神华亿利黄玉川煤矿6上煤.docx
《神华亿利黄玉川煤矿6上煤.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《神华亿利黄玉川煤矿6上煤.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
神华亿利黄玉川煤矿6上煤
神华亿利黄玉川煤矿6﹟上煤
岩溶陷落柱探放水措施与探放水效果评价
神华西北矿井水文地质研究院
2011年4月
神华亿利黄玉川煤矿6﹟上煤
岩溶陷落柱探放水措施与探放水效果评价
项目负责人：
牛建立
参加人员：
刘洋，陈实
报告编写：
牛建立
目录
一、矿井概况1
1矿井位置与交通1
2自然地理3
2..1地形地貌3
2.2气象、水文3
2.3地震4
3矿井建设、生产概况4
二、井田水文地质5
1含（隔）水层5
2主要可采煤层与奥灰含水层关系9
3矿井防治水的主要问题10
三、岩溶陷落柱的探查11
1三维地震探查11
2对X1疑似陷落柱的探查11
3对XX2号疑似陷落柱的探查11
四、疑似岩溶陷落柱治理11
五、疑似陷落柱进一步治理措施12
黄玉川煤矿井田面积42.64km2。
三维地震勘探成果显示，井田东部存在两个疑似岩溶陷落柱，编号X1、X2，此外，在外运通道也有两个疑似岩溶陷落柱，编号XX1、XX2。
岩溶陷落柱在特定条件下可能成为煤层底板奥灰含水层突水的通道，对煤矿安全造成重大威胁。
因此，对三维地震勘探圈定的疑似岩溶陷落柱进行进一步探查、验证，评价其危险性，提出针对性处置措施，是十分必要的。
一、矿井概况
1矿井位置与交通
黄玉川井田位于准格尔煤田中西部。
行政区划隶属于准格尔旗长滩乡和薛家湾镇管辖。
井田为一多边形，东西长约8.9km，南北宽约5.5km，面积约42.6794km2。
井田北距薛家湾镇20多km，至呼和浩特市约120km，向西至鄂尔多斯市约150km。
其地理坐标为：
东经：
111°07′45″～111°14′00″，北纬：
39°37′45″～39°40′45″，采矿许可证井田境界拐点坐标见表1。
根据准格尔矿区总体规划，黄玉川井田范围，东和石岩沟、青春塔井田相邻，北邻酸刺沟井田，南靠长滩井田，西以南部详查区为界。
表1采矿许可证井田境界拐点坐标一览表
拐点
纬距（X）
经距（Y）
拐点
纬距（X）
经距（Y）
1
4393992.00
37511081.60
4
4390771.70
37520026.90
2
4394004.80
37517873.60
5
4388458.60
37520032.90
3
4390766.40
37517881.10
6
4388440.50
37511089.60
井田内除主要干线公路网外，其它乡间道路较多，但道路状况较差。
井田对外交通十分方便，为煤炭的外运及物资运输提供了便利的条件。
详见交通位置图（图1）。
图1黄玉川井田交通位置示意图
2自然地理
2..1地形地貌
黄玉川井田为鄂尔多斯黄土高原的一部分，黄土覆盖广泛，厚度大，部分为风积砂覆盖，由于受水流风蚀等影响，井田内沟谷纵横交错，沟谷呈树枝状，十分发育。
井田内地形基本呈东部高西部低形态，海拔最高为+1292.2m，最低为+1030m，相对比高近262m。
2.2气象、水文
本区属于干燥的半沙漠高原大陆性干旱气候，夏季温热而短暂，昼夜温差较大，秋季凉爽，冬季严寒，年平均气温5.3～7.6℃，最高气温39.5℃，最低气温-36.3℃，一般结冰期为每年十月至翌年四月，霜冻期长，最大冻土深度1.33m，降雨最多集中于7～9月，占总降水量的60～70%，降雨次数少，多为大雨或暴雨，年总降水量为230.2～544.1mm，平均401.6mm。
但蒸发量较大，年总蒸发量为1875.0～2657.4mm，平均2108.2mm，是降水量的5～8倍。
区内风多而大，平均风速2.3m/s，最大风速20m/s，主要集中在4～5月和10～11月，多为西北风，常发生春旱。
十里长川是流经本井田最大的沟谷，由北向南穿越井田西部，在井田范围内，十里长川北部标高为1050m；南部标高为1030m，也是本井田最低侵蚀基准面。
河流长约60km，流域面积644km2（西岸支流已出煤田范围），最大流量619m3/s，最小流量157m3/s，年径流量38.64Mm3，是煤田内最大河流，属于非季节性河流。
其次，较大的沟谷还有十里长川以西的海流兔沟、点记沟、石兰会沟及十里长川以东的前巴塔沟、阴背沟、后生沟、业林沟等，均为十里长川的支沟，属季节性沟溪，一般旱季干涸无水或有少量溪流，雨季可形成洪水。
在十里长川（井田南端）实测流量为0.065m3/s（2004年9月14日），水质为HCO3-Ca·Na型，矿化度0.25g/L。
井田内水井较少，多为旱井。
泉水各沟谷均有出露，流量较小，一般为0.02～0.6L/s，最大为1.243L/s。
水库零星分布于较大沟谷中，规模较小，容积一般为160～250m3，水源来自各沟谷上游泉水和大气降水，水质为HCO3-Ca·Mg、HCO3-Na、HCO3-Ca型水，矿化度0.13～0.25g/L。
2.3地震
本区处于鄂尔多斯台向斜东北缘，鄂尔多斯市台向斜被认为是目前中国现存最完整、最稳定的构造单元。
根据内蒙古地震观测资料记载，1976年4月4日，在距井田约100km的和林格尔县新店子，发生了6.3级地震，波及到准格尔旗一带，地震烈度为6度。
据“中国地震动参数区划图”划分，地震动峰值加速度为0.10g，对照烈度7度。
本地区抗震设防烈度为7度区。
3矿井建设、生产概况
矿井设计生产能力10.00Mt/a，主要开采4#和6#煤层。
2007年，由中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司完成煤矿初步设计，现仍处于建设期，未正式进入开采状态。
矿井分为2个水平，3个盘区。
2个水平为一、二水平，一水平主采4#煤，二水平主采6上及6#煤，3个盘区为一、二、三盘区。
6煤开采方式为一次采全高综放工艺，首采工作面在一盘区。
二、井田水文地质
黄玉川井田位于准格尔煤田中西部。
地形总体趋势是东部高，西部低。
最高位于井田东南部青春敖包，海拔标高1292.2m；最低位于井田西南部十里长川沟中，海拔标高1030m，最大高差262m。
井田内标高一般在1120～1200m之间，地表第四系松散层广泛分布，由于强烈的向源侵蚀作用，致使井田内冲沟极为发育，多呈树枝状分布，基岩则出露于地形切割较深的沟谷之中。
井田内树木稀少，植被多以沙蒿、苜蓿为主，居民点分散，饮用水多为旱井储存雨水或取于沟谷出露的少量泉水。
1含（隔）水层
1）．松散层孔隙潜水含水层：
⑴第四系风积砂（Q4eol）：
分布于井田内大部地区，厚度一般在0～10m左右，成分以石英颗粒及砂土为主，随风流动性较大。
该层直接覆盖在第四系马兰黄土（Q3m）之上，由于受风蚀、风化等作用，该两层在表层局部地区混为一体，难以详细区分，该层透水不含水。
地表见有泉水出露，流量0.039～0.60L/s，水质为HCO3-Ca·Mg型，矿化度0.21g/L，PH=7.5。
⑵第四系冲洪积层（Q4al+pl）：
主要分布于十里长川及各大沟谷一带，分布面积小，钻孔揭露厚度一般为4.18～10m,最大厚度63.70m（Y2号钻孔），岩性为土黄色不同粒度的砂、砂砾、泥砂等，含有孔隙潜水。
⑶第四系黄土层（Q3m）：
试验室定名粉质粘土,淡黄色、黄褐色粉砂质黄土，夹粘土层，粒度均匀，垂直节理发育，含白色钙质结核，渗透系数3.27×10-4～9.16×10-5㎝/s。
井田内均有分布，由于被沟谷切割较深，厚度极不均匀，钻孔揭露厚度1.60～92.69m，平均约20m左右。
该层直接接受降雨补给，但不具备储水条件，在沟中与基岩接触面有泉水出露，流量0.027～0.30L/s。
⑷新近系红土层（N2）：
试验室定名为粘土，渗透系数6.25×10-7㎝/s，内聚力50.0Kpa，内磨擦角33.0度。
井田内零星出露，岩性为红色、棕红色粘土层，松散～半胶结，含砂质及白色钙质结核，层理明显。
由于本层钻探采取率极低，少数几个钻孔见到该层，厚度5.59～13.20m，井田外H63号孔根据判层厚度为65.50m。
该层以粘土为主，隔水性较好。
2）．碎屑岩类孔隙、裂隙含水层
⑴二叠系石千峰组（P2sh）：
上部以砖红色粉砂质泥岩和泥岩为主，夹灰绿色砂岩。
下部以黄绿色中～粗砂岩和含砾粗砂岩为主，具大型斜层理。
该层受后期剥蚀，残存不多，主要分布在井田西部，钻孔揭露厚度29.22～222.83m,平均厚度120.55m。
含有少量孔隙～裂隙潜水，地表见有泉水出露，流量一般0.09～0.33L/s,多为间歇性下降泉。
⑵二叠系上石盒子组（P2s）：
上部为暗紫色泥岩、砂质泥岩及灰白色含砾粗砂岩；中部为灰黄色泥岩、砂质泥岩，局部夹细砂岩；下部为灰绿色中粗砂岩，夹暗紫色泥岩。
该组地层井田内均有分布，但遭后期剥蚀，残存厚度为0～215.96m，平均78m，厚度变化较大。
主要出露于井田内较深的沟谷中，孔隙、裂隙较发育，沟中见有泉水出露，流量一般为0.02～0.33L/s，最大1.243L/s。
Y2号钻孔钻至该组地层中上部细砂岩时孔内涌水，涌水量0.014L/s,水质为HCO3-Ca·Mg型，矿化度0.19g/L，属低矿化度淡水。
⑶二叠系下石盒子组（P1x）：
岩性上部以紫色及黄绿色泥岩、砂质泥岩为主，夹中厚层状砂岩，泥岩隔水性较好。
中下部为黄褐色砂岩与紫色、杂色粘土岩互层，井田内较发育，隔水性好。
底部为含砾粗砂岩，厚层状，斜层理发育，胶结中等。
本组地层井田内未见出露，含水微弱。
钻孔揭露厚度为45.82～199.05m，平均86.25m。
⑷二叠系山西组（P1s）：
该组为本井田主要含煤地层，岩性由灰白～黄褐色中粗粒砂岩、深灰～灰黑色砂质泥岩、泥岩、粘土岩及4、5号煤组成。
钻孔揭露厚度81.85～147.53m，平均109.82m，厚度变化不大。
该组地层孔隙、裂隙较发育，下部含水性较好，但很不均一。
井田内大部分钻孔钻至该组下部粗砂岩时漏水严重，简易水文观测大部分钻孔无水位。
HY11、Y14号钻孔分别对该组地层4号煤和5号煤底板以上（包括上、下石盒子组）基岩进行抽水试验，单位涌水量仅0.0005～0.0012L/s·m，水量极小。
说明地下水补给水源贫乏，含水微弱，以静储量为主。
水质类型为HCO3-Ca·Na型水，矿化度0.40g/L，属低矿化度淡水。
⑸石炭系太原组（C2t）：
为本井田主要含煤地层，钻孔揭露厚度44.60～80.53m，平均58.94m。
岩性由灰白、灰黄、深灰及灰黑色砂岩、砂质泥岩、泥岩、粘土岩及6上、6、8、9、10号煤组成。
其中6上、6和9号煤是主要可采煤层，且厚度大，裂隙较发育，局部含水性较好，但很不均一。
井田大部分钻孔钻至6号煤时漏水严重，简易水文观测大部分钻孔无水位。
HY13、Y16号钻孔对该组6上煤底板以上进行抽水试验，水位埋深251.50m，孔内基本无水，水柱高度仅7.50m，一抽即干。
山西组和太原组砂岩是本井田矿床充水的直接含水岩层，两组地层之间局部无稳定的隔水层，尤其是6上煤顶板局部地段为冲刷接触，砂岩与煤层直接接触，且裂隙较发育，故有水力联系。
⑹石炭系本溪组（C2b）：
上部以深灰色、灰黑色泥岩、粘土岩为主，夹透镜状灰岩及泥灰岩，灰岩富含海相动物化石及生物碎屑；中部为灰黑色砂质泥岩、泥岩及灰白色石英砂岩；下部为浅灰色铝土质粘土岩。
本井田钻孔揭露厚度14.62～49.72m，平均22.25m。
综合邻区资料，该层为良好的隔水层。
⑺中下奥陶统（O1＋2）：
本次补勘钻孔揭露厚度69.7~405.54m。
岩性上部为灰～灰褐色薄层～巨厚层状灰岩、豹皮状灰岩；中部为浅黄色、黄色中厚层状白云质灰岩，夹薄层状泥质、钙质白云岩及灰白色钙质细粒石英砂岩；下部为灰黄色薄层白云质灰岩、白云岩，夹竹叶状白云岩，含燧石结核及条带，隐晶质结构。
常见氧化褐铁矿斑点，孔隙、小溶洞发育，多为方解石脉充填。
该层由于岩溶裂隙发育程度极不均匀，因而导致含水性因地而异。
2主要可采煤层与奥灰含水层关系
根据井田综合地质柱状图，可以得到井田内主要可采煤层与奥灰含水层间距如表2。
可以看出，4#煤层距离下伏奥灰含水层平均间距约125m，6上煤层距离下伏奥灰平均间距约61m，6#煤层距离下伏奥灰平均间距约52m，而9#煤层距离下伏奥灰平均间距约44m。
表2主要可采煤层与奥灰含水层间距一览表
煤
层
煤层厚度
煤层间距
稳定程度
可采性
与奥灰间距
m
备注
平均
平均
4
3.35
64.07
较稳定
全部可采
125.2
主要可采煤层
6上
12.37
较稳定
全部可采
61.13
主要可采煤层
8.47
6
5.77
较稳定
全部可采
52.66
主要可采煤层
7.86
9
3.15
较稳定
大部可采
44.8
3矿井防治水的主要问题
由表2可以看出，本井田主要可采煤层（4#、6上、6#、9#）距离下伏奥灰含水层较远，其间有较稳定的本溪组隔水层，在矿井可采初期（一、二盘区），在隔水层比较完整、且不存在导水断层、导水岩溶陷落柱的情况下，奥灰含水层对煤层可采威胁相对较小。
随着可采深度加大和可采下部煤组，隔水层底板所承受奥灰含水层水压增大，对煤层开采威胁也相应增大。
根据水文地质补勘成果，黄玉川井田奥灰水位标高+875～+882m，6煤位于奥灰水位下0～460m，其隔水层底板承受到奥灰水压达0.5～5.12MPa。
在井田东部开采4#、6上和6#煤层时，煤层顶板山西组砂岩含水层是直接充水含水层。
因此，煤层顶板砂岩含水层是首采区防治水工作的重点。
虽然根据《内蒙古自治区准格尔煤田黄玉川井田煤炭勘探报告》和本次补勘中1个山西组砂岩含水层探查孔成果，该含水层富水性弱，一般情况下对开采不会造成威胁，但也不能排除该含水层可能存在局部富水地段对采掘活动具有潜在威胁。
因此，在矿井开采初期，应加强对煤层顶板含水层的探放工作，避免因探放水工作不到位而引发顶板水害发生。
三、岩溶陷落柱的探查
1三维地震探查
三维地震勘探圈定的4个疑似岩溶陷落柱，2个位于井田外的外运通道，2个位于井田东部一盘区。
根据矿井水文地质补充勘探成果，外运通道底板标高在+950m以上，高于井田奥灰含水层水位60m以上。
因此，不存在奥灰水通过岩溶陷落柱对外运通道造成威胁的情况。
2对X1疑似陷落柱的探查
2010年8~12月进行的水文地质补充勘探过程中，对X1疑似陷落柱进行了专门探查，在地面施工钻孔一个，井下施工水平钻孔一个。
地面钻孔施工过程中虽然地层比较破碎，冲洗液大量消耗，但岩芯取样和测井表明，地层层序完整，与周边邻近钻孔差别不大，岩溶陷落柱特征不明显；井下水平钻孔长度380余m，也未发现陷落柱特征。
3对XX2号疑似陷落柱的探查
2011年以来，黄玉川煤矿针对XX2疑似陷落柱共施工探查钻孔2个，总进尺537m，完成物理测井494.10m。
无论岩芯对比和测井，均未发现明显陷落柱特征。
四、疑似岩溶陷落柱治理
黄玉川煤矿2011年3月29号到4月10号对XX2疑似陷落柱进行了地面钻孔注浆治理。
利用已施工的钻孔作为注浆通道注入水泥浆，使其与外运通道破碎围岩形成固结体，提高外运通道围岩的稳定性；同时，水泥浆充填围岩裂隙后，可减小外运通道通过时的涌水量。
该治理工程累计注水泥浆1222.6m3，水泥718t。
通过本次注浆工程，水泥浆充填基岩裂隙及岩体破碎空隙，按注浆影响半径20m计算，每个钻孔注浆控制范围约40m，控制总长度80m。
五、疑似陷落柱进一步治理措施
对XX2疑似陷落柱虽然已从地面进行了钻孔注浆治理，但为安全起见，外运通道接近疑似陷落柱时，仍应坚持探水掘进，避免疑似陷落柱本身或其周边仍存在裂隙发育带或破碎带并蓄积有可能对掘进造成隐患的水量。
考虑到疑似陷落柱在平面上可能发生摆动，设置探水警戒线200m，探水线150m，探放水钻孔平面上成组布置，每次探100m，超前距30m，帮距20m。
遇有前方岩层破碎，则采取井下注浆加固措施后方可通过。
升级会员 