承壓水的特點(diǎn)與監(jiān)測(cè)布控項(xiàng)目研究報(bào)告

1、承壓水的特點(diǎn)與監(jiān)測(cè)布控項(xiàng)目研究報(bào)告河南平禹新凱煤業(yè)有限公司二o一二年二月承壓水的特點(diǎn)與監(jiān)測(cè)布控項(xiàng)目研究報(bào)告1、 概況新凱煤業(yè)，主要開采二1煤層，根據(jù)勘探工程，礦井地質(zhì)報(bào)告，瞬變電磁二1煤底部灰?guī)r巖溶水分布規(guī)律研究與治理及礦井揭露等已掌握資料分析，區(qū)內(nèi)大中型構(gòu)造較多，地質(zhì)及水文地質(zhì)條件復(fù)雜，煤層頂板砂巖水及底部灰?guī)r巖溶水對(duì)采掘生產(chǎn)影響較大，特別是底部灰?guī)r巖溶水。由于長(zhǎng)期受底板灰?guī)r承壓水影響，工作面向下布置困難。掌握承壓水的特點(diǎn)并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)布控有助于下一步防治水工作的開展及采掘活動(dòng)的安全。二、礦井二1煤底板承壓水的特點(diǎn)經(jīng)對(duì)礦井水文地質(zhì)條件、充水水源、充水因素、充水強(qiáng)度及危害程度全面總結(jié)分析表明，

2、礦井主要涌水來源為底板水，次為頂板淋水。對(duì)老空水進(jìn)行水質(zhì)全分析，發(fā)現(xiàn)其主要來源也是二1煤層底板灰?guī)r承壓水，這就說明礦井主要涌水來源為礦井承壓水。礦井實(shí)測(cè)正常涌水量74m³/h，最大涌水量105m³/h。預(yù)測(cè)礦井正常與最大涌水量分別為121m3/h和242m3/h。其中，煤層頂板砂巖裂隙水及煤層底板石炭系太原組上段灰?guī)r水，均以弱富水為主，即便發(fā)生出水，水量在可控制范圍以內(nèi)，在正常的防治措施情況下，一般對(duì)礦井安全生產(chǎn)構(gòu)不成危害。老空水，由于積水范圍大，且位置、積水量及通道難以準(zhǔn)確確定，是構(gòu)成對(duì)礦井安全生產(chǎn)的主要隱患；煤層底板間接含水層寒武系灰?guī)r承壓水，可通過斷裂構(gòu)造對(duì)礦井充水，

3、由于含水層厚度大，儲(chǔ)水空間大，一旦發(fā)生突水，將對(duì)礦井安全構(gòu)成嚴(yán)重危害。1、 石炭系太原組灰?guī)r承壓水的特點(diǎn)上段灰?guī)r主要由l5l11五層深灰色隱晶質(zhì)石灰?guī)r組成，夾砂質(zhì)泥巖和細(xì)粒砂巖，含薄煤六層(一14一19)，其中l(wèi)10和lll不穩(wěn)定，頂部為灰黑色致密狀菱鐵質(zhì)泥巖，其中l(wèi)8、l9層位穩(wěn)定并常常合層，裂隙多被方解石充填。該段厚2037m，一般厚度27m。單位涌水量0.0008470.0263l/s·m，滲透系數(shù)為0.062o.18m/d，該層上距二l煤層一般1216m，富水性弱，導(dǎo)水性弱中等，是二l煤層底板直接充水含水層。充水形式以裂隙涌水為主，出水點(diǎn)的初始水量較大，但衰減很快。下段灰?guī)r由

4、四層深灰色灰?guī)r(l1-4)組成，l4上距二l煤層42m。其間太原組中段砂泥質(zhì)巖段隔水層，阻隔了其與太原組上段灰?guī)r含水層間的水力聯(lián)系，是二l煤層底板間接充水含水層，涌水量達(dá)到50m3/h以上。石炭系太原組灰?guī)r井田范圍埋深在70400m以下，由西至東逐漸增大，直接和間接補(bǔ)給條件均較差.。補(bǔ)給區(qū)主要位于井田露頭帶及其以西區(qū)域，主要通過露頭及隱伏露頭分布區(qū)直接或間接接受大氣降水的補(bǔ)給。依據(jù)賦存特征，地下水徑流方向沿地層傾向由西至東，巖溶裂隙是構(gòu)成地下水徑流的主要通道。依據(jù)地面瞬變電磁物探測(cè)試的富水異常區(qū)分布特征，推測(cè)井田石炭系太原組灰?guī)r地下水補(bǔ)給與徑流條件相對(duì)較差。2、奧陶系與寒武系灰?guī)r地下水的特點(diǎn)構(gòu)

5、成煤系地層的基底，井田區(qū)埋深在130m以下，由西至東逐漸增大，直接和間接補(bǔ)給條件均較差.。補(bǔ)給區(qū)主要位于井田露頭帶及其以西區(qū)域，主要通過露頭區(qū)直接接受大氣降水的補(bǔ)給，由于分布范圍大，風(fēng)化和構(gòu)造裂隙發(fā)育，大氣降水入滲條件良好。依據(jù)地層產(chǎn)狀特征，灰?guī)r地下水徑流方向主要沿地層傾向由西至東，巖溶裂隙是構(gòu)成地下水徑流的主要通道。依據(jù)地面瞬變電磁物探測(cè)試的富水異常區(qū)分布特征，推測(cè)井田灰?guī)r地下水徑流條件相對(duì)較差。該層上距二l煤75m左右，巖溶裂隙發(fā)育，為含水豐富但不均一的強(qiáng)含水層，水質(zhì)類型為hco3ca·mg型水，目前靜止水位標(biāo)高+200+220m，為二l煤層底板間接充水含水層。其間本溪組鋁土質(zhì)泥

6、巖和太原組中段砂泥巖隔水層，阻隔了寒武系上統(tǒng)的白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖與太原組下段灰?guī)r含水層、上段灰?guī)r含水層間的水力聯(lián)系。根據(jù)焦作、邯鄲、邢臺(tái)及開灤等礦區(qū)開采受巖溶水威脅的二1煤經(jīng)驗(yàn)，如果沒有導(dǎo)水構(gòu)造（斷層、陷落柱）或封閉不良鉆孔，在這樣的水壓條件下，寒灰水是不可能突破75m厚的地層（隔水層和含水層組合）進(jìn)入采掘工作面的。但新凱煤業(yè)斷層構(gòu)造發(fā)育，二1煤底板隔水層存在著潛在的導(dǎo)水通道，使得寒灰水成為威脅礦井安全生產(chǎn)的最危險(xiǎn)突水水源。三、礦井主要隔水層1、石炭系中統(tǒng)本溪組鋁土質(zhì)泥巖隔水層灰白色、紫紅色鋁土頁巖、鋁土質(zhì)泥巖，其層位穩(wěn)定，厚度529m，一般10m左右，是寒武系上統(tǒng)灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層與石炭

7、系上統(tǒng)太原組下段灰?guī)r裂隙巖溶承壓含水層間的隔水層，在無構(gòu)造破壞的情況下隔水性能良好。2、石炭系太原組中段砂泥質(zhì)巖段隔水層主要由灰深灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖、細(xì)粒砂巖和薄煤層等組成，夾兩層不穩(wěn)定石灰?guī)r(l5l6)，含薄煤七層(一7一13)，中部為灰色中粒砂巖，含云母片，俗稱胡石砂巖。該段厚1231m，一般厚20m，層位穩(wěn)定，為太原組上、下段灰?guī)r含水層間的隔水層段，正常情況下能起到良好的隔水作用。但在斷層帶和褶曲軸部，受裂隙影響該層有效隔水層厚度減小，隔水性能將大大弱化或失去隔水作用。3、二l煤層底板砂泥巖隔水層二1煤層底板至l9灰?guī)r或菱鐵質(zhì)泥巖間為深灰色砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖組成，一般厚度為1216m，具

8、有一定隔水能力。斷層或褶曲軸部附近其完整性和強(qiáng)度變差，隔水能力相應(yīng)降低。四、采動(dòng)破壞對(duì)二1煤底板的影響采動(dòng)也會(huì)造成煤層底板巖層發(fā)生變形甚至破壞，根據(jù)破壞程度不同可以劃分為“三帶”，依次為：底板破壞帶、完整巖層帶和承壓水原始導(dǎo)高帶（見圖）。煤層底板巖層破壞“三帶”（1）底板破壞帶：是指由于開采引起的礦山壓力的作用，底板巖層連續(xù)性遭到破壞，導(dǎo)水性發(fā)生明顯改變的層帶，該帶的厚度即為“底板破壞深度”。底板破壞帶包含有層向裂隙帶和豎向裂隙帶，它們相互穿插無明顯界線。層向裂隙主要是底板受礦壓作用，底板經(jīng)壓縮膨脹壓縮，產(chǎn)生反向位移所致，豎向裂隙主要是剪切及層向拉力破壞所致。在底板破壞深度范圍之內(nèi)，底板巖層產(chǎn)

9、生大量的裂隙，其連續(xù)性和隔水性受到破壞，當(dāng)裂隙與深部的含水層(或承壓水導(dǎo)升帶或?qū)當(dāng)鄬?溝通時(shí)，則發(fā)生底板突水。（2）完整巖層帶：是指煤層底板巖層保持采前的完整狀態(tài)及其阻水性能的部分，包含所謂礦山壓力影響帶的未變形部分的底板。其特點(diǎn)是保持采前巖層的連續(xù)性，其阻水性能采后未發(fā)生變化。（3）承壓水原始導(dǎo)高帶：是指含水層中的承壓水沿隔水底板中的裂隙或斷裂破碎帶上升的高度(即出含水層頂面到承壓水導(dǎo)升上限之間的部分)。有時(shí)受采動(dòng)影響，采前原始導(dǎo)高還可再導(dǎo)升，但上升值很小，由于裂隙發(fā)育的不均勻性，故導(dǎo)高帶的上界是參差不齊的。不同的礦區(qū)因其底部巖層性質(zhì)及地質(zhì)構(gòu)造差異，承壓水原始導(dǎo)高大小不一，有的礦區(qū)也許無原

10、始導(dǎo)高帶存在。煤層采動(dòng)過程中，對(duì)底板造成擾動(dòng)破壞，破壞底板隔水層完整性，在破壞帶內(nèi)形成導(dǎo)水通道使得煤層底板承壓含水層水涌入井巷。 五、礦井承壓水防治與監(jiān)測(cè)措施堅(jiān)持預(yù)防為主，防治結(jié)合的方針。為了防止防治水工程零打碎敲，達(dá)不到良好效果，應(yīng)在查明礦區(qū)和礦井水文地質(zhì)的條件基礎(chǔ)上，按照當(dāng)前與長(zhǎng)遠(yuǎn)、局部與整體、地面防治和井下防治、防治與利用相結(jié)合的原因，根據(jù)不同水文地質(zhì)條件，分別采用防、疏、堵、截的方法予以防治，通過先進(jìn)技術(shù)手段對(duì)礦井主要含水層水文情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌控其動(dòng)態(tài)變化。新凱煤業(yè)屬于水文地質(zhì)條件中等的礦井，底板石炭系和寒武系巖溶水水害是威脅著礦井安全生產(chǎn)的最不利因素。在多年的防治水工作中，通過不

11、斷摸索和總結(jié)，把底板注漿改造和疏水降壓作為防治煤層底板巖溶水水害的關(guān)鍵措施，并大幅度提高礦井排水能力。安全生產(chǎn)實(shí)踐表明，底板注漿改造及疏水效果顯著，保證了安全生產(chǎn)。1、疏水降壓工程措施（1）礦井七車場(chǎng)施工了一寒灰疏放孔，初始水量為20m³/h，水壓2.5mpa，持續(xù)放水至今。（2）-138m水平施工了一寒灰疏放孔，初始水量為30m³/h，水壓為0.6mpa，持續(xù)放水至今。 （3）繼續(xù)施工水文孔，加大疏放水量。（4）目前隨著礦井不斷往深處延伸，礦井水文地質(zhì)越來越復(fù)雜化，泄水任務(wù)也空前重要，下山排水系統(tǒng)亟需完善。2、承壓水的監(jiān)測(cè)布控（1）水文監(jiān)測(cè)、監(jiān)控全天候化，達(dá)到早預(yù)測(cè)、早預(yù)

12、防、早控制，不斷提高礦井抗災(zāi)、防災(zāi)能力 （2） 針對(duì)新凱煤業(yè)水文地質(zhì)條件中等的情況，隨著開采深度的不斷增加，煤層開采受石炭系和寒武系灰?guī)r巖溶承壓水的威脅程度越來越嚴(yán)重，水文地質(zhì)條件也會(huì)逐步變得復(fù)雜起來；傳統(tǒng)的水文監(jiān)測(cè)方法一般由人工定期對(duì)所選定的觀測(cè)點(diǎn)逐點(diǎn)測(cè)量，難以獲得各測(cè)點(diǎn)的同時(shí)涌水量，不利于分析涌水點(diǎn)的涌水情況，特別是有突水發(fā)生時(shí)，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。 既浪費(fèi)人力、物力,也浪費(fèi)財(cái)力,已不能適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展、并且井下各水文觀測(cè)點(diǎn)又比較分散等情況。經(jīng)礦井領(lǐng)導(dǎo)及有關(guān)技術(shù)部門詳細(xì)研究與分析后，在副斜井井底車場(chǎng)及軌道下山、七車場(chǎng)等水文監(jiān)測(cè)地點(diǎn)布置一套基于光纖傳輸?shù)牡V井水文監(jiān)測(cè)及其分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用先進(jìn)的傳感

13、器技術(shù)、光纖傳輸技術(shù),采集地下水的水溫、水位、水壓、明渠流量等信息,利用無線傳輸技術(shù)采集水文觀測(cè)孔的水溫、水位、水壓信息,并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)傳輸至地面計(jì)算機(jī)后，進(jìn)行處理分析,及時(shí)有效地為煤礦安全生產(chǎn)提供了預(yù)警機(jī)制。該系統(tǒng)集水文數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)共享、水害預(yù)警、輔助決策于一體，采用現(xiàn)代化監(jiān)測(cè)手段對(duì)地下水的各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而能夠及時(shí)掌握水文動(dòng)態(tài)，達(dá)到對(duì)水害事故的早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)報(bào)、早防治等效果。應(yīng)用該系統(tǒng)可以及時(shí)掌握地下水的變化情況,為煤礦的安全生產(chǎn)提供保障，具有重要意義。3、水文自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安裝（1）技術(shù)準(zhǔn)備a、由廠家提供全套圖紙及設(shè)備合格證、說明書等隨機(jī)技術(shù)資料；b、組織工程技術(shù)人員

14、及施工人員熟悉和審查圖紙、資料；（2）材料準(zhǔn)備根據(jù)圖紙?zhí)岢霾牧嫌?jì)劃并及時(shí)落實(shí)到貨情況，檢查材料的材質(zhì)、型號(hào)規(guī)格、數(shù)量是否符合設(shè)計(jì)要求。（3）施工機(jī)具準(zhǔn)備根據(jù)工程情況及特點(diǎn)配備施工機(jī)械、設(shè)備、工具等。（4）安裝 根據(jù)廠家提供的設(shè)備，井下人員通過各種機(jī)械、設(shè)備、工具分別在副斜井井底車場(chǎng)及軌道下山、七車場(chǎng)等水文監(jiān)測(cè)地點(diǎn)，安裝好水文自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)然后鋪設(shè)數(shù)據(jù)傳輸線路，一直鋪設(shè)至地面，與地面電腦數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)相連接。通過調(diào)試后，形成整個(gè)水文自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。五、水文自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1、 實(shí)現(xiàn)水文監(jiān)測(cè)全天候化，能同時(shí)得出整個(gè)礦井涌水量情況；2、 大大減少由于人工監(jiān)測(cè)時(shí)，帶來的各種困難；3、 大大減少各種

15、費(fèi)用支出，為礦井節(jié)約了各種資金；缺點(diǎn)；1、 在自動(dòng)監(jiān)測(cè)出現(xiàn)故障時(shí)，無法準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)全方位監(jiān)測(cè)；2、 安裝過程復(fù)雜化，自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)容易損壞，必須保護(hù)好設(shè)備的完整性； 六、結(jié)論 任何事物都有它的優(yōu)劣性，對(duì)于新凱煤業(yè)的水文地質(zhì)情況來說。監(jiān)測(cè)地點(diǎn)多、水文地質(zhì)條件復(fù)雜、路途遙遠(yuǎn)等問題。使用水文自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無疑是最佳選擇。通過近期使用情況來看，水文自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)越性，已很明顯。水文自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的使用，不僅減少了各種費(fèi)用的支出、還大大降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，真正實(shí)現(xiàn)了新凱煤業(yè)的水文自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化、全天候化。為今后其他兄弟單位在承壓水的水文觀測(cè)方面，提供了一個(gè)很好的借鑒平臺(tái)。也提高了新凱煤業(yè)的防治水水平，增

16、強(qiáng)了抗災(zāi)、防災(zāi)能力。承壓水的特點(diǎn)及監(jiān)測(cè)布控實(shí)施報(bào)告河南平禹新凱煤業(yè)有限公司二o一二年二月新凱煤業(yè)充分利用已掌握的地質(zhì)地層資料，對(duì)礦井承壓水的特點(diǎn)做了深入分析研究，對(duì)水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)經(jīng)過充分研究論證，在技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，實(shí)踐證明水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在承壓水的監(jiān)測(cè)布控應(yīng)用上符合新凱煤業(yè)實(shí)際?，F(xiàn)將實(shí)施情況匯報(bào)如下：2011年10月1日12月31日由技術(shù)組成員在對(duì)新凱煤業(yè)井下副斜井井底車場(chǎng)及軌道下山、七車場(chǎng)等地點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察，收集資料，通過綜合分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，總結(jié)出承壓水的特點(diǎn)，提交水文自動(dòng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。并組織相關(guān)技術(shù)人員和礦、井領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行技術(shù)論證，確定方案。20

17、12年1月1日2012年2月20日經(jīng)過一個(gè)多月的緊張安裝施工，建立起水文自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，新凱煤業(yè)實(shí)現(xiàn)水文監(jiān)測(cè)自動(dòng)化。為新凱煤業(yè)的安全生產(chǎn)、持續(xù)、穩(wěn)定、發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。承壓水的特點(diǎn)及監(jiān)測(cè)布控經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益分析報(bào)告平煤股份朝川礦二o一一年四月承壓水的特點(diǎn)及監(jiān)測(cè)布控經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益分析報(bào)告承壓水的特點(diǎn)及監(jiān)測(cè)布控項(xiàng)目屬于煤礦防治水領(lǐng)域研究范屬。新凱煤業(yè)，采用兩立一斜單水平開拓，主要開采二1煤層，根據(jù)勘探工程、礦井地質(zhì)報(bào)告、瞬變電磁及礦區(qū)二1煤底板承壓水水分布規(guī)律研究與治理等已掌握資料分析，區(qū)內(nèi)大中型構(gòu)造較多，地質(zhì)及水文地質(zhì)條件復(fù)雜，底部灰?guī)r巖溶水對(duì)采掘生產(chǎn)影響較大。由于長(zhǎng)期受底板灰?guī)r承壓水影響，工作面向下布置困難。目前新凱煤業(yè)正在向深部延伸，及時(shí)掌握水位、水壓的變化，對(duì)于下一步的探水、泄水工作顯得尤為重要。2011年10月1日12月31日由技術(shù)組成員在對(duì)新凱煤業(yè)井下副斜井井底車場(chǎng)及軌道下山、七車場(chǎng)等地點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察，收集資料，通過綜合分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，總結(jié)出承壓水的特點(diǎn)，提交水文自動(dòng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。并組織相關(guān)技術(shù)人員和礦、井領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行技術(shù)論證，確定方案。2012年1月1日2012年2月20日經(jīng)過一個(gè)多月的緊張安裝施工，建立起水文自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，新凱煤業(yè)實(shí)現(xiàn)水文監(jiān)測(cè)自動(dòng)化。一、經(jīng)濟(jì)效益分析該項(xiàng)目集承壓水防治與水文自動(dòng)觀測(cè)于一體，采用現(xiàn)代化監(jiān)測(cè)手段對(duì)地下水的各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而能夠及時(shí)