介休鑫峪沟煤业采区设计(编辑修改稿)

介休鑫峪沟煤业采区设计(编辑修改稿)内容摘要：

特征分述如下。 1)奥陶系碳酸盐岩裂隙、岩溶含水岩组 井田地下水属洪山泉域。 洪山泉出露于介休市洪山村东南，为本省岩溶泉之一，泉口高程 916 m，1973 年～ 1981 年间，年平均流量为 m3/s； 1994 年 1～ 9 月份平均流量为 m3/s,至 20xx 年 4月，流量仅 m3/s。 目前，除八角泉尚有少量地表排泄外，泉群其他泉点已全部断流。 泉水属重碳酸钙镁型水，矿化度 ,泉域总面积 444 km2,主要含水层为奥陶系中统石灰岩。 控制该区岩溶水补给与排泄的构造包括化家窑地垒和绵山山前断裂带。 2)石 炭系碎屑岩夹碳酸盐岩裂隙岩溶含水岩组 主要出露在普洞及其以西地区，岩性为灰白、灰黑色铝土岩、砂质泥岩夹石灰岩。 石灰岩为灰色，厚层状，小型岩溶发育。 据温家沟井田精查地质报告 ZK10 号水文孔资料 ,钻孔单位涌水量为 L/s178。 m,水质类型为重碳酸钾钠型，矿化度 g/L。 3)三叠系及二叠系碎屑岩裂隙含水岩组 分布在东南及南部山区，岩性主要为紫色砂质泥岩和灰黄色、灰红色细粒砂岩、灰黄 灰红色带灰绿色长石砂岩、紫灰色砂质泥岩、泥岩。 出露于该地层中的泉水流量 L/s～ L/s。 4)第四系上更新统、中更新统松散岩类孔隙含水岩组 分布在山前丘陵区及倾斜平原区，含水层岩性为砂卵石，含水层厚 0～ 150 m,钻孔单位涌水量 L/s178。 m～ L/s178。 m，为重碳酸钠钙镁型水，矿化度 mg/L左右，水温 13176。 C左右。 从丘陵区到倾斜平原区，涌水量有逐渐增大的趋势。 5)第四系全新统松散岩类孔隙含水岩组 分布在低山丘陵区较大沟谷中和冲积平原区，含水层岩性为粉～细砂、晋中职业技术学院 毕业设计 16 中 粗砂夹砾石。 野外民井调查，一般井深 40 m左右，水位埋深在 8 m～ 14 m之间，单位涌水量 ～ L/s178。 m,水质类型属重碳酸钠钙镁型。 ㈡ 井田水文地质条件 1. 地表水 井田内无常年性河流。 张涧河属季节性河流，位于井田西部，是区内最大的河谷，仅在雨季遇较为持续的降雨时沟谷内有短期的地表径流，平时有不定量的煤矿矿井排水，自南向北穿过井田，最终汇入汾河。 井田内长度约 km，最高洪水位 1020 m～ 910 m。 井田内主要的次级沟谷包括丈道沟和西沟。 井田内各主要含水层之补给来源主要为大气降水，其特点是受气候变化及地理环境影响很大，在雨季，当大气降水渗入地下而成地下径流后，往往顺岩层倾斜方向流动，在被切割深 处多以泉的形式出露，其余即潜向地层深部。 ①奥陶系中统碳酸盐岩岩溶裂隙含水层段 本组为煤系地层之基底，岩性为厚层状海相石灰岩，主要成分为碳酸钙，因其易为水侵蚀溶解，在深部溶洞、裂隙十分发育，甚至使上部岩层塌陷而成柱状陷落。 从区域特征来看，本层段是主要的地下含水层段。 根据钻孔抽水试验结果和区域地下水特征，推断井田奥陶系岩溶水水利梯度为 ‰，水位标高 m～ m。 ②石炭系上统太原组的碳酸盐岩岩溶裂隙含水层段 本层段仅在井田南部有小面积出露，以 3～ 4层石灰岩夹泥岩 、砂岩及煤层为主，其中最下一层 (K2)石灰岩一般厚 m，岩溶较为发育，富水性较好；其余三层石灰岩 (K2上 、 K3 和 K4)富水性稍差。 温家沟 ZK10 号孔位于井田以东约 km处，据其抽水资料， 单位涌水量为 L/，水质类型为 HCO3－ Na 型，矿化度 g/L。 属弱富水性含水层。 晋中职业技术学院 毕业设计 17 ③二叠系下统山西组裂隙含水层段 含水层以细～中粒砂岩为主，是 2 号、 3 号和 5 号煤层的直接充水含水层。 含水层厚度一般 m。 本次勘查，在加 9号钻孔中进行了 C3t+P1s段混合抽水试验，实测结果为混合水位标高 (H) m,涌水量 (Q) L/s，单位涌水量 L/，渗透系数 m/d。 属弱富水性含水层。 ④二叠系上、下石盒子组砂岩裂隙含水层段 岩性以泥岩、砂岩互层或泥质岩类夹砂岩为主，由于遭风化剥蚀，风化裂隙发育，为大气降水的入渗补给创造了条件，大部分季节泉都出露于该地层中。 据区域水文地质资料，单泉流量 － L/s。 据温家沟 ZK10 孔抽水资料，单位涌水量 L/s178。 m ，属弱富水性含水层。 ⑤第四系松 散层类孔隙含水层段 第四系中、上更新统地层广泛分布于井田内的梁峁地段，第四系全新统分布于较大的沟谷中，含水层岩性主要为砂、砾石层，连续性较差，补给条件较好，但多为透水不含水岩层，仅局部地段含水，含水微弱。 1) 二叠系上、下石盒子组泥岩隔水层 二叠系石盒子组地层为一套泥岩、砂岩交互沉积地层，泥岩厚度大，且连续稳定，隔水性能好，是浅层地下水与煤系地层之间较好的隔水层。 2) 本溪组泥岩隔水层 本组岩性以铝土质泥岩、砂质泥岩、灰白色细粒砂岩及深灰色石灰岩组成，厚 m～ m，无明显含水层存在，为煤系含水层段与奥陶系岩溶含水层段间的重要隔水层。 、径流、排泄条件 1)岩溶水 井田位于洪山泉域北中段，属普洞褶断带水文地质单元，主要通过断裂晋中职业技术学院 毕业设计 18 带接受大气降水与地表水的入渗补给，井田内水位标高 m。 地下水接受补给后， 沿层面裂隙顺层径流，向西南排出区外，加入区域地下水循环，并最终 排向晋中盆地。 在沟谷切割深处以泉的形式排出地表，补给松散岩类孔隙水。 2)碎屑岩类裂隙水 碎屑岩类裂隙水的补给主要来自裸露区大气降水和上覆松散层的入渗补给。 受区域构 造控制，地下水在重力作用下沿岩层裂隙顺层运动，补给岩溶含水层，在沟谷切割深处以泉的形式排出地表，或补给第四系松散岩类孔隙水。 另外，主要排泄方式还包括生产矿井的矿井排水和人工开采。 3)松散岩类孔隙水 松散岩类孔隙水除大气降水的垂直入渗补给外，还有地表水入渗补给和基岩裂隙水的侧向补给。 地下水的流向一般与地表水的流向大致相似，排泄方式除蒸发外，主要是人工开采或补给深层基岩裂隙水。 ㈢ 矿井充水因素分析及水害防治措施 大气降水通过岩层节理裂隙、构造破碎带和采空区上方地表形变形成的裂缝渗漏，补给地下含水 层，是矿井充水因素之一。 其特点一是受季节变化影响明显，二是随着煤矿开采活动延续造成的地表形变加剧，其影响将不断加强。 (古 )空区积水 (1)四邻煤矿采空区积水 井田周边原分布有 3座矿井，主要开采 5号、 9号和 11 号煤层，开采深度一般在 50 m～ 300 m 左右。 原 山西介休光亮煤业有限公司 5号煤层现有采空积水区 1处，位于其井田东部，面积 m2。 9号煤层现有采空积水区 2处，位于其井田南部，分别为 1994 年～ 1999 年间和 20xx 年～ 20xx 年间开采形成，位于与原沟底煤晋中职业技术学院 毕业设计 19 业井田相邻处，面积分别为 m m2； 9 号煤层采空区总面积约 m2。 11 号煤层现有采空积水区 2处，采空积水区总面积约 18125 m2，其中 20xx 年～ 20xx 年采空区位于该井田西部、与原沟底煤业交界部位，面积约 5992 m2； 20xx 年以前采空积水区位于其井田东部，面积 12133 m2。 上述采空区均有不同程度的积水现象。 原 山西隆腾煤业有限公司 (原旧寨煤矿 )9 号煤层现有 采空积水区 1 处，位于其井田北部，采空区面积约 2041 m2，积水约 600 m3。 上述采空区底板标高高于本井田同一煤层底板标 高，一定程度上影响本矿井充水。 山西青云煤业有限公司煤矿由原介休市连福镇赵家窑煤矿与连福镇北山头煤矿 (整合后关闭 )及部分新增区进行资源整合而成。 原赵家窑煤矿曾开采9 号、 11 号煤层， F4断层以南 2 号、 3 号煤层均为古空区， 9 号和 11 号煤层已全部采空；据调查， 9号采空区面积约 3506250 m2，采空区积水约 500000 m3；11 号煤层采空区面积约 3506250 m2，采空区积水约 650000 m3。 2号、 3号煤层为古空区，范围和面积基本相同，面积约 1400000 m2，经调查无积水现象。 井田周边另一处较大的 采空积水区为原板峪煤业南端、化家窑地垒北断层以南地段。 由于煤层埋藏深度小，开采历史悠久， 5号、 9 号和 11 号全部采空。 5号煤层采空区无积水， 9号煤层采空区积水约 131040 m3， 11 号煤层采空区积水约 240790 m3。 (2)井田内原有各矿井采 (古 )空区积水 井田内原有振兴煤业、沟口煤业、沟底煤业和板峪煤业等 4 座矿井。 原沟口煤业、振兴煤业和板峪煤业开采 5号煤层，板峪煤业开采 5号和 9号和11 号煤层。 以下将各矿井采空区分布和积水特征简述如下。 目前，井田面积最大的积水区域位于井田东南部、原沟底煤业东南边缘地带 ，其出水部位为 F9断层，造成出水的原因为 20xx 年 9号煤层巷道掘进时揭穿了断层，奥陶系岩溶水由断层破碎带突出，矿方已对出水和水淹地段采取了永久封闭措施。 以巷道和小工作面积水为主， 5 号煤层采空区积水量约晋中职业技术学院 毕业设计 20 605409m3； 9号煤层巷道和采掘工作面几乎被全部淹没，积水量约 420713m3；11 号煤层采空区积水量为 60721m3。 其他采空积水地段还包括原沟口煤业东部、南部和东南部 5 号煤层采空区，原沟底煤业东南角，原板峪煤业北部、现矿界南部至南侧外围一带 5 号煤层采空区和原沟底煤业东南角 11 号采空区等。 板充水条件 主要可采煤层中， 5号煤层以顶板充水为主，因其顶底板为泥岩 (或砂质泥岩 )，充水方式以构造裂隙和破碎带涌水为主。 井田内原各矿井开采 5号煤层时，矿井正常涌水量 100 m3/d。 9号煤层顶板为 K2石灰岩， 11 号煤层顶板以泥质岩为主。 对邻近地段煤矿调查的情况表明， 9号和 11 号煤层矿井充水以构造裂隙、破碎带和顶板淋水为主，正常涌水量一般不超过 150 m3/d。 顶板最大冒落带高度计算采用《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》 (国家煤炭工业局 20xx)附录六附表 61公式。 Hm=100∑ M/(∑ M)177。 式中 ∑ Hm— 冒落带最大高度 (m)； 177。 号项 — 中误差； 顶板导水裂缝带公式采用《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》 (国家煤炭工业局 20xx)附录六附表 62公式。 Hli=n(∑ M)1/2+10 式中 Hli— 导水裂缝带最大高度 (m)； ∑ M— 煤层累计采厚 (m)； n— 与顶板岩性有关的系数， 5号煤层取 20 ， 9号煤层取 30 ， 11号煤层取 30。 可采煤层冒落带最大高度和导水裂缝带最大高度计算结果见表 217。 从表 217 的计算结果可以看出， 5 号煤层采空区冒落带最大高度和导水裂缝带最大高度均小于煤层到地面的高度， 5 号煤层不致冒落到地表，导晋中职业技术学院 毕业设计 21 水裂缝带不致沟通地表； 9 号煤层冒落带最大高度和导水裂缝带最大高度均小于到 5 号煤层的高度， 9 号煤层采空区不致冒落到 5 号煤层，导水裂缝带不致沟通 5号煤层采空区积水； 11 号煤层采空区冒落带最大高度一般小于与9 号煤层间距； 11 号煤层导水裂缝带最大高度大于与 9 号煤层间距，能够沟通 9 号煤层采空区积水。 表 217 冒落带最大高度和导水裂缝带最大高度计算结果一览表 煤 层 编号 煤层累计采厚 (m) 煤层间距 (m) 冒落带最大高度 (m) 导水裂缝带 最大高度 (m) 最小 最大 平均值 最小 最大 平均值 最小 最大 平均值 最小 最大 平均值 地面 100(最小 ) 5 9 11 井田内构造较为发育，东部边界为 S1背斜，规模较大的断层包括 F FF5和 F6等正断层。 背斜轴部碎屑岩裂隙发育，一定程度上利于大气降水和上覆含水层向深部入渗补给。 受断裂构造影响，井田内岩层节理裂隙十分发育，尤以泥质岩类为明显。 钻孔中岩芯一般较为破碎，矿井下泥质岩类井壁往往出现冒顶、片帮甚至底鼓现象。 井下调查发现，在规模较大的断层两侧，一但揭露断层， 往往出现断层带涌水，且承压特征明显。 故此得出以下结论，一是断层的发育造成岩层节理裂隙发育，局部地段甚至极为破碎，加之断层带胶结差，往往成为良好的地下水通道；二是由于井田大部分地段煤层均存在不同程度的奥陶系岩晋中职业技术学院 毕业设计 22 溶水带压现象，一但揭露断层，便可能造成奥陶系岩溶水顺断层带突出。 综上所述，井田内断层带及其两侧破碎带富水性好，是沟通各地下含水层的良好通道。 根据加 9号钻孔抽水试验成果和洪山泉域水力特征推断，井田内奥陶系岩溶水水位标高 910m913 m。 各可采煤层均属带压开采。 各煤层 底板突水系计算采用国家安全生产监督管理局第 28号令公布施行的《煤矿防治水规定》附录 4公式。 T=P/M 式中： T— 突水系数， (MPa/m) P— 底板隔水层承受的水压 (MPa)，奥陶系岩溶水水位 m。 M— 底板隔水层厚度， (m)。 5号煤层突水系数最大值 =P/M=(MPa/m) 5号煤层突水系数最小值 = P/M=(MPa/m) 9号煤层突水系数最大值 = P/M=(MPa/m) 9号煤层突水系数最小值 = P/M=(MPa/m) 11号煤层突水系数最大值 = P/M=(MPa/m) 11号。