瓮安县洗马煤矿二采区防治水专项措施Word格式文档下载.docx

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三、矿井境界

根据贵州省国土资源厅2008年1月颁发的瓮安县洗马煤矿采矿许可证（证号：

C520000************2665），洗马煤矿具体范围由11个拐点座标圈定。

矿区面积3.3993m2，可采资源储量116.4万吨，开采深度由1275m至550m。

四、气象

矿区属亚热带季风气候区，年平均气温13.6℃，最高年14.5℃，最低年12.8℃。

最热为7月，平均气温23.1℃，极端最高气温34.3℃；

最冷为1月，平均气温2.9℃，极端最低气温-9.2℃。

年平均降水量1148.2mm，雨季多集中在4-9月份。

五、地表水系

地表水系较属长江流域乌江水系，白水河从该区的矿区的东部通过，流量2.976m3/S。

其余地表水大多为季节性的冲沟水，冲沟流程短，水量较小，旱季时干涸。

第二节水文地质特征

根据《瓮安县洗马煤矿水文地质调查报告》、《瓮安县洗马煤矿物探报告》及《瓮安县洗马煤矿补充水文地质调查报告》等水文地质资料，本矿水文地质特征如下：

一、区域水文地质概况

洗马煤矿地处长江流域乌江水系，乌江南岸一级支流清水江次级支流白水河上游。

位于黔中高原，区内地形以低中山为主，西高东低，境内碳酸盐类岩石广泛分布，岩溶地貌分布普遍。

区域内海拔最高1315.10m，最低1081m，最大相对高差234m，一般50-100m。

区域内岩层主要为碳酸盐岩和碎屑岩两大类，碳酸盐岩主要包括茅口组灰岩、长兴组灰岩及大冶组灰岩，碳酸盐岩分布面积广，分布区多属裸露及半裸露的基岩山区，地表岩溶洼地、落水洞、溶斗、岩溶大泉等较发育，大气降水容易通过地表大量的负地形渗入岩溶裂隙、管道之中，岩层中赋存着丰富的岩溶水，富水性强，这些岩溶水长途径流，最后以岩溶大泉、岩溶泉群（S3：

17.56L/S）等形式集中排泄于当地河谷中。

碎屑岩分布面积较小，主要包括三叠系下统大冶组一段粉砂岩、粉砂质泥岩，二叠系上统吴家坪组一段砂泥岩，碎屑岩靠近地表时风化作用较强烈，风化裂隙较发育，含风化裂隙水，深部发育构造裂隙地段，含构造裂隙水为主，碎屑岩区地下水运动受地形、地貌、岩性、构造控制，富水性总体较弱，主要依靠大气降水补给，受地势影响，一般为近源补给、就近排泄。

区域内岩溶水和碎屑岩裂隙水均以大气降水作为主要补给来源，地下水动态随季节变化明显，据瓮安气象资料区域内累计年平均降水量1148.2mm，最多年1369.7mm，最少年714.8mm；

区域内春季平均降水量为346.2mm，夏季平均降水量为474.5mm，秋季平均降水量为250.4mm，冬季平均降水量为77.1mm，降水量最多月是6月，降水量为201.9mm，最少月是1月，降水量为23.6mm。

区域内吴家坪组煤层上覆的中～强岩溶含水层之间一般具有较好的隔水层，含水层之间水力联系较弱，对煤层开采影响较小，只是当导水断层或其它导水通道沟通上覆含水层与煤层水力联系时，上覆含水层才会成为矿井的充水水源，从而威胁到煤层的开采。

煤层下伏茅口组强灰岩含水层与煤层之间隔水层较厚，其地下水对深部煤层的开采威胁不大。

二、矿区水文地质条件

洗马煤矿位于洗马向斜西翼，矿区东缘为白水河上游，河流自南向北在矿区北端转折向东流出矿区，在该区的流量2.976m3/s，矿区内煤层大部分（最低采矿标高为+500m）埋藏于最低侵蚀基准面之下（+1081m）；

矿区岩溶发育，见洼地、漏斗、溶洞、溶沟、石芽、残丘等。

该区地下水补给来源主要是大气降水，降水通过岩石裂隙、岩溶漏斗、落水洞等途径补给地下水，在岩溶溶孔、溶隙和溶洞等岩溶管道中径流，在低洼处以泉、地下暗河及从溶洞出口汇出等形式排泄。

本区地下水化学类型为HCO3-Ca.Mg型水，矿化度24-436毫克/升，受煤粉污染的矿井水属SO4.Ca型水。

矿化度中等，PH值中偏酸性。

地质测量的同时，对该区泉、生产窑及岩溶等水文地质现象，相应地进行了调查与测量，面积8.5km2，水文调查点19个，其中：

调查泉点11个、河流点2个、溶洞2个、老窑4个。

矿区内地层由老到新为茅口组（P2m）、吴家坪组（P3w）、长兴组（P3c）、大冶组（T1d）。

（1）茅口组（P2m）:

灰至浅灰色厚层至块状泥晶至粉晶灰岩，岩溶化作用强烈，地下水均一性较差，排泄集中，属岩溶溶洞水，富水性较强。

地下水化学类型为HCO3-Ca.型水。

（2）吴家坪组第一段（P3w1）：

为含煤地层，岩性为粘土岩，间夹页岩及煤。

厚约25m，为隔水层。

（3）吴家坪组第二、三段及长兴组（P3w2+3+c）：

岩性为灰岩及燧石灰岩，岩溶化作用强烈，调查泉点8个。

泉流量0.152-5.25L/S，地下径流模数2.459L/S.Km2，属岩溶溶洞水及岩溶裂隙水，富水性中等偏强。

地下水化学类型为HCO3-Ca.Mg型水。

（4）大冶组第一段（T1d1）:

分布于矿区东部，岩性为页岩，属隔水层。

（5）大冶组第二.三段（T1d2+3）:

岩性为灰岩、白云质灰岩。

调查泉点2个，泉流量0.14-17.56L/S，地下径流模数22.059L/S.Km2。

属岩溶溶洞水,富水性强。

（6）第四系（Q）:

残留于山谷、溪沟、洼地及山间斜坡一带。

碎屑岩的残积、坡积及冲积物厚度一般小于10m，仅含微弱孔隙潜水。

调查中未发现泉点，总体上该层为一弱含水层。

三、断层带水文地质特征

矿区构造中等,没有沟通地表水体或强富含水层的导水断层存在，当井巷穿越地下浅部发育的小断层时，由于周围岩层的风化节理裂隙较发育，有利于大气降水的渗入，井巷可能发生渗水、淋水和涌水现象。

四、小煤矿、老窑水文地质特征

矿区调查老窑4个，老窑开采历史较长，以斜井为主，见煤后沿煤层掘进，开采斜长一般60-300m,由于井口垮塌、排水困难、通风困难等原因而停采。

老窑经天长日久内部积存着一定的矿坑水。

五、水文地质类型

本矿区大部分煤层位于最低侵蚀基准面以下，直接充水水源主要为长兴组岩溶裂隙水、吴家坪组裂隙水、茅口组强岩溶水、老窑采空区积水、地表冲沟水及河流水，故本矿区属于以岩溶裂隙水、岩溶水充水为主，水文地质条件复杂程度为中等，水文地质类型属二类三型。

六、充水因素分析

1、充水水源

（1）地表水

白水河沿途接受泉水及煤窑水补给，雨季还有较大面积大气降水汇入，水量较大，白水河位于大冶组第二、三段（T1d2+3）地层露头地带，属岩溶溶洞水，富水性强，易与下伏吴家坪组第二、三段及长兴组（P3w2+3+c）所形成的岩溶溶孔、溶隙和溶洞等岩溶管道贯通，在未来煤矿开采过程中，地表水可能沿溶洞、溶隙、风化裂隙或采矿裂隙渗入或突入矿井，为矿井浅部开采的直接充水水源。

这种水源涌水时有如下规律：

①矿井涌水的程度与地区降水量的大小、降水性质、强度和延续时间有相应关系，降水量大和长时间降水对渗入有利，因此矿井的涌水量也大。

②矿井的涌水量随气候呈明显的季节变化，但涌水量出现高峰的时间则往往比雨季滞后。

③大气降水的渗入量随开采深度的增加而增大，即同一矿井不同的开采深度，影响程度差别很大。

矿区东缘有白水河自南向北流过矿区,流量2.976m3/S,矿区中部有一条溪沟（三羊溪）自西向东流过矿区汇入白水河，流量17.42L/s。

（2）第四系孔隙水

矿区内覆盖的第四系，含水性弱，加之厚度不大，蓄水量有限，对煤矿开采影响小。

（3）吴家坪组弱裂隙含水层

该组主要为碎屑岩，富水性总体微弱，在构造断裂及应力破坏影响的地段，含水量相对会较大，煤矿开采到这些地段，矿井出水量会比正常出水量增大，该组为煤矿开采的直接充水水源。

（4）老窑采空区积水

老窑内存在着一定的积水，是浅部矿井开采的重要充水因素，在开采浅部煤层时，采空区积水易渗入矿井而成为矿井直接充水水源，这种积水通过废旧巷道或煤岩层裂隙渗入，成为矿井的涌水水源，它有如下特点：

①在短时间可以有大量的水涌入矿井，来势猛，具有很大的破坏性。

②水中含有大量的硫酸根离子，具有腐蚀性，容易损坏井下设备。

③当其与其它水源无联系时，则易于疏干，若与其它水源有联系时，则可造成量大而稳定的涌水，危害程度大。

。

（5）茅口组岩溶水

该组主要为厚层—块状泥晶至粉晶灰岩，岩溶化作用强烈，易形成溶洞，大气降水可通过地表洼地的富集，经岩溶溶洞、溶隙、落水洞、采矿裂隙等渗入或突入矿井，为矿井开采的直接充水水源。

2、充水通道

（1）岩石天然节理裂隙

矿区内的吴家坪组含煤地层在接近地表附近，岩石风化节理、裂隙很发育，而深部则发育构造节理、裂隙，尤其是内部菱铁质细砂岩等脆性岩石更为发育，它们是地下水活动的良好通道，并沟通上覆含水层与含煤地层的水力联系。

（2）人为采矿冒落裂隙

未来的采煤活动将产生大量的采矿裂隙，这些人为裂隙也会沟通上覆含水层与含煤地层的水力联系，成为地下水活动的良好通道。

（3）断层破碎带

矿区断层破坏了地层的完整性、连续性，降低了岩石的力学强度，塑性岩石中断层破碎带含水性和导水性不强，刚性岩石中断层破碎带有一定含水性和导水性，可能连通含煤地层上部的中强含水层或地表水，加之未来矿床开采中，人工采矿裂隙大量出现，改变了断层带附近应力场和地下水的天然流场，地表水、地下水更可能沿断裂带进入矿井。

（4）老窑采空区

矿区内老窑，其废弃采面或巷道会成为老窑水、采空区积水、部分地表水进入矿井的通道。

（5）岩溶管道

矿区内吴家坪组第二、三段及长兴组灰岩含水层局部地段可能发育岩溶管道，当它们被断层沟通与下伏煤层联系时，也会成为矿井充水通道。

3、充水方式

由于矿井直接充水含水层露头分布不广，接受大气降水补给不强，为中等～弱含水层，充水通道主要以岩石原生和采矿节理、裂隙为主，规模一般不大，少量为断层、老窑巷道、岩溶管道导水，因此未来矿井充水方式主要以渗水、滴水、淋水为主，局部可能发生突水。

七、二采区水文地质条件

1、采区概况

二采区位于矿区北翼井田边界，开采标高为+1028m～+878m，对应地面标高由+1145m～+1245m，走向长度640m。

煤层倾角平均42°

，采区可采储量15.87万吨，服务年限3年。

据调查显示，采区回风巷上部沿走向有老窑3处，原县煤矿废弃井筒一处，老窑采空深度至+1045m；

采区北翼靠井田边界位置煤层，受邻矿越界开采破坏近140m，该采空区深度为+850m；

另采区南翼存一陷落构造，该构造北部边界与二采区回风石门见煤点重合，构造线方位约74°

，构造底部深度不详。

2、采区水文地质特征

二采区地质构造中等,没有沟通地表水体或强富含水层的导水断层存在，当井巷穿越小断层时，由于周围岩层的节理裂隙较发育，有利于大气降水的渗入，井巷可能发生渗水、淋水和涌水现象。

采区上部沿走向有老窑3处，原县煤矿废弃井筒一处，老窑采空内部积存着一定的矿坑水，据调查积水量约1090m3。

采区北部被邻矿开采破坏空区内的积水与邻矿采掘活动组织密切联系，在邻矿生产系统正常运转时，该空区基本无积水。

采区南翼陷落构造带与采区轨道下山及运输石门等井巷重合，在掘进揭露的岩层中，围岩不稳定,局部存在破碎带，在掘进延伸过程中必须加强现场探放水管理。

3、矿井涌水量

矿井正常涌水量：

92.6m3/h，最大涌水量：

315.2m3/h。

第二章防治水安全措施

根据采区水文地质条件，采用的水害防治措施主要有留设防水煤岩柱、井下探放水等措施。

一、防治水基本原则

1、定期收集、调查和核对相邻煤矿和废弃的老窑情况，并在井上、下对照图上标出其位置、开采范围、开采年限、积水情况等。

2、针对主要含水层（段）建立地下水动态观测系统，进行地下水动态观测、水害预报，并制定相应的“探、防、堵、截、排”综合防治措施。

3、井巷在掘进过程中必须边探边掘，掌握前方水文情况，若发现有水患时，应及时采取措施，待确定安全后再向前掘进，并将出水点位置标于井上下对照图或采掘工程图上。

并巷揭露的主要出水点或地段，必须进行水温、水量、水质等地下水动态和松散含水层涌水含砂量综合观测和分析，防止滞后突水。

4、在采掘工作面或其他地点发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加入、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时，必须停止作业，采取措施，立即报告矿调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。

5、井下和地面排水设施保证完好，井下主、副水仓、沉淀池、水沟要及时进行清理，每年雨季前对矿井防治水工作进行一次全面检查，成立防洪抢险队伍，并储备足够的防洪抢险物资。

6、应加强对地面小窑、老窑的调查并标注在实测的采掘工程图中，划定其探放水红线，在接近探放水线时，必须采取探放水措施。

7、必须先查清矿区及其附近地面水流系统的汇水、渗漏情况，掌握当地历年降水量和最高洪水水位资料，建立疏水、防水和排水系统。

8、工业场地内建筑物，必须修筑防洪沟渠或采取其它防、排水措施。

9、鉴于井口附近及塌陷区内的地表水体有可能溃入井下，因此，应遵守下列规定：

①严禁开采煤层露头线的防水煤柱。

②容易积水的地点应修筑沟渠排泄积水。

修筑沟渠时，应避开露头、裂隙和导水岩层，特别是低洼地点不能修筑沟渠排水时，应填平压实，防止积水进入井下。

③排到地面的矿井水，必须妥善处理，避免再次渗入井下。

④对漏水的排洪沟，应及时堵漏，地面裂缝和塌陷必须填塞，填塞工作必须有安全措施，防止人员陷入塌陷坑内。

二、防水安全煤（岩）柱的留设

1、防水煤柱的种类及留设原则

1）防水安全煤柱的种类

（1）断层两侧防水煤（岩）柱；

（2）相邻水平或采区边界防水煤（岩）柱；

（3）水淹区或老空积水区（采空区）防水煤（岩）柱；

（4）矿区边界防水煤（岩）柱；

（5）地表水体防水煤柱；

（6）导水钻孔煤柱；

2）防水煤（岩）柱的留设原则

（1）在有突水威胁但又不宜疏放（疏放会造成成本大大提高时）的地区采掘时，必须留设防水煤（岩）柱。

（2）防水煤柱一般不能再利用，故要在安全可靠的基础上把煤柱的宽度或高度降低到最低限度，以提高资源利用率。

（3）留设防水煤（岩）柱必须与当地的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩的物理力学性质、煤层的组合结构方式等自然因素密切结合，与采煤方法、开采强度、支护形式等人为因素互相适应。

（4）对防水留设煤（岩）柱的维护要特别严格，因为煤（岩）柱的任何一处被破坏，必将造成整个煤（岩）柱无效。

防水煤（岩）柱一经留设即不得破坏，巷道穿过煤柱时，必须采取加固巷道、修建水闸墙和其它防水设施，保护煤（岩）柱的完整性。

2、防水安全煤（岩）柱留设与计算结果

（1）导水与不导水断层防水煤（岩）柱的留设

矿区内断裂构造不发育，在区内未发现具有一定规模的断层，矿区构造中等，没有沟通地表水体或强富含水层的导水断层，当井巷穿越地下浅部发育的小断层是，由于周围岩层的风化节理裂隙较发育，有利于大气降水的渗入，井巷可能发生渗水、淋水和涌水现象，则须留设断层防水煤（岩）柱。

断层防水煤柱不得小于20m。

L＝0.5KM

式中：

L——断层防水煤柱宽度（m）；

M——煤厚或采高（m），M＝1.54m；

KP——煤的抗张强度（MPa），KP＝1.0MPa；

P——水头压力（MPa），P＝5.0MPa；

K——安全系数，一般取2～5，本设计取5。

则：

L＝0.5×

5×

1.54×

＝14.91（m）

根据上述公式，经计算并结合实际情况确定，断层两侧各留20m防水煤柱。

（2）相邻水平或采区边界防水煤（岩）柱的留设

（其L不得小于20m）

L——顺层防水煤柱宽度（m）；

M——煤厚或采高（m），M＝1.35m（取所有煤层中采高最大的）；

Kp——煤的抗张强度（MPa），KP＝1.0MPa；

K——安全系数，一般取2～5，K=5；

根据上述公式，经计算并结合实际情况确定和安全设施设计审查标准，相邻水平或采区边界留设20.0m隔离煤柱。

（3）水淹区或老空积水区（采空区）防水煤（岩）柱

①在水淹区或老空积水区附近掘进时，巷道与水体之间的最小距离不得小于巷道高度的10倍，巷道高度为2.452m。

经计算为10×

2.452=24.52m。

②在水淹区或老空积水区下同一煤层进行开采时，若水淹区或老空积水区的界线已基本查明，防水煤（岩）柱的尺寸可按断层防水煤柱计算。

顺层防水煤柱宽度：

M——煤厚或采高（m），M＝1.54m（取所有煤层中采高最大的）；

由于煤层倾角较大为β=30°

，即水平防水煤柱宽度按下式计算：

Lp=L×

cosβ=14.91×

cos30°

=12.91m

③在水淹区或老空积水区下回采时，防水煤（岩）柱的尺寸不得小于导水裂隙带最大高度与保护带厚度之和。

H防=h导裂+h保

=100M/（1.6M+3.6）+4.62

=100×

1.54/（1.6×

1.54+3.6）+4.62

=30.01m

式中:

h导裂——导水裂隙带高度（m）；

h保——保护层厚度（m），查采矿手册表8-10-5得h保=3×

1.54=4.62m；

M——煤层法线厚度（m），m=1.54m；

h——回采阶段垂高，1.54m；

根据上述公式，经计算并结合实际情况确定和安全设施设计审查标准，水淹区或老空积水区（采空区）留设35.0m防水煤（岩）柱。

（4）矿区范围边界防水煤（岩）柱

L=

L——矿区边界防水煤柱宽度（m）；

M——煤层厚度或采高（m），取最大采高M=1.54m；

KP——煤层的抗张强度（MPa）KP取1.0MPa；

P——水头压力（MPa），P=5.0MPa；

L=0.5×

=14.91m

根据煤矿工程设计手册，矿区边界煤柱在水文地质中等的矿井，煤柱宽度不得小于40m，故矿区边界各留设40.0m防水煤柱，满足要求。

（5）煤层露头及风氧化带防水煤（岩）柱的留设

H防=H冒+H保

=ΣM/[（K-1）cosα]+4.62=1.54/（（1.4-1）cos30）+4.62=9.07m

H防——防隔水煤（岩）柱高度（m）；

H冒——采后冒落带高度（m）；

H保——保护层厚度（m），查采矿手册表8-10-5得h保=4.62m；

K——顶板岩石膨胀系数，根据岩性本矿取K=1.4；

α——煤层倾角（°

），取α=30°

；

ΣM——煤层累计厚度（m），取最大累计采高计算，ΣM=1.54m

根据上述公式，经计算并结合实际情况确定和安全设施设计审查标准，煤层露头及风氧化带留设15.0m隔离煤（岩）柱。

（6）地表水体防水煤（岩）柱

洗马煤矿以东侧有白水河自南向北流过矿区流量2.976m3/s，白水河沿途接受泉水及煤窑水补给，矿区中部有一条溪沟（三羊溪）自西向东流过矿区汇入白水河，流量17.42L/S。

为季节性河流。

水量随降雨变化。

白水河位于大冶组第二、三段地层露头地带，属岩溶溶洞水，富水性强，易与下伏吴家坪组第二、三段及长兴组所形成的岩溶溶孔、溶隙、风化裂隙或采矿裂隙渗入或突入矿井，为矿井浅部开采的直接充水水源。

Hf=HL+Hb

=00M/（1.6M+3.6）+4.62

=100×

=30.01m

Hf——防水煤（岩）柱高度（m），查采矿手册表8-10-5得h保=3×

HL——导水裂隙带高度（m）；

Hb——保护层高度（m）；

根据上述公式，经计算并结合实际情况确定和安全设施设计审查标准，地表水留设35.0m防水煤（岩）柱。

（7）导水钻孔煤柱的留设。

该矿区暂无导水钻孔的存在情况，当发现导水钻孔，即按下列方法留设防水煤（岩）柱。

L＝0.5KB

L——防水煤柱宽度（m）；

B——巷道的跨度（宽或高取其大者）（m），B＝3.2m；

K——安全系数，一般取2～5，本设计取3。

3×

3.2×

＝18.59（m）

根据上述公式，经计算并结合实际情况确定和安全设施设计审查标准，导水钻孔留设25.0m防水煤（岩）柱。

（8）各类煤柱留设尺寸见下表。

各类煤柱留设尺寸表

名称

煤柱留设尺寸（m）

断层防水煤（岩）柱

20

相邻水平或采区边界防水煤（岩）柱

矿区范围边界煤（岩）柱

40

水淹区或老空积水区（采空区）防水煤（岩）柱

35

煤层露头及风氧化带防水煤（岩）柱

15

导水钻孔防水煤（岩）柱

25

地表水体防水煤（岩）柱

以上防隔水煤（岩）柱一经确定，不得随意变动。

严禁在各类防隔水煤（岩）柱中进行采掘活动。

三、疏水降压措施

疏水降压是指煤层顶板或煤层含水层的疏干，以及煤层底板含水层的降压，使底板含水层水压降低至采煤安全时的水压。

根据矿井的水文地质条件，采区建设和生产中不需采用疏水降压措施。

四、井下探放水措施

1、区域、局部探放水措施及设备

探水或接近积水地区掘进前或排放被淹井巷的积水前，必须编制探放水设计，并采取防止瓦斯和其他有害气体危害等安全措施。

〈1〉探放水原则

必须作好水害分析预报，坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘，先治后采”的探放水原则，同时坚持“有疑必停”，必须经探放水确认无突水危险才能向前掘进。

采掘工作面在遇到下列情况之一时，必须确定探水线进行探水：

1）接近水淹区情况不明的井巷、老空、老窑或小煤矿；

2）接近含水层、导水断层、含水裂隙密集带、溶洞或陷落柱时；

3）接近或需要穿过强含水层时；

4）接近未封闭或封闭不良的导水钻孔时；

5）接近各类防水煤柱或打开隔离煤柱放水时；

6）接近水文地质条件复杂的地段，采掘工作有突（出）水征兆时；

7）上层采孔空区有积水，，在下层进行采掘工作，两层之间距离小于回采工作面采厚的40倍或小于掘进高度的10倍时；

8）接近有水或有稀泥的灌浆区时；

9）采掘地点受顶板承压水含水层的威胁，其岩柱厚度小于计算的安全值时。

〈2〉探放水方法的确定

探放水对象主要包括老窑老空积水、老采区积水、未封闭或封闭不良的导水钻孔、已知含水层及煤层底板的强含水层。

1）探水起点的确定

（1