茶塘煤矿水文地质类型划分报告.docx
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茶塘煤矿水文地质类型划分报告.docx
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茶塘煤矿水文地质类型划分报告
茶塘煤矿矿井水文地质类型划分报告
一、矿井所在位置、范围及开采现状
湖南省煤业集团街洞矿业有限公司茶塘煤矿位于湖南省郴州市苏仙区栖凤渡镇畔冲村,行政上隶属于栖凤渡镇管辖。
地理座标:
东径113°00′05″~113°01′18″,北纬25°55′37″~25°56′42″。
矿区东距京广铁路街洞车站4.5公里,距京珠高速公路4.5公里,有县级公路与之相接,西距107国道约1公里,南距湖南省郴州市约20公里,交通运输颇为便利。
矿区面积1.6919平方公里。
矿井范围拐点坐标
点号
X坐标
Y坐标
1
2870480.00
38402105.00
2
2869220.00
38400705.00
3
2869670.00
38400080.00
4
2871378.00
38401600.00
茶塘煤矿现为多水平斜井开拓,有主斜井和东风井为矿井生产服务,分-70m,-10m,+50m三个水平开采,年设计生产能力7万吨,矿井储量为52万吨。
二、地貌、地质概况
本区位于湘南丘陵北缘,受一北东45度走向的山脊控制,煤岩层走向与山脊方向一致,山脊北西有一小溪,自西南向东北流经矿区。
最高海拔+261.64m,最低海拔+132.80m,一般高差120m左右,地貌比较陡峻,多为灌木林覆盖。
矿井内的含煤地层为二叠系上统龙潭组(P2l),含煤12层,由新到老分别命名为1~12煤,其中6、7两煤层为主采煤层,5煤为局部可采煤层,根据岩性及含煤性不同划分为上下两段,全层厚约582m。
现将该地层特征分述如下:
1、龙潭组上段(P2l2):
总厚约271m,从1煤到7煤分八个层段。
(1)1煤组(P2l2-8):
深灰色、薄层状砂质泥岩及粉砂岩。
水平及缓波状层理含大量斑状、星点状及浸染状的黄铁矿。
产小个体瓣鳃类动物化石,底部夹煤线称1煤层,厚约15m。
(2)薄层砂岩(P2l2-K):
灰色,薄层状细粒石英砂岩。
硅质胶结,致密坚硬,断续水平层理、缓波状层理及小型楔形层理。
中部夹深灰色粉砂岩,产植物化石碎屑,含菱铁质结核。
厚约12m。
(3)2煤组(P2l2-7):
深灰色至灰黑色砂质泥岩,层理不甚明显。
含稀疏的扁豆状菱铁矿结核,产大量瓣鳃类动物化石,偶见螺化石。
本层俗称“结核泥岩”,为对比标志层。
底部夹煤线一层称2煤层,煤层厚度0~1.27m,平均厚0.59m。
本组地层厚约31m。
(4)3煤组(P2l2-6):
中上部为灰色至灰白色,中细粒石英砂岩,硅质胶结,较坚硬。
下部为深灰色砂质泥岩,底部含煤一层,称3煤层,煤厚0.18~1.27m,平均厚0.73m。
。
本组地层厚约23m。
(5)4煤组(P2l2-5):
以深灰色泥岩、砂质泥岩为主。
夹不稳定的细砂岩,水平层理。
产植物化石碎片,偶见海豆芽化石。
底部含煤线,称4煤层,煤层厚0~1.97m,平均厚0.11m。
本组地层厚约23m。
(6)5煤组(P2l2-4):
本组岩性比较复杂,由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩互层组成。
中部夹有透镜状、肾状菱铁质结核。
产丰富的大羽羊齿、柯达狄等植物化石。
中上部泥岩中产丰富的海豆芽动物化石。
中部夹有1~2层不稳定煤层,底部为5煤层,煤层厚0~2.57m,平均厚0.58m。
本组地层厚约39m。
(7)6煤组(P2l2-3):
本组可分为上、中、下三部分。
上部为粉砂岩、砂质泥岩局部夹细砂岩。
产大羽羊齿及海豆芽等化石,夹极不稳定煤层。
中部为中粒至细粒砂岩。
灰色,中厚层状,断续波状层理及小型斜层理。
成分以石英、长石为主,泥质、硅质胶结,较疏松,俗称“疏松砂岩”,为61煤层对比标志层。
厚度变化大,相变剧烈,向深部砂岩减少,过渡为粉砂岩或砂质泥岩。
下部主要由粉砂岩、煤、细砂岩,砂质泥岩组成。
一般含煤一层称6煤,煤层厚0~17.55m,平均厚2.35m。
局部含煤2层,61煤煤层厚0~3.67m,平均厚1.16m。
本组地层厚约58m。
(8)7煤组(P2l2-3):
本组可分为上下两部分。
上部分为(P2l2-2),以细砂岩为主,夹砂质泥岩。
具水平层理,产丰富的植物化石碎片,夹菱铁质结核。
中部夹不稳定煤层1至4层,底部含煤一层称7煤层,煤层厚度0~7.20m,平均厚1.33m。
(9)下部为(P2l2-1),粉砂岩及砂质泥岩。
深灰色,薄层状,水平层理。
含扁球状菱铁质结核和“龟形”结核,产瓣鳃类化石及螺化石,螺化石一般长25mm,“龟形”结核和螺化石泥岩为龙潭组上下段分界标志层。
本组厚约70m。
2、龙潭组下段(P2l1):
与下伏地层壶天群组呈断层接触。
故地层保存不全。
分三层段。
总厚约311(P2l2-2)。
(1)81煤层(P2l1-3):
砂质泥岩,粉砂岩为主,夹细砂岩。
灰黑色,薄层状,具明显的细水平层理,夹大量的厚1至3cm的菱铁矿结核。
中部夹1至2层偶尔可采煤层。
底部含煤一层,称8煤层,煤层厚度0~11.47米平均煤厚2.52米,,为局部可采煤层。
(2)82煤层(P2l1-2):
鳞片状泥岩、砂质泥岩、粉砂岩与细砂岩互层组成。
灰色、黑灰色、薄层状、水平层理发育,夹泥质或菱铁质球状小结核。
中部夹1至3层偶尔可采煤层,底部含煤一层称82煤层。
煤层厚度0~9.8米,平均煤厚3.26米。
(3)砂岩(P2l1-1)俗称“托底砂岩”:
上部为紫红色、微带绿色的中厚层状,中细粒砂岩。
泥质胶结,较疏松,层面具有大量云母片局部为砂质泥岩。
下部灰黑色,微带绿色的砂质泥岩,泥岩为主,夹粉砂岩。
中部夹煤线1至5层,地层出露不全,厚约150m。
三、气象条件、地表水情况
1、气象条件
茶塘井田所属气候区为亚热带季风气候区,矿区位于南岭北麓,冷暖气流交汇频繁,雨量较为充沛。
据郴州气象站以往观测资料,年平均降水量为1603.4mm,日最大降水量为201mm,每年雨季3月至6月。
年平均气温17.81℃,日最高气温41.3℃,气温最低在每年1月至2月,一般为5℃左右,日最低气温为零下9℃。
2、地表水情况
茶塘井田内没有大的河流和水库,仅有杨家小溪在井田深部边界流过,该小溪受大气降水影响,也接受地下水补给,流量一般为0.092~9.687m3/s。
由于该溪流流经地段地面均为白垩系红层,且其位于井田深部(-200m以下)煤层不可采带之上,小溪距该矿约1200m水平距离,故对茶塘煤矿影响甚微。
四、矿井排水能力概况
矿井在-70m水平和+50m水平分别建有主、副水仓及水泵房,将井下涌水及工作面污水排至地面水池。
-70m水泵房装有水泵三台,型号都为MD155-67×5,一台工作泵,一台作备用泵,一台为检修泵,该型号水泵实际排水能力155m3/h。
-70水平主水仓容积为400m3,副水仓容积为220m3,总容量为620m3。
+50m水泵房装有150D30×6型水泵2台,为工作水泵和备用水泵,水泵实际排水能力155m3/h,D85-67×4型水泵1台,为检修水泵,该型号水泵实际排水能力85m3/h,一台作备用泵,一台为检修泵。
+50水平主水仓容积为800m3,副水仓容积为200m3,总容量为1000m3。
从井下水仓至地面水池共敷设4趟排水管路,从-70水平布置一趟φ108×4管路至外泄排水系统,管线长度约600m,一趟φ159×7管路至外泄排水系统,管线长度约600m;从+50水平布置一趟φ108×4管路至地面沉淀池,管线长度约320m,一趟φ159×7管路至外泄排水系统,管线长度约300m。
根据对历年涌水量情况进行统计,-70水平正常涌水量为20m3/h,最大涌水量为40m3/h,+50水平正常涌水量为25m3/h,最大涌水量为65m3/h,全矿井正常涌水量为45m3/h,最大涌水量为105m3/h。
水泵排水能力计算:
(1)工作水泵排水能力计算:
Q泵=(155+155)m3/h×20=6200m3
Q涌=45m3/h×24=1080m3
Q泵>Q涌
工作水泵能在20小时排出全矿井24小时的正常涌水量。
(2)工作水泵和备用水泵排水能力计算:
Q泵=(155+155+155+155)m3/h×20=12400m3
Q涌=105m3/h×24=2520m3
Q泵>Q涌
工作水泵和备用水泵能在20小时排出全矿井24小时的最大涌水量。
综上,水泵排水能力可以满足矿井排水需要。
水仓容量计算:
+50水仓容积:
V=800m3+200m3=1000m3
-70水仓容积:
V=400m3+220m3=620m3
水仓总容积:
V=1000m3+620m3=1620m3
Q涌=45m3/h×8=360m3
水仓容积远大于矿井8小时正常涌水量,水仓能满足排水需要。
五、以往地质和水文地质工作概述
1、以往地质工作
1958年湖南省重工业厅资源勘探队在井田南端进行普查勘探,施工钻孔4个,提交详细普查报告。
1959年郴州专署地质局在岔路口一带进行钻探,施工钻孔2个,由于钻探质量不高,未能作出确切评价。
1960年至1962年中南煤田地质局129队在全井田进行地质勘探,施工钻孔34个,提交了普查勘探报告。
129队提交的普查报告,对本井田的地层划分,主要构造形态、煤层、煤质、矿山开采技术条件及水文地质特征等均做了广泛的工作,为进一步勘探奠定了基础。
2、水文地质
(1)地表水:
井田内没有大的河流和水库,仅有杨家小溪从井田深部流过。
该溪受大气降水影响,也接受地下水补给,流量一般为0.092~9.687m3/s。
由于该溪流经井田均为红层,又位于井田深部(-200米以下)煤层不可采带之上,红层渗透性能极弱,故仅对-150米水平开发会有一定的影响。
(2)地下水:
本区侏罗系下统茅仙岭组砂岩,大冶群泥质灰岩,大隆组硅质岩,以及煤系地层均为弱含水层,因此对矿井充水不构成大的威胁。
(3)老窑水:
井田内主要可采煤层在浅部均有小窑开采过,老窑遗迹到处可见,局部地段出现强烈的塌陷区,因此61、7煤层在第一水平浅部开采时,必须探水前进,以防水患,但61、7煤层第二水平已避开老窑区,故不受老窑水威胁。
六、井田水文地质条件及主要含水层、隔水层情况
(一)井田水文地质条件
茶塘煤矿区内地形地势为低丘陵地貌,最大相对高差将近140m。
丘脊及沟谷主体大致呈南北向,地形坡度一般在20°左右。
井田内没有大的河流和水库,仅有杨家小溪在井田深部边界流过,该小溪受大气降水影响,也接受地下水补给,流量一般为0.092~9.687m3/s。
由于该溪流流经地段地面均为白垩系红层,且其位于井田深部(-200m以下)煤层不可采带之上,小溪距该矿约1200m水平距离,故对茶塘煤矿影响甚微。
(二)含水层
1、第四系(Q):
为松散层潜水含水层,厚度0~20m,一般厚5m,为残积、坡积、洪积层等组成,其成份为粘土、砂土、亚砂土、粘土等,单位涌水量Q=0.02~0.09L·S-1m-1。
煤系地层风化物碎屑成份中有粘土,能起隔水作用,故本层为矿井主要含水层。
2、白垩系(K):
广泛分布于煤系地层周围,不整合覆盖于下伏地层之上,厚度0~412m,上部为紫红色泥岩、砂质泥岩、砂岩,底部为1~2层砾岩组成,砾石成份为砂岩、硅质岩、石灰岩等,砂质、铁质胶结。
砾石在局部地段有溶蚀现象,如在本矿井的5504孔及5409孔,在孔深30m以内发现有溶蚀和流砂现象,孔内严重漏水。
本层浅部含裂隙水,水位标高+193~+160m,泉水流量一般小于0.060L/s,据邻近矿井茶山岭井中的5009和5214孔抽水试验资料,单位涌水量0.000133~0.000287L·S-1m-1,渗透系数0.00057~0.00016m/d,含水极其微弱。
3、龙潭组上段(P2l2):
主要为砂岩、砂质泥岩、泥岩、粉砂岩和煤层等组成,厚度约271m。
该层出露地表较宽,接受大气降水补给。
由于人为的影响,在浅部有老窑积水,老窑水和天然泉流量为0.022~0.053L/s,水位标高+170~+230m。
砂岩中含微弱裂隙承压水。
地下水从浅至深有逐步减小的现象。
4、龙潭组下段(P2l1):
浅部灰色砂质泥岩、粉砂岩等组成,厚约280m,本层含微弱风化裂隙潜水,导水性差。
(三)老窑对矿坑充水影响
茶塘煤矿地表老窑到处可见,大部分是随采随弃。
20世纪90年代虽有较多的老窑已采到+120m以下,因非法开采在2000年以前全部关闭。
由于煤系地层渗透性小,易于在废弃老窑残巷中积水。
补给来源主要为大气降水。
(四)断层的含水性及导水性
茶塘煤矿发现的比较大的断层只有1条,即F3走向正断层。
位于矿井西北翼,因为是一走向正断层,具一定的导水性,故对矿井充水有一定的影响。
七、矿井充水因素分析,井田及周边老空区分布状况
茶塘煤矿矿井涌水量的主要补给来源:
一为大气降水渗入,二为老窑水的补给。
本地区属温暖湿热气候区,降雨量充沛。
1952—1984年年平均降雨量为1603.4mm,为地下水及矿井水的补给提供了丰富的水源、雨季多在三至六月,旱季多在九至十二月。
矿井涌水量雨季达到最大值、旱季达到最小值,随季节性变化明显,矿井涌水量与降雨量成正比关系,且矿井涌水量的高峰值比降雨量的高峰值要迟三至四天时间。
老窑采空区以及因采矿工程所引起的地面裂隙塌陷带是大气降水补给矿井水的主要途径,每到雨季,雨水便从裂隙带渗入井巷和采空区。
在本井田煤层露头一线,小窑很多,开采历史悠久,+120米水平以上的煤层皆已采空,积储了大量的老窿水,对开采浅部煤层危害较大。
八、矿井涌水量
根据矿井涌水量观测资料统计,全井田正常涌水量Q1=45m3/h,最大涌水量Q2=105m3/h,矿井涌水量主要是由大气降水,地面水,矿井采空区积水,附近小煤窑采空区积水,断层构造水等构成。
九、矿井水文地质类型划分
(一)、矿井水文地质类型划分依据
本次矿井水文地质类型划分,以2009年9月21日国家安全生产监督管理总局令第28号令公布的《煤矿防治水规定》作为依据。
(二)、矿井水文地质类型确定
(1)、受采掘破坏或影响的含水层及水体(简单)
①含水层性质及补给条件(简单)
本矿的含水层,主要是第四系(Q)松散层潜水含水层,因主要补给源大气降水量少,所以补给量小,补给条件差。
②单位涌水量(L·S-1m-1)(简单)
第四系(Q)松散层单位涌水量Q=0.02~0.09L·S-1m-1,0.1<Q≤1。
(2)、矿井及周边老窑水分布状况(中等)
井田内分布有岔路口煤矿等6个小煤窑,均已停止生产,井筒封闭良好,存在少量老空积水,还有原126采区、127采区已采完,也存在少量老空积水。
积水区现远离生产地点,不致发生水力联系,且老窑积水位置、范围、积水量清楚。
(3)、矿井涌水量(m³/h)(简单)
根据矿井涌水量观测资料统计,全井田正常涌水量Q1=45m3/h,最大涌水量Q2=105m3/h,Q1≤180m3/h,Q2≤300m3/h。
(4)矿井突水量(m³/h)(简单)
通过查阅开采历史,矿井无突水现象。
(5)、开采受水害影响程度(中等)
矿井采掘工程仅局部受水害的影响,且影响很小,不威胁矿井的安全生产。
(6)、防治水工作难易程度(中等)
防治水工作主要采用掘疏水上山、施工探放水钻孔、砌筑防水闸门或防水墙的方法进行,方法简单,易进行。
综合以上六点,根据就高不就低的原则,茶塘煤矿水文地质类型划分为中等类型。
十、防治水工作建议
1、地表水治理:
主要加强地面防洪水沟流水观测与管理,建立观测台账,雨季期间搞好巡视,成立专业巡视队伍进行定期巡视,发现地表有渗漏严重区域或沟壑有堵塞地方及时处理,保证汛期地表水及时泄出。
2、建立完善隐患排查制度,发现隐患及时整改,将隐患消灭在萌芽状态。
3、严格执行井下探放水制度,严格按探放水工程设计及安全技术措施施工,并加强钻孔施工质量验收工作。
4、矿总工程师每月召开一次水情水害分析会,排查各种水害,采取防治措施。
5、加强员工安全知识及业务知识的培训教育。
街洞矿业公司茶塘煤矿
水
文
地
质
类
型
划
分
报
告
编制:
胡稳
总工程师:
矿长:
2012年1月
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