薛湖煤矿二2煤23采区设计说明书(编辑修改稿)

薛湖煤矿二2煤23采区设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

隙发育，富水较强，随埋藏深度的增大，岩溶裂隙发育程度显著减弱；另据矿井水文观测孔观测， L8灰岩富水性较弱，一般情况下对矿井生产没有太大威胁。 下段含 5～ 6 层含水层（ L1～ L6），其中 L2赋存稳定，裂隙多被充填，岩溶不发育，地下水循环交替困难，属弱含水层。 该组石灰岩含水层之间虽有隔水层相隔，但断裂构造，已将诸灰岩含水层在一定程度上沟通，形成一个含水系统。 开采二 2煤时主要充水水源： 二 2煤为该采区的主采煤层，其直接充水水源为二叠系二 2煤层顶板 砂岩裂隙承压水；间接充水水源为二 2煤层底板太原群灰岩岩溶裂隙承压水和奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水。 采区内既无较大的地表水体，也无老窑老井，加之第三、四系盖层很厚，所以地表水、老空水和新生界孔隙承压水，对二 2煤的开采没有太大的影响。 根据井田水文地质条件分析，对二 2煤开采的主要充水水源分别 薛湖煤矿二 2煤 23采区设计说明书 14 叙述如下： (1)、二 2煤层顶板砂岩裂隙承压水：通过矿井水文地质调查和精查勘探， 73 7708 孔抽水试验反应，含水层地下水径流条件不畅，属弱富水含水层，排泄方式以矿坑水排出，消耗静储量为主，易疏干，对矿山开采，不会构成大的威 胁。 (2)、二 2煤层底板太原群灰岩岩溶裂隙承压水，尽管是一间接充水含水岩组，由于富水性较强，水压大，在断层影响的情况下， L8至二 2煤层间距缩短，甚至发生对接，岩石完整性遭到破坏，强度降低，特别是随着开采掘进破坏了断层破碎带的原始稳定状态，容易导致高压岩溶裂隙水突入井巷造成事故，具有突水初期来势猛、水压大，以消耗储存量为主的特点，随着时间的推移，突水量逐渐变小。 在正常情况下，二 2煤底板至 L8的间距一般 75～ 90米， K3上层位岩性一般为厚层的泥岩和砂质泥岩，隔水性能比较好，一般不会发生突水事故。 (3)、开采 二 2煤时主要导水通道： 采区内二 2煤的导水途径主要有三种：断层、裂隙和封闭不良钻孔。 对于煤层顶板的砂岩水，由于顶板砂岩含水层处于导水裂隙带内，其中的裂隙水必然要涌入矿井。 底板砂岩裂隙含水层处于底板破坏范围内，在采掘的过程中也将有少量涌出。 而对安全真正有威胁的导水通道是断层，当断层沟通太原群灰岩裂隙水、太原群灰岩裂隙水甚至奥陶系灰岩地下水时，对矿井危害极大。 采区内断层较多，并且伴生断层较为发育，采区工作面布置和回采将过断层 DF21 、 DF2 DF2 DF2 DF31 、 DF3 DF3 DF34。 由于断层及伴生断层较多，断层断距、落差较大，使采区的生产边界受到了控制，同时也造成底板灰岩与二 2煤层距离缩短，造成煤层底板突水系数增大，存在太灰水突水危险。 因此在开采过程中需要对薛湖煤矿断层的发育特点、规律，断层的导水特征、探查及防治手段进行研究。 封闭不良钻孔也是矿井突水的通道之一，包括未封堵或封闭不良钻孔，特别是与奥灰含水层相连通的钻孔，生产中应预先处理。 据调查，本采区不存才封闭不良钻孔，但在施工遇钻孔时还是应先探测，再施工，以防万一。 薛湖煤矿二 2煤 23采区设计说明书 15 四、采区涌水量计算 (一 )、矿井涌水量变化及其构成： 薛湖煤矿排 水系统比较简单，经常观测的位置是 780 主、副井井筒、 780 水仓及东风井井筒四处。 根据 2020～ 2020年观测资料，薛湖煤矿涌水量主要由煤层顶底板砂岩水及底板太灰水组成。 涌水量变化不大，基本稳定在 110m3/h左右。 薛湖煤矿的生产系统变化对矿井涌水量有很大的影响，随着掘进工作面的增加及回采面积的增大，涌水量会逐渐增大，但到一定时期后，应该可以稳定甚至逐渐减少。 (二 )、采区涌水量计算： 采区水文地质模型： 矿井东部的 F116断层使得矿井二 2煤层与外部奥灰含水层相对接，可视为进水边界；西部为二 2煤层倾伏 区， – 1000m弱迳流带距 23采区＞ ，可视为无限边界；南部为含水层的隐伏出露区，具有一定补给作用，可视为无限边界；北部为二 2煤埋深＞ 1000m的深埋区，含水层迳流条件极弱，可视为相对隔水边界。 总之 23 采区可概化为一边进水，一边隔水，另二边无限的水文地质模型。 计算公式选取： (1)、二 2煤层顶板砂岩裂隙含水组涌水量选用承压 — 无压井流公式： Q= ………………………………（ 2） (2)、二 2煤底板砂岩含水层与太原组上段灰岩含水层涌水量选用承压井流公式： Q= ………………………………（ 3） 上（ 2）、（ 3）式中： K— 分别为顶底板砂岩含水层与 C2t 上段灰岩含水层渗透系数（ m/d） ( )rddddMMHK221222112ln)2(π+( )rddddKMS221222112lnπ2+ 薛湖煤矿二 2煤 23采区设计说明书 16 M— 分别为顶底板含水层与 C2t上段含水层厚度（ m） H— 顶板砂岩含水层从底板算起的水柱高度（ m） S— 底板砂岩与 C2t上段灰岩含水层的疏排降深（ m） d d2— 分别为疏干区中心至供水、隔水边界距离（ m） r— 设计疏排区的折算半径（ m）， r= F=。 计算参数确定： (1)、顶板砂岩含水层涌水量预算参数 渗透系数（ K）：井田在 73– 2 孔对顶板含水层抽水试验，校正渗透系数值 ，但该孔处于弱富水地段，不能代表全井田水文条件，邻区陈四楼矿水文参数 K=，认为取二者平均值较适宜，即取 K=； 含水层厚度（ M）：取其含水层平均厚度， M=12m； 水柱高度（ H）：取静止水位标高 + 减去 – 780m水平含水层底板标高 – H=； 疏排区大井折算半径 r= =720m； d1=1950m+720m=2670m d2=650m+720m=1370m (2)、底板砂岩含水层涌水量预算参数 渗透系数（ K）：取顶板预算参数 K=； 含水层（ M）：取其含水层平均厚度， M=8m； 疏排降深 S=– (– 780)=； 疏排大井折算半径 r 与 d d2值同上。 (3)、底板 C2t 上段含水层涌水量预算参数 渗透系数（ K）：，因井田抽水试验孔远离富水区，其参数难以代表井田水文地质条件，仍借用邻区陈四楼矿抽水参数平均值K=； 含水层厚度（ M）取全区稳定的 L12 与 L8 灰岩相加之平均值M=； 疏排降深取含水层水位标高 + 减去疏排标高 – 780m 得S=； 其它 r、 d d2值同上。 πFπF 薛湖煤矿二 2煤 23采区设计说明书 17 涌水量计算： (1)、顶板砂岩含水层涌水量 正常涌水量： Q= = 最大涌水量： Qmax==(2)、底板砂岩含水层涌水量 正常涌水量： Q= =348m3/d= 最大涌水量： Qmax==(3)、底板 C2t 上段含水层涌水量 正常涌水量： Q= = 最大涌水量： Qmax==(三 )、矿井涌水量预算结果及评价： 矿井涌水量预算结果： 本次采用解析法预算矿井二 2煤层 – 680m 水平 23 采区正常涌水量、最大涌水量结果见表 131。 表 131 – 780m 水平以浅先期开采地段矿井涌水量预算一览表 煤层 稳 定 流 解 析 法 顶板 底板 全 区 砂岩 砂岩 石灰岩 二 2 正常 最大 952 矿井涌水量评价： 上述预算的矿井涌水量为煤层顶底板直接充水含水层对矿井的充水量，二 2煤底板下伏奥灰间接含水层一般不会影响矿井生产。 但在遇大型断裂构造时仍应引起注意。 五、采区防治水工作 ( )rddddMMHK221222112ln)2(π+( )rddddKMS221222112lnπ2+( )rddddKMS221222112lnπ2+ 薛湖煤矿二 2煤 23采区设计说明书 18 (一 )、采区防治水原则与思路： 采区防治水设计应该在 《 河南神火集团有限公司薛湖煤矿 防治水规划》 的统一指导下、充分结合采区水文地质特征的基础上进行，重点作好单项采区防治水工程的设计、实施和总结工作，注重依靠先进科学技术，扎实做好与矿井、采区防治水有关的水文地质基础工作，科学、细致地探查和 分析采区水文地质环境，深入 贯彻 落实 煤矿水害防治 “ 预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采 ” 的十六字原则和以 防 为主， 堵、疏、排、截 相结合的 综合治理措施 坚持 安全发展指导原则，坚持安全第一、预防为主、综合治理方针，坚持标本兼治、重在治本。 (二 )、二 2煤层开采的主要水害威胁： 通过上述分析我们了解到，二 2煤层顶板砂岩裂隙承压水一般情况下不会对采区的采掘活动构成大的威胁。 二 2煤层底板太原群灰岩岩溶裂隙承压水，尽管是一间接充水含水岩组，由于富水性较强，水压大，在断层影响的情况下， L8至二 2煤层间距缩短，甚至有可能发生 对接，岩石完整性遭到破坏，强度降低，特别是随着开采掘进破坏了断层破碎带的原始稳定状态，容易导致高压岩溶裂隙水突入井巷造成事故。 (三 )、二 2煤层开采的防治水工作： 顶板出水形式一般为工作面顶板淋水，使工作面环境恶化。 二 2煤顶板砂岩裂隙水为矿井主要涌水量，该含水层以静储量为主，含水层含水性弱，径流滞缓，通常在矿井生产初期水量较大，随着生产的进行，顶板砂岩水易于疏干，对安全生产不会造成很大的影响。 因此薛湖煤矿二 2煤顶板水害防治方法采取疏干措施。 薛湖煤矿新生界沉积厚度 220～ 330m，其最底层岩层为俗称“钙质层”的亚粘土，含 1～ 4层粉砂、细砂，一般厚 0～ 30m。 但由于上部岩层为厚度大、含水层较好的中砂和细砂岩层，所以在留足防水煤柱的条件下，松散层水不会对矿井开采造成大的影响。 因此，在保证安全生产的条件下，如何进行储量挖潜，更多地回收煤炭资源成为松散层下开采二 2煤的主要研究问题。 分析计算得知，二 2煤防水煤柱确定为 60m。 主要防止第三、四 薛湖煤矿二 2煤 23采区设计说明书 19 系、基岩风化带含水组与二 2煤上覆砂岩含水层发生水力联系时发生的突水。 23采区二 2煤层其顶板以砂质泥岩、泥岩为主，按一次采全高，全部陷落方法，经过计算，导水裂隙带一般不直接 沟通基岩风化带或新生界底部含水层，所以矿井煤柱基本上以防塌煤柱为主，但浅部开采厚度＞ ，应考虑风化带及新生界下部含水层的影响。 但只要根据实际测量结果合理留设防水煤柱，即可保证安全生产。 预计工作面最大涌水量不大于。 要求回采前提前安设排水设施，排水能力大于最大出水量的。 底板灰岩水为矿井主要威胁水源，截止目前，薛湖煤矿已在780m水平轨道巷及 21 采区共实施 L8水文观测孔 11个，其中 2 号观测、 11 号观测孔见水，最大水压值为。 因此，二 2煤层所有工作面灰岩突水系 数均在 ，基本上没有底板突水威胁。 为了保证安全生产，下一步需对采区进行水文物探，然后在水文地质异常部位进行钻探验证，发现灾害再做治理。 对煤层底板进行水文地质探查的方法包括物探和钻探。 钻探一般在物探标出的异常区内施工，一方面可以探查底板水情，另一方面可以验证物探结果。 当探查完成后水文地质技术人员要根据探查结果结合水文地质条件对底板的稳定性作出评价。 此外，在回采的过程中，如果出现涌水，要及时进行水质、水源的确定，发现问题及时采取措施。 对于底板灰岩水压较高，底板承受突水系数超出临界值的工作面，应采取疏水降压及底板注浆加固防治水措施。 采用疏水降压措施：应根据底板赋水情况布设疏水钻孔，钻深应进入太原群上段灰岩含水层。 如自二 2煤层底板算起，疏水钻孔深度应为 80～ 90m 左右。 疏放目的水头应满足底板突水系数小于等于。 依照底板有效隔水层 55m推算，底板水压应疏降至 以下。 放水试验后查明低水位区的太灰水量不大于 100m3/h，且在短期内能够产生显著降深，即可在低水位区采用疏干降压的防治水方法。 在煤层倾角缓的情况下应将上巷作为机巷，使得水往低处流，煤往高处走。 若工作面巷道具有 深度超过巷道高度的低洼地带，应在低 薛湖煤矿二 2煤 23采区设计说明书 20 洼部位开掘泄水巷或建设临时水仓，以防水积蓄在低洼处，封堵巷道，酿成灾害。 过断层时二 2煤层底板太原群灰岩岩溶裂隙承压水的防治水工作： 断层是底板突水的主要影响因素，有以下几个方面的原因： (1) 回采工作面底板岩体中存在断层时，底板的采动破坏深度增大。 根据一些现场底板岩体注水试验结果可知，断层破碎带岩体的导水裂隙带深度是正常岩体的 2倍左右。 (2) 断层的存在破坏了底板岩层的完整性、降低了岩体的强。