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十一三采区地质说明书
1013采区地质说明书
章丘矿业有限公司玉山煤矿
二00八年十二月
1013采区地质说明书
第一章采区地质情况
第一节采区位置与范围
一、地面情况
地表主要有黄旗山,其它地方为农田。
该采区对应的地表为丘陵地带,无建筑、无河流,第四系黄土覆盖。
二、井下情况
东部、南部至副井采空区保护煤柱,西至井筒保护煤柱,北至101310运输巷。
三、周边的采掘情况
本采区南部已回采,其他部分未开拓。
第二节井上、下标高
一、采区范围井上标高:
+155m~+170m
二、采区范围井下标高:
标高-91-~-121米
第三节地质条件
一、采区几何尺寸及主要煤柱的留设尺寸
1、采区几何尺寸:
采区走向长560m,倾向长600m,面积201200m2。
2、煤柱的留设尺寸
(1)巷道保护煤柱:
1013轨道下山和皮带下山保护煤柱:
20m
(2)断层保护煤柱:
F15断层留设20m。
二、采区地质构造及煤层顶、底板岩性
1、地质构造:
采区西部有F15断层(断层产状为走向30度,倾向300度,倾角60度)。
断层落差较大10~18米,根据9层煤巷道实际揭露采区中部有一断层,(断层产状为走向70度,倾向340度,倾角65度),落差1.2~6米左右,随深度增加,落差可能会加大。
2、煤层顶、底板岩性
石炭系太原群,以深灰色泥岩、粉砂岩、和浅灰色中、细砂岩为主,中夹5层灰岩,一灰厚约3.00~4.5米,较稳定。
二灰距一灰14米左右,厚约1.3~3.6米,较稳定。
三灰距二灰19米左右,厚约1.4~2.0米,较稳定。
5层灰岩均是较好的标志层。
含煤10余层,其中3、4、9、10-1层煤可采。
其中煤3、煤4赋存不稳定只局部开采。
第四节水文地质情况
一、地表、井下赋水情况
(一)地表赋水情况
地表为一丘陵地带,矿区地势西高东低。
地表无大的河流,冲沟较发育,径流条件好。
(二)井下赋水情况
1、含水层
直接充水含水层
⑴山西组砂岩含水层
为3、4层煤开采的直接充水含水层。
山西组含沙岩层较多,其中3煤顶板发育一至数层中~细粒砂岩,有时粗砂岩,总厚度在20m左右,裂隙较发育,为裂隙承压含水层,与煤3相距0~5m。
间隔粉沙岩或泥岩,矿井生产开采3层煤时,涌水量一般在20~30m3/h.涌水较为稳定。
该层砂岩在浅部露头接受第四系沙砾层水补给。
3、4层煤之间亦发育一至数层中细粒砂岩,裂隙较发育,为裂隙承压含水层,厚度可达10余米,亦是3、4煤开采的直接充水含水层。
⑵第五层石灰岩含水层
为9煤顶板,在本区厚3.00~4.50m,一般在3.88m左右,据临区抽水资料,水质类型为SO4CL-CaMg型水。
五灰含水层单位涌水量在0.002~6.49L/s·m,渗透系数1.56~18.31m/d,富水性极不均匀,可由弱含水层变化强含水层。
在本矿区于家埠、宋家埠、玉山煤矿均开采10-1层煤,矿井涌水量一般在30~60m3/h,由于矿井生产,目前该含水层水位已降至-100m左右水平。
⑶第四层石灰岩含水层
位于9层煤之上,下距9层煤12米左右,灰岩厚1.30~3.60,一般在2.50m左右,岩溶发育,钻孔揭露该层灰岩均有不同程度漏水现象。
含水性中等至较弱,对煤9开采有充水危害。
间接充水含水层
⑴第四系沙砾层含水层
广布于矿区范围内,厚度0-15m,为冲洪积物,中下部为沙砾石层,为孔隙含水层,直接接受大气降水补给,含水丰富。
该含水层可通过煤系中各含水层露头及构造带补给煤系各含水层,对矿井涌水有间接影响。
⑵本溪组徐家庄灰岩
厚6.00~10.26m。
岩溶裂隙较为发育,富水性中等~强。
下距奥灰20m左右,上距9煤41m左右。
开采9煤,由于底板采动影响,加上水压作用,在隔水层较簿或构造薄弱带,可造成底板突水。
现按突水系数法对徐灰的影响作一简单评价。
采用公式:
TS=
式中:
TS——突水系数Mpa/m
P—隔水层承受的水压为3.11Mpa
M—底板隔水层厚度30m
CP采矿对底板隔水层的活动破坏厚度为10米
目前徐灰水位标高在+76m左右,10-1煤开采水平最深为-235m,故P≈3.11Mpa。
矿压破坏带深度,按本地区多年实践经验,取10m,于是得TS=0.16。
按矿井地质规程,临界突水系数为0.06~0.1,该区10-1煤徐灰水突水系数为0.16,在正常情况下没有徐灰突水威胁,但在构造发育地带,临近突水临界值,亦应高度重视。
⑶奥陶系灰岩含水层
奥陶系灰岩为煤系基底。
据区域资料,其厚度在700m左右,其上部层段岩溶裂隙发育,富水性极强。
本区奥灰上距徐灰20m左右,在构造破坏地段,两者往往有一定水力联系。
对开采太原组下部煤层,尤其是10-1煤危害较大。
3、隔水层
突水系数为0.16Mpa/m,大于突水系数的临界值为0.06-0.1Mpa/m;安全隔水层厚度为15.7米小于实际隔水层厚度30米,因此开采时受承压水威胁。
由于10层煤受承压水威胁,裂隙发育地段或遇断层时易导水,特别10层煤,底板距徐灰仅为30米左右,加之爆破时破坏底板深度10米左右,遇较大断层易突水。
二、充水因素及威胁程度
(一)充水因素
1、顶板含水层:
五灰为9煤直接顶,四灰距9煤12m。
在开采过程中,四、五灰将沿采动裂隙直接泄入工作面。
2、底板含水层:
主要是徐灰和奥灰含水层,富含高承压岩溶裂隙水,在矿山压力的作用下对开采构成威胁。
(二)水害评价
1、巷道掘进保证安全所需的安全隔水层厚度计算
(1)计算公式:
H安=
(2)参数确定
L—巷道宽度(M)取3m
Kp—底板隔水层抗张强度8×104Pa
r—隔水岩体的容重(t/m3)取2.8
H—作用于隔水层水头高度(m),按采区下限-121m水平,徐灰目前水头值+76m,水头压力1.97×106Pa,徐灰最大水头值+95m,水头压力为2.16×106Pa。
(3)采区下限-121m水平安全隔水层厚度计算结果
2、突水系数计算
(1)计算公式:
Ts=P/(M-Cp)
(2)计算参数选取
①底板隔水层厚度M(m)
M9煤至徐灰:
采用采区内隔水层厚度最小的-110西大巷探查孔资料41m;
②底板隔水层承受的水压P(MPa)
P=(水位+采区开采上、下限标高+隔水层厚度)/102
根据观测资料,徐、奥灰区域水位基本一致,故徐、奥灰最高水位采用一区副井观测孔近十年最高水位+95m(2004年10月15日)。
目前水位徐灰采用观测孔水位+76m(2008年12月20日)。
③采动矿山压力对底板的破坏深度Cp(m)
取经验值10m。
④各水平突水系数计算结果
3、威胁程度分析
(1)顶板水(四、五灰)
四、五灰含水层-70m水平以上已基本疏干,采区开拓准备期间巷道掘进时,初期揭露水量较大,后期逐渐疏干,对工作面影响较小。
(2)底板水
①徐上砂岩含水层
根据已有的勘探资料,徐上砂岩整体富水性较弱,初步分析对采区开采威胁较小。
②徐灰含水层
根据计算的巷道掘进保证安全所需的安全隔水层厚度分析,巷道掘进期间正常条件下徐灰含水层基本无威胁。
根据采区突水系数的计算,采区上、下限徐灰目前突水系数为0.06~0.07MPa/m,从突水系数分析,采区正常块段能实现安全开采。
③底板徐奥灰水防治
⒈坚持“逢掘必探,不探不掘、不探不采”的原则。
一是加强掘进工作面超前探查,坚持逢掘必探,查明构造分布情况和含导水情况。
二加强底板的水文地质的探查,每个工作面回采前要施工探查底板的钻孔,主要探查底板的隔水层厚度,各岩层的富水性及之间的水利联系情况。
根据探查成果来确定合理的开采方法,确保实现安全开采。
⒉留足各类断层保护煤柱和防水煤柱。
⒊逐步建立矿区水文动态观测系统,监测水动态变化情况,掌握水动态变化规律。
⒋采取防、堵、疏、排、截相结合的综合防治措施。
防:
严格执行有疑必探,不探不掘,先治后采的原则,回采时留足断层保护煤柱,在掘进过程中,遇到地质构造时,要查明地质产状和水文地质状况,采取措施后再进行掘进通过。
堵:
继续对出水点进行水文地质分析,采取有效的方法进行封堵。
疏:
施工水文地质勘探钻孔,了解地下水的补给条件及运动规律,底板隔水层岩性组合情况、隔水层厚度及富水性情况,并疏排底板水使底板含水层水压降低到安全开采水压。
排:
加大水泵排水能力,确保生产安全。
截:
对底板注浆截流及注浆帷幕截流进行封堵出水点。
三、采区涌水量
根据本采区的水文地质条件和充水因素,根据正在生产的十一0采区的实际涌水量,采用面积比拟法来预测本采区的顶板涌水量,底板涌水量参照十一0采区的数据。
公式:
Q正=Q十一0(F/F十一0)1/2;Q大=λQ正
式中:
Q十一0-十一0采区顶板正常涌水量,为5m3/h,最大涌水量8m3/h;
F十一0-十一0采区开采面积0.25km2;
F-1013采区设计开采面积0.21km2;
λ-不均匀系数,十一0采区最大和最小涌水量之比,为1.6。
计算结果:
Q正=4.2m3/h;Q大=6.7m3/h。
底板涌水量参照十一0采区的数据,正常涌水量为60m3/h,最大涌水量为170m3/h。
通过计算得,本采区正常涌水量Qc=64.2m3/h,最大涌水量Qmax=176.7m3/h。
四、防治水措施及建议
1、由于采区受底板水的严重威胁,采区投产前要编制专门的防治水方案和措施。
2、-220m水平运输大巷建有水闸门,为保证各采区间的安全,该采区在设计时要预留好建水闸墙位置和保护煤柱,一旦发生水害事故,可立即建筑水闸墙进行隔离。
3、采区开拓过程中要加强地质和水文地质观测,及时对地质构造及异常现象(如底鼓、顶底板渗水等)进行分析和资料编录,为采区的生产提供基础资料。
4、采区要根据涌水量预测结果,按照《煤矿安全规程》规定和集团公司规定建立具有一定抗灾能力排水系统。
5、采区2条边界断层,由于断层控制程度较差,采区开拓准备过程中要加强构造的分析,在接近断层时要按规定进行探查,确保巷道掘进安全,并按探查和实际揭露资料,重新计算核定断层防水煤柱,回采时要严格按规定留设好煤柱。
6、定期对-220大巷四道防水闸门进行关闭试验,并按规定进行检查维护。
7、定期对-220排水泵房进行检修,保证排水设施的正常运转。
第五节煤层赋存状况及储量情况
一、煤层赋存状况
根据巷道实际揭露,煤层两极厚约0.8—1.4米,平均1.2米,中间有2层0.3-0.4m厚的夹矸,f=2-3,属较稳定煤层,上距9煤层15~20m。
煤层顶板为砂质泥岩,老顶为粉砂岩,煤层底板以粉砂岩为主,次为粘土岩、泥岩。
煤10受岩浆岩侵蚀比较严重,西南部和南部因岩浆岩侵蚀而出现大片无煤区。
二、煤层储量情况
十一三采区工业储量43.4万t,可采储量42.1万t。
三、煤质如下表
物理
类型
煤层
颜色
光泽
硬度
视密度
煤岩类型
10-1煤
黑色
玻璃
中等
1.4
半亮型煤
工业
指标
煤层
GR·I
Ad
VdAf
St·d
Pd
Qgr·d
Y
工业
牌号
10-1煤
0
9.99
4.06
1.24
0
25.1
MJ/kg
0
贫煤
第六节其它地质情况
一、采区瓦斯:
瓦斯:
相对涌出量为1.27m3/t,绝对涌出量为0.30m3/min,为低瓦斯矿井。
CO2:
相对涌出量为1.52m3/t,绝对涌出量为0.36m3/min。
二、煤尘:
不爆炸。
三、自燃发火:
属三类不易自燃煤层。
四、地温:
地温15~19℃,无高温异常区。
五、地压:
无冲击地压。
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