巷道帶壓掘進防治水安全技術(shù)措施

PAGEPAGE1巷道帶壓掘進防治水安全技術(shù)措施山西介休大佛寺旺源煤業(yè)有限公司煤礦巷道掘進，受奧陶紀灰?guī)r水的壓力影響為帶壓掘進，為了確保巷道安全掘進，特制定了巷道掘進安全技術(shù)措施。井田地表河流井田整體屬基巖半掩蓋區(qū)，南部基巖出露較為連續(xù)，沿溝谷兩側(cè)出露；北部基本為掩蓋區(qū)，僅在部分溝谷底部有基巖零星出露。井田位處太岳山北端中低山丘陵區(qū)，植被稀疏，為半干旱大陸性氣候。井田內(nèi)無常年性河流。樊王河屬季節(jié)性河流，其上游位于井田西部，是區(qū)內(nèi)最大的河谷，僅在雨季遇較為持續(xù)的降雨時溝谷內(nèi)有短時的地表徑流，自南向北穿過礦區(qū)西部，最終匯入汾河；井田內(nèi)長度約1.2km，最高洪水位1025m～985m。井田東部邊界的丁鈴溝發(fā)源于化家窯村南，延伸程度約7km，井田位于其上游，井田內(nèi)延伸長度約1.5km，走向S-N，屬季節(jié)性河谷，平時僅有少量礦坑排水；最高洪水位1085m～990m。礦井工業(yè)廣場位于北坡村，地形為次級溝谷頂端，距主要溝谷丁鈴溝較遠，匯水面積小，雨季遇集中降雨時，往往以面流為主，歷史上未發(fā)生過較大的洪水。區(qū)內(nèi)各主要含水層之補給來源主要為大氣降水，其特點是受氣候變化及地理環(huán)境影響很大，在雨季，當大氣降水滲入地下而成地下徑流后，往往順巖層傾斜方向流動，在被切割深處以泉的形式出露，其余即潛向地層深部。、奧陶系中統(tǒng)碳酸鹽巖巖溶裂隙含水層段本組為煤系地層之基底，巖性為厚層狀海相石灰?guī)r，主要成分為碳酸鈣，因其易為水侵蝕溶解，在深部溶洞、裂隙十分發(fā)育，甚至使上部巖層塌陷而成柱狀陷落。從區(qū)域特征來看，本層段是主要的地下含水層段。2009年9月4日～1010年1月16日，原溝底煤業(yè)在井田施工水源井一口，井口坐標X=4102954.67，Y=19600403.02，井口標高1010m，井深500.97m。據(jù)鑫峪溝煤業(yè)提供的資料，取水層段為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組，靜止水位埋深110m，水位標高900m，出水量12.5L/s，水位降深40m，水質(zhì)為HCO3.SO4—Ca.Mg型，PH值7.8，礦化度0.4778g/L，總硬度390.3mg/L，總堿度202.7mg/L。據(jù)鑫峪溝煤業(yè)井田加9號鉆孔抽水試驗結(jié)果，在加9號鉆孔處奧陶系(O2f+O2s)巖溶水水位埋深59.50，標高為911.22m，涌水量1.28L/s。本次在井田東部施工的B41號鉆孔進行了P1s+C3t、O2f和O2f+O2s等三個含水層段的抽水試驗，抽水試驗成果見表1-2-8。表1-2-8B41鉆孔抽水試驗成果一覽表成果指標水位埋深（m）水位標高（m）降深（m）影響半徑R（m）滲透系數(shù)k（m/d）單位涌水量q（L/s.m）涌水量Q（L/s）P1s+C3t77.35960.2148.3913.10050.00073290.000680.033O2f103.40934.1642.0837.240.006970.006620.38O2f+O2s127.50910.0611.9820.710.02690.0711.05從以上敘述可以看出，井田施工的B41號鉆孔抽水試驗成果符合區(qū)域地下水水文地質(zhì)規(guī)律。據(jù)此推斷，井田奧陶系巖溶水水位標高為909m～910m。、石炭系上統(tǒng)太原組的碳酸鹽巖巖溶裂隙含水層段本層段僅在井田南部有小面積出露，以3～4層石灰?guī)r夾泥巖、砂巖及煤層為主，其中最下一層（K2）石灰?guī)r厚1.80m～6.65m，巖溶較為發(fā)育，富水性較好；其余三層石灰?guī)r（K2上、K3和K4）富水性稍差。溫家溝ZK10號孔位于井田以東5.5km處，據(jù)其抽水資料，單位涌水量為0.044L/s.m，水質(zhì)類型為HCO3－Na型，礦化度0.43g/L。屬弱富水性含水層。該含水層段是9#、10#和11#煤層的直接充水含水層。、二疊系下統(tǒng)山西組裂隙含水層段含水層以細～中粒砂巖為主，是2#、3#和5#煤層的直接充水含水層。含水層厚度一般20.00m-33.00m。本次勘查，在B41號鉆孔中進行了C3t+P1s段混合抽水試驗，實測結(jié)果為混合水位標高(H)960.21m，涌水量（Q）0.033L/s，單位涌水量0.00068L/s.m，滲透系數(shù)0.0007329m/d。屬弱富水性含水層。、二疊系上、下石盒子組砂巖裂隙含水層段巖性以泥巖、砂巖互層或泥質(zhì)巖類夾砂巖為主，由于遭風化剝蝕，風化裂隙發(fā)育，為大氣降水的入滲補給創(chuàng)造了條件，大部分季節(jié)泉都出露于該地層中。據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，單泉流量0.046－0.8L/s。據(jù)溫家溝ZK10孔抽水資料，單位涌水量0.019L/s·m，屬弱富水性含水層。另據(jù)井田北部1-1號鉆孔和北側(cè)外圍鉆孔簡易水文觀測資料，井田北部鉆孔有地下水自流現(xiàn)象。1-1鉆孔鉆至80m深度時，出現(xiàn)井口涌水現(xiàn)象，經(jīng)觀測，水頭高度2.25m，相當于標高982.64m，涌水量0.075L/s。在對1-1西北約1km左右的鉆孔調(diào)查時，也有類似情況，其涌水量較1-1號鉆孔大。因種種原因，未能了解到該鉆孔編號、用途和具體水文資料。根據(jù)對井田北部地質(zhì)構(gòu)造的分析，可以初步得出這樣的結(jié)論，一是井田北部賦存上石盒子組和石千峰組，砂巖和泥巖地層呈層疊置，地下水往往順層徑流；二是井田北部地層傾角在14°～20°，該含水層段存在承壓現(xiàn)象，且由于巖層傾角大，水頭壓力和水力梯度較大；三是因靠近F1正斷層，巖層節(jié)理裂隙發(fā)育，各砂巖含水層間溝通便利；四是S1背斜軸部可能存在一定的地下水分流作用。、第四系松散層類孔隙含水層段第四系中更新統(tǒng)地層廣泛分布于井田內(nèi)的梁、峁地段，第四系全新統(tǒng)主要分布于樊王河河谷中，含水層巖性主要為砂、礫石層，縱向上較為連續(xù)，補給條件較好，但多為透水不含水巖層，僅局部地段含水，含水微弱。、二疊系上、下石盒子組泥巖隔水層二疊系石盒子組地層為一套泥巖、砂巖交互沉積地層，泥巖厚度大，且連續(xù)穩(wěn)定，隔水性能好，是淺層地下水與煤系地層之間較好的隔水層。、本溪組泥巖隔水層本組巖性以鋁土質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖、灰白色細粒砂巖及深灰色石灰?guī)r組成，據(jù)B41號鉆孔資料，組厚48.75m，無明顯含水層存在，為煤系含水層段與奧陶系巖溶含水層段間的重要隔水層。1、巖溶水井田位于洪山泉域北西段北部邊界，南部位于化家窯地壘內(nèi)，主要通過斷裂帶接受大氣降水與地表水的入滲補給，井田內(nèi)水位標高909.00m～910.00m。地下水接受補給后，沿層面裂隙順層徑流，向西加入?yún)^(qū)域地下水循環(huán)。在溝谷切割深處以泉的形式排出地表，補給松散巖類孔隙水。2、碎屑巖類裂隙水碎屑巖類裂隙水的補給主要來自裸露區(qū)大氣降水和上覆松散層的入滲補給。受區(qū)域構(gòu)造控制，地下水在重力作用下沿巖層裂隙順層運動，補給巖溶含水層，在溝谷切割深處以泉的形式排出地表，或補給第四系松散巖類孔隙水。另外，主要排泄方式還包括生產(chǎn)礦井的礦坑排水和人工開采。從鉆孔簡易水文觀測資料看，井田中部的S1背斜可能具備一定的分流作用。3、松散巖類孔隙水松散巖類孔隙水除大氣降水的垂直入滲補給外，還有地表水入滲補給和基巖裂隙水的側(cè)向補給。地下水的流向一般與地表水的流向大致相似，排泄方式除蒸發(fā)外，主要是人工開采或補給深層基巖裂隙水。、礦井充水因素根據(jù)井田水文地質(zhì)條件分析，礦坑充水通道主要為巖（土）層孔隙、裂隙、巖溶、頂板裂隙帶和井田內(nèi)原有各礦井生產(chǎn)系統(tǒng)和采空區(qū)等。⑴大氣降水大氣降水通過巖層節(jié)理裂隙、構(gòu)造破碎帶和采空區(qū)上方地表形變形成的裂縫滲漏，補給地下含水層，向礦坑充水，是礦井充水因素之一。其特點一是受季節(jié)變化影響明顯，二是隨著煤礦開采活動延續(xù)造成的地表形變加劇，其影響將不斷加強。⑵采（古）空區(qū)積水井田周邊礦井及小窯曾開采2#、5#、9#、10#和11#煤層，2#煤層采（古）空區(qū)積水量約101900m3，5#煤層采（古）空區(qū)積水量約72100m3，9#煤層采（古）空區(qū)積水量約61800m3，10#煤層采（古）空區(qū)積水量約42700m3，11#煤層采（古）空區(qū)積水量約411918m3。井田周邊礦井和小煤窯各煤層采（古）空區(qū)積水量約690418m3。井田內(nèi)原有各礦井采（古）空區(qū)積水井田內(nèi)原有錦源煤業(yè)和旺源煤業(yè)兩座礦井。原旺源煤業(yè)主要開采5#和9#煤層，錦源煤業(yè)主要開采5#煤層。井田南部為連續(xù)的采（古）空區(qū)，各煤層均已采空。以下將各礦井采空區(qū)分布和積水特征簡述如下。目前，井田面積最大的積水區(qū)域位于井田南部，為歷史上各種規(guī)模的小煤窯和礦井采空形成；井田中部存在不連續(xù)的5#煤層采空區(qū)。5#煤層采（古）空區(qū)積水量為295370m3，11#煤層采（古）空區(qū)積水量為762380m3。⑶煤層頂?shù)装宄渌畻l件本井田批準開采1#～11#煤層，其中2#和3#煤層位于山西組中下部，2#、3#煤層不穩(wěn)定零星可采，5#煤層位于太原組頂部，全區(qū)穩(wěn)定可采；7#煤層位于太原組中部，不穩(wěn)定零星可采；9#、10#和11#煤層位于太原組下部，11#煤層穩(wěn)定全區(qū)可采，9#和10#煤層穩(wěn)定大部可采。主要可采煤層中，5#煤層以頂板充水為主，因其頂?shù)装鍨槟鄮r（或砂質(zhì)泥巖），充水方式以構(gòu)造裂隙和破碎帶涌水為主。井田內(nèi)原各礦井開采5#煤層時，礦井正常涌水量100m3/d。9#煤層頂板為K2石灰?guī)r，11#煤層頂板以泥質(zhì)巖為主。對鄰近地段煤礦調(diào)查的情況表明，9