大屯公司徐莊煤礦7335工作面水文地質(zhì)情況評價及水害隱患治理情況分析報告

工作面水文地質(zhì)情況評價及水害隱患治理情況分析報告一、工作面概況1、地面位置7335工作面地面位置為微山湖湖區(qū)，地面標(biāo)高為+29.5～+35.3m。2、井下位置及四鄰情況7335工作面位于Ⅱ3采區(qū)東翼，工作面標(biāo)高-616.7～-713.9m。東部是與山東高莊煤礦之間的邊界煤柱，高莊煤礦尚未在該區(qū)域進(jìn)行開采；西部是Ⅱ3采區(qū)上山系統(tǒng)及7334設(shè)計(jì)工作面；南（淺）部是7333采空區(qū)；北（深）部是未采區(qū)域。二、地質(zhì)情況評價工作面整體呈單斜構(gòu)造，煤層傾角21°～26°，屬緩傾斜-傾斜煤層，煤層傾角相對較大。受斷層構(gòu)造影響，局部區(qū)域煤層產(chǎn)狀變化較大。根據(jù)掘進(jìn)資料分析，材料道共揭露4條正斷層及一條平滑斷層組，從工作面東部向西部依次為：∠59°H=1.1m正斷層、fH總=4.1m平滑正斷層組、∠62°H=0.5m正斷層及F114H=1.2m正斷層。溜子道共揭露4條斷層，其中一條逆斷層3條正斷層，工作面由東向西依次為；FH=5.0m逆斷層fH=7.0m正斷層、H=1.0m正斷層及fH=5.5m平滑正斷層組，對工作面影響最大的為fH=5.5m平滑正斷層及FH=5.0m逆斷層；其中f平滑范圍約10m，最薄煤厚只有0.2m，F(xiàn)逆斷層造成溜子道中西部煤厚重疊，最大煤厚達(dá)12.3m，斷層繼續(xù)向工作面中東部發(fā)育對工作面回采影響較大。三、水文地質(zhì)情況評價1、頂?shù)装搴畬?335工作面回采的是山西組7號煤層，從上往下含水層依次為第四系砂巖含水層、侏羅白堊砂礫巖含水層、下石盒子組砂巖含水層、山西組煤層頂（底）板砂巖含水層、太原組灰?guī)r含水層及奧陶系灰?guī)r組含水層，各含水層情況如下：(1)第四系砂巖含水層礦區(qū)第四系厚度66.85～241.85m，平均141.80m，自上而下劃分為6個含水層，5個隔水層。含水層結(jié)構(gòu)、厚度變化較大，含水性差異也較大。井田東南部由于基巖面抬升，使第四系的Ⅳ、Ⅴ含與基巖面呈帶狀接觸，各含水層之間在此產(chǎn)生水力聯(lián)系，對淺部工作面回采有一定影響，隨著采深加大，影響逐漸降低。根據(jù)7335工作面附近的45、47號鉆孔揭露資料，該區(qū)域第四系底界為砂礫層，厚度1.45~2.05m，距離7煤頂板距離561.57~576.85m，工作面標(biāo)高在-616.7～-713.9m，屬井田中深部，正常情況不受第四系含水層的影響。(2)侏羅白堊砂礫巖含水層④溜子道A#點(diǎn)~B#點(diǎn)之間，fH總=5.5m，平滑正斷層組，無出水跡象。(3)切眼①切眼L20#點(diǎn)處，∠75°H=1.0m，無出水跡象。(4)放水巷①放水巷L(fēng)16#點(diǎn)往東25.5m處，f7254∠70°H=2.5m，正斷層，無出水跡象；②放水巷L(fēng)16#點(diǎn)往東43.7m處，f7255∠40°H=2.0m，正斷層，無出水跡象。經(jīng)分析，7335工作面掘進(jìn)期間所揭露的地質(zhì)構(gòu)造基本不存在導(dǎo)、含水現(xiàn)象，極個別斷層，例如F117-2逆斷層，也僅僅是巷道剛揭露時局部區(qū)域有少量滴水跡象，分析為頂板砂巖水滲入斷層破碎帶中，少量靜儲量水在揭露時被疏放，不存在外來水源的補(bǔ)給。3、老空水7335工作面僅存在7333采空區(qū)，7333工作面自2015年12月份開始回采，2017年5月回采結(jié)束，工作面老頂初次來壓時頂板砂巖發(fā)生突水，最大水量20m3/h，穩(wěn)定后水量10m3/h，直至工作面回采結(jié)束，老塘水基本穩(wěn)定，未發(fā)生較大的波動。工作面下巷存有2處低洼區(qū)，工作面推過后形成積水區(qū)，積水空間分別為1200m3、425m3，積水深度分別為3.18m、1.62m。2017年12月~2018年2月，在7335切眼、材料道分別為這兩個積水區(qū)進(jìn)行探放，探放情況如下：7333采空區(qū)1#積水區(qū)探放水工作分為兩部分。第一部分：于7335切眼對1#積水區(qū)的積水情況進(jìn)行探測，并對積水提前進(jìn)行疏放，工程日期2017年12月27～29日，共計(jì)施工3個鉆孔，工程量190m，累計(jì)疏放水量約1600m3（其中400m3的動水），疏放水量與預(yù)計(jì)的水量較吻合。第二部分：于7335材料道對1#積水區(qū)最低點(diǎn)施工了2個觀測孔，為了防止原疏放水孔受到礦壓影響而破壞。工程日期2018年1月22日，工程量12m。7333采空區(qū)2#積水區(qū)探放水工作分為兩部分。第一部分：于7335材料道（東）對2#積水區(qū)的積水情況進(jìn)行探測，并對積水提前進(jìn)行疏放，工程日期2018年2月8～10日，共計(jì)施工2個鉆孔，工程量91m，累計(jì)疏放水量約345m3，與原預(yù)計(jì)的水量有一定的差距。第二部分：于7335材料道（西）對2#積水區(qū)最低點(diǎn)施工了2個觀測孔，為了防止原疏放水孔受到礦壓影響而破壞。工程日期2018年2月25日，工程量12m。經(jīng)分析，7335工作面周邊僅存在7333采空區(qū)，采空區(qū)中的2個積水區(qū)在7335材料道、切眼掘進(jìn)期間已經(jīng)進(jìn)行了探放，積水已疏放完畢，目前不存在老空水隱患。4、鉆孔水7335工作面附近存在45、47號兩個地面勘探鉆孔，經(jīng)查閱資料，這兩個鉆孔封孔合格，且工作面在掘進(jìn)至鉆孔附近時也未發(fā)現(xiàn)有異常的出水情況，因此，基本可以排除受鉆孔水的影響。綜上所述，對7335工作面回采有影響的水源為山西組煤層頂板砂巖水和下石盒子組砂巖水。四、導(dǎo)水通道分析1、導(dǎo)水裂隙帶(1)頂板導(dǎo)水裂隙帶7335工作面設(shè)計(jì)為綜放工作面，工作面無偽頂發(fā)育，直接頂為砂質(zhì)泥巖，老頂為中砂巖，屬中硬巖，單項(xiàng)抗壓強(qiáng)度為20~40MPa。根據(jù)《煤礦防治水手冊》中綜放工作面中硬類覆巖“兩帶”冒落高度的經(jīng)驗(yàn)公式：-累計(jì)采高（7335工作面設(shè)計(jì)采高為5.04m）計(jì)算得到7335工作面導(dǎo)水裂隙帶高度為HL=61.54±11.49m。根據(jù)《7335工作面回采說明書》中的綜合柱狀圖資料分析，該區(qū)域下石盒子組底界為細(xì)-粗砂巖，厚度20.14~24.1m，距離7煤頂板36.27~50.06m，在上“兩帶”冒落范圍以內(nèi)，因此“兩帶”高度將波及7煤頂板所有的山西組砂巖含水層，以及下石盒子組底界砂巖含水層。(2)底板破壞帶根據(jù)中國礦業(yè)大學(xué)在徐莊煤礦、姚橋煤礦8199、7265工作面監(jiān)測的底板破壞帶數(shù)據(jù)，當(dāng)單獨(dú)回采7煤時，底板破壞帶深度13.5m；當(dāng)7煤已回采，進(jìn)行8煤回采時，底板破壞帶深度17.1m。7335工作面目前僅回采7煤，預(yù)計(jì)底板破壞帶深度在13.5m左右，該范圍內(nèi)為8煤及8煤底板砂質(zhì)泥巖或細(xì)砂巖。工作面范圍內(nèi)太原組L4距離7煤底板45.07~52.79m，減去底板破壞帶深度后有效的隔水層厚度為31.57~39.29m。根據(jù)回采工作面底板安全水頭壓力值計(jì)算公式：Ts=P/MM-底板隔水層厚度P-水壓，7335工作面下方的東九集中放水巷曾經(jīng)進(jìn)行過L4水疏放，該處標(biāo)高-656.28m。工作面標(biāo)高-616.7~713.9m，則L4水壓0.576MPa。Ts-臨界突水系數(shù),構(gòu)造破壞地段0.06MPa/m；隔水層完整地段0.1MPa/m。計(jì)算得Ts=0.015~0.018MPa/m＜0.06MPa/m，滿足底板隔水層的要求。2、導(dǎo)水構(gòu)造7335工作面掘進(jìn)期間兩道及切眼均揭露斷層構(gòu)造，以正斷層為主，斷層（組）落差在10m以下，基本不存在導(dǎo)、含水現(xiàn)象。根據(jù)地面三維物探資料，該工作面及周圍200m范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)陷落柱等其他地質(zhì)構(gòu)造。3、地質(zhì)勘探鉆孔工作面附近50m范圍內(nèi)存在45、47兩個地質(zhì)鉆孔，經(jīng)查閱資料，這兩個鉆孔封口合格。綜上所述，7335工作面存在的導(dǎo)水通道為煤層開采后形成的頂板“冒落”帶，導(dǎo)通的水源為山西組煤層頂板砂巖水和下石盒子組底界砂巖水。五、水害隱患治理情況評價1、工作面涌水量預(yù)測(1)單位涌水量比擬法7335工作面周邊僅7333工作面已回采，這兩個工作面走向平行布置，地質(zhì)、水文地質(zhì)條件相同，工作面出水水源均為山西組煤層頂板砂巖水和下石盒子組底界砂巖水，受工作面開采面積及砂巖水水位降深影響，可用以下公式計(jì)算7335工作面涌水量：Q=Q0-7333工作面涌水量，正常10m3/h，最大20m3/h；F、F0-分別表示7335和7333工作面的面積，分別為125244m2、157164m2；S、S0-分別表示7335和7333工作面頂板砂巖水水位降深，以工作面標(biāo)高的垂高為參照，分別為97.2m、107.3m。計(jì)算得Q=8.5m3/h、17m3/h，即工作面正常水量8.5m3/h，最大水量17m3/h。(2)大井法7335工作面寬平均175.6m，推進(jìn)長度平均776.3m，將工作面近似看做一個矩形大井（長a=776.3m,寬b=175.6m）。由于采動破壞，“兩帶”會造成上覆巖含水層水位下降、局部疏干，選用大井法承壓-無壓井流公式。，，，Q-涌水量，m3/hM-含水層厚度，m。7335工作面范圍內(nèi)煤層頂板砂巖含水層、下石盒子組底界砂巖含水層平均累計(jì)厚度為16.63+7.23=23.86m。K-含水層滲透系數(shù)，m/d。根據(jù)礦井抽（注）水試驗(yàn)綜合成果表，山西組頂板砂巖含水層滲透系數(shù)值，Q1孔0.0012m/d，XSG-2孔0.008，取大值0.008m/d。H-水位標(biāo)高，m。7335工作面頂板砂巖水水位降深，以工作面標(biāo)高的垂高為參照，97.2m。S-水頭降深，S=H=97.2m。R0-引用半徑，計(jì)算得1405.32m。R-影響半徑，計(jì)算得86.94m。r0-大井半徑，計(jì)算得1318.38m。η-a、b比值，5.54計(jì)算得，Q=66.65m3/h。(3)相關(guān)分析法7335工作面屬于Ⅱ3采區(qū)，該采區(qū)目前已回采7331、7332、7333工作面，其中7331工作面受F14斷層影響，水文地質(zhì)情況與采區(qū)內(nèi)其他工作面不同，而7332、7333、7335工作面地質(zhì)、水文地質(zhì)情況相似，均是回采山西組7煤，且都是受山西組煤層頂板砂巖水和下石盒子組底界砂巖水的影響，因此，可參考7332、7333工作面涌水情況預(yù)測7335工作面涌水量。表1涌水量情況統(tǒng)計(jì)表工作面名稱正常涌水量（m3/h）最大涌水量（m3/h）工作面面積（m2）733210~1559214732733310201571647335預(yù)計(jì)5~10預(yù)計(jì)50125244根據(jù)7332、7333工作面回采時出水統(tǒng)計(jì)，由于7335工作面回采面積較小，但是工作面內(nèi)小斷層較多，經(jīng)綜合考慮，預(yù)計(jì)該工作面正常涌水量5~10m3/h，最大涌水量50m3/h。綜上所述，單位涌水量比擬法預(yù)測數(shù)據(jù)偏小，而大井法考慮的是整個頂板完全垮落，預(yù)測水量偏大，因此這兩種方法僅作為相關(guān)分析法預(yù)測數(shù)據(jù)的參考，預(yù)計(jì)7335工作面正常涌水量5~10m3/h，最大涌水量50m3/h。2、工作面排水系統(tǒng)根據(jù)7335工作面預(yù)計(jì)涌水量、以及溜子道起伏情況分析，工作面回采時防治水可分為四個階段。第一階段：仰采，切眼至14#測點(diǎn)后23.79m，全長約153.4m。切眼下口至15#測點(diǎn)略微下山，標(biāo)高差距1.14m，這段距離32.95m，老頂尚不會垮落，主要水源為生產(chǎn)水，在15#測點(diǎn)處施工水泱子（參數(shù)，長×寬×深=1.5m×1m×1m），使用風(fēng)泵向后側(cè)放水巷排水。回采過15#測點(diǎn)7.5m后就可向后側(cè)自流排水。第二階段：俯采，14#測點(diǎn)后23.79m至溜子道臨時水倉，全長約230.8m。鋪搪瓷溜子槽將水引致沉淀池，經(jīng)沉淀池過濾后經(jīng)水溝引致臨時水倉，使用泵排，臨時水倉設(shè)有英格索蘭BQG-450/0.2風(fēng)泵=2臺，BQS60-80-30N型電泵=2臺，鋪設(shè)了2趟4吋排水管（無縫鋼管，溝槽連接），總排水能力174m3/h。第三階段：仰采，溜子道臨時水倉至溜子道4#測點(diǎn)后18.08m，全長約338m。工作面推至9#測點(diǎn)后6.58m后水可自流至后側(cè)老塘。第四階段：俯采，溜子道4#測點(diǎn)后18.08m至停產(chǎn)線，全長約49.08m。此時已接近工作面回采結(jié)束，頂板砂巖水已疏放的差不多了，主要水源為生產(chǎn)水，在2#測點(diǎn)處的最低點(diǎn)施工了水泱子（參數(shù)，長×寬×深=1.5m×1m×1m），使用風(fēng)泵向溜子道外口排水。綜上所述，目前7335工作面回采經(jīng)受到煤層頂板砂巖水的影響，針對該問題已提前建立了完善的排水系統(tǒng)，在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，煤層頂板砂巖水對工作面正?；夭捎绊戄^小。六、應(yīng)急準(zhǔn)備及措施1、采掘區(qū)隊(duì)?wèi)?yīng)根據(jù)工作面特點(diǎn)，編制工作面來壓和出水觀測措施，制定工作面搶險救援專項(xiàng)預(yù)案（可在《作業(yè)規(guī)程》中體現(xiàn)），并認(rèn)真組織學(xué)習(xí)傳達(dá)。2、當(dāng)工作面推進(jìn)過程中在工作面煤壁、巷道頂?shù)装寤蚱渌攸c(diǎn)發(fā)現(xiàn)有淋滲水、煤壁外鼓等突水征兆時，必須停止工作面推進(jìn)作業(yè)，撤出現(xiàn)場工作人員，立即向調(diào)度臺匯報，待查明原因采取相應(yīng)的措施確認(rèn)無突水威脅時方可繼續(xù)生產(chǎn)。如果情況危急，必須立即發(fā)出警報，撤出受水害威脅區(qū)域的所有人員。3、當(dāng)工作面發(fā)生突然透水事故時，現(xiàn)場工作人員在立即向礦調(diào)度臺匯報的同時，在跟班隊(duì)長、班長的指揮下，要迅速組織搶救，爭取就地解決。應(yīng)盡可能就地取材，加固工作面支護(hù)，以免事故擴(kuò)大。4、礦調(diào)度接到報警要迅速通知Ⅱ3采區(qū)、Ⅱ3下采區(qū)、-750人員撤離危險區(qū)域，同時通知救護(hù)隊(duì)組織搶救，并迅速成立以礦長為總指揮，總工程師、生產(chǎn)礦長、機(jī)電礦長任副總指揮的水災(zāi)搶險指揮部，分析掌握災(zāi)區(qū)范圍、搞清事故前人員分布位置，分析被困人員可能躲避的地點(diǎn)，迅速組織搶救，積極營救井下受困職工（具體按照《礦井透水事故應(yīng)急搶險救援預(yù)案》進(jìn)行）。5、技術(shù)管理中心接調(diào)度通知后迅速安排防治水技術(shù)人員下井調(diào)查水害情況，進(jìn)一步分析突水水源、涌水性質(zhì)、涌水量、變化趨勢、水害威脅程度、影響范圍和靜止水位（水頭壓力），計(jì)算或估計(jì)突水水量、補(bǔ)給水源及補(bǔ)給路徑和有影響的地表水體，提供救災(zāi)必須的地質(zhì)圖紙資料，提出處理水害方案供領(lǐng)導(dǎo)決策。6、排水后進(jìn)行偵查、搶險時，要防止冒頂、片幫、氣體熏人等危險造成二次傷害，要有可靠的安全退路。7、發(fā)生透水事故后，要加強(qiáng)通風(fēng)，防止瓦斯和其他有害氣體的聚集，防止發(fā)生熏人事故。應(yīng)立即切斷水淹區(qū)附近設(shè)備的電源，出現(xiàn)瓦斯超限后也必須立即切斷超限區(qū)域內(nèi)的所有