主立井井筒延深工程探放水设计.docx
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主立井井筒延深工程探放水设计
山西煤销集团永丰煤业有限公司
立井施工超前探放水设计及作业规程
前言
为贯彻落实“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针,以坚持“预测预报,有疑必探,先探后掘,先治后采(掘)”的水害防治原则,消除矿井水害隐患,确保安全生产,特编制永丰煤业立井延深施工探放水专项设计。
第一章、工程简介
山西煤炭运销集团永丰煤业有限公司隶属于晋城市运销公司的子公司。
该矿由原山西巴公永丰煤业有限公司、原巴公镇来村煤矿北部井田以及泽州县巴公镇李村煤矿(十关闭)、泽州县巴公镇北郜煤矿(十关闭)和空白资源整合而成(包括2006年关闭高场煤矿部分井田),矿井由煤炭工业石家庄设计研究院设计,设计生产能力0.9,设计服务年限14.28年。
1.主立井(刷大延深)
净直径:
6.0m,净断面19.63m2,垂深200m,表土段采用钢筋混凝土支护,基岩段采用混凝土支护,装备一对6t箕斗,设梯子间,担负全矿井提煤任务,兼作进风井及安全出口。
2.副立井(刷大延深)
净直径7.0m,净断面38.48m2,垂深193.19m,表土段采用钢筋混凝土支护,基岩段采用混凝土支护,装备一对1.5t双车单层宽窄罐笼,设梯子间,担负全矿井的提矸、下料及人员升降等辅助提升任务,兼作进风井及安全出口。
3.回风立井(新开凿)
净直径5m,净断面19.63m2,垂深161m,表土段采用钢筋混凝土支护,基岩段采用混凝土支护,设梯子间,担负全矿井的回风井任务兼作安全出口。
第二章、组织机构
(一)成立探放水领导小组
组长:
***
副组长:
***
成员:
***.***.***.***.***.
(二)领导小组岗位责任制
***全面负责探放水工作的监督检查
***.***负责探放水的安全技术管理工作。
***负责探放水措施的贯彻学习。
***负责探放水日常资料整理工作。
其他成员负责探放水措施的落实。
各部门在项目部经理的领导下,根据现场实际,及时编制探放水方案的实施及落实情况,及时修订措施不足,切实保障安全生产,杜绝水患滋生。
第三章、水文地质条件:
第一节井田边界及水力性质
山西煤炭运销集团永丰煤业有限公司矿井周边相邻有3座矿井,井田北邻山西煤炭运销集团兰煜煤业有限公司,东和山西兰花集团莒山煤矿有限公司相望,南和山西晋煤集团泽州天安靖丰煤业有限公司相望,西为断裂带,无矿井;北、东、南为人为技术边界,无隔水边界,本井田含水层与周边井田存在水力联系。
第二节主要含水层
一、含水层特征
1.新生界第四系冲积-洪积孔隙含水层
本组地层广泛出露于井田内的梁、峁上,主要充水介质为底部的砂砾石层,接受降水及基岩裂隙水侧向补给,该含水层富水性不均一,在砂砾石层厚度较大,且接受补给条件好的地段,可形成富水性较好的含水层。
2.二叠系下统碎屑岩类砂岩裂隙含水层
该含水层包括山西组和下石盒子组地层含水层由基岩风化壳,K8、K9砂岩及3#煤顶板砂岩组成,据调查,区内泉水单泉流量均小于1。
在井田内的2-2号水文地质孔,由于该含水层厚度大,含水微弱,未对上部的二叠系地层的碎屑岩层分段抽水试验,与下部太原组碎屑岩夹碳酸盐岩层合并做混合水的抽水试验工作,抽水层段78.50~215.41m。
由抽水试验资料:
静止水位埋深为78.30m(水位标高为825.39m),涌水量0.947,渗透系数0.1388,单位涌水量0.0320·m,为弱富水性,水化学类型为3·4·型。
3.上石炭统太原组灰岩岩溶裂隙含水层
本组地层在井田内没有出露,是本井田主要含煤地层之一,该组地层除砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层外,有四层发育良好,易被水溶解的海相石灰岩,即K2、K3、K4、K5石灰岩,总厚度17.53m。
4.奥陶系中统岩溶含水层
奥陶系为煤系地层之基底,岩性为海相厚层状石灰岩,主要成份为碳酸钙,因其易被水所侵蚀溶解成溶洞,在深部溶洞裂隙是相当发育的,甚至使上部岩层塌陷而成柱状陷落。
井田内的2-2号水文地质孔,揭露奥陶系中统石灰岩地层厚度267.05m,岩性为厚层状深灰色灰岩夹中厚层状角砾状灰质泥灰岩和厚层状泥质灰岩,上部为奥陶系中统峰峰组地层,厚145.00m;下部为奥陶系中统上马家沟组地层,揭露122.05m。
据钻探岩芯确定,含水层位于上马家沟组,厚约24.0m。
经抽水试验,该含水层静水位埋深为230.05m(水位标高为573.64m),涌水量0.911,水位降深3.94m,抽水孔半径0.065m,渗透系数0.8359,单位涌水量0.2312·m,为中等富水性。
水质分析:
水的总硬度为420.83,值为7.9,矿化度为535,水化学类型为3·4—·型。
据区域资料,巴公、大阳一带水力坡度为6.6‰,推算井田内奥灰岩溶水位标高560m~585m,由北西向南东流动。
二、含水层的补、径、排条件
井田内地下水以大气降水作为补给的主要形式,其补给条件受地形、岩性、植被、构造及目前3煤采空区的分布等因素的影响,也与有效降雨量及延续时间有关。
一般来说,暴雨对地下水补给不利,长时间的中、小雨极有利于地下水的补给。
植被发育地段,具有好的蓄水性,可增大降水入渗量。
降水的延续时间则是地下水能否获得补给的重要因素。
由于区内降雨主要集中在7~9月份,因而地下水也具有“集中补给,常年消耗“的特征。
在非煤层采空区地表,第四系或基岩地下水也可接受上方以季节性为主的局部地表水的补给。
从目前整个井田来看,目前地下水排泄主要有两种方式:
一是蒸发作用;二是煤矿排水作用;次为人工取水排泄与局部断层向下排泄和小泉排泄等。
因目前区内泉水分布很少且为小泉,尤其是在旱季除局部矿坑排水外难以在地表形成有一定规模的地表水流,故沟谷或河流排泄作用已属次之。
应该指出,上部裂隙水、泉水、矿坑排水等在地表水与地下水之间的补给与排泄方面,有着密切的相互转化的内在联系。
区内上部地下水位分水岭基本上与地表分水岭一致,地下水的径流运动特征主要表现为:
一是由分水岭地段向两侧低洼沟谷方向运动;二是与褶皱构造及岩层产状有关,沿倾向顺层迳流。
三、各含水层间水力联系
井田深层岩溶水属三姑泉域水文地质单元,大气降水和地表水通过西部灰岩裸露区垂直补给是其主要的补给方式。
另外其它含水层的地下水通过断层、陷落柱等构造通道向深部越流,也是岩溶地下水的补给来源之一。
岩溶地下水接受补给后,由西向东,由北向南运动,最终排向丹河河谷中三姑泉等泉群,近年来人工开采也成为岩溶地下水的排泄方式之一。
石炭系和二叠系砂岩裂隙水,在接受裸露区大气降水补给和上覆松散层的入渗补给后,顺岩层倾斜方向运动。
上部含水层在沟谷中以侵蚀下降泉的形式排泄,下部含水层地下水一般顺岩层倾斜方向运动。
现采煤矿矿坑排水和民井开采是其主要的排泄方式。
松散岩类孔隙水,主要接受大气降水的垂直入渗补给和基岩裂隙水的侧向补给,地下水流向和地表水基本一致。
排泄方式主要是蒸发排泄和人工开采。
第三节主要隔水层
一、隔水层组成
1.二叠系碎屑岩类砂岩层间隔水层
主要由泥岩、砂质泥岩及粉砂岩等组成,呈层状分布于各含水层之间,根据整合地质报告资料,井田为一次级向斜构造,其构造裂隙不发育,且各含水层富水性弱,在垂向上阻隔了各含水层间的水力联系。
2.石炭系上统太原组上段隔水层
由K7砂岩至K4石灰岩间泥岩、砂质泥岩、粉砂岩等隔水层,其隔水性能较好,在无构造沟通或遭受破坏的情况下,可成为9#煤层底板的良好隔水层。
3.石炭系上统太原组15#煤层以下及中统本
第四章、涌水量预算
据矿井调查,矿井涌水量受地表降水量影响较大,雨季排水量增加,旱季排水量减小。
今后矿方应注意回采后的地表裂隙,防治洪水注入井下,搞好雨季排水工作。
1、3#煤层涌水量预算
该整合区内四矿均为开采3#煤层的矿井,其中两矿已关闭,一矿为过渡生产矿井,另一矿为基建改造矿井,各矿目前涌水量见表6-3:
采用井田内富水系数最大的原巴公来村煤矿3#煤层井下涌水量,实际正常涌水量为200m3,雨季可达300m3,矿年产原煤15万t,日出煤量为454t左右(每年实际出工330天),吨煤出水系数为0.441~0.661m3,随着生产能力提升到90万,日出煤2727t左右,预计涌水量为1200~1800m3。
重组前各矿井井下涌水量一览表表6-3
矿井名称
生产能力
(万)
涌水量
(正常—最大)(m3)
富水系数
(m3)
现状
备注
原巴公永丰煤业
30
36-96
0.040-0.106
基建
原巴公来村煤矿
15
200-300
0.441-0.661
过渡生产
原巴公李村煤矿
—
150-240
—
关闭
2009年底
原巴公北郜煤矿
—
60-90
—
关闭
2009年底
2、9#煤层涌水量预算
据调查,本矿井后期开采方式、工作面布置与距井田东侧1.5的晋城市三八煤矿类同,晋城市三八煤矿开采9#煤层,实际生产煤量60万时矿井涌水量为720~1200m3,据此山西煤炭运销集团永丰煤业有限公司涌水量采用富水系数法预算,则兼并重组后9#煤层后期生产规模达90万时,矿井涌水量可达1080~1800m3。
3、15#煤层涌水量预算
整合后矿井设计生产能力为90万,以开采15#煤层为主。
井田开采地段的总面积为6.16122,采用邻近的兰煜矿井涌水量比拟预测。
根据比拟法预算了整合后的矿井涌水量:
计算公式:
Q0×0
F:
本井田面积,取6.16122
F0:
兰煜井田面积,查得为9.62
Q0:
兰煜矿井涌水量预测15#煤层涌水量,查得为2765.8m3
经计算,15#煤层上部含水层总涌水量为1904.96m3。
即正常涌水量取整预计为80m3。
(2)计算结果评价与采用
综上所述,根据经验,最大涌水量可考虑取正常涌水量的1.5倍,即120m3。
本次预计的矿井正常涌水量,未考虑断层或陷落柱的影响,也不包括老窑的突水量。
生产部门在大巷或工作面推进至此处时应采取相应措施。
第五章、《煤矿防治水规定》
根据《煤矿防治水规定》,采掘工作面遇如下情况之一的,应当进行探放水:
(一)、接近含水层、导水断层、暗河、溶洞和导水陷落柱时;
(二)、打开防隔水煤(岩)柱进行放水时;
(三)、接近水文地质条件复杂的区域时;
(四)、接近可能出水的钻孔时;
(五)、采掘破坏影响范围内有承压含水层或者含水构造、煤层与含水层间的防隔水煤(岩)柱厚度不清楚可能发生突水时;
(六)、接近其它可能突水的地区时。
第六章、超前探放水钻孔计划
(一)、超前探放水依据
本井田开采历史,结合我单位施工的永丰煤业立井井筒掘砌工程地质资料,无上一项所述几种情况。
根据《煤矿防治水规定》在井筒涌水量大于6m³时进行探放水。
(二)、超前探放水钻孔计划
我单位计划在主、付立井井筒施工中涌水量大于6m³时开始进行探放水,直至过K5含水层结束。
新掘风井井筒施工距3#煤20米开始进行探放水(探采空区和3#煤)直至过K5含水层结束。
(三)、探水钻机型号及参数
超前探放水使400型矿用全液压钻机,工程施工设计3个钻孔。
性能及用途
系列矿用坑道钻机主要用于矿井内各种角度的深放水孔,地质构造孔、灭火孔、抽放瓦斯孔。
本钻机采用机械给进,具有体积小,重量轻,性能可靠,操作方便等优点。
钻机主要参数如下:
序号
项目
单位
参数
400
1
额定转矩
高速
400
中速
230
低速
130
2
额定转速
高速
340
中速
192
低速
112
3
系统额定压力
8
4
系统额定流量
12
5
最大给进力
9
6
最大起拔力
12
7
噪声声功率级
(A)
小于88
8
推进行程
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