花秋二矿11606运输巷水害分析报告.docx
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花秋二矿11606运输巷水害分析报告
贵州赤天化花秋矿业有限责任公司
11606运输巷水害分析报告
贵州赤天化花秋矿业有限责任公司
二○一八年元月九日
会审表
措施名称
11606运输巷水害分析报告
会审时间
会审地点
主持人
记录人
姓名
职务
职称
专业
签名
矿长
总工程师
生产副矿长
安全副矿长
机电副矿长
采掘副总
通防副总
地测副总
会审意见
附件:
11606运输巷物探报告。
附图:
1、采掘工程平面图;
2、J4线勘探剖面图;
3、402钻孔柱状图。
前言
11606运输巷掘进工作面当头,于2017年12月12日施工16煤层底板探水钻孔时出水,现场实测钻孔涌水量约15m3/h,水压0.6MPa。
12月15日,贵州赤天化能源有限责任公司委托其它集团公司的专业团队对该工作面进行了物探,结论为:
在探测到的底板岩层内纵向深度在约40~100m处,横向左侧范围约0~100m处、右侧在约0~60m处,有相对低的电阻值,存在富水情况比较明显的可疑区域,可能为茅口岩溶水或裂隙水所导致的异常显现。
根据《防治水规定》第8条规定:
煤矿企业、矿井的井田范围内及周边区域水文地质条件不清楚的,应当采取有效措施,查明水害情况。
在水害情况查明前,严禁进行采掘活动。
和《煤矿安全规程》第305条规定:
开采底板有承压含水层的煤层,隔水层能够承受的水头值应当大于实际水头值;当承压含水层与开采煤层之间的隔水层能够承受的水头值小于实际水头值时,应当采取疏水降压、注浆加固底板改造含水层或者充填开采等措施,并进行效果检验,制定专项安全技术措施,报企业技术负责人审批。
现对该工作面作业区底板水的补给来源、水文地质条件及其水害的危险程度进行分析论证。
一、编制依据
1、《煤炭工业矿井设计规范》(GB50215—2015);
2、《煤矿安全规程》(2016);
3、《煤矿防治水规定》(2009)
4、《煤炭矿井防治水设计规范》(GB51070-2014);
5、采掘工程平面图
6、地质勘探报告
7、11606运输巷物探报告
8、探水钻孔资料
二、矿井概况
1、矿井位置
花秋二矿位于贵州省桐梓县西部,隶属于贵州省桐梓县花秋镇、九坝镇管辖。
花秋二矿属花秋勘查区的11线以北,地理坐标为:
东经106°37′30″~106°42′00″,北纬28°06′45″~28°11′15″,南西与花秋一矿相毗邻。
2、地形地貌
井田地处黔北高原,以构造、剥蚀地貌为主。
地形切割剧烈,山高坡陡,沟谷纵横。
龙潭组含煤地层沿槽谷延伸,上覆地层呈陡坎或陡坡。
总的地势是东北高,西南低,最高点位于北面关岩矸,海拨1348.80m,最低点位于井田中部J3线至4勘查线河床面及东面条塘河,海拨高为725.00m,相对高差623.80m,含煤地层一般海拨标高为800~1200m。
井田内存在滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。
井田南部的桐梓河系长江水系的四级支流,全长100km,平均坡降7%,河面宽30~50m,河谷交呈“V”字型。
平均流量3.65m3/s。
支流与主干河流在平面上构成“树枝状”。
另外,井田内有排砂坝河穿过。
3、地层
井田内出露地层由下至上分别为下二叠统茅口组(P1m),上二叠统龙潭组(P2l),下三叠统夜郎组(T1y)和茅草铺组(T1m)以及第四系(Q)。
井田地层简表
系
统
组
段
代号
厚度(m)
平均(m)
第四系
Q
0-15
6.00
三叠系
下统
茅草铺组
第二段
T1m2
出露不全
不详
第一段
T1m1
189.16-246.26
224.73
夜郎组
九级滩
T1y3
264.16-311.08
281.61
玉龙山
T1y2
84.42-159.19
128.79
沙堡湾
T1y1
1.30-9.22
5.10
二叠系
上统
长兴组
P2c
54.40-69.94
59.21
龙潭组
P2l
67.51-99.22
79.12
下统
茅口组
P1m
出露不全
不详
4、地质构造
矿区位于周市坝向斜北西翼,地层走向NE-SW,倾向SE,倾角10~50°,一般为16°,整体为一单斜构造,次一级褶曲不发育,其构造主要以断层为主。
区内断层发育,主要集中在5勘查线至11勘查线,走向为NE-SW,大致与区域构造走向一致,且在剖面上地层形成阶梯状构造,共发现断层32条,其中落差大于20m的21条,落差小于20m的11条。
矿区构造复杂程度为中等。
断层特征表
编号
位置
性质
产状要素
落差
(m)
控制情况
长度
(m)
走向
倾向
倾角
(°)
F1
同泥坳-山背后
正断层
NE-SW
NW
70-190
地表及701号孔控制孔内缺失P2c、3、5煤层
2550
F2
湾底下-干子上
正断层
NE-SW
SE
49-78
15-30
地表控制
5300
F3
丰圈-陈二岩
正断层
NE-SW
SE
49-81
15-200
地表控制
8300
F4
湾底下EN-沙坝
正断层
NE-SW
SE
52-78
20-40
地表控制及J201号孔
1700
F5
垭口-烂田湾
正断层
NE-S
NE-E
62-69
15-40
地表有控制
1100
F6
安子老N-新田湾
正断层
NE-SW
NW
46
10-30
地表控制及J401号孔502号孔有控制
1700
F7
垭口W-桦岗岭
正断层
NE-SW
NWW
75-80
20-40
地表控制
300
F8
金竹林W
正断层
NW
SW
20-50
地表控制
420
F9
金竹林S-大函W
正断层
NNE-SSW
SEE
71
20-30
地表控制
1000
F10
小屯-干子平
正断层
NE-SW
NW
54-61
20-40
地表控制
2000
F11
冒老山SW-丁滚坝
正断层
NE-SW
SE
61-68
20-110
地表控制
2900
F13
香树坪-核桃坪
正断层
NE-SW
SE
72
20-120
地表控制
3200
F14
香树坪-陈二岩
正断层
NE-SW
NW
61
10-60
地表控制
2140
5、煤层
矿区含可采煤层5层,其中全区可采4层,局部可采1层,从上至下依次编号为3、5、9、15、16煤层,可采煤层厚度为6.43~15.67m,平均厚度为8.62m,可采煤层含煤系数为10.90%。
可采煤层特征一览表
煤层号
煤层间距
煤层总厚
(m)
采用厚度
(m)
夹矸
层数
夹矸厚度
(m)
顶底板岩性
复杂
程度
可采性
稳定程度
备注
顶板
底板
3
0.56-2.74
1.17(41)
0.56-2.74
1.13(41)
0-1
0(40)
0.02-0.50
0.19(6)
石灰岩
粉砂质泥岩或泥岩
简单
全区可采
稳定
1.58-11.10
5.70(41)
5
0.80-3.79
1.82(43)
0.80-3.27
1.52(43)
0-1
0(31)
0.21-0.43
0.31(22)
直接顶板为粉砂质泥岩,伪顶为泥质粉砂岩
泥岩、粉砂质泥岩
较复杂
全区可采
稳定
5.70-24.38
13.32(37)
9
0.95-9.62
3.31(44)
0.95-9.21
3.09(44)
0-2
0(29)
0.05-0.62
0.28(25)
泥岩
泥岩
较复杂
全区可采
较稳定
16.21-31.75
21.87(42)
15
0-3.07
0.92(45)
0.19-2.50
0.79(45)
0-2
0(49)
0.05-0.63
0.28(21)
泥质粉砂岩
粉砂岩
较复杂
局部可采
不稳定
6.31-16.75
9.58(39)
16
0.44-4.63
1.64(46)
0.44-2.78
1.39(46)
0-2
1(31)
0.05-0.22
0.13(19)
泥质粉砂岩
铝土质泥岩
较复杂
基本可采
较稳定
6、矿井地质与水文地质
(1)地层的富水性
井田内出露地层有三叠系下统茅草铺组(T1m)、夜郎组九级滩段(T1y3)、玉龙山段(T1y2)、沙堡湾段(T1y1)、二叠系上统长兴组(P2c)、龙潭组(P2l)、下统茅口组,现仅根据泉水一般流量划分地层富水性:
①茅口组:
分布于井田西南部边缘,主要为灰岩溶洞、落水洞、溶斗、洼地等岩溶微地貌发育。
调查泉点3个,泉水流量0.014~0.45l/s,所施工的钻孔均未发现涌、漏水现象。
因局部分水岭发育,勘探区内泉水流量较小,但其水文地质特征应参照该层的区域水文地质特征。
②龙潭组:
分布于井田西部,沿走向连续出露,地貌上为浅切低山谷地,岩性为细粒碎屑岩、泥岩、炭质岩、碳酸盐岩、煤层组成。
调查泉点6个,一般泉水流量0~0.344l/s;调查生产煤窑及老窑共46个,大多无水,涌水量一般0~0.03l/s;所施工的钻孔中仅有3个漏水。
含裂隙水,富水性弱。
③长兴组:
分布与龙潭组相同。
岩性主要为碳酸盐岩,下部夹泥岩。
调查泉点7个,一般泉水流量0~0.5l/s;所施工的钻孔中有6个发生漏水。
含碳酸盐岩夹碎屑岩溶隙水,富水性弱。
④沙堡湾段:
分布于井田中部,沿地层走向连续出露,岩性以泥岩、细粒碎屑岩为主,夹少量泥灰岩。
调查时未发现有泉水出露;所施工的钻孔无涌、漏水现象。
属相对隔水层。
⑤玉龙山段:
分布于井田中部,沿地层走向连续出露,地貌上多为脊状山,岩性以碳酸盐岩为主,下部夹泥质条带。
调查泉点39个,一般泉水流量0.014~1.235l/s,最大可达23.843l/s(8号泉),最小为0(Z104、Z150号泉等);所施工的钻孔有11个漏水。
含碳酸盐岩溶隙水,富水性弱至中等。
⑥九级滩段:
分布于井田东部,沿地层走向连续出露,岩性由泥岩、细粒碎屑岩、碳酸盐岩组成。
调查泉点49个,一般泉水流量0.014~0.744l/s,最大可达1.4l/s(Z88号泉),最小为0(Z209、Z215号泉等);所施工的钻孔有9个钻孔漏水。
含碎屑岩夹灰岩溶隙水,富水性弱。
⑦茅草铺组:
分布于井田东部,地貌上多呈脊状山,岩性以碳酸盐岩为主。
调查泉点21个,一般泉水流量0.001~0.344l/s;最大可达1.34l/s(Z8号泉),最小为0(Z121、Z124号泉等);在该段开孔的钻孔中有3个发生漏水。
含碳酸盐岩溶隙水,富水性弱。
⑧第四系:
多分布于斜坡地带,覆盖于碎屑岩地层之上,厚度薄。
调查泉点50个,一般泉水流量0.014~0.612l/s,最大可达0.822l/s(Z101号泉),最小为0(Z110、Z80号泉等);含孔隙水,富水性弱。
(2)断层富水性
井田内主要发育北东向及南北向两组断层,也有少量的北西向派生断层,断层性质多属正断层。
由于含煤地层大多数为塑、柔性岩石,断层破碎带发育宽度小,且被泥质物充填,钻孔在该类岩性中揭穿断层时水位、消耗量未发生明显变化。
地表断层带上泉水出露较少,流量小,断层的富水性弱,导水性差。
(3)地表水、地下水动态变化
地表水的动态具有暴涨暴落的山区雨源型河流特征;地下水与大气降水密切相关,并具一定的滞后现象。
(4)矿床充水因素
①大气降水:
大气降水为区内的主要充水水源,井田位于补给迳流区,含煤地层裸露,直接接受大气降水补给,其充水强度与季节和降水强度、持续时间关系密切;地表水在雨季暴涨暴落。
因此,未来矿井应加强雨季的疏排水工作。
②地表水:
区内地表水系较发育,有常年性流水的河流和季节性溪沟水。
在其附近的浅部开采时,应加强顶板管理,以防地表水溃入。
③老窑积水:
调查老窑41个,部分积水,主要为顶板滴水或渗水积聚而成,部分外溢,调查时一般流量为0~0.03l/s。
所以未来矿井开采时应注意老窑突水问题。
④矿井直接充水含水层:
为龙潭组的裂隙水及茅口组碳酸盐岩岩溶水。
龙潭组富水性弱但具承压性;茅口组富水性强亦具承压性。
因此,在今后开采过程中应作好疏排水工作。
特别是开采中、深部煤层时,因其下部16号煤底板与茅口组相隔仅1.03~5.47m,9号煤与茅口组也只相隔30m左右,所以要严防底部茅口组强含水层的水突破底板涌入井内,造成水灾。
⑤矿井间接充水含水层:
为含煤地层上覆的长兴组、玉龙山段地层。
长兴组虽然含水性弱,但与煤系直接接触,矿井在开采过程中应作好探防水工作;玉龙山段与煤系有长兴组及沙堡湾段相隔,正常情况下影响不大,但是,如顶板管理不当使冒落裂隙带沟通该含水层时,地下水将溃入矿井,造成水害。
⑥断层水:
井田内断层一般富水性弱,导水性差,但当断层将上覆玉龙山段及下伏茅口组含水层与开采层的距离拉近时,应预防地下水突破断层破碎带涌入井巷。
(5)水文地质类型
井田地下水以大气降水补给为主,自然斜坡对降水渗漏较为有力,主要矿体中深部位于当地最低侵蚀基准面(+475m)以下,构造破碎带富水性较弱。
在浅部井田以龙潭组充水为主,属裂隙充水矿床,水文地质条件简单。
但当开采过程中,一旦沟通下部茅口组强含水层时,水文地质条件将发生改变,井田将以茅口组充水为主,属暗河为主的岩溶充水矿床,水文地质条件升级为复杂类型。
7、矿井开采现状
矿井目前布置有两个高档普采工作面,即11604、11605采面,两个煤巷综掘掘工作面,即11606回风巷、11606运输巷,掘进工作面均未施工。
三、矿井排水系统
矿井实测正常涌水量50m3/h,最大涌水量90m3/h。
中央水泵房标高+550m,安装了四台MD580-60x6主排水泵,额定扬程360m,额定流量580m3/h,配套电机功率800kW,两趟主排水管径为ø377×9无缝钢管。
主副水仓有效容积为4500m3。
11606运输巷涌水可经16煤层集中运输上山自流至中央水仓。
四、水源分析
1、物探报告结论
12月15日,贵州赤天化能源有限责任公司委托其它公司的专业团队对该工作面进行了物探,结论为:
在探测到的底板岩层内纵向深度在约40~100m处,横向左侧范围约0~100m处、右侧在约0~60m处,有相对低的电阻值,存在富水情况比较明显的可疑区域,可能为茅口岩溶水或断层裂隙水所导致的异常显现。
2、地质钻孔成果
11606运输巷开口掘进640米遇正断层,断距2.4米,煤矿按照规定设计施工5个探水钻孔,已施工了3个钻孔,其中1号钻孔从底板高度1.4米开口,以32°的方位17°倾角,钻进了56米,出现卡钻,无法钻进,退出钻杆,钻进6米处揭一层煤,折合煤层厚度0.6米。
4号钻孔从底板高度1米开口钻进,以32°方位4°倾角,钻进了119米,共揭露两层煤,已达到设计钻孔长度进行退钻,退钻后,钻孔内有少量滴水。
5号钻孔于12月12日早班开口钻进,开口位于巷道正中,底板以上0.6米,以32°方位-11°倾角向前钻进,钻进到54米位置时,钻孔喷水,拔出钻杆后测定流量约为14m3/h,水压为0.6MPa。
元月6日又在巷道左前方底板测不打了一个6号钻孔,钻孔与巷道中线夹角22°,俯角20°,21m终孔,未见孔底出水。
详见插图。
3、水源分析
11606运输巷当头标高为+635m,推算钻孔孔底出水点标高大致为+625m,距16煤层底板法距约12.8m,对照附近402钻孔柱状图可知,出水点位于茅口组岩层内,高于矿区最低侵蚀面标高(+475m)150m,但距断层较近。
实地勘察对应地表河沟标高为+750m,垂深125m。
根据贵州省桐梓黔源煤电有限责任公司2005年7月编制的《贵州省桐梓县花秋井田二矿煤矿勘探地质报告》,结合物探报告分析结论,上部龙潭组呈带状出露于井田的北西部,为一套海陆交互相含煤碎屑岩沉积,以细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩为主,属隔水层。
16煤层下部的铝土质泥岩为隔水层,402钻孔揭露厚度为2.98m。
茅口灰岩在无溶洞、裂隙导通的情况下,具有隔水作用。
根据目前掌握的钻孔茅口组水位资料,在井田范围内,茅口组含水不均匀。
钻孔揭穿茅口组顶部时未发现有富水性强的径流带,部分钻孔对茅口组顶部进行抽水试验,也未发现茅口组顶部富水,但存在高水位,渗透性弱的特点。
目前正在开采的11604、11605采面也未发现茅口组有渗水、突水现象,没有发现茅口组存在对煤矿开采造成威胁的富水性强的岩溶发育带。
由于茅口组岩溶发育不均匀,可能存在没有被发现的岩溶发育带,尽管岩溶发育带面积通常比估算涌水量采用的面积小,而且在生产过程中,发生突水可能仅为一些点或面积比较小的条带,实际茅口组地层的涌水量可能比估算的结果小或者甚至不存在突水,但在开采16煤层时,还是要高度警惕突水的可能性。
矿井涌水量除与当地地形、地貌、岩性、构造、降雨、岩石的透水性、富水性、补给径流排泄条件有直接的关系外,还与井筒巷道布置方式、掘进方法、采煤方法、采空区面积、顶底板管理、煤矿防治水工作等有一定的关系,因此,矿坑涌水量是一动态变化的过程。
一般在开采初期,涌水量小,随着开采面积的增大,上覆地层的采矿导水裂隙带范围扩大,弯曲下沉带将形成,水文地质条件将发生变化,涌水量也随着增大或改变。
4、水源分析结论
由于钻孔出水点标高(+625)位于当地最低侵蚀基准面(+475m)之上,不存在承压含水层,勘探报告中也认为井田地下水以大气降水补给为主,构造破碎带富水性较弱。
在浅部井田以龙潭组充水为主,属裂隙充水矿床,水文地质条件属于简单类型。
加之实地勘察对应的地表河沟标高为+750m,垂深125m,不存在地表水直接导通井下的可能。
因此,此处水源为裂隙带水的可能性较大,不排除裂隙带与茅口组岩溶水之间存在水力联系的可能性,在今后的施工中还需进一步验证,并采取必要的安全技术措施,以保障矿井安全生产。
五、突水系数验证
按《煤矿防治水规定》(2009)附录四计算突水系数,底板受构造破坏块段突水系数一般不大于0.06MPa/m,正常块段不大于0.1MPa/m。
11606运输巷掘进当头揭露一条斜交正断层,落差2.5m,与巷道夹角约20°,出水点与推测的断层面法距约12.5m,与巷道底板法距约12.8m。
实测静压为0.6MPa。
按底板受构造破坏块段突水系数一般不大于0.06MPa/m进行验算,计算公式:
式中:
T--突水系数,MPa/m;
p--底板隔水层承受的水压,MPa;
M--底板隔水层厚度,取12.8m。
则:
=0.6÷12.8=0.047<0.06MPa/m
结论:
上述计算结果说明,11606运输巷掘进是安全的。
六、安全隔水层厚度验算
1)掘进巷道底板允许的最小隔水层厚度:
t=
0.22m<12.8m
式中:
t—隔水层底板的临界厚度(m)
L—巷道底宽(m),取4
Kp—底板隔水层岩石的抗拉强度(t/m2),取1.8
r—底板隔水层岩石的容重(t/m3)取2.7
p—作用于底板隔水层的水头压力(MPa)取0.6
2)对应的掘进巷道安全水头压力为
P=2Kp
+rt=0.61>0.6Mpa
结论:
经过验算,11606运输巷允许的最小隔水层厚度小于实际厚度,但安全水头压力值与静水压力水头值较接近,但仍是安全的。
七、结论与措施
1、结论
1)11606运输巷探水钻孔水源应为裂隙水,不排除裂隙带与茅口组岩溶水之间存在水力联系的可能性,在今后的巷道施工中还需进一步验证。
2)根据验算结果判断,11606运输巷沿煤层掘进发生突水事故的可能性较低。
3)本报告仅对11606运输巷掘进期间突水危险性进行分析,不包括11606采面开采。
2、措施
1)16煤层巷道掘进应坚持“有掘必探,先探后掘,物探先行、钻探验证”的探放水原则。
2)采面运输巷、回风巷等沿煤层掘进的半煤岩巷道应尽量避免破坏底板隔水层。
3)按照《防治水规定》做好探放水设计,编制探放水安全技术措施,重点对16煤层底板茅口组岩层进行探放水,探水钻机使用的钻头直径不大于φ75mm。
4)加强水文地质基础工作,查明作业区域断层、裂隙、茅口组岩溶水分布状况与规律,及其相互之间的水力联系。
5)完善矿井供电、排水系统,提高矿井抗灾能力。
6)编制工作面防治水应急预案,确保生产安全。
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