林东矿务局阳和煤矿防治水中长期规划及年度计划.docx

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林东矿务局阳和煤矿防治水中长期规划及年度计划

林东煤业发展有限责任公司阳和煤矿

防治水中长期规划及2011年度计划

一、矿井开采水文地质条件

1、区域水文地质特征

本煤矿区内碳酸盐岩层与碎屑岩层相间展布，碳酸盐岩含丰富的岩溶水，碎屑岩含少量裂隙水，第四系松散层零星分布，微含孔隙水。

本区主要岩溶含水层为下三叠统夜郎组玉龙山段灰岩含水层（T1y2）、上二叠统长兴组灰岩含水层（P2c）及下二叠统茅口组灰岩含水层（P1m）。

其中下三叠统夜郎组玉龙山段灰岩含水层（T1y2）在本区域范围内出露面积大，出露面积占95%以上，含较丰富的岩溶水，其补给的面积较大，主要靠大气降水通过岩溶漏斗、落水洞及溶隙等补给出，径流的途径较长。

本区主要隔水层为下三叠统夜郎组沙堡湾段泥岩（T1y1）；而龙潭煤系中的灰岩属层间裂隙含水层，富水性弱，是矿井直接充水弱含水层，其煤层及其顶底板又是良好的隔水层。

2、矿区水文地质特征

⑴地层含隔水性

区内出露的地层为下三叠统夜郎组玉龙山段（T1y2）、沙堡湾段（T1y1）、上二叠统长兴组（P2c）、龙潭组（P2l），根据其岩性组合，含、隔水性等特征划分，主要含水层为夜郎组玉龙山灰岩段（T1y2）、长兴组灰岩（P2c），隔水层为夜郎组沙堡湾段泥岩（T1y1）、龙潭组泥岩及煤层（P2l），其含隔水性与矿井可采煤层位置关系见矿井综合水文柱状图。

现把各含隔水性地层分述如下：

①夜郎组玉龙山段灰岩岩溶含水层（T1y2）

以石灰岩为主，中、上部为中厚至巨厚层石灰岩，底部为薄层泥灰岩夹钙质泥岩，总厚为323米，大面积分布于矿井范围内，占矿井面积的95%以上，地表落水洞、洼地、漏斗等喀斯特岩溶现象较多，本组含水性好，含丰富的岩溶水。

由于该组分布面积广，喀斯特岩溶发育，因此其岩溶水具有补给面积大，径流长及导水性强等特点。

其岩溶水主要靠大气降水通过落水洞、岩溶漏斗及溶隙等补给。

②夜郎组沙堡湾段泥岩隔水层（T1y1）

灰黑色泥岩、夹浅灰色泥灰岩，总厚8.5米，呈条带状分布于矿井西部，本组含水性弱，为较好的隔水层。

③长兴组灰岩岩溶含水层（P2C）

灰色、灰黑色中厚至巨厚层状燧石灰岩，总厚36.7米，分布于矿井西部。

本组含水性好，其岩溶水主要靠大气降水补给，由于受其分布特点的限制，其接受补给的量有限。

④龙潭组层间灰岩含水层及碎屑岩、煤层隔水层（P2L）：

灰、深灰色泥岩、石灰岩、炭质泥岩、铝土质泥岩及煤层，总厚169.8米，呈条带状分布于矿井西部，层间含裂隙水，本组总体含水性弱，泥岩及煤层是较好的隔水层。

⑵地下水的埋藏条件及补、径、排条件

表层风化裂隙水（包括土壤孔隙水）：

接受地表补给，赋存于地表土壤及基岩表层风化裂隙带内成为上层滞水，在地形低洼处或汇水冲沟中以泉井形式排出地表。

基岩裂隙水、岩溶裂隙溶洞水主要接受大气降雨补给，并以潜水形成埋藏。

夜郎组玉龙山段一部份在地形低洼处或汇水冲沟中以泉井形式排泄出地表，为当地农民饮用水源；玉龙山组大部份和长兴组由于发育岩溶裂隙、落水洞、溶洞、岩溶洼地等，大气降水在地表会迅速沿这些通道流入地下成为管道形式运移的溶洞水，沿岩层倾向向远处、低处流动，并在鸭池河边排泄出地表，由于夜郎组沙堡湾段、龙潭组泥岩为相对隔水层，含水层之间无水力联系，地下水各自以自己的裂隙、管道系统向下方河边径流并排泄。

矿井范围内含水层各泉井点、落水洞及井下渗水点水流量观测见下表。

落水洞、泉、井点水文观测汇总表

观测

点号

点位

（X/Y/H）

层

位

类

别

流量（最小－最大）（L/S）

观测日期

备注

2977935

T1ｙ

井

0.10－0.50

06．3－07.6

村民饮用水源

35615655

1275

2977565

T1ｙ

泉

0.28－5.56

06.3－07.6

35615850

1278

2977805

T1ｙ

泉

0.08－2.78

06.3－07.6

35616425

1298

2977360

T1ｙ

井

0.06－0.56

06.3－07.6

村民饮用水源

35615890

1315

2976855

T1ｙ

井

0.05－0.28

06.3－07.6

35616180

1340

2977210

T1ｙ

落

水

洞

0－5.60

06.3－07.6

山水汇积

35615060

1218

2978000

T1ｙ

落

水

洞

0.38－8.33

06.3－07.6

山水、泉井水汇积

35616010

1258

W井1

2977429.91

T1ｙ

渗

水

点

0-1.10

06.3-07.6

由大气降水补给

35615405.0

1237.94

W井2

2977430.21

T1ｙ

渗

水

点

0-0.8

06.3-07.6

由大气降水补给

35615437.9

1222.39

W井3

2977473.24

T1ｙ

渗

水

点

0-0.5

06.3-07.6

由大气降水补给

35615455.5

1191.85

W井4

2977473.74

T1ｙ

渗

水

点

0.1-0.7

06.3-07.6

由大气降水补给

35615458.6

1190.6

W井5

2977477.58

P2L

渗

水

点

0.1-0.14

06.3-07.6

不受大气降水影响

35615569.4

1145.76

W井6

2977478.23

P2L

渗

水

点

0.11-0.12

06.3-07.6

不受大气降水影响

35615597.2

1134.35

W井7

2977430.74

P2L

渗

水

点

0.05-0.46

06.3-07.6

受大气降水影响小

35615447.9

1202.2

W井8

2977432.59

P2L

渗

水

点

0.02-0.03

06.3-07.6

不受大气降水影响

35615659.7

1133.42

W井9

2977286.9

P2L

渗

水

点

0.21-0.23

07.5-07.6

不受大气降水影响

35615521.0

1136.4

⑶地下水理化性质

未取样分析，从泉井观察，地下水为无色、清澈透明、无味，与邻近矿区水样化验对比，应属HCO3-Ca2+、Mg2+型低矿化度弱碱性水。

3、构造

矿井所在的大地构造位置在“黔中隆起”。

矿区构造总体呈单斜构造，区内地层大致倾向东，局部为南东向，倾角5°-30°，一般10°。

区内构造以断裂为主，次一级构造发育。

断层性质多为正断层，逆断层较少。

目前共发现的断层有52条，其落差大于15m的有9条。

其特征见下表

断层特征一览表

断层

编号

断层

性质

断层产状（°）

落差

（ｍ）

备注

走向

倾向

倾角

正断层

150

对开采无影响

正断层

128

218

100

对开采无影响

正断层

218

128

对开采有一定影响

正断层

230

140

对开采有很大影响

正断层

230

320°

对开采有很大影响

正断层

250

160

200－300

致使矿井南东角无价值

正断层

110

对开采有一定影响

正断层

298

对开休有较大影响

F50

正断层

对2901采面回采有影响

4、矿床充水因素分析

矿区为中低山侵蚀剥蚀和岩溶地貌，以南10公里为鸭池河，河面标高约为830米，为区域最低侵蚀基准面。

矿区最高山顶高程1431.5米，最低高程为1165米，与河面高差分别为531.5米和265米。

区内无水库、湖泊、河流，只有季节性溪沟。

区内为亚热带温湿气候，年平均降雨量1006mm，4-10月为丰水季节。

降雨量达858.5mm，占全年降雨量的81%。

根据地表勘探及临近生产矿井收集的资料，矿井水主要为煤层顶板裂隙水、断层水、生产中的老空水、岩溶溶洞水。

现分述如下：

⑴顶板裂隙水

主要是指在矿井采掘活动中，由工作面顶板裂隙进入矿井的水，顶板裂隙水是矿井的直接充水因素，由于煤系中层间灰岩含水性较弱，因此进入矿井的水量较小，在矿井突水防治中要注意收集资料。

⑵断层水

由于区内断层均为张性正断层，有一定的含水性和导水性，因此在采掘过程中，巷道过断层时，断层水和上覆地层的水将会沿断层破碎带进入矿井，是矿井突水防治的重点。

⑶溶洞水

由于溶洞本身含水，其补给、排泄好，采掘过程中，一旦透穿其大量的水将沿溶洞进入矿井，是矿井突水防治的重点。

⑶老空水

随着矿井采掘活动的正常进行，上覆含水层的水将会沿垮塌裂隙进入采空区，形成老空水，并随着采空面积的增大，进入矿井的老空水也随之增大，是矿井突水防治的重点。

⑷老窑水

根据矿井煤层赋存条件，矿区范围内可采煤层埋藏较深，未出露地表。

在建井过程中，本矿工程技术人员对矿区范围内小窑进行了调查，通过采取走访当地居民及现场踏勘等方法，矿区范围内未有当地挖烧火煤而废弃的老窑，仅有2002年林东矿务局林建一公司为阳和煤矿施工的一条井筒。

该井筒参数为：

X＝2977032.159，Y＝35615321.726，Z＝+1237.867，α＝258°，β＝25°，斜长172m，由于未揭露煤层，因此停工废弃。

所以对于老窑水的防治，在我矿显得并不重要。

综上所述，矿床充水水源主要为大气降水、断层水、岩溶溶洞水、龙潭组裂隙水构成矿井充水直接因素。

长兴组、夜郎组玉龙山段岩溶水可通过采矿垮塌裂隙进入矿井，威胁矿井安全。

根据地质资料、开采设计及安全专篇，由于我矿煤层资源量在侵蚀基准面之上，矿床水文地质条件简单，矿床地下水类型为顶板直接进水的裂隙充水矿床。

5、矿井涌水量预算

⑴矿井涌水实测情况

阳和煤矿为新建煤矿，在建井过程中，阳和煤矿2005年至2010年均对矿井涌水量进行实测，目前，全矿井正常涌水量为5m3/h，最大涌水量为15m3/h。

⑵矿井涌水量预计

根据阳和煤矿涌水情况，正常涌水量5ｍ3/ｈ。

矿井一采区正常涌水量为：

2ｍ3/ｈ。

矿井二采区：

正常涌力量3ｍ3/ｈ。

矿井正常涌水量5ｍ3/ｈ，最大为15ｍ3/ｈ。

最大涌水量为正常涌水量的3－4倍，上述涌水量预计，均为各采区采终时的涌水量，在开采前、中期小于预计涌水量。

6、矿井水害类型根据矿井水灾因素分析和水害预测，我矿矿井水害类型由地表水水害、裂隙水水害、岩溶水水害构成。

7、矿井水害区的划分

1、矿井水害防治分析

我矿水害类型为地表水水害、裂隙水水害、岩溶水水害构成。

1）、地表水水害的防治：

我矿地表水水害的水源为大气降水，根据矿井水灾因素分析和水害预测，地表水害水源进入矿井的主要途径为通过主、风井口及断层带，因此对于此类型水害的防治亦做好主、风井口地表水的截、排、堵和留好断层煤柱、做好断层的探放水就可。

2）、裂隙水水害的防治：

我矿裂隙水水害的水源为煤层顶板砂岩裂隙水，此类水害类型水源进入矿井的途径为通过采后冒裂带及断层带，此类水害类型水源的水量有限，对矿井突水威胁不大，因此对于此类型水害的防治亦做好采、掘过程中的正常疏、排水就可。

3）、岩溶水水害的防治：

我矿岩溶水水害的水源为煤系地层内的灰岩含水层水和煤系顶部的长兴组灰岩、夜郎组玉龙山段灰岩和煤系底部的茅口组灰岩含水层水组成。

此类水害类型水源进入矿井的途径为通过采后冒裂带、断层带及岩溶塌陷坑。

根据矿井水灾因素分析和水害预测，此类水源通过采后冒裂带进入矿井的水量有限，不会造成大量突水，对矿井威胁不大，因此对于此类型水害的防治留好断层煤柱、岩溶塌陷坑煤柱，做好断层的探放水就可。

⑵、矿井水害区划分

根据矿井水灾因素分析和水害预测，我矿水害威胁主要来自于主、风井口区域的地表水和与各含水层有水力联系、与地表水有联系的断层破碎带，由此特把矿井水害区划分列表如下：

分区编号

分区名称

分区拐点坐标

分区面积

（m2）

X（m）

Y（m）

Ⅰ区

井口地表水害区

2977521

2977542

2977391

35615373

35615303

35615433

35615373

15248.0

Ⅱ区

F8断层带水害区

2978208.6

2977779.7

2977566.9

2976051.1

2977120.9

2977570.2

2977773.7

2978091.1

35616065.5

35615978.3

35615916.7

35615242.2

35615200.0

35615843.2

35615901.6

35615966.0

128840.0

Ⅲ区

F31断层带水害区

2977852.6

2976594.6

2976677.5

2977689.4

35615764.0

35615203.6

35615175.0

35615625.5

74548.0

Ⅳ区

F4断层带水害区

2977092.6

2976896.4

2976033.0

2977120.9

35616560.0

35615400.0

35615200.0

210200.0

Ⅴ区

F9断层带水害区

2978837.4

2978790.8

2977462.1

2977508.8

35616560.0

35615433

52281.0

水害区的分布见林东矿务局阳和煤矿水害区分布及探水红线划定界限图。

8、防水煤（岩）柱留设

在受水害威胁的地方，预留一定宽度和高度的煤层不采，使工作面和水体保持一定的距离，以防止地下水或其它水源溃入工作面，所留的煤（岩）柱就叫防水煤（岩）柱。

（1）防水煤（岩）柱的种类

根据防水煤（岩）柱所处的位置，可以分成不同的种类。

根据矿井的实际情况，需留设以下防水煤（岩）柱：

①断层防水煤（岩）柱

在导水或含水断层两侧，为防止断层水溃入井下而留设的煤柱；当断层使煤层与强含水层接触或接近时，为防止含水层水溃入井下而留设的煤柱。

②导水钻孔防水煤柱

勘探阶段施工的钻孔，往往能贯穿若干含水层，若封孔质量不好，则人为地沟通了本来没有水力联系的含水层，使煤层开采的充水条件复杂化，为防止上覆含水层中的水溃入井下而留设的煤柱称为钻孔防水煤柱。

在本区域内暂无导水钻孔存在。

③相邻水平或采区边界防水煤（岩）柱。

（2）、防水煤（岩）柱的留设

①断层防水煤（岩）柱的留设

断层破坏了岩层的完整性，常常成为含水层间的联系通道。

断层的某一区段是否导水，导水性强弱等情况取决于两侧岩层的接触关系、含水层的水压以及采矿活动对断层的重复破坏作用。

因此，在没有掌握断层各区段的导水性时，应把整个断层作为导水断层对待。

煤层直接和富含水层、导水断层接触，顶底板无突水可能，即煤柱主要是顺层受压时，常以下述计算公式计算煤柱宽度：

L＝0.5KM

式中：

L——顺层防水煤柱宽度（m）；

M——煤厚或采高（m），M9煤层为2.6m。

KP——煤的抗张强度（kgf/cm2），KP取10kgf/cm2；

P——水头压力（kgf/cm2），P＝50kgf/cm2；

K——安全系数，一般取2～5，本设计取5。

则：

L＝0.5×5×2.6

＝25.2（m）

根据上述计算，开采时断层两侧我矿规定各留25m防水煤柱。

②相邻水平或采区边界防水煤（岩）柱的留设

水文地质条件简单到中等型的矿井，可用下述公式计算煤柱宽度：

L＝0.5KM

式中：

L——顺层防水煤柱宽度（m）；

M——煤厚或采高（m），M9煤层为2.6m。

KP——煤的抗张强度（kgf/cm2），KP＝10kgf/cm2；

P——水头压力（kgf/cm2），P＝50kgf/cm2；

K——安全系数，一般取4～10，本设计取7。

则：

L＝0.5×7×2.6

＝35.2（m）

根据上述公式，我矿相邻水平或采区边界留35m煤柱。

9、探水红线的确定

由以上分析资料，我矿矿井水害清楚。

根据探放水有关规定，压力不小于1Mpa时，探水线至积水区的最小距离：

煤层中不小于30m，岩层不小于20m；情况不清楚，探水线至推断积水区的距离不小于60m；由于我矿水害区的划分是以断层为主，虽然断层产状、位置清楚，但其次生小断层的发育情况不明，为慎重起见，特确定我矿探水线至水害区的距离为60m，因此探水红线的划定以水害区外推60m为准。

探水红线的具体位置见林东矿务局阳和煤矿水害区分布及探水红线划定界限图。

二、防治水中长期规划

（一）、矿井防治水现状

根据我矿矿井水文地质条件，我矿井主、风井口开口标高在+1236M以上；通过对矿井的涌水量进行了预测，从而确定、施工了水仓的容积为700M3，在主井底水仓安装了3台MD85-67×3型水泵（一台工作，一台备用，一台检修，该水泵工况点为Qm=87m3/h、Hm=198m），两趟∮159×4.5排水管，排水管为无缝钢管，长分别为450m。

在二水仓安装了MD155-30×3一台和D46-30×8两台，并确定了矿井水害类型，划分出了矿井水害区，划定了矿井探水红线。

并配置了探水防突钻机2台，风动探水防突钻机1台，75型钻机3台，150型钻机2台，200型钻机1台，潜水泵10台，以及各种规格型号的塑料水管若干。

（二）、防治水中长期规划

由开采水文地质条件，为保证矿井的生产安全，坚持预防为主的原则，结合我矿的防治水实际情况，按划分出的水害区分轻重缓急特提出我矿如下防治水中长期规划以逐步进行。

1、井口地表水害区（Ⅰ区）防治水工程规划

我矿井口位于九猪拱槽的低处，四边环山，每逢雷雨山洪均汇集涌向工业场地，虽井口标高高于历年最高洪水标高，但在井筒施工过程中，由于井口拦洪沟损坏堵塞，井口附近由松散的矸石充填，每次降雨均有不同程度的降水从井口直接涌入井下，如防治不当或未进行效的防治，遇意外情况将可能造成淹井事故。

另该区域也是每年“雨季三防”工作的重点。

由此特需对井口附近填平硬化处理，修筑排洪沟等工程，其工程量见表1。

由于该区域属地表工程，施工较为简单方便，且直接危及到整个矿井的安全，但考虑到矿井验收的影响，在2008年11月中旬完成了该工程，且通过了验收。

表1井口地表水害区（Ⅰ区）防治水工程规划

序号

工程名称

开始时间

完成时间

工程量

资金

主井口工业场地硬化

07．11．1

07．12．30

13000m2

50万元

风井口填方及场地硬化

07．11．1

07．12．30

2000m2

20万元

翻车机房附近场地硬化

07．11．1

07．12．30

400m2

4万元

翻车机房后山边坡维护

07．11．1

07．12．30

300m2

2万元

主风井口场地排水沟

07．11．1

07．12．30

450m

4万元

合计

80万元

2、F8断层带水害区（Ⅱ区）防治水工程规划

F8断层是落差较大，基本与地表贯通形成一个天然的导水通道，现在虽然不含水、不导水，但随着采动的影响，其断层面泥质阻水胶质物被破坏，地表水和含水层水可经由该断层渗入到井下，从而使该断层形成一个天然含水体，造成矿井透水，或渗入煤层顶板造成矿压增大，巷道破坏严重等危害。

该区的水害对矿井的危害具有长期性、缓慢性和隐蔽性。

对该区的水害防治必须坚持“持之以恒、常备不懈”的原则。

其防治水工程规划如下表

表2F8断层带水害区（Ⅱ区）防治水工程规划

序号

工程名称

开始时间

完成时间

工程量

资金

一采运输巷维修、维护

07．8．1

30．12．30

580m

46万元

顶底渗水观测

07．8．1

30．12．30

10万元

矿压观测

07．8．1

30．12．30

10万元

隔水墙施工

10．12．20

10．12．30

60m3

2.4万元

合计

68.4万元

3、F31断层带水害区（Ⅲ区）防治水工程规划

F31断层落差较大与F1断层相接，为F1断层的次生断层，与F1断层有一定的水力联系，现在虽然表现不含水、不导水，但随着采动的影响，其断层面泥质阻水胶质物被破坏，地表水和含水层水以及F1断层水可经由该断层渗入到井下，从而使该断层形成一个天然含水体，造成矿井透水，或渗入煤层顶板造成矿压增大，巷道破坏严重等危害。

由于该断层接近矿井西边界，因此对该断层的防治必须按规定留设断层防水煤柱。

考虑到我矿地质构造的复杂性，因此在该区域探水红线范围内掘进施工时，必须严格按探放水设计进行探放水。

该区的水害对矿井的危害具有长期性、缓慢性和隐蔽性。

对该区的水害防治必须坚持“持之以恒、常备不懈”的原则。

其防治水工程规划如下表

表3F31断层带水害区（Ⅲ区）防治水工程规划

序号

工程名称

开始时间

完成时间

工程量

资金

掘进巷道时探水工程

07．9．20

07．12．30

1000m

0.5万元

1903采面风巷维修、维护

07．9．20

08．12．30

0.5万元

顶底渗水观测

07．9．20

08．12．30

0.2万元

矿压观测

07．9．20

08．12．30

0.2万元

隔水墙施工

和Ⅱ区隔水墙为同一工程,不计算

0.0万元

合计

1.4万元

4、F4断层带水害区（Ⅳ区）防治水工程规划

F4断层与F5断层相平行，矿井二采区的最南侧，该区的水害对矿井的危害具有长期性，因此，在该区域探水红线范围内掘进施工时，必须严格按探放水设计进行探放水。

并按规定留足断层保护煤柱。

由于该区的水害对矿井的危害具有长期性。

对该区的水害防治必须坚持“持之以恒、常备不懈”的原则。

其防治水工程规划如下表

表4F4断层带水害区（Ⅳ区）防治水工程规划

序号

工程名称

开始时间

完成时间

工程量

资金

掘进巷道时探水工程

08．10．20

30．1．1

4800m

2.4万元

巷道维修、维护

08．11．20

30．12．30

23万元

顶底渗水观测

08．10．20

30．12．30

2.3万元

矿压观测

08．10．20

30．12．30

2.3万元

合计

30万元

5、F9断层带水害区（Ⅴ区）防治水工程规划

F9断层位于矿井的最南侧，该区的水害对矿井的危害具有长期性，因此，在该区域探水红线范围内掘进施工时，必须严格按探放水设计进行探放水。

并按规定留足断层保护煤柱。

由于该区的水害对矿井的危害具有长期性。

对该区的水害防治必须坚持“持之以恒、常备不懈”的原则。

其防治水工程规划如下表

表5F9断层

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