11513运输巷掘进工作面水文地质分析报告.docx
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11513运输巷掘进工作面水文地质分析报告
镇雄县宝树煤矿
11513运输巷掘进工作面
水文地质分析报告及水害防治措施
编制:
审 核:
总工程师:
编制单位:
地测科
2020年6月10日
11513运输巷掘进工作面水文地质分析报告
一、概况
一盘区11513运输巷及辅助工程开口点位于一盘区集中运输巷皮带机尾南约5米处开口,布置于C5a煤层顶板岩层中,见煤后沿C5a煤层顶板掘进。
巷道设计长度共计534m,其中11513运输巷426米,11513回风联络巷108米,开口方位角a=205°0′0″,该巷北侧为未采区,东侧为一盘区集中运输巷,南为F30断层边缘,西为矿井边界,故对周边无大的影响。
二、水文地质情况
1、地形地貌
矿区属构造侵蚀剥蚀低中山地貌,地势总体呈中部与东北面高、西北部、南西部及南东部低,最高点为矿区东北部老鹰嘴山头,海拔+2104.6m,最低点在矿区北部,海拔+1810.30m,相对高差276.30m。
地形坡度15~55°,局部陡立,一般为30~45°。
2、地表水
本区域地处云贵高原乌蒙山系北段,矿区地表水属乌江水系,位于赤水河和乌江的上游分水岭地带,地表水系不发育,矿区内仅发育3条溪沟,据调查,旱季其流量1.41~2.25L/s,雨季流量较大,流出矿区后汇入木纳湾河,向南进入贵州后,注入六冲河,进入乌江上游。
矿区地表水对矿床开采影响不大。
三、水文地质情况分析
1、主要含(隔)水层
根据地层岩性组合、富水性、地下水类型等特征,将矿区地层划分为以下含(隔)水层。
现由新至老分述如下:
(1)第四系(Q)砂砾石土弱-中等孔隙含水层
分布于矿区西南及西北部,厚0-15m。
岩性为残坡积、崩积、冲积、滑坡物堆积之砾石、砂、亚砂土和粘土组成,结构松散,透水性较好,含孔隙潜水。
矿区内无泉水出露,据原镇雄煤矿区北部井田西段详勘报告,泉水旱季流量0.022-5.860L/s、一般小于1.0L/s,泉水雨季流量0.253-7.600L/s、一般0.600-1.700L/s,富水性弱-中等,并随季节变化而变化。
主井、风井井口附近有少量该含水层分布,但由于其分布范围与厚度有限、且富水性弱,对矿井充水有一定影响。
(2)飞仙关组第三段(T1f3)砂泥岩弱裂隙含水层
主要出露于矿区东北部和东部矿界附近,厚109-129m,平均厚116m。
岩性为紫红色薄-中厚层状粉砂质泥岩,泥质粉砂岩夹粉砂岩、细砂岩,粉砂岩与细砂岩具水平层理、斜层理和交错层理。
裂隙较发育,含裂隙水,矿区与区域内无泉水出露,其富水性弱,对矿井充水无直接影响。
(3)飞仙关组第二段(T1f2)砂泥岩弱裂隙含水层
出露于矿区中部和东部,厚59-87m,平均厚70m。
上部为紫红色薄-中厚层状粉砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩;下部为黄绿、灰绿色薄-中厚层状粉砂质泥岩、泥质粉砂岩夹紫红色粉砂岩、细砂岩,底部夹3-7层透镜状灰白色薄-中厚层鲕状灰岩和薄层状泥灰岩。
本段裂隙较发育,含裂隙水,矿区与区域内无泉水出露,其富水性弱,对矿井充水无直接影响。
(4)飞仙关组第一段(T1f1)灰岩砂泥岩类弱-中等岩溶裂隙含水层
出露于矿区北部、西部、中部和东南部,厚40-64m,平均50m。
上部为浅灰-灰色中-厚层状细晶鲕状灰岩,夹灰绿色、紫红色泥质粉砂岩,细砂岩;下部为灰绿色、紫红色细砂岩与泥岩粉砂质、粉砂质泥岩夹薄层鲕状灰岩。
鲕状灰岩一般有3层,最厚的一层为B9标志层,厚18m左右,全区稳定,质较纯,岩溶中等发育,可见较大的溶蚀裂隙、溶洞。
据原镇雄煤矿区北部井田西段详勘报告,地表出露泉水较多,泉水流量0.022~15.000L/s,一般0.300~1.800L/s,钻孔单位涌水量0.01508-0.37515L/s·m、渗透系数0.3977-1.81376m/d(见表5.3-1),富水性弱—强。
矿区内见3个泉水(Q3、Q4、Q5),流量0.220~1.180L/s,富水性弱-中等。
对矿井充水有一定影响。
表5.3-1 飞仙关组第一段(T1f1)地层抽水试验成果表
钻孔编号
水位降深S
(m)
涌水量Q
(L/s)
单位涌水量q
(L/s·m)
渗透系数k
(m/d)
ZK3803
5.05
1.8945
0.37515
1.81376
ZK4200
8.27
0.1247
0.01508
0.3977
(5)三叠系下统卡以头组(T1k)砂泥岩弱裂隙含水层
出露于矿区北面、西面和南面矿界内,厚47-68m,平均厚56m。
岩性为灰绿色中厚层状泥质粉砂岩、粉砂质泥岩夹细砂岩、薄层灰岩。
本组以泥质粉砂岩、粉砂质泥岩为主(占78.01~99.06%),夹细砂岩(占0~19.21%)或灰岩透镜体(仅占0.09~2.80%),见表5.3-2。
表5.3-2镇雄煤矿区北部井田西段T1k岩性组合特征表
线号
分层粒度百分比
4线
6线
8线
10线
12线
14线
16线
细砂岩
厚度(m)
2.49
1.94
4.25
8.64
6.67
0
0
(%)
4.61
3.50
7.42
19.21
12.30
0
0
泥质
粉砂岩
厚度(m)
28.03
44.14
36.06
12.76
33.41
27.92
43.09
(%)
51.93
79.70
62.98
28.37
61.62
58.67
80.43
粉砂质
泥岩
厚度(m)
22.02
7.75
15.71
22.33
13.02
19.22
9.70
(%)
40.79
13.99
27.44
49.64
24.01
40.39
18.11
灰岩
厚度(m)
1.44
1.55
1.24
1.25
1.12
0.45
0.78
(%)
2.67
2.80
2.17
2.78
2.07
0.09
1.46
本组在矿区及区域内未见泉水出露,据钻孔抽水试验资料:
单位涌水量0.0019-0.01667L/s·m,渗透系数0.0073-0.04475m/d(见表5.3-3),富水性弱。
表5.3-3 卡以头组(T1k)地层抽水试验成果表
孔号
水位降深S
(m)
涌水量Q
(L/s)
单位涌水量q
(L/s·m)
渗透系数k
(m/d)
ZK1003
22.54
0.043
0.0019
0.0073
ZK1810
28.43
0.474
0.01667
0.04475
开采浅部煤层时,采空区冒落带导水裂隙可到达该含水层,其地下水对矿井直接充水。
为矿床顶板含水层。
对矿井充水影响较大。
(6)长兴组(P2c)灰岩砂泥岩弱-强岩溶裂隙含水层
为次要含煤地层,出露于矿区北面和南面矿界附近,厚36-55m,平均厚45m。
岩性由浅-深灰色薄-中厚层状泥质灰岩、钙质细砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和煤层组成。
含煤4-7层,编号煤层4层(C1、C2、C3、C4),其中C1煤层在区域上局部可采外,其余均不可采。
泥质灰岩一般分为5个单层,总厚20m左右,约占全组的50%,单层一般厚5.0-7.0m,最厚11.0m左右,以B
、B
标志层较为稳定,B
标志层厚度最大,为主要含水层。
浅部岩溶中等发育,局部发育小型溶蚀裂隙、溶洞,含裂隙岩溶水。
据原镇雄煤矿区北部井田西段详勘报告,本组出露泉水较多,旱季流量0.027-2.50L/s、雨季流量0.033-26.000L/s,钻孔单位涌水量0.000106-0.106L/s·m,渗透系数0.0004-0.503m/d(见表5.3-4),富水性弱-强。
表5.3-4 长兴组(P2c)抽水试验成果表
钻孔编号
降深S
(m)
涌水量Q
(L/s)
单位涌水量q
(L/s·m)
渗透系数k
(m/d)
ZK401
17.07
0.0338
0.00198
0.011
ZK1003
21.39
0.00226
0.000106
0.0004
SK2
17.88
1.90
0.106
0.503
该含水层位于C5a煤层之上,为矿井直接充水含水层,对矿井充水影响大。
(7)龙潭组(P2l)砂泥岩弱裂隙含水层
本组为矿区主要含煤地层,仅在矿区西北面矿界外出露,据原镇雄煤矿区北部井田西段详勘报告,地层厚度133-163m,平均厚145m。
岩性为灰色薄-中厚层状泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩;含煤10-18层,自上而下编号煤层有12层(C5a、C5b、C5c、C6a、C6b、C6c、C7、C8a、C8b、C9、C10a、C10b),其中可采煤层有C5a、C5b、C6a、C6c共4层。
本组细砂岩占15.10~25.65%,粉砂岩占12.56~33.10%,泥岩占46.21~60.65%(见表5-3-5)。
表5-3-5 北部井田西段P2l岩性组合特征表
线号
岩性厚度百分比
2线
4线
6线
8线
10线
12线
14线
细砂岩
厚度(m)
21.52
38.50
34.39
27.67
27.70
25.65
24.86
(%)
15.10
25.42
23.72
18.95
22.59
25.65
16.90
粉砂岩
厚度(m)
47.17
37.22
24.20
39.31
15.40
20.53
29.08
(%)
33.10
24.57
16.60
26.92
12.56
14.77
19.77
泥岩
厚度(m)
67.12
69.99
79.24
73.31
73.18
76.21
89.22
(%)
47.10
46.21
54.64
50.21
59.69
54.82
60.56
煤层
厚度(m)
6.69
5.76
7.18
5.71
6.32
6.62
3.94
(%)
4.69
3.80
4.95
3.91
5.15
4.77
2.68
本组裂隙较发育,含裂隙水。
矿区与区域内无泉水出露,也未进行过抽水试验,据原镇雄煤矿区北部井田西段详勘报告,矿区西北在矿界外的老窑涌水量0.022-0.570L/s,富水性弱。
主井、风井和巷道位于该含水层中,为矿床直接充水含水层,对矿井充水影响大。
2.邻近老空水
区内采煤历史悠久,老窑主要分布在可采煤层露头线附近。
老窑均采用平硐暗斜井开拓,巷道延伸长度20~100m,人工运输,自然通风,自然排水。
由于巷道已废弃多年,窑口已坍塌,矿区范围及周边主要的小窑有原福石煤矿、原示范二厂煤矿、原林沟煤矿、原镇雄县洪水槽子煤矿。
宝树煤矿上部采空区有10个,采空区面积为367275.06m2(0.37km2),部分采空区、废巷均有一定积水均会对今后采掘产生一定影响。
3、地质构造的导水性
矿区范围内共发现大小断层5条,规模均较小,落差10~18m,未发现落差>20m的断层。
除F5断层见2m宽破碎带外,其它断层破碎带不明显。
据原镇雄煤矿区北部井田西段详勘断层抽水试验,单位涌水量0.000032~0.00198L/s·m,渗透系数0.000052~0.023m/d;井下揭露断层时,出现滴水现象。
说明断裂破碎带的富水性弱,对矿井充水影响小。
4.封闭不良钻孔水
地质报告中未有不良钻孔的情况。
不受封闭不良钻孔水影响。
5.断层水
11513运输巷在掘进范围内没有断层及次一级褶曲或大的裂隙。
因此11513运输巷掘进工作面不受断层水影响。
6、矿井充水因素分析
(1)充水水源
A、大气降水:
是主要的充水水源。
含煤地层裸露,直接接受大气降水补给,其充水强度和降水的强度及持续时间有着密切联系。
B、地表水:
区内冲沟发育,切割较深。
有些冲沟常年有水,枯季流量较小,雨季暴涨。
因此,在上述地表水体下采煤应注意地表水灌入。
C、老窑水:
区内老窑和小煤矿分布广泛,且开采历史悠久,大部分被关闭。
老窑采空冒落造成地表开裂、塌陷,致使地表水及降雨由裂隙渗入老窑积蓄。
因此,老窑大多有积水。
矿井开采或靠近浅部煤层,应预防老窑水涌入。
D、第四系孔隙水:
岩石破碎,透水性较强,特别在雨季期间,第四系松散土层含水饱和度增大。
E、矿井直接充水含水层:
含煤地层为矿井直接充水含水层,虽富水性弱,但具一定的承压性,当煤层采空后,顶板岩层发生变形或开裂,则含水层的水沿裂隙进入井下,应做好排水准备。
(2)充水通道
A、岩石天然节理裂隙
煤矿内的龙潭组含煤地层在接近地表附近,岩石风化节理、裂隙较发育,而深部则发育成岩或构造节理、裂隙,尤其是内部细砂岩等脆性岩石更为发育,是地下水活动的良好通道,并沟通上覆含水层与含煤地层的水力联系。
B、人为采矿冒落裂隙
采煤活动将产生大量的采矿裂隙,这些人为裂隙也会沟通上覆含水层与含煤地层的水力联系,成为地下水活动的良好通道。
C、原宝树煤矿采空区
原煤矿内废弃采面或巷道会成为采空区积水,当开采煤层至采空区时,巷道勾通采空区会造成突水。
(3)充水方式
由于矿井直接充水含水层为龙潭组,接受大气降水补给不强,富水性弱,为弱含水层,充水方式以裂隙为主,规模一般不大,少量为断层、采空巷道充水。
因此未来矿井充水方式主要以渗水、滴水、淋水为主,局部可能发生突水。
8、老空水:
本矿山浅部和深部均为采空区,推测积存有大量老空、老塘水,是威胁矿井后期生产的潜在危险因素,生产当中,当井巷接近上述区段时,应打超前探、放水钻,并留设足够的防水保安煤柱,以防突水造成淹井事故发生。
9、影响和控制矿井水害的主要因素
根据对矿井水文地质条件和矿井水害特征的分析研究,可以得出影响和控制本矿井水害的主要因素有:
大气降水:
大气降水作为本区矿井各个充水含水层的最终补给水源,控制和维持着各含水层长期稳定的充水水量。
如果没有大气降水的补给,随着矿井的生产排水,含水层水会逐渐趋于疏干,矿井的涌水量会逐渐减少。
但应该明确的是大气降水是一个不可控因素,很难通过人为因素减少和控制。
含水层的埋藏条件和构造开启性条件:
由于主要充水含水层受大气降水的直接或间接补给,而大气降水的补给强度和补给速度主要受含水层的埋藏条件、构造裂隙发育条件和水循环开启性条件控制。
目前的资料已经显现出随着含水层埋藏深度的增加,其富水性具有减弱的趋势。
我们要充分研究和利用这一基本规律。
构造发育情况特别是导水裂隙的发育与分布规律:
裂隙储水、裂隙导水和裂隙突水已成为矿井水害的明显特征,裂隙的发育与否决定了矿井是否具有突水的条件,裂隙的导水性能及其空间联通网络的大小、网络之间水力联系的密切程度决定了单个出水点水量的大小。
研究和探查导水裂隙的发育规律、空间展布规律和控制因素对有效预测和防范矿井水害具有重要意义。
矿井采掘扰动:
从采掘层位与含水层的空间结构关系可知,C5a煤层底板岩性:
直接底板为粉砂泥质岩,间接底板为粉砂岩,含水层与C5a煤层之间的相对隔水层厚度大多大于15m,11513运输巷巷道全部在煤层中布置,故不存在含量水层水直接涌入巷道。
10、矿井水量及受水害威胁程度
综合分析矿井水文地质条件、矿井水害的影响和控制因素、矿井目前的水害现状和水害特征,可以初步得出宝树煤矿无典型的裂隙型出水特点,且充水含水层与主采煤层之间隔水层不发育,含水层的富水性属偏弱,所以矿井充水的特点将会是突水频率低、单点突水量相对小、突水后水量会很快衰减直至稳定于一定的值、不同出水点之间会有一定的水量相互干扰,特别是发生于同一含水层的突水点。
只要矿井具备一定的排水能力和地下水疏导系统,一次突水一般不会造成淹井事故,但矿井水害会给生产带来严重影响。
四、工作面需采取的水害防范措施
1、在掘进过程中必须严格执行“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则,同时坚持“有疑必停”的原则,确保安全生产。
2、要对矿井水文地质类型进行划分,定期收集、调查和核对相邻煤矿和废弃的老窑情况,并在井上、下工程对照图、采掘工程平面图和矿井充水性图上标出其井田位置、开采范围、开采年限、积水情况。
矿井应当建立水文地质观测系统,加强水文地质动态观测和水害预测分析工作。
矿井水文地质条件中等类型,应当每月至少开展1次水害隐患排查及治理活动。
3、掘进巷道位于各煤层中,均未穿过强含水层。
但要针对老窑水动态观测系统,进行地下水动态观测、水害预报,并制定相应的“探、防、堵、截、排”综合防治措施。
④坚持“有疑必停”的原则,掌握水文情况,井巷揭露的主要出水点或地段,必须进行水温、水量、水质等地下水动态和松散含水层涌水含砂量综合观测和分析,防止滞后突水。
4、掘进工作面或其他地点发现有煤层变湿、挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板来压、片帮、淋水加大、底板鼓起或产生裂隙、出现渗水、钻孔喷水、底板涌水、煤壁溃水、水色发浑、有臭味等透水征兆时,应当立即停止作业,报告矿调度室,并发出警报,撤出所有受水威胁地点的人员。
在原因未查清、隐患未排除之前,不得进行任何采掘活动。
5、井下和地面排水设施保证完好,水沟要及时进行清理,每年雨季前对矿井防治水工作进行一次全面检查,成立防洪抢险队伍,并储备足够的防洪抢险物资。
6、应加强对地面小窑、老窑的调查并标注在实测的采掘工程图中,划定其探放水红线,在接近探放水线时,必须采取探放水措施。
7、矿井应当查清矿区及其附近地面河流水系的汇水、渗漏、疏水能力和有关水利工程等情况;掌握当地历年降水量和最高洪水位资料,建立疏水、防水和排水系统。
8、工业场地内建筑物,必须修筑防洪沟渠或采取其它防、排水措施。
六、11513运输巷掘进工作面水文地质分析结论
按照设计方位、倾角进行掘进,半煤岩巷掘进,局部地段为全岩。
结合一盘区集中运输巷巷道揭露情况分析,该段巷道掘进范围内,不会有顶板淋水及底板涌水,水文地质条件简单。
但也不能麻痹大意,在实际工作中,应采用“物探先行,钻探验证”的方法进行验证,做到预防为主。
七、建议:
1、必须坚持“物探先行,钻探验证”的原则,利用好瞬变电磁探测仪圈定的前方顶底板异常区,然后采取钻探进行验证,确保万无一失。
2、若发现顶地板存在异常区,且岩层厚度小于30米或在30米钻探范围内有突水异常,必须采取地板注浆加固。
3、局部顶底板加固后要进行钻探验证,水害效果评价,确认无威胁后方可组织生产。
4、坚持预测预报,对工作面可能的出水水源要及时进行分析预报,提出合理化建议。
加强水文地质观测,确保安全生产。
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