登封市向阳煤业防隔水煤柱设计doc.docx

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登封市向阳煤业防隔水煤柱设计doc

河南金丰煤业集团有限公司

向阳煤业防隔水煤柱设计批复通知

向阳煤业：

河南金丰煤业集团有限公司总工办通过对《登封市向阳煤业有限公司技术改造初步设计说明书》会审，并根据《建筑、水体、铁路及主要井巷煤柱留设及压煤开采规程》的有关规定，又参照登封煤田采用的垂线法计算经验数据，总工办对向阳煤业初步设计留设煤柱一致通过，并要求该矿委严格贯彻执行，不得随意更改。

河南金丰煤业集团有限公司总工办特此通知

2010年元月

后附：

1、登封市向阳煤业有限公司防隔水煤柱设计

2、登封市向阳煤业有限公司防隔水煤柱设计图

登封市向阳煤业有限公司防隔水煤柱设计

一、矿井及井田基本概况

1、矿井及井田基本情况

登封市向阳煤业有限公司，资源整合前为向阳煤业，始建于1974年，1975年10月投产，设计和核定生产能力为27万吨/年。

2007年资源整合后，成立登封市向阳煤业有限公司，设计生产能力45万吨/年。

采矿许可证号4100000830141，有限期限自2008年05月29日至2020年12月29日，批准开采二1、一1煤层，生产规模45万吨/年，矿区面积为3.8105km2。

矿井开拓方式为两斜一立，联合开拓方式，采用走向长壁后退式炮采采煤法。

回采工作面采用单体液压支柱配π型梁支护顶板。

矿井共有二1、一1两层可采煤层，初期开采二1煤层。

2、位置、范围

登封市向阳煤业有限公司位于登封市东部约22km，行政隶属登封市大冶镇管辖，地理坐标为东经113°11′45″～113°14′04″，北纬34°26′34″～34°27′45″。

该井田南北宽0.80～2.20km，东西长0.45～3.50km，面积约3.8105km2，由25个拐点坐标圈定。

3、交通

本区西距登封市约22km，东北距新密市约22km。

登封～大冶～新密公路从区北通过，新郑～伊川伊水寨铁路从区外东南部通过，矿区距大冶车站约2km，新郑～登封地方小铁路从本区南部边界通过，交通便利。

4、地形地貌

本区为低山丘陵地形。

区内地势呈西北高、东南低，最高海拔标高为418.40m，最低海拔标高为265.10m，相对高差153.30m。

地面冲沟发育，有利于大气降水的径流和排泄，历年最高洪水位254.19m。

井口及工业场地内主要建筑物标高为主、副斜井+274m，主风井+302.70m。

5、气象

本区属暖温带半湿润半干旱季风气候，年降水量主要受季风影响，秋、冬、春三季干旱少雨。

据登封市气象站2005年-2010年观测资料，雨季集中在7-9月份，年降水量为181.50-365.50mm，平均277.37mm，年蒸发量为15.07-148.20mm，平均113.95mm，6-7月气温较高，最高温度可达40.10℃（2005年6月24日），1月气温较低，最低温度-9.8℃（2008年1月14日），年平均气温为14.83℃。

年平均相对湿度52～60%。

春、夏、秋三季以东风，东北风为主，冬季以西风为主，风力以冬、春季较大，最大风速28～40m/s。

6、水文

本区属淮河流域颍河水系。

区内主要常年性地表水体为西施和向阳水库（紫罗池水库），位于矿区西南部和中部，均为小型塘坝，几乎常年干枯，仅在大雨过后有短暂蓄水。

区内季节性冲沟较发育，平时干涸无水，雨季细流潺潺，暴雨时段洪流滚滚，自北向南、自西向东流入双洎河，向东经大冶、超化、新郑、扶沟等地后又折向南，于周口市汇入颍河。

7、地震

据河南省地震局资料，登封市及邻近地区近期未发生过大的破坏性地震。

历史上有记载的较大地震有6次均波及本区，并造成较大损失。

七十年代中期曾发生过3次2.5级以上有感地震，未造成损失。

根据国家质量技术监督发布的《中国地震参数区划图》（GB18306-2001），登封市及其附近地区的地震动峰值加速度g值为0.05，对应的地震基本设防烈度值为Ⅵ度。

二、水文地质条件

1、区域含水层组

⑴碳酸盐岩岩溶裂隙含水层组

主要包括：

寒武、奥陶系白云质灰岩、石炭系太原组灰岩。

寒武、奥陶系白云质灰岩出露于煤田南、北、西部，厚度大，岩溶裂隙发育，为地下水的补给区，富水性强而极不均一，出露泉水流量为157～2055l/s。

据以往区域抽水资料，钻孔单位涌水量0.0312～7.216l/s·m；石炭系太原组灰岩由7～9层灰岩组成，主要发育在太原组上、下段。

上段灰岩段上距二1煤底4.35～31.27m，为二1煤层底板直接充水含水层，钻孔单位涌水量0.00239～27.823l/s·m，其富水性也极不均一。

⑵碎屑岩类裂隙含水层组

主要包括三叠系和二叠系砂岩裂隙含水层。

三叠系以金斗山砂岩为主要含水层，其厚度大，裂隙发育，富水性强，水压高，泉水流量为0.213l/s，钻孔涌水量为0.21m3/h；二叠系砂岩中以上部平顶山砂岩为最厚，且发育稳定，主要由中粗粒砂岩组成，厚度44.05～99.92m，出露较好，在地貌上常处在位置较高的山岭上，其裂隙发育，富水性较强，泉水流量为0.079～8.60l/s，钻孔涌（漏）水量为0.21～9.0m3/h；中下部各煤层间均发育有相应的砂岩裂隙含水层，据以往区域抽水资料，山西组砂岩段钻孔单位涌水量为0.00016～0.0514l/s·m，渗透系数为0.00104～0.227m/d。

生产矿井正常涌水量一般小于100m3/h，最大涌水量曾达200m3/h（芦店养钱池），富水性弱～中等；下石盒子组砂岩段钻孔单位涌水量为0.0075l/s·m，渗透系数为0.0143m/d，富水性弱；上石盒子组砂岩段钻孔单位涌水量为0.00139～0.00418l/s·m，渗透系数为0.00985～0.0333m/d，富水性也弱。

⑶松散岩类孔隙含水层组

由第四系不同成因类型的砂、砾石（岩）含水层组成。

其发育规律自西向东及东南沉积厚度增大的趋势。

含水层为砂、砂砾石（岩）、卵石多元复结构孔隙含水岩组，其间夹亚粘土、粘土等隔水层。

含水层厚度变化较大，富水性也极不均一，当地居民生产生活用水多凿取于该层段。

2、区域隔水层组

⑴石炭系泥岩、铝质泥岩隔水层组

主要由泥岩、铝质泥岩夹薄层砂岩组成，阻隔了奥陶系石灰岩含水层组与太原组碳酸盐岩含水层组之间的水力联系。

⑵碎屑岩类层间隔水层组

主要由具塑性的泥岩等组成，呈层状分布于各砂岩含水层之间，阻隔各含水层之间的垂向水力联系，使各含水层呈层状相对独立。

3、矿井水文地质

井田四周边界主要有大路南正断层、翟门正断层、山槐正断层和二1煤层露头。

大路南正断层，为井田北部边界，区内延伸长度大于4km，为芦店滑动构造下一隐伏正断层。

断层走向63～100°，倾向333～10°，倾角70°左右，落差20～180m，东部大，西部小，使二1煤层与二叠系中上统砂泥质碎屑岩段相对接，构成矿区北部相对阻水的自然边界。

翟门正断层和山槐正断层为井田西部边界。

翟门正断层往北延伸至马鸣寺煤矿，往南延伸出区，走向130°～145°，倾向90～45°，倾角70°左右，落差300～350m，北东盘下降，南西盘上升，该断层下盘为奥陶系马家沟组石灰岩，地表有出露。

山槐正断层，为翟门断层支断层，往北交于大路南断层。

断层走向148～155°，倾向58～65°，倾角65°左右，落差70～130m，其北东盘下降，南西盘上升。

两断层均使区内二1煤与奥陶系灰岩强含水层接触，成为供、导水边界。

井田南部边界及东部边界均有二1煤层露头，成为井田南部及东部供、导水边界。

总之，矿井二1煤层充水性可概化为西边、南边和东边三边供、导水，北边相对阻水。

4、矿井充水条件

4.1充水水源

（1）大气降水、地表水

本区大气降水多集中在每年7～9月份，大气降水通过不同成因的基岩裂隙及松散堆积物空隙在裂隙沟通的情况下进入矿坑，成为矿坑充水的间接但重要的补充来源。

雨季矿井涌水量较平时一般涌水量增加1～3倍，说明大气降水对矿井充水有较大影响。

区内主要常年性地表水体为西施和向阳水库（紫罗池水库），位于矿区西南部和中部，均为小型塘坝，几乎常年干枯，仅在大雨过后有短暂蓄水，因库底与二1煤层间有稳定的隔水层相阻隔，正常情况下对煤矿生产影响不大，但若导水断层或导水裂缝带与此沟通时，将成为矿井充水水源。

（2）地下水

第四系松散层潜水

本区为低山丘陵区，地面坡度较大，冲沟发育，第四系地层沉积较薄，底部的黄土夹砾石为其含水层，发育不连续，稳定性差，富水性不均一，但导水性较好，是大气降水下渗充入二1煤矿坑的中介含水层和导水通道之一，故在浅部应积极做好地面防、排水工作。

基岩风化带裂隙潜水

该含水层的岩性因地而异，风化带厚度受地形起伏的影响，深度一般为10～50m。

在煤层埋藏较浅地段，煤层回采落顶产生的导水裂缝带与该含水层沟通时，则向矿床充水。

二叠系砂岩裂隙承压水

为碎屑岩孔隙裂隙承压含水层水，包括上石盒子组砂岩孔隙裂隙承压水、下统下石盒子组砂岩孔隙裂隙承压水、山西组砂岩孔隙裂隙承压水。

在二1煤层回采落顶产生的导水裂缝带中的含水层水，都会向矿井充水，是矿坑充水的主要充水水源。

在矿井生产中，多以滴、淋水形式向矿坑充水，水量较小，生产中易于疏排。

④石炭系太原组上段灰岩岩溶裂隙承压水

二1煤层底板直接充水含水层，由L7～L9三层灰岩组成，其中L7和L8两层灰岩较发育。

该含水层含水丰富，补给条件好，但岩石裂隙及导、突水性极不均一，在断裂构造作用下，使其与下部强含水层产生水力联系时，突水性则会相应增加，是二1煤层开采过程中的主要底板突水水源，要做好防治水工作。

⑤石炭系太原组下段灰岩岩溶裂隙承压水

由L1～L4灰岩组成，该层含水性及透水性较好，为一1煤层顶板直接充水含水层及二1煤层底板间接充水含水层。

至二1煤层距离34.45～82.41m，其间夹有太原组中段碎屑岩隔水层，正常情况下该含水层不能进入二1煤矿床，但如果遇到断层时，L1-4灰岩水补给二1煤层底板含水层而间接向矿井充水，威胁矿井安全。

⑥奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙承压水

该含水层岩溶裂隙发育，补给径流条件好，突水性强，但极不均一，为一1煤层底板直接充水含水层和二1煤层底板间接充水含水层，也是本区重要含水层。

正常情况下该含水层不能进入二1煤矿床，但如果遇到导水断层时，补给二1煤层底板含水层而间接向矿井充水，威胁矿井安全。

（3）老空水

据以往老窑调查资料，在开采煤层的浅部露头地段，有历史上遗留的老窑和生产矿井的采空区老塘，主要分布在矿区南、东部一带，其采掘范围、停采时间、停采原因以及积水等情况不详，推测其废弃井巷内会积存一定量的老空老塘水，对本矿生产安全具有潜在的威胁，故当采掘工程向浅部推进时，应打超前探、放水钻，并留设足够的防水保安煤（岩）柱，以避免发生老窑老空水突出溃水，造成淹井等水患。

（4）塌陷区积水

区内煤层较厚，为分层多次回采，对煤层顶板破坏较严重，浅部老窑及周邻生产矿井废弃井巷冒落塌陷形成断裂破碎带，并在地表形成沉陷凹地和地裂缝，在雨季则因洪水汇集而积水，再通过导水裂缝带、地裂缝向矿坑充水，故在地表沉陷区应及时回填塌陷凹地和地裂缝，开挖疏排洪渠道或其它防、排水基础设施，以避免发生洪水倒灌造成淹井等事故。

4.2充水通道：

⑴断裂构造带

发育于煤层顶、底板岩层中天然构造裂隙是地下水运移和赋存空间，也是造成煤层开采突水的导水通道，一旦巷道掘进或工作面回采过程中遇到该类导水裂隙就会造成矿井出水。

矿区主要断裂构造为北部边界附近的大路南断层，使二1煤层与二叠系中上统砂泥质碎屑岩段相对接；西部边界附近的翟门正断层和山槐正断层，两断层均使二1煤与奥陶系灰岩强含水层接触；矿区中部的徐庄正断层，最大落差30m，据《登封市向阳煤业有限公司瞬变电磁勘探报告》，在徐庄正断层位置有多个富水异常区，在部分含水层均含水，因此认为徐庄正断层局部含水，导水性较强。

另外区内其它小断层主要有紫罗池逆断层、西施村断层，断距一般为10～40m。