柳巷煤矿30101首采工作面探放水实施方案.docx

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柳巷煤矿30101首采工作面探放水实施方案

陕西竹园嘉原矿业有限公司

柳巷煤矿30101首采工作面

探放水实施方案

二0一二年七月

柳巷煤矿30101首采工作面探放水实施方案

审批意见

项目部名称：

江苏省矿业工程集团第四工程处

柳巷项目部（章）

日期：

二0一二年七月三日

柳巷煤矿30101首采工作面探放水施工方案

编制、审批人员签字名单

施工单位：

编制：

施工负责人：

生产技术科：

安全科:

技术副总：

安全副总：

生产副总：

总工程师：

项目部名称：

江苏省矿业工程集团第四工程处柳巷项目部

日期：

二0一二年七月三日

华能陕西竹园嘉原矿业有限公司（柳巷煤矿基建）工程

专业施工组织设计/重大施工技术方案报审表

表号：

ZY/JJ-A04

编号：

HM-JS-A04

项目名称

柳巷煤矿30101首采工作面探放水施工方案

合同编号

主送

中煤陕西中安项目管理有限责任公司柳巷矿井建设项目监理部

抄送

华能陕西竹园嘉原矿业有限公司工程部

现报上柳巷煤矿30101首采工作面探放水施工方案，请予审批。

附件：

《柳巷煤矿30101首采工作面探放水施工方案》

承包商（章）

技术负责人：

经办人：

年月日

项目监理单位审查意见：

项目监理单位（章）

总监理工程师：

监理工程师：

年月日

建设单位审核意见：

工程部：

总工程师：

主管领导：

建设单位（章）

年月日

柳巷煤矿30101首采工作面探放水实施方案

第一章区域地层情况

区域地层区划属华北地层区鄂尔多斯盆地分区东胜－环县小区，其地层主要特征如下表

区域地层系统一览表

地层系统

代号

岩性特征

厚度（m）

界

系

统

组

新

生

界

第

四

系

全新

统

Q42eol

Q42al+p1

Q41a1+p1

按成因类型有冲积砂砾石层Q42al+p1、Q41al+p1、及风成沙地Q42eol。

0～30

上更

新统

马兰组

Q32m

岩性为浅黄色粉砂质亚粘土，疏松。

0～40

萨拉乌

苏组

Q31s

岩性为浅灰黄色、土黄色粉砂质亚砂土、亚粘土。

0～107

中更

新统

离石组

Q2l

岩性为浅褐—土黄色砂质粘土夹棕色薄层状亚粘土，含钙质结核。

0-220

下更新统

午城组

Q1w

岩性为浅桔红色石质粘土及粉砂质粘土。

含灰白色不规则豆状、颗粒状钙质结核，发育孔隙、放射状裂隙。

0～36

新

近

系

上新

统

静乐组

N2j

岩性为紫红色至棕红色砂质亚粘土，夹钙质结核层，呈似层状展布，底部有时见紫色砾岩层。

0～100

中

生

界

白

垩

系

下

统

洛河组

K1l

岩性为砖红色，棕红色粗粒砂岩，砂砾岩。

0～218

侏

罗

系

中

统

安定组

J2a

岩性为紫红色泥岩与细砂岩的韵律层为主，夹杂色泥岩、砂质泥岩、灰色钙质泥岩，局部有粗砾岩及炭质泥岩。

0～137

直罗组

J2z

岩性以灰、灰绿色中粗粒砂岩为主，夹浅灰绿色细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩及细砾岩，底部有灰色粗粒砂岩。

0～250

延安组

J2y

岩性为灰白色粗粒长石砂岩、细砂岩，深灰色、灰色粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩，夹有炭质泥岩、煤层。

103.71～394.38

下

统

富县组

J1f

岩性为灰色中厚层砂岩，杂色砂质泥岩，顶部为黑色薄层状炭质泥岩。

0～130.11

三

叠

系

上

统

瓦窑

堡组

T3w

岩性为灰白色浅灰色砂岩、粉砂岩、泥岩、黑色泥岩夹煤线。

0～344

第二章煤层顶、底板稳定性评价

1、煤层顶板

煤层顶板稳定程度可划分为以下三种类型：

Ⅰ级——易冒落顶板，一般无基本顶，直接顶板为泥岩。

Ⅱ级——中等冒落顶板，有基本顶，直接顶板为泥岩。

Ⅲ级——难冒落顶板，基本顶直接位于煤层之上。

依据上述标准，对井田内2个煤层（3、6号）顶板稳定性作了定性评价，具体划分情况综合汇总于下表中。

煤层顶板稳定程度评价表

煤层号

直接顶板

基本顶板

稳定程度评价

备注

岩性

厚度（m）

范围

岩性

厚度（m）

范围

3

泥岩、粉砂质泥岩

0.63-8.53

大部

中砂岩、细砂岩

6.50-55.73

全井田

中等冒落～难冒落顶板

6

无

中砂岩、细砂岩

3.68-24.69

全部

难冒落顶板

可采煤层

2、煤层底板

3号煤层底板为泥岩时，强度较小，稳定性较差，属不稳定性底板；当底板岩性为粉砂岩、细砂岩时，强度较大，稳定性好，属稳定性底板。

通过周边矿井调查，煤层底板多为粉砂岩，整体稳定性较好。

当局部地段底板为泥岩时，有轻微的底鼓现象发生。

第三章水文地质

第一节　　区域水文地质概况

一、地形地貌及地表水系

本区域位于陕北侏罗纪煤田的西南部，陕北黄土高原与毛乌素沙漠的接壤地带。

区域东部及南部为水系发育的黄土梁峁地形，西部及北部为沙漠滩地及低缓黄土梁岗地形。

全区基本上为一个四周较高（北部及西部地势高、东部为榆溪河与佳芦河及秃尾河的分水岭、南部为无定河与大理河的分水岭），中部低洼（沙漠滩地区），向南开口（流向东南的无定河及榆溪河）的不对称的高原盆地地形。

区域内较大水系有无定河及其支流榆溪河、海流兔河和硬地梁河。

二、区域地下水类型及含水岩组水文地质特征表　　

地下水类型

含水岩组

主要特征

分布地区

含水岩组

岩性

水位

埋深

（m）

含水层厚度

（m）

单井

涌水量

（m3/d）

泉流量

（L/s）

富水等级

水化学

类型

矿化度

（g/L）

松散岩类孔隙水

第四系全新统河谷冲积层潜水（河谷阶地区）

榆溪河中上游、头道河

沙夹亚砂土

1.72

-4.24

11.71

-22.68

299.37

-308.03

中等富水

HCO3-Ca

0.35

-0.41

佳芦河、秃尾河、无定河

砂砾石及粉细砂

2.31

-11.85

1.98

-19.02

18.84

-65.76

贫水

HCO3-Na

0.48

-0.51

第四系上更新统冲湖积层孔隙潜水（沙漠滩地区）

忽惊兔、郑家滩、野门滩、波罗滩及黄托洛海一带

粉细砂、细砂及砂砾石

0.60

-1.86

24.77

-67.50

1002.3

-2214.16

富水

HCO3-Ca,

HCO3-Ca·Mg

0.19

-0.37

可可盖、讨忽兔、大苏计、昌汉界、孟家湾、金鸡滩等

粉细砂、中细砂

0.70

-2.00

11.00

-53.40

111.46

-961.81

中等富水

HCO3-Ca

HCO3-Ca·Mg

0.16

-0.55

无定河两侧，主要是北侧的白界乡至大河湾一带，榆溪河下游的刘官寨乡一带

粉细砂夹淤泥质亚砂土和亚粘土

0.55

-28.76

41.93

-94.48

10.00

-68.90

贫水

HCO3-Ca

HCO3-Ca·Mg

0.21

-0.23

第四系中更新统黄土裂隙孔隙潜水（主要为黄土梁峁区）

榆溪河西部的小纪汉、石灰叫梁白城河及东北部的喇嘛滩

黄土局部夹砂层

0.60

-1.86

41.95

-110.25

110.87

-425.10

中等

富水

HCO3-Ca

0.22

-0.25

无定河北部的闹牛海则、红墩，榆溪河东部的常乐堡、双山一带

黄土及钙质结核层

0.61-

16.3

11.73

-119.24

一般

30-70

43.72

-81.99

贫水

HCO3-Ca·Mg

0.21

-0.28

无定河以南及双山、乔界、榆林、刘官寨、董家湾连线以东

黄土

<10

0.014

-0.10

极贫

水

HCO3-Ca·Mg

<1

碎屑岩类裂隙孔隙潜水及承压水

下白垩系洛河砂岩组砂岩裂隙孔隙潜水

大域东北角河口水库一带

中粒砂岩、细粒砂岩

0.02

198.40

1106.47

富水

HCO3-Na

HCO3-Na·Mg

0.37

奔滩、马合一带等

细砂岩、中－细砂岩

1.00

-1.60

31.77

-98.56

105.07

-786.46

中等

富水

HCO3-Ca·Na

HCO3·Cl·SO4

-Ca

0.20

-0.47

侏罗系、三叠系基岩风化带裂隙潜水

长海子、金鸡滩及董家湾一带

砂岩、页岩

0.69-

9.74

50.98-

125.64

150.37-

267.88

中等

富水

HCO3-SO4-Ca

0.32-0.47

硬地梁、头道河两侧及榆溪河中上游两侧和牛家梁一带

砂岩、泥岩夹粉砂岩

1.72-

10.64

37.13-

170.00

24.16-

90.85

0.101-

0.820

贫水

HCO3-Na·CaHCO3-Ca·Mg

0.25-0.42

无定河河谷及其以南和榆溪河下游河谷及其以东梁峁区

细砂岩－中砂岩

2.35-

41.40

16.30-

66.22

1.92-

9.04

0.014-

0.079

极贫

水

HCO3-Ca·Mg

HCO3-Na·Mg

0.25-0.45

承压水含水组

侏罗系、三叠系风化带以下普遍分布

细砂岩－中砂岩

+7.50-

12.49

12.62-159.70

0.26-

15.90

极贫

水

HCO3-Na·Ca·Mg

HCO3-Ca·Mg

0.26-10.12

烧变岩裂隙潜水

色草湾、水长沟、三道沟及大河塔乡西北部

各粒度砂岩与泥岩互层

17.00-

250.8

极富

水

HCO3-Ca·Mg

0.18-0.23

三、隔水层

新近系上新统静乐组红土，连续分布于王家湾、乔界、董家湾乡连线以东，厚度30～100m，系新生界与基岩之间的隔水层。

在基岩段，主要为煤系地层中分布面积大且厚度在10～30余米的厚层泥岩类，由泥岩、粉砂质泥岩及泥质粉砂岩等组成，它们为各砂岩含水层之间的隔水层。

第二节　　井田水文地质条件

一、地形地貌及地表水

本井田处于毛乌素沙漠与黄土高原过渡地带。

在L103、L202及L301钻孔连线以南为低缓的黄土梁岗区，以北为沟壑纵横、地形破碎的黄土梁峁区。

地势南、北部较高，中部低凹，分布于井田西北和东北边界的沟谷源头，地势较低。

最高点位于井田东南部的麻黄梁高程点处，高程1407.9m，最低点位于井田北部的沟底，高程1281.6m，最大相对高差126.3m。

柳巷河由东北向西南穿越井田中部，为间歇性河流。

在河谷建有小型水库一处，由于水土流失现象严重，水库内多已淤积，库容量变得很小，仅存约1.5万m3。

二、地下水含（隔）水层

井田水文地质条件受区域水文地质条件的控制，显示了与区域水文地质特征的统一性。

但由于受地层分布、埋藏及其地貌的影响，又显示了小区域性的差异性。

根据井田地下水的赋存条件及水力特征，将井田地下水划分为两种类型：

即第四系松散岩类孔隙及孔隙裂隙潜水、碎屑岩类裂隙水；四个含水岩层（组）：

全新统冲洪积层孔隙潜水、第四系中更新统黄土孔隙裂隙潜水、侏罗系碎屑岩类风化壳裂隙水、碎屑岩类裂隙承压水。

富水性等级的划分原则主要以钻孔和机井的单孔抽水资料，依据《矿区水文地质工程地质勘探规范》中含水层富水性分级标准，按钻孔统降涌水量，即钻孔单位涌水量（q）以口径91mm、抽水水位降深10m为准，将富水性分为以下四级：

弱富水性，q＜0.1L/s·m；中等富水性，0.1L/s·m＜q≤1.0L/s·m；强富水性，1.0L/s·m＜q≤5.0L/s·m；当q＜0.001L/s·m的岩层均可视为隔水层，井田内的泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩等均为隔水层。

现将井田的主要含（隔）水层特征叙述如下：

（一）第四系松散岩类孔隙及孔隙裂隙潜水

1、全新统冲洪积层孔隙潜水

分布于井田中部的柳巷河漫滩及阶地中，宽0.5～1Km，长约2Km（见附图3）。

含水层基本上呈面状连续分布于滩地区，地下水赋存条件严格受现代地貌、古地理环境及含水层厚度和岩性的控制。

根据区内钻探成果，结合机民井调查、物探测井资料，冲洪积地层厚度一般厚20～40m。

地层主要由松散的中砂、粉细沙、粉沙夹粉土组成，地下水赋存条件较好。

通过该区机民井调查及机井、钻孔抽水试验（下表），含水层厚度6.14～27.90m，水位埋深5.50～12.10m，降深2.10～14.72m，涌水量为271.99～1516.67m3/d，单位涌水量0.2016～1.288L/s·m，渗透系数0.9669～81.968m/d，富水性中等至强。

并由东向西含水层逐渐增厚，粒度变粗，富水性变强。

水化学类型以HCO3-Ca型水为主，其次为HCO3—Na·Mg

及HCO3—Ca·Mg型水，矿化度201.73～324.18mg/L。

全新统冲洪积层孔隙潜水抽水试验成果表

井编号

位置

含水岩层

时代

深度（m）

厚度（m）

水位埋深（m）

降深（m）

LS303

柳巷村东北

Q42al+pl

12.10-40.00

27.90

12.10

14.72

SHD8

柳巷村西北

5.50-18.00

12.50

5.50

2.41

SHD29

柳巷村西北

6.36-12.50

6.14

6.36

2.10

井编号

涌水量

单位涌水量

（L/s·m）

统降单位涌水量（L/s·m）

渗透系数

（m/d）

水化学类型

矿化度

（mg/L）

L/s

m3/d

MS503

3.148

271.99

0.2544

0.2016

0.9669

HCO3－Na·Mg

315.38

SHD17

13.361

1154.39

5.544

1.288

27.60

HCO3－Ca·Mg

201.73

SHD29

17.554

1516.67

8.359

0.8899

81．968

HCO3－Ca

324.18

2、第四系更新统黄土孔隙裂隙潜水

广布全区，出露于井田的南部和北部，在井田的中部隐伏于现代冲洪积地层之下。

井田内黄土厚13.62～116.00m，一般为30～90m。

含水层岩性主要为粉土质黄土，厚度一般为20～60m。

水位埋深靠近阶地区较浅，一般小于13m，靠近黄土梁岗区较深，一般13～30m。

据井田南部Y24孔抽水试验，含水层厚度119.24m，水位埋深16.30m，降深46.86m，涌水量51.93m3/d，单位涌水量0.013L/s·m，渗透系数0.013m/d；又据民井简易抽水试验，水位埋深10.40～23.10m，降深7.51～10.02m，涌水量2.231～7.339m3/d，单位涌水量0.00398～0.0113L/s·m，渗透系数0.0371～0.1391m/d，富水性弱。

通过地面调查，黄土中有7个泉水出露，单泉流量0.014～0.325L/s。

这些泉水极不稳定，据访问，旱季水量趋减，甚至干枯。

水化学类型为HCO3－Ca、HCO3－Ca·Mg型，矿化度198.97～268.81mg/L。

（二）中生界碎屑岩类裂隙孔隙潜水及承压水

根据水力特征划分为两个含水岩组，即侏罗系碎屑岩类风化带裂隙水及碎屑岩类裂隙承压水。

1、侏罗系碎屑岩类风化带裂隙潜水

全区分布，均隐伏于新近系静乐组红色粘土之下，含水层为基岩顶部的风化裂隙带，一般厚20m左右。

据井田西南侧七山煤矿和二墩煤矿竖井调查，基岩风化裂隙带内最大涌水量54.58～428.21m3/d；据井田南部Y24钻孔抽水试验成果，含水层厚度30.43m，当降深16.50m，涌水量2.07m3/d，单位涌水量0.0015L/s·m，渗透系数0.003m/d，富水性弱。

水化学类型为HCO3-Na·Ca型，矿化度286.00mg/L。

2、碎屑岩类裂隙承压水

以3号煤层为界分上、下两个含水岩段。

（1）3号煤之上碎屑岩类裂隙承压水

分布于3号煤层之上，含水层主要为延安组第四段砂岩，以中粒砂岩为主，少量细砂岩，厚29～68m，平均50.85m。

据钻孔抽水试验（下表），水位埋深12.49～17.10m，含水层厚度35.70～67.93m，当降深20.30～44.95m，涌水量0.26～58.75m3/d，统降单位涌水量0.0001～0.03904L/s·m，渗透系数0.007～0.0863m/d，富水性弱。

水化学类型为HCO3－Ca·Mg型，矿化度186.60mg/L。

碎屑岩类（3号煤层之上）裂隙承压水抽水试验成果表

孔号

含水层段

水位埋深

（m）

降深

（m）

涌水量

时代

深度（m）

厚度（m）

L/s

m3/d

LS303

J2y4

122.27-230.00

35.70

17.10

20.30

0.680

58.75

Y24

J2y3+4

170.27-250.86

67.93

12.49

44.95

0.003

0.26

孔号

单位涌水量（L/s·m）

统降单位涌水量（L/s·m）

渗透系数

（m/d）

水化学类型

矿化度

（mg/L）

备注

LS303

0.03413

0.03904

0.0863

HCO3－Ca·Mg

186.60

本井田

Y24

0.0001

0.0001

0.007

本井田

（2）3号煤之下碎屑岩类孔隙裂隙承压水

分布于3号煤层至延安组底界之间层段中。

岩性主要为浅灰色粉、细砂岩与深灰色泥岩不等厚互层夹煤层，因埋藏深，岩石较完整，裂隙不发育，含水层较薄。

故富水性极弱。

水化学类型变得较为复杂，矿化度一般大于1000mg/L。

静乐组红土隔水层等厚线图

（三）隔水层

1、静乐组红土

广布全井田，厚34.90～121.43m，平均76.76m（右图）。

岩性为棕红色粘土及粉砂质粘土，具褐色斑块，白色网纹，夹多层钙质结核层及钙板，较致密，为第四系潜水与基岩裂隙水间良好的隔水层。

2、泥岩类

在基岩中，厚度较大且连续分布的泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩及部分粉砂岩等泥岩类，与含水层相间分布，厚度一般为10～40m，为层间裂隙承压水的隔水层。

三、地下水的补给、径流和排泄

本井田地貌形态为黄土梁岗区及阶地区，其上多为现代风积沙堆积，故第四系松散含水层潜水以大气降水补给为主，部分为沙漠凝结水及灌溉回归水补给，而阶地区尚得到两侧黄土梁岗区黄土层潜水的侧向补给。

地下水的径流主要受地形地貌的控制，流向由高至低与现代地形吻合，即柳巷河以北，分水岭以南大体由东北向西南方向径流，分水岭以北向井田北部的沟谷源头径流；柳巷河以南，地下水总体由东南向西北方向径流。

排泄主要是以泄流的形式补给阶地漫滩区冲洪积层，次为蒸发消耗、垂向渗漏和人工开采，在井田的北部以第四系下降泉的形式排泄补给地表水。

基岩风化带裂隙水，因受其上覆红土隔水层的制约，主要接受井田外围同一含水层的侧向补给。

其径流方向与岩层产状关系密切，大体向井田西部及西南部沟谷基岩出露处径流，以泉的形式排泄。

井田内基岩承压水主要通过区域上基岩风化裂缝带潜水的下渗补给，还接受基岩裸露地段地表水的渗入补给。

受区域上向西微倾的单斜构造的影响及上下隔水层的制约，径流方向基本沿岩层倾向由东向西或西南方向运移，愈向西部，埋藏愈深，交替循环条件愈差，基本形成了较为封闭的储水空间，故水量小，水质差。

四、水文地质勘探类型

综上所述：

区内主要含水层为第四系全新统冲洪积松散沙层，单位涌水量0.2016～1.288L/s·m，渗透系数0.9669～81.968m/d，富水性中等至强。

主采煤层3号煤层上覆基岩厚度为62.17～100.44m，平均厚88.70m。

其顶板直接充水含水层为冒落带内的“真武洞砂岩”，间接充水含水层为导水裂隙带内“七里镇砂岩”。

抽水试验表明，3号煤层上覆基岩段涌水量0.26～58.75m3/d，统降单位涌水量0.0001～0.03904L/s·m，渗透系数0.007～0.0863m/d，富水性弱。

6号煤层顶板富水性亦弱，地下水补给条件较差。

基岩之上普遍分布有厚13.62～116.00m的离石组黄土和厚34.90～121.43m的静乐组红土隔水层。

根据《矿区水文地质工程地质勘探规范》（GB12719-91）及《煤、泥炭地质勘查规范》（DZ/T0215-2002）中有关规定，本区水文地质勘探类型应划为二类一型，即以裂隙含水层充水为主的水文地质条件简单的矿床。

第三节　　矿床充水因素分析

一、充水因素分析

（一）充水水源

1、大气降水

区内多年平均降水量410mm，降水多集中在7～9月份，占全年降水量的65.5%，历史日最大降水量达141.7mm。

而区内第四系广布，其上多被现代风积沙覆盖，大气降水多渗入地下，成为松散岩类孔隙潜水。

矿井开拓时，主副井均要穿越黄土层，使大气降水下渗补给黄土含水层而成为矿床的间接充水水源。

2、地下水

纵观全区地质、水文地质特征，矿坑直接充水水源为各煤层顶板基岩裂隙水，通过抽水试验资料分析，3号煤层之上砂岩含水层涌水量58.75m3/d，单位涌水量0.03904L/s·m，渗透系数0.08628m/d，富水性弱。

3号煤层之下岩石完整性较好，裂隙不发育，砂岩含水层厚度薄，含水微弱，渗透系数、涌水量均很小。

第四系全新统冲洪积层孔隙潜水，分布于井田的中部，含水层厚度较大，涌水量为271.99～1516.17m3/d，单位涌水量0.2016～1.288L/s·m，富水性中等至强。

3号煤层开采后导水裂隙带虽未与上覆第四系潜水沟通，但是煤层开采后将产生地表变形，对矿坑充水有一定的影响，成为矿坑充水的间接水源。

第四系更新统黄土层裂隙孔隙潜水，富水性弱，矿井开拓将穿该层，使之成为矿坑充水的间接水源。

（二）矿坑充水通道

由于本区构造简单，无断裂及大的褶皱，故煤矿开采时对矿坑充水有较大影响的通道为煤层顶板冒裂带。

冒裂带是煤层开采后形成的冒落带及导水裂隙带，它沟通冒裂带内的不同基岩含水层使地下水直接进入矿坑，成为矿坑直接充水含水层的充水通道。

根据井田内地质、水文地质条件简单，构造简单及本区煤层顶板为中硬岩层等地质特征，其形成的冒落带及导水裂隙带高度按煤炭工业局颁发的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》推荐的经验公式计算，即：

H冒＝

H裂＝

式中：

H冒—冒落带最大高度（m）

H裂—导水裂隙带最大高度（m）

∑M—累计采厚（m）

（三）矿坑充水强度分析

井田内矿坑充水强度主要取决于直接充水水源的富水强度及冒裂带发育程度两个因素，并受隔水层明显影响。

3号煤层上覆基岩厚度为62.17～100.44m，平均厚88.70m。

通过计算，冒落带厚度17.62～18.00m，导水裂隙带厚57.19～57.98m。

除L102及L403孔导水裂隙带与基岩风化裂隙带沟通外，其余钻孔均未沟通。

通过前述，基岩风化裂隙带含