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矿井中长期防治水计划
安顺市华荣矿业集团
矿井中长期防治水计划
***煤矿
二0一二年一月
第一章矿井概况
一、矿井的地理位置及交通:
安顺市华荣矿业集团实业贸易开发有限公司安顺市蔡官镇坡上田煤矿,位于安顺市北东方向,直距17km,行政区划隶属黔安顺市安顺市蔡官镇所辖;矿区地理坐标:
东经105°58′50″-105°59′49″,北纬26°22′25″-26°23′29″。
该区交通以公路为主,矿山有公路与安顺相通,贵(贵阳)昆(昆明)铁路从安顺通过。
安顺有贵(贵阳)黄(黄果树)高等级公路和贵(贵阳)黄(黄果树)高速公路通过,交通极为方便。
二、矿井的自然条件:
1、地形地貌
区内地貌属低中山地貌,岩溶—侵蚀地形,地形起伏不大,地势总体东高西低。
区内最高点位于区内南东部的山顶,海拔1560米;最低位于区内北东部的溪口,海拔1245米;相对高差315米。
矿区侵蚀基准面标高约为1345m。
在区域上地貌单元处于安顺—镇宁北东向平缓褶皱残丘坡地,具侵蚀构造地形弱切割中山形态特征,地层岩性以碎屑岩为主。
自然植被以低矮次生灌丛草坡为主,乔木较少,冲沟较开阔,水土流失严重,有轻度的石漠化。
2、矿区地表水
矿区处于长江流域与珠江流域的分水岭附近,属长江流域乌江水系上游鸭池河支流三岔河中段,环状及树枝状水系发育。
矿区位于三岔河右岸六塘溪沟一带沟谷内,在六塘溪沟的西缘,流量20L/s,流量受季节降雨影响变化大。
矿区冲沟较发育,多呈树技状分布,沟水流量变化较大,雨季常发生山洪,枯季流量小至干涸,动态变化显著。
矿区的北部大平地有一山塘,长50m、宽40m、水深1.5,总水量估计3000m3。
3、气象及地震
矿区气候属亚热带湿润季风气候区。
常年气候宜人,夏无酷暑、冬无严寒,雨量充沛。
全年平均气温13.9—16.2℃,月平均最高19.4—24.4℃,最低-11.2—1.5℃;多年平均降水量1429.7mm,年内降水量时上分布不均匀,每年4月至10月为雨季,11月至次年3月为枯季。
历年平均蒸发量为950.7mm,无霜期270天。
区内灾害天气有:
春旱、夏旱、冰雹和春秋冷害及暴雨等。
根据《中国地震动参数区划图》(GBl8306—2001),矿区地震烈度为Ⅵ度,地震动峰值加速度为0.05g。
4、水源及电源
1)电源条件
坡上田煤矿2008年元月1日与安顺城郭电力公司签订了双回路供电协议:
矿井专用电源一回10kv电源引自龙天变电站,距坡上田煤矿4.0km;该变电所的二回10kv电源引详坪变电站,距坡上田煤矿5.0km。
现已形成双回路供电,确保了供电的安全。
2)水源条件
矿井生活用水源取自煤矿自打的井水,水量水质满足矿井生活用水量的要求。
生产、生活杂用水及消防洒水除尘用水,取自经处理后的井下排水,水量能够满足矿井生产及消防洒水除尘用水的要求。
该矿井水经沉淀净化处理后,供矿区生产用,减少了污水排放,有利于环保。
区内井泉分布在东侧村寨附近,流量受大气降水制约,旱季小,雨季略大,一般仅供生活用水。
矿井取水点距离矿井工业广场约1.5km,水量10m3/h,取水点标高1409m,该矿在取水点设水泵抽水至矿井地面生活水池。
1)工业用水:
矿井正常涌水量达32.0m3/h经处理后可做为矿井生产和消防用水,不足部分由矿区外约1.5km的取水点补足,其常年流水,可作为矿山工业、生产用水。
2)生活用水:
矿区外约1.5km的沟谷取水点的水质指标及毒理学指标均未超过《生活饮用水卫生标准》(GB5749—85),可作生活饮用水。
三、矿井地质特征:
(一)地层
矿区及周边出露的地层有第四系地层(Q)、上二叠统长兴—大隆组(P3c+d)、龙潭组(P3l)。
现由老至新分述如下:
1、上二叠统龙潭组(P31):
为本区含煤地层,为海陆交互相含煤地层,出露于矿区中、东及南西部地区。
由粘土岩、砂岩、粉砂岩、燧石灰岩及煤层组成。
龙潭组全层厚294—370米,按其岩性、含煤性划分为五段。
第一段(P311):
灰、深灰色中厚层燧石灰岩夹灰黄色细砂岩、粉砂岩,底部紫黑色薄层凝灰质粘土岩,含M15、M16、M18三层煤,煤层厚0—0.50米,为不可采煤层。
全段厚77—85米。
第二段(P312):
灰色中厚层细砂岩夹薄层灰岩,含M11、M12、M13、M14四层煤,其中:
M14为可采煤层,M11、M12、M13煤层厚0—0.47米,为不可采煤层。
全段厚77—85米。
第三段(P313):
为该区主要可采含煤段。
岩性为灰、深灰色薄—中厚层细砂岩、粉砂岩夹黑色粘土岩、灰及煤层。
含M7、M8、M9、M10四层煤,其中M9为较稳定煤层;M8为较稳定煤层;其它煤层厚0—0.45米,为不可采煤层。
全段厚63—68米。
第四段(P314):
深灰色薄—中厚层粉砂岩夹灰岩,底部燧石灰岩。
含M5、M6为二层煤,厚0—0.1米,为不可采煤层。
全段厚45—53米。
第五段(P315):
灰色中厚层燧石灰岩、灰岩与黄褐色薄—中厚层砂岩互层,含M0、M1、M2、M3四层煤。
煤层厚0—0.35米,为不可采煤层。
全段厚32—79米。
2、上二叠统长兴—大隆组(P3c+d):
出露于矿区中部及西部地区。
上部为深灰色中厚层硅质岩夹灰绿色薄层粘土岩;下部为深灰色中厚—厚层块状燧石灰岩夹薄层粘土岩、砂岩及煤线。
与下伏龙潭组地层呈技改接触,厚38—51米。
3、第四系(Q):
零星分布于矿区沟谷、地势低洼处及缓坡,与下伏地层呈角度不技改接触。
为残坡积物、冲积物、洪积物,灰黄色、灰褐色砂、砾及亚粘土,厚度0.5—8m。
(二)构造
工作区大地构造位置位于扬子准地台次级构造单元黔北台隆、六盘水断陷、安顺“山”字型弧形构造核部,三岔河北东向褶皱带大威岭背斜南东冀、普定向斜北西冀,主构造线呈北东—南西向,褶曲宽缓,轴向南西。
在矿区内有一正断层通过,断层走向为北东—南西向,倾角48°。
断层在区内长约700米,北东、南西端延伸出图,断层破碎带宽10—15m,断距70m,对煤层开采影响较大,南东盘M8、M9煤层已被剥蚀,形成无煤区。
北西盘地层产状:
倾向332—352°,倾角2—5°,平均倾角4°;南东盘地层产状:
倾向153°—163°,倾角一般为5°—6°,平均倾角5°。
综上所述:
确定该矿区构造复杂程度为简单—中等类型。
(三)煤层地质
矿区主要可采煤层为M8、M9、M14三层,由上往下叙述如下;
1、M8煤层
位于含煤地层龙潭组第二段(P312)上部,为矿区目前主采煤层,全区稳定可采。
上距长兴底界燧石灰岩(标志层)120—130m,下距M9煤层10—24m。
煤层厚度0.9—2.2m,平均1.23m。
呈层状,产状与地层产状一致。
该煤层局部含有一层厚0.30—0.60m夹矸,夹矸岩性为炭质粘土岩,结构较简单,煤层层位稳定,M8煤层在矿区内有部分采掘工程揭露,暂定为稳定煤层,现已基本采完。
2、M9煤层
位于含煤地层龙潭组第二段(P312)上部。
上距M8煤层约10—14m,下距M14煤层约62—75m。
煤层厚度0.95m,呈层状,产状与地层产状一致。
该煤层无夹矸,结构较简单,煤层层位稳定,M9煤层在矿区内少量巷道揭露,大致了解M9煤层的厚度,其变化不清楚,为较稳定煤层。
3、M14煤层
矿区内没有工程揭露M14煤层,根据《贵州省安顺市蔡官镇坡上田煤矿生产地质报告》(2008年12月,贵州省地质矿产勘查开发局105地质大队)及邻近煤矿资料:
M14位于含煤地层龙潭组第二段(P312)下部。
上距M9煤层约62—75m。
煤层厚度0.90—1.60m,一般1.00—1.30m,平均厚度0.9m。
该煤层呈层状,产状与地层产状一致。
该煤层含2层夹矸,厚10—35cm,岩性为灰黑色炭质粘土岩。
结构较简单,煤层层位较稳定,矿区内其厚度变化不清楚,为较稳定煤层。
五、瓦斯、煤的自燃、煤尘爆炸性和地温:
1)瓦斯、煤与瓦斯突出
根据黔煤行管字〔2007〕70号:
对安顺市煤矿2006年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复;黔煤生产字〔2007〕488号:
对安顺市煤矿2007年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复;根据坡上田2006—2007年度的瓦斯等级鉴定,安顺市坡上田煤矿的瓦斯等级鉴定为低瓦斯,瓦斯相对涌出量为9.16m3/t,二氧化碳相对涌出量2.55m3/t。
表1-4-3二年的瓦斯等级监定如下表
年度
坡上田煤矿
批复
CH4
CO2
2006年度
绝对瓦斯量(m3/min)
2.66
0.58
低瓦斯
相对瓦斯量(m3/t)
7.66
1.66
2007年度
绝对瓦斯量(m3/min)
1.82
0.5
低瓦斯
相对瓦斯量(m3/t)
9.16
2.52
结论
低瓦斯
在开采过程中应加强通风及瓦斯检测记录,防止局部瓦斯积聚,必须关注瓦斯涌情况,根据情况采取措施。
矿井在建设及生产期间必须进行瓦斯含量、瓦斯涌出量发测定,并定期进行瓦斯等级鉴定。
按照贵州省安全生产监督管理局、贵州煤矿安全监察局、贵州省煤炭管理局文件:
黔安监管办字[2007]345号《关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见》指示精神,该矿处于有煤与瓦斯突出危险性的区域内。
煤矿于2006、2007年瓦斯等级鉴定,结论都为低瓦斯矿井,该矿井技改前也没有发生过煤与瓦斯突出;但安顺市西秀区属于高突区域,煤矿没有对三个可采煤层进行煤与瓦斯突出危险性鉴定,技改后该矿井不能排除煤与瓦斯突出的可能性。
因此,该矿井按煤与瓦斯突出矿井设计。
2)煤尘爆炸性
经贵州省煤田地质局实验室2008年10月20日鉴定,M8、M9、M14煤层无爆炸危险性(见表1-4-4),因此,该矿井按煤尘无爆炸危险性进行设计。
表1-4-4煤尘煤炸性鉴定报告
送样单位
安顺市西秀区蔡官镇坡上田煤矿
收样日期
2008.10.9
报出日期
2008.10.20
统一编号
采样编号
工业分析%
爆炸性试验
爆炸性结论
水分
灰分
挥发分
火焰长度(mm)
岩粉量(%)
Mad
Ad
Vad
Maf
2008-M384
M8
0.68
17.63
7.43
0
0
煤尘无爆炸性
2008-M385
M9
0.95
18.06
6.61
0
0
煤尘无爆炸性
2008-M386
M14
0.75
22.05
8.09
0
0
煤尘无爆炸性
备注
执行标准:
《煤尘爆炸性鉴定方法》AQ1045-2007
在开采过程中要注意煤粉的含量,应尽量降低巷道和工作面中煤尘的含量,作好相应的安全防范措施。
3)煤层自燃发火倾向性
煤层自燃性由贵州省煤田地质局实验室2008年10月20日鉴定,M8、M9、M14煤层的自燃性倾向为Ⅲ类不易自燃煤层(见表1-4-5)。
因此,该矿井的煤层自燃倾向性等级按Ⅲ类不易自燃煤层进行设计。
表1-4-5煤炭自燃倾向等级鉴定报告
送样单位
安顺市西秀区蔡官镇坡上田煤矿
收样日期
2008.10.9
报出日期
2008.10.20
统一编号
采样编号
工业分析%
真相对密度
全硫
煤吸氧量
自燃倾向分类
水分
灰分
挥发分
焦渣特征
TRTD
St,d%
cm3/g干煤
Mad
Ad
Vad
2008-M384
M8
0.68
17.63
7.43
2
1.53
1.13
1.21
Ⅲ类
2008-M385
M9
0.95
18.06
6.61
2
1.50
0.57
1.28
Ⅲ类
2008-M386
M14
0.75
22.05
8.09
2
1.51
0.75
1.21
Ⅲ类
备注
Ⅰ类:
容易自燃Ⅱ类:
自燃Ⅲ类:
不易自燃
执行标准:
GB/T201042006
4)地温
本井田属地温正常区,无热害影响。
第二章水文地质情况
1、工作区内的区域水文地质单元中的位置及地形地貌特征
区内地貌属低中山地貌,岩溶—侵蚀地形,地形起伏不大,地势总体东高西低。
区内最高点位于区内南东部的山顶,海拔1560米;最低位于区内北东部的溪口,海拔1245米;相对高差315米。
在区域上地貌单元处于安顺—镇宁北东向平缓褶皱残丘坡地,具侵蚀构造地形弱切割中山形态特征,地层岩性以碎屑岩为主。
自然植被以低矮次生灌丛草坡为主,乔木较少,冲沟较开阔,水土流失严重,有轻度的石漠化。
矿区处于长江流域与珠江流域的分水岭附近,属长江流域乌江水系上游鸭池河支流三岔河中段,环状及树枝状水系发育。
矿区位于三岔河右岸六塘溪沟一带沟谷内,在六塘溪沟的西缘,流量20L/s,流量受季节降雨影响变化大。
矿区冲沟较发育,多呈树技状分布,沟水流量变化较大,雨季常发生山洪,枯季流量小至干涸,动态变化显著。
矿区的北部大平地有一山塘,长50m、宽40m、水深1.5,总水量估计3000m3。
2、地下水类型及其特征
根据各含水层水文地质特征及动态变化特征,区内地下水补给来源主要为大气降水和地表水,大气降水的大部分是沿着山坡和沟谷迳流补给地表水,少部分则是通过第四系松散层的孔隙和岩层的节理、裂隙及断层的构造破碎带渗入地下补给地下水,区内最低侵蚀基准面位于区内北东部的溪口(1345米),高于最低开采标高(1245米)345米,地表水将通过岩石的节理、裂隙及断层破碎带渗入地下补给地下水。
地下水一般限于顺层运动,有的部分通过泉点涌出地面,流入溪沟排出矿区,排泄条件较好,地层产状平缓,地下水自分水岭分别向南东和北西向迳流排泄。
综上所述:
本矿区水文地质类型属裂隙直接充水矿床,水文地质条件简单—中等。
3、工作区内含水层
矿区内主要分布地层为上二叠统龙潭组含煤地层、长兴—大隆组,其次为分布于冲沟、缓坡地带的第四系松散层。
现对地层含水性简述如下(由下至上):
长兴—大隆组岩溶含水层(P3c+d):
出露于矿区中部及西部地区。
上部为深灰色中厚层硅质岩夹灰绿色薄层粘土岩;下部为深灰色中厚—厚层块状燧石灰岩夹薄层粘土岩、砂岩及煤线。
与下伏龙潭组地层呈技改接触,厚38—51米。
溶蚀裂隙、溶洞较发育,含溶洞裂隙水,富水性中等。
第四系孔隙含水层(Q):
分布于矿区沟谷、地势低洼处及缓坡,为残坡积物、冲积物,灰黄色、灰褐色含砂、砾粘土和亚粘土,厚度0.5—8m。
孔隙发育,含孔隙水,含水较弱,季节性变化大。
4、工作区内隔水层
矿区内主要分布主要隔水地层为上二叠统龙潭组含煤地层:
龙潭组裂隙含水层(P31):
为本区含煤地层,出露于矿区中部、东部及南西部地区。
岩性为灰—灰黑色薄—中厚层细砂岩、粘土质粉砂岩夹燧石灰岩及煤层组成,含煤层(线)23层,含煤平均总厚约30m,含煤系数8.96%,其中可采煤层3层,其它为局部可采、零星可采或不可采煤层。
全层厚294—370米。
地下水迳流模数1.53L/s*km2,泉点流量一般小于0.5L/s,透水率q=0.000023—0.31L/s*m,渗透系数k=0.0000192—0.255m/d,该地层含水性与导水性差。
但由于矿区岩石节理、岩层层理发育,在矿井采掘和矿山采煤活动的影响下,岩石节理、层理裂隙发展,将改变龙潭含煤地层的含水性与导水性。
为相对隔水层。
5、工作区内地表水
本区地表水、地下水受大气降水影响,其流量、水质变化均与降水的季节和强度相对应,雨季流量增大,矿化度减少,枯季则相反。
地下水以泉或分散流形式补给小河,各含水层无直接的水力联系,且地下水动态变化显著,周期性较明显,并具滞后现象。
矿区内无较大地表水体,只有沟谷小溪,平时流量较小,雨后暴涨,区内地表多为缓坡,有利于地表水的排泄。
6、工作区内地下水
主要为下三叠统长兴组(T1yn)为浅灰色厚层生物屑灰岩,含泥质条带及燧石团块,下部为深灰色薄层含燧石泥晶灰岩,厚约555m。
富水性较强,为岩溶裂隙含水层和煤系地层含水,根据对矿井充水条件分析,并结合矿井多年民采,调查矿井地下水涌水一般在3~9m3/h。
本次勘查工作中,没有发现民采小窑,故民采小窑积水情况不详。
7、矿坑充水条件分析
矿坑充水水源有5种,其中大气降水、老窑积水是矿井充水的主要因素,次为地下水。
大气降水对矿床冲水的影响
大气降水是矿区地下水的主要补给来源,因此,大气降水对矿床冲水有着较大的影响。
矿区主采煤层煤层顶板厚度均小于顶板安全厚度,整个矿区煤层顶板均为不稳定顶板。
矿区大面积采煤时,顶板岩层将产生不同程度的岩层移动及变形,地面将产生塌陷、地裂缝、不均匀沉降、冒落裂隙等,采掘系统上伏地面地势低洼处,大气降水及地表迳流向地势低洼处汇集,经地裂缝、塌陷裂隙、冒落裂隙直接渗入采掘系统,形成矿坑涌水。
地下水对矿床冲水的影响
对矿床充水影响较大的地下水为长兴灰岩及大隆灰岩地下水,当采动裂隙贯穿长兴灰岩及大隆灰岩时,该含水层中的地下水通过采动裂隙、冒落裂隙直接进入矿井,形成矿井涌水。
老窖积水对矿床冲水的影响
调查中没有发现小窑,该矿开采的老窑,规模小,主要以斜井方式开采,大气降水极易在老窑中汇集,形成老窑积水。
当矿山进行生产时,在生产矿井掘进过程中,若沟通老窑积水,会形成老窑突水,当突水量较大时,将产生老窑积水淹没矿井、冲毁矿井的采矿设备、造成人生伤亡及财产损失的安全事故。
构造破碎带对对矿床冲水的影响
矿区为一倾向332~352°,倾角5°的单斜构造,有一条断层距离为102m的断裂构造,地质构造简单,无对矿床充水有影响的构造破碎带。
⑸预测开采期内矿区矿坑涌水量为32m3/h,最大涌水96m3/h。
该矿坑涌水量为一般矿井涌水量,不含在特殊水文地质条件下的矿坑涌水量。
总体看,矿区矿坑涌水量较小.
根据以上情况分析,矿区内无大的地表水体,各充水岩组之间在自然状况下无水力联系或仅有弱水力联系,充水因素主要为裂隙水及地表水通过采动裂隙带导入,对矿井的影响不大,该矿水文地质条件中等。
在今后的开采过程中,对各煤层的开采要特别注意矿井附近的老窑积水,必须加强矿区内老窑的探放水工作,坚持“预测预报、有掘必探,先探后掘,先治后采”,同时坚持“有凝必停”的探放水原则,必要时应修筑防水墙。
第三章矿井中长期防治水规划
一、地面防治水规划:
1、主斜井井口采用红砖砌筑,砾石充填,上部铺设枕木轨道,一般情况下能够抵御水流冲刷。
主斜井井口和绞车房东面为山沟,是矿井主要水患发生地,在山沟中部有拦洪坝,需要挖设排水沟和下部水沟连通,保证水流及时排放,同时在降大到暴雨时使用编制袋挡水。
2、主斜井西面是原来的排水沟,现在少部分被矸石和山体垮落岩石填埋,要求进行清理。
对再可能垮塌地点用料石砌墙。
3、风井口地势高,洪水能够及时排放。
需要采取措施防止大雨冲坏主扇房、值班室和风井口的通风设施。
4、对井口低洼地点填平压实,并且挖设排水沟,水沟能够满足需要。
修水沟时必须避开裂隙和透水岩层,过煤层露头时采取措施处理。
5、报废井口和钻孔及时填埋、封孔,防止向井下供水。
6、井下水排放到远处的洪沟内,避免再渗入井下。
7、办公区和住宅区布置在地势较高地点,需要每年春季对排水沟进行清理维护。
8、禁止将矸石,岩石和垃圾堆放到洪水可能冲刷到的地点。
9、作好天气预报的收看收听工作,降大雨和暴雨前能够提前预防。
10、保证铲车和运输设备的完好,发水时能够及时出动。
库房内准备足够的编制袋、铁锹、水泥等材料,便于防洪。
二、井下防治水规划:
1、井下水泵房布置在+1329水平,安设两三四级泵,一台工作泵,一台备用泵,一台检修泵,在巷道低洼处安装潜水泵或风泵,临时排水点排至+1329的主水仓,再用大泵排出地面。
矿井排水系统能够满足需要,符合《规程》规定。
部分井下水经过沉淀作为消防和降尘用。
2、进行采掘活动时对可疑地点作到先探后掘。
3、在采掘工作面上部和矿井边界留设隔水煤柱,禁止开采。
4、了解矿井的地质构造带情况,作好探放水工作。
5、在每次降大雨或者暴雨时和雨后,观察井下水文情况,并且报告矿调度室。
发现问题及时处理。
6、对井下水仓每年清理一次;水沟定期清理,保证积水及时排放。
坡上田煤矿
二0一二年一月
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