矿井防治水中长期规划

叙永凉水井煤矿防治水中长期规划叙永凉水井煤矿 二00七年三月叙永凉水井煤矿防治水中长期规划一、矿井概况: 叙永凉水井煤矿位于四川省叙永县震东乡西湖村太平二社，行政区划隶属叙永县震东乡所辖。主井口地理座标：东径1052919，北纬280748。直角坐标：X=3112989.857，y=35547992.595，H=495.398m。主要产品为无烟煤，靠公路运输。井口位于321道大（方）纳（溪）公路旁，北西行9km达叙永县城，可达建设中的隆（昌）纳（溪）铁路叙永车站，从叙永行108km至泸州，接长江航运和隆（昌）纳（溪）铁路。往南可通过321国道大（方）纳（溪）公路和川云东路直达贵州云南等省。凉水井矿系重庆永川市宝丰镇乡镇企业办在叙永建的矿井，设计生产能力9万吨/年，现属渝西矿业（集团）有限公司。现有员工近140人，使用的主要原材料有：炸药、雷管、坑木、钢轨、电缆等。主要的生产工艺流程为：放炮落煤，人工攉煤，人工装煤，运煤。主要水害有地表水，地下水和废弃老窑积水。矿井主井口平面坐标为：X=3112989.857 Y=35547992.585 H=495.398m矿井风井井口平面坐标为：X=3112430.271 Y=35549207.271 H=577.410m2005年9月由四川省国土资源厅换发新采矿许可证，批准开采C19、C20、C24、C25煤层，允许采高+550m+200m。井田面积3.2212km2。拐点坐标如下表：矿井拐点坐标表拐点号XY拐点号XY13113045355475051131136903555128023113400355490001231135103555113033113690355500001331133103555084543113830355504451431130003555031053114140355509801531128003554988063115170355510301631125003554900073115470355513401731123403554843083115000355513251831126503554818093114450355512251931125253554746010311414535551295矿山在平面上呈弧形分布，南东与东南海煤厂相邻，南与黄荡田煤矿相邻，西南与粘硫煤矿相邻。矿井开拓方式：平硐及暗斜井开拓方式，井筒个数：两个(主井、回风井)，主井：位于工业广场，主井口标高+495.398m，回风斜井：位于地表冲沟附近，井口标高+577m。各井口及地面建筑物均高于小溪沟历史最高水位，无洪水淹井记录。开采顺序为由近及远，前进式开拓，采区后退式回采。井田成煤时期属上二叠统龙潭组，属陆相、海陆交互相沉积，地层总厚度84.66115.78m。岩性主要由灰、浅灰、深灰、灰黑色粘土岩、泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、砂岩、煤、炭质泥岩及少量灰岩组成。顶部夹12层薄层状生物碎屑泥灰岩，含丰富的植物化石和动物化石。底部黄铁矿则以星散状、结核状、树枝状等多种形式产出，富集形成全区稳定硫铁矿层。含煤615层，其中大部分可采或局部可采，矿山内登记开采煤层C19、C20、C24、C25。C19煤层：位于煤系下部，下距C20煤层约6m，俗称“大炭”。煤厚0.30.7m，平均0.8m。结构较简单，属较稳定煤层。C20煤层：位于煤系下部，下距C24煤层约11m，俗称“小炭”。煤厚01.09m，平均0.8m。结构简单，偶含夹矸，属较稳定煤层。C24煤层：位于煤系下部，下距C25煤层约6m。煤厚0.350.98m，平均0.64m。结构较复杂，一般含23层夹矸，属较稳定煤层。C25煤层：位于煤系底部，下距P1m顶界约5m，俗称“铜矿煤”、“落底臭”，煤厚0.420.8m，平均0.66m。结构简单，部分含夹矸1层，该煤层局部可采，属较稳定煤层。区域构造属于古蔺复式背斜的一部分，南靠川黔娄山断褶带，北临川南东西向构造带。背斜北翼较平缓，构造简单，次级褶皱有落窝背斜、落叶坝背斜、大安山和柏阳坪向斜；南翼较陡，构造较复杂，次级褶皱有二郎坝向斜、李家寨背斜、石宝向斜、建新向斜，双龙背斜等。本区位于落叶坝背斜北翼，落窝背斜西侧，受两构造影响，地层走向表现为近北东、南西向，倾角200400。受柏杨坪向斜的影响，一般有浅部较深部陡的规律。矿山东部（5号剖面以东），地层走向转为近南北向，倾向西，倾角变陡，为500600。矿井西部地质构造简单，东部地质构造较复杂，全矿井东部发现断层4条，较发育的有两条即F20、F21，其余均为小断层或伴生小断层。F20为逆断层，走向NE，倾向NW，倾角约630700，最大断距约70米，破坏浅部煤层，在矿山范围外，对本矿开采无大的影响；F21为逆断层走向NE，倾向NW，倾角约700，断层西边消失于飞仙关组一段地层中，东部交于F20断层，钻孔揭露该断层落差约150m，造成煤层重复。该断层位于矿山东部中心位置，对开采影响较大。地形地势：井田位于四川盆地南部边缘的高、中山区，地势南东高，北西低，形成连绵起伏的山岭，最高点为九崇寺（标高1002.9m）,井田内最低点位于井田侧的大树河边，标高370m。全区属构造剥蚀地形，山峦重叠，峡谷、悬崖丛生，岩溶发育，可见石笋、石芽、漏斗、溶洼、溶洞等。井田平坝少见，均为山地及坡地，仅见稀少的水田散布在山麓及山坳间。水系：井田内河流较发育，井田西界的大树河横穿井田，由南向北流，是井内最大地表水体，其流量为331.2 m3/s，平均25 m3/s。另一地表水体是位于26号勘探线附近的凉水井引水渠道，引正东河水西南方进入井田，渠内水道底标高530m，其流量约1.51.23 m3/s。北端发育的正东河为主要河流，属山区壮年河，发源于乌龙乡，沿途汇集溪沟、泉水自东向西迳流，经正东乡流出井田外。该河据团山堡观测站1990 年4月1990年7月观测，流量最大36.46 m3/s,最小0.402 m3/s,一般2.45 m3/s；另据洪水位调查访问资料推算，1920年5月发生的最大洪水洪峰流量为795.55 m3/s。浅部煤层多被采空，地表开裂，地面不均匀沉降，地下水被疏干，地下水及地表水对矿山开采的影响较小，但在暴雨季节，大气降水常沿地表裂缝渗透，作为矿坑充水水源，矿井水文地质条件简单中等。气象：本区地处四川盆地边缘，南邻云贵高原，属亚热带气候。受两地气候影响，温暖潮湿，夏季炎热，常有雷雨和暴雨，冬季和初春多霪雨，有短期积雪和霜冻。据气象站资料介绍，全年平均气温17.73，夏季最高40.7，冬季最低-2.8，年降雨总量10001300mm，5-8月为雨季，11-12月为贫水期，风向多为西风，风速最大17m/s。大树河的水位标高为+370m，是地表水和地下水的最低基准面。工业场地标高在+490m之上，主井口标高+495m（轨面），风井井口标高+577m均超过最高洪水位。二、矿井主要含水（隔水）层分孔隙含水层、裂隙含水层和岩溶含水层三种类型。地 质 时 代厚 度（米）岩 性含、隔水层特征系统组三叠系上统须家河组250680下部为泥岩、砂质泥岩、砂岩夹薄层煤，上部为中粗粒长石，石英砂岩及长石砂岩主要为砂岩裂隙水，在山麓偶风流量0.5L/s的泉出露，为弱含水层。中统雷口坡组0301白云质灰岩、石灰岩夹薄层砂质泥岩下统嘉陵江组108583石灰岩、钙质泥岩、白云质灰岩及泥质灰岩组成。岩溶发育，含水丰富，暗河管道也很发育，地下水以数十数百L/s的泉排泄，是本区主要含水层。飞仙关组二四段265361钙质泥岩、砂岩夹数层薄层灰岩及粉砂岩一般不含水，是良好的隔水层。飞仙关组一段98137上部是石灰岩，下部石灰岩及泥质灰岩、钙质泥岩互层。浅部风化破碎，含水性较强，地表受水条件较好，深部有隔水作用，泉水流量0.153.71L/s。二叠系上统长兴组556石灰岩岩溶不发育，以裂隙含水为主，背斜东段泉水流量0.371.74L/s，西段0.150.66L/s。深部含水性减弱。龙潭组60130泥岩、砂质泥岩、粘土岩夹煤层分布在低洼槽谷地带是良好的隔水层。下统茅口组253533石灰岩，局部夹泥岩，燧石结核及条带。岩溶相当发育，暗河管道发育，地表志留系坡谷水补给丰富，泉水流量数十数百L/s不等，为强岩溶含水层。志留系中统韩家店组300449泥岩抗风化剥蚀作用强，常形成高山地形，是良好的隔水层下统石牛栏组260553石灰岩常在反向坡地形上有泉水溶洞出现，为岩溶含水层。龙马溪组209293泥岩山岳地形，为良好的隔水层。三、矿井充水因素矿井充水因素：大气降雨是井田地下水的主要补给水源，水文地质单元属河间地块型，与矿井开采有关的煤系地层、断层及其上覆须家河组，均富水性弱，导水性差，对矿井开采无甚影响；本井田水文地质条件属简单类型。矿井正常涌水主要是断层和采煤冒落裂隙带的须家河组含水层裂隙水，在洪水季节暴雨时地表洪水沿地表裂隙直接涌入矿井，降雨后几个小时矿井涌水量剧增，在一至三天内可达高峰，雨后68天则恢复正常涌水量，并且距地表越近矿井涌水量随降雨量变化愈明显，矿井涌水量与降雨量呈线性相关关系。（一）充水水源：1、大气降雨：本区雨量充沛，且多集中在7、8、9三个月。月最大降雨量可达505mm。在开采较浅部煤层时，降雨对矿井充水影响较大，故开采时应做好煤层露头区的排洪防渗工作。2、地表水：现开采水平地表无大的水体，只有少量小水池和稻田。3、地下岩层含水：飞仙关组的裂隙含水层是矿坑充水的直、间接充水含水层，须家河均为弱含水层，对矿井的充水能力亦有限。4、顶板充水水源：长兴组含水层为煤系顶板直接充水水源，厚46.39m，以灰岩为主，富含泥质，含水性不一，以其下部含水性最强，但其含水与导水性远不及茅口组，且距井田内各可采煤层甚远，据地质报告称，煤层开采后，最大塌陷影响高度为54.16m，在井田内即使开采了顶部煤层，也对长兴灰岩无大的影响，故长兴灰岩为井田内岩溶含水层，但对矿井充水无直接影响。5、底板充水水源：茅口组含水层与C25煤层间含硫铁矿粘土岩，一般厚度0.846.64米，有一定隔水能力，但由于茅口组顶部古剥蚀面和构造裂隙影响，在粘土岩较薄部位可直接导水，因此，茅口组含水层是区内底板直接充水水源。根据其含水特性，浅部岩溶发育，疏排条件好，深部岩溶发育差，含水性弱。但初期揭露时有遇溶洞和局部管道流的可能，从而对矿井产生冲溃性充水。6、废弃老窑及生产小窑水：本区开采煤炭历史悠久,据访问,开采历史数年以上，在煤层露头线处开采较盛，煤矸石堆积到处可见，浅部煤层大部分被采空；绝大多数老窑开采深度在百米之内，多因通风不良、排水困难而停闭，且多有积水；由于井口及巷道已垮塌，现难以查弄清楚，积水情况不明，开采过程中应注意老窑积水的危害。生产小窑:矿区范围四周邻矿不多，且均集中在浅部，南东与东南海煤厂相邻，南面与黄荡田煤矿相邻，西南与粘硫煤矿相邻。我矿与相邻矿井均留设足够的矿井边界保安煤柱。（二）充水通道：充水水源只是可能构成矿井充水的一大因素，矿井充水的重要因素为充水（导水）通道。1、地表开采裂隙：在煤层回采顶板冒落后，易发生矿震，会引起地表开裂塌陷，还会引起须家河组陡崖崩塌和老滑坡的复活，并且开采裂隙走向与采区方向一致。矿井正常涌水主要为冒落裂隙带的飞仙关组、长兴组含水层裂隙水，当暴雨时地表洪水将沿地表裂隙直接涌入矿井，致使矿井达最大涌水量。2、构造断裂：通常是各种水源涌入矿井的天然通道；井田范围内无大、中型断层切割地表。根据矿井各工作面施工情况及近邻生产小窑揭露情况，矿井中、小型断层较多，且部分为受张应力形成的正断层，系导水断层，初次揭露时有涌水，随时间推移，涌水逐渐消失。并且断层落差随埋深增大及往下延伸时，逐渐减小至尖灭。3、钻孔导水：地表钻孔是勾通各含水层及地表水体的人工渠道，若勾通了嘉陵江组地下水时，则会造成矿井突水和淹井。井田范围内无揭露嘉陵江组石灰岩的钻孔，其它钻孔按设计要求已严密封闭，对矿井不会形成溃水之患。井下各探煤钻孔及探放水钻孔均在煤系地层中施工，无水患影响。4、滑坡水：本矿井范围内发育的滑坡很小，根据各采区掘进和回采后的情况，滑坡对煤层开采无甚影响。由于本矿的直接充水层为飞仙关组，矿井在开采该区域浅部时，地面水有可能通过小滑坡经开采裂隙渗入井下，在掘进及开采中应予以注意观测。5、岩溶水：由于浅部茅口组石灰岩岩溶发育，但溶洞、岩溶陷落柱、暗河管道不发育，个别发育的途径基本已查明，地下水排泄条件较好，不会对矿井生产产生大的威胁，但采掘活动中仍应注意观测。四、矿井涌水量：根据矿井充水因素、地下水动力特征和以往观测的实际:矿井涌水量与矿区降雨量、含水层水位降和采空面积密切相关；矿井最小涌水量是在久晴不雨、地表无汇流无渗入时，含水层以调节量、储存量向矿井充水的量；矿井最大涌水量是在大雨、暴雨时，有大量冲沟水沿采动裂隙入老窑采空区直接灌入矿井，造成矿井涌水量剧增。目前矿井涌水主要为含水层裂隙水，涌水量变化不大，正常涌水量60m3/h；在7、8、9月暴雨季节，达到矿井最大涌水量(Qmax)120m3/h、在秋冬季节达到矿井最小涌水量(Qmin)40m3/h。五、井下防治水：(一)、防治水方案1、老窑及生产小窑水：根据采掘布署，探放水工作重点在关闭老窑及生产小窑积水影响，加强地表调查和相邻矿井的沟通，准确掌握涌水情况和可能出现的后果，针对性地进行治理。因此要求我矿与东南海、黄荡田、粘硫煤矿留设30m的矿井边界保安煤柱，发现有涌水异常情况及时制定相应措施进行防治。2、地质构造和上覆岩层：由于矿井所处区域浅部断裂构造较发育，并有一条断层切割煤层，系导水断层，初次揭露时有涌水，随时间推移，涌水逐渐消失，同时与矿井开采有关的煤系地层及其上覆飞仙关组，均系裂隙弱含水层，其富水性弱，对矿井开采影响不大。要求在工作面掘进和回采过程中，对于已探明的地质构造要采取留设断层煤柱的方法防止煤层上覆含水层的裂隙水涌入井下，未探明的构造要严格执行“边探边掘，先探后掘”的措施。3、留设井筒和断层煤柱：严格按照规范要求留设各井筒煤柱，避免回采引起井筒垮塌、裂隙增大，导致地表水渗入井下；同时在矿井内部遇到导水断层时留设边界1015m的断层煤柱。 (二)、井下探放水措施1、探放水原则（1）坚持“有疑必探，先探后掘”的原则。（2）探放水、接近积水区域掘进前或排放被淹巷道的积水前，必须编制探放水设计，设计中包括施工措施和防止瓦斯等有害气体危害的安全技术措施，并贯彻到位。（3）探放老空区积水区前，首先要分析查明老空水体的空间位置、积水量、水压等。当老空区积水区高于探放水位置时，必须采用钻机或5.0m的钎子进行探放水。对于疏通断层或裂隙水，可结合探煤一并进行施工。（4）钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有卡钻、顶钻等异常现象时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆。现场负责人员应立即向调度室汇报，并派人监测水情。若情况危急，必须立即撤出所有受水威胁区域的人员，然后编制放水措施后，再进行处理。（5）、在工作面掘进和回采过程中，发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时，必须立即停止作业，撤出所有受水威胁地点的人员，并向矿调度室汇报，然后编制探钻措施后进行探放水。2、探放水设备配备5.0m的钎子5根和ZY150型钻机一台，钻杆长度150m，并配备2台泥浆泵、2台潜水泵、1台高扬程低流量加压泵。3、疏水降压措施由于相邻矿井开采较久，采空区有一定积水，要求在矿井接近边界和采区边界时实行“边探边掘，先探后掘”，确保不发生勾穿采空区积水事故。4、井下排水矿井主要巷道内均设有水沟，回采工作面排出的水经各材料回风上山、主要运输回风巷进入下部水仓，用水泵抽排至主排水沟内，经主排水沟流出地面；平常开展日常矿井防治水检查，确保水沟畅通。同时建立并健全工作面和采区、矿井涌水量观测制度，以便准确掌握涌水量和地表水源流失情况。六、地面防治水：（一）、防洪排涝：每年雨季来临前对工业广场、主井、风井防洪沟及时清理，保持排水畅通：1、矿井工业广场：在工业广场四周均修有排水沟；场区内水经周边水沟排入场外，矿井水通过主排水沟排入矿井外季节性沟渠，汇入大树河。2、风井工业广场：风井弃渣场外围已修筑沟渠，并进行卸载处理，避免了雨水渗入形成泥石流，以免造成人为泥石流而威胁工业广场安全。风井位于自然林内，且风井占地面积很小并有水沟墙壁保护，中间高四周较低，降水随小树林地表形成散流，不会威胁矿井安全。（二）、开采对地面村庄等影响和防护措施本井田地处山区，区内无大的建筑物和水利水电等设施，有少量民房。矿井煤层开采对其有不同程度影响，可能会引起地面沉陷，尤其在洪水季节，更易诱发垮山滑坡。在采掘布置时，对可能影响范围的地表进行实测，以准确掌握地表变化情况，并严格按建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程规定设计，留设保安煤柱。随着开采面积地增大，每年6月雨季来临前必须派专人检查开采范围地面有无大裂缝、塌陷和垮山滑坡等现象；发现以上情况，必须对裂缝进行封堵、修筑疏通水沟，对受滑坡影响区域进行搬迁。叙永凉水井煤矿二00七年三月14