中长期防治水规划.docx

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中长期防治水规划

矿井中长期防治水规划

一、矿井概况

郑宏鑫泰（新密）煤业有限公司兼并重组前为新密市恒泰煤业有限公司下属的一个独立生产矿井，资源整合后为技改矿井，正在进行技术改造，该矿位于新密市刘寨镇刘沃村，北距郑州市45公里，西距新密市15公里，矿井建于1992年10月，采用三个立井单水平下山开拓全井田。

矿井资源储量为395万t,动用储量77万t,保有储量318万t,可采储量131.34万t。

技术改造后，矿井的生产能力为0.15Mt/a,服务年限为6.25a。

矿井瓦斯绝对涌出量为0.65m3/min,相对瓦斯涌出量为5.6m3,属于低瓦斯矿井。

煤层自燃等级,属不易自燃煤层。

煤尘爆炸指数18.05%，具有爆炸危险性。

该矿水文地质勘探类型属三类二亚类二型，即以底板岩溶裂隙充水含水层为主的水文地质条件中等类型的矿床。

矿井正常涌水量129.2m3/h,最大涌水量207m3/h。

矿井通风方式为中央并列式，主副井进风，回风井回风。

鑫泰煤矿位于新密市刘寨镇刘沃村，地理坐标为东径113°30′34″～113°31′30″，北纬34°31′43″～34°32′07″。

井田北部为魏寨正断层，南部为恒泰煤业有限责任公司，西部为刘寨煤矿，东部为煤层深部，南北宽0.5km，东西长1.4km，井田面积0.6634km2。

根据恒泰煤业有限责任公司与鑫泰煤矿双方协议,鑫泰煤矿井田边界共有11个拐点坐标连线圈定，详见下表：

矿区范围拐点一览表

拐点号

Ｘ

Ｙ

拐点号

Ｘ

Ｙ

1

3822680

38455340

7

3823220

38456390

2

3822712

38455088

8

3822670

38456390

3

3822782

38455088

9

3822707

38455609

4

3822860

38454989

10

3822500

38455431

5

3823145

38454989

11

3822542

38455212

6

3823084

38455332

二、交通位置和自然地理

１、交通位置

鑫泰煤矿位于河南省新密市东南部，北距郑州市45km，西距新密市城区１５km,东距京广铁路新郑站18km,属新密市东南的刘寨镇管辖。

矿区内有郑煤集团芦沟煤矿铁路专用线通过，密杞公路在煤矿南部经过，西距郑密公路5km,矿区有乡间公司与主要公路相连接,交通十分便利。

２、地形地貌及地表水系

矿区属丘陵向平原过渡地段，地势北高南低，地面高程195—268.8m，相对高差为７３．８米。

地表被第四系黄土层覆盖，冲沟发育，井田内无水体存在，雨季降水向南流入双洎河，属淮河流域沙颖河水系。

３、气象

本区气候属季风大陆性气候，全年四季分明。

春季干夏风

多，夏季炎热多雨，冬季寒冷少雨雪。

年平均降雨量637.2mm,最高气温40.50C，最低气温为-14.50C。

每年11月至次年３月为霜冻期，冬季地面积雪最厚为30cm。

冻土深度为20cm。

全年主风向为西南风和东风，风力最大为5—6级。

历史地震显示，本区为地震高频带，地震基本烈度为6度。

三、矿井水文地质情况

1、主要含水层

根据地层时代，岩性及富水程度，矿区内共划分五个含水层组和四个隔水段。

１）奥陶系灰岩岩溶裂隙承压含水层；为灰色、浅灰色隐晶质灰岩，据钻孔揭露厚度52.29m，裂隙岩溶不甚发育，且被方解石充填。

水位标高＋176.12m。

近期水位标高为+100m。

2）太原组下段灰岩岩溶裂隙承压含水层：

由L1—L4灰岩组成，裂隙不发育，局部较破碎，水位标高+186.2m。

3）太原组上段灰岩岩溶裂隙承压含水层：

该层为二1煤底板直接充水含水层，由L1—L9三层中厚层灰岩组成，层位稳定。

水位标高+174.98—178.05m。

4）二1煤层顶板石分岩孔隙裂隙承压含据：

砂岩好细粒砂岩，系指二1煤以丘60m范围内的根色中细粒或中粗粒砂岩，局部裂隙发育，被市解石脉充填，为二1煤层顶极直接充水含水层，是弱的裂隙承压含水层，正常情况下，对开来二1煤层新响不大。

5）第三、第四系砂、砾孔隙含水层：

第三系好白色、浅灰色泥灰岩,裂隙不发育,局部有溶洞,地表蜂窝状空洞发育。

第四系为黄土状亚粘土和黄土状亚沙土，底部含钙质结核与透镜状碎石层，与第三系水有直接联系。

２、隔水层

１）本溪组铝质泥岩隔水层，位于奥陶系灰岩含水层之上，主要为灰白色铝质泥岩，厚4.86—24.7m，平均11.48m，隔水性好。

2）太原组中部砂泥岩隔水层：

系指L4—L7之间的泥岩、砂质泥岩，厚5.96—45.4m，平均24.55m，该层位于太原组上下段灰岩含水层之间，隔水性能良好。

３）二１煤底板隔水层：

系指二１煤底板至Ｌ８灰岩顶的泥岩、砂质泥岩，细、粉砂岩等。

一般厚１０m左右。

须提出的是，该局部较薄或被断层切割，隔水性差，因此开采二１煤层时要特别注意其造成的水患。

４）二叠系中、上段砂泥岩隔水层：

系指二１煤上６０m起到上部基岩剥蚀面的二叠系上、下石盒子组。

主要包括泥岩、砂质泥岩、细砂岩等，能有效隔阻地表水、浅层地下水进入矿井。

四、矿井充水途径及其特征

一般情况下,矿井的充水水源主要包括大气降水、地表水、地下水和老空积水。

从严格意义上讲，大气降水是一切矿井充水的最终水源，因为无论是地表水或地下水都直接或间接地来自于大气降水的补给。

但这里所指的是大气降水本身成为矿坑充水的直接或唯一的充水水源。

以大气降水作为主要充水源的矿坑涌水量特点与当地的年降水变化过程和降水强度具有明显的相关关系。

其主要涌水特点是矿坑涌水的动态与当地降水动态相一致，呈现出明显的季节性变化的多年周期性变化，这主要是因为我国大部分地区受季风气候的影响，大气降水的年分布具有季节性，多年变化具有周期的特点所决定的。

地下水：

由于大多数采矿活动都发生在地表面以下，所以，地下水往往是造成矿山充水的最主要水源。

地下水作为矿坑充水水源时，可依其与煤层的相互位置关系及其充水特点分为间接式充水水源、直接式充水水源和自身充水水源三种最基本形式：

所谓间接充水水源是指充水含水层主要分布于煤层的间接顶板或底板，但和煤层并未直接接触的充水水源，常见的间接充水水源含水层有间接顶板含水层、间接底板含水层、间接侧帮含水层或它们之间的某种组合。

应该指出间接充水水源的水只有通过某种导水构造穿过隔水围岩进入矿井后才能使其作为充水水源的事实得以实现。

所谓直接充水水源是指含水层与煤层直接接触或矿山生产与建设直接揭露含水层而导致含水层水进入矿井的充水含水层。

常见的直接充水水源含水层有煤层直接含水层、直接底板含水层。

直接含水层中的地下水并不需要专门的导水构造导通，只要采矿工程进行，其必然会通过开挖或采空面直接进入矿坑。

所谓自身充水水源主要是指煤层本身就是含水层。

一旦对煤层进行开发，赋存于其中的地下水或通过某种形式补给煤层的水就会涌入矿坑形成充水，该类型矿坑在我因并不多见，但在国外许多矿井中经常遇到。

以地下水作为主要充水水源的矿坑充水有如下规律和基本特点：

１）矿井充水的强度与充水含水层的空隙性及其富水程度有密切关系，不同的岩性决定着不同岩体中的空隙发育特征，按空隙性质可把地下水水源分为孔隙水，裂隙水和岩溶水三种基本形式。

一般地说，受裂隙水充水的矿床，其充水程度小于受孔隙水和岩溶水充水的矿床，而受卵砾石层潜水的强岩溶含水层水充水的矿床，多成为大水矿床。

岩溶水突水时，一般水量大、来势猛、不易疏干，会给矿井带来巨大的灾害。

而砂岩裂隙水充水时，主要以淋水、渗水为主、突水的瞬间冲击力不大，不会给矿井带来灾难。

２）矿井充水特点与充水量变化规律与充水含水层中地下水的性质及其水量有关：

流入矿井的水往往包含两个性质完全不同的组成部分：

一部分在矿床水文地质学中称为静贮量，指充水含水层中贮存的水的体积，这部分水量大小及其对矿井充水的能力主要取决于含水层厚度，分布规模、空隙性质以及贮存水的给出能力。

另一部分在矿床水文地质中称为动储量，指含水层中获得的补给水量，该部分水量是以一定的补给和排泄为前提，以地下径流的形式在充水含水层中不断地进行着水交替。

若充水含水层中的水以静贮量为主，则矿坑涌水的特点是：

初期矿坑涌水较大，随着排水时间的延续，矿井涌水会逐渐减少。

该类矿床易于疏干；若矿坑充水含水层以动贮量为主，则矿坑涌水量相对比较稳定，矿坑涌水量的动态特点往往会受充水含水层补给量的动态变化的影响。

该类型充水水源水不易疏干。

老窑积水主要是指矿床体开采结束后，封存于采矿空间的地下水，近年来由于小煤窑开采和关闭矿井的迅速增加，许多正在生产的矿井周边及邻近往往分布有很多废弃和关闭的小煤窑或矿井，而这些矿井由于排水停止而成为地下的积水空间，并积存了大量的地下水，这些水体通过某种途径一旦进入生产矿井，便形成了老窑积水充水水源，特别是一些非法开采的小煤窑由于缺乏合理的设计和准确的测量资料，其井下巷道的分布特征往往不清楚，很容易和生产矿井构通形成水害。

传统意义上的老窑积水一般为封存的“死水”，属静贮量，但具有一定的静水压力，所以其充水特点是突发性强，来势猛，持续时间短，有害气体含量高，对人身和设备的伤害较大，但对于近年来频繁发生的小煤窑和相邻废弃矿井突水，除了具有上述特征外，由于废弃矿井或小煤窑往往与地表水或某种地下含水层构通并接受补给，所以一旦发生突水，也可持续较长时间，并且很难疏干。

五、矿床充水因素分析

１）目前矿井水主要充水来源于大气降水和地下水。

－１５０m以浅主要为顶板水，－１５０以深主要为底板水，水量较大。

二１煤层为以底板岩溶裂隙充水含水层为主，单位涌水量虽然小于0.11Ｌ／s.m。

但断层发育，断层导水性不清，水文地质条件应为中等。

矿区水文地质勘查类型属三类二亚类二型，即以底板岩溶裂隙充水含水层为主的水文地质条件中等类型的矿床。

２）充水通道：

矿区内的断层、裂隙和封孔质量差的钻孔都有可能成为矿井涌水通道，断层为主要涌水通道；其次当二１煤层底板水压力增大，隔水层较薄时，会引起底鼓突水；在裂隙发育处，突水事故发生的可能性就会增大。

３）矿井涌水量

鑫泰矿位于任岗井田北部，本井田内主要含水层为顶板砂岩弱含水层、石炭系上段薄层灰岩含水层、石炭系下段薄层灰岩含水层、奥陶系厚层灰岩强含水层。

其中与煤层相近的石炭系上段薄层灰岩含水层水位标高在1984年为+174~178m，到2005年降为+105m，任岗矿与鑫泰矿在矿井开拓工程中发现石炭系上段薄层灰岩在本区面积为19800m2，采空区高程为-49~150m，矿井涌水量为每小时40m3，水量稳定,跟大气降雨和底板岩溶水无发现有相关性，主要冲水水源顶板砂岩水。

相邻的任岗矿十多年生产情况与鑫泰矿情况相一致，采空区面积为506400m2，采空区高程为-50~260m，矿井涌水量为每小时135m3,水量稳定，与大气降水及底板岩溶水无相关性，该矿井充水水源为顶板砂岩水。

根据以上矿井水文地质情况，河南省煤炭地质勘查研究院用比拟法进行预算，矿井正常涌水量为129.2m/h,最大涌水量为207m3/h.-230m水平（后期）开采区块正常涌水量为89.2m/h,最大涌水量为142.7m3/h,

六、水患类型及威胁程度

矿区水文地质勘查类型属三类二亚类二型，即以地板岩溶裂隙冲水含水层为主的水文地质条件中等类型的矿床。

矿区内的断层、裂隙和封孔质量差的钻孔都有可能成为矿井涌水通道，断层为主要涌水通道；其次当二1煤层底板水压增大隔水层较薄时，会引起低鼓突水；在裂隙发育出，吐水事故发生的可能性就会增大。

七、矿井防治水措施

一）矿井开拓开采所采取的安全保证措施

1、矿井开拓工程位置及层位选择

该矿采用三个立井开拓，主、副立井地面标高+250m，主、副立井均落低在二1煤层中，落低标高-369m,生产水平-119m，井底车场和运输大巷也布置在煤层中。

主要硐室布置在煤层地板中，采取巷道也均布置在煤层中。

2、采掘工程所采取的防治水措施

矿井在生产过程中，均应按照“有掘必探，先探后掘”原则进行。

二1煤层底板太原组上段灰岩水，是威胁矿井安全生产的主要因素。

在巷道掘进过程中配备有探水钻。

另外，设置有足够排水设备和设施。

矿井建设和生产时的采掘工作，应有专门的防水作业规程，并制定发生水灾时的应急预案、采取的治水措施和避灾路线。

必须做好采取和工作面水文地质勘查工作，选用钻探、物探等方法，预先查明水文地质条件，并制定出综合防治水措施。

二）防水安全煤（岩）柱留设

（１）魏寨南段层防水煤柱宽度

L=0.5KM

L——煤柱留设宽度（m）

K——安全系数（取3）

M——煤层厚度（根据该断层附近二1煤层厚度布状况，取4.2m）

P——水位压力MPa，（02静水位标高+100m）

Kp——煤的抗张强度（取0.4Mpa）

根据矿井工业广场煤柱分布及井田基本条件按-180m和-360m水平分别计算，L分别为28.6m和36.7m。

魏寨南断层防水煤柱宽度，上部宽度取40m，下部取50m。

（２）保护煤柱

①、井筒及工业广场保护煤柱：

根据建筑物受保护边界线与煤层产状关系，采用垂直断面法留设保护煤柱。

参考临近矿区地表移动观测结果，岩层移动角参数选取如下：

第四系表土层￠=450，基岩地层：

γ=δ=720，β=650

②、边界煤柱留设20m。

③、村庄煤柱，矿方与村庄已达成搬迁协议，不留煤柱。

④、铁路煤柱，矿方意见不留煤柱。

矿方签订协议，自行维护。

三）疏水降压措施

鑫泰矿位于任岗井田北部，本井田内主要含水层为顶板砂岩弱含水层、石炭系上段薄层灰岩含水层、石炭系下段薄层灰岩含水层、奥陶系厚层灰岩强含水层其中与煤层相近的石炭系上段薄层灰岩含水层水位标高在1984年为+174～+178m，到2005年降为+105m，任岗矿与鑫泰矿在矿井开拓工程中发现石炭系上段薄层灰岩在本区几乎不含水。

-230m～300m水平开拓，开采时应采取疏水降压措施或底版加固措施。

一般不需要采取疏水降压措施。

四）井下探放水措施

（一）探放水原则

矿井建设和生产过程中遇到以下情况必须严格执行“有掘必探、先探后掘，先治理、后生产”的探放水原则。

1、接近水淹区或情况不明井巷、老空区时。

2、接近含水层、断层构造带、裂隙带和陷落柱时。

3、在打开水体隔离煤柱等之前。

4、接近可能与河流等水柱相通的断层破碎带等。

5、接近有水的采煤工作面。

6、接近未封闭或封孔质量较差又可能突水的钻孔时。

7、采动影响范围内有承压水等又存在隔水岩柱厚度不清时。

8、接近水文复杂地段又情况不明时。

9、采、掘工程接近其他可能突水段时。

五）注浆堵水措施

１、注浆地点的确定

一般情况下，在矿井采掘过程中，井巷工程涌水量影响正常施工或遇突水点水量过大，以及井巷工程需穿越含水层、断层等情况下，采取注浆方式，以减少涌水量使之正常施工。

对本矿井而言，可能会穿越顶底板含水层，对施工中若遇较大突水点，应采取注浆堵水措施。

2、注浆方法

注浆发法按施工时间可分为预注浆、后注浆；按注浆的材料可分为水泥注浆、粘土注浆和化学注浆；按工程性质分为突水口注浆和帷幕注浆；按岩层分为岩溶、裂隙地层、砂砾层注浆等等。

对与本矿来讲，若遇上述注浆地点性质来讲，应按预注浆、化学注浆、突水注浆、岩溶注浆来考虑，并选适合于某种注浆方式的注浆工艺，而达到减少水量，保证安全、快速施工为目的。

六）地表防治水措施

本矿井地表水系不发育，矿区及附近为丘陵及岗地，大气降水大部分耗于蒸发，由于地表迂流快，大气降水对矿井一般无影响。

工业广场内外设有泄洪沟和排水沟，将雨水排至矿区以外。

八、防治水规划实施的时间与进度安排

本规划对矿井2011—2015年的防治水工作进行了部署和安排,防治水规划实施的时间与进度安排见下表:

序号

项目

实施时间（月）

进度安排

2011

2012

2013

2014

2015

上

下

上

下

上

下

上

下

上

下

1

矿井水文地质条件评价

全程

2

井田西部、北部补充勘探工程

全程

3

井田范围内的瞬间变电磁物探工程

12

4

施工长观孔，加强灰岩水的动态观测

12

5

购置探水钻机

6

查明井田西北部老窑采空区分布情况

6

需要指出的是，上表对本规划实施的时间与进度安排进行了初步设计，在具体实施过程中，要根据采掘进度及具体项目进展情况做出调整。

九、