炭窑坪煤业短期及中长期灾害治理方案Word下载.docx

1、10#煤层首采面掘进工作已完成，备采工作面正在进行准备工作。剩余工程量：10号煤轨道大巷预计9月份完成（剩余进尺约230m）；备采预抽面已完成开工准备工作（由于煤炭局文件要求，待二期工程完成后开始施工，剩余进尺1232m），预计11月中旬完成掘进工作，进行抽采。矿井设计总进尺21121.5m，现已完成进尺约19659.5m，剩余进尺约1462m。二、土建工程：土建工程已基本完工（除储煤场、栈桥通廊正处于收尾状态，其余已全部完成）。三、安装工程： 地面机电设备安装情况：除黄泥灌浆设备已完成招投标未到货外，其他：主扇及配电设备、35KV变电所设备、主斜井井筒装备、副斜井井筒装备、空气压缩机、热交换

2、站设备、器材库及综采设备库设备、瓦斯抽放泵站等已全部完成； 井下机电设备安装情况：主排水系统已完成安装；主变电所已完成安装；5号煤采区变电所的变、配电设备已完成安装；避难硐室设备已招标完成，待避难硐室施工完成后进行安装；辅助运输系统（各大巷、顺槽无极绳绞车设备）已到货，正在进行安装；5号煤首采面、10号煤首采面设备已完成招标，现进行设备加工阶段，5号、10号煤首采面设备预计10月底到货进行安装。第二章 矿井地质及水文地质条件第一节 矿井地质 一、地层井田位于河东煤田中段，离石矿区东部边缘，井田内地表大部为黄土覆盖，根据钻孔揭露情况，井田范围内沉积地层由下而上依次为：1、奥陶系中统峰峰组（O2f

3、）埋藏于井田深部，地层厚度大于90m，岩性底部多为角砾状石灰岩，中下部为泥灰岩、灰岩、含脉状纤维质石膏或层状隐晶质石膏3-5层。上部为中厚层石灰岩，夹有薄层角砾状泥灰岩、泥岩。2、石炭系中统本溪组（C2b）平行不整合于下伏奥陶系灰岩之上。底部为鸡窝状山西式铁矿和浅灰色铝土岩，即铁铝层段。之上为深灰色泥岩、砂质泥岩夹泥岩、粉砂岩、和2-3层不稳定石灰岩及1-2层薄煤线。本组厚度16.00-45.00m，平均35.33m左右。3、石炭系上统太原组（C3t）连续沉积于本溪组之上，为井田内主要含煤地层之一，地层厚度59.50-81.00m，平均67.26m，岩性为灰-灰白色砂岩，深灰色泥岩、砂质泥岩间

4、夹3-4层煤层，其中6、8、10号煤层为井田主要可采煤层。自下而上发育的L1、L2、L3（L1、L2多合并为一层，有时L1、L2、L3合并为一层）、L4、L5石灰岩层位基本稳定，为良好的标志层。本组底部以一层灰白色中细粒石英砂岩（K1）与本溪组分界。4、二叠系下统山西组（P1s）井田主要含煤地层之一，与下伏太原组呈连续沉积，地层厚度62.30-73.85m，平均68.32m。岩性由深灰-灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩和6-8层煤层组成，其中3、4、5号煤层为可采煤层，底部分界砂岩（K3）为一层灰白色中细粒砂岩。5、二叠系下统下石盒子组（P1x）连续沉积于山西组之上，岩性为灰-灰绿色砂岩夹深灰色粉

5、砂岩、泥岩、砂质泥岩，下部偶夹1-2层煤线，顶部有一层浅灰、紫红斑杂色铝质泥岩，俗称：桃花泥岩，为良好辅助标志层。底部以一层灰绿色中粗粒砂岩（K4）与山西组分界。本组厚度70.50-104.55m，平均81.46m。6、二叠系上统上石盒子组（P2s）岩性由灰绿、黄绿、紫红色泥岩，砂质泥岩和黄绿、灰绿色砂岩互层，井田内该组上部多被剥蚀，最大残留厚度约250m左右。7、上第三系上新统（N2）岩性由棕红色粘土、亚粘土组成，含有钙质结核。与下伏基岩呈角度不整合接触。厚度0-64.00m，平均20.00m。8、第四系中、上更新统 （Q2+3）广泛分布于井田内，上部为第四系上更新统黄色亚砂土，下部为中更新

6、统浅红、红黄色亚粘土，垂直节理发育，厚度0-112.00m，平均71.00m。9、第四系全新统 （Q4）分布于井田内较大沟谷中，为近代冲积、洪积层，由砾石、卵石、砂、砂土组成。厚度0-20.00m，平均5.00m左右。二、含煤地层井田内主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。此外，在本溪组和下石盒子组也含有少量不稳定的薄煤层和煤线。现将井田主要含煤地层叙述如下：（一）、太原组（C3t）为一套海陆交互相含煤地层，平均厚度67.26m左右，根据岩性岩相组合特征，自下而上可分为三段：1、晋祠段由K1砂岩底至10号煤层底，厚度15.00m左右，岩性以深灰色泥岩、砂质泥岩为主，夹有灰色中、细、

7、粉砂岩和一层稳定的10号煤层，底部K1砂岩为一层中-细粒石英砂岩，成分以石英和石英质岩屑为主，硅质泥质胶结，磨圆度较好，分选中等，垂向上呈正序列，发育有板状交错层理。不稳定，厚度变化大，平均厚度为3.38m。本段泥质岩类成分主要为高岭石，次为伊利石、低开石及锂云母等，常见陆源石英、长石及岩屑等混入物。顶部泥岩中富含球粒状菱铁矿。本段为一套海退的泻湖、障壁岛体系沉积，其间有过一次范围不广的泥沼环境，沉积了一层不稳定的薄煤层。2、毛儿沟段由10号煤层底至L3灰岩顶，厚度24.00m左右。岩性由深灰色泥岩、砂质泥岩以及3层石灰岩（L1、 L2、 L3，井田内大多合并为一层）和2层煤层（8号、10号，

8、井田西部分叉，中东部合为一层煤）组成，为本组主要含煤段，8、10号煤层为井田主要可采煤层。本段所含3层灰岩中，L1为L1、 L2合并层灰岩为泥晶泥质灰岩。含腕足类、苔藓类、瓣鳃类等化石。L3灰岩为生物泥晶泥质灰岩，基质中含有少量硅质，化石呈片状，种类有腕足、棘皮动物等。所含砂岩以中细粒为主，具交错层理，垂向上以反粒序为主，碎屑成分以石英、燧石、岩屑为主，泥质胶结，磨圆、分选较好。本段泥质岩成分主要为高岭石、石英和云母，含少量菱铁矿结核。该段属湖坪体系沉积，三次海退海进分别形成了砂坪、泥坪、沼泽和泥岩及碳酸盐岩台地沉积环境，沉积了普遍发育的L1、 L2和 L3三层灰岩和8号、10号稳定可采煤层，

9、其中由于前二次海侵间隙较短，只局部出现了其间海退期的泥坪沉积，大部地区则三次海侵叠加，形成历时较长的碳酸盐台地环境，沉积了较厚的灰岩地层。3、东大窑段由L3灰岩顶至K3砂岩底，厚度28.26m左右，岩性由深灰色泥岩、砂质泥岩，2层石灰岩（L4、 L5）和2层煤层（6号、7号）组成。所含砂岩以中细粒为主，发育大型交错层理磨圆、分选较好，成分以石英、长石及岩屑为主，泥质胶结。所含泥质岩成分以高岭石、石英云母为主。本段亦属潮坪体系沉积，两次海退海进分别经历了由潮间坪-泥炭坪环境的演变过程。由于泥炭坪环境相对稳定性差，致沉积煤层多不可采。（二）山西组（P1s）为一套陆相碎屑岩含煤地层，平均厚度68.3

10、2m。岩性主要由深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩间3-4层中、细粒砂岩和6-8层煤层组成。所含煤层中；下部3号、4号、5号煤层为可采煤层。上部沉积煤层均不可采。本组所含砂岩多以中细粒为主，成分以石英、长石和岩屑为主，有时含煤屑。砂粒磨圆、分选中等，交错层理发育，有时有冲刷下伏地层现象。该组所含泥岩多具水平层理，局部富含植物茎叶化石。本组属三角洲体系沉积，随着晚石炭世最后一次海侵的结束，早二叠世早期，井田一带逐渐过渡为三角洲沉积环境，而三角洲沼泽化就成为山西组主要煤层堆积的良好基础，故而沉积了井田可采的3号、4号、5号煤层。三、构造井田位于河东煤田中段，区域构造位置处于吕梁山复背斜之次级构造王家会背

11、斜西翼，受其影响井田范围总体呈一走向北东，倾向北西的单斜构造，局部有次级起伏。其中较大的次级起伏在井田南部表现为井田西部的S1向斜和井田东部的S2背斜及S3向斜。井田地层倾角大部比较平缓，为312左右，东北局部地段较陡，地层倾角可达1520。另外，根据地表出露和井下巷道揭露，井田内共计发现20条正断层（其中井下巷道施工过程中揭露14条），现将井田主要次级褶曲和断层叙述如下：（一）、褶曲1、S1向斜（刘家湾向斜）位于井田西部，轴向N515E,斜穿井田。向斜两翼基本对称，倾角比较平缓，其西翼倾角多在38之间，井田内延伸长度2700m左右。2、S2背斜（大土河背斜）位于井田东南部，轴向N20-50E

12、,斜穿井田东南部。背斜两翼北段基本对称，地层倾角在5-8之间，其南段东翼平缓，地层倾角在4-6，两翼较陡，地层倾角在6-12左右，井田内延伸长度3100m左右。3、S3向斜位于井田东南部，斜穿井田，其轴向呈N15-60E,背斜两翼不对称，其西北翼较陡，地层倾角为8-10左右，其东南翼较缓，地层倾角为3左右，井田内延伸长度2200m左右。（二）、断层1、F1正断层位于井田北部边界附近，为原张家庄煤矿井下揭露断层，断层走向S70W转N50W, 呈弧形延度，断层倾向S，倾角75，落差40m左右，井田内延伸长度约1200m（10号煤层处）。2、F2正断层位于井田北部边界附近，为原张家庄煤矿井下揭露断层

13、，断层走向N50W, 倾向NE，倾角75，落差10m，延伸长度1000m。3、F3正断层位于井田东部，为原王家庄煤矿井下揭露断层，该矿在开采4号煤层时发现煤断层，断层走向N35W, 倾向SW，倾角75，落差5m，延伸长度1300m左右。据原炭窑坪煤矿开采10号煤层资料，该矿在该地段未见断层，初步分析，该断层规模不大，垂向延伸可能未到10号煤层。4、F4正断层位于井田东南部，为地表出露断层，断层走向N20W, 倾向SW，倾角76，落差5m，延伸长度200m。5、F5正断层位于井田西部，为地表出露断层，断层走向N25W, 倾向SW，倾角70，落差3m，延伸长度270m。6、F6正断层位于井田西部，

14、为地表出露断层，断层走向N20E, 倾向NW，倾角75井田内未发现陷落柱等其他构造，未见岩浆岩侵入体,井田总体构造属简单类。四、煤层赋存情况本井田可采煤层有3、4、5、6、8、10号煤层。1、3号煤层位于山西组中部，煤层厚度0.31-1.10m，平均0.76m。为不稳定局部可采煤层。可采地段为井田中部，煤层结构简单一般不含夹矸，偶含1层夹矸。该煤层在井田东部和西部均不可采。煤层直接顶板为泥岩、砂质泥岩，底板为泥岩和中细砂岩，该煤层厚度为部分可采，但灰分高，无开采价值。2、4号煤层位于山西组下部，上距3号煤层6.2012.10m，平均8.80m。煤层厚度01.85m，平均0.72m。为不稳定局部

15、可采煤层，可采地段为井田中东部，井田西部和中北部及东北部分布尖灭区。该煤层结构简单，不含夹矸。煤层直接顶板大多为泥岩、砂质泥岩，局部为中细砂岩，底板大都为泥岩，局部为砂质泥岩。井田内该煤层已被大片开采。3、5号煤层位于山西组底部，下距K3砂岩2.00m左右。煤层厚度02.06m，平均1.21m。属井田稳定大部可采煤层。井田内除东部ZK6-1、 ZK7-1号孔尖灭和85号孔不可采外，其他地段均可采。煤层结构简单，大部含1层夹矸，有时不含夹矸。煤层直接顶板大多为泥岩，中细砂岩局部为砂质泥岩，底板多为泥岩和砂质泥岩。该煤层在井田东部分布剥蚀无煤区。4、6号煤层赋存于太原组中上部，上距5号煤层16.9

16、2m。煤层厚度01.55m，平均1.09m。可采地段为井田南部和东部，南部202、204、205号孔处分布尖灭区。煤层结构较简单，一般含1层夹矸，局部不含夹矸，偶含2层夹矸。煤层直接顶板为泥岩、砂质泥岩或粉砂岩，底板为泥岩、砂质泥岩。5、8号煤层赋存于太原组下部，上距6号煤层44.10m。井田内该煤层大部与下部10号煤层合并为一层，仅在井田西部分叉为独立煤层，分叉区煤层厚度0.79-2.4m，平均1.7m。该煤层含0-1层夹矸，结构简单，直接顶板为石灰岩或砂岩，底板为泥岩、砂质泥岩。该煤层在分叉区稳定可采。6、10号煤层位于太原组下部，上距8号煤层0-7.40m,为9号、10号合并层。煤层厚度

17、3.51-8.55m，平均5.92m。该煤层在井田中东部与上部8号煤层合并为一层，合并区厚度5.8-8.55m，平均6.55m。井田西部为分叉区，分叉区10号煤层厚度3.51-5.75 m，平均4.93m。该煤层为井田稳定可采煤层。煤层结构复杂，一般含2-3层夹矸，局部含4-5层夹矸或不含夹矸。煤层顶板大部为石灰岩，局部为泥岩。底板大部为泥岩、局部为砂质泥岩。井田东南部该煤层已进行部分开采。第二节 矿井水文地质一、地表水本井田内无常年性地表河流，仅几条较大沟谷中雨季有短暂洪水通过，向西流入北川河后转南汇入三川河，三川河向西南排向黄河。二、井田主要含水层（一）奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层本地层在井田

18、内全部被覆盖，埋藏于井田深部，地层厚度大，分布广泛，溶洞和裂隙发育，具有良好的含水空间，富水性强，水量大，水质较好，是井田主要含水层。据该矿2004年和2006年东南部回风立井西侧大土河焦化公司9号水源井和井田东南侧1.5km处二电厂12号水源井资料，9号水源井奥灰水位标高为805.46m，出水量为195.60m3/h 。12号水源井奥灰水位为802.87m，出水量为180.60m3/h。根据以上水源井资料和区域水力坡度推测井田内奥灰水位在802-812m，井田大部地段煤层底板标高低于奥灰水位，属于带压开采，在开采时要注意奥灰水突水事故的发生。（二）石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层井田内无水

19、文孔,据井田东南5.2km的20号孔和东北0.5km的12号孔资料，太原组含水层主要为三层石灰岩，从上到下为L5、L4、L1，总厚约25.55m，灰岩裂隙较发育，岩芯较破碎。钻孔在灰岩地层中，大部分出现孔漏的情况，含水层顶板埋深在86.43-279.40m,单井出水量大于1000t/d.单位涌水量井田东北侧0.50km处12号孔为q=0.0047L/sm，井田东南侧5.2km处20号孔为0.207 L/sm，渗透系数12号孔为0.0131m/d，20号孔为1.23m/d，水位标高分别为929.44m和946.67m，属弱-中等富水含水层。水质类型为HCO3- CaMgNa型,矿化度0.464g

20、/L。（三）二叠系碎屑岩类砂岩裂隙含水层井田内含水层无出露，含水层以细、中粗砂岩为主，平均厚度17.90m.含水层裂隙不发育,富水性弱.顶板埋深为37.73-206.55米,单井涌水量小于10t/d。单位涌水量12号孔为q=0.0008L/sm，20号孔为0.0022 L/sm，渗透系数12号孔为0.0028m/d，20号孔为0.012m/d，水位标高分别为955.62m和972.04m。水质类型为HCOSO4- CaNa型,矿化度0.696g/L。从区域上看，该含水层不连续，富水性弱。 （四）第四系、上第三系孔隙含水层第四系中、上更新统出露高，补给条件差，含水层连续性差，基本属透水不含水层。

21、全新统主要分布于井田沟谷中及北部边缘，含水层以砂砾石层为主，厚度小，富水性也较弱。水质属HCO3Mg型,矿化度0.544g/L。上第三系上新统广泛出露于井田沟谷中，含水层为砂砾岩，民井出水量小于10t/d。水质属HCO3- Na型,矿化度0.347g/L。三、井田地下水的补径排条件井田奥陶系灰岩水属区域岩溶水的径流区，岩溶水流经井田向西南排出边界，至柳林泉，井田距柳林泉排泄区较近，水力坡度小。石炭系和二叠系灰岩、砂岩裂隙含水层在裸露区接受大气降水补给后，沿岩层倾斜方向运移，上部石盒子组含水层中以泉的形式排泄，下部含水层中水则顺岩层倾向运移，流出井田外，矿坑排水是其主要排泄途径。四、井田主要隔水

22、层（一）山西组隔水层山西组5号煤以下至太原组L5灰岩之间是以泥岩为主，砂、泥岩互层的一套地层，厚度13.00m左右，连续稳定，其中泥岩、粘土岩隔水性好，可视为山西组与太原组之间良好的隔水层。（二）本溪组隔水层本溪组平均厚35.33m，岩性主要为泥岩、铝土岩、粉砂岩和砂岩，该组有时夹薄层石灰岩或薄煤层，其中泥质岩隔水性能好，在区域内稳定，是良好的隔水层。第三章 矿井水害的类型及危害程度第一节 矿井充水因素矿井充水因素主要由大气降水和地表水、顶板裂隙水、采空区积水和奥灰水，本井田主要水害是采空区积水和奥灰水。一、大气降水本区年降水量为374.4mm577.7mm，属于干旱地区，本井田内无常年性地表

23、河流，仅雨季沟谷中有短暂洪水排泄，井田地形坡度较陡，植被不发育，有利于自然排水，入渗补给地下水条件差，只在基岩露头的沟谷中有少量的入渗，对于山西组砂岩含水层，由于其上有较多隔水层分布，接受大气降水的直接补给很少。因此，大气降水和地表水体对矿井直接充水影响较小，通过矿井一期工程的实际观测也是如此。但从大范围来说，在周围基岩露头区，大气降水和地表水应该是各含水层的重要补给来源。二、顶板裂隙水本井田批准开采3-10号煤层，其中3、4、5号煤层直接充水含水层是山西组砂岩裂隙含水层，属弱富水含水层；6、8、10号煤层直接充水含水层为太原组灰岩岩溶裂隙含水层，均属弱-中等富水含水层。根据5号煤层巷道揭露情

24、况，顶板淋水均较小，顶板裂隙水对5号煤层开采影响不大；10号煤从实际揭露的情况看，顶板太原组L4灰岩含水量较大，由于含水层位置距10煤层层间距平均为23m，正常情况下对巷道掘进影响不大。但当发育有断层或大的裂隙时，容易将水导入工作面，给施工带来很大麻烦，要严格注意防范。三、采空区积水炭窑坪煤矿为4座小煤矿整合重组组成，井田内4号煤层均分布多处采空区，部分采空区分布有积水，对井田中西部相对低处的煤层开采存在充水影响。据整合前各煤矿开采情况，井下涌水主要为顶板淋水和井筒、采空区渗水，水量320m3/h不等，对矿井生产带来一定影响。四、奥灰水井田奥灰水位标高802-812m，由此推断本井田批准开采的

25、310号煤层底板在井田中西部地段位于奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层水位之下，即煤层底板标高812m以下地段均属带压开采。根据奥灰突水系数公式计算奥灰岩溶水对井田内5、10号煤层的影响，经计算，5号煤层最大突水系数：Ts0.0341MPa/m ，10号煤层最大突水系数：Ts0.0803MPa/m 。5号煤层突水系数小于构造破坏地区安全突水系数0.06（MPa/m），也小于正常块段安全突水系数0.10（MPa/m）。故推测奥陶系灰岩岩溶水对井田5号及以上可采煤层突水的可能性小。10号煤层突水系数小于正常块段安全突水系数0.10（MPa/m），但大于受构造地段安全突水系数0.06（MPa/m），因此

26、推测，在无构造破坏地段，开采10号煤层奥灰突水的可能性小，但当开采地段有构造破坏时，则存在突水可能性，开采中应严加防范。第二节 矿井水害类型及危害程度一、矿井主要水害类型1、5号煤层5号煤层矿建过程已全部施工完毕，根据掘进期间收集的水文地质资料分析，5号煤层的水害类型为5号煤层顶板的山西组砂岩裂隙水、5号煤层上覆的4号煤和3号煤采空积水和老巷积水、5号煤同层的采空积水和老巷积水。受水害威胁程度较大的为50201工作面。50201工作面上覆为原永兴煤业采空区和老巷，采空区及老巷内不同程度的积存大量的积水。且根据前期的资料调查，永兴煤业和鹏宇煤业巷道存在联通现象，鹏宇煤业的采空积水顺着巷道补给到永

27、兴煤业巷道内。永兴煤业在采掘期间因4号煤尖灭，施工了不少探4号煤的巷道，这些巷道内的积水为孤立且封闭的，回采时会通过导水裂隙带直接影响工作面，是我矿下一步防治水工作的重点和难点。2、10号煤层10号煤层矿建工程除10号煤轨道大巷外其余已全部完工，根据掘进期间收集的水文地质资料分析，短期内10号煤层的主要水害类型为10号煤层顶部的太原组L1、L4灰岩裂隙水和上覆的采空积水。中长期的水害类型为奥陶系灰岩岩溶水。太原组L1、L4灰岩裂隙水根据收集的水文地质资料和施工的钻孔原始资料分析，太原组L1、L4灰岩裂隙发育，富水性弱-中等，施工过程中如遇断层、褶曲、破碎带时涌水量较大，但水量随着时间的推移慢慢变小直至无水。采空积水主要为原永兴煤业西部的4-1积水区（积水面积73804，积水水量约17712m）和西翼的探煤巷道、50201工作面运顺和回顺迎头和巷道内的低洼点。奥陶系灰岩岩溶水通过目前已施工的巷道实际情况来看，奥陶系灰岩水短期内对矿井的影响不大。但是由于矿井井田内无水文地质钻孔，无法较准确的掌握10煤层底板到奥陶系上界面的隔水层厚度以及奥陶系峰峰组的富水情况等，矿井带压开采不能进行有效的安全分区，不能够准确制定详细的带压开采安全技术措施，奥陶系灰岩水是我矿中长期防治水的重点和难点。二、矿井的主要充水