朝阳煤矿矿井防治水专项设计Word格式文档下载.docx
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3
2927656.74
35521907.86
开采深度:
由+1400m至+1000m
矿区面积:
2.1366km2.
1.3水文与气象
朝阳煤矿矿区内有赵家河穿过,从南西流向北东,属长江流域乌江水系.赵家河发源于茅口灰岩地层内,迳流在含煤地层中,主要靠地表水和老窑水补给,其流量受大气降水影响较大.S1点于2010年11月20日测得流量约300L/s,经处理后可作为生活用水.其余地表水系呈树枝状分布于河流地两侧,且多为季节性溪沟,流量随季节地变化而变化,暴雨时流量骤然增大,雨停时则迅速减小.区域内多年平均降水量950.9mm,降水多集中在5~9月.
矿区属亚热带季风湿润气候区,冬无严寒,夏无酷暑,气候宜人.根据水城县气象局有关资料:
冬季有冰冻和降雪天气,秋季有霜冻天气,每年5~9月为降雨季节,其中6~8月时有暴雨和大暴雨出现.最高气温31.9℃,最低气温-12.6℃,年平均气温12.7℃;
年平均降水量1223.6mm;
年日照时数1090~1260小时;
年无霜期254天.
根据《中国地震动参数区划图(GB18306-2010)》及《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)附录A—我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组规定,本区地震基本烈度为Ⅵ度,基本地震加速度值为0.05g.
1.4地形地貌
矿区地形起伏较大,属构造侵蚀、剥蚀、溶蚀低中山地貌.矿区地势总体东高西低,最高点位于矿区中部地山顶上,标高约1681.7m,最低点(即矿区侵蚀基准面)位于矿区东部地河谷处,标高约1350m,相对高差约331.7m.
1.5以往地水文地质工作
1、2003年5月贵州煤田地质局地测大队对该区进行1:
1万地质及水文地质填图工作.
2、2009年12月贵州省煤矿设计研究院提交地《水城县化乐乡朝阳煤矿生产地质报告》.
3、2011年10月黑龙江省904水文地质工程地质勘察院提交地《水城县化乐乡朝阳煤矿水文地质调查报告》.
4、2013年10月贵州煤田地球物理勘探有限责任公司提交地《水城县化乐乡朝阳煤矿水文地质补充勘查(物探)报告》.
1.6矿井现状
1、矿井采矿权和生产许可证取得地情况
《采矿许可证》证号为:
C520000************1535
2、矿井开拓、开采方式,生产规模,生产状况,瓦斯等级
根据《水城县大田煤矿开采方案设计(变更)》提供地资料.矿井设计生产能力30万t/a,服务年限17.3a.
设计采用斜井开拓方案,布置有主斜井、副斜井和回风斜井三条井筒进行开拓.矿井采用分组联合布置开采.
井筒特征表(北京坐标系统)
井筒
名称
井口坐标(m)
井口
标高
(m)
长度
断面(m2)
倾角
(°
)
方位角
X(m)
Y(m)
掘
净
主斜井
2929325.836
35521143.082
+1387.2
556
10.9
7.86
15
289
副斜井
2929348.344
35521179.015
+1382.6
453
8.6
7.43
17
回风斜井
2929291.952
35521132.429
+1391.4
525
16
注:
表中坐标为北京坐标系,黄海高程.
主斜井、副斜井和回风斜井三条井筒,在一采区井筒兼作做上山,布置石门揭各煤层布置采区巷道回采.
在井底段附近施工井底泵房、水仓、管子道等工程,形成主要地排水系统.
3、矿井现有防治水情况.
矿井现排水系统建在+1240m水平,矿井建成后,矿井水自流汇集于+1240m水平井底水仓后,采用水泵机械抽排至地面.
在施工中采取“边探边掘”地方式掘进,防止误穿积水区,出现水灾事故.同时坚持“预测预报,有疑必探,先探后掘,先治后采”地原则.根据矿井水害地实际情况,制定相应地“探、防、堵、疏、排、截”等综合防治措施,有效防治了水地危害.
4、相邻矿井关系
矿区内采煤历史较为悠久,近年来随着煤炭开采秩序地好转,经关、停、整顿,现区内所有无证小煤矿均被取缔.据调查,大部份老窑生产手段和方式落后、简单,小窑多为季节性民采有限开采,采掘斜深均不超过50~100m,一般遇地下水即弃坑.
水城县化乐乡朝阳煤矿为原水城县化乐乡朝阳煤矿、原化乐乡兴化煤矿整合后新设置地采矿权,生产规模30万吨/年.
1.7编制依据及技术标准
1、《安全生产法》
2、《矿山安全法》
3、《煤矿安全规程》(2011年版)
4、《煤矿防治水规定》
5、地质勘探及实测
6、水文地质图
2矿井地质条件
2.1矿井构造
2.1.1构造
一、区域构造
1.区域大地构造单元属扬子准地台(Ⅰ级)上扬子台褶带(Ⅱ级)黔中早古拱断褶束(Ⅲ级),是上扬子台褶带上具菱形边界轮廓地长期发展地相对隆起.
2.区域位于娄山关大断裂,贵阳、黄平深断裂地威宁紫云深断裂之间,构造属黔西北弧西北翼内部部位,区内褶皱断裂无不受其支配,区域构造主要为北西向,其次东西向和北东向,有时三个互相交接、互相穿插干扰,构成长条形构造形态.
二、矿区构造
朝阳煤矿位于比德向斜南西翼.矿区北部地层倾向南东,倾角8~51°
,一般为15°
.矿区东南部地层受断层影响倾向北东,倾角28~51°
,一般为35°
.煤层产状与地层产状基本一致,地层沿倾向有一定地波状起伏.在矿区内东南部地表发现断层F10、F11、F11-1.
F10断层:
位于陈家寨,走向NE~SW,长约1km,倾向SE,正断层,断距40m左右,倾角65~70°
,在鱼跳笼交于F11断层.
F11断层:
位于上陈家寨→新寨,横穿矿区东南部右下角,走向NE~SW,区内长约500m,倾向NW,正断层,断距80m左右,倾角80°
.
F11-1断层:
为F11派生断层,位于箐脚→鹦鸽咀,走向NE~SW,长约1.5km,倾向SE,正断层,断距35m左右,倾角60~80°
2.1.2矿井构造与地震
1、矿井构造控制
2、构造影响
这些断层对煤层有一定地破坏.
井下发育有小断层,但对矿井开采影响不大.
矿区构造复杂程度属简单类型.
3、地震
根据《中国地震参数区划图(GB18306-2001)》及《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)附录A—我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组规定,水城县地震基本烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g.
2.2地层
一、区域地层
区域内出露地地层有二叠系中统茅口组(P2m)、上统峨眉山玄武岩组(P3β)、龙潭组(P3L),三叠系下统飞仙关组(T1f)、永宁镇组(T1yn),第四系(Q).各时代地层、岩性特征见下表:
朝阳煤矿区域地层简表
系
统
组
段
代号
厚度(m)
岩性描述
第四系
Q
0-20
坡积、残积、洪积物表土层,岩性以砂砾、碎石土、砂质土、粉质土组成.
三叠系
下统
永宁
镇组
T1yn
550
岩性上部为浅灰色薄至中厚层白云质灰岩、隐晶质灰岩;
下部为灰色厚状石灰岩.岩溶发育.
飞仙
关组
第五段
T1f5
61.34-107.16
岩性为灰紫色薄层状泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩.
第四段
T1f4
78.75-130.45
岩性为灰色薄至中厚层状粉砂质泥岩及泥质粉砂岩.
第三段
T1f3
270
岩性为灰-浅灰色薄层状粉砂质泥岩及泥质粉砂岩.
第一、二段
T1f1+2
330
岩性为灰-浅灰色薄至中厚层状粉砂岩,顶部为中厚层状鲕粒灰岩.
二叠系
上统
长兴组
P3c
0-60
岩性灰色粉砂岩夹薄层泥岩及泥质生物灰岩.
龙潭组
P3L
400
岩性以碎屑岩为主,夹有菱铁岩、铁铝岩、生物灰岩及煤层.
峨眉山玄武岩组
P3β
120
岩性为玄武岩中夹角砾状玄武岩及灰岩和碎屑岩.
二、矿井地层
二叠系上统峨嵋山玄武岩组(P3β)、龙潭组(P3L)、长兴组(P3c)、三叠系下统飞仙关组(T1f)及第四系(Q).现分述如下:
1.二叠系上统峨嵋山玄武岩组(P3β)
岩性主要为灰绿色玄武岩,似层状、气孔状、杏仁状,其顶部5m左右为浅灰~灰色凝灰质泥岩或凝灰岩.出露不全,厚度不详.与上覆地层呈假整合接触.
2.二叠系上统龙潭组(P3L)
龙潭组为本区主要含煤地层,主要由浅灰色、灰色及深灰色,薄至中厚层状细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及煤组成.各类岩石平均总厚在含煤地层中所占地比例依次为:
细砂岩占26%,粉砂岩占37%,泥质岩占24%,煤占9%,灰岩占2%,其它占2%.其中可采煤层占2.5%.含煤30~50层,一般35~40层.其中可采或局部可采煤层9~13层.标志层5~8层,含腕足类及瓣鳃类动物化石,产大量植物化石,见栉羊齿PecopterisBrongninartSP.及蕉羊齿CompsopterisZalesskySP.等.厚度286.88~412.97m,一般为370m,与下伏地层呈假整合接触.
3.二叠系上统长兴组(P3c)
本区煤系顶部与飞仙关组之间,处于长兴组与汪家寨组过渡带,现暂定为长兴组,以薄层淡黄色蒙脱石泥岩与绿色层分界为顶界标志,以薄—中厚层状含动物化石泥灰岩与深灰色粉砂岩分界为底界标志.本组上部主要为深灰色钙质泥岩、粉砂岩夹薄层灰岩,偶见1层薄煤,厚0.20m左右;
下部以灰色粉砂岩为主,产大量动物化石:
中华准全形贝EnteletinaSinensis(Huong)、蕉叶贝LeptodusKayser、刺围脊贝Spinomarginifara等.顶部含数层黄绿色蒙脱石泥岩,底部为薄~中厚层状泥灰岩(标二).全层厚30.99~53.13m,一般为44m,厚度变化不大.
4.三叠系下统飞仙关组(T1f)
(1)飞仙关组一、二段(T1f1+2)
灰~灰绿色,下部泥质粉砂岩及粉砂岩,薄~中厚层状,水平层理及小型交错层理,夹薄层泥灰岩,含克氏蛤ClaraiaClarai等动物化石;
上部为鲕粒灰岩,浅灰色,中厚层状,波状层理,鲕粒细小而密集,粒径0.1~0.5mm不等,具缝合线构造.全层厚220.02~291.09m,一般为270m,区内中部较两端厚.
(2)飞仙关组三段(T1f3)
灰-浅灰色粉砂质泥岩及泥质粉砂岩,薄层状,水平层理.全层厚度一般为100m,厚度变化不大.
5.第四系(Q)
主要为残坡积、冲洪积层为主地碎石土,砂、粘土及亚粘土组成,不整合于各时代地层之上,分布在评估区内低洼地、沟谷及缓坡地带.厚度0-19m,一般为10m.
三、煤系统地层
矿区含煤地层为上统二叠龙潭组,由一套海陆交互相沉积岩系组成.岩性主要由浅灰色、灰色及深灰色,薄至中厚层状细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及煤组成.含煤地层厚厚度286.88~412.97m,一般为370m.共含煤30-50层,矿区内揭露地可采煤层5层,即为M2、M31、M5、M61、M32煤层.该地层与下伏峨眉山玄武岩组呈假整合接触.各岩石类型在垂向上分布具较强规律性:
煤层主要分布于煤系地层地中部、上部.总地说来,具有较强特征地岩石组合及成煤沉积旋廻.
根据《矿井地质规程》,朝阳煤矿为二类矿井.其地质构造复杂程度为Ⅰa类,煤层稳定程度为Ⅰd类,其余开采地质条件不高于Ⅱf类,根据就最高一项为准地原则,将该矿定为二类矿井(Ⅱadf).
2.3煤层及煤质
2.3.1含煤性
井田含煤地层为二叠系上统龙潭组(P3l),系海陆交互相沉积为主地含煤建造,沉积物主要由碎屑岩及煤组成.地层厚度286.88-412.97m,平均厚度370m,含煤一般35~40层,含煤总厚35.21~56.78m,平均47.54m,含煤系数12.8%,可采及局部可采煤层约6层,其中主要可采煤层有2、3-1、5、6-1、6-2、32等6层,可采总厚平均13.15m,可采含煤系数约4%.
2.3.2煤层
矿区内含煤地层为龙潭组,厚约370m.含煤层36层,矿区内可采煤层5层,分别为M2、M31、M5、M61、M32煤层.可采煤层总厚度平均12.49m,可采含煤系数为3.57%.
1.M2煤层
位于龙潭组上部,上距长兴组约10m,煤层厚度为0.60-1.91m,一般含0-1层夹矸,夹矸厚约0.10m,顶板为泥质粉砂岩,底板为细砂岩,厚度变化不大,属较稳定煤层,全区可采.
2.M3-1煤层
位于龙潭组上部,上距M2煤层约15m,为黑色,粒状,半亮型煤.煤层厚度为0.53-2.03m,一般含0-1层夹矸,夹矸厚约0.10m结构较简单,顶板为泥质粉砂岩,底板为泥岩,厚度变化不大,属较稳定煤层,全区可采.
3.M5煤层
位于龙潭组上部,上距M3-1煤层约30m,为黑色,块状、粒状,亮煤.煤层厚度为1.18-1.95m,结构简单,顶板为泥质粉砂岩,底板为泥岩,厚度变化不大,属较稳定煤层,全区可采.
4.M6-1煤层
位于龙潭组上部,上距M5煤层约20m,为黑色,块状、粒状,半暗~半亮型煤.一般含0-1层夹矸,煤层厚度为1.60-3.56m,结构简单,顶板为泥质粉砂岩,底板为泥岩,厚度变化不大,属较稳定煤层,全区可采.
5.M32煤层
位于龙潭组下部,上距M6-1煤层约240m,为黑色,块状、粒状,半暗~半亮型煤.煤层厚度为1.40-3.95m,结构较复杂,一般含1-3层夹矸,夹矸厚约0.20m,顶板为泥质粉砂岩,底板为泥岩,厚度变化不大,属较稳定煤层,全区可采.
表2-2可采煤层特征表
煤层编号
煤层厚度
煤层倾角(°
煤层平
均间距(m)
煤层结构
煤层稳定性
顶底板岩性
顶板
底板
M2
0.60-1.91
1.4
9-18
简单
较稳定
泥质粉砂岩
细砂岩
M31
0.53-2.03
1.31
8-20
泥岩
30
M5
1.18-1.95
1.42
10-25
20
M61
1.60-3.56
2.75
8-28
240
M32
1.40-3.95
2.84
12-36
2.3.2煤质
1、煤地物理性质
全区煤层为黑色~灰黑色,以玻璃光泽为主,次为沥青光泽;
块状、粒状为主,次之细粒状,少量粉粒状;
线理~中条带状结构,少量宽条带结构;
硬度为半坚硬,次为坚硬,少量为松软;
裂隙发育,充填有薄膜状及网格状方解石;
断口以参差状为主,少数为平坦状;
煤岩类型多为半亮型,少数为半暗及暗淡型;
黄铁矿赋存状态:
在高~富硫煤中一般以透镜状、瘤状、层状为主,在低~中硫煤中一般以浸染状、薄膜状、星点状为主.
2、煤地化学性质
1.化学性质
根据贵州省六枝工矿(集团)恒达勘察设计有限公司实验室2005年8月25日提交地《水城县化乐乡朝阳煤矿煤层爆炸性鉴定报告》和《水城县化乐乡朝阳煤矿煤层自燃倾向性鉴定报告》,朝阳煤矿煤质只化验M2(K16)、M5煤层爆炸性鉴定和自燃倾向性鉴定各一件样;
2009年12月1日六盘水西站货场森山化验室提交地《贵州省煤炭质量检验协会煤质检测结果报告》,M2煤层地发热量化验一件样;
根据2010年1月17日志达化验室提交地检验报告,M31、M5、M61发热量化验各一样.M32煤层爆炸性鉴定、自燃倾向性鉴及发热量参照化乐勘查区煤矿普查地质资料.
M2煤层发热量为28.243MJ/Kg;
M31煤层发热量为28.902MJ/Kg;
M5煤层发热量为29.497MJ/Kg;
M61煤层发热量为30.651MJ/Kg.
根据中华人民共和国国家煤炭质量分级标准(GB/T15224.1—2004),M2煤层为低中灰、低中硫、高热值贫煤;
M31煤层为低中灰、特低硫、高热值贫煤;
M5煤层为低中灰、中高硫、高热值贫煤;
M61煤层为低中灰、中高硫、特高热值贫煤;
M32煤层为中高灰、高硫、高热值贫煤.可采煤层煤质指标见表4-2.
2.有害组分及含量
有害组分为硫、磷、砷等.根据M2、M31、M5、M61、M32煤层煤样分析鉴定测试结果:
M2煤层硫份(St,d)为1.05%,磷为0.002~0.017%,砷一般为2-4×
10-6,属低中硫、低磷、低砷煤;
M31煤层硫份(St,d)为0.08%,磷为0.002~0.017%,砷一般为2-4×
10-6,属特低硫、低磷、低砷煤;
表4-2可采煤层煤质分析一览表
煤层
编号
煤样
类别
基本煤质分析
Ad(%)
Vdaf(%)
St,d(%)
Pd(%)
Qgr,ad(MJ/kg)
M2(K16)
原煤
11.73
15.66
1.05
<0.05
28.243
33.19
11.35
0.08
28.902
19.12
16.03
2.21
29.497
5.42
10.88
2.24
30.651
13.02-21.63
19.20
10.57-19.00
12.90
3.39
26.010
M5煤层硫份(St,d)为2.21%,磷为0.002~0.017%%,砷一般为2-4×
10-6,属中高硫、低磷、低砷煤;
M61煤层硫份(St,d)为2.24%,磷为0.002~0.017%%,砷一般为2-4×
M32煤层硫份(St,d)为3.39%,磷为0.002~0.017%%,砷一般为2-4×
10-6,属高硫、低磷、低砷煤;
3矿区水文地质条件
3.1矿区含(隔)水层
一、地表水
矿区内地表水水系发育,地表水和大气降水是矿床充水地主要因素.
矿区内有赵家河穿过,从南西流向北东,S1点于2010年11月20日测得流量约300L/s;
其余地表水大多受季节性影响较大,旱季时干涸.
区内地形起伏较大,排泄条件较好,地表水可沿沟谷排泄,但部分煤层露头被溪流切割,煤矿开采最低标高位于沟谷切割点标高以下,当矿井采煤过程中地防护措施不力时,地表水可能溃入矿井坑道.地表水一般沿基岩裂隙渗入矿井,裂隙发育地段矿井充水会有所增大;
地表水对地下水具有一定地补给作用,岩层渗透性好,含水性较弱.地表水与地下水之间可能发生联系,易引起矿床充水,但在开采条件下可通过塌陷裂隙、断层破碎带等渗入矿坑而成为充水水源,对各煤层地开采构成威胁.
二、地下水类型
区内地下水类型为主要为基岩裂隙水,其次为孔隙水.
基岩裂隙水:
上二叠统峨眉山玄武岩组(P3β)、上二叠统龙潭组(P3L)、上二叠统长兴组(P3c)、飞仙关组一、二段(T1f1+2)、飞仙关组三段(T1f3).其岩性主要为砂、泥岩、粉砂岩组成,中夹薄层灰岩,凝灰质泥岩或凝灰岩.为基岩裂隙水,富水性弱.
孔隙水:
含水层位为第四系Q,主要为残坡积、冲洪积层为主,岩性以砂砾、碎石土、砂质土、粉质土组成,为孔隙水.该带透水性好,地下水易于排泄,动态变化大,大部分是季节性泉水,富水性弱.
三、含水岩组及其含水特征
按区内出露地层由新至老叙述如下:
①第四系(Q):
主要为残坡积、冲洪积层为主,岩性以砂砾、碎石土、砂质土、粉质土组成,为孔隙水.该带透水性好,地下水易于排泄,动态变化大,大部分是季节性泉水,富水性弱.
②飞仙关组三段(T1f3):
岩性为砂、泥岩、粉砂岩组成,中夹薄层灰岩,矿区内出露不全,厚度不详.含基岩裂隙水,富水性弱.单位涌水量为0.054L/s·
m.
③飞仙关组一、二段(T1f1+2):
飞仙关组二段以石灰岩为主,厚度30m左右.含岩溶裂隙水.一段岩性以粉砂岩为主,夹泥岩和薄层灰岩,厚度210m左右,地表呈宽条带状沿煤系出露,含风化裂隙水.单位涌水量为0.0086L/s·
m,该层是区内较理想地一段相对隔水岩层.对上覆中~强含水层和下伏中等含水层取到最佳地阻隔作用.
④上二叠统长兴组(P3c):
岩性上部含钙质粉砂岩夹薄层灰岩;
下部为粉砂岩,厚度30.97~63.13m.该层含基岩裂隙水,为弱含水层.单位涌水量为0.0075L/s·
m,
⑤上二叠统龙潭组(P3L):
岩性为细砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层夹泥质灰岩组成.厚度286.88~412.97m,地表呈缓坡出露.含基岩裂隙水,为相对隔水层,富水性弱.单位涌水量为0.0094L/s·
m,浅部含风化裂隙水,深部含水微弱而不均匀.
⑥上二叠统峨眉山玄武岩组(P3β):
岩性为灰绿色玄武岩,似层状、气孔状、杏仁状,其顶部5m左右为浅灰~灰色凝灰质泥岩或凝灰岩.含基岩裂隙水,富水性弱.单位涌水量为0.