煤礦河下開采分析與防治措施

1、最新 精品 Word 歡迎下載 可修改河流下采煤技術(shù)與防治水探析（銅川礦業(yè)公司東坡煤礦 吳 剛 727023）摘 要：通過對東坡煤礦廣陽河下開采的地質(zhì)及水文地質(zhì)條件分析，結(jié)合近年來井上、下實際觀測與理論計算結(jié)果的比較，制定了水體下開采的安全技術(shù)措施，得出了現(xiàn)采煤方法不會影響地表水源及井下安全生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：水體下 分析 開采與防治 一、礦井概況東坡煤礦隸屬于銅川礦業(yè)公司下屬的一個大型礦井，行政區(qū)劃歸銅川市印臺區(qū)高樓河鄉(xiāng)。礦井為黃土覆蓋式井田，平均埋深280米。廣陽河位于井田中部，為本區(qū)地表僅有的一條長年河流，由南向北流入洛河。全長約20公里，河床寬330米，水深0.40.9米，一般流量270.2

2、950.7 m3/h，最大洪流量2782m3/h，其它均為季節(jié)性小溪。東二擴大區(qū)西翼采區(qū)布置的2105工作面現(xiàn)橫垮廣陽河開采。二、開采區(qū)地質(zhì)及水文地質(zhì)條件（一）地層及含水性根據(jù)多年礦井生產(chǎn)資料統(tǒng)計結(jié)果顯示，本區(qū)域水文地質(zhì)條件較簡單。主要含水層從上而下依次為：(1)第四系松散層孔隙含水層本層不整合覆蓋于基巖之上，主要巖性由更新世黃土與底部細砂、砂礫石組成，厚0150m，一般厚100m。含水層主要為底部細砂與砂礫石充水。砂質(zhì)土:厚度030m,含水屬孔隙潛水,最大涌水量為8.3L/s。礫石、砂質(zhì)土:此層厚度07.0m,含水屬古河床及風化裂隙水,如井筒最大涌水量為10.715m3/h。由于溝谷的侵蝕切

3、割作用，該層泉水甚多，但流量皆甚微。 (2)二疊系下石盒子組含水層其底部砂巖含水,巖性為中粗粒長石石英砂巖,厚222m。常分上下兩層,上層為承壓水,單位涌水量為0.326 L/sm。該含水層總體含水不豐富，但在砂巖厚度大、裂隙發(fā)育的構(gòu)造復合部位，富水性較強。(3)二疊系山西組含水層山西組中上部砂巖為中粗粒長石石英砂巖,厚度520m,為承壓含水層,其單位涌水量0.01660.46 L/sm。屬于弱含水層。山西組底部砂巖(K4),厚度約0.3524.5m。為承壓含水層,單位涌水量0.0010.0869 L/sm。含水量小，屬于弱含水層。 (4)奧陶系石灰?guī)r裂隙巖溶水該層是渭北煤田的一個區(qū)域含水層，

4、其巖性主要以灰、深灰色石灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r、淺灰色白云巖組成。該層裂隙、巖溶較發(fā)育，此層水對煤層開采沒有影響井田內(nèi)發(fā)育有較好的隔水巖層，主要有：(1)第四系更新統(tǒng)：上中部為黃土夾砂質(zhì)粘土,下部為紅色粘土，中夾10多層鈣質(zhì)結(jié)核,隔水層厚度15100m；(2)二疊系下石盒子組：有多層泥巖、砂質(zhì)泥巖組成，遇水膨脹起著隔水作用，厚度10100m。(3)二疊系山西組：有多層泥巖、砂質(zhì)泥巖及鈣質(zhì)結(jié)核組成，是很好的隔水層，厚度1330m。（二）地質(zhì)構(gòu)造東二擴大區(qū)西翼總體為一軸向SN的寬緩向斜。根據(jù)東坡煤礦精查勘探地質(zhì)報告及東坡井田精查補充勘探報告資料，認為該區(qū)域沒有大的地質(zhì)構(gòu)造，小斷層較為發(fā)育，斷距一般為1-

5、3米，以正斷層為主，地質(zhì)構(gòu)造較復雜。三、水力聯(lián)系與礦井充水因素分析1、水力聯(lián)系及隔水層分析以上各含水層之間均有數(shù)米到幾十米的泥巖、砂質(zhì)泥巖相隔，厚度穩(wěn)定，隔水性能好。又據(jù)水文地質(zhì)資料分析，各含水層之間的水位及水質(zhì)各不相似，故說明各含水層之間無水力聯(lián)系。2、礦井開采“二帶”計算本礦因未進行過水體下開采，無資料和經(jīng)驗可利用，因此以2000年5月26日國家煤炭工業(yè)局制定的建筑物、水體鐵路及主要井巷煤柱開采規(guī)程為標準（以下簡稱“三下”規(guī)程）。根據(jù)“三下”規(guī)程第50條表4：礦區(qū)的水體采動等級及允許采動程度規(guī)定，我礦水體為重要水源，允許采動等級應屬1級，不允許導水裂隙波及到二疊系下石盒子組含水層及地面水體

6、。根據(jù)“三下”規(guī)程附表62：厚煤層開采的導水裂隙帶高度計算公式，對我礦導水裂隙帶進行預計。公式：HLi=20(M)1/2+10=40.0米HLi導水裂隙帶高度，M為累計采厚，取3.0米。根據(jù)“三下”規(guī)程中關(guān)于開采單一煤層的垮落帶最大高度計算公式，對我礦垮落帶最大高度進行預計：公式：Hm=100M/(4.7M+19)2.2=11.3米式中：Hm垮落帶最大高度，M為累計采厚，取3.0米。計算結(jié)果確定我礦垮落帶最大高度為11.3米，導水裂隙帶最大高度為40.0米。3、礦井充水因素分析根據(jù)“二帶”計算，導水裂隙帶高度僅40米，K4為山西組砂巖，5號煤層老頂，距5#煤層03米，屬弱含水層。隨著煤層的開采

7、而垮落或斷裂，這些含水層會遭到破壞，預計礦井涌水量會增大。根據(jù)開采實踐，開采初期工作面涌水量較大，一般5到15 m3/h，隨后逐漸減小到每小時幾立方米。根據(jù)地質(zhì)報告資料，礦井正常涌水量為20-40m3/h，最大涌水量為150 m3/h，主要為第四系古河床水，距5煤層約150米，是導水裂隙帶高度的3倍，又無大型斷層，隔水層較好，一般不會破壞該含水層。廣陽河距5煤層260米，導水裂隙帶波及不到二疊系下石盒子組含水層，更不會波及到地面廣陽河，礦井不會由于開采引起廣陽河水潰入井下而發(fā)生突水現(xiàn)象。根據(jù)以上分析，按“三下”規(guī)程第51條規(guī)定，我礦廣陽河河床下允許開采。四、綜合防治措施1、地表打水文觀測孔通過

8、在地表補打水文觀測孔，定期對開采工作面進行觀測。開采初期每月最少一次，工作面開采后每10天觀測1次，及時掌握水位變化情況，采取防范措施。2、加強河區(qū)地面觀測在地表設(shè)立觀測站，由地測科負責測繪，發(fā)現(xiàn)有地表裂縫，通知礦上應立即進行充填處理措施，防止地表水滲漏井巷。3、加強水文地質(zhì)分析采掘工作面地質(zhì)說明書中必須有水文地質(zhì)情況分析，對工作面進行充水性調(diào)查，并建立臺帳。采掘工作結(jié)束后，必須進行水文地質(zhì)分析總結(jié)。對煤層頂板砂巖含水層與開采煤層之間的空間關(guān)系、巖性組合特征、采后“二帶”發(fā)展高度及充水含水層在空間上的變化進行分析。4、加強井下探放水工作堅持“有 必探、先探后掘（采）”的原則，在有可能存在水災威

9、脅的地點都必須堅持探放水。對煤層頂板砂巖富水性及有出水征兆地段，預先實施探放水措施。5、工作面必須根據(jù)實際編制專門的防治水措施建立健全技術(shù)保障體系，從設(shè)計源頭抓起，工作面設(shè)計時將管路和泵數(shù)一并進行設(shè)計，在過程中必須編制專門的防治水措施。6、完善井下排水系統(tǒng)，增強排水能力經(jīng)常清理水倉及各運輸中巷、石門等巷道，按規(guī)定對井下排水設(shè)備進行檢查、檢修和聯(lián)合試運轉(zhuǎn),使其保持完好?；夭晒ぷ髅娴倪\、回槽及掘進工作面設(shè)水倉、水泵、排水管路，加強對管路的維修、保養(yǎng),以利于工作面排水。7、定期觀測廣陽河流量在礦井廣陽河流域范圍內(nèi)建立上、下水文觀測站，如果發(fā)現(xiàn)廣陽河流量有漏失現(xiàn)象，必需采取安全有效的防范措施，做好井上

10、、下涌水量觀測工作。8、對水源井水位情況經(jīng)常觀測如發(fā)現(xiàn)水源井水位有變化，及時向礦井有關(guān)部門匯報。9、研究地表開采移動規(guī)律在開采區(qū)域建立地表移動觀測站，掌握開采沉陷規(guī)律，進行相關(guān)設(shè)施變形觀測，以便及時采取有力安全技術(shù)保護措施。10、開采中控制頂板在河床附近必須隨機拉架、控制頂板，防止漏頂，可減小導水裂隙帶和跨落帶的高度，以利于水下安全開采。五、廣陽河水體下開采特點：廣陽河水與基巖地下水有直接的水力聯(lián)系，一旦基巖含水層與采場溝通將導致地表水潰入礦井。所以水下開采的研究重點是基巖主要含水層受采動影響的變化情況。六、地表移動影響分析1、地表移動理論計算結(jié)果依據(jù)所選的地表移動參數(shù)及數(shù)學模型，對開采后產(chǎn)生

11、的地表移動影響進行了預計。開采后地表最大下沉為2256mm，最大水平移動為139mm，最大傾斜為41mm/m,最大曲率為0.5510-3/m,最大水平變形為12mm/m。依據(jù)此計算結(jié)果可繪制地表下沉、傾斜等值線圖。2、地表移動實際觀測結(jié)果經(jīng)過對巖移觀測資料的計算整理，該工作面實測移動變形最大值分別為：最大下沉量為1645mm, 最大水平移動值為75mm, 最大水平變形值為9.36mm/m. 最大傾斜變形值為38.4mm/m,以上數(shù)值小于預計值。3、水文觀測孔水位觀測情況統(tǒng)計表（單位：m）月份年度12345678910111220225.665.355.395.645.615.4020225.425.555.625.71七、結(jié)論通過對地表水、地下水、礦井涌水以及地表移動的觀測和綜合分析，形成以下幾點認識：目前開采對水源地含水層未造成破壞。水源地水位變化的原因，應為受氣候、降水條件影響造成的暫時水位下降。目前開采未出現(xiàn)預料之外的不良后果?；夭善陂g工作面出現(xiàn)滴、淋水現(xiàn)象，符合新水平、新采區(qū)開采的水文地質(zhì)基本特征。地表水與礦井充水無關(guān)。在采深大于260米，采長、采寬較小、