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煤礦水文地質(zhì)重大危險(xiǎn)源安全措施

  
評(píng)論: 更新日期:2018年03月10日

一 、礦井概況
??????? 山西壽陽(yáng)段王集團(tuán)平安煤業(yè)有限公司位于壽陽(yáng)縣城西北部平舒鄉(xiāng)平舒村附近,距壽陽(yáng)縣城15Km。向西南2Km可達(dá)太(原)-陽(yáng)(泉)307國(guó)道,向東可達(dá)壽陽(yáng)、陽(yáng)泉,向西可達(dá)省會(huì)太原。至礦區(qū)有榆盂柏油公路相通,井田附近有壽陽(yáng)-開(kāi)元公司、段王煤礦的鐵路專用線和煤運(yùn)站,經(jīng)壽陽(yáng)站可通全國(guó)各地,交通十分便利。是山西省煤礦企業(yè)兼并重組整合工作領(lǐng)導(dǎo)組辦公室以晉煤重組辦發(fā)[2009]58號(hào)文件批復(fù)的單獨(dú)保留礦井,主體企業(yè)為山西壽陽(yáng)段王煤業(yè)集團(tuán)有限公司。
??????? 山西省國(guó)土資源廳2012年12月17日為山西壽陽(yáng)段王集團(tuán)平安煤業(yè)有限公司簽發(fā)長(zhǎng)期采礦許可證,證號(hào):C1400002009121220050462,有效期:2012年12月27日--2025年12月27日;安全生產(chǎn)許可證(證號(hào)(晉)MK安許證字【2016】D148)有效期至2019年5月11日;營(yíng)業(yè)執(zhí)照(統(tǒng)一社會(huì)信用代碼為91140000719815892H)有效期至2050年1月27日;井田面積8.4245km2,批采15#煤層。2011年12月開(kāi)始礦井技改建設(shè),2016年5月轉(zhuǎn)為生產(chǎn)礦井,截止目前,礦井剩余可采儲(chǔ)量約320萬(wàn)噸,設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為90萬(wàn)噸/年,采用斜井、立井混合開(kāi)拓,采用走向長(zhǎng)壁綜采放頂煤采煤方法。
??????? 井田內(nèi)含煤地層主要為太原組。太原組含8、9、11、14、15、15下、16、17號(hào)煤層共8層,其中15號(hào)煤層為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層,其余為不穩(wěn)定不可采煤層。本組平均厚度129.75m,煤層平均總厚度7.80m,含煤系數(shù)為6.01%,可采煤層平均總厚5.10m,含煤系數(shù)為3.93%。本井田可采煤層為太原組15號(hào)煤層,煤層厚度3.85~6.49m,平均5.10m,屬全區(qū)穩(wěn)定可采煤層,含1-5層夾矸,煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜,夾矸巖性為泥巖、炭質(zhì)泥巖,該煤層頂板為砂質(zhì)泥巖,底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖。
??????? 井田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單,水文地質(zhì)類型定為中等類型,目前礦井井下正常涌水量約120m?/h,最大涌水量約150m?/h。15號(hào)煤層直接充水含水層為太原組砂巖及灰?guī)r巖溶裂隙含水層,富水性較弱,其中15號(hào)煤層上距K2下灰?guī)r含水層約19.7m,上距K2灰?guī)r含水層39.75m,上距K3灰?guī)r含水層55.7m。奧灰水水位標(biāo)高+587-+590m,煤層最低標(biāo)高為+840m,井田內(nèi)15號(hào)煤層不存在奧灰水帶壓開(kāi)采情況。
??????? 二、水文地質(zhì)情況
??????? 1、地表水
??????? 井田內(nèi)無(wú)大的地表水體,太安河屬季節(jié)性河流,在井田內(nèi)從北向南流過(guò),屬黃河流域汾河水系。
??????? 本區(qū)位于娘子關(guān)泉巖溶水文地質(zhì)單元的北部徑流區(qū),其地下水在該單元內(nèi)由西北流向東南,單元具有獨(dú)立的補(bǔ)給、徑流與排泄系統(tǒng)的巖溶含水地塊。
??????? 井田北部發(fā)育15號(hào)煤層隱伏露頭,貫穿井田東西部,地表水和大氣降水容易下滲補(bǔ)給各含水層,導(dǎo)入井下,因此靠近煤層露頭處的含水層富水性增強(qiáng),對(duì)礦井涌水產(chǎn)生明顯的影響。因此,在生產(chǎn)過(guò)程中要加強(qiáng)探放水工作。
??????? 2、含水層
??????? 井田內(nèi)的含水層主要有奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水層、石炭系太原組灰?guī)r巖溶裂隙含水層、山西組砂巖裂隙含水層、松散巖類砂礫石層含水層。
??????? 2.1奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水層
??????? 井田內(nèi)奧陶系灰?guī)r分上、下馬家溝組及峰峰組,馬家溝組富水性強(qiáng),峰峰組富水性較弱。
??????? 下馬家溝組:據(jù)坪頭詳查區(qū)內(nèi)S8孔(距井田北東部約1km)資料,裂隙巖溶均不發(fā)育,地下水位埋深481.85m,標(biāo)高623.01m。
??????? 上馬家溝組:巖性為深灰色白云質(zhì)灰?guī)r、深灰~灰色厚層狀石灰?guī)r夾薄層泥灰?guī)r和石膏,巖溶發(fā)育不均一。
??????? 距井田西部約7km的段王1號(hào)水井水位標(biāo)高611.60m,段王二號(hào)水井水位標(biāo)高598.93m。
??????? 峰峰組:二段巖性為厚層狀石灰?guī)r、花斑狀灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r,裂隙巖溶均不發(fā)育,而且裂隙多被方解石充填。一段巖性為白云質(zhì)灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r、角礫狀白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r間夾石膏薄層,不同巖性多成互層結(jié)構(gòu),因而不容易形成連通性較好的裂隙,屬弱含水層或相對(duì)隔水層。
??????? 2008年段王補(bǔ)充勘探時(shí)在D6號(hào)鉆孔進(jìn)行了奧灰水位觀測(cè),該孔597.54m(O2s)大漏,不返水。奧陶系頂面埋深395.45m,標(biāo)高755.23m,揭露厚度211.03m,峰峰組和上馬家溝組混合水位埋深530.48m,水位標(biāo)高620.20m。
??????? 據(jù)上述鉆孔抽水資料,結(jié)合區(qū)域巖溶水資料,奧灰水流向?yàn)橛晌飨驏|,推測(cè)本井田內(nèi)奧灰水位標(biāo)高約587~590.5m左右,井田內(nèi)15號(hào)煤層最低底板標(biāo)高約799m,因此奧灰?guī)r溶地下水對(duì)煤層開(kāi)采無(wú)影響。
??????? 2.2石炭系太原組灰?guī)r巖溶裂隙含水層
??????? 太原組主要含水層為K2下、K2、K3、K4等灰?guī)r,單層厚度一般1~3m,巖溶裂隙不發(fā)育,據(jù)2008年山西壽陽(yáng)段王煤業(yè)集團(tuán)有限公司(井田西部約5km)補(bǔ)充勘探時(shí)對(duì)D6號(hào)水文孔進(jìn)行抽水試驗(yàn),單位涌水量為0.00023L/s·m,滲透系數(shù)0.000548m/d,水位標(biāo)高1077.74m。水質(zhì)類型屬HCO3-·CI~Na+型。井田內(nèi)富水性弱。
??????? 2.3山西組砂巖裂隙含水層
??????? 山西組含水層主要為山西組底部K7砂巖,巖性主要為中一細(xì)粒砂巖,厚6m左右,本組地層井田內(nèi)大部被剝蝕,僅南部殘存。據(jù)區(qū)域資料,本組砂巖富水性弱。
??????? 2.4松散巖類砂礫石層含水層
??????? 本井田內(nèi)廣泛分布,厚度10~80m,以亞粘土、亞砂土、砂礫層為主,砂礫層富水性較強(qiáng)。
??????? 3、主要隔水層
??????? 井田內(nèi)隔水層較多,各基巖含水層之間都有厚度穩(wěn)定的泥巖、砂質(zhì)泥巖發(fā)育,可起到隔水作用。15號(hào)煤至奧灰間本溪組隔水層組,厚度80m左右,底部有一層沉積穩(wěn)定、分布全區(qū)的鋁土泥巖,鉆孔沖洗液消耗量極微。無(wú)論從巖性上,還是從厚度上講,可以起到隔水作用,為隔水層。另太原組及其之上的巖層段,主要由泥巖、砂質(zhì)泥巖、石灰?guī)r及各種粒級(jí)的砂巖組成,中間的具有可塑性的泥巖、砂質(zhì)泥巖可起到良好的層間隔水作用。
??????? 4、礦井充水因素分析
??????? 礦井充水條件主要包括2個(gè)方面,一個(gè)是充水水源,另一個(gè)是充水通道。
??????? 根據(jù)地質(zhì)報(bào)告、水文地質(zhì)類型劃分報(bào)告及其批復(fù)提供:
??????? 4.1礦井充水水源
??????? 4.1.1地表水體對(duì)礦井開(kāi)采的影響
??????? 太安河在井田內(nèi)歷年的洪水位標(biāo)高為+1063m。該井田主、副井及工業(yè)場(chǎng)地位于井田內(nèi)的南部,太安河的東部,礦井主斜井井口標(biāo)高+1076.321m,副立井井口標(biāo)高+1074.00m,回風(fēng)立井井井口標(biāo)高+1074.00m,井口及工業(yè)場(chǎng)地標(biāo)高均高于最高洪水位標(biāo)高。
??????? 該井田內(nèi)有十多處流沙層,流沙層位于上更新統(tǒng)地層、中更新統(tǒng)地層,屬于表土層。因此流沙層對(duì)現(xiàn)開(kāi)采15號(hào)煤層采掘無(wú)影響。
??????? 4.1.2地下水對(duì)礦井開(kāi)采的影響
??????? 15號(hào)煤層之上K2下、K2、K3、K4灰?guī)r是開(kāi)采15號(hào)煤的間接充水含水層,據(jù)抽水資料,富水性弱,由于灰?guī)r巖溶發(fā)育的不均一性,含水層不均,局部地段富水性較強(qiáng),如鄰近的開(kāi)元礦、友眾礦等,井下涌水量均在50m3/h以上。開(kāi)元礦開(kāi)采3、9煤層,自開(kāi)采以來(lái),井下一直有水,9號(hào)煤層開(kāi)采主要受老窯水的影響,曾發(fā)生三次透水事故,據(jù)了解,自本礦建礦開(kāi)采以來(lái),井田西部的開(kāi)元煤礦井下排水量明顯減少,說(shuō)明兩礦地下水有著密切的聯(lián)系。因此,在今后的生產(chǎn)過(guò)程中,要加強(qiáng)探放水。
??????? 該井田內(nèi)推測(cè)奧灰水位標(biāo)高約587~590.5m左右,井田內(nèi)15號(hào)煤層最低底板標(biāo)高約799.9m,因此奧灰?guī)r溶地下水對(duì)煤層開(kāi)采無(wú)影響。
??????? 4.1.3采空區(qū)、小(古)窯破壞區(qū)積水
??????? 該礦現(xiàn)開(kāi)采15號(hào)煤層,上部無(wú)其它煤層的采空區(qū),因此不存在本井田上部采空區(qū)積水問(wèn)題。
??????? 井田內(nèi)15號(hào)煤層埋藏較淺,在其北部有隱伏露頭,貫穿井田東西部,地表水和大氣降水容易下滲補(bǔ)給各含水層,導(dǎo)入井下,因此,采至露頭附近時(shí)一定要隨時(shí)觀察地表有無(wú)裂縫及井下涌水情況,加強(qiáng)探放水。
??????? 4.1.4周邊煤礦采古空區(qū)積水情況
??????? 該礦南、北部無(wú)煤礦,井田西部與陽(yáng)煤集團(tuán)壽陽(yáng)開(kāi)元礦業(yè)有限責(zé)任公司相鄰,東鄰山西壽陽(yáng)段王集團(tuán)友眾煤業(yè)有限公司。
??????? 陽(yáng)煤集團(tuán)壽陽(yáng)開(kāi)元礦業(yè)有限責(zé)任公司:該礦主采3、9號(hào)煤層,曾在其井田東部開(kāi)采15號(hào)煤層,礦井涌水量70m3/h。15號(hào)煤層采空積水區(qū)主要分布在礦井西北部,據(jù)調(diào)查現(xiàn)未發(fā)現(xiàn)與本礦有越界開(kāi)采現(xiàn)象,采空區(qū)積水對(duì)平安煤礦暫無(wú)影響。
??????? 山西壽陽(yáng)段王集團(tuán)友眾煤業(yè)有限公司:為兼并重組礦井,是由原壽陽(yáng)縣友眾煤業(yè)有限公司、壽陽(yáng)縣宗艾煤業(yè)有限公司整合而成。兼并重組整合前友眾煤業(yè)、宗艾煤業(yè)為生產(chǎn)礦井,開(kāi)采15煤層。井田東鄰原宗艾煤業(yè)有限公司,生產(chǎn)能力21萬(wàn)t/a,開(kāi)采15號(hào)煤層時(shí)礦井最小涌水量為224 m3/d,最大涌水量約為428m3/d。據(jù)調(diào)查該礦曾在其井田西部開(kāi)采15號(hào)煤層,現(xiàn)未發(fā)現(xiàn)與本礦有越界開(kāi)采現(xiàn)象。經(jīng)友眾煤礦充水性圖及其它資料查知,友眾15號(hào)煤層采空區(qū)積水偏少、標(biāo)高與平安煤礦15號(hào)煤層基本持平,另外有保安煤柱的留設(shè),因此友眾煤礦采空區(qū)積水對(duì)平安煤礦暫無(wú)影響。
??????? 但井田將來(lái)開(kāi)采15號(hào)煤層至井田邊界附近時(shí)要隨時(shí)調(diào)查了解鄰礦采空區(qū)及積水情況,一定做好探放水工作,井田邊界處留足保安煤柱。
??????? 4.1.5礦井充水通道
??????? 根據(jù)地質(zhì)報(bào)告及其水文地質(zhì)劃分報(bào)告提供,該礦在15號(hào)煤層開(kāi)拓過(guò)程中,主要充水通道:構(gòu)造、頂板導(dǎo)水裂隙帶、封閉不良的鉆孔等。
??????? ①構(gòu)造對(duì)礦床充水作用的影響:
??????? 井田內(nèi)斷層及陷落柱較發(fā)育,在今后的開(kāi)采中一定要注意斷層陷落柱的導(dǎo)水性,并對(duì)斷層和陷落柱的導(dǎo)水性定期進(jìn)行觀測(cè)。在臨近開(kāi)采時(shí),一定要密切注意礦井涌水量的變化,做到“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào),有掘必探,先探后掘,先治后采”的原則。
??????? 斷層:F1、F2正斷層位于井田中西部,在今后的開(kāi)采中一定要注意斷層的導(dǎo)水性。另井田瞬變電磁勘探中解釋斷層F3位于相對(duì)強(qiáng)富水區(qū)內(nèi),推斷斷層上盤(pán)富水,為導(dǎo)水?dāng)鄬印?br /> ???????? 陷落柱:井田內(nèi)陷落柱較多,目前井下揭露陷落柱27個(gè),雖現(xiàn)階段未發(fā)現(xiàn)陷落柱滲水現(xiàn)象,但不排除將來(lái)溝通各含水層之間水力聯(lián)系的可能性。另外瞬變電磁勘探中解釋陷落柱28個(gè),與井下揭露陷落柱無(wú)重復(fù)。其中陷落柱T1、T9、T10、T11位于相對(duì)強(qiáng)富水區(qū)域,該處陷落柱富水性較強(qiáng);T3、T6、T7、T8、T18、T19、T28位于相對(duì)弱富水區(qū)域,富水性較弱;其余陷落柱均不富水。今后應(yīng)加強(qiáng)此方面的工作。
??????? ②頂板導(dǎo)水裂隙帶
??????? 井田內(nèi)15號(hào)煤層開(kāi)采后,由于打破了原有巖石的穩(wěn)定性,形成采空垮落及導(dǎo)水裂縫帶,導(dǎo)水裂縫帶向上延伸會(huì)溝通煤層上覆各含水層水,增加礦井涌水量。15號(hào)煤層頂板為砂質(zhì)泥巖,屬中硬巖石。
??????? 根據(jù)水文地質(zhì)類型劃分報(bào)告提供,該井田15號(hào)煤層最大垮落帶高度為15.31m,最大導(dǎo)水裂縫帶高度為60.95m。由此可見(jiàn),井田北部煤層埋藏較淺,有隱伏煤層露頭出露,故地表水及大氣降水會(huì)通過(guò)煤層露頭及導(dǎo)水裂縫帶導(dǎo)入井下,補(bǔ)給各含水層,因此靠近煤層露頭處的含水層富水性增強(qiáng),開(kāi)采時(shí)一定要做好探放水工作。
??????? 井田內(nèi)地表地裂縫是導(dǎo)通上部各含水層的導(dǎo)水通道,并與大氣降水、部分季節(jié)性地表水發(fā)生聯(lián)系,同時(shí)向井下采空區(qū)充水。故對(duì)地表地裂縫的定期調(diào)查、填埋、壓實(shí)工作,及時(shí)對(duì)地表地裂縫和塌陷進(jìn)行填埋。
??????? ③封孔不良的鉆孔
??????? 某些鉆孔常因封孔質(zhì)量不佳變成了人為導(dǎo)水通道,當(dāng)掘進(jìn)巷道或采區(qū)工作面經(jīng)過(guò)沒(méi)有封好的鉆孔時(shí),頂、底板含水層地下水將沿著鉆孔補(bǔ)給礦層,造成涌(突)水事故。
??????? ④封閉不密的關(guān)閉井口
??????? 封閉不密的關(guān)閉井口也可變成導(dǎo)水通道,當(dāng)?shù)乇砗樗粯?biāo)高超過(guò)關(guān)閉井口標(biāo)高時(shí),地表洪水將沿著井口補(bǔ)給礦層,造成涌(突)水事故。
??????? 5、水文地質(zhì)類型及涌水量
??????? 根據(jù)根據(jù)2014年資質(zhì)單位山西地寶能源有限公司為本礦提交了《礦井水文地質(zhì)類型劃分報(bào)告》及其批復(fù),該礦井水文地質(zhì)條件為中等類型。
??????? 根據(jù)地質(zhì)報(bào)告及實(shí)際采掘過(guò)程中涌水觀測(cè)資料顯示,礦井開(kāi)采15號(hào)煤層,礦井生產(chǎn)能力達(dá)到90萬(wàn)t/a時(shí),礦井正常涌水量為120m3/h,最大涌水量為150m3/h。
??????? 三、礦井水災(zāi)危險(xiǎn)有害、因素的辨識(shí)及安全措施
??????? 1、礦井水災(zāi)危險(xiǎn)、有害因素的辨識(shí)
??????? 礦井水害是煤礦五大災(zāi)害之一,礦井發(fā)生水害事故輕則影響生產(chǎn)、增加排水費(fèi)用、惡化生產(chǎn)工作環(huán)境,重則造成淹井傷人重大惡性事故,造成經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益的巨大損失。
??????? 礦井造成水害的充水水源分為地表水和地下水兩類,地表水包括大氣降水、河流水、水庫(kù)池塘存水等;地下水主要有含水層水、斷層、陷落柱導(dǎo)水、老窯積水、采空區(qū)積水、鉆孔水等。
??????? 造成水害的導(dǎo)水通道有自然通道和人工通道兩種,自然通道主要有:裂隙、孔隙、巖溶、斷裂帶、陷落柱等;人工通道主要有:鉆孔、井筒、冒裂帶、底鼓裂隙、底鼓裂帶、地表塌陷等。
??????? 造成礦井水害的種類有地表水害、沖擊層水害、老窯、老空水害、煤層頂板水害、煤層底板水害、斷層水害、陷落柱水害、鉆孔水害等。
??????? 礦井水文地質(zhì)類型為中等,井田內(nèi)15號(hào)煤層埋藏較淺,在其北部有隱伏露頭,采至露頭附近時(shí)一定要隨時(shí)觀察地表有無(wú)裂縫及井下涌水情況。因此,礦井水災(zāi)是煤礦井下開(kāi)采的主要災(zāi)害之一,礦井水文地質(zhì)環(huán)境條件是礦井的重大危險(xiǎn)源之一。

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