水城縣化樂錦源煤礦礦井水災(zāi)因素分析和水害預(yù)測

1、水城縣化樂錦源煤礦礦井水災(zāi)因素分析和水害預(yù)測 編 制：技術(shù)科 編制日期：2014年2月14日水城縣化樂錦源煤礦礦井水災(zāi)因素分析和水害預(yù)測第一節(jié)、礦井水文安全條件分析礦井概況：錦源煤礦位于六盤水市水城縣城東南，距六盤水火車站30公里，水城縣城至化樂鄉(xiāng)政府的公路可直通該礦，交通較為方便。錦源煤礦隸屬于水城縣管轄，該礦山礦界呈六邊形。南北長約1.5km，東西寬約1.6km。礦區(qū)面積2.2249km2。礦區(qū)地理坐標(biāo)為：東經(jīng)105°1230105°1315； 北緯26°294026°3030。其拐點坐標(biāo)見表擴界后礦界拐點坐標(biāo)為：12931710.003552036

2、5.0022932750.0035520365.0032932755.0035520785.0042933215.0035520785.0052933215.0035521999.0062931759.0035521999.00開采深度：1460米至900米。礦區(qū)面積為：2.2249m21、當(dāng)?shù)鼐用裼袧h、苗、彝、布依等，屬多民族聚居區(qū)，主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主。糧食及經(jīng)濟作物主要為玉米、小麥、水稻、油菜和馬鈴薯等。工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，地方經(jīng)濟落后，富裕勞動力資源多，為礦山建設(shè)和開發(fā)提供了豐富的人力資源。2、礦區(qū)內(nèi)煤炭生產(chǎn)建設(shè)及規(guī)劃概況區(qū)內(nèi)采煤歷史悠久，有零星小窯，為當(dāng)?shù)卮迕窦竟?jié)性開采，以采掘民用煤為主，部

3、分開采后以原煤銷售。開采時，大多采用自然通風(fēng)。其開采深度較淺。隨著礦業(yè)秩序的好轉(zhuǎn)，現(xiàn)區(qū)內(nèi)所有小煤窯均已關(guān)閉、封停。（1）老窯礦區(qū)小煤窯零星分布，現(xiàn)已封閉，大部分老窯巷道有積水。其具體情況不祥。（2）小煤礦區(qū)內(nèi)無其它小煤礦。2、礦區(qū)位于貴州高原中部，地形切割中等，為中低山巖溶地貌。區(qū)內(nèi)最高海拔1834m，最低1403m，相對高差431m，一般100-200m。區(qū)內(nèi)屬亞熱帶濕潤氣候分布區(qū)，氣候溫和，雨量充沛。年平均氣溫12.7，年降水量1148.0mm，6-8份為豐水期，平均濕度82%。礦區(qū)內(nèi)地表水多為季節(jié)性溪溝，屬珠江流域紅水河水系。二、礦井開采水文地質(zhì)條件 1. 水文地質(zhì)特征 1）地層含、隔水

4、性（1）含水層飛仙關(guān)組第四段(T1f4)：平均厚90m左右，巖性為灰?guī)r、粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖。在灰?guī)r中含裂隙水，根據(jù)觀測泉點調(diào)查，最大流量46.49（l/s）、最小7.71（l/s），在本區(qū)該段為中等富水段。飛仙關(guān)組第二段(T1f2)：平均厚30m左右，巖性為紫紅色砂巖，砂泥巖。根據(jù)泉點調(diào)查，最大流量47.25（l/s）、最小0.014（l/s）。深部據(jù)鉆孔揭露，出現(xiàn)漏水和水位突降現(xiàn)象，在本區(qū)該段可視為中等富水段。（2）隔水層飛仙關(guān)組第三段(T1f1)：平均厚100m左右，巖性為紫色砂泥巖、粉砂巖。根據(jù)泉點調(diào)查，最大流量1.134（l/s）、最小0.014（l/s），在本區(qū)該段可視為隔水段。飛仙

5、關(guān)組第一段(T1f3)：平均厚240m左右，巖性以粉砂巖為主，偶夾泥巖和薄層灰?guī)r。根據(jù)泉點調(diào)查，最大流量1.29（l/s）、最小0.014（l/s），在本區(qū)該段可視為隔水段。弱含水層第四系(Q)：地表出露泉點均小于0.2（l/s）,受大氣降水影響較大，為區(qū)內(nèi)的弱富水段。龍?zhí)督M和長興組(P2c+d):層厚414m左右，巖性由粉砂巖，泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖、灰?guī)r和煤組成，根據(jù)泉點調(diào)查，最大流量1.38（l/s）、最小0.018（l/s），在本區(qū)該段可視為弱富水段。2）礦坑充水條件分析（1）充水水源根據(jù)煤層與各含水層之間位置關(guān)系，本區(qū)礦床充水水源主要是龍?zhí)督M和長興組及飛仙關(guān)組含水層及底板茅口組含水層，直

6、接向礦床充水。地下水飛仙關(guān)組第四段(T1f4)：平均厚90m左右，巖性為灰?guī)r、粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖。在灰?guī)r中含裂隙水，根據(jù)觀測泉點調(diào)查，最大流量46.49（l/s）、最小7.71（l/s），在本區(qū)該段為中等富水段。飛仙關(guān)組第二段(T1f2)：平均厚30m左右，巖性為紫紅色砂巖，砂泥巖。根據(jù)泉點調(diào)查，最大流量47.25（l/s）、最小0.014（l/s）。深部據(jù)鉆孔揭露，出現(xiàn)漏水和水位突降現(xiàn)象，在本區(qū)該段可視為中等富水段。本區(qū)煤層大部分布于潛水面之下，因此含水層中的地下水，通過其頂?shù)装宓牧严哆M(jìn)入礦坑。地表沖溝水礦區(qū)內(nèi)地表水多為季節(jié)性溪溝，屬珠江流域紅水河水系。該煤礦最低侵蝕基準(zhǔn)面為東南水溝，標(biāo)高1

7、400m，礦權(quán)范圍內(nèi)333、334資源/儲量的最低標(biāo)高為900m，所以333、334資源/儲量絕大部份產(chǎn)于最低侵蝕基準(zhǔn)面之下，礦區(qū)內(nèi)地表水系不發(fā)育。沖溝水沿途接受泉水補給，雨季還有較大面積大氣降水匯入，水量較大，這些沖溝多位于含煤地層露頭地帶，沖溝附近的網(wǎng)狀、脈狀裂隙密集，它們與煤層風(fēng)化、氧化帶直接接觸，沿溝溪一帶開采煤層時，沖溝水可能沿風(fēng)化裂隙或采礦裂隙滲入或突入礦井，為礦井淺部開采的直接充水水源。老窯采空區(qū)積水老窯內(nèi)存在著一定的積水，是淺部煤層開采的重要充水因素。在開采淺部煤層時，老空區(qū)積水易滲入礦井而成為礦井直接充水水源。（2）充水通道巖石天然節(jié)理裂隙礦區(qū)內(nèi)的含煤地層在接近地表附近，巖石

8、風(fēng)化節(jié)理、裂隙很發(fā)育，而深部則發(fā)育成構(gòu)造節(jié)理、裂隙，它們是地下水活動的良好通道，并溝通上覆含水層與含煤地層的水力聯(lián)系。人為采礦冒落裂隙未來的采煤活動將產(chǎn)生大量的采礦裂隙，這些人為裂隙也會溝通上覆含水層與含煤地層的水力聯(lián)系，成為地下水活動的良好通道。老窯采空區(qū)區(qū)內(nèi)沿煤層露頭線一帶分布著大小不一、開采深度或深或淺的老窯，其廢棄采面或巷道會成為老窯水、部分地表水進(jìn)入礦井的通道。斷層礦界內(nèi)有三條斷層，落差較大，其導(dǎo)水性較弱，一般不會發(fā)生突水事故，采掘巷道接近或穿過這些斷層時，井巷可能發(fā)生滲水、淋水、和涌水現(xiàn)象。（3）充水方式礦井充水通道主要以巖石原生和采礦節(jié)理、裂隙為主，規(guī)模一般不大，少量為斷層裂隙、

9、老窯巷道，因此未來礦井充水方式主要以滲水、滴水、淋水為主，局部可能發(fā)生突水。礦床水文地質(zhì)類型屬頂?shù)装逯苯舆M(jìn)水的巖溶礦床。頂板巖層巖溶、裂隙發(fā)育，補給條件好，地下水的補給主要是大氣降水。礦床水文地質(zhì)條件屬簡單至中等類型。3）礦坑涌水量調(diào)查根據(jù)本礦及礦山周邊礦井涌水量的調(diào)查，礦井坑道涌水量一般為1625m3/h，雨季坑道涌水量48.46 m3/h。4）礦坑涌水量預(yù)測根據(jù)本礦井及鄰近礦井多年實測資料，推測本礦井將來的正常涌水量一般為30m3/h，最大涌水量66 m3/h。2、煤層頂、底板巖性2號煤層：頂板為泥巖，底板為細(xì)砂巖。3-1號煤層：頂板為泥質(zhì)粉砂巖、灰?guī)r，底板為泥巖。5號煤層：頂板為泥質(zhì)粉砂

10、巖，底板為泥巖。6-1號煤層：頂板為粉砂質(zhì)泥巖，底板為泥巖。6-2號煤層：頂板為粉砂巖，底板為泥巖。5)斷層礦界內(nèi)有三條斷層，落差較大，其導(dǎo)水性較弱，一般不會發(fā)生突水事故，采掘巷道接近或穿過這些斷層時，井巷可能發(fā)生滲水、淋水、和涌水現(xiàn)象。6）礦坑涌水量預(yù)測根據(jù)本礦井及鄰近礦井多年實測資料，推測本礦井將來的正常涌水量一般為30m3/h，最大涌水量66 m3/h。綜上所述，礦床充水水源主要為大氣降水、斷層水、地下水、地表沖溝水、老窯采空區(qū)積水等。第二節(jié) 礦井防治水措施（一）采掘工程須采取的防治水措施(1）定期收集、調(diào)查和核對相鄰煤礦和廢棄老窯的情況，并在井上、下對照圖、采掘工程平面圖上標(biāo)出其位置、

11、開采范圍、開采年限、積水情況等。(2）井巷在掘進(jìn)過程中必須邊探邊掘，掌握前方水文情況，若發(fā)現(xiàn)有水患時，應(yīng)及時采取措施，待確定安全后再向前掘進(jìn)，并將出水點位置標(biāo)在井上下對照圖和采掘工程平面圖上。井巷揭露的主要出水點或地段，必須進(jìn)行水溫、水量、水質(zhì)、地下水動態(tài)和松散含水層涌水含砂量等綜合觀測和分析，防止滯后突水。(3）在采掘工作面或其他地點發(fā)現(xiàn)有掛紅、掛汗、空氣變冷、出現(xiàn)霧氣、水叫、頂板淋水加大、頂板來壓、底板鼓起或產(chǎn)生裂隙出現(xiàn)滲水、水色發(fā)渾、有臭味等突水預(yù)兆時，必須停止作業(yè)，采取措施，立即報告礦調(diào)度室，發(fā)出警報，撤出所有受水威脅地點的人員。(4）井下和地面排水設(shè)施保證完好，井下主、副水倉、水溝要

12、及時進(jìn)行清理，每年雨季前對礦井防治水工作進(jìn)行一次全面檢查。(5）應(yīng)加強對地面小窯、老窯的調(diào)查并標(biāo)注在實測的采掘工程平面圖上，劃定其探放水紅線，在接近探放水線時，必須采取探放水措施。(6）必須先查清礦區(qū)及其附近地面水流系統(tǒng)的匯水、滲漏情況，掌握當(dāng)?shù)貧v年降水量和最高洪水水位資料，建立疏水、防水和排水系統(tǒng)。(9）嚴(yán)禁開采煤層防水煤柱。（二）采掘工程所采取的防水措施 1. 防治水計劃 （1） 查明礦區(qū)和礦井的水文地質(zhì)條件，編制中長期防治水規(guī)劃和年度防治水計劃，并組織實施。 （2） 每年雨季前，對防治水工作進(jìn)行全面檢查。制定雨季防治水措施，并組織搶險隊伍，儲備足夠的防洪搶險物資。 2. 地面防治水 （1

13、）查清了礦區(qū)及其附近地面水流系統(tǒng)的匯水、滲漏情況，掌握當(dāng)?shù)貧v年降水量和最高洪水水位資料，建立疏水、防水和排水系統(tǒng)。 （2）工業(yè)場地內(nèi)建筑物，修筑了防洪溝渠或采取其它防、排水措施。 （3）鑒于井口附近及塌陷區(qū)內(nèi)的地表水體有可能潰入井下，因此，應(yīng)遵守下列規(guī)定： 嚴(yán)禁開采煤層露頭線的防水煤柱。 容易積水的地點均修筑溝渠排泄積水。修筑溝渠時，避開了露頭、裂隙和導(dǎo)水巖層，特別是低洼地點不能修筑溝渠排水時，采取了填平壓實，防止積水進(jìn)入井下。 排到地面的礦井水，經(jīng)妥善處理，避免了再次滲入井下。 對漏水的排洪溝，作了及時堵漏，地面裂縫和塌陷均作了填塞。（三）井下探放水措施(1)探放水原則必須做好水害分析報告，

14、堅持“預(yù)測預(yù)報、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原則。接近積水地區(qū)掘進(jìn)前或排放被淹井巷積水前，必須編制探放水設(shè)計，并采取防止瓦斯和其它有害氣體危害等安全措施。1、探水起點的確定：為了確保采掘工作和人生安全，將水淹區(qū)的積水范圍、水位標(biāo)高、積水量等資料填繪在采掘工程平面圖上，經(jīng)過分析劃出三條界線。(1）積水線：積水邊界線（小窯采空區(qū)范圍），其深部界線應(yīng)根據(jù)小窯或老空區(qū)的最深下山劃定。(2）探水線：根據(jù)積水區(qū)的位置、范圍、地質(zhì)及水文地質(zhì)條件及其資料可靠程度、采空區(qū)和巷道受礦山壓力破壞情況等因素確定，具體規(guī)定如下：a) 對采掘工作造成的老空、老巷、硐室等積水區(qū)，如邊界準(zhǔn)確，水壓不超過10kPa時

15、，探水線至積水區(qū)的最小距離：煤層中不得小于30，巖層中不小于20。b) 對雖有圖紙資料，但不能確定積水區(qū)邊界位置的積水區(qū)，探水線至推斷積水區(qū)邊界的最小距離不得小于60。c) 對有圖紙資料的小窯，探水線至積水區(qū)邊界的最小距離不得小于60；對沒有圖紙資料可查的小窯，必須堅持“有掘必探，先探后掘”的原則，防止發(fā)生透水事故。d) 掘進(jìn)巷道附近有斷層或陷落柱時，探水線至最大擺動范圍預(yù)計煤柱線時的最小距離不得小于60。e) 石門揭開含水層前，探水線至含水層的最小距離不得小于20。3) 警戒線：沿探水線外推50150（在上山掘進(jìn)時指傾斜距離）即為警戒線。探放水鉆孔的布置必須符合有關(guān)規(guī)定。2、采掘工作面遇下列

16、情況之一時，必須確定探水線進(jìn)行探水。（1）接近水淹或可能積水的井巷、老空或相鄰煤礦時，井巷出水點的位置及其水量、有積水的的井巷及采空區(qū)積水范圍、標(biāo)高和積水量，必須繪制在采掘工程平面圖上。在水淹區(qū)域應(yīng)標(biāo)出探水線位置。采掘到探水線位置時，必須探水前進(jìn)。（2）有與溶洞、含水層及與之有水力聯(lián)系的導(dǎo)水層、裂隙（帶）、陷落柱時必須查出其位置，并按規(guī)定留設(shè)防水煤柱。防水煤柱距離為30m。巷道必須穿過上述構(gòu)造時，必須探水前進(jìn)。如果前方有水，應(yīng)超前預(yù)注漿封堵加固，也可采取其它防治措施。探放水鉆孔孔深不小于35m，并留有不小于20m的超前距。（3）打開隔離煤柱前必須探放水。（4）接近有水的采煤工作面時必須探放水。

17、（5）接近未封閉又可能突水的鉆孔時必須探放水。（6）煤層頂板的含水層和水體存在時，應(yīng)當(dāng)觀測“三帶”發(fā)育高度。當(dāng)導(dǎo)水裂隙帶范圍內(nèi)的含水層或老空積水影響安全開采時，必須超前探放水并建立疏排水系統(tǒng)。（7）采、掘工程接近其它可能突水段時必須探放水。（四）疏水降壓措施疏水降壓是指煤層頂板或煤層含水層的疏干，以及煤層底板含水層的降壓，使底板含水層水壓降低至采煤安全時的水壓。根據(jù)礦井的水文地質(zhì)條件，礦井建設(shè)和生產(chǎn)中不需采用疏水降壓措施。（五）注漿堵水措施注漿堵水廣泛應(yīng)用于封堵突水點恢復(fù)被淹礦井，截流堵水減少礦井涌水量，井巷堵水過含水層或?qū)當(dāng)鄬拥?。因礦區(qū)范圍內(nèi)斷層較多，因此應(yīng)根據(jù)采掘工程的實際情況，配備注漿

18、堵水設(shè)備。（六）地表防治水措施 地表水防治設(shè)計依據(jù) 1. 防洪標(biāo)準(zhǔn)及防洪壩墻設(shè)計頻率要求由于工業(yè)場地布置在緩坡地帶，為滿足工業(yè)場地防洪要求，需在工業(yè)場地內(nèi)修筑截水溝和防拱排水溝，排出上部來的山坡水，防止洪水進(jìn)入井下造成淹井事故。地面儲煤場修筑擋水墻及排水溝，矸石場下方修筑矸石擋墻及排水溝。 2. 礦區(qū)位于貴州高原中部，地形切割中等，為中低山巖溶地貌。區(qū)內(nèi)最高海拔1834m，最低1403m，相對高差431m，一般100-200m。礦區(qū)內(nèi)地表水多為季節(jié)性溪溝，屬珠江流域紅水河水系。3. 開采塌陷、裂隙對地表水系和降雨滲漏影響。淺部可能形成有地表塌陷和裂隙，需采取填坑、補凹、整平等措施，以防止其對地

19、表水系和降雨滲漏的影響。隨著煤礦開采的進(jìn)行，某些地段的穩(wěn)定性將會受到破壞，有可能產(chǎn)生現(xiàn)代滑坡、地表塌陷和開采裂隙，對地表水系和降雨有一定的影響。 地表水防治 1降雨和春季冰雪融化是地表水的主要來源，在開采淺部煤層時，由于地表形成塌陷區(qū)，地表水可能沿開采塌陷裂縫涌入井下，另外，雨季降雨量大，在不能及時排出礦區(qū)的情況下，雨水可能通過土層的孔隙和巖層的細(xì)小裂縫滲透到井下，為了防止水滲入井下，在礦區(qū)內(nèi)采取填坑、補凹、整平地表、修筑排洪溝等措施。 2在工業(yè)廣場內(nèi)，沿公路、邊坡腳、擋土墻下修筑水溝，將井下排出的礦井水及雨季洪水排出工業(yè)廣場以外。 3在工業(yè)廣場各建筑物前后，均應(yīng)設(shè)置排水溝，防止雨水竄入室內(nèi)。

20、 第三節(jié) 井下防治水安全設(shè)施一、井下防治水安全設(shè)施（一）排水設(shè)備本次只設(shè)計一水平（前期工程）的排水設(shè)計，其它水平的排水設(shè)計由礦方在將來的施工中根據(jù)礦井實際涌水量進(jìn)行設(shè)計。1正常涌水量：30m3/h；2最大涌水量：66m3/h；3排水垂高： 80m；（二）選型計算1、按礦井正常涌水量確定工作水泵最小排水能力QBQB=24Qr/20=1.2Qr=1.2×30=36 (m3/h)；2、按礦井最大涌水量確定工作泵最大排水能力QBmQBm=24Qrm/20=1.2×66=79.2(m3/h)；3、所需水泵揚程HBHB=1.2(h+6)=1.2(80+6)=103.2(m)4、選用80

21、D30×4離心泵3臺，水泵流量43m3/h，揚程120m，防爆電機功率為30kw。正常涌水量時1臺工作，1臺備用，1臺檢修；最大涌水量時2臺同時工作，1臺備用。 （三）排水管路選擇計算1、排水管路趟數(shù)的確定根據(jù)設(shè)計規(guī)范要求，確定設(shè)置兩趟管路，一趟工作，一趟備用。2、排水管內(nèi)徑計算d= =0.088(m )式中：d排水管內(nèi)徑（m）Q通過管路的流量 m3/hV管中流速，取經(jīng)濟流速2.0m/s選用內(nèi)徑為100mm的無縫鋼管作排水管、二趟，一趟工作，一趟備用。（四）排水系統(tǒng)一水平的水由水泵房的水泵經(jīng)軌道井抽到地面污水處理池，后期井下涌水經(jīng)水溝排至后期水倉后，由水泵抽到上一水倉，由上一水倉的水

22、泵經(jīng)軌道井抽到地面污水處理池。（五）水倉容積及斷面的確定1、水倉容積根據(jù)設(shè)計規(guī)范，水倉容積：V=8Qmin=8×30=240m32水倉斷面及支護(hù)型式根據(jù)巷道圍巖情況，水倉采用砌碹支護(hù)，凈斷面積4.1m2。3、水倉長度水倉長度：L=V/S=240/4.1=58.6m設(shè)置兩個水倉，一個主水倉，長度80m，容量328m3；一個副水倉，長度50m，容量205m3，以便一個水倉清理時，另一個水倉能正常使用。4、泵房設(shè)計泵房巷道底板高于底部聯(lián)巷巷道底板0.5m，泵房有2個出口，一個出口用管子道通到軌道井，并高出泵房底板7m；另一個出口通到底部聯(lián)巷，在此出口通路內(nèi)，設(shè)置有易于關(guān)閉的既能防水又能防火的密閉門。（六）排水管路趟數(shù)及規(guī)格根據(jù)礦井排水系統(tǒng)設(shè)計，采用兩趟100mm的無縫鋼管作為排水管，一趟工作，一趟備用。二、 礦井水害區(qū)的劃分 、 礦井水害防治分析我礦水害類型為地表水水害、裂隙水水害、巖溶水水害構(gòu)成。地表水水害的防治：我礦地表水水害的水源為大