潘谢矿区西淝河、泥河、济河、港河水体下安全开采可行性研究报告(编辑修改稿)

潘谢矿区西淝河、泥河、济河、港河水体下安全开采可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

(XV8) (183 个 ) (183 个 ) 下含 3 纯砂砾厚 总厚 0(Ⅶ 15 隆 起缺失 ) (XV12) (水Ⅳ 7) (183 个 ) (183 个 ) 下隔 3 纯砂砾厚 总厚 0(Ⅶ 15 隆起缺失 ) (Ⅷ 17) (Ⅷ 17) (163 个 ) (163 个 ) 下含 2 纯砂砾厚 总厚 0(Ⅶ 15 隆起缺失 ) (XV9) (XV9) (122 个 ) (122 个 ) 下隔 2 纯砂砾厚 总厚 0(Ⅶ 15 隆起缺失 ) (XV8) (XV8) (57 个 ) (57 个 ) 下含 1 纯砂砾厚 总厚 0(Ⅶ 15 隆起缺失 ) (Ⅷ 13) (构 2) (49 个 ) (49 个 ) 下隔 1 纯砂砾厚 总厚 0(Ⅶ 15 隆起缺失 ) (Ⅷ 9) (Ⅷ 9) (3 个 ) (3 个 ) 基岩面标高 (m) 最高 (Ⅶ 11) 最低 (XV8) 潘谢矿区 西淝河、泥河、济河、港河水体下安全开采 可行性研究报告 淮南煤矿勘察设计院 16 (2)下含 2。 厚 ～ ，平均。 是下含中较富水的层段， q＝ ～ ，主要为中粗砂，下部为含泥质砾石层，局部呈半固结状。 (3)下含 3。 厚 ～ ，平均。 q＝ ～ ，岩性为细、中粗砂， 且富含泥质 ，局部呈半固结状。 下含 1与下含 2之间的下隔 2厚度较薄且不稳定，故疏降过程中作为一层考虑。 下含 3则由于下隔 3的局部尖灭、变薄以及多数钻孔穿透后没有分层止水，实际上亦串成一体，故疏干下含 实际上也必疏干下含 3。 (4)下隔 1。 厚 0～ ，平均。 不稳定分布于基岩面上，古河床地区大都缺失，造成下含 1直接沉积在煤系之上。 (5)下隔 2。 厚 ～ ，平均。 分布不稳定。 (6)下隔 3。 厚 ～ ，平均 1～ 4m。 分布较稳定，但也有局部地段变薄至尖灭。 瓦斯 淮南矿业集团所属各矿煤层埋藏深（ 300～ 1500m）、煤层极其松软（ f=～ ）、瓦斯含量高（ 12～ 26m3/t）、透气性低（煤层透气性系数为 ～ ）、瓦斯压力大（ ）、地温异常（ 1000m达 47℃）、 13 对生产矿井中除顾桥矿、潘北矿为高瓦斯矿井外其余矿井均为煤与瓦斯突出矿井 ， 2020 年全矿区瓦斯涌出量已达 m3/min，采煤工作面瓦斯涌出量达到 40～ 110 m3/min，预计到 2020年全矿区瓦斯涌出量可达 1500～ 1700m3/min，采煤工作面尤其是保护层回采工作面瓦斯涌出量达到 100～ 130m3/min 以上。 地压 潘谢矿区 西淝河、泥河、济河、港河水体下安全开采 可行性研究报告 淮南煤矿勘察设计院 17 淮南煤田煤层顶底板工程地质条件不良，地压大。 主要可采煤层顶底板多为泥岩或砂质泥岩，部分为粉砂岩或细砂岩；底板以泥岩、砂质泥岩为主。 煤系岩层大多胶结 良好。 经力学试验，岩石的抗压强度与层位、容重点关系不明显，主要与岩性有关，泥岩强度最低，砂质泥岩次之，砂岩强度高。 顶板抗压强度：泥岩、砂质泥岩为 ～，细～中砂岩为 ～ 143MPa，粗砂岩为 ～。 生产中还存在复合顶板和顶板砂岩体相变大等工程地质问题。 煤尘 据生产矿井及勘探资料，淮南煤田煤尘爆炸指数高达 65%以上，火焰长度可达 300mm，岩粉量最大为 35%，因此，粉尘普遍具有爆炸危险。 煤的自然倾向 淮南煤田绝大多数煤层具有自然发火倾向，发火期一般为 3～ 6个月，最短的为 14天。 地温 两淮煤田的恒温带深度一般为 30米，温度 ℃ .平均低温梯度变化较大，最低为 ℃ /100 米，最高可达 ℃ /100米。 淮南煤田潘谢矿区平均低温梯度一般在 ～ ℃ /100米之间。 属于低温梯度大于 3℃的正异常区，从矿区东部到西部基本连成一片分布，一级热害区（ 31℃）在标高 400～ 450米；二级热害区（大于37℃）在标高 600～ 650 米以下。 煤炭开采过程中存在的技术困难 淮南矿区开采技术条件复杂，为典型的“三高”、“三软”煤层。 高 地压：淮南矿区已全面进入深井开采，地压显现强烈，谢一潘谢矿区 西淝河、泥河、济河、港河水体下安全开采 可行性研究报告 淮南煤矿勘察设计院 18 矿在 780m标高最大主应力达到 ，在 960m标高最大主应力达到 ；丁集矿在 850m标高最大主应力达到 ；潘三矿在750m 标高最大主应力达到 ；潘一矿在 750m 标高最大主应力达到 ，由于高地压，巷道支护困难，需要采取内锚外架、喷注浆等复合支护，单进低、成本高，并且维修工程量大。 高地温：淮南矿业集团矿井大多属于深井开采，矿区目前平均开采深度已达 780m，最大开拓深度 985m，地热 灾害问题日益严重。 600m水平大部分区段地温超过 31℃，局部区段大于 37℃，最高原岩温度 45℃以上。 潘一矿、潘三矿、顾桥矿、丁集矿及在建的朱集东矿井、潘一矿东区等都属于以地温异常为主的高温区，矿井一水平原岩温度均超过 37℃，属于二级热害矿井。 热害问题已经成为制约淮南矿业集团安全生产的瓶颈，影响职工的身心建康和企业的安全生产，必须建立矿井集中降温系统。 高瓦斯：瓦斯含量 10～ 36m3/t，瓦斯压力最高 ，所有生产矿井均有煤与瓦斯突出危险性， 2020年淮南矿业集团 全矿区瓦斯涌出量已达。 采煤工作面瓦斯涌出量达到 40～110m3/min，需要开采保护层， 保护 主采煤层，而保护层大多为薄煤层，开采难度大，并且需要施工高、低抽巷等瓦斯治理巷道。 “三软”：顶板软，底板软，煤层松软，煤层 f值只有 ～ ，再加上构造复杂、断层影响，煤巷支护强度要求高，需要采用锚网（索）或内锚外架支护措施，采用的锚索、锚杆直径均达到 22mm， U 型棚已达到 36U以上；工作面装备工作阻力最高已达到 10800kN。 潘谢矿区 西淝河、泥河、济河、港河水体下安全开采 可行性研究报告 淮南煤矿勘察设计院 19 矿区 水资源概况 地表水 潘谢矿区水资源丰富，中国七大河流之一的 淮河横穿矿区。 淮河过境多年平均径流量 216亿立方米 /年。 枯水年 35～ 40亿立方米 /年，淮河水位由蚌埠闸控制，一般为。 矿区内还分布有西 淝 河、济河、颖河、架河 、 港河 、泥河等河流，沿淮湖泊洼地主要有瓦埠湖、高塘湖、城东湖、城西湖、芡河洼等。 湖面面积 4600km2， 中小型水库面积 107km2。 江淮地区雨水充沛，年平均降水量为。 年径流量 ，地区降水总量 亿立方米。 蚌埠闸正常蓄水位 ，相应蓄水量。 现扩建工程已完成，如果水位提高到 ，可增加供水量。 南水北调东线工程竣工后，年净增供水量 12亿立方米。 地下水资源 潘谢矿区属安徽省淮北平原水文地质区，为淮河冲积平原，沉积有巨厚的新生界地层，由松散的砂、细砂、砂砾和粘土等组成，为孔隙含水层。 按岩性组合特征和含水层的富水性，自上而下划分为四个含水层（组）：第一含水层由中、细砂组成，为半承压孔隙含水层，埋深 40m 左右，含水层厚 14～ 34m；第二含水层，由细砂、中砂组成，为承压孔隙含水层，埋深 40～ 120m左右，含水层厚 30～ 50m；第三含水层，由中砂、粗砂为主组成，为承压孔隙含水层， 埋深 130～ 350m左右，含水层厚 240m左右；第四含水层由砂、砂砾组成，为承压孔隙含水层，埋深 360 m 以下，含水层厚 100m左右。 矿区供取水为浅部地下水，即第一、第二两含水层，主要为第二潘谢矿区 西淝河、泥河、济河、港河水体下安全开采 可行性研究报告 淮南煤矿勘察设计院 20 含水层，由细砂、中砂等组成，为弱承压 ~承压孔隙含水层，埋深 9～120 m，含水层一般厚 60～ 80m，水位埋深 1～ 3m，单位涌水量 ～ /秒，富水性中等～强，矿化度小于 1克 /升的 HCO3Na型淡水，宜于饮用和灌溉，一般无水质问题。 矿区地下水动态为典型的 滲 入蒸发型，主要补给来源为大气降水垂直入渗，其次为河 流、湖泊、人为蓄水渗入补给。 地下水动态变化受季节性控制。 地下水运动以垂向为主，自然流速极慢，排泄方式主要为人工开采、地面蒸发及植物吸收蒸腾。 潘谢矿区为矿井生产建设需要，进行了五个区块的供水水源勘探，每个勘探范围内天然越流补给量为 17000～ 21000 m3/d，平均年降水入渗量为 25000～ 50000m3/d。 矿井实际开采与需求水量小于补给量，表明矿区地下水丰富，开采保证程度高，能够满足矿区建设与长期使用的需求 潘谢矿区 西淝河、泥河、济河、港河水体下安全开采 可行性研究报告 淮南煤矿勘察设计院 21 二 、项目的必要性 、 可行性 及以往工作 分析 以往工作分析 淮南煤矿 淮堤下采煤 淮河是中国的重要河流之一。 干流流经淮南矿区的李嘴孜、新庄孜和谢李深部井井田上方，详见图。 图 淮河与矿区分布对照图 河床和堤下直接或间接压煤地质储量 t，可采储量 t，压煤占四个矿区总可采储量的 ％，大量压煤严重制约了淮南矿区的正常生产发展。 为了充分利用煤炭资源，延长矿井服务年限，淮南矿业集团自 20 世纪 60 年代进入淮堤下采煤。 至今历经 50 多年，积累了淮河河床下、淮河堤防下采煤的成功经验，在理论研究方面也取得了相应的飞跃，取得了一系列试验研究成果， “三下采煤技术”曾分别荣获潘谢矿区 西淝河、泥河、济河、港河水体下安全开采 可行性研究报告 淮南煤矿勘察设计院 22 煤炭工业部科技进步特等奖（ 1983 年）和国家科技进步一等奖（ 1985年），淮河堤下采煤技术获安徽省科技进步二等奖（ 1983年）。 截止 2020年，在淮河下、六坊堤下和西淝河下累计采煤 5900 万吨，既开采了煤炭资源，又保证了河流的安全。 事实证明，淮南矿业集团在淮河堤下采煤的理论研究和经验积累的基础上，形成了符合淮南矿区实际和具有自己特色的“三下”采煤技术，已具备在建筑物下、水体下、铁路下（称“三下”）采煤的能力。 淮堤下采煤影响情况 六坊堤是淮河大堤的重要组成部分，从 1974 年开始 ，淮南矿务局李嘴孜矿就开始在六坊堤下试采，在淮河这样大的水体及河堤下开采，我国尚属首次。 1973 年～ 1981 年 6 月，先后从淮河漫滩、河床及河堤下开采了 C15到 B4共 9个煤层（其中漫滩 1个，河床及河堤下 8个），累计采厚 ，共安全出煤 ，同时通过系统的观测，积累了大量的数据，取得了淮堤下采动变形规律。 1974年 4月～ 1975 年 4月， 李嘴孜矿 C15煤层采动后，地表下沉量达 ，堤体为 ，地表水平拉伸变形 ，堤体为 ，此时地表和堤体未见明显的裂缝。 1975 年 5 月， 李嘴孜矿 东二东 C13第一分层推进达 90m 后，发现地表有平行切眼方向的细小裂缝，缝宽 2～ 5mm，缝距 2m左右。 测得地表最大下沉量达 ，最大水平变形走向线 ～ ，平均，倾斜线 ～ ，平均 4mm/m，因此可以认为当水平变形达 2～ 4mm/m时，地表和堤体可出现裂缝。 1976 年 3 月， 李嘴孜矿 C13第二分层采后，发现地表有平行工作面向和切眼围绕采空区四周的椭圆状裂缝带（地表最大拉伸区），带宽 40m，潘谢矿区 西淝河、泥河、济河、港河水体下安全开采 可行性研究报告 淮南煤矿勘察设计院 23 裂缝开口宽度一般为 10～ 20mm，密度 2m左右一条。 经在堤体南侧开挖，其延展深度 2～ 3m，倾向采空区，角度很陡。 1976 年下半年， 李嘴孜矿 C13第三层采后，裂缝带位置变化不大，但裂缝开口宽度加大了，为 120～ 250mm，落差为 140～ 200mm，经在堤北侧地表开挖发现裂缝深 1m左右，急速收敛到宽度 10～ 20mm，裂缝陡直，倾向采空区，裂缝密度为 1m 左右一条。 此时地表最大拉伸变形已达到 ～ ，堤体为 10mm/m，裂缝延展深度 ，缝宽 10mm。 因堤体与煤层走向斜交，此裂缝带对堤体影响有两段（ 155＃～ 14＃测点处长 40m， 158＃ ～ 161＃测点处长 90m），裂缝斜切和横切堤体，其延展深度已完全切割到堤底。 1977 年～ 1980 年，开始对 李嘴孜矿 B 层煤开采，堤体水平拉伸变形继续扩大，最大达。 具体见表。 表 六坊堤变形观测数据表 煤 层 分 层。