三星煤矿疏排水方案

突泉县牤牛海庆业煤炭有限责任公司采空区综合治理工程三星煤矿首采区地下水疏排水方案庆业公司三星煤矿2014年10月突泉县牤牛海庆业煤炭有限责任公司采空区综合治理工程三星煤矿首采区地下水疏排水方案编制人：张玉广总工程师：王希华编制时间：二一四年十月庆业公司三星煤矿2014年10月第一章绪 论 4第二章目的任务及编制依据 4第一节目的任务 4第二节编写依据 5第三章水文地质条件 6第一节自然地理 6第二节区域地质 6第三节首采区地质 8第四节水文地质特征 9第四章 首采区地下水资源量概算 13第五章地下水疏干方案 15第六章 对采场疏干水的补充方案 16第一章绪 论一、工程概况突泉县牤牛海庆业煤炭有限责任公司三星煤矿， 整合前为内蒙古 自治区突泉县三星矿业有限责任公司，该矿成立于 2008年，以三星 煤矿为主体，整合原平安富煤矿，设计生产能力 30万吨，矿区面积 0.58平方公里，探明地质储量 530.4万吨。三星煤矿位于突泉县突泉镇东南 30km科尔沁右翼中旗东北 35km北距乌兰浩特130km,均有公路相通，东距平齐铁路洮南火 车站140km南距通霍铁路白音胡硕火车站 80km交通较方便。第二章目的任务及编制依据第一节目的任务一、目的本次方案的编写目的是通过降水沟的施工， 控制三星煤矿首采区 含水层水位，为三星煤矿首采区土方剥离及煤矿开采提供保障。二、任务1、完成编写1套疏水设计方案。3、针对存在的问题提出下一阶段工作建议。第二节编写依据1、煤矿防治水规定2、矿区水文地质工程地质勘探规范（GB12719-913、水文地质手册4、供水管井技术规范（GB5749-855、内蒙古自治区突泉县牤牛海煤田 3区三星煤矿煤炭资源储量核实报告兴安盟浩展地质勘查有限公司编写6、地矿双城工程勘察院编制的吉诚煤矿首采区地下水疏干方案7、首采区位置图&实际搜集的资料第二章 水文地质条件第一节自然地理三星煤矿地处突泉河下游丘陵草原地带， 位于突泉河开阔平坦的 河漫滩之中。海拔标高 213.42203.8 m,相对高差9.62m左右。突 泉河属季节性河流，河道浅而窄，旱季干枯，雨季有连续水流，水量 不稳定。洪水期河流常溢出河道，大洪水时，突泉河洪水可漫及整个 矿区的北半部。洪水流向东南，于牤牛海煤田2区、1区以南排除区外。洪水持续时间310天不等，主要受降雨量控制。本区属大陆性寒温带季风气候区，冬春季干旱寒冷，夏季炎热， 气温变化大，年最高气温为40.4 C,年最低气温为-30.2 C,年平均 降雨量440mm多集中在79月份，年蒸发量1820mm常年刮四至 五级以上的西北风，大风日为38天，最大风速为17m/s;霜冻期6 7个月，无霜期146天，最大冻土深度2.0m。第二节区域地质一、地层牤牛海煤田区域构造位于新华夏系大兴安岭隆起带南段东南缘 与松辽盆地接触斜坡带之二级坳陷带中。出露地层由南至北由老到新 有：古生界二叠系（P）、中生界侏罗系中下统砾岩段（JJ ）和含煤 段（J1-22）、中统伏家洼子组（J2f ）及上统宝石组（J3b）、新生界新第三段五叉沟玄武岩（B NW和第四系（Q区域地层情况见表3-1。表3-1区域地层简表界系统组段符号简要岩性厚度（m新生界第四系Q冲、洪积、残坡积、淤积砂、砂砾石、亚沙土、亚粘土46.9新第三系五叉沟玄武岩B Nw五叉沟玄武岩：局部具有气孔及杏仁构造198.4中 生 界侏罗系上统宝石组J3b流纹岩、酸性凝灰岩、碎屑凝灰岩，底部为安山玢岩172.6中统伏家洼子组J2f安山玢岩、中性凝灰岩、碎屑凝灰岩，底部夹粉砂质泥岩 861.5中丨下统含煤段Jl-22泥岩、煤层、粉砂岩、砂岩、砾岩等，含动物化石246.3-357.3砾岩段Jl-21砂砾岩、砾岩夹薄层细砂岩、粉砂岩、泥岩，含植物化石7- 500古生界叠系P板岩及凝灰质砂岩、砂砾岩 18.1、构造三星煤矿位于万宝牤牛海坳陷带内， 其走向北西，东北侧为镇 西大泡子隆起，南侧为瓦力营子隆起，西侧被马鞍山六户镇构造 岩浆带所切割。东北部边缘分布有中、下侏罗统团结、红旗、万宝、 裕民、兴安堡、长春岭、黑顶山等煤矿，南缘为牤牛海煤田。区内酸性超基性岩浆岩均有出露。1、燕山早期侵入岩体：主要有纯橄岩斜辉辉橄岩岩体与闪长岩体及斜长花岗岩体。2、燕山晚期脉岩类主要有花岗斑岩、闪长岩、闪长玢岩、辉绿岩和安山玢岩等，呈 脉状侵入侏罗地层。沿北西西向、北北东，近南北方向展布，脉岩间 相互关系不清，其形成先后难以确定。第三节首米区地质一、地层根据矿区地质图及钻孔揭露，三星煤矿矿区及附近一带出露地层 基本和区域地层一致，出露地层由老至新为：二叠系（p）浅变质岩系，侏罗系中下统（J1-2 ）含煤岩系、侏罗系中统伏家洼子组（J2f ） 中性火山岩及第四系（Q。现由老至新分述如下：二叠系（P）：为煤系地层的沉积基底，岩性主要为灰白色变质 砂岩、灰黑色板岩及少量炭质板岩。侏罗系中下统（J1-2 ）：为三星煤矿含煤地层，按岩性组合分上、 下两段。上段（含煤段Ji/）岩性主要为灰色、灰黑色及黑色炭质泥 岩、泥岩、粉砂岩、细砂岩、含砾砂岩及砾岩夹层。含3个煤层组，上部为3煤层组，连续性较差，无工业煤层；中部为 2煤层组，含6 个可采煤层；下部为1煤层组，含可采煤层3层，含煤段厚度308m 与下伏砾岩段整合接触；下段（砾岩段 Jl-2 1 ）岩性主要由灰白、灰绿 色砾岩组成，夹砂岩、泥岩及炭质泥岩薄层，不含可采煤层。厚度为 大于500m与下伏地层呈不整合接触。侏罗系中统伏家洼子组（J2f）:上部主要为安山质熔凝灰岩及 安山岩；下部为安山岩、安山玢岩夹薄层砂岩及炭质泥岩。厚度为 223m与下伏含煤地层呈不整合接触。第四系（Q）:上部多为亚粘土及亚砂土；中部为含泥砂及砂砾 石层；上部为亚粘土及含砾亚粘土；厚度为 18m与下伏地层呈不整 合接触。二、构造根据钻探和物探资料，三星煤矿煤层总体产状主要走向300,倾向30,倾角1025的单斜，沿走向和倾向上均有不同程度波 状起伏；未见较大落差的断层，仅见有滑动构造和少数破碎带。层间 滑动可能造成煤层产状局部复杂。- 4-JL-T为夕心三、岩浆岩三星煤矿发育的岩浆岩主要为闪长玢岩。闪长玢岩：主要发育在中侏罗统煤系地层及中侏罗统伏家洼子组 地层中，多呈大小不等的脉状产出，对煤层破坏较大，其中发育较好 的有3条岩脉。第四节 水文地质特征一、区域水文地质概述本区含水层可概括为基岩裂隙含水层和松散岩类孔隙含水层两大类。基岩裂隙含水层又可分为层状岩类裂隙含水层和块状岩类裂隙 含水层。中部及北部的玄武岩，属透水而不含水的岩层。1基岩裂隙含水层（1）层状岩类裂隙含水层分布于本区的北部和中部，标高在 180-250m之间。含水层主要 为上侏罗统宝石组酸性火山岩和中侏罗统伏家洼子组中性火山岩及 二叠系变质砂岩、中下侏罗统砾岩及泥质岩石。该含水层富水性不均 匀，因岩性、裂隙发育程度不同而异。一般风化裂隙带较为富水，涌 水量一般为0.1-0.2L/S。渗透系数为1.5-16.6m/d。个别地段由于构 造破碎的影响，涌水量为5.28L/S，渗透系数为96.7m/d。地下水矿 化度为0.2-1g/L。PH值为7.7-8.5。F含量1.4-7.5mg/L。水化学类 型：酸性火山岩内Na含量较高，为HCONa型或HCONa-Ca型；中 性火山岩区Ca Mg含量较高，为HCOCa-Mg型或HCONa-Ca-Mg型。 地下水位标高180-220m,埋深随地形而异。多为潜水。该含水层主 要接受大气降水和邻区含水层补给。 地下水总流向与地形吻合，自西 北流向东南。（2）块状岩类裂隙含水层主要为区内超基性岩体，分布于索金布勒格泡南和牤牛海南及 东侧，标高为200-225m,富水地段为风化裂隙带，涌水量为0.4L/S， 渗透系数为6.1m/d。地下水矿化度为0.51g/L , PH值为7.5-8.2。F 含量2.2mg/L，地下水类型为 HCOCa-Mg型。2、松散岩类孔隙潜水含水层主要分布于区内南部和西部，东北部的河谷中也有小面积分布。 覆盖于侏罗系中下统含煤地层及部分火山岩之上。厚度为2.5-15m，北向南厚度逐渐增大，局部达 40余米。按岩性大致可分为三层：表 层主要为亚砂土及亚粘土，厚度 1-3m;中部为砂砾石层夹亚粘土薄 层，局部有细砂土，该层中普遍含泥质，厚度为3-5m;底部为亚粘土含砾石，厚度3-6m。含水层主要为中部含泥的砂砾石，渗透性和 含水性较弱，且不均匀。南部钻孔单位涌水量0.3-0.9L/sm,渗透系数8-23m/d;西部钻孔单位涌水量1.25-2.33L/sm,渗透系数38-46m/d; 此外，表层亚砂土向东及南增厚，该层渗透性差，地下水矿化度 0.3-0.7g/l，PH值为 7.3-8.5。F 含量一般为 1.5-5mg/L，局部高达12mg/L。地下水化学类型：西部主要是HCONa-Ca型水或HCOCa-Na 型水；南部为HCONa-Mg型水；北部则多为HCONa型水。地下水位 标高180-230m,埋藏深度1.5-4m，水位变化幅度在1.5m左右。二、首采区水文地质概述1、含水层：三星煤矿地处突泉河下游丘陵草原地带，位于突泉 河开阔平坦的河漫滩之中；几乎全部被第四系孔隙含水层覆盖，海拔标高213.42-203.8m，相对高差9.62m。突泉河属季节性河流，河道 浅而窄，季节干枯，雨季有连续水流，水流不稳定；矿区含水层主要 为第四系孔隙含水层、中下侏罗统含煤段裂隙含水层与中下侏罗统砾 岩段裂隙含水层。（1）第四系孔隙含水层：三星煤矿首采区全部被第四系孔隙含 水层覆盖。其岩性为含泥砂岩夹亚粘土，局部有粉土、细砂土。厚度一般为6-8m,南部钻孔单位涌水量0.3-0.9L/sm,渗透系数8-23m/d; 西部钻孔单位涌水量1.25-2.33L/sm,渗透系数38-46m/d。地下水矿 化度为0.55g/L。PH值为7.3-8.5。地下水化学类型属 HCONa-Mg 型或HCOMg-Ca-Na型水。地下水的补给来源主要为大气降水和上覆 含水层。第四系孔隙含水层与下伏含煤段裂隙含水层之间，普遍有一层厚1-5m的亚粘土，使两含水层之间的水力联系受到影响。（2）中下侏罗统含煤段裂隙含水层：岩性为泥岩、炭质泥岩、 粉砂岩、砂岩夹煤层及砾岩，总厚度 400m左右，倾向北。浅部风化 带裂隙发育，深度50-60m,渗透性较深部好，渗透系数为0.026m/d。 深部裂隙不发育，局部有碳酸盐细脉充填，含水性差，渗透系数为 0.001m/d。含水层埋藏深度为10-15m。地下水位埋深1m左右，属承 压水。此含水层全部被第四系覆盖，补给来源主要为相邻含水层。（3）中下侏罗统砾岩段裂隙含水层：位于含煤段泥岩、粉砂岩裂隙含水层之下，南部直接与第四系地层接触，岩性主要为砾岩夹少 量砂岩及泥岩薄层。裂隙一般不发育。渗透系数为0.00077m/d。综上所述，首采区主要含水层为第四系孔隙含水层，本次方案 编制也主要是针对第四系孔隙含水层，南部及东部第四系裂隙含水层 渗透系数为8-23m/d ;西部及北部第四系裂隙含水层渗透系数为 38-46m/d。对于中下侏罗统含煤段裂隙含水层及中下侏罗统砾岩段裂 隙含水层中少量水可采用明排方法处理，本次方案不予考虑。第四章 首采区地下水资源量概算一、含水层参数1、第四纪松散岩类砂砾石含水层本矿区第四纪砂砾石含水层为矿区内主要含水层，故本次降水方 案只针对第四系含水层制定，结合现有资料，初步确定南部及东部第 四系裂隙含水层渗透系数为8-23m/d ;西部及北部第四系裂隙含水层 渗透系数为38-46m/d。故本次南部及东部第四系裂隙含水层渗透系 数选选用23m/d。西部及北部第四系裂隙含水层渗透系数选用46m/d二、疏干排水量概算（一）廊道法计算补给量（1）第四系含水层公式为:B K (2S- M)M计算成果见表4-1表4-1廊道法计算第四系含水层补给量成果表地段B(m)M (m)H (m)K (m/d)R(m)S(m)3Q (m /d)东侧2908846306.933281390.795676623140.968161665.19小计8573055.98南侧2368846306.933281131.824326623140.968161268.71小计6682400.53西侧2718846306.933281299.676348846306.933283040.56小计1644.654340.23北侧6208846306.933282973.424088846306.933281956.70小计958.824930.11总计14726.85首采区第四系含水层补给总量为14726.85m3/d（二）静储量概算（1）第四系松散岩类含水层采用公式为2 2 2 2二(H2 -h2)(Ro -ro )ro煤层水按疏干状态考虑，原始平均水头高度 H=5m，至含水层层 底板时水头值h=0,从承压水变成无压水，含水层厚度M取值6-8m, 给水度卩=024;,引用半径r。、系数E及渗透系数K按下表计算，采 用公式见前述。计算结果见表 4-2。表4-2第四系松散岩类含水层储存量的计算成果表参数3K(m/d)H(m)M(m)EgR(m)r 0(m)R0(m)3Q(m)首采区46580.860.24306.93432.25739.18734024.243323560.860.24140.97432.25573.22550033.2412合计1284057.484全区静储总量为1284057.484m?。（三）疏干排水量概算（1）首采区第四纪含水层疏干排水量排水时间及日排水量见成果表 4-3。表4-3疏干排水时间及日排水量成果表第四纪含水层补给量（m/d）日排静储（m/d）日排水量（m/d）计划排水时间（天）3014726.8542801.9161557528.766156014726.8521400.9580736127.808079014726.8514267.3053828994.1553812014726.8510700.4790425427.3290415014726.858560.3832323287.2332318014726.857133.65269121860.50269综上所述，首采区计划排水 90天，日疏干量为28994.16m3 /d第五章地下水疏干方案地下水控制工程设计取决于矿方的采剥计划、 矿区的水文地质条 件、地下水流场现状及矿坑涌水量，另外决定排水方案的不可忽视的 因素是矿方的意愿及方案的经济性以及不得不考虑的实际施工限制 因素。因此本着科学性、可行性及经济性的原则制定如下方案。因疏干水时间紧迫，原设计及地矿双城工程勘察院编制的疏干方 案中采取的打疏干井的方法暂时不采纳。 根据在乌海考察，听取有关 人士的意见之后，矿方采取的在采坑四周挖掘降水沟方案以最经济合 理的办法满足排水设计要求，达到疏干排水、保证土方剥离及煤矿顺 利开采的目的。一、降水井工程在米场四周距米场地表境界线 30米，挖掘降水沟，米用上宽 6 米，下宽6米，垂深平均15米的降水沟，即在基岩段形成2米宽、2 米深的顺水沟，目的是截住第四系含水层的水。二、排水工程把形成的降水沟水集中到东北角的水仓里， 由水泵经由管道排至 人工渠到牤牛海泡子。第六章对采场疏干水的补充方案一、采场外工业广场的防洪防排水1、防排水设计应为矿山总体设计的一部分，与矿山总体设计同 时进行。按照设计要求，采场除北侧排土场不设防洪坝，其他围绕采 场在设计位置均修筑了防洪坝，规格为上宽 4m下宽12m高4m 该防洪坝满足历年来的洪水位标高。2、生产、技术相关部门在基建、生产过程中经常开展有关防排 水方面的调查、监测和预测、预报工作。3、矿区及其附近地表水流系统和汇水面积、 河流沟渠汇水情况、 疏水能力、积水区和水利工程的现状和规划情况已经查清，即：在采 场区域有2条河流（大、小额木特河流）及1条人工渠，均经过采场， 2条河流经过采场的地段均做了改道，修建了防洪坝。4、改道后的河床断面及坡度均满足最大水量通过的要求，人工 渠经过排土岩场地，压覆地段做河流改道，水流至小额木特河。建立 和健全以及当地日最大降雨量、历年最高洪水位的排水系统，满足采 场不受洪水威胁。5、在每年雨季前，由主管矿长组织一次防水检查，并编制防水 计划。二、采场内的防排水1、变更外部降水沟为内部降水沟，根据实际工程，开挖的内部 降水沟到基岩段尚差西部及部分北部的水沟， 但在采场的中间部分已 经形成降水沟，其涌水量日趋减少，到目前为止（1个半月）涌水量 在600n3/日，基本与估算的涌水量相符。2、采场的总出入沟、排水井口、工业场地及开采境界周边地区 米取了修筑堤坝和疏通水沟，防止暴雨、山洪来临，冲入米坑。3 、经详细调查，采场内有废井14个，采深在60m220m不等， 形成的采空区大小目前不详，只三星煤矿保存了采掘工程资料， 针对 大量的采空区，有些采空区尚存大量的积水，除防塌陷要做必要的安 全技术措施外，积存的大量老空区水要在采掘剥离前彻底排除，水位要降至生产水平以下，要求安设满足要求的水泵，水位一旦降不到生 产水平以下，严禁作业。4、在采场西的废弃井筒，吉诚煤矿界内的有10个，而且都相互贯 通，距采场最近的吉诚主井筒及副井筒分别是 400m及180m主要回 采巷道在+103水平一+137水平，+103水平巷道距采场边帮最近距离 45m,符合矿井设计最大隔离煤柱35m的要求。根据实际图中的位置 关系，吉诚煤矿井下水对采场没有威胁。5 、采场内的排水设备、设施能力应满足最大排水量的要求，尤 其在丰水季节和雨季要备好大流量的暴雨泵。6 、建立露天矿防排水系统前要查明下列情况：（1）矿区及其附近地表水流系统和汇水面积；（2）河流沟渠汇水情况；（3）疏水能力；（4）积水区和水利工程情况；（5）当地降雨量；（6）历年最高供水位。7 、变化管理（1）当防排水情况出现变化时，要进行相应的变化管理程序；（2）变化影响的信息应得到充分更新。8 、对开采工程中出现陷坑、裂缝以及爆破中可能出现的地表陷 落，应及时圈定、设立标志。9 、遇有突发性洪水涌入采坑内，储备了两台应急水泵和两条抽 水管路，排到采场南北两侧的自然河床内。