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交通位置,东兴煤矿二号井位于富源县城189°
直距27km处,属墨红镇吉克村委会管辖。
地理坐标:
东经104°
11′30″~104°
12′30″,北纬25°
24′26″~25°
27′08″,矿区西经墨红~茨营~曲靖公路里程80km,墨红至富源的四级公路正好从矿区通过,交通较为方便,
2、开采范围:
东兴煤矿二号井井田呈南北向展布,南北长约4.47km,东西宽约0.9km,面积4.0293km2,开采深度+1300~+1900m。
矿区范围由1~9号拐点圈定。
东兴煤矿二号井井田范围拐点坐标表
拐点编号
直角坐标(西安80坐标系)
纵坐标(X)
纵坐标(Y)
矿1
2816381.644
35419890.182
矿2
2816381.646
35420300.185
矿3
2814941.634
35419970.190
矿4
2812061.609
35419400.201
矿5
2811421.601
35418620.199
矿6
2812441.608
35418620.193
矿7
2813521.616
35418600.188
矿8
2815401.633
35419170.182
矿9
2816131.642
35419890.183
矿区面积
4.0293km2
开采标高
1900~1300m
3、东兴煤矿二号井为新建煤矿,设计生产能力60万吨/年,建设工期66个月;
按照煤矿建设项目管理的要求,从项目调查、项目可行性论证,直到项目开工建设,已经完成了全部项目建设必须的相关手续,项目开工必须的“四通一平”、生产、生活临时设施建设也如期完成,于2013年12月28日正式开工建设。
4、开拓掘进现状
东兴煤矿二号井为斜井开拓,主斜井、副斜井、风井三个井筒井。
主斜井井口坐标:
X=2812062.395
Y=35419357.579
Z=1847
α=190°
β=17°
副斜井井口坐标:
X=2812110.201
Y=35419397.919
Z=1846
风井井口坐标:
X=2811998.00
Y=35419309.00
Z=1850
β=13°
1、主井井筒施工完成斜井930米,+1575水平大巷70米。
2、副井井筒施工完成斜井842米,+1600车场及运输大巷60米
3、风井有待方案确定,预计2017年3月开始建设。
四、水文地质情况
1、矿区地形地貌、地表水特征
矿区内按地貌形态分类属构造剥蚀、侵蚀低中山地形地貌,山脉走向近似于南北向。
山体延伸与地层走向基本一致。
纵观全区地势总体呈西部高,南东部及北东部低,由北往南呈逐渐增高之势。
最高点位于矿区内西南部山顶(矿7拐点附近),海拔高程2180.49m;
最低点位于矿区内东北部阿令德小河河谷,海拔1798.23m,相对高差达382.26m,一般标高为1800.0m~2150.0m。
属构造剥蚀、侵蚀的低中山地貌,地形起伏变化大,有利于地表水、地下水的排泄,不利于大气降水的入渗补给。
矿区内无湖泊、水库,但分布着几条常年性河流——补木河、阿令德小河、北班沟及元宝沟。
其中补木河经矿区南部沿东北方向从矿区东部流出,本次调查,补木河旱季一般流量为0.36~0.56m3/s,雨季一般流量为0.66~1.66m3/s。
元宝沟在矿区中北部由南流向北,在ZK1901号钻孔西部与北班沟汇合称为阿令德小河。
本次调查,元宝沟旱季一般流量为0.001~0.002m3/s,雨季一般流量为0.003~0.006m3/s。
北班沟在矿区西北部,由西流向北转向南东,在ZK1901西部汇入阿令德小河,本次调查,北班沟旱季一般流量为0.016~0.026m3/s,雨季一般流量为0.026~0.046m3/s。
阿令德小河流经矿区东北部,由北班沟与元宝沟汇合而成,流向由西流向东。
本次调查,阿令德小河旱季一般流量为0.018~0.030m3/s,雨季一般流量为0.030~0.055m3/s。
以上各溪流均汇入块择河后,流入南盘江,属于南盘江流域,珠江水系。
2、含、隔水层
根据矿区含(隔)水层出露的泉点、生产矿井观测的矿坑涌水量以及各含(隔)水层与矿床的关系,矿区内含(隔)水层由老至新分别为:
上二叠统峨眉山组(P2β)玄武岩极弱裂隙含水层、上二叠统长兴组及龙潭组(P2c+P2l)砂泥岩弱裂隙含水层、三叠系下统卡以头组(T1k)砂泥岩裂隙含水层、下三叠统飞仙关组第一段(T1f1)砂泥岩裂隙弱含水层、下三叠统飞仙关组第二段(T1f2)砂岩裂隙弱含水层、下三叠统飞仙关组第三段(T1f3)砂岩裂隙弱含水层、下三叠统永宁镇组(T1y)灰岩岩溶中等~强含水层、第四系(Q)砂、砾石孔隙含水层
2.1断裂带的富水性、导水性及对矿床充水的影响
矿区内主要发育有6条断层,现根据地表及钻孔对各断层的揭露情况,对各断层断裂带的富水性、导水性及对矿床充水的影响分述如下:
⑴、F1走向逆断层:
由于该断层位于矿区外围,仅切割矿区外围地层,对矿床充水无影响。
⑵、F2走向正断层:
该断层位于矿区东部边缘,向西切割到矿区内,主要切割1650m以下煤层,对地层及煤层破坏较大,地表有4个控制点,在小龙潭村附近有一断层泉出露,涌水量为0.15~0.75L/s,深部有ZK2201、ZK2301、ZK2701钻孔控制,钻孔中见明显断层迹象,钻孔在揭露该断层时,冲洗液消耗量明显增大,未见孔内涌水现象,钻孔分层水位观测未见反常现象,说明该断层富水性、导水性弱。
但由于该断层切割到补木河及阿令德小河河床,地表水可能会沿断层破碎裂隙进入矿坑,在今后的设计开采时应做好探放水工作。
该断层导水性和富水性受两盘岩性的制约,富水性、导水性弱,对矿区东部边缘深部煤层的开采有一定影响,对矿床充水有一定影响。
⑶、F3走向逆断层:
地表出露于矿区东部,北北西向延展,落差约80~170m。
该断层对地层破坏较大,致使断层两盘地表地层倾向相反,地层重复。
该断层地表控制点有7个,断层破碎带节理裂隙发育,无泉点出露。
深部有ZK2701钻孔控制,岩芯中见明显角砾岩,破碎带约2~3m,含大量泥质、钙质胶结。
钻孔在揭露此断层时,冲洗液消耗量明显增大,未见孔内涌水现象,钻孔分层水位观测未见反常现象,说明该断层富水性、导水性弱。
但由于该断层切割到补木河、元宝沟及阿令德小河河床,地表水可能会沿断层破碎裂隙进入矿坑,在今后的设计开采时应做好探放水工作。
该断层导水性和富水性受两盘岩性的制约,富水性、导水性弱,对矿床充水影响较大。
⑷、F4走向正断层:
位于矿区北部22勘探线以北,北北东至北东东向延展,矿区内出露走向长度2.4km。
断层倾向280~330°
,倾角60~70°
,落差10~50m,地表出露清楚,有3个露头点控制,破碎带岩层裂隙发育,无泉点出露。
深部有ZK2002钻孔控制,钻孔中见明显角砾岩,破碎带约2~3m,含大量泥质、钙质胶结物。
但由于该断层切割到元宝沟、北班沟沟床,地表水可能会沿断层破碎裂隙进入矿坑,在今后的设计开采时应做好探放水工作。
⑸、F5走向正断层:
位于矿区西北,为矿区边界断层,走向北北东,自北向南经洒布格村后交于F6断层。
走向长度大于2.5km,断层倾向280~320°
,落差20~50m。
地表出露清楚,有5个露头点控制,破碎带岩层裂隙发育,无泉点出露。
深部有ZK2002、ZK2102钻孔控制,钻孔中见明显的断层泥,断层破碎影响带约1.5m,含大量泥质胶结物。
但该断层切割到部分季节性溪流,雨季时地表水可能会沿断层破碎裂隙进入矿坑,应注意防范。
该断层导水性和富水性受两盘岩性的制约,富水性、导水性弱,且该断层仅切割矿区西部1550m以下煤层,对矿床充水有一定影响。
⑹、F6走向正断层:
位于矿区西北部,呈北北东向延伸,矿区内出露长度大于3km。
断层倾向280~310°
,倾角约60~75°
。
落差大于100m,断距向北东有增大之趋。
其地表出露清楚,有5个露头点控制,破碎带岩层裂隙发育,断层附近T1y地层中有1泉点(S02)出露,涌水量为0.55~1.25L/s。
深部有ZK2102钻孔控制,岩芯中见断层泥,夹角砾岩,断层破碎影响带岩芯破碎。
钻孔在揭露此断层时,冲洗液消耗量明显增大,有一定漏水现象,但钻孔分层水位观测未见反常现象,说明该断层受上盘T1y灰岩岩溶含水层影响,富水性、导水性有所增强,为弱~中等。
总体上看该断层导水性和富水性受两盘岩性的制约,富水性、导水性弱,且该断层仅切割矿区西部浅部地层,对矿床充水影响较小。
另据本次调查,相邻生产矿井东兴煤矿一号井及阿令德煤矿在历年的开采过程中,未发生过断层带突水事故。
断层破碎带的涌水具有在短期内由初期的淋、滴水等较强的补给逐渐减弱的特点,但初次来水量最大为10~12m³
/d,正常涌水量为3~4m³
/d,证实本区断层的富水性弱。
但由于本次勘探对断层的深部控制点较少,且多为单点控制,对断层的深部形态控制不足,同时由于断层裂隙影响带附近裂隙的发育程度增加,以及含水层受切割,断层裂隙影响带附近含水层比正常地段含水层的富水性强。
煤矿在今后建井开采过程中应引起重视,在揭露断层时应做好探放水工作。
3、地表水体及其对矿床充水的影响
矿区内地表溪沟均为块择河支流,补木河、阿令德小河、元宝沟均汇入块择河,注入南盘江,属珠江水系。
现将流经矿区的地表水体分述如下:
3.1补木河
补木河发源于曲靖市东山镇,由南向北径流,在其上游为长庭河,经九河村、大地德、草妥、吉克以南向北径流,河床分布标高1845.00~1820.00m,本次勘探期间内测得的流量为0.36~1.66m3/s(2008年10月~2009年10月)。
补木河主要流经T1y、T1f、T1k、P2c地层,矿区内仅流经T1y、T1f地层,最大流量16.5m³
/s(1992年10月),最小流量0.28m³
/s(1993年4月),河床宽20~30m,洪水位一般高于常水位0.8~2.0m,洪水位标高1796.5m左右。
河水流经矿区南部边缘地带,与流经地层斜交,有利于河水对含水层的补给。
矿区内该河流经的地层多为煤系底层上部地层,距开采煤层较远,但在今后的开采建设中应注意防止F2、F3断层裂隙带导通该河水流入矿坑,故该河对矿床充水及今后井巷道建设和煤层开采有一定影响。
3.2阿令德小河
阿令德小河位于矿区东北面,由在矿区中北部从南流向北的元宝沟、矿区西北部的北班沟交汇而成,向东径流出矿区汇入补木河。
河床分布标高1825.00~1798.23m,实测流量0.018~0.030m3/s(2008年10月~2009年10月),据调查最大洪水量在0.2m3/s以上,洪水位在2m左右。
河流流经T1f、T1k、P2c地层,矿区内有F1、F2断层穿过此河流,但均为边界或外围断层,河水被导通渗入矿坑的几率不大,仅流经矿界内T1k地层的部分可能会随今后的开采塌陷裂隙或风化裂隙渗入矿坑,对矿井充水有一定影响。
3.3元宝沟
元宝沟位于矿区中北部,由矿区西部向北东流向矿区,在ZK1901西部同北班沟交汇,合为阿令德小河。
沟床分布标高2050.00~1805.00m,实测流量0.001~0.006m³
/s(2008年10月~2009年10月)。
河流流经T1f、T1k、P2c地层,有利于对矿区内的充水含水层T1k、P2c的补给,且矿区内有4条断层经过该溪流,其中F3、F4断层对矿井充水影响较大,F5断层有一定影响,在后期开采时极易因开采塌陷而导通沟床引起河水顺破碎带裂隙、风化裂隙进入矿坑,由于该河流在矿区内的流距大于2km,且经过T1k、P2c含水层,对矿井充水影响较大。
3.4北班沟
北班沟位于矿区西北部,由矿区西北向北再转向南流入矿区,在ZK1901西侧附近与元宝沟交汇,合为阿令德小河。
河床分布标高1843.50~1809.00,本次勘探实测流量0.016~0.046m³
河流流经T1y、T1f1、T1k、P2c地层,有利于矿区含水层的补给。
矿区内有4条断层经过该河流,仅F3、F4断层对矿井充水影响较大,应注意在今后建井开采时采取足够措施防止开采塌陷导通河床使河水顺塌陷裂隙、破碎带裂隙、风化裂隙渗入矿坑。
该河流对矿井充水有一定影响。
4、矿区内地下水补给、迳流、排泄条件
矿区位于补木矿区中部西侧外缘,矿区内地形一般与地质构造线相吻合,山脉走向近似于南北向。
纵观全区地势总体呈西部高,北东部及南东部低,由北往南逐渐增高之势。
地形起伏变化大,有利于地表水、地下水的排泄,不利于大气降水的入渗补给。
矿区内无大的地表水体,各含水层主要接受大气降水的入渗补给,地下水动态变化严格受大气降水的控制。
矿区内沟谷中众多的季节性泉点出露及生产矿井涌水量的动态变化充分证实本区地下水主要接受大气降水的补给。
此外,矿区内沟谷发育,降雨集中(降雨量多集中于5~10月份,占年降雨量86.5%左右),导致大部分雨水转化成地面径流迅速流走,不利于地下水的补给,即矿区内地下水补给条件较差。
矿区各含水层在浅部均为裂隙潜水,在浅部露头处直接接受大气降水的入渗补给,地下水交替循环强烈,随深度增加含水层富水性逐渐过渡为极弱裂隙潜水—承压水,地下水交替循环缓慢。
受地形地貌及风化导水裂隙控制,大气降水入渗大多没经过深部循环,便以下降泉的形式就近于沟谷排泄出地表,具有雨季补给,长年排泄和季节性排泄的特点,最小值出现在雨季来临前的4~5月,最大值出现在雨季的8~9月,形成了既是补给区又是排泄区的特点,即排泄条件良好。
综上所述,矿区地下水在浅部补给条件差,径流及排泄条件较好;
而深部则补给、径流、排泄条件均较差。
5、矿区水文地质类型
矿区为多煤层矿床,且位于矿区最低侵蚀基准面以下。
矿床围岩主要是粉砂质泥岩、泥质粉砂岩—粉砂岩、细砂岩—粉砂质泥岩、泥岩—煤,沉积旋回的多次重复,其深部富水性较浅部弱。
从以下各种参数可以证实,浅部含水裂隙频数1.37条/m,深部0.97条/m;
钻孔单位涌水量浅部0.0065~0.0090L/s·
m,平均0.0077L/s·
m,渗透系数0.007046~0.013674m/d,平均0.010360m/d;
钻孔单位涌水量深部为0.0092~0.0095L/s·
m,平均0.0088L/s·
m,渗透系数0.003830~0.004208m/d,平均0.004019m/d。
该区矿床含水层一般和其它含水层无水力联系,但因断层与含水层接触,造成上、下含水层之间的水力联系,可能会造成矿床充水。
矿区构造属中等类型,元宝沟局部地段地表水体距M9煤层顶板较远,但随着回采面积增大及塌陷裂隙延伸,可能导致充水因素发生变化;
直接和间接的充水含水层为弱裂隙含水层,其富水性弱。
但遇有构造时,粉、细砂岩破碎带富水性相对较强。
综上所述,本矿区矿体位于矿区最低侵蚀基准面以下,矿井水没有自流排放可能。
因此,矿区水文地质勘探类型为以裂隙弱含水层充水为主的中等类型。
6、矿床充水因素分析
经调查,矿区及邻近生产矿井矿坑涌水主要表现为岩巷粉砂岩和细砂岩渗水、采空塌陷区煤层顶板淋水、滴水。
一般岩巷粉砂岩和细砂岩渗水量小,采空区积水通过塌陷裂隙流入煤、岩巷的水量较大,占矿坑总涌水量的90%以上。
根据对矿区及相邻矿区生产矿井的调查,阿令德煤矿二号井及东兴煤矿一号井老斜井矿坑总涌水量的80~90%来自地表以下垂深100m以上。
据现有资料分析,矿床充水主要为含煤地层及其上覆地层弱裂隙水通过开采塌陷裂隙、断层导水裂隙直接或间接渗入矿坑(以消耗含水层静储量为主)及大气降水沿采空区塌陷裂隙、构造裂隙渗入矿坑。
根据矿区水文地质条件,矿床充水因素主要是:
(1)含煤地层弱裂隙含水层地下水直接补给矿坑。
(2)卡以头组弱裂隙含水层地下水以裂隙、断层导水及开采后的塌陷裂隙进入矿坑。
(3)断层附近破碎带水直接或间接(沿塌陷裂隙)进入矿坑。
(4)开采中后期塌陷裂隙导通元宝沟、、北班沟、阿令德小河、补木河地表水直接进入矿坑充水。
7、水患类型及威胁程度
根据本矿井水文地质特点和开拓方式,经分析主要存在以下水害类型:
裂隙水;
老窑突水。
本矿为斜井开拓,工作面顶板管理采用全部跨落法。
裂隙水入渗对矿井影响较小;
矿区浅部曾有多处废弃小窑,由于废弃时间较长,其巷道延伸方向及采空区范围难以详细查清,造成回采浅部资源过程中老窑积水难以充分防范。
综上所述,矿井水患威胁主要为二采区内的老窑积水,一采区地质条件属以裂隙弱含水层充水为主的中等类型,二采区范围内水患威胁程度为复杂。
五、矿井防治水措施
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
本矿井采用斜井开拓,主斜井、副斜井均布置在煤层顶板,向下穿入煤层底板中,由于矿井开采范围内地形及煤层的赋存情况等因素,可供选择井口的位置比较少,因此,矿井的井筒没有太多的选择。
井筒穿过的地层为少量第四系(Q)、下三叠统卡以头组(T1k)、煤系地层上二叠统长兴组和龙潭组(P2l+P2c)。
煤系地层岩性主要由浅灰绿色薄层状粉砂岩、泥质粉砂岩夹菱铁岩、灰色泥岩、炭质泥岩、灰色薄层状泥质粉砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩夹菱铁岩、泥岩薄层和煤层及煤层组成,以半坚硬层为主,软岩多为煤层及其直接顶底板。
煤系地层富水性较弱。
但该地层裂隙发育,须采取以疏、导为主,堵为辅的防水措施,防止巷道淋水、漏水。
根据矿井开拓及开采布置,共划分为一个水平上下山开采,即+1600m水平。
矿井排水主要由+1600m水平井底主排水泵房通过副斜井排水管排出地面。
采区下山排水主要由各采区水泵房及水仓通过采区运输下山排至+1600m水平大巷中,最后通过大巷排至井底水仓,由井底水泵房排至地面。
2、采掘工程所采取的防治水措施
矿坑涌水防治是为了防止水害事故的发生,保证矿井建设和生产的安全。
煤矿应结合矿井水文地质条件,编制中长期防治水规划和年度防治水计划,严格按照《煤矿保安规程》组织实施。
采取“探、防、堵、截、排”的综合防治措施。
防治工作有地面防治水、井下防治水、井下排水、探放水。
矿井采掘工程防治水采用在采准巷道中设置3‰流水坡度的排水沟排放矿井各巷道涌水防治措施。
矿井各水平巷道均设有经常性的排水系统,矿井各水平运输和回风大巷、各类轨道石门、各回风石门均采用3‰的坡度使水自行流入排水系统再通过井下主排水泵排出地面。
各行人斜巷、回风斜巷、工作面巷道、走向长壁工作面均布置为有利于矿井水自流的坡度排水,除采煤工作面和溜煤眼外,各巷道均设有排水水沟。
此外,采掘中还应采取下述措施。
(1)留设采区边界煤柱、井田边界隔离防水煤柱。
(2)对可疑断层及因采动影响而可能导水的断层留设断层防水煤柱。
(3)井下设排水泵房、水仓、水沟、排水管路等排水系统,并确保足够的排水能力。
(4)对巷道开拓及回采可能遇到的断层提前进行探放水,查明断层的水文地质要素,经技术经济比较采取留设断层防水煤柱、注浆堵水、疏放等措施。
(5)对未封闭好的钻孔根据具体情况采取重封、留设防水煤柱、探放钻孔水等措施。
(6)对主要含水层建立地下水动态观察系统,进行地下水动态观测、水害预报,并制定相应“探、防、堵、疏、截、排”综合防治措施。
(7)配备足够的探放水设备及注浆堵水设备。
(8)主要巷道尽量布置在隔水层或弱含水层中。
(9)对矿井采掘所影响到的各含水层、断层、构造富水带,必须做出水文地质评价,进行提前预报,以便采取相应的防治水措施。
(10)进行群孔抽水试验,掌握各含水层和构造富水带、断层与各含水层和构造富水带的水力联系。
(11)矿井在掘进+1600m水平大巷、一采区+1600m水平各石门时,应认真调查和验证F3断层的导水性、含水性情况,若导、含水性资料与地质报告不相符时,应重新确定防治水和巷道掘进措施。
(12)在井底硐室通道、+1600m水平大巷、采区石门,一采区下山、绞车硐室、回风巷、工作面轨道巷、工作面运输巷、开切眼掘进时,应加强做好探放水措施,认真收集水文地质资料,做好井巷掘进实时控制测量工作,做好地表水体的测量对比工作,并及时标示在图纸中。
(13)在临近防、隔水煤柱巷道掘进时,必须将井下工人全部撤退至地面,才能进行掘进放炮,放炮后必须先探查并确定无突水危险时,井下其他地点人员方可入内。
(14)在掘进穿越防水煤柱或水区的巷道时,除该掘进头的人员外,矿井所有其它井下人员必须暂停工作、撤退至地面,待确认掘进穿越防水煤柱或水区的巷道已安全通过至正常区域掘进时,矿井所有其它井下人员方可恢复进入井下工作。
(15)在临近防、隔水煤柱掘进时,以及在掘进穿越防水煤柱或水区的巷道时,必须采用单个掘进头掘进,严禁多个掘进头同时掘进。
(16)在临近防、隔水煤柱掘进时,以及在掘进穿越防水煤柱或水区的巷道时,必须采用放小炮的方法、或其它震动和影响较小的方法掘进,不得采取放大炮掘进。
3、防水工程所采取的防治水措施
(1)井田边界煤柱
根据《煤矿防治水规定》第五十一条及附录三的相关规定,相邻矿界的分界处,应当留设防隔水煤(岩)柱,水文地质简单到中等类型的矿井可采用垂直法留设,但总宽度不得小于40m。
矿区水文地质勘探类型为以裂隙弱含水层充水为主的中等类型。
设计在本矿井范围内留设20m宽的防隔水煤(岩)柱,相邻矿井也留设30m宽的防隔水煤(岩)柱,总设计宽度不少于40m。
(2)采空区防水煤柱
采空区边界煤柱按30m留设。
(3)主要井筒保护煤柱
根据《建筑物、水体、铁路及井巷煤柱留设与压煤开采规程》,取表土层厚度为10m、移动角为45°
,岩石走向移动角δ、上山移动角γ为73°
,下山移动角β=δ-0.6α,α为10°
,β为67°
,进行井筒及工业场地保护煤柱的留设计算。
(4)主要大巷保护煤柱
设计井下运输大巷及运输石门两侧留设20m保护煤柱。
(5)工业广场保护煤柱
(6)
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