一、小窯分布及開采情況
烏魯木齊東南溝順達煤業(yè)有限責任公司煤礦申請變更礦界內(nèi)曾建有礦井3處,分別開采3、4、5、號煤層:
1、三號斜井
位于煤礦西南部,由原烏魯木齊縣永豐鄉(xiāng)永新村煤礦于1990年2月建成投產(chǎn),設計生產(chǎn)能力2萬噸年。主斜井沿3號煤層底板呈20°傾角開拓,斜長160m,屬混合提升斜井,斜井東西兩側(cè)分別布置有人行走巷與風井。采用倉儲式采煤方法,分水平兩翼開采3號煤層。打眼放炮落煤,人力裝運,絞車提升,中央并列式通風系統(tǒng),機械抽出式通風,5.5kw水泵抽水,供電電源來自烏魯木齊市躍進鋼鐵廠自備電廠6KV高壓電。
2000年10月,該井因批準的煤炭資源基本采空等原因閉坑停產(chǎn)。閉坑前,最低開采水平為2270m,東翼采長220m、西翼采長150m,此采區(qū)內(nèi)的3號煤層已經(jīng)基本采空。
該井由于建在沖溝附近,開采下山煤,較易接受地表融雪水的補給,礦井涌水量較大,每晝夜可達100m3以上,5.5kw水泵每隔兩小時就要抽排一次。該井由于開采水平距地表垂高僅58m,瓦斯含量很低。煤層頂板為薄層粉砂巖,粉砂巖之上為厚層狀細砂巖,較穩(wěn)定,不易垮落。底板未見底鼓現(xiàn)象。煤層較易自燃,煤層露頭有火燒痕跡,火燒深度約30m。閉坑停產(chǎn)后,采空區(qū)殘留煤柱發(fā)生自燃,至今已熄滅。煤塵有爆炸性。
2、四號斜井
位于煤礦中部,由原自強東南溝煤礦于1985年7月建成投產(chǎn),設計井型2萬噸年。采用斜井向西沿4號煤層走向開拓,斜井長25m,傾角23°,另建有立風井與提升副井。前進式條帶布置巷道,2285m(運輸水平)與2322m(回風水平)兩條上山巷道構(gòu)成一個采煤條帶,自上而下用高落式采煤方法進行開采。條帶上山用刮板運輸機或擋瓷溜槽運煤,大巷用礦車運輸,斜井用絞車提升。井巷除局部交岔點用木支護和砌碹外,其它均為裸體。采煤條帶內(nèi)有通至地面的小風井,裝有扇風機,實現(xiàn)礦井機械通風。地面有6KV輸電線通至井口,下井電壓為110V。地面無篩選儲運裝置,原煤出井后即翻至地面,由人工分選裝車外運。
該礦井向西單翼開采,目前,已采至井田西界斷層處,開采長度640m,界內(nèi)4號煤層2285m水平以上的上山可采儲量已經(jīng)基本采空,最低開采標高為+2285m。
該井采區(qū)位于當?shù)刈畹颓治g基準面以上,礦井地下水主要來源于大氣降水與基巖裂隙水,涌水量不大,正常生產(chǎn)時期,一般日排水30 m3左右。瓦斯含量不高,未發(fā)生過瓦斯突出事故。煤層頂板為細砂巖,整體性一般,護頂煤偶爾放落,小面積暴露后可維持半個月時間不垮落;底板相對軟弱,未見底鼓現(xiàn)象。井下煤塵不大。2000年發(fā)現(xiàn)采空區(qū)塌方,斷陷區(qū)暴雨灌入而引發(fā)殘留煤柱自燃發(fā)火,經(jīng)填埋隔離封堵,明火熄滅。
3、五號平硐
位于煤礦東北部,由原自強東南溝煤礦于1994年5月建成投產(chǎn),設計生產(chǎn)能力3萬噸年。采用平硐開拓,井筒長120m,內(nèi)設排水溝及輕便窄軌。井筒進入5號煤層后,沿其底板布置運輸平巷,以3‰坡度向西單翼掘進。沿煤層底板布置有運輸巷道,離煤層頂板3m處布置有回風井并直通地表,兼作風井與安全出口。巷柱式放頂煤一次采全高采煤方法。窄軌礦車運輸。機械抽出式分區(qū)通風。6KV輸電線路供電至井口。井口建有孔徑25mm斜坡篩,篩選后由漏斗分別裝入運煤車輛。
目前,5號煤層向西開采長度405m,2274m標高(運輸水平)~2290m標高(回風水平)之間的可采儲量基本采空。
該平硐位于當?shù)刈畹颓治g基準面以上,開采上山煤,井中涌水量較小,正常情況下,30m3的水倉每星期抽排一次,平均日排水量5m3左右,目前停產(chǎn),基本無水。瓦斯含量不高。煤層頂板為粉砂巖類,裂隙發(fā)育且破碎,小面積暴露幾天就自行垮落;底板未見鼓底現(xiàn)象。開采面煤塵較大。煤的自燃發(fā)火期3-4個月,較易自燃。
此外,煤礦北東邊界外5號煤層淺部曾有小煤窯于60年代末期開采,現(xiàn)早已廢棄。煤礦南界外2km處有烏魯木齊市躍進鋼鐵廠二井田煤礦開采向斜南翼各可采煤層。
二、礦區(qū)水文地質(zhì)概況
后峽二井田地處中高山區(qū),西南高而北東低。南部沿溝谷分布有地表暫時性徑流,其來源于西南部侏羅系與石炭系接觸處的斷層帶,接受融雪水、泉水和大氣降水的補給。地表徑流由南向北經(jīng)二井田中部轉(zhuǎn)為近東西向流入烏魯木齊河上游大西溝,并沿途補給第四系和侏羅系基巖含水層。流量變化受氣溫與降水量控制明顯:5月冰雪消融,山洪暴發(fā),水流混濁,據(jù)洪水痕跡推算,洪水量最大可達746升秒,實測為96.80升秒,但洪水期短暫。6~8月降水量集中,地表徑流最大流量90~100升秒,水流清澈,持續(xù)時間長。9月霜凍出現(xiàn),水量漸小。10月開始結(jié)冰,直至次年3月均為枯水期。
該區(qū)年最高氣溫為20℃~24℃,最低氣溫為-22℃~-26℃。年降雨量為240~320mm。10月底至11月初降雪,次年3月下旬融雪,降雪量與積雪量均不大。最大凍結(jié)深度約1m。
后峽二井田區(qū)內(nèi)地下水按含水介質(zhì)劃分為松散巖類孔隙潛水與碎屑巖類孔隙-裂隙承壓水。前者主要賦存在溝谷低洼處的第四系沖洪積砂礫石中,接受暫時性徑流與大氣降水的滲透補給;后者賦存于侏羅系西山窯組砂巖層段中,由于地層傾斜,地下水位之上為透水層,水位之下為透水而弱含水層,富水性與孔隙、裂隙發(fā)育程度及連通情況有關。該區(qū)地下水的流向大致與地表水一致,由西向東。地表沿溝谷與斷層處多有基巖裂隙泉與斷層泉等溢出,其最大流量介于0.23~6.66Ls之間。降水對泉水有一定補給,雨后流量增加0.38~0.78Ls。泉水最大水量比地表水最大水流時間晚約15d。
1、地表水與泉水
烏魯木齊東南溝順達煤業(yè)有限責任公司煤礦及其附近無常年地表徑流,只在春季融雪與夏季降雨匯入煤礦東部溝谷中形成暫時性水流,由西南向北東方向流至界外,其余時間基本枯竭。
地表發(fā)現(xiàn)泉眼兩處(泉8、泉9)。泉8位于煤礦南界附近的第四系砂礫石中,屬下降泉,流量0.15~0.71Ls,水溫2~5℃。水質(zhì)屬HCO3?SO4- Ca?Mg型。泉9位于煤礦東界礦部附近,含水層為侏羅系西山窯組5號煤層頂板砂巖層,屬基巖裂隙泉,流量0.151~0.372Ls,水質(zhì)類型亦屬HCO3?SO4?Cl- Ca?Na?Mg型,該泉已成為煤礦生活用水主要來源。
2、含隔水層劃分
(1)松散巖類透水不含水層。遍布全礦,由第四系全新統(tǒng)(Q4eol+dl)松散砂礫與砂土組成,成因?qū)俸榉e與殘坡積物,厚度不大,一般0-16m。該層主要接受大氣降水與地表暫時徑流下滲補給。
(2)碎屑巖類孔隙-裂隙含水層。主要由侏羅系西山窯組中的細砂巖-粗砂巖層組成,主要有4層,單層厚度一般15~30m,較穩(wěn)定分布于各可采煤層之間。前人進行地質(zhì)勘查工作時,曾分別在2`-1孔與3-2孔對3~5號煤層之間含水層段進行了一次最大降深混合提筒抽水試驗,可知該類含水層單位涌水量0.0053 ls.m~ 0.00169ls.m,滲透系數(shù)0.00161~0.00732,富水性較弱。該類含水層主要接受大氣降水的滲入,此外,接受松散透水不含水層、采空區(qū)與火燒區(qū)積水的間接滲透補給。
混合提筒抽水試驗成果表
表1-3-1
鉆孔編號 含水層厚度
(m) 水位
(m) 水位埋深
(m) 頂板隔水層埋深
(m) 涌水量
(ls) 單位
涌水量
(lsm) 鉆孔水柱厚度
(m) 引用
K值 影響半徑
(m) 滲透
系數(shù)
2`-1 69.86 2289.28 32.78 48.79 0.133 0.0053 221.06 0.00732 63.70 0.00732
3-2 101.54 2303.33 19.62 21.90 0.089 0.0017 265.12 0.01616 69.00 0.00161
(3)隔水層主要由侏羅系西山窯組各含水層之間的泥巖、炭質(zhì)泥巖、粉砂巖與煤層組成。礦界內(nèi)該類隔水層厚度較薄,一般不足20m,經(jīng)采礦等因素加大裂隙發(fā)育程度后,隔水性能應有所降低。
綜上所述,煤礦直接充水含水層主要接受融雪水與大氣降水補給,含水性較弱,應屬水文地質(zhì)條件簡單的孔隙-裂隙充水礦床
3、充水因素分析
(1)生產(chǎn)礦井涌水情況
烏魯木齊東南溝順達煤業(yè)有限責任公司煤礦現(xiàn)建有四號斜井與五號平洞,分別開采4號與5號煤層上山煤。四號斜井生產(chǎn)規(guī)模2萬噸年,于2285m標高沿煤層底板向西布設運輸巷道,沿2322m標高布置回風巷,開采長度640m,開采垂高37m。大部分煤層已經(jīng)采空或無法繼續(xù)回采。2000年夏季,由于采空區(qū)塌方引起地面塌陷與產(chǎn)生裂縫,暴雨貫入而引起殘留煤柱自燃,采空區(qū)現(xiàn)已封閉。該井地下水水位標高約在2295m左右,經(jīng)對該礦井未封閉的排水巷道及水倉觀測,目前,該礦井采用5.5kw水泵,每天抽水4h,排水28.8m3,即可保持水倉平衡。
五號平硐生產(chǎn)規(guī)模3萬噸年。沿2274m標高向西布設運輸巷道,沿2290m標高布設回風巷,采長405m,開采垂高16m,該采區(qū)上山煤現(xiàn)已基本采空。該井沿運輸水平設有專門排水溝槽,并建有約30m3的蓄水池。據(jù)調(diào)查,該井地下水水位高于運輸水平20m左右,即2295m標高。正常生產(chǎn)過程中,5.5kw的水泵每星期抽水3~4h,即可將池水排干。目前,該礦井停產(chǎn)改建,井下基本無水,無需排水。廢棄的原永豐鄉(xiāng)永新村東南溝煤礦(三號井)開采3號煤層下山煤,生產(chǎn)規(guī)模2萬噸年。最低開采水平為2270m,東西兩翼采長分別為220m與150m。據(jù)該礦編制的《地質(zhì)概況及開采簡要說明》,該礦井初采水平涌水量較大,每晝夜可達100m3以上,5.5kw的水泵每隔兩小時就要抽水一次。
由上可知,四、五號礦井開采上山煤,地下水主要接受大氣降水補給,井下涌水相對較小,其中四號礦井開采規(guī)模較大,地表塌陷裂隙較發(fā)育,與五號礦井相比,涌水量顯著增加。三號礦井開采下山煤,地下水與融雪水關系較密切,水量較豐富,井下涌水量相對較大。