防隔水煤柱設(shè)計(jì)

1、.山西和順正邦煤業(yè)有限公司防隔水煤柱設(shè)計(jì)一、礦井概況 山西和順正邦煤業(yè)有限公司位于和順縣城西南約1.5km的義興鎮(zhèn)黃獅垴村至串村一帶，行政區(qū)劃隸屬于和順縣義興鎮(zhèn)管轄。其地理坐標(biāo)為：東經(jīng) 1133137-1133307，北緯371913-372125。 井田位于太行山中段西側(cè)，屬中山侵蝕區(qū)，基巖裸露，溝谷縱橫發(fā)育，切割劇烈。區(qū)內(nèi)基巖大面積裸露，少部分被黃土及沖積物所覆蓋，沖溝發(fā)育。井田內(nèi)地勢總體為北西高、南東低，最高點(diǎn)在井田中部偏西的摩天垴山頂上，標(biāo)高1547.9m，最低點(diǎn)在井田北部的清漳東源的河床中，標(biāo)高1264.9m，最大相對高差為283.0m。地形坡度一般在3045之間。二水文地質(zhì)條件1、

2、河流水系本井田屬海河流域漳河水系，清漳河支流。井田北部為清漳河?xùn)|源，以西又稱張翼河，俗稱北河，清漳河發(fā)源于昔陽縣少山大龜谷。據(jù)蔡家莊水文站資料：清漳河?xùn)|源流量平均為1.55m3/s，最大流量為694m3/s。此外，井田內(nèi)還發(fā)育一些走向北東-北西向的沖溝，平時干涸無水，僅雨季有短暫洪水通過。2、氣象和順縣地處高寒山區(qū)，氣溫比同緯度太原盆地區(qū)域偏低較多，屬北暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候。其氣候特點(diǎn)是春季干旱多風(fēng)，夏季溫和多雨，秋季氣候涼爽，冬季寒冷少雪，全年夏短冬長。根據(jù)和順縣氣象站2001-2011年觀測資料，主要?dú)庀笠靥卣魅缦拢航邓浚憾嗄昶骄邓繛?37.5mm，2002年最大為697.7mm，

3、2004年最小為429.4mm，降水量年內(nèi)差異懸殊，主要集中在7、8、9三個月，占年總降水量的60%。日最大降水量163.8mm，每小時最大降水量45.8mm，10分鐘最大降水量24.3mm。（四）井田含水層1、碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水巖層由奧陶系中統(tǒng)的深灰色厚層狀石灰?guī)r、角礫狀石灰?guī)r、薄層泥灰?guī)r及白云巖和石膏等組成。裂隙巖溶主要發(fā)育于上馬家溝組二段下部及其以下的灰?guī)r之中，富水性較強(qiáng)，為區(qū)域主要巖溶含水層。含水層的補(bǔ)給來源以南部區(qū)域巖溶水的側(cè)向補(bǔ)給為主，次為東南部奧灰?guī)r淺埋地段的上部地下水、地表水等沿?cái)鄬踊驇r石裂隙的垂向滲透補(bǔ)給。揭露峰峰組厚度224.90m，上馬家溝組厚度290.50m，下馬家

4、溝組厚度118.90m。經(jīng)抽水試驗(yàn)，靜止水位埋深610.00m，水位降深60.00m，出水量為18.44m3/h（合442.56m3/d），水位標(biāo)高731.329m。經(jīng)水質(zhì)檢測，水化學(xué)類型為SO4HCO3-CaMg型，PH值7.41，礦化度1.0608g/L，總硬度873.2mg/L。2、碎屑巖類碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水巖層本含水層組自下而上由K2、K3、K4三層灰?guī)r組成。三層灰?guī)r位于15號煤以上15m至50m以內(nèi)。K2灰?guī)r層位穩(wěn)定，厚4.30-6.00m，平均5.35m，灰?guī)r質(zhì)不純，夾有燧石，常被泥質(zhì)巖分隔成2-3層；K3灰?guī)r層位也穩(wěn)定，厚4.30-5.40m，平均4.02m，質(zhì)較純，含泥質(zhì)及

5、大量海百合莖及腕足類動物化石；K4灰?guī)r層位不穩(wěn)定，厚1.81-4.70m，平均2.23m，質(zhì)不純，泥質(zhì)含量高。本組巖溶淺部較深部明顯發(fā)育，主要是溶孔、溶隙。據(jù)有關(guān)資料得知：水位埋深87.54m,水位標(biāo)高1384.27m,單位涌水量為0.000337L/s.m，滲透系數(shù)為0.00146m/d，含水層富水性弱。水質(zhì)化學(xué)類型為HCO3+Cl(Ga+Mg)型，PH值為8.77，總硬度為1.5066德國度。根據(jù)位于井田西南側(cè)的南窯煤礦1993年精查勘探時對302號水文孔的太原組進(jìn)行了抽水試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，水量微弱，基本為干孔，水位埋深177.67m。3、碎屑巖類砂巖裂隙含水巖層1)二疊系下統(tǒng)山西組砂巖

6、裂隙含水層本組含數(shù)層砂巖，其中K7為基底，亦為6號煤間接底板，厚1.00-6.40m，平均3.53m，中細(xì)粒，中粒占70%。該組砂巖內(nèi)巖性致密，裂隙不發(fā)育，鉆進(jìn)時的水文地質(zhì)動態(tài)基本無異常顯示，其富水規(guī)律南部淺埋區(qū)強(qiáng)于北部深埋區(qū)；據(jù)當(dāng)?shù)厝克空{(diào)查，一般小于1L/s，含水性弱，水化學(xué)類型為重碳酸鹽鈣型或重碳酸鹽鈣、鎂型。三、井田隔水層井田內(nèi)各含水層之間都有良好的隔水層，當(dāng)其完整性，連續(xù)性未被破壞時，完全可以隔離上下含水層之間的水力聯(lián)系。區(qū)內(nèi)各含水層之間基本上都有隔水層相間，但主要的有以下三層：1、二疊系上、下石盒子組泥巖隔水層二疊系上、下石盒子組地層為一套泥巖和砂巖交互沉積地層，泥巖沉積厚度大，

7、且連續(xù)穩(wěn)定，鉆孔鉆進(jìn)過程中水位不變化泥漿消耗不大。是基巖風(fēng)化裂隙含水層以及地表水與煤系地層之間較好的隔水層。2、15號煤層底板至本溪組頂面之間的隔水層位于太原組底部15號煤層之下的泥巖和砂質(zhì)泥巖等也為井田主要隔水層，厚度約18m左右，質(zhì)地致密，發(fā)育普遍，隔水性較好，與下部的本溪組泥質(zhì)巖類一起組成了阻擋奧灰水的天然屏障。3、本溪組地層泥巖隔水層平均厚17.35m，巖性為砂質(zhì)泥巖、泥巖、鮞狀鋁土泥巖及不穩(wěn)定的石灰?guī)r，巖性致密，裂隙不發(fā)育，鉆進(jìn)時水文動態(tài)無變化，可視為上、下含水層之隔水層。此外，相間于各灰?guī)r、砂巖含水層之間厚度不等的泥巖、砂質(zhì)泥巖、也可起到層間隔水作用。四、周邊煤礦小窯及水患分析山西

8、和順百利煤業(yè)有限公司（原和順縣西溝聯(lián)營煤礦二坑）（關(guān)閉）為兼并重組關(guān)閉礦井。山西和順百利煤業(yè)有限公司前身為和順縣義興鎮(zhèn)西溝聯(lián)營煤礦二坑，2009年11月根據(jù)山西省煤礦企業(yè)兼并重組整合工作領(lǐng)導(dǎo)組辦公室文件晉煤重組辦發(fā)200963號“關(guān)于晉中市和順縣煤礦企業(yè)兼并重組整合方案（部分）的批復(fù)”，做為整合關(guān)閉礦井被山西和順正邦煤業(yè)有限公司兼并重組。該礦2006年11月由山西省國土資源廳頒發(fā)的1400000622705號采礦許可證，批準(zhǔn)開采15號煤層，井田面積1.314km2。該礦大部分已采空，我礦與山西和順百利煤業(yè)有限公司未采邊界留設(shè)40m的防隔水煤柱。三、 礦井充水因素分析及水害防治措施（一）地表水對

9、礦井充水影響井田內(nèi)井口所在位置的最高洪水位線均遠(yuǎn)低于各井口標(biāo)高，因此井田內(nèi)井口一般不會到受洪水灌井的威脅。根據(jù)導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算公式：1、式中：M-累計(jì)采厚 15號煤層導(dǎo)水裂隙帶高度為：120m。上述計(jì)算結(jié)果可知，井田南部煤層開采后導(dǎo)水裂隙帶高度達(dá)到了地表。因此，雨季井田東部地表水將會沿裂隙滲入井下工作面，增大礦井涌水量。所以必須加強(qiáng)地表踏勘工作，發(fā)現(xiàn)地表裂隙或塌陷，及時填埋，防治水害發(fā)生。同時要對井口和工業(yè)廣場等進(jìn)行排水，清理渠道淤泥和其它堆積物，保證排水暢通，防患于未然。（二）構(gòu)造對煤層礦井充水影響受區(qū)域構(gòu)造的控制，井田為一單斜構(gòu)造，開采過程中發(fā)現(xiàn)F2斷層及6個陷落柱等構(gòu)造。揭露構(gòu)造的導(dǎo)水

10、性較差。（三）采空區(qū)積水對礦井充水性影響該礦井充水的主要因素為其頂板以上灰?guī)r裂隙含水層沿頂板裂隙及塌陷裂隙向巷道的滲透。井田內(nèi)有南部采空區(qū)。（具體位置詳見15號煤層礦井充水性圖）（四）地下水對礦井充水影響井田內(nèi)開采15煤層底板標(biāo)高最低850m。據(jù)水文地質(zhì)劃分報(bào)告得知，井田內(nèi)奧陶系巖溶水水位標(biāo)高為680708m，巖溶水徑流由南向北方向運(yùn)移，井田內(nèi)15號煤層高于奧灰?guī)r溶水水位，（見15號煤層礦井充水性圖）。（五）礦井涌水量預(yù)測根據(jù)我礦近幾年來的采掘活動，我礦正常涌水量為70m/h，最大涌水量為90m/h。二、防隔水煤（巖）柱的留設(shè)設(shè)計(jì)根據(jù)煤礦防治水規(guī)定中第二章第四節(jié)“防隔水煤（巖）柱的留設(shè)”規(guī)定及

11、附錄三“防隔水煤（巖）柱的尺寸要求”，具體對我礦的防隔水煤巖柱留設(shè)設(shè)計(jì)如下：1、煤礦防治水規(guī)定第五十一條規(guī)定：相鄰礦井的分界處，應(yīng)當(dāng)留防隔水煤（巖）柱。礦井以斷層分界的，應(yīng)當(dāng)在斷層兩側(cè)留有防隔水煤（巖）柱。根據(jù)煤礦防治水規(guī)定附錄三第八條第一點(diǎn)規(guī)定：水文地質(zhì)簡單型到中等型的礦井，可采用垂直法留設(shè)，但總寬度不得小于40m。我礦15#煤層水文地質(zhì)屬中等型，礦井邊界沒有斷層，因此采用垂直法留設(shè)，設(shè)計(jì)井田邊界留設(shè)20m的防水煤柱，但相鄰礦井之間的井田邊界煤（巖）總寬度不得小于40m。2、煤礦防治水規(guī)定第五十二條規(guī)定：受水害威脅的礦井，有下列情況之一的，應(yīng)當(dāng)留設(shè)防隔水煤（巖）柱：（一）煤層露頭風(fēng)化帶；我礦

12、的煤層露頭區(qū)域已經(jīng)采空，現(xiàn)在和今后的采掘活動不會涉及到煤層露頭風(fēng)化帶，因此不需要對此進(jìn)行設(shè)計(jì)。（二）在地表水體、含水沖積層下和水淹區(qū)鄰近地帶；礦區(qū)內(nèi)不存在地表水體及含水沖積層，此二項(xiàng)不進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)附錄三第五條第二項(xiàng)規(guī)定：本礦井無水淹區(qū)，老空積水區(qū)的界限已基本查明，防隔水煤柱的尺寸應(yīng)按含水或?qū)當(dāng)鄬拥姆栏羲海◣r）柱的留設(shè)方法進(jìn)行留設(shè)。防治水規(guī)定附錄第二條規(guī)定：含水或?qū)當(dāng)鄬臃栏羲海◣r）柱的留設(shè)（圖3-2）可參照下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 20 m式中 L-煤柱留設(shè)的寬度，m； K-安全系數(shù)，一般取2-5； 本設(shè)計(jì)取2 M-煤層厚度或采高，m； 本礦煤層厚度5.5米 p-水頭壓力，MPa； 設(shè)計(jì)取0.5 Kp-煤的抗拉強(qiáng)度，MPa。 設(shè)計(jì)取0.6計(jì)算結(jié)果約等于9.6米，不得低于20米，設(shè)計(jì)防隔水煤（巖）柱為20米。（三）與富水性強(qiáng)的含水層間存在水力聯(lián)系的斷層、裂隙帶或者強(qiáng)導(dǎo)水?dāng)鄬咏佑|的煤層；根據(jù)地質(zhì)報(bào)告及實(shí)際采掘情況，我礦沒有與富水性強(qiáng)的含水層間存在水力聯(lián)系的斷層，因此本次不進(jìn)行設(shè)