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矿井防突水安全技术措施

矿井防突水安全技术措施

 三下山扩区运输巷位于矿井二采区西北部,开口位置位于7#皮带机尾以西40米处,工作面沿主采2#煤层倾向布置,属采区准备巷道。地面相对位置为黄土覆盖山梁,黄土覆盖厚度290-370米。地面无任何建筑物及村庄。开采标高1180-1050m;根据地测资料分析开采最低标高为1050米,高于本区域奥灰水位标高755米,但为了防止水害事故发生,防患于未然,确保矿井安全生产,特制定以下防突水专项安全措施。
???   一、矿井区域水文地质条件
???   (一)地表水
???   井田内无大的河流,井田南部的北东-南西向展布的山梁形成了一条天然分水岭,其南西侧冲沟水汇集于乡宁县鄂河后向西注入黄河。北东侧冲沟水汇入台头沟,向东至乡宁县光华镇汇入豁都峪河,然后向南东出境至襄汾县汇入汾河。
???   井田西部的马泉、蒿地沟两大沟均有泉水溢出,但流量很小,小于0.001L/s,遇暴雨时节沟内可见时有洪水汇流,但数小时后即减弱为小细流。几于后完全断流。
???   由于天然分水岭近矿区展布,其两侧山坡沟谷径流距离短,基本上常年无水,均为季节性河流。
???   本区水系属黄河流域汾河水系。
???   (二)主要含水层描述
???   矿区位于区域龙子祠岩溶泉域的补给区。
???   矿区主要含水层按成因及岩性可划分为四类,现分述之:
???   1、奥陶系岩溶裂隙水含水岩组
???   奥灰水是影响煤系地层开采的主要含水层,位于本系组底部。据山西省第五地质工程勘察院《乡宁县沙坪(吉县)煤炭有限责任公司矿井水文地质调查报告》,矿区周边共施工奥灰水供水井3处,现分述之:
???   ⑴ 该矿于2003年6月在台头镇西北约2.5km处(及井田工业广场附近)施工一深水井,井深750m,揭露奥灰岩层474m,寒武系白云岩层50m,水位埋深230m,水位标高1010m,出水量288m3/d。据该孔资料,岩溶裂隙较发育,富水性较强。
???   ⑵台头镇政府供水井,位于台头镇东南,距本矿2000m,2004年建井,井深871.3m,井口高程1040m,水位埋深415m,水位标高650m,涌水量 600m3/d ;
???   ⑶ 麦积峪老坑口,距本矿500m,2001年建井,井深650.0m,井口高程1295m,水位埋深540m,水位标高755m,涌水量 456m3/d ;
???   据区域岩溶水资料,矿区一带岩溶水水位标高推测750-780m之间,查区域地层资料,对应的地层位置应是奥陶系上马家沟灰岩地层(距本溪组底部290)。岩溶水标高与麦积峪老坑口水井相近,且麦积峪老坑口水井在三个供水井中,离矿区中心地带仅有1200m,距离矿区南界仅500m。与其它二个供水井相比,更具代表性,故此次核查计算采用麦积峪老坑口水井资料,此井中岩溶水水位标高755m。
???   2、碎屑岩夹碳酸盐岩裂隙溶隙含水岩组
???   含水层主要包括砂岩(K1)和三层灰岩(K2、K3、K4),为区内主要含水层。
???   K2灰岩为主要含水层,厚度8.16m左右,是9号煤层顶板直接充水含水层,岩溶裂隙不发育,据井田内606号水文孔抽水试验,用空压机抽干,单位涌水量<0.001L/s﹒m,水位标高1304.81m,故K2石灰岩为极弱富水性岩层。K3石灰岩厚6.25m,K4石灰岩厚1.45m,岩溶裂隙均不发育,钻孔冲洗液消耗量0.8-14.5m3/h,均为极弱富水性岩层。底部K1砂岩为细粒砂岩,裂隙不发育,为极弱富水性岩层。
???   3、碎屑岩类裂隙含水岩组
???   主要由K7、K8、K9、K10、K12及K13等砂岩组成,K8砂岩相对富水,为2号煤层的直接充水含水层,砂岩层厚3.93m,裂隙较发育,据606号孔抽水试验,水位标高为1397.73m,单位涌水量<0.001L/s﹒m,属极弱含水层。
???   4、第四系砂砾石层孔隙含水层
???   区内黄土层一般为透水层,不含水,分布于山顶及山坡。砂砾石层接受大气降水和地表水补给,分布于山区现代河谷下部,涌水量一般介于0.001-0.05L/s.m之间,仅可充做一般生活用水水源。
???   (三)井田主要隔水层
???   主要由本溪组铝质泥岩、泥岩及K1石英砂岩组成,隔水层全厚约76m左右,隔水性能良好,构成奥灰含水层的直接顶板。切断了奥灰水与煤系地层含水层之间的水力联系。
???   各标志层沉积稳定,其间所夹的泥岩、页岩层致密,沉积稳定,构造裂隙不发育,构成各含水层间良好的隔水层。受其控制煤系地层间含水层均为层状产出。
???   (四)构造对水文地质条件的影响
???   井田内总体为一单斜构造,局部发育有向、背斜构造,井田北部发育有F1、F2两条落差较小的断层,均为地表调查及井巷开拓揭露,据本矿开采2号煤层井下调查,断层带无导水现象,故构造对煤层开采影响不大较小。
???   (五)地下水补、迳、排条件
???   井田内地下水主要为石炭系上统太原组砂岩裂隙含水岩组、灰岩岩浴水含水岩组及奥陶系灰岩岩溶水含水岩组,井田处于地下水补给区。迳流方式多由岩层倾向方向流动,排泄方式一是于地形低凹处以泉的形式排泄,另一方面由人工开采形式排泄。
???   综上所述,井田内2、3号煤层西部区赋存在区域侵蚀基准面之下,但矿区批采标高849.99m,高于奥灰水水位755m,区内以大气降水为矿井充水的主要来源,坡陡、沟多,大气降水大部分迅速排出区内,井田总体为倾向北西的单斜构造,不利于地下水的聚积,不排除局部聚水构造存在。本矿现开采2号煤层,矿井充水主要来自井硐及煤层顶板之上含水层,2、3号煤层西北方向底板最低标高低于奥灰水水位,但不在批采范围,故矿区内开采2、3号煤层现阶段矿井水文地质仍属以裂隙充水为主、水文地质条件简单类型。总体分析,矿井突水事故对采掘影响不大。
???   二、目的和要求
???   1、目的:为了解决奥灰水对三水平下山采区的施工威胁,对该区进行水文地质调查与研究,获得相关技术参数,为科学的指导该区安全生产提供依据,防止该区域的奥灰水突然涌出造成水患。
???   2、要求:按照《煤矿安全规程》、《矿井水文地质规程》、《矿井防治水条例》及公司文件要求进行编制。
???   三、突水因素分析
???   采掘过程中,造成底板突水的因素是多方面的,是多种因素综合作用的结果.根据现场实际观测及有关理论分析,认为影响底板突水的因素主要有以下几个方面.
???   1.矿压
???   采矿过程中的矿山压力,对工作面底板具有严重的破坏作用,产生新裂隙,并“活化”原有断裂,导致底板突水.
???   随着采煤工作面的推进,底板任一断面总是经历超前支撑压力压缩破坏、采后悬顶卸压膨胀破坏、采空区周边剪切破坏、最后顶板冒落压实的再受压过程.其中采空区卸压膨胀及其周边剪切对底板破坏最严重,产生的裂隙最多.
???   矿压对底板的破坏程度是不一样的.根据现场观测,工作面初压及周期来压时顶板悬顶面积最大,工作面周围煤体的支撑压力及煤壁处的剪切力达到最大值,煤层底板最易造成破坏,底板最易突水。矿压对底板的破坏作用与工作面顶板岩性有关.工作面顶板岩层越不易冒落,矿压对底板的破坏作用越明显,工作面越易出水.矿压的破坏作用不显著,与底板出水不明显.所以对顶板不易冒落的工作面要及时采取措施,减少矿压的破坏作用.
???   2.断裂
??? 断裂构造是突水的主要因素之一,综合分析其作用主要有:
???   (1)断裂构造的存在破坏了底板完整性,降低了底板的强度.
???   (2)断层上下两盘错动的结果,缩短了煤层与含水层的距离,甚至使煤层与含水层直接对口.
???   (3)断裂带破碎、软弱,易形成导水通道.
???   (4)断层带充水成为充水带,更使水文地质条件复杂化.
???   一般情况下,在断层交叉复合部位、尖灭端、拐弯处、向斜轴部、转折端及隐伏裂隙存在的工作面因应力集中,易造成底板破坏突水,是预防的重点.

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