第三章 矿井充水条件分析汇总
41 第三章 矿井充水条件分析
矿井充水条件是指矿井充水源、矿井充水通道和矿井充水强度。矿井充水水源和矿井充水通道时矿井充(突)水的本源,矿井充水强度是矿井充(突)水的结果。不同矿井充水水源和充水通道的结合构成了矿井充水强度,或者说矿井水文地质复杂程度。
第一节 矿井充水水源
矿井充水水源主要包括大气降水水源、地表水水源、地下水水源和老空水水源。其中地下水水源又分为孔隙含水层水源、裂隙含水层水源和岩溶含水层水源(薄层灰岩含水层水源和厚层灰岩含水层水源)。据统计地下水水害占到水害事故的60%,老空水水害占到30%,所以地下水和老空水是矿井防治水的重点对象。
一 地下水对矿井充水影响
1、直接充水含水层和间接充水含水层
为了区分个含水层对矿井充水性质和强度的影响差异,明确勘探工作和防治水工作的重点,将含水层分为直接充水含水层和间接充水含水层,见表3-1。
表3-1 直接充水含水层和间接充水含水层
含水层分类 定义
直接充水含水层 可以通过井巷或者露天矿坑的揭露、煤层回采后的冒落带以及底鼓充水途径,向矿井直接充水的含水层
间接充水含水层 与直接充水含水层有水力联系,但只能通过直接充水含水层向矿井充水的含水层
2、各类含水层对矿井充水的影响
42 不同类型的含水层作为矿井充水水源引发的矿井水害与其含水空间的发育特征和补给条件有关,又与不同类型含水层和开采煤层的空间相对位置有关,即煤层与含水层的赋存条件。各类含水层对矿井水害的影响见表3-2
表3-2 各类含水层对矿井充水的影响
含水层类型 赋存条件 对矿井充水的影响
孔隙含水层 1、煤层赋存与疏松孔隙岩层中
2、煤层赋存与坚硬岩层上部,被厚松散层覆盖 受采掘破坏的含水层为孔隙含水层,对矿井充水的影响取决于含水层的富水性及其与其他水源的水力联系,井筒揭露孔隙含水层直接充水,少数情况下因水位下降还会引起井壁破裂,第四纪底部为富水性强的含水层时,对浅部煤层安全开采有威胁
裂隙含水层 1、煤系地层中的砂页岩裂隙含水层组是井巷最经常揭露的裂隙含水层,因含水空间发育不好,富水性弱至中等,很少达到富水性强的程度
2、厚层的砂岩、砂砾岩含水层有时富水性较强,但一般距开采煤层较远,很少构成直接充水含水层 井巷揭露时有水,在无其他水源补给时,水量一般不大,且衰减快,可疏干,回采时顶板冒落而导致矿井充水,水量一般不大,含水较丰富的裂隙含水层多数是通过采动后的导水裂隙带和集中导水通道进入矿井
岩溶含水层 薄层灰岩含水层 主要是华北石炭二叠系煤田中、上石炭薄层灰岩含水层,既可能赋存于开采煤层的顶板,也可能赋存于开采煤层的底板 除井巷直接揭露外,采动裂隙、断层等集中导水通道都可能将其导入矿井
这类含水层当其岩溶裂隙发育、厚度较大时,常富水性较强
当其和其他水源无联系时,防治难度相对较小,当其与其他水源有联系时,常形成重大水害,防治难度较大
厚层灰岩含水层 以华南晚二叠系煤层为主,龙潭煤系顶板为长兴灰岩,底板为矛口灰岩,这些厚层灰岩不仅岩溶发育,而且与煤层之间无隔水层或隔掘进和回采时均受到岩溶水的威胁,充水时往往来时凶猛,并伴有突泥突砂现象,有时涌水通道与地表岩溶塌陷相同,使河水倒灌,有些通过
43 水层较薄 地下暗河的落水洞进入矿井,水量受季节降水量大小影响
华北型煤矿的基底是寒武系或者奥陶系灰岩,由于出露面积大、分布广、厚度大、补给好、富水强、距下组煤相对较近、水压高,除通过集中导水通道直接突水入矿井外,还是下组煤底板下直接充水含水层最重要的补给水源,一般被视为华北地区重特大水害的元凶 奥陶系灰岩距下组煤尚有一段距离,多数情况下不是矿井充水的直接充水含水层,它既可以通过补给直接充水含水层向矿井充水,也可以通过断层、陷落柱、导水钻孔等集中导水通道向矿井充水
二 地表水对矿井充水的影响
地表水是指江、河、湖、海、池塘、水库中的水。地表水对矿井充水的影响见表3-3。
表3-3地表水对矿井充水的影响
类型 充水途径 对生产矿井的影响
江、河、湖、海、池塘、水库等 1、洪水冲毁井口围堤直接灌入;
2、通过地表水体下松散岩层、基岩含水层露头再渗人井巷;
3、通过采后顶板冒落带贯通、地表塌陷裂缝渗人;
4、通过构造破碎带、老窑直接溃入 1、充水程度决定于井巷距离地表水体的远近以及地表水体下岩层岩性、厚度和构造情况;
2、地表水作为充水水源经常构成定水头的供水边界,因此动水量稳定,不易疏干;
3、贯通岩溶断裂带时,往往造成严重的淹井事故
三 大气降水对矿井充水的影响
除了露天煤矿大气降水与矿坑充水有直接联系外,井下开采的煤矿,大气降水多事矿井充水的间接水源,通过入渗补给充水含水层进入矿井。大气降水对矿井充水的影响见下表3-4.
表3-4 大气降水对矿井充水的影响
充水方式 充水途径 对矿井充水影响
大气降水的渗1、通过井巷上部表层渗人 1、涌水量有明显的季节变化
2、涌水量“峰值”滞后于降水量“峰值”,
44 人 2、通过采空区对应地表的裂隙水渗人
3、通过直接或间接充水含水层露头区的孔隙、裂隙或岩溶渗人 滞后的时间长短取决于井巷深度和地表与井巷间岩层的渗透能力,一般在其他条件相同时井巷越深,滞后时间越长;
3、高寒地区受大气降水影响出现两个峰值,一在雨季,一在春节融雪季节
大气降水很少造成矿井灾难性水害,但暴雨径流常沿位置较低的井口(包括废弃井口)、采空塌陷区和岩溶塌陷坑等灌入井下,形成灾难性水害。这种水害很难与地表水害严格区分。
四、老窑积水对矿井充水的影响
老窑积水包括古代老窑积水、近代地方小窑积水、地方煤矿和国有大矿的采空区积水。当采掘工作面揭露或接近了这些采空积水区后就会造成矿井充水,甚至会引发不同程度的水害。老窑积水对矿井充水的影响见下表3-5
表3-5 老窑积水对矿井充水的影响
类型 积水特征 对生产矿井的影响
古代老窑积水和近代小窑积水 1、因受技术条件和设备能力的限制,开采深度有限,主要分布于矿井浅部且采空范围和积水量均不大;
2、因年代久远或无具体测量资料,采空位置,范围、积水量一般不清;
3、因开采规模有限,积水量一般不大,主要水源为煤系含水层水,以静储量为主,少数有其他水源补给;
4、对国有大矿浅部开采影响较大,随矿井开采转入深部和小煤窑关停并转影响较少 1、多为突然发生,发生时瞬时水量大,具强大破坏力,在水量大,水压高,工作面位置低时常造成伤亡事故,是煤矿水害中造成伤亡事故最多的水害
2、采空积水引发的水害因其静水量为主,一般水害发生后,水量衰减快,水压亦随之快速下降,不会造成特大淹井事故,但伤亡事故居高不下,是煤矿防治水的重中之重。
3、老空积水呈酸性,对排水设备和矿山机械具有腐蚀性
4、水害发生的同时还伴有H2S和CH4溢出伤人
乡镇地方煤矿和部分国有大矿采空区积水 1、整顿后的乡镇煤矿和部分地方煤矿多开采国有大矿周边煤炭资源,有时采深较大
2、现代煤矿企业采空位置,范围积水量应该是比较清楚,但
45 实际上仍然有些清楚有些不清楚,清楚与否取决于是否有准确图纸和是否坚持“预测预报,有疑必探,先探后掘,先治后采;
3、积水以静储量为主,但与其他采空区想通或其他水源补给时,水量也可能很大
第二节 矿井充水通道
矿井充水通道和充水含水层一样可分为直接充水通道和间接充水通道,由于井巷的进水方式不同,同样性质的充水通道所起的作用也不一样。不同形式充水通道对矿井充水的影响见表3-6.
表3-6 不同形式充水通道对矿井充水的影响
集中导水通道类型 形成条件 对矿井充水的影响
巷道掘进形成的充水通道 1、巷道所陷落岩层的空隙(包括孔隙、裂隙和岩溶)
2、巷道松动圈范围内沟通水源的通道,一般也已裂隙、孔隙为主
3、对于岩煤层掘进的巷道,主要在直接顶底板岩层内;对于穿层巷道可能会影响多个岩层,包括富水性强的含水层 1、除巷道揭露岩层为厚度较大、岩溶相对发育的断层灰岩外,一般水量较小不致发生灾害性充水。
2、凡厚度较大,岩溶发育的断层灰岩被揭露是会发生突水,但只要与原层灰岩含水层或地表水没有水力联系,不致发生重大水害,治理难度也相对较小。如有联系,则可能发生重大水害,治理难度较大
回采采场引起的顶板冒落带和底板破坏带 1、煤层采动后,由于回采冒落和底板破坏影响到较多的岩层,冒落带的岩层和底板破坏带内的岩层都会影响矿井充水,这时矿井充水通道主要是顶板冒落带和底板破坏带。
2、有一点值得注意的是迄今为止真正由于水压和隔水层对应而发生的底板裂隙充水的实例很少,都在很大程度上与构造破坏有关 1、回采工作面充水与煤层顶底板岩层的性质(主要是富水性)及其组合关系很大,如顶底板岩层为砂页岩互层时,一般水量不大,冒落后会涌水,但水量一般不大,且随时间衰减,有富水性较弱岩层时水量可能会较大,但不致构成较大水害
2、回采工作面出大水的关键是顶板冒落带(导水裂隙带)或底板破坏带是否会破坏到强含水层,或通过集中导水通道与强含水层或地表水体发生水力联系
集中导水通道(导水陷1、是导致煤矿重大水害的最重要充水通道,煤矿历史上发生过的重特大水害无一不与其有关 1、集中导水通道是采掘工作面直接导通强含水层如奥灰、寒武、地表水体和断层灰岩中厚度较大,岩溶
46 落柱、导水断层、导水钻孔) 2、集中导水通道除导水钻孔是人为因素形成的,多数是地质历史的产物,在多数情况下矿压的破坏不起主要作用,只是有自然条件已处于充水的临界状态时,矿压破坏起诱导作用,所以不宜过分强调矿压的作用,必须具体问题具体分析,如果含水层或水体距开采煤层很远,矿压冒落高度或底板破坏深度都是无法达到的
3、只要集中导水通道沟通了工作面与强含水层(或其他水体)都可能发生重特大充水,这就是为什么开采山西组煤层和石盒子组煤层也会发生奥灰充水的原因 发育,单位涌水量已超过1L/s.m等,一旦沟通将构成较重大水害
2、集中导水通道充水即决定于通道本身的导水性强弱,更决定于是否导通了强含水层或其他水体,集中导水通道如不导通强含水层或水体,也不致发生较大的水害
3、在集中导水通道发生的充水中,导水通道的形成主要是地质作用的结果,矿压破坏不起主导作用,在已接近临界充水状态的情况下,矿压可能起诱发充水的作用
一、 巷道直接充水通道
由巷道掘进过程中揭露的岩层,主要有两种情形:一类是煤层和煤层直接顶底板岩层,煤层在大多数情况下是隔水的,煤层直接顶底板岩层多以泥岩或砂质泥岩为主,或是隔水的或是富水性很弱的岩层,运输大巷和回风大巷经常在砂岩层中掘进(因其强度大,易于维护),而且经过锚喷支护后也很少充水;另一类是穿层巷道,揭露的岩层较多(如井筒要穿过多层孔隙含水层或流砂层,煤层砂岩或断层灰岩等)掘进过程中受水的影响也较多,部分石门有时会通过富水性较强的灰岩,也常常是采用注浆方法通过。
巷道掘进时,也会受到动压破坏的影响,因松动圈影响范围很小,较之回采情况下采动破坏要小很多,除了掘进岩层本身富水性较强之外,在富水性弱的岩层中掘进的巷道很少波及到强含水层或其他水体。
二、回采时的采动破坏裂隙通道
采用全部垮落法管理顶板的条件下,只要达到一定的深度,覆岩
煤矿防治水规定
《煤矿防治水规定》
国家安全生产监督管理总局令
第28号
《煤矿防治水规定》已经2009年8月17日国家安全生产监督管理总局局长办公会议审议通过,现予公布,自2009年12月1日起1984年5月15日原煤炭工业部颁发的《矿井水文地质规程》(试行)和1986年9月9日原煤炭工业部颁发的《煤矿防治水工作条例》(试行)同时废止。施行。
局长 骆琳
二OO九年九月二十一日
煤矿防治水规定
第一章 总 则
第一条 为加强煤矿的防治水工作,防止和减少水害事故,保障煤矿职工生命安全,根据《安全生产法》、《矿山安全法》、《国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》等法律、行政法规,制定本规定。
第二条 煤矿企业(矿井)、有关单位的防治水工作,适用本规定。
现行煤矿安全规程、规范、标准等有关防治水的内容与本规定不一致的,依照本规定执行。
第三条 防治水工作应当坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则,采取防、堵、疏、排、截的综合治理措施。
第四条 煤矿企业、矿井的主要负责人(含法定代表人、实际控制人,下同)是本单位防治水工作的第一责任人,总工程师(技术负责人,下同)具体负责防治水的技术管理工作。
第五条 煤矿企业、矿井应当按照本单位的水害情况,配备满足工作需要的防治水专业技术人员,配齐专用探放水设备,建立专门的探放水作业队伍。
水文地质条件复杂、极复杂的煤矿企业、矿井,除符合本条第一款规定外,还应当设立专门的防治水机构。
第六条 煤矿企业、矿井应当建立健全水害防治岗位责任制、水害防治技术管理制度、水害预测预报制度和水害隐患排查治理制度。
第七条 煤矿企业、矿井应当编制本单位的防治水中长期规划和年度计划,并组织实施。
第八条 煤矿企业、矿井的井田范围内及周边区域水文地质条件不清楚的,应当采取有效措施,查明水害情况。在水害情况查明前,严禁进行采掘活动。
发现矿井有透水征兆时,应当立即停止受水害威胁区域内的采掘作业,撤出作业人员到安全地点,采取有效安全措施,分析查找透水原因。
石壕煤矿矿井充水因素分析及评价
石壕煤矿矿井充水因素分析及评价
摘要:通过对石壕煤矿区的实地勘查,本文主要对矿井充水水源及矿井充水水影响因素进行了分析,利用导水裂隙带发育高度计算结果对各可采煤层顶板充水性进行了分析评价,并采用地下水动力学法、比拟法予以计算对矿井涌水量进行了分析评价。
关键词:石壕煤矿 充水因素 顶板充水 大井法 比拟法
随着国民经济建设的不断发展,国内能源供需矛盾日显突出。重庆市煤炭需求量呈迅速增长趋势,供需形势日趋紧张。而目前重庆境内许多矿山煤炭保有资源储量不足,面临资源枯竭。为提高煤炭资源保障程度, 在矿井建设、生产阶段亦应重视详查区浅部地段水文地质观测、资料的收集及综合分析研究,以指导深部区的水文地质工作及矿井防治水工作。
1、矿井主要充水水源
石壕煤矿是用竖井加斜井开采M6-3、M7-2、M8煤层。现生产水平标高为+380m,分南北两个盘区生产,主采M8煤层,以M6-3、M7-2煤层作为保护层开采,开采面积较大。竖井揭露过程中,长兴组有一处出水点,呈滴水状态,流量为0.00361L/s,说明该层地下水补给条件差,富水性弱;但在生产过程中,开采N1801工作面北段开采面积累计达4000m2时,顶板来水达23.889L/s。这说明该层富水性不均的特点。
石壕煤矿运输大巷布置在茅口组顶部,巷道掘进过程中遇有13个溶洞,但绝大多数为干溶洞,仅少数溶洞含有地下水和瓦斯,当一揭穿溶洞,瓦斯和水一起涌出,多年的流量观测资料表明,涌水量为29.55m3/d至91.48m3/d,一般55.16m3/d;待其储存量疏干即断流或水量大减。这说明茅口组地层补给条件差,富水性弱。
本矿井水主要来自顶板水和底板水。矿井水的大小与开采面积及大气降雨关系密切。开采面积增大,降雨量大,涌水量也随之增大。
2、矿井充水因素分析
2.1 充水方式
由于矿井直接充水含水层富水性不太强,矿井出水方式主要以渗水、滴水、淋水为主,局部可能突水。
从庞庞塔井田富水性分析矿井充水条件
科技与创新I Science and Technology&Innovation
文章编号:2095—6835(2015)09—0126—02 2015年第9期
从庞庞塔井田富水性分析矿井充水条件
陈晓枫
(山西省煤炭地质148勘查院,山西太原030027)
摘要:奥陶系含水层由于范围广、富水性较强,长期以来一直是煤矿生产的重要地层。以山西临县庞庞塔井田为例,
本区奥灰含水层富水性中等,奥灰水位普遍高于主要可采煤层底板标高,底板突水已成为矿井水害防治的重点。因此,
从大气降水、地表水、地下水和老空水等充水水源,以及断层、陷落柱和顶底板采动破坏等方面分析了矿井充水条件,
这对煤层开压、开采具有比较重要的指导意义。
关键词:富水性;充水条件;充水水源;底板扰动破坏
中图分类号:TD745 文献标识码:A DOI:10.15913 ̄.cnki.kiycx.2015.09.126
庞庞塔煤矿位于山西省临县县城以东城庄镇程家塔村一木
瓜坪乡杨家崖村一玉坪乡永丰村一带,地处吕梁山脉中段西部
的中低山丘陵区,为典型的梁峁状黄土丘陵地貌,地形切割剧
烈,沟谷多呈“v”字形,植被稀少,水土流失严重,地势为 东高西低。
柳林岩溶水系统位处晋西南吕梁复背斜的西翼,即吕梁山
中段的西部,其东部为中高山和中山地形,一般海拔为1 200~
1 500 rQ,地形陡峭,沟谷发育,沟谷深切,基岩裸露;西部为 低山丘陵地形,塬、梁、峁和沟壑密布,黄土丘陵延绵起伏,
地形复杂,大部被黄土覆盖,局部基岩裸露;中部为山间盆地
(河谷),一般海拔为800—1 000 m,地势较为平坦,起伏不大,
发育有河床、河漫滩和不对称阶地。纵观全区,地势东高西低,
南北高、中部低,由北、东和南三面向三川河谷倾斜。勘查区 位于柳林泉域排泄区东北部的岩溶水径流一滞留区。
依据区内地层发育状况及其水文地质特征,可将研究区地
下水含水层划分为奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水岩组,石炭
煤矿水文地质类型划分
煤矿水文地质类型划分
1矿井水文地质条件
1.1主要含水层
1.1.1松散岩类孔隙含水层组(孔隙水)主要为第四系松散沉积物,由砂质粘土夹细砂或卵砾石组成,厚度15m左右,水位埋深小于15m。呈带状分布于沁河及其支流河谷两岸。富水性较好,单位涌水量一般为0.1~5.0L/sm。主要承受大气降水补给,向河流及基岩风化带含水层排泄。水质类型属HCO3-Ca.Mg型水。
1.1.2碎屑岩浅层裂隙水含水岩组(裂隙水)风化带厚度受地形起伏的影响,据钻孔资料综合分析一般为60~90m,最深可达100余米,富水性取决于风化裂隙发育程度。该含水层一般呈潜水性质,直接承受大气降水的补给,浅部富水性较强,下部较差,据井检孔的3次抽水试验,降深9.47~62.37m,单位涌水量0.0052~0.1655L/sm,平均为0.0075L/sm,渗透系数为0.0109~0.8974m/d,平均为0.3747m/d,富水性中等,水质类型为HCO3-Na型水。
1.1.3碎屑岩裂隙含水层组(裂隙水)该含水岩组主要指二叠系砂岩裂隙含水岩组,其中石千峰组、上石盒子组三段地层矿区内普遍出露。含水层为巨厚层粗砂岩及中细粒砂岩。直接承受大气降水的补给,在地形相
宜处以下降泉的形式排出地表。下石盒子组、山西组地层深埋地下,含水层主要为中细粒砂岩,是3号煤的主要充水来源。钻进中的冲洗液消耗量及水位变化不大,岩芯裂隙不发育,据ZK3-1孔的抽水试验,降深36.12m,单位涌水量0.00108L/sm,渗透系数为0.00063m/d,水位标高694.04m,水质类型为HCO3-KNa型水。
1.1.4碎屑岩夹碳酸盐类裂隙岩溶含水岩组(裂隙岩溶水)矿区内该地层埋藏较深,含水层岩性为砂岩、灰岩,其间夹数层泥岩、砂质泥岩等隔水层,裂隙不发育,相对减弱了各含水层之间的水力联系。据井检孔的2次抽水试验,降深66.18~79.28m,单位涌水量0.00078~0.0012L/sm,平均为0.00099L/sm,渗透系数为0.0039~0.0059m/d,平均为0.0049m/d,弱富水性,水质类型为HCO3-Na型水。钻孔资料说明该组中灰岩岩溶裂隙均不发育,冲洗液消耗量及水位无明显变化。
纳林河二号矿井水文地质及充水因素分析
纳林河二号矿井水文地质及充水因素分析
摘要:本文以纳林河二号矿井地质报告为依据,并对该井田各地层岩性及含(隔)水性特征、构造、地表水、地下水之间的关系进行了详尽的分析。
关键词: 纳林河二号井 水文地质 充水因素分析
Abstract: in this paper, LinHe 2 mine geology report as the basis, and the field of
lithology and all over with (the) water features, structure, the relationship between
surface water and underground water for a detailed analysis.
Key words: the LinHe no.2 shaft hydrogeology water filling factor analysis
中图分类号:TD163 文献标识码:A 文章编号
纳林河二号矿井位于内蒙古东胜煤田纳林河勘查区的西部,井田南北长约13.8km,东西宽约12.4km,面积约139.39km2。纳林河二号矿井大地构造分区属于华北地台鄂尔多斯台向斜东胜隆起区,具体位置处于东胜隆起区的南部。岩层倾角1-3°,褶皱、断层不发育,局部有微弱波状起伏,无岩浆岩侵入,属构造简单型煤田。
井田内各地层岩性及含(隔)水性特征:
1、全新统冲洪积砂砾石层孔隙潜水含水层(Q4al+pl)
含水层岩性为灰黄色、浅黄色中细砂及砂砾石层,厚度一般5-20m,主要分布在无定河、纳林河及嗅河沟的河床、河漫滩及阶地之上。地下水位埋深1-3m,单位涌水量2.5-5L/s·m。富水性强,为间接充水含水层。
2、全新统风积砂层孔隙潜水含水层(Q4eol)
含水层岩性为灰黄色、黄褐色中细砂、粉细砂,结构松散,沉积厚度一般小于30m,遍布全区。地下水位埋深0.50-3.00m,单位涌水量0.25-1.00L/s·m,富水性中等,该含水层为矿床的间接充水含水层。
浅析矿井充水水源
浅析矿井充水水源
摘 要:针对紫金煤矿特殊地理位置,分析了该矿的充水水源,为日后井田开采提供相关理论依据。
关键词:充水水源;上组煤;下组煤;地表水
矿井充水水源指的是能够进入矿床或井巷的水,它们主要有:大气降水、地表水、地下水和老窑水。
紫金煤矿一号井田主要开采二叠系山西组2#(上组煤)和石炭系太原组11#煤层(下组煤)。由于紫金一号井田范围内地表基本覆盖有一定厚度的新生界黄土、粉质粘土及砂质粘土,普遍发育有粘土隔水层,而且煤层埋藏较深,主要河流及沟溪相距煤层较远,且有巨厚的泥质岩层相隔,故地表水及大气降水对煤层开采的直接影响相对较小。紫金一号井田范围内没有小窑及老窑开采,仅在北部的暖泉沟煤矿,存在采空区积水。因此,根据紫金一号矿井生产的实际,矿井充水水源主要来自地下水。现重点对其上、下组煤的矿井充水条件初步分析如下。
1 上组煤充水水源
1.1 上组煤顶板充水水源
上组煤(2#煤)顶板直接充水水源主要来自二叠系山西组几层中粒砂岩和粗粒砂岩含水层,以及下石盒子组底部K8中粒砂岩含水层(考虑到受采动裂隙影响,导水裂隙可能达到K8砂岩,因此将直接充水水源上推到K8砂岩),含水层累计厚度3.65~10.10m。由于砂岩含水层难溶成分高,裂隙开启程度差,加之砂岩与泥质岩层呈相互叠置结构,所以地下水的补、蓄条件不佳。据邻区李雅庄井田L-9、L-21号孔抽水试验,二叠系砂岩的单位涌水量在0.00047~0.0011L/s.m之间,即上组煤顶板直接充水含水层富水性为弱—极弱,仅表现为以滴水或淋水形式向矿井充水。
上组煤顶板间接充水水源主要来自二叠系下石盒子组K9砂岩含水层和上盒子组K10、K11、K12等砂岩含水层以及其间所夹的薄层中粗砂岩含水层中地下水。砂岩结构致密、坚硬,裂隙开启程度较差,多为泥质充填或半充填,一般富水性差,含水微弱。在紫金一号井田沟谷一带,地表风化裂隙较发育,在接受大气降水入渗补给后,可赋存基岩风化裂隙潜水。基岩裂隙水的出露高程随地形起伏而变化,同一地貌单元乃至同一地段,其出露高程相差悬殊,无统一水位,也无统一或固定循环系统。由此可见,风化裂隙泉水的出露高程远远高于可采煤层围岩含水层水位高程,由于有巨厚的弱透水层或隔水层相隔,地表基岩风化裂隙含水层与其下伏裂隙水含水层的水力联系微弱,不会对矿井开采造成较大影响。
山西省霍州矿区水文地质条件及矿井充水条件分析
第l9卷增刊2 2O0r7年l0月 中国煤田地质 COAL GEOLOGY OF CHINA Vo1.19 Sup2 0ct. 2o07 文章编号:lOO4—9177(2007)¥2—0034—04
山西省霍州矿区水文地质条件及矿井充水条件分析 李曦滨,常辉 (中国煤炭地质总局第四水文地质队,河北邯郸056001) 摘要:山西省霍州矿区是全国少有的低硫焦煤基地之一,由于矿区处于郭庄岩溶水系统的径流带和排泄区.地下 水富水性强,矿区水文地质条件复杂,加之构造十分发育,断裂构造平均9l条/km2,陷落柱平均60个/km2.水害类型 复杂多样。随着开采水平的不断延伸和开采深度的不断加大,多数矿井带压开采,最大承压6、lMPa.矿井受水害威 胁程度也越来越大。依据其水文地质条件,将其充水类型划分为四种类型,以及四种导水方式,并确定了该区含水岩 层的富水性。 关键词:水文地质条件;矿井充水条件;富水性;导水通道;霍州矿区 中图分类号:P641.4 文献标识码:A . 1 矿区概况 霍州矿区地处山西省霍西煤田中部.临汾盆地 的最北端。东起霍山西侧。西至吕梁山东麓。南至洪 洞县。北接汾西矿区。矿区地处霍山、吕梁山两个隆 起带间。以低山和黄土丘陵地貌特征为主.地形南 低北高。海拔500~l 300m。区内汾河由北而南流经 矿区。矿区面积l 565km2。霍州矿区现有七对矿井分 布在汾河两岸。汾河以东有曹村、辛置、李雅庄矿 井。汾河以西有白龙、团柏、迥坡底和干河矿井。 2地质概况 2.1地层 霍州矿区主要地层为太古界、元古界长城系、 古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、第三系、第 四系。区内部分地区为新生界地层覆盖。仅在汾河 河谷有少量奥陶系出露.局部二叠系下统下石盒子 组和山西组出露。 本区含煤地层为石炭系中统本溪组和太原组, 二叠系下统山西组。含煤层共l5层。平均总厚度 14.56m。主要可采煤层有l 、 、l 、10#合并开采) 和ll 煤层。 2.2构造 霍州矿区处于祈吕贺兰山字型构造东翼外缘 及新华夏系构造复合部位,以断裂构造为主,伴有 开阔褶曲。为一个轴向NNE的开阔向斜,向斜以西 和以东分别为吕梁山和霍山复式背斜,背斜轴向均 为NNE向。即霍西复向斜。 作者简介:李曦滨(1967一),男,河北省邯郸市人,高级工程师,1991 年毕业于华北水利水电学院地质系水文地质工程地质专 业.主要从事水文地质、工程地质、环境地质及矿井防治 水工作。 罗云山断层和霍山断层分别构成了霍西煤田 霍州矿区的西部和东部边界。边界之内发育了一系 列规模较小的正断层。构成了山西地堑临汾盆地 内,阶梯状断陷及地堑地垒相间和复杂构造格局。 一系列正断层主要有:下团柏断层、上团柏断层,赤 峪断层、什林断层、张端断层和万安断层。此外,中 小断层极为发育。 3区域水文地质条件 3.1泉域系统 霍州矿区岩溶地下水属郭庄泉岩溶水系统。该 系统总面积5 128km .其中裸露区面积l 5lOkm2。东 部边界灵石以南由近南北向展布的霍山断裂构成。 灵石以北由汾介断裂构成。为阻水边界:西部边界 大体平行于紫荆山断裂带。以紫荆山断层及出露地 表的寒武系徐庄组以老地层为阻水边界:北边界以 文水县康家堡及以西寒武系徐庄组以老地层出露 地表为界。构成阻水边界:西南段以山头地垒、青山 峁背斜为界。构成与南部龙子祠泉岩溶水系统的分 界:东南段以万安断层为界形成局部透水边界。郭 庄泉排泄区位于霍州市南7km处的郭庄附近,郭庄 泉在0.5km 范围内有泉眼60个。该泉受下团柏断 层阻隔形成的上升泉。 3.2地下水补径排条件 霍州矿区在区域上处于由汾河断陷盆地及周 围的吕梁山、霍山山区组成的完整的水文地质单元 内。补给区为吕梁山裸露区以东奥陶系灰岩广泛发 育的地带。在汾河河谷奥陶系石灰岩出露地段,河 床基本由奥陶系灰岩组成。第四系砂砾石孑L隙含水 层和奥灰含水层相互贯通。汾河高水位期地表水大 量渗漏补给奥陶系灰岩。因此,
南屯煤矿矿井充水条件与突水特征分析
2010年第7期 中州煤炭 总第175期
南屯煤矿矿井充水条件与突水特征分析
王肖凤 ,符 勇 ,康彩艳
(1.河南理工大学资源环境学院,河南焦作454003;2.陕西理工学院经济与法学院,陕西汉中 723000)
摘要:南屯煤矿投产以来,矿井水量较大,防治水工作难度大,矿井安全形势更加严峻。通过对南屯煤矿矿井 充水条件与突水特征的分析,将突水划分为导水断层突水、向斜突水及采动裂隙波及红层突水3种类型,并 根据其突水特征,提出矿井水防治的建议。 关键词:矿井水;充水条件;突水特征 中图分类号:TD745.2 文献标识码:A 文章编号:1003—0506(2010)07—0096—02
Analysis on Water Filling Conditions and Characteristics of Water Inrush in Nantun Mine
Wang Xiaofeng ,Fu Yong ,Kang Caiyan (1.Resource and Environment Institute,Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454003,China; 2.Economy and law Institute,Shanxi University of Technology,Hanzhong 723000,China)
Abstract:The quanlity of underground water was large and water control job was dificult since Nantun Coal Mine was went into produe— tion,and the safety situation was severe.Based on the analysis of filling condition and characteristics of water burst about mine water in Nantun Coal Mine,three water—bursting modes were plotted out:watered fault,synclinal and mining fracture spread red layer modes.Ac— cording to characteristics of water burst,the paper also proposed suggestions about prevention of mine water. Keywords:mine water;filling condition;characteristics of water burst
大明煤矿(立井)充水条件分析及防治对策
工 术 大明煤矿(立井)充水条件分析及防治对策 杨晓光’ 1.铁煤集团大明煤矿地测科辽宁调兵山 1 1 2700 【摘要】大明煤矿(立井)于1958年建井,经过多年的采掘活动,矿井 的水文地质条件发生了较大的变化。通过分析本井田的充水条件,摸清井田 充水的相关规律,并通过采用技术手段、使用先进的科技设备等方式方法 防治水害。 【关键词】井田;充水条件;防治;分析 引言 水灾一直是威胁煤矿安全的五大杀手之一,2010年3月28 E1发生的 王家岭煤矿透水事故,造成了l53人被困,l15人成功获救,3 人遇难的特 大事故。因此有效的防治水灾成为了摆在煤矿安全防线上的一道难题。 大明煤矿(立井)是一座拥有55年历史的老矿山,巷道采空区关系复杂, 开采深度距离地表较浅,充水条件较复杂,做好大明煤矿(立井)的水 文地质条件分析工作就显得非常重要。 1、水文地质条件 1.1水文地质条件 根据聚煤时期大明煤矿(立井)水文地质条件分区为东北煤田工程 水文地质区 水文地质条件类型为中等。 1.2井田内含水层 1.2.1第四系含水层 井田范围内被第四系地层覆盖,由中、细砂层组成,颗粒圆滑均匀, 岩性在垂直及水平方向变化不大,含水层厚6.0-24.0m,向东西及南翼 逐渐变薄,水位在0.5-3.0m之间,平均稳定水位1.88m,水的流向多为 北东方向。矿井开采后地表形成塌陷坑,第四系含水层积水聚在塌陷坑 里,与第四系含水层互为补给。 1.2.2中生界(Kz)粗粒碎屑岩承压水含水层 该含水与第四系地层直接接触,由细、中、粗砂岩及砂砾岩、砾岩组 成。该层厚30-200m,一般在60.0-80.0m,平均厚度达67.7m,在砂岩 中夹不稳定的砂质泥岩、泥岩及粉砂岩等,能起隔水作用。含水层排泄 主要靠风化裂隙及构造裂隙通道渗入井下o 1.3隔水层 井田内良好的隔水层主要为泥岩层,但该泥岩并非全井田整体发 育,而是交错分布,主要沉积在白垩系地层中,厚度不一,层数少 ̄11-2 层,多 ̄U7-8层,平均4-5层,总厚度0.3~2Om,平均厚度8m左右。泥岩 一般灰黑色,块状结构,硬度较小,具有较好的隔水陛。 2.矿井充水因素分析 2.1充水水源 2.1.1大气降水 大气降水的主要形式是雨和雪。它们一部分蒸发 和流走外,另一部分沿着第四系含水层的空隙和裂隙渗入地下或积聚在 塌陷坑内,补给第四系含水层。 2.1.2地表水 地表水主要是经过塌陷坑里积水,积水通过空隙和 裂隙渗入第四系含水层。该井田内截止2012年末地面共有塌陷坑43个, 塌陷面积259.17Ym ,积水量约345万m 。本井田东6.0公里左右有辽河 流经,井田地表有两条人工河渠,东洋河及北洋河,由北向南流经井田 东部,均属季节性河流,是辽河右岸的一级支流。 2.1.3含水层 第四系含水层、砂岩、砾岩受风化的岩层通过空隙 和裂隙对侏罗系地层补给,或通过开掘巷道、钻孔形成补给。 2.1.4采空区积水 本矿井从1958年开始建井,至今已有5O余年历 史,井田内有众多的采空区和旧巷,其积水主要来源有:其一为工作面采 动后,导水裂隙带与上覆含水层相导通,使含水层水进入采空区,其二 为充填、消火、注浆等用水,赋存于采空区及旧巷之中。 2.1.5断层水 断层把含水层沟通,采掘工作面揭露或接近导水的 断层时,形成充水。 2.1.6封闭不良的钻孔 因钻孔封闭不良形成导水通道,使地表水、含水层、老窑采空区水 兰惠子 2.东煤地质局101勘探队辽宁调兵山112700 等流入井下,形成充水。本井田有地质钻 ̄L197个,现透、封;tL6个,并有9 个通讯(抽放)孔进行了透、封孔。 2.2矿井充水通道 2.2.1矿井充水天然通道 断层导水:东一四层回风材料道实见F6号断层,用风煤钻施工探眼 后,有水流出,邻近断层的巷道局部顶板有淋水点。 侏罗系含水层淋水:东一四层南一段工作面回顺在掘进及回采期 间,顶板为本含水层的岩层,出现了较大的淋水,因此该工作面没能完 全回采。 2.2.2矿井人为充水通道 井筒:该矿有井筒7个,其中入风井5个,回风井1个,报废封闭1个。 各个井筒均穿过第四系含水层,多年的使用每个井筒均有淋水流入井 钻孔导水:充填、通讯、抽放等钻孔,因封孔不好,出现过导水现 象,流出的水为第四系含水层水。 开采后冒落带、裂隙带导水:煤层赋存距地表(含水层)较近,冒落 带与导水裂隙带发育,将上部含水层水或邻近的老空水导入采空区。 2.3T ̄井涌水量 全矿在水仓入IZl设一个水文观测总站,用来观测矿井涌水量。在南 翼水仓、一四井大巷、东一采区石门设三个水文观测分站,用来观测各 个采区涌水量。根据2000-2012年的涌水量观测,最大涌水量为52.2m 3/b,最小为14.7m /h,平均为34.3m /h。 3,防治对策 3.1矿井存在的主要水害问题 大明煤矿(立井)资源的枯竭,开采下幅(层)煤势在必行,但本井 田采空区及巷道关系较复杂,在采掘前做好采空区下(邻近采空区)的 防治水工作成为以后工作的重中之重。部分地段的煤层赋存较浅,在回 采期间很容易通过导水裂隙带与含水层导通,造成水灾事故。地表塌陷 坑众多,并有季节性河流,因此在汛期期间可能发生洪涝灾害。 3.2采取的防治水措施 3.2.1及时做好矿井涌水量的观测工作,加强日常排水系统的检查 与维护工作。通过安设先进的仪器设备(KJ402矿井水文监测系统)对 井上下的受监测区域实时监测,一旦出现报警,立即采取安全措施,保 证人员及矿井的安全。 3.2.2在汛期到来前(期间)做好大坝巡查及塌陷坑巡查的相关工 作,发现问题及时处理。 4.结束语 大明煤矿(立井)是一个老矿井,受多年采动的影响,水文地质条 件日趋复杂,因此做好井上下的防治水十分重要也是十分必要的,在日 常工作中要严格按照“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的 十六字原则进行处理。要严格按照Ⅸ煤矿防治水规定》的内容执行,保 证人员和矿井的安全。 参考文献 [1】国家煤矿安全生产监督管理总局,国家煤矿安全监察局.煤矿防 治水规定[s].北京:煤炭工业出版社,2009:56. 【2]国家煤矿安全监察局.煤矿防治水规定释义【s】.北京:中国矿业 大学出版社,2009. 作者简介 杨晓光(1 986一),男,辽宁调兵山人,助理工程师,学士, 2009年毕业于辽宁工程技术大学,主要从事水文地质及矿井地质工 作。
矿井充水因素分析及水害防治措施
山西科技 SHANXI SCIENCE AND IECHN0LOGY 2014年第29卷第2期 文章编号:1004—6429(2014)02—0140—02
1项目概况 矿井充水因素分析及水窖防治措施 周海泉1,2 收稿日期:2013—11-28 (1.太原理工大学矿业工程学院,山西太原,030024;2.山西科创地质工程有限公司,山西晋中,030600) 摘要:通过对庄旺煤矿矿井充水因素分析,得出结论:该矿充水水源包括地表水、2号 煤层上覆砂岩裂隙含水层、采空区积水、奥灰水等4个方面;矿井充水通道包括导水断 层、岩层裂隙、采空导水裂隙带、封闭不良的钻孔等4个方面;本井田主要水害是来自 矿井采空区积水、古空区积水和周边矿井采空区积水。基于以上结论,采取了相应的矿 井水害防治措施。 关键词:矿井充水因素;水害;防治措施 中图分类号:TD74 文献标识码:A 山西宁武大运华盛庄旺煤业有限公司兼并重组整合原宁武 县大运华盛煤矿庄旺井田、原山西宁武达康煤业有限公司,整合 后井田面积增加2.049 7 km2,批准开采井田范围内的2、3、5、6 号煤层,核准生产能力由0.30x106 t/a提升为O.90X106 t/a。 2矿井充水因素分析及水害防治措施 根据井田水文地质条件和该矿目前涌水情况综合分析,本 矿井充水因素主要有以下几个方面。 2.1充水水源 2.1.1地袁水 本区地表无大的水体,对煤层开采没有充水影响。 2.1.2煤层上覆砂岩裂隙含水层 本区中西部二叠系下石盒子组砂岩裂隙水基本以泉和潜流 形式排人河道和沟谷,对矿井无充水作用。东部上石盒子组的隔 水层及含水层互层出现,其中的地下水对矿井充水作用也不大, 二叠系山西组砂岩,特别是l(2砂岩,厚度大,含水多,对2号煤 层有直接的充水作用。2~5号煤层之间有一层砂岩,单位涌水量 为0.019 t/(s・in),富水性较弱。一旦开采形成采空区后,顶板砂 岩裂隙水将沿裂隙进入采空区,形成矿坑积水。因此上覆砂岩裂 隙含水层对煤层开采会造成一定威胁。 2.1.3采空区积水 该矿已开采多年,2、5号煤层形成部分采空区,煤层采空对 上覆和下伏岩石破坏作用较大,不可避免地形成难以填充的空 间,大量裂隙存在,为地下水的径流创造了良好条件,沟通或加 强了煤层采空区上覆含水层和下伏含水层与采空区的水力联 系,并成为这些含水层进入矿井采空区的通道、裂隙、采空区以 及顶板冒落岩块间的空隙,成为储存地下水运动的巨大空间。采 空区积水是矿井水害的主要因素,因此搞清本区及周边采空区 积水面积及积水量尤其重要。 经调查及电法探测:本井田2号煤层采空区不存有积水,5 号煤层有4处采(古)空积水区,积水面积155 492 mz,积水量 315 741 m3。本井田及相邻区采空积水情况:西北部相邻区阳方 140 口矿业石湖煤层采掘范围目前不会对本井田有影响;东部相邻 区南沟井田,共有7处采空积水区,积水面积174 050 m2,积水量 213 407 m ,其中2号煤层有5处,积水面积114 670 m2,积水量 143 338m ,5号煤层有2处,积水面积65 380m ,积水量70069 m3;东北部相邻区德盛煤业有8处及1处巷道积水区,积水面积 61 450 rn2,积水量153 792 m ;而且德盛煤业(原雨田煤业公司) 曾在2008年6月13日发生一次3 500in,的透水事故,对本矿 井有很大的影响,故今后开采至其采空区附近时一定要留足防 水煤柱,而且要加强探放水工作,防止水害事故的再次发生,确 保矿井安全生产。 2.1.4奥灰水 根据2、3、5、6号煤层底板等高线及资源/储量估算图,井田 岩溶水位标高为1 287.73 m,2、3、5、6号煤层底板最低标高低于 岩溶水位差分别为127.73 m、127.73 m、207.73 m、207.73 m。 2、3、5、6号煤层带压区域底板标高位1 080.00 m~I 290.00 m,煤层底板距奥灰层顶面的隔水层厚度分别为95.70 Ill、89.70 ITI、45.70 m、43.90 m。 据《煤矿防治水规定》中突水系数计算公式: Ts=P/M (1) 式中: 为突水系数,MPa/m;JP为底板隔水层承受的水压, MPa;M为底板隔水层厚度,m。 经计算,各煤层最大突水系数0.021 MPa/m一0.056 MPMm,见 表1。本区各煤层突水系数均小于正常块段临界突水系数0.1 MPa/m,基本处于奥灰水带压开采的安全区。但考虑奥陶岩溶含 水层单位涌水量0.6444 (s・m),属中等富水性,故岩溶水对南 部5、6号煤层底板有突水的可能。 表1各煤层带压开采最大突水系数 煤层号 最低底板标高,m 水位标高,m 突水系数,(MPa・m ) 2 1 160 1 287.73 O.021 3 1 160 1 287.73 0.O24 5 1 080 1 287.73 0.054 6 1 080 1 287.73 0.056 2.2充水通道 矿井充水通道包括导水断层、岩层裂隙、采空导水裂隙带、
