水含水层的容水空间特征,该矿床水文地质类型属第二类,属顶板砂岩裂隙充水矿床。
(三)矿井涌水状态
本矿主平硐仅见少量地下水沿孔隙、节理裂隙水涌出,或呈“淋头水”状、或沿井壁涌入井内。
其余井巷均无较大涌水点,仅见各巷道、石门少量滴、淋水。
采空区少量水流,其本次实测矿井各水平巷道涌水量测量统计见下表
矿井涌水量一览表
序号
涌水点位置
涌水量
L/s
m3/h
m3/h
1
主平硐
0.03
0.11
7.06
2
采空区
1.8
6.48
3
人行巷
0.03
0.11
各个巷道水最终汇入各井筒,排出矿区
4
井底车场
0.08
0.29
5
+510m水平西翼运输巷
0.02
0.07
综上,矿井涌水量约7.06m3/h
采掘巷道涌水一般表现为顶板淋水,水量在0.1m3/h左右,为顶板砂岩裂隙水,水量较小。
第二章“十二五”期间采掘生产工程接续计划
十二五期间,我矿安排“一采(一个对拉面)两掘”保证工作面采掘正常接替,掘进工程主要为+490m水平沿煤层运输大巷、回风大巷、及各采掘工作面回采巷道,预计于2012年8月起进入试生产,一、二带区交叉接替。
十二五期间回采计划回采煤量20万吨。
第三章矿井主要防治水工程
一、已完成的防治水工程
矿井已完成+490m水平水仓、水泵房施工,水泵安装已到位,敷设两趟φ50管道至地面。
+490m水平运输大巷砌筑水沟280m。
二、“十二五”期间预施工的防治水工程
十二五期间,本矿无大的防治水规程施工,根据+490m下山工作面涌水情况,预计将在矿井开采下界标高施工二带区水仓,完善矿井排水系统。
第四章矿井主要水害分析
一、地表水
矿区主要发育有两条常年性溪沟,由北往南分别为魏家沟、皮家沟,由于裂隙影响,魏家沟对煤层顶板含水层有直接补给作用,因距矿区范围较远,对矿井充水是以补给须家河组第四段地层后,通过渗流的形式向矿井充水;皮家沟切割须家河三段地层,且标高位于煤层空间走向之下,小白炭煤层底板为泥质岩类隔水层,地表水不会通过底板对矿井充水。
所以对本矿不构成水患危害,仅为矿井水补给的一个来源。
矿区北部的魏家沟大水库,坝体高28米,容量500万m3,距离矿区边界8号拐点约400m,虽相隔较远,但其含水量极大,对其四周均产生极大的水压力,加之矿区普遍发育有两组节理,地表水体可沿节理裂隙扩大含水区,矿井开采至北部边界时,采空塌陷极有可能导通水库扩大的含水区,被导通的水库水沿各种通道迅速进入矿井,从而造成水害事故。
其余数条季节性冲沟规模小且雨季作为地表水的快速排泄通道,只有少量水渗入地下,加之地表发育标高远大于小白炭煤层对应点的标高,季节性冲沟对矿井基本无影响。
二、大气降水
大气降水属间接充水因素,降水以渗透形式间接对矿井充水。
绝大部分降水通过地表沟谷排泄,仅有部分降水入渗地下含水层中,通过含水层﹙含水岩组﹚使矿坑充水。
矿井正常涌水量为8.33m3/h,洪期最大涌水量为24.9m3/h,雨季涌水量相比正常涌水量有所增加。
但增加绝对值不大,故认为大气降水对矿坑充水有一定影响,但影响较小。
三、顶底板裂隙水
矿区地下水主要有:
孔隙水、裂隙水两类。
其孔隙水、裂隙水涌水量较小。
小白炭煤层赋存于须家河组三段(T3xj3)上部,上距须家河组四段(T3xj4)裂隙含水层约5~10m,下距须家河组二段(T3xj2)裂隙含水层距离较大。
据川南、川东等地矿井观测资料,导水裂隙带高度一般是煤层采高的50~100倍。
岩层裂隙发育,倾角平缓的取100倍,小白炭煤层采高取1.2m,所以,导水裂隙影响高度可达120m。
因此,须家河四段砂岩裂隙水是矿井主要充水水源。
小白炭煤层顶板的直接充水含水层,是矿井充水重要因素之一。
四、老窑、老空(老硐)水
(1)、本矿采空积水
威远县小河镇同乐煤矿小白炭煤层采空区面积为910192m2,未开采煤层面积为655008m2。
同乐煤矿+510m水平以上全部采空。
目前矿井主采+490m水平的煤炭资源。
井下观测,本矿主要坑道水主要来自老采空区渗入水,其水量占本矿坑道涌水量水的绝大部分。
此采空区位于现开采区域上部,采空积水有向本矿坑道区域渗漏、溃入的趋势。
本矿采空区内各巷道、水平、煤层顶底板涌水最终大部分流入本矿老井中,只有少部分水进入先生产矿井,经巷道水沟自流排出矿区。
本次调查同乐老井出水量为1.8L/S,为自流排出,本矿老采空区内局部可能存在冒顶、塌陷等现象,导致老采空区局部淤塞,其淤塞处可能不同程度地存在采空区积水,并且在煤层薄化区周围局部可能存在有采空区积水。
其为本矿重要水患因素之一。
(2)邻矿采空积水
威远县同乐煤矿周边无相邻煤矿,不存在相邻矿井所构成的威胁。
(3)老窑积水
矿区范围内老窑较多,多为平硐开拓,多开采小白炭煤层,各老窑相互采通,老窑水多从老窑平硐口自流排出,少量渗入本矿矿井,老窑基本无较大积水。
但老窑老空巷道或老采空区先均位于本矿采空区范围内,不会对本矿直接形成水害隐患。
只有7#、10#老窑位于矿区中部,开口层位为须家河组第五段地层,开采须家河组五段高炭煤层,须家河五段高炭煤层与须家河组三段小白炭煤层层间距大于120m,所以老窑对本矿不形成威胁。
五、未封闭或封闭不良的钻孔
区内主要以砂、泥岩为主,据调查:
区内没有施工的勘探钻孔,故无钻孔水对矿井充水影响。
六、构造(断层、陷落柱)水
同乐煤矿所在区域构造属简单型,在矿区界线外沿走向500m范围内,地表调绘未发现断层,矿山井下未发现隐伏小型断层,故不存在断层水对矿井充水的影响。
该矿的主要充水通道为须家河组第四段的砂岩裂隙和煤层顶板的冒落裂隙带,矿区普遍发育两组节理裂隙,J1组纵张节理和J2组横张节理,在裂隙发育地带,岩石的空隙率较大,节理裂隙为大气降水及地表水体进入地下水循环系统的直接通道,同时也可以贮存大量的地下水,一样可以形成地下水静储量突涌入矿坑,从而发生溃水事故。
第五章矿井主要水害防治措施
一、矿成立防治水领导小组
组长:
矿长
副组长:
总工程师、安全矿长、生产矿长、机电矿长
成员:
各科室主要负责人
二、地面防治水
本矿井口标高为+510m,工业广场地面标高+500m,井口和工广主要建筑物均高于当地历年最高洪水位。
为做好雨季“三防”工作,我矿每年都下发“三防”文件提出具体要求,做到组织机构健全,各分管单位职责明确,“三防”工程计划限期完成,组织防汛值班制度,制定防排水应急措施,储备足够的防洪抢险物资,由于工作到位,我矿多年来都能够安渡汛期
三、井下排水
矿井采用一级排水系统将地下水抽排至地面,排水系统设置有+490m水仓,排水系统设置如下:
+490m水仓:
水仓容积150m3,有二趟排水管路,采用50mm管径;水仓供电通过地面变电所变压器供给;水仓有3台水泵。
矿井+490m水平巷道地下水通过运输巷水沟汇入+490m水平水仓,再通过+490m水泵抽排至井外矿井,+510m以上涌水则通过平硐自流出井口。
各巷道水沟坡度均为3~5%,并向井口或上山方向倾斜。
水沟尺寸为上宽0.25m;下宽0.25m;深0.3m。
目前矿井抽排水系统基本满足当前矿井抽排水需求。
矿井排水能力表
水平(m)
水泵
电机
输水管
水仓容积(m3)
型号
能力
(m
/h台)
台数
型号
功率(KW)
管径
(mm)
趟数
主仓
副仓
+490
D80-30×9型
50
3
YB2-250M-2
5
150
2
100
50
经复核+490m泵房的排水能力、水仓有效容积与今后五年矿井涌水量,符合《煤矿安全规程》第278、280条的规定。
我矿每年对井下泵房进行联合排水试验、试运转,并在每年雨季前完成井下水沟、水仓的清淤工作,由矿组织验收。
四、井下水害防治措施
1、矿井“三线”确定原则及依据
(1)、三线确定原则:
本着“留有余地,以防万一”原则,在有关图纸上圈出积水线,再外推50~150m划定探水线;大片积水区,还要外推50~100m确定警戒线
(2)、三线确定依据:
①、《煤矿安全规程》;
②、《煤矿防治水规定》;
③、《四川省煤矿水害防治规定》;
④、《同乐煤矿水文地质类型划分报告》;
⑤、同乐煤矿采掘工程平面图
⑥、矿井综合水文地质图
2、预防顶(底)板水
研究小白炭煤层工作面顶(底)板“导水裂隙带,底板扰动带”范围内的砂岩含水层数、厚度、富水性,分析顶(底)板砂岩裂隙水涌水规律。
工作面回采前要预计正常、最大涌水量,并做好排放水工作。
3、预防老窑、老空(老硐)水
(1)、查明老空(老硐)水的积存位置、范围、估算积水量、水压,要核查有无漏填、错填的积水老硐、老塘,然后圈定积水危险区的警戒范围。
(2)、坚持“预测预报、有疑必探,先探后掘,先治后采”的探放水原则和“宜疏不能堵”的措施。
在探放老空(硐)水前,要编制探放水工程设计及施工安全技术措施,经审批后认真组织实施。
(3)、采区或回采工作面回采结束后,砌密闭墙时一定要留设放水口,经常监测涌水量动态,防止采空区局部被堵造成水体升压后突然溃出。
4、矿井主要防治水装备
表4ZY650坑道钻机参数表
项目
单位
参数
项目
单位
参数
钻进深度
m
150
开孔直径
mm
87、115
终孔直径
mm
65、75
钻杆规格
mm
ф50×800、ф42×800
钻孔倾角
(°)
0~90
输出扭矩
N.m
≥650
输出转速
r/min
100
工作压力
Mpa
12.5
推力
kN
30
拉力
kN
22
锚固力
kN
50×2
电动机功率
kW
15,18.5
电动机电压
V
380/660
工作介质
46#液压油
油箱容积
L
90
主机外形尺寸(长×宽×高)
mm
2107×380×355
泵站外形尺寸(长宽高)
mm
1400×700×695
整机质量
kg
1200(不含钻具)
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