防隔水煤岩柱设计.docx
- 文档编号:23265336
- 上传时间:2023-05-15
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:29.83KB
防隔水煤岩柱设计.docx
《防隔水煤岩柱设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《防隔水煤岩柱设计.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
防隔水煤岩柱设计
防隔水煤(岩)柱设计
二O—九年七月
防隔水煤(岩)柱设计
一、矿井概况
1、井田位置与范围
某某煤矿位于山西省沁水县SW40o,直距24.5km处中村镇下峪村一带,行政区划隶属沁水县中村镇管辖。
其地理坐标为北纬35。
32'40"〜35°34,07",东经Hlo57,10"〜111°58'06〃。
矿区范围由山西省国土资源厅2018年6月11日为其换发的釆矿许可证批准的7个拐点坐标圈定(见表1-1),山西省国土资源厅2018年6月11日为其换发采矿许可证,证号为C1400002009111220042434,有效期限至2020年6月110,批准开采2〜15”煤层,开采标髙由1189.98〜959.98m,生产规模45万t∕ao煤矿呈不规则多边形,东西宽约1.20km,南北长约2.70km,煤矿面积为2.1263km2o
表1-1矿区范围拐点坐标一览表
2、交通
某某煤矿位于沁水县城西南约37km,北距中村镇约2k∏1,沁水一中村公路在煤矿外东部约2km通过,向西可通临汾市,向东可通阳城县,北东距候(马)一月(山)铁路线沁水站37km,村间都有简易公路相通,交通较为便利。
3、井田地层及构造
(1)地层
煤矿内二叠系上统上石盒子组(P2s)、下统下石盒子组(PlX)地层大面积出露,东部后西沟河一下峪村河谷内覆盖第四系全新统
(Q4)地层,河谷以东覆盖第四系中更新统(Q2)地层,煤矿北部、煤矿外西部覆盖第四系中更新统(Q2)地层。
根据钻孔资料,结合邻区西闫精查区资料,煤矿内赋存地层由老到新简述如下:
1奥陶系中统峰峰组(02f)
为含煤地层之基底,埋藏于煤矿深部;岩性为深灰色厚层状石灰岩,夹灰黄色、黑灰色泥灰岩,含次生石膏及侵染状黄铁矿,下部裂隙岩溶发育,并为方解石脉充填,局部为角砾状石灰岩,本组厚度一般小于IOOmO
2石炭系中统本溪组(C2b)
平行不整合于下伏奥陶中统峰峰组地层之上,岩性、岩相及厚度变化较大,一般有灰色鲫状铝土岩、铝土质泥岩、灰黑色泥岩组成,底部可见铁质粉砂岩或铁质泥岩,结核状或团块状黄铁矿、赤铁矿,即''山西式”铁矿。
全组厚度2.0〜30.Om,平均13.SOmo
3石炭系上统太原组(C3t)
连续沉积于下伏本溪组之上,为本区主要含煤地层之一。
主要由灰黑色、黑色泥岩,灰黑色、灰色中细粒砂岩,粉砂岩夹石灰岩及煤层组成,为一套海陆交互相含煤沉积建造,沉积厚度较稳定。
主要可采煤层15号煤层发育于其下部,本组厚度69.2〜121.05m,平均98.13πio
4二叠系下统山西组(PlS)
连续沉积于太原组之上,为区内主要含煤地层之一。
主要由灰色、深灰色中〜细粒砂岩夹黑色泥岩、粉砂岩及煤层组成,沉积厚度稳定。
主要可采煤层2号煤发育于其中部,本组厚度48.60〜65.30m,平均56.35mo
5二叠系下统下石盒子组(PIX)
连续沉积于山西组地层之上,K8砂岩底至Klo砂岩底,为陆相沉积,本组厚度43.OO〜77.20m,平均厚56.IOm,主要由黄绿色中细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、铝土质泥岩组成。
下部泥岩颜色为灰黑色,向上渐变为黄绿色,到顶部为紫红色含铁质鲫粒铝土质泥岩,其层位俗称“桃花泥岩”,稳定而特征明显,为本区上、下石盒子组地层分界的辅助标志,与下伏山西组地层呈整合接触。
6二叠系上统上石盒子组(P2s)
主要岩性为黄色、紫色泥岩与中粗粒砂岩互层,底部为灰白色含砾粗砂岩,残留最大厚度约106.30mo
7第四系中更新统(Q2)
厚0.00〜5.OOm,平均厚3.OOm,多为耕植土,下部为浅红、黄红色砂质粘土及亚粘土,其上部为黄色粉质粘土、砂土等组成,含钙质结核与砂砾石,与下伏地层呈角度不整合接触。
8第四系全新统(Q4)
分布于后西沟一下峪村河谷及煤矿内大的冲沟内,岩性为砂、砾、粘土等混合冲洪积物,厚度变化较大。
厚0.00〜15.OOni,平均12.OOmO
(2)构造
煤矿位于沁水块坳(III级)南缘,土沃寺头褶断群的西段,在煤矿开采过程中,发现了26条大小不等的正断层,未见岩浆岩侵入。
根据《煤炭地质工作规定》,总体构造属简单类型。
1褶曲
煤矿总体为一走向北东、倾向北西的单斜构造,地层倾角8〜14°。
地层倾角平缓,对煤层开采基本无影响。
2断层
煤矿受断裂构造控制的影响,发育平行或斜交的次一级断层共26条,走向可分为近东西向、近南北向、北东-南西向三组,除F1、F2、F8、F23断层外其它断层均为落差<10m的小型断层。
现将落差大于Ion)的断层情况介绍如下:
FI断层:
位于煤矿中南部,走向北东〜南西向,贯穿全煤矿,倾向南东,倾角80°,落差10〜30m,延伸180Om以上,为正断层,该断层两侧发育有一组近平行、一组近垂直主断层的次生正断层组,断层延伸较短,断距较小,对煤层的破坏性较小。
F2断层:
位于井田东北部,断层走向北西,倾向南西,断层倾角70°,落差约30m,煤矿内延伸约IOOOrn;
F8断层:
位于井田北部,走向近东西,倾向南东,落差20∏1,倾角55。
,煤矿内延伸长度约440InO
F23断层:
位于井田南部,走向近北东,倾向北西,落差14m,倾角50°,煤矿内延伸长度约250mo
表3-2煤矿内断层一览表
断层
编号
煤矿位置
性质
断层产状
断层落差
(m)
区内延展
(m)
控制程度
走向
倾向
倾角
Fl
中南部
正
北东〜南西
SE
80°
10〜30m
约180Om
井巷工程揭醵
F2
东北部
正
北西
SW
70°
30m
约IOOOm
井巷揭露+物探
F3
西部
正
北东
SE
80°
5m
约950In
井巷揭露+物探
F4
中部
正
北东
SE
80°
3m
约39Om
井巷工程揭錄
F5
中部
正
北西
SW
80°
3m
约455m
井巷工程揭露
F6
东南部
正
北东
SE
80°
3.6m
约59Om
井巷工程揭錄
F7
中北部
正
近东西
S
70°
5m
约580In
井巷揭靈+物探
F8
北部
正
近东西
SE
55°
20m
约440In
井巷工程揭露
F9
北部
正
近南北
SW
83°
3m
约50m
工作面揭露
FIO
北部
正
近东西
S
50°
2m
约50m
工作面揭露
Fll
北部
正
近东西
SW
50°
1.7m
约50m
工作面揭露
F12
北部
正
近东西
S
60°
2.6m
约50m
工作面揭露
F13
北部
正
近东西
SN
70°
3m
约70m
井巷工程揭露
F14
北部
正
近东西
SW
50°
1.7m
约50m
井巷工程揭露
F15
北部
正
南东
SE
83°
2.4m
约IOOm
井巷工程揭露
F16
北部
正
近东西
S
72°
3m
约50m
井巷工程揭錄
F17
北部
正
近东西
S
40°
2.4m
约50m
井巷工程揭錄
F18
南部
正
南西
NW
40°
1.5m
约60m
井巷工程揭露
F19
南部
正
北东
NW
55°
1.6m
约50m
井巷工程揭錄
F20
南部
正
北东
NW
20°
2.5m
约80m
井巷工程揭露
F21
南部
正
北东
NW
40°
2.Om
约60m
井巷工程揭錄
F22
南部
正
南西
SW
45°
2.5m
约80m
井巷工程揭露
F23
南部
正
北东
NE
50°
14m
约25Om
井巷工程揭露
F24
南部
正
北东
SE
66°
3.5m
约80m
井巷工程揭錄
F25
南部
正
北东
NW
60°
2.0m
约60m
井巷工程揭露
F26
南部
正
北东
NW
40°
0.8m
约60m
井巷工程揭錄
3岩浆岩
煤矿内未发现岩浆岩侵入现象。
二、水文地质概况
1、地表水
本区属海河流域汾河水系洽河支流,煤矿无地表水体和长年性河流,矿井西南侧有一季节性河流-一下峪河,下峪河为中村河下游的次一级支流,雨季时节,河谷内有短暂洪流出现,流径不长,洪水向
东北汇入中村河,中村河至张马村转向西经续鲁峪河、洽河,最后在新绛县汇入汾河。
2、煤矿主要含水层
本区属南梁一古堆泉域东部边缘,煤矿靠近翼城东南的南梁泉,泉口出露标髙约630ιn,流量0.55m3∕s,水温24oC,属低温岩溶热水泉,泉的东及东南出露大面积碳酸盐岩地层,成为地下水补给区。
煤矿内主要地下水(按含水介质分)有:
松散岩类含水岩组、碎屑岩类含水岩组、碎屑岩夹碳酸盐类含水岩组、碳酸盐类含水岩组。
1松散岩类含水岩组
该含水层主要为第四系松散沉积物,岩性为砂质粘土夹砂、砾石,富水性较差,受季节变化影响较大,主要靠大气降水补给。
矿井东侧有煤层露头线及风氧化带,地表水有可能通过导水裂隙带及风氧化带等进入矿井。
2碎屑岩类裂隙含水岩组
该含水岩组主要指石盒子组及山西组,含水层主要为K9、K8、
K7等砂岩,其中K9砂岩含水层因距煤层较远,与煤层之间又有厚层的泥岩及砂质岩隔水层,对煤层的开采影响较小,K7砂岩含水层位于2#煤层之下,对煤层的开采影响较小,K8砂岩含水层对2#煤的开采影响较大。
据邻区翼城上河煤矿钻孔抽水实验结果,山西组含水层单位涌水量q二0.0246L∕s・m,渗透系数k=0.118m∕do据西闫精查资料,单位涌水量为0.03L∕s・ni,渗透系数为0.251m∕d,水质类型属S04・HC()3-Ca・Na型水,该含水层富水性较差。
2#煤层顶板二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层水沿煤层采空区塌陷裂隙进入矿井。
3碎屑岩夹碳酸盐类含水岩组
太原组K5灰岩与K4、K3、K2灰岩及15#煤顶板以上厚层中粒砂岩即属该类含水层。
其中较有影响的是K4、K3、K2三层灰岩含水层。
区内K4、K3、K2三层灰岩连续性较好,K4灰岩平均厚3.OOm,K3灰岩平均厚3.2m,K2灰岩平均厚10.2mo调查K2灰岩泉流量0.22L/S,为弱含水层。
据邻区抽水资料表明,三层灰岩透水性差,富水性较弱且不均匀,该类水受煤系地层影响,水质较差,水中S042-、总硬度等组份含量明显偏髙,水质类型属HC03・SO4或SO4・HC()3-Ca・Mg型水。
另据邻区翼城上河煤矿钻孔抽水实验结果,2#煤层到9#煤层底含水层单位涌水量q=0.03821/s・m,渗透系数k=0.llm∕d,9#煤层到15#煤层底含水层单位涌水量q=0.02131/s・m,渗透系数k=0.705m∕do该含水层富水性较差。
15#煤层顶板石炭系太原组灰岩(C3t)灰岩岩溶裂隙水沿煤层导水裂隙带等进入矿井。
4碳酸盐类含水岩组
赋存于奥陶系石灰岩中,该区位于南梁泉域与延河泉域的分水岭地带,属奥灰水的补给地带,为本区最主要的含水层,具有埋藏深,厚度大,承压水头较高的特点。
该含水层岩溶裂隙发育中等,主要发育有溶孔,小溶洞等。
该含水层水质良好,水质类型为HCO3-Ca∙Mg型水,根据2008年由长治诚宇勘探公司在下峪村南50Onl处施工的供水井,该井深度550m,含水层位为奥陶系,静止水位埋藏深度为216m,水位标髙960m,水量为11.5m3∕ho主要接受裸露灰岩山区大气降水补给,其次为地表水及上部含水层地下水通过断裂向深部的渗漏补给,经径流区向西南部南梁泉排泄。
煤矿内奥灰水水位标髙低于2、15#煤层底板标髙,2、15#煤层开釆不受底板奥灰水影响。
三、矿井充水因素及水害防治措滋
1、地表水对矿井充水的影响
井田内各井口标髙均髙于历史最高洪水位,因此井口不会到受洪水灌井的威胁。
煤矿无地表水体和常年性河流,仅雨季时节在沟谷有短暂洪流出现。
雨季地表水通过地表裂隙、2号煤层露头风氧化带、构造裂隙等通道渗入井下。
2、构造水对矿井充水的影响
煤矿范围内断层构造较发育,可沟通雨季地表水,可成为直接充水水源。
3、含水层水对矿井充水的影响
(1)山西组和石盒子组砂岩裂隙含水层水
该含水层为2号煤层直接和间接充水含水层,主要为K9、K8、
K7等砂岩含水层。
二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层含多层中细粒砂岩,局部砂岩裂隙较发育,山西组砂岩裂隙含水层单位涌水量为0.0246L∕S・m,为弱富水性含水层,对2号煤层开采影响不大。
(2)石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层水
太原组间夹的K2、K3、K4、K5等石灰岩含水层,为15号煤层直
接或间接充水含水层。
该含水层单位涌水量为
0.03821-0.02131L∕s∙m,渗透系数0.11-0.705m∕d,为弱富水性含水层,对15号煤层开采影响较小。
太原组灰岩含水层水位髙于2号煤层底板标髙,但由于该含水层为弱富水性含水层,对2号煤层开采影响较小。
(3)奥陶系中统岩溶裂隙含水层水
主要由中厚层状石灰岩组成,夹薄层泥质灰岩。
含水层主要为上、下马家沟组,属强富水性含水层,水位标高950-960ιn,2号煤层底板标髙1195-1030m,15号煤层底板标高1135-970m,奥灰岩溶水位标高低于井田内2、15号煤层底板标髙,对2、15号煤层开采无影响。
4、采空区积水对矿井充水的影响
根据本矿提供的2#煤层采掘工程平面图,2#煤层采空区较多,
根据本次调查,部分采空区中存有积水,本次对釆空区积水的估算依据《煤炭安全手册》第五篇矿井防治水中的采空区积水量估算公式:
Q采=(K∙M∙F)/COSα(m3)
其中:
Q釆一互连通的各积水区总积水量(∏O
K—采空区的充水系数,一般采用0.25
M—采空区的平均釆髙或煤厚(In)
F—采空区积水的投影面积(代)
a—煤层倾角(°)
经计算,某某煤矿煤矿东南部原下峪煤矿一坑口积水量较多,积水范围较大,根据《物探报告》,煤矿北部有一断层富水区及一个小
窑破坏区。
矿井积水区总面积为115563m2,积水量为107995m%
表6-1采空区及老窑破坏积水量估算表
釆空区积水编号
水平投影面
积(m2)
平均采高
(In)
煤层倾角(°)
估算积水
量(m3)
积水区位置
QE
34202
3.69
8
31752
F5断层南侧,2202工作面
Q?
2
16000
3.75
8
14912
F6断层北西侧
Q?
3
24655
3.75
8
22899
Fl断层南东侧
Q?
4
6642
3.75
14
6042
井田中西部F3-F4断层之间
Q?
5
3146
3.75
14
2862
井田中西部F3-F4断层之间
Q?
6
30918
3.75
11
29528
井田北部FIo断层北侧
合计
115563
107995
5、井田水文地质类型
根据《煤矿水文地质类型划分报告》,2号煤层水文地质类型划分为中等类型。
6、矿井涌水量预测
某某煤业现正常生产,据某某煤业统计资料,现矿井正常涌水量为144m3∕d(6m7h),矿井最大涌水量为240m7d(IOmVh)。
四、防(隔)水煤柱设计
1、《煤矿防治水细则》第九十一条:
相邻矿井的分界处,应当留设防隔水煤(岩)柱。
矿井以断层分界的,应当在断层两侧留设防隔水煤(岩)柱。
附录六第八条相邻矿井人为边界防隔水煤岩柱的留设规定:
水文地质类型简单、中等的矿井,可以采用垂直法留设,但总宽度不得小于40mo
我矿井水文地质类型为中等,且矿井边界没有断层,因此采用垂直法留设,设计井田边界留设20米防隔水煤柱,但相邻矿井之间的边界防隔水煤柱总宽度不小于40m,满足规定要求。
2、《煤矿防治水细则》第九十二条:
有下列情况之一的,应当
留设防隔水煤(岩)柱:
(1)煤层露头风化带;
根据《煤矿防治水细则》附录六第一条煤层露头防隔水煤(岩)柱的留设规定,我矿煤层露头无覆盖或者被黏土类微透水松散层覆盖时,因此采用计算公式为:
Hf=⅛+H1,o
式中:
Hl露头风化带煤柱宽度,m。
Hk——釆后垮落带髙度,m。
Hll保护层厚度,m。
IooYM
4.7工M+19
±2.2
Hb=3A
A卫
n
式中:
ΣM——累计采厚,取b煤层最大采厚3.75mo
A最大采厚,InO
n分层层数,1层。
IooYM
4.7ZM+19
±2.2=
100x3.75
4.7x3.75+19
+2.2=12.44m
刖_3・75
"-Γ
=3.75m
Hb=3A=3×3.75=11.25m
Hf=Hk+Hb=12.44+11.25=23.69m
则露头风化带煤柱宽度23.69m,取整数位为24m。
(2)在地表水体、含水冲积层下或者水淹区域邻近地带;
我矿不存在地表水体、含水冲积层,因此不需要对此进行设计。
水淹区域的防隔水煤柱设计见(4)有大量积水老空的设计。
(3)与富水性强的含水层间存在水力联系的断层、裂隙带或者强导水断层接触的煤层;
我矿不存在与富水性强的含水层间存在水力联系的断层、裂隙带或者强导水断层接触的煤层,因此不需要对此进行设计。
(4)有大量积水的老空;
根据《煤矿防治水细则》附录六第二条、第五条规定,参照下列经验公式计算:
式中厶一煤柱留设的宽度,m;
K—安全系数,一般取2〜5,取4;
M—煤层厚度或者采髙,m,取3.75m;
p—实际水头值,MPa,取最大0.4;
Kp—煤的抗拉强度,MPa,取0.6。
L=0.5×4×3.75×
/3x0.4
H0.6
=10.6/77
根据《煤矿防治水细则》第九十三条规定:
防隔水煤(岩)柱的尺寸不得小于20(∏,因此该防隔水煤柱设计为20πι°
(5)导水、充水的陷落柱、岩溶洞穴或者地下暗河;
我矿不存在导水、充水的陷落柱、岩溶洞穴和地下暗河,因此不需要对此进行设计。
(6)分区隔离开采边界;
由《防治水分区管理论证报告》可知,矿井分为可采区和缓采区,根据《煤矿防治水细则》第九十三条规定:
防隔水煤(岩)柱的尺寸不得小于20πb因此该防(隔)水煤柱设计为20叭
(7)受保护的观测孔、注浆孔和电缆孔。
我矿不存在受保护的观测孔、注浆孔和电缆孔,因此不需要对此进行设计。
本次设计仅针对我矿2号煤层防隔水煤(岩)柱进行了设计,在矿井生产过程中,严禁在各种防隔水煤柱中进行采掘,严禁破坏各种防隔水煤(岩)柱。
附表:
防隔水煤(岩)柱留设明细
沁水某某煤业有限公司
二O—九年七月
附表:
防隔水煤(岩)柱留设明细
煤柱名称
留设距离(米)
长度(米)
井田边界
20
4336
风氧化带
24
3063
老空区
Q2-2.Q2-3
20
497
可采区和缓采区
隔离
20
729
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 防隔水煤岩柱 设计