圣达矿防治水中长期规划Word格式文档下载.docx
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4.6.1补给途径16
4.6.2径流条件17
4.6.3排泄部位17
5煤矿水文地质条件18
5.1地表水特征18
5.2含水层18
5.2.1寒武系石灰岩岩溶裂隙含水层18
5.2.2石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层20
5.2.3山西组砂岩裂隙含水层21
5.3隔水层22
5.3.1上石炭统本溪组隔水层22
5.3.2二l煤层底板隔水层22
5.3.3二1煤层顶板隔水层22
5.4地下水的补给、径流与排泄22
5.5构造对水文地质条件的影响23
5.5.1构造对含水层的影响23
5.5.2构造对底板突水的影响规律24
5.6矿井充水因素分析24
5.6.1充水水源25
5.6.2充水通道25
5.7矿井涌水量26
5.8矿井水文地质类型28
6底板水治理工程29
6.1补充勘探工程29
6.1.1建立观测系统30
6.1.2构造及富水异常区探查31
6.1.3地质构造的探测工作32
6.2疏水降压工程32
6.2.1二1煤疏放孔设计33
6.2.2一1煤疏放水设计33
7防治水规划36
7.1防治水机构36
7.2矿井排水系统验证36
7.2.1矿井的排水能力36
7.2.2水仓容量校正37
7.2.3水管排水能力37
7.3做好水文观测与矿井地质工作38
7.3.1水文观测工作38
7.3.2矿井水文地质工作38
7.4排水设施38
7.5采区防治水规划39
7.5.1西翼采区防治水规划（以二1-22051工作面为例）39
7.5.2中东部采区中长期防治水规划（以二1-22091工作面为例）40
7.6井下防水煤柱留设41
8矿井防治水管理措施43
8.1地面防治水43
8.2井下防治水43
8.2.1探放水原则44
8.2.2探放水要求44
8.2.3探放水类型及其范围的确定45
8.2.4采掘工作面探放水45
8.2.5探水前注意事项45
8.2.6探放水钻孔布置原则46
8.2.7探水时应注意问题46
8.2.8放水时应注意问题46
8.3探放水工程设计的编制内容及审批制度47
8.3.1探放水工程设计的编制内容47
8.3.2审批制度47
8.4老空水的防治47
8.5掘进工作面探水措施51
8.5.1放水的要求51
8.5.2放水措施52
8.5.3避灾路线53
8.6采煤工作面探放水措施53
8.6.1探水要求53
8.6.2打钻注浆时注意事项53
8.6.3注浆技术措施54
8.6.4审批制度54
8.7突水预警技术研究54
8.7.1煤层底板直接突水前的前兆监测方法55
8.7.2煤层底板间接突水前兆的监测方法55
8.8日常防治水工作56
8.8.1水文地质补充调查与观测57
8.8.2矿井水文地质基础资料和图纸58
8.8.3工作面水害预测与防探水59
8.8.4雨季地面防治水工作59
9矿井防治水工程中长期计划进度安排61
9.1巷道掘进与工作面回采接替情况61
9.2防治水工程概算62
1前言
平顶山市中祥圣达煤业有限公司（原胡沟煤矿，简称：
中祥圣达煤业）始建于1958年，于次年淹井；
1974年恢复生产，年产煤6万t。
1984年技改后，生产能力达15万t/a。
2006年一水平回采结束已闭坑。
2004年至今开采二水平，二水平位于一水平南部，即任村断层F32以南，刘庄断层（F33）以北区域。
采用两竖一斜井开拓。
2008年8月3日，河南省国土资源厅新换发采矿许可证号为：
c410000************9549，限采四2、二l、一l煤层，限采标高+275m至-15m，核定生产规模15万吨/年，矿区面积1.4698km2，有效期2010年11月至2018年8月。
中祥圣达煤业现采二水平二1煤层，四2煤层已开采完毕、一l煤层未动采。
矿井采用走向长壁后退式采煤，一次采全高，顶板管理采用全部垮落法。
该矿区断层构造较复杂，大的断层构造主要有矿井南部边界的刘庄正断层（F33）、中部的任村正断层（F32）、东部的何庄正断层（F14）、西南侯家沟正断层和北中部的胡沟正断层（F19）。
其中胡沟断层属张性导水正断层，使下盘寒武系石灰岩含水层与上盘太原组石灰岩含水层对接；
矿井中部的任村断层也属张性导水正断层，使上盘的二1煤层与下盘的寒武系石灰岩岩溶含水层对接。
2000年中祥圣达煤业底板+13.8m标高突水，2002年疏放排干后，使原汝胜煤矿井下出水点干涸，依此说明了胡沟断层、任村断层的导水性。
另外，据调查，矿井内存在诸多小断裂（落差1～5m），局部二l煤底板有较大的起伏，在开采过程中多次遇小断裂发生突水事故，出水点就是分布在这些起伏的轴部附近及小断裂的两侧。
在采动影响和高水压作用下，这些大小断层构造的存在，将为中祥圣达煤业底板突水的发生提供导水通道，并成为矿井水害的重要隐患之一。
二1煤层底板直接充水含水层为太原组石灰岩，距二1煤层底板15m左右，该含水层富水性及导水性不均匀，在区内表现为西部富水性较弱，东部较强。
寒武系上统石灰岩岩溶裂隙含水层为二1煤层间接充水含水层，富水性强，导水性好。
该矿水文地质报告表明二1煤层底板直接充水含水层即太原组石灰岩岩溶裂隙含水层与寒武系上统石灰岩含水层存在水力联系。
中祥圣达煤业曾多次发生过地下水突出直接进入矿井，并造成淹井事故。
目前中祥圣达煤业在不间断疏排水的情况下，水压最大为1.35MPa（矿井观测孔数据），因此该含水层水对矿井威胁最大。
中祥圣达煤业采空区引发的地面塌陷，由于处在牛角河的河道及其两侧，目前尚处于不稳定状态。
在雨季水位上涨及大量积水后，地表水可通过塌陷区边缘的宽大裂隙进入矿井。
另外，已关闭的邻矿（平顶山市中祥兴源煤业有限公司）地面存在多处铝土矿残坑，诸此本煤矿应引起高度重视，防患于未然。
该矿历史上发生过多次突水事故，其中一水平发生突水事故3次，最大涌水量达310m3/h，并造成淹井事故；
二水平自1998年至2008年发生4次突水事故，最大突水量1000m3/h以上，并造成淹井事故。
根据三个水文观测孔的观测资料分析，目前矿井正常涌水量为318m3/h，且三个孔的水压差较大，最小为0.6MPa，最大可达1.35MPa，初步判断与地表水有一定的水力联系。
由于中祥圣达煤业水文地质的复杂因素，对矿井安全生产存在着一定的水害威胁，目前处于兼并重组后的复工复产阶段。
待进入井下作业后，需要不断的在现场搜集、观察、研究和总结矿区地下水补给、径流和排泄条件，分析研究区域和矿区水文地质条件，分析开采受水害威胁程度，制定更切合实际的有针对性的防治水工作内容。
河南理工大学受托对中祥圣达煤业进行防治水中长期规划，是在矿方提供有限的相关资料基础上，通过分析二1煤突水原因及矿区岩溶裂隙发育与含水层富水性和变化规律，针对不同的突水危险区给出相应的防治措施，提出中祥圣达煤业防治水的中长期规划，从而为矿井防治水工作提供指导和帮助。
2矿井概况
2.1井田地理概况
平顶山市中祥圣达煤业有限公司位于临汝煤田焦谷山矿区，行政区划隶属河南省汝州市蟒川乡任村，井田范围共由29个拐点连线圈定，矿区呈不规则的多边形。
各拐点坐标见表2.1。
表2.1中祥圣达煤业井田范围拐点坐标表
序号
X
Y
Y
1
383834l8
3769400
l6
38382855
3769100
2
38383525
17
38382796
3769338
3
38383400
3769140
18
38382585
3769420
4
38383660
3769020
l9
38382510
3769484
5
38383768
3768988
20
38382800
6
38384071
3768874
2l
38382780
3769540
7
3768700
22
38383000
3769544
8
38384275
3768480
23
38382880
3769720
9
38383915
3768344
24
38383115
3769614
10
38383360
3768410
25
38383235
3769730
11
38382965
3768340
26
38383340
3769895
12
3768290
27
38383528
3769769
13
38382570
3768160
28
3769623
14
38382720
3768720
29
38383418
l5
38382400
3769060
2.1.1地形地貌
本区属丘陵地貌，总体地势为南、西高，北、东低。
地面冲沟较发育。
矿区内地面海拔标高一般在+310m左右，最高点位于矿区南东附近，标高+384m，最低点位于矿区北部的牛角河道中，标高约+295m，相对高差89m。
2.1.2水文
本区属淮河流域汝河水系。
矿区有牛角河和一条无名河由西南向北东蜿蜒通过，诸河为蟒川河上游之支流，发源于焦谷山北麓西齐沟村附近，雨季有水，旱季干涸。
但诸支流通过焦谷山矿区段，由于矿山排水已形成常年性溪流。
雨季暴雨时该支流有暂时洪流，最高洪水位标高+316.20m。
地表水体：
据调查，矿区范同内的地表水体为牛角河和另一条无名河；
以及中祥圣达煤业一水平采空区形成的塌陷区，雨季积水面积可达200m×
50m，最深可达4～6m。
旱季积水面积缩小，但常年不干。
2.1.3气象
本区属暖温带大陆性季风气候，四季分明，据汝州市气象站观测资料，历年来最高气温44.6℃，最低气温-21.0℃，历年平均气温14.0℃；
年最大降水量1170.90mm（1964年），最小降水量332.80mm（1960年），年平均降水量656.90mm；
年平均蒸发量1955mm，年平均绝对湿度12.40毫巴，年平均相对湿度67.20％；
年平均气压在987毫巴；
冻土期自当年l1月至翌年3月，最大冻土深度18cm；
最大风速24m/s，夏季多东南风，冬季多西北风。
2.1.4地震
据中国地震动参数区划图，本区地震动峰值加速度分区为0.05g，地震设防烈度为Ⅵ级。
2.2矿区交通
矿区位于汝州市南西17km，南东距平顶山市62km，北西距洛阳市73km。
汝州市至寄料镇的水泥公路从矿区通过，并与区外东部的G207国道、豫14、洛宁高速公路，区外西部的豫46公路相通，焦枝铁路从区外东部通过；
交通便利。
2.3矿山开采情况
平顶山市中祥圣达煤业有限公司设计生产能力15万t/a，2006年一水平回采结束已闭坑，现采二水平二1煤层，四2、一l煤层均未动采。
采用走向长壁后退式采煤，一次采全高，顶板管理采用全部垮落法。
二l煤层煤厚般0.20～9.60m，平均煤厚3.70m。
煤层倾角6～8º
，局部12～14º
，层位稳定，全区大部可采，结构简单，局部含夹矸1～2层，煤厚沿倾向、走向变化较大。
煤层顶板为深灰色泥岩或砂质泥岩，局部为富含白云母片的粉砂岩及砂岩。
底板为深灰色泥岩，中部夹薄层条带状细粒砂岩及深灰色砂质泥岩。
矿井目前正常涌水量318m3/h，最大涌水量413m3/h，主要为底板岩溶裂隙水，通过观测雨季矿井涌水量变化不明显。
中祥圣达煤业建矿至今曾发生多次底板突水，最小突水量7m3/h，最大突水量1000m3/h左右。
出水点多位于褶皱的轴部附近和小断裂的两侧。
据中祥圣达煤业瓦斯鉴定，二l煤层相对瓦斯涌出量3.87m2/t·
d，属低瓦斯矿井。
煤尘属有爆炸危险性煤层。
经自燃倾向性鉴定，二1煤层自燃倾向性属不易自燃煤层。
据井下实测，井下温度20℃左右，无地温异常。
矿区小窑开采历史悠久，早在明末清初就已开采，大部分开采二1煤层，据调查中祥圣达煤业西部及西北露头一带共有老窑20处，其中8处见煤，开采标高+326m以浅，以开采二1煤层为主，兼采一1煤层。
另外矿区南部另有老窑39处之多，开采情况不详。
3矿井地质特征
3.1地质背景
临汝煤田是河南省重要的煤产地之一。
其大地构造位于华北板块内区，煤田大部分位于崤熊构造区的北部，东北跨及嵩箕构造区，属延展于华北板块南部的世型褶皱～逆冲断裂带的中段，其构造格局，由逆冲断裂带、断夹块和前陆盆地三种构造单元组成。
境内地层经历了加里东、印支、燕山、喜山多期构造运动。
北有岸上～襄郏断裂及牛头山断层等组成的走滑、断裂带，中间横亘着温泉街～竹园逆冲断裂带，南为陆浑～将军山逆冲断裂带。
西部构造线密集，含煤岩系多赋存于断夹块中，东部构造线较为撒开，含煤岩系常隐伏于覆盖层之下。
区域上地层除缺失志留、泥盆、奥陶、侏罗系外，自新元古界～第四系地层均有出露。
区内煤炭和铝土矿资源较丰富，其它主要矿产为石灰岩、白云岩、耐火粘土矿等。
3.2地层
调查区位于临汝煤田之南部，焦谷山向斜轴部，区内局部有山西组地层、下石盒子组、上石盒子组部分地层出露，其它多被第四系及古近系覆盖。
据地表及以往钻探揭露，地层由老至新依次为寒武系、石炭系、二叠系及古近系和第四系。
简述如下：
（一）寒武系上统崮山组（∈3g）
为灰、深灰、灰黄色厚层状白云质灰岩，鲕粒白云质灰岩、间夹薄层白云岩、钙质泥岩、泥灰岩，含燧石团块，厚94~277m。
本层岩溶裂隙发育，富水、导水，为二1煤层底板间接充水含水层。
（二）石炭系（C）
下起寒武系上统崮山组之顶，上至二1煤层底板砂岩之底，区外南部有零星出露，本区仅发育上统本溪组（C2b）、太原组（C2t）、厚6.10~49.60m，平均23m。
与下伏地层平行不整合接触。
l、上统本溪组（C2b）
下自寒武系崮山组灰岩之顶，上至太原组一1煤层根土岩之底。
厚0～15m，一般6.00m左右。
岩性：
灰白、灰绿、紫红色铝质泥岩、铝质岩，具鲕粒、豆粒结构，含黄铁矿结核及散晶，局部相变砂质泥岩、泥岩，底部偶见透镜状黄铁矿层，局部夹薄煤或煤线。
为主要隔水层之一。
2、上统太原组（C2t）
自一1煤根土岩之底至太原组上部硅质泥岩（或燧石灰岩，黑色海相泥岩）之顶。
厚10~47m，一般厚17m，与下伏本溪组整合接触。
依其岩性分为三段：
下段由浅灰、深灰色粉砂岩、泥岩、薄层灰岩及1～4层薄煤（一1～一4）组成，一2煤层偶尔可采，厚0～1.36m，一股厚0.27m。
局部灰岩相变泥岩。
中部由浅灰色中细粒砂岩（胡石砂岩Sh）、砂质泥岩、泥岩及1～2层薄煤（一5、一6）组成。
一5煤层偶尔可采。
上段由1～3层浅灰、深灰色中厚层状灰岩、燧石灰岩、薄层菱铁质泥岩及1～2层薄煤（一7、一8）组成。
L7石灰岩层位稳定，产丰富的蜒科及腕足类化石，厚0～6.92m，平均5.49m，为中祥圣达煤业井二1煤层底板直接充水含水层。
一7煤层局部可采，厚0～1.79m，平均0.81m。
本段项部为黑色泥岩夹薄层菱铁质泥岩l～3层。
（三）二叠系（P）
与太原组连续沉积，全区分布，为区内主要的含煤地层。
下以太原组顶部黑色海相泥岩或菱铁质泥岩之顶，上至金斗山砂岩底。
分下统和上统。
总厚约895m。
本区主要保留下统及上统部分地层，故以上地层不再叙述。
1、下统山西组（P1sh）
整合于太原组之上，上至砂锅窑砂岩（Ss）底，厚59～87m，一般厚66rn。
岩性为：
底部为浅灰、深灰色砂质泥岩、泥岩、中细粒砂岩及煤层（一l）组成，矿区二l煤层厚0.20～9.60m，平均厚3.70m。
是区内煤矿主采煤层。
中部为灰、深灰色砂质泥岩、粉砂岩、中细粒砂岩及煤层组成，该段底部为大占砂岩，属二1煤层项板，为浅灰、灰色中细粒石英砂岩，层面富含白云母片及炭质，局部富含菱铁矿结核，厚0～32.04m，平均7.67m，是对比二l煤层的主要标志层之一。
中祥圣达煤业区二水平大部相变为深灰色、灰黑色泥岩和砂质泥岩，局部为砂岩。
该段上部为灰色、深灰色砂质泥岩、泥岩及灰白色、灰色中、细粒砂岩组成；
顶部偶见极不稳定的二4煤层，之下为香炭砂岩，厚1.17～21.77m，一般厚4.50m，为灰、深灰色厚层状中细粒砂岩，含黄铁矿、泥砾及炭屑；
上部为灰包、浅灰色砂质泥岩、泥岩，含菱铁矿假鲕，具紫色斑块，俗称“小紫泥岩”，其中夹薄层细、粉砂岩，局部夹薄煤层或煤线（二5煤层位）。
矿区以大占砂岩、香炭砂岩为主组成了二1煤层顶板砂岩裂隙直接充水含水层。
2、下统下石盒子组（P1x）
与山西组连续沉积。
本组自砂锅窑砂岩（Ss）之底，上至田家沟砂岩（St）之底。
分为三、四、五、六4个煤段，厚l86～371m，平均252m。
（1）三煤段：
三煤段地层下自砂锅窑砂岩底，上至四底砂岩（S4）底，厚63～85m，平均72m。
底部的砂锅窑砂岩为灰、浅灰、灰白色中～粗粒石英砂岩，含细砾及岩屑，具槽状交错层理，厚0.83～29.80m，平均5.04m，是区内主要标志层之一；
中下部为浅灰色、灰绿色泥岩、砂质泥岩、紫红色含菱铁质假鲕、紫斑泥岩（俗称大紫泥岩Md）），该层普遍发育，层位稳定，厚18～38m，平均24m；
上部为灰色泥岩、砂质泥岩，局部具紫斑，夹灰、绿灰色粉、细粒砂岩。
（2）四煤段：
自四底砂岩（S4）之底至四、五煤段分界砂岩（S5）之底。
厚40～74m，一般厚61m。
底部为浅灰色中粒砂岩（S4），局部相变为细粒砂岩、粗粒砂岩及泥岩。
下部为灰、浅灰色砂质泥岩、泥.岩及细粒砂岩，泥岩中含菱铁质矿假鲕，具紫斑。
中部为灰、深灰色砂质泥岩、泥岩，含煤2～5层（四1～四5），其中四2煤层较发育，上部为灰色砂质泥岩、泥岩，含菱铁质假鲕，具紫斑，夹薄层细粒砂石。
（3）五煤段：
F自五底砂岩（S5）底，上至六底砂岩（S6）之底，厚43～99m，一般63m。
底部为灰色细粒砂岩，含菱铁矿鲕粒，具缓波状交错层理；
中部为灰、深灰色泥岩、砂质泥岩。
含薄煤2～5层（五1～五5），其中五2、五3煤层较发育，五3煤层局部可采，五2、五4煤层偶见可采点；
上部为灰、灰绿色砂质泥岩、泥岩及细粒砂岩，与下伏地层连续沉积。
（4）六煤段：
下自六底砂岩（S6）底，上至田家沟砂岩（St）底，厚47～69m，一般56m。
底部为灰、灰白色中粒砂岩，含暗色岩屑及泥质包体，具椤形交错层理；
中部为灰、灰绿色泥岩、砂质泥岩，具少量紫斑；
上部为灰绿色砂质泥岩、泥岩及细粒砂岩，与下伏地层连续沉积。
（四）上统上石盒子组（P2s）
残留部分七煤段地层，厚度100m左右，岩性为浅灰色、灰绿色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩和砂岩，含薄煤3—5层（七l～七4），其中七2煤层偶见可采点，其余煤层均不可采。
下部为灰、深灰色泥岩夹粉砂岩，底部为浅灰色中粗粒砂岩，俗称“田家沟砂岩”（St），含泥质包体及石英细砾，具大型板状交错层理。
与下伏下石盒子组地层整合接触。
（五）古近系蟒川组（Em）
矿区揭露厚度80m左右；
主要为紫红色、青灰色、灰白色砂质泥岩、砂岩夹砾岩，与下伏地层呈角度不整合接触。
（六）第四系（Q）
厚15m左右；
顶部为耕植土，以下主要为黄土质砂质粘土、卵石夹粘土，与下伏地层角度不整合接触。
3.3构造
（一）褶皱
焦谷山向斜：
轴向北东，向北西、南东方向仰起，两翼地层总体志向北东，北西翼地层倾向南东，南东翼地层倾向北西，两翼地层倾角一般6～8º
，局部可达12～14º
，中祥圣达煤业即位于本向斜的轴部。
据井下开采资料，两翼均有次级起伏。
（二）断裂
l、任村正断层（F32）
延展长度4000余米，走向近东西，倾向南，倾角70º
，落差100～170m，为中祥圣达煤业一、二水平的分界断层，为一北升南降的正断层。
原勘查阶段己对任村断层做了严密控制，中祥圣达煤业在一水平向二水平延深开拓时，揭露了本断层，属张扭性断层，导水。
2、胡沟正断层（F19）
从矿区一水平中部通过并向南延伸与F32相交；
总体走向北东，倾向南东，倾角65～70º
，落差30～50m。
原勘查报告已对本断层做了严密控制，中祥圣达煤业一水平开采过程中予以揭露，属张扭性断层，导水。
3、刘庄正断层（F33）
为矿区南部边界断层；
走向近东西，倾向北，延展长度3000余米。
倾角75°
，落差70～220m。
为一南升北降的正断层。
中祥圣达煤业在开采过程中己揭露，该断层控制程度基本可靠。
属张扭性断层，导水。
4、何庄正断层（F14）
位于原任村矿至何庄一线，延展长度1500余米，走向北西，倾向南西，倾角70º
，落差70～110m，为一北升南降的正断层，区内703孔、802孔穿过该断层，控制程度可靠，导水。
5、候家沟正断层
位于矿区西南角处，延展长度800m，走向北西，倾向北东，倾角70º
，落差30m左右，为一南升北降的正断层，区内50l孔穿过该断层。
控制程度基本可靠。
受构造的影响，生产过程中发现矿区内近东西向及南北向小断层发育，断距一般l～5m，局部煤层产状急剧变化。
矿区范围内构造形态总体呈平缓的向斜构造，含煤地层沿走向、倾向的产状有一定变化并伴有断裂及次级小断裂及小规模褶曲发育。
（三）岩浆岩
区内无岩浆岩发育。
4区域水文地质特征
4.1水文地质单元的划分
焦谷山矿区位于临汝煤田水文地质单元城东——朝川水文地质亚单元。
该水文地质亚单元主要分布于汝河以南，包括朝川、焦谷山、梨园、城东等四矿区，总面积550km2。
本亚单元石灰岩岩溶裂隙较发育，地层受断层切割较强，因而地下水联系密切，水量较丰富。
同时，寒武系和石炭系太原组的溶洞较发育，局部极为发育，溶洞大者可达19m。
地下水补给来源除大气降水外，其它含水层越流补给也占较大比例。
地下水总体流向自西南向东北，排泄途径大部分通过生产矿井排出，汇入河流、水库等。
4.2地表水特征
中祥圣达煤业属临汝煤田焦谷山矿区。
矿区的地表水体主要是河流及水库，属于淮河流域汝河水系。
水系发育一般为树枝状，局部为倒树枝状。
水库主要位于矿区
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