矿井防治水中长期规划.docx
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矿井防治水中长期规划
山东能源临矿集团古城煤矿有限公司
2016～2020年矿井防治水规划
2017年2月28日
修编
2016～2020年矿井防治水规划审批会签表
矿长
总工程师
生产矿长
安监处长
机电矿长
经营矿长
地测科
安监处
生产科
调度室
机电科
通防科
防冲办
编制
绪论
矿井防治水工作必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则。
矿井水文地质补勘坚持地面补勘和井下探测相结合，并突出重点区域。
加强水害探测和防治水新技术新设备新材料的调研与引进，做到为我所用。
探测形式做到物探和钻探相结合。
重视与大专院校和防治水科研机构的合作，加强与周边矿区的技术交流与协作。
重视防治水专业技术人员的培训，提高防治水专业人员的技术素质，加强矿井水文地质基础工作。
为了提高我矿防治水工作水平，做好水害隐患治理工作，确保矿井安全生产，根据《煤矿防治水规定》、《煤矿安全规程》要求，结合古城煤矿2016～2020年生产规划，编制2016～2020年矿井防治水规划。
第一章矿井水文地质
一、地表水系
区内第四系厚度一般为170～180m，单元内具有独立的补给、径流和排泄区，补给区全部为覆盖型，大气降水渗入第四系地层后向下补给奥陶系灰岩，地下水流向南西，穿过滋阳断层转向南流。
区内主要河流有泗水河、沂水河；泗水河由北向南流入该区，发源于新泰大平顶山的西麓，干流长159km，流域面积2361km2，为山洪性河流，河水主要由降水补给，多年平均流量为12.2立方米/秒，径流变差系数0.65。
沂水河属泗水河的支流，发源于尼山，全长60km,流域面积600km2，在兖州城东的粉店村流入泗水河，为泗水河支流。
二、含水层与隔水层
㈠含水层
井田内主要含水层有6层，自上而下分别为
1.第四系砂砾层松散孔隙含水层组
该层厚度107.9～254.5m，平均厚度为180.05m，其厚度变化从东北向西南逐渐变薄。
含水层分上、中、下三组，分述如下：
上组（Q上）：
总厚度41.9～55.6m，平均厚48.83m。
本组透水性好，富水性强，水位年变幅2～3m。
钻孔单位涌水量2.011L/s·m，水质类型为重碳酸钙型。
中组（Q中）：
总厚度40.42～98.01m,平均厚59.66m。
富水性强，可做饮用水源，钻孔单位涌水量7.14L/s·m，属重碳酸钙型水。
下组（Q下）：
总厚度55.42～84.33m，平均厚69.2m。
钻孔单位涌水量0.097～0.213L/s·m，属富水性中等含水组，水质为重碳酸钙型。
2.山西组3煤顶板砂岩裂隙含水层
该层厚度0.92～36.69m，平均厚17.46m，属于上煤组顶板直接充水含水层。
煤层开采过程中，预计顶板冒落以后，导水裂隙带高度可达下石盒子组底部砂岩。
单位涌水量0.00568L/s·m，渗透系数0.0156m/d，水质属重碳酸钠型水。
3.太原组第三层石灰岩岩溶裂隙含水层
该层厚度1.7～8.15m，平均厚4.86m，层位稳定全区发育。
因厚度薄、埋藏深，所以岩溶发育不良，充水空间不发育，富水性弱，本层补给来源有限，但将来矿井开采过程中，长期排水降压，奥陶系灰岩水通过断层侧向补给构成主要水源。
三灰含水层以静储量为主，易于疏干。
本层上距6号煤层5.36～20.82m，上距3层煤39.8～65.65m，因此该含水层是上煤组底板直接充水的含水层。
据钻孔抽水试验，单位涌水量0.0025～0.0382L/s·m，渗透系数为0.0727～1.492m/d,水质属重碳酸钠型水。
4.太原组十下层石灰岩岩溶裂隙含水层
本层位于16号煤层直接顶板外，在17号煤层冒落带之内，是下组煤顶板直接充水含水层，富水性弱，单位涌水量0.0000687L/s·m，水质属重碳酸钠型水。
5.本溪组第十四层石灰岩溶裂隙含水层
该层厚度0.4～13.1m，平均厚4.95m，岩溶不发育，富水性弱。
水位标高+41m，单位涌水量0.000426L/s·m，渗透系数为0.0711m/d，水质为重碳酸钠钙型水。
本层上距17层煤底板10.14～48.04m，为下组煤开采时底板直接充水含水层，并且控制了下伏奥陶系石灰岩的补给进水量。
6.中奥陶系石灰岩溶裂隙含水层
奥陶系石灰岩是煤系的基底，是开采下组煤的间接充水含水层，从揭露奥陶系石灰岩岩性看，裂隙较发育，岩溶不够发育。
奥灰富水性主要取决于裂隙岩溶发育程度，与埋藏深度、距露头带远近以及排泄高程等因素密切相关，而且富水性在水平垂直方向上表现出极不均匀性。
井田内在假整合面15m以下富水性强，平面分布上主要富水区段为西部和北部奥灰埋藏较浅地段以及东部构造复杂区。
奥灰富水层段主要为第五段、第四段。
第五段3-3孔单位涌水量最大8.721L/s·m，第四段3-5孔单位涌水量最大2.45L/s·m，一般单位涌水量为1L/s·m以上。
㈡隔水层
井田内各含水层间隔水层较多，主要有以下三层：
1.第四系底界隔水层
井田北部为煤系地层露头部位，但在该区段第四系底部有一层厚2.93～12.4m较为稳定的粘土类地层与下伏地层相隔，可起到隔水作用。
2.下二叠系山西组以上隔水层组
井田内二叠系地层由北向南逐渐增厚，其岩性主要为泥岩、砂质泥岩、粘土泥岩，夹有细—粗粒砂岩，此段隔水组可以防止上部裂隙水下渗补给其他含水层。
3.17层煤至奥灰隔水层组
井田内17层煤至奥灰顶面正常地段间距32.25～61.65m，该段岩性主要为粘土泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩及三灰石灰岩，该层可以起到一定的隔水作用，未来矿井深部开采17层煤，无论是十四灰、奥灰都具有强大高水头压力，隔水层厚度难以承受，会给开采17层煤带来威胁。
因此将来矿井开采上组煤时，应对十四灰、奥灰先进行疏干降压，以免开采17号煤时造成突水事故。
三、矿井充水条件
㈠矿井水的来源
由于受到隔水层的制约，开采3煤时主要受到下列水源影响：
1.山西组3煤顶板砂岩裂隙含水层，
该层厚度1.7～8.15m，平均厚4.86m，层位稳定全区发育。
因厚度薄、埋藏深，所以岩溶发育不良，充水空间不发育，富水性弱，本层补给来源有限。
目前实际揭露情况看，只有局部以淋水形式出现，且易疏干，但将来矿井开采过程中，长期排水降压，奥陶系灰岩水通过断层侧向补给构成主要水源。
2.三灰含水层以静储量为主，易于疏干。
本层上距3层煤39.8～65.65m，该含水层是上煤组底板直接充水的含水层，是矿井充水的主要水源。
目前实际揭露情况看，只有局部以含水出现，多以淋水形式出现。
浅部开采揭露的涌水点，多已疏干。
3.中奥陶系石灰岩溶裂隙含水层
奥陶系石灰岩是煤系的基底，是开采下组煤的间接充水含水层，可通过构造导通，成为影响开采3煤的充水水源。
4.相邻矿井采空区积水
⑴星村煤矿在我矿井田的深部，且现开采区域距离我矿较远，其采空区积水对我矿近几年的安全生产不构成影响。
⑵单家村煤矿的采空区在我矿井田的浅部区域，开采三水平北翼时，其空区积水将成为矿井充水水源。
5.本矿21采区、22采区空区积水，在开采三水平南翼31采区时，其空区积水有可能成为充水水源。
㈡矿井充水通道分析
水源的存在只是可能构成矿井充水的一个方面，而矿井充水与否，还取决于另一个重要条件，即充水通道，具体可分为空隙、裂隙、溶隙及人工通道四种。
1.岩层的空隙
主要是3煤顶、底板砂岩空隙，如果没有固定补给水源，只会有局部少量充水。
以前的采掘活动揭露证实，是以零星的局部淋水状态出现的，对3煤的开采影响很小。
但是在有采空积水区附近开采时，因为有水源、水压的存在，采空区积水通过空隙导出，涌水量增大。
2.岩层裂隙
主要是指构造裂隙（指节理、断层、断裂破碎带、陷落柱等），构造裂隙对矿井充水的影响，一方面表现在其本身的富水性，另一方面又是各种水源进入采、掘工作面的天然途径。
所以当采掘工作面和它们相遇或接近时，与它有关的水源会通过它们涌入井下造成突水。
⑴断层是构造裂隙中最易造成灾害性事故的进水通道，我矿的断层绝大部分属于不导水断层，由于其充填胶结致密，不仅断裂本身不含水，而且还可切断某些含水层。
影响规划期间开采区域内的断层主要有F14（H=6～260米∠67°～80°）、F19（H=0～180米∠76°）和F19-5（H=10～90米∠70°），由于断层落差大，或是造成主采3煤层与奥灰含水层相对接；或是安全隔水层厚度减小，顶、底板被水压突破，造成突水。
⑵陷落柱，截止目前我矿已经揭露了11个陷落柱，直径大都小于30米，内部充填物多为3煤顶板破碎物，胶结致密，不含水、不导水，但不能确定以后揭露的陷落柱不导水。
3.岩层的溶隙
由于主采煤层距三灰、奥灰较远，所以溶隙很难单独构成涌水通道。
4.人工通道
⑴封闭不良钻孔造成的充水通道
封闭不良的钻孔，成为开采煤层与含水层之间的通道，在开采过程中遇到或接近这些封闭不良的钻孔时，就会引起涌水或造成淹井事故。
本开采期内的区间，没有封闭不良的钻孔。
见附表1-1：
古城煤矿封闭不良钻孔一览表。
⑵采矿活动造成的断裂
当煤层开采后，在采空区上方形成垮落带和断裂带，当断裂带高
度波及含水层时，将对矿井形成严重威胁。
受采动影响，使断层活化，原来不导水的断层会变成导水断层，成为导水通道。
附表1-1
古城煤矿封闭不良钻孔一览表
孔号
终孔深度
封孔时间
设计封孔深度
实际封孔深度
评价
其他封孔不良原因
对后续生产影响
备注
12
705.73
1919.10
452.00-699.44
不合格
3煤以下末封
无影响
3-2
678.72
1979.10
150-678.72
330.25-678.72
不合格
因事故
无影响
13
830.24
1975.11
753.24-830.24
不合格
3煤顶38m上末封
无影响
8-3
1000.14
1979.6
708-1000.14
775-1000.14
不合格
无影响
49
739.13
1980.5
540-739.13
不合格
3煤顶120m上末封
无影响
8-2
918.72
1979.3
668.45-918.72
693-918.72
不合格
无影响
7-1
748.28
1979.5
440-748.28
548-748.28
不合格
无影响
7-2
941.86
1979.5
660-941.86
726-941.86
不合格
无影响
14-3
1002.37
1979.5
800-1002.37
827-1002.37
不合格
有影响
位于F19断层以东
2
875.92
1975.9
630.92-875.92
不合格
75年施工资料不详
无影响
4-2
847.66
1979.4
641-847.66
不合格
3煤顶129m上末封
无影响
15-4
934.54
1979.4
650-934.54
749-943.53
不合格
有影响
位于F24断层以西
16-4
782
1979.3
640-760
620-760
不合格
因事故
有影响
位于F27断层带附近
第二章防治水规划
一、矿井生产概况
根据古城煤矿2016～2020年生产开拓计划，矿井生产布局继续在31、32、33、12、13采区的开采。
其中：
1.开拓巷道
主要在向南31采区集中轨道巷和集中皮带巷，开拓31采区为主。
2.回采区域在F19和F19-5以南的32、33采区以及F14-0以南的31采区，共18个工作面，具体为：
⑴32采区：
3200、3201、3202、3208、3209、3210等6个工作面；
⑵33采区：
3313工作面；
⑶31采区：
3101、3102、3103、3105、3106等5个工作面。
⑷12采区：
1#充填面
⑸13采区：
1311、1312、1313等3个工作面。
⑹21采区：
2110下、2110上2个工作面
二、相应水文地质情况
在2016～2020年生产开采范围内，由于在地面施工了三维地震勘探，煤层赋存状况和构造发育情况基本查明。
1.井田北翼32采区3210面接近F19-5断层，主要水害隐患为，受F19-5断层影响，开采的3煤层与奥灰含水层之间的安全隔水层厚度减小，突水系数大于0.06，有奥灰水突出隐患，水文地质条件复杂。
2.井田北翼的33采区的3313工作面在2016年回采，其北邻F19断层，受断层影响，开采的3煤层与奥灰含水层之间的安全隔水层厚度减小，突水系数大于0.06，有奥灰水突出隐患，水文地质条件复杂。
3.32采区的3200、3201、3202、3208、3209面，将于2016~2020年准备及回采。
因属于正常块段，突水系数为0.09，小于规定中的0.10，无奥灰水突出隐患，所以该5工作面水文地质条件简单。
4.31采区的3101、3102、3103、3105，将于2016~2020年准备及回采。
其与浅部的条带煤柱，起到防隔水作用。
因属于正常块段，突水系数为0.08，小于规定中的0.10，无奥灰水突出隐患，另外该4个工作面浅部有21采区采空积水区，所以该面水文地质条件中等。
5.31采区的3106面，将于2016~2017年准备及回采。
其北邻F14断层，受断层影响，开采的3煤层与奥灰含水层之间的安全隔水层厚度减小，突水系数大于0.06，有奥灰水突出隐患，另外工作面浅部有2109采空积水区。
所以该区域水文地质条件复杂。
6.12采区的1#充填面，将于2016~2017年准备及回采。
其位于工业广场防护煤柱边缘，属于正常块段，该工作面位于矿井浅部，水文地质条件基本查明，无突水隐患，水文地质类型简单。
7.13采区的1311、1312、1313，将于2017~2020年准备及回采。
该区域位于F14与F18断层之间，地质构造极为复杂；上部为煤层露头，与第四系底部砂岩含水层接触导致断层富水性极强，主要水害隐患为，受F14及F18断层影响，开采的3煤层与奥灰含水层之间的安全隔水层厚度减小，突水系数大于0.06，有奥灰水突出隐患，水文地质条件极复杂。
8.21采区的2110下、2110上，施工区域无水害隐患，水文地质条件简单。
三、防治水工程规划
根据《煤矿防治水规定》的要求，结合规划期间开采区域内的水文地质情况，矿井防治水工作应提高防治水工作管理水平，加大水害隐患的排查与治理力度。
㈠坚持贯彻执行“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水工作原则。
根据古城井田陷落柱赋存较多的特点，在采掘工程中贯彻实施物探先行、钻探查证的指导方针。
1.在掘进工作面做到先探后掘。
根据瞬变电磁仪每次勘探范围在20~120米的特点，掘进巷道必须每向前掘进不超过80米时，再做下一次瞬变电磁勘探，保证掘进巷道始终保持40米以上的勘探区域。
2.在回采工作面回采前必须先做坑透观测和瞬变电磁勘探。
3.对瞬变电磁勘探的水文异常区要用钻探进行验证。
㈡在底板受构造破坏块段，突水系数大于《煤矿防治水规定》中要求的0.06时，一定要按规定留足断层防隔水煤（岩）柱。
1.断层F19的防隔水煤（岩）柱
参考以往钻探及物探资料，回采过程中，严格按《煤矿防治水规定》要求留足断层F19的防隔水煤（岩）柱，确保矿井安全生产。
2.断层F19-5的防隔水煤（岩）柱
在3210面的施工过程中，采取物探钻探相结合的方式，探明断层F19-5的位置和含导水性，按《煤矿防治水规定》要求留足断层F19-5的防隔水煤（岩）柱，确保3210面的安全生产。
3.断层F14的防隔水煤（岩）柱
在3106面在掘进施工过程中，采取物探钻探相结合的方式，探明断层F14的位置和含导水性，按《煤矿防治水规定》要求留足断层F14的防隔水煤（岩）柱，确保3106面的安全生产。
4.断层F9的防隔水煤（岩）柱
在3103面施工过程中，采取物探的方式，探明断层F9的位置和含导水性，按《煤矿防治水规定》要求留足断层防隔水煤（岩）柱，确保3103面的安全生产。
5.断层F18的防隔水煤（岩）柱
13采区上部水文地质情况极复杂，应提前查明F14及F18断层具体位置及含导水性，并在掘进前编制相应的水文地质分析报告。
在1311、1312、1313面施工过程中，采取物探钻探相结合的方式，探明断层F14与F18的位置和含导水性，按《煤矿防治水规定》要求留足断层的防隔水煤（岩）柱，确保该3个工作面的安全生产。
㈢在采空积水区附近开采时，必须按《煤矿防治水规定》要求留足采空区防隔水煤（岩）柱，或者疏放采空区积水。
回采3106、3105、3103、3102、3101工作面前，必须根据《31采区设计说明书》中留足与浅部采空区之间的防隔水煤柱，或采用疏放方式将采空区积水排放完毕后，才能开始回采工作。
㈣继续完善矿井水文动态监测预警系统
2019年以前，计划在31采区的地面，井下-1030水平分别施工1个奥灰水文观测孔，逐步完善矿井水文动态监测预警系统。
四、2016～2020年防治水规划工程项目
1.2015年防治水规划完成情况
由于单家村矿2008年2月越界开采了古城煤矿部分煤炭资源，而后2013年5月古城煤矿34、35、36采区地面的西坊岭村部分房屋斑裂，根据鲁政办[2013]5号文《关于对曲阜市时庄街道办事处西坊岭村部分房屋斑裂与周边煤矿沉陷关系技术鉴定的批复》，该区域地面下沉是由单家村矿越界开采引起的，为保证矿井的安全生产，古城煤矿适当调整《矿井中长期生产规划》，并决定暂缓开采北翼的34、35、36采区的开采，并停止了-1030北翼运输大巷及-1030北翼皮带运输大巷的掘进，该大巷并未接近F19断层而未进行钻探。
2015年规划中提及的F14物探，由福州华虹智能科技股份有限公司于2015年12月26日开工至12月27日结束，并于1月7日提交了物探报告，该次探测有效的控制了F14断层的实际位置，并对3106工作面下一步回采提供了有效的依据。
对3106轨道顺槽掘进过程中、进行了多次的瞬变电磁勘探，保证了矿井的安全掘进。
2015年规划中提及的F19钻探，于2015年7月15日编制了钻探措施，2015年7月21日开工至2015年8月16日钻探结束，该次钻探施工86m，探明了F19断层不含水。
2015年规划中提及的水文观测系统完善，由于-1030开采深度较大，水压超过10mpa，钻探施工可能出现施工困难，调整为-850水平，该孔由山东煤田地质局钻探五队施工，2015年8月26日开工至2015年11月18日钻探结束，该孔终孔位置位于奥灰顶界面下100m，最大涌水量130m3/h。
2.2016年～2020年防治水规划
防治水工程具体见附图（2016～2020年防治水规划工程布置图）及附表2-1（2016～2020年防治水规划工程项目一览表）。
表2-1
2016～2020年防治水规划工程项目一览表
序号
项目
名称
地点
工程量
（米）
完成
时间
（年）
责任人
需要
资金
（万元）
1
奥灰水文观测孔
地面
1300
2017
李俊瑞
130
2
钻探查明F18断层位置、含导水性
1312皮带顺槽
410
2018
李俊瑞
41
5
钻探查明F19-5断层位置、含导水性
3210面
190
2016
李俊瑞
19
6
钻探查明F14断层位置、含导水性
1311面
210
2017
李俊瑞
21
钻探查明F14断层位置、含导水性
3106面
140
2016
李俊瑞
14
8
钻探查明F18断层位置、含导水性
1313轨道顺槽
100
2019
李俊瑞
10
9
井下瞬变电磁超前勘探
各个掘进工作面
4000
2016～2020
李俊瑞
40
10
井下掘进巷道振波超前探测
13采区3个工作面
1300
2017～2020
李俊瑞
26
11
井下回采工作面坑透勘探
各个回采工作面
15000
2016～2020
李俊瑞
合计
301
五、附图
1.2016~2020年防治水中长期规划图
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