三下山擴區(qū)運輸巷位于礦井二采區(qū)西北部,開口位置位于7#皮帶機尾以西40米處,工作面沿主采2#煤層傾向布置,屬采區(qū)準備巷道。地面相對位置為黃土覆蓋山梁,黃土覆蓋厚度290-370米。地面無任何建筑物及村莊。開采標高1180-1050m;根據(jù)地測資料分析開采最低標高為1050米,高于本區(qū)域奧灰水位標高755米,但為了防止水害事故發(fā)生,防患于未然,確保礦井安全生產(chǎn),特制定以下防突水專項安全措施。
??? 一、礦井區(qū)域水文地質條件
??? (一)地表水
??? 井田內無大的河流,井田南部的北東-南西向展布的山梁形成了一條天然分水嶺,其南西側沖溝水匯集于鄉(xiāng)寧縣鄂河后向西注入黃河。北東側沖溝水匯入臺頭溝,向東至鄉(xiāng)寧縣光華鎮(zhèn)匯入豁都峪河,然后向南東出境至襄汾縣匯入汾河。
??? 井田西部的馬泉、蒿地溝兩大溝均有泉水溢出,但流量很小,小于0.001L/s,遇暴雨時節(jié)溝內可見時有洪水匯流,但數(shù)小時后即減弱為小細流。幾于后完全斷流。
??? 由于天然分水嶺近礦區(qū)展布,其兩側山坡溝谷徑流距離短,基本上常年無水,均為季節(jié)性河流。
??? 本區(qū)水系屬黃河流域汾河水系。
??? (二)主要含水層描述
??? 礦區(qū)位于區(qū)域龍子祠巖溶泉域的補給區(qū)。
??? 礦區(qū)主要含水層按成因及巖性可劃分為四類,現(xiàn)分述之:
??? 1、奧陶系巖溶裂隙水含水巖組
??? 奧灰水是影響煤系地層開采的主要含水層,位于本系組底部。據(jù)山西省第五地質工程勘察院《鄉(xiāng)寧縣沙坪(吉縣)煤炭有限責任公司礦井水文地質調查報告》,礦區(qū)周邊共施工奧灰水供水井3處,現(xiàn)分述之:
??? ?、?該礦于2003年6月在臺頭鎮(zhèn)西北約2.5km處(及井田工業(yè)廣場附近)施工一深水井,井深750m,揭露奧灰?guī)r層474m,寒武系白云巖層50m,水位埋深230m,水位標高1010m,出水量288m3/d。據(jù)該孔資料,巖溶裂隙較發(fā)育,富水性較強。
??? ?、婆_頭鎮(zhèn)政府供水井,位于臺頭鎮(zhèn)東南,距本礦2000m,2004年建井,井深871.3m,井口高程1040m,水位埋深415m,水位標高650m,涌水量 600m3/d ;
??? ?、?麥積峪老坑口,距本礦500m,2001年建井,井深650.0m,井口高程1295m,水位埋深540m,水位標高755m,涌水量 456m3/d ;
??? 據(jù)區(qū)域巖溶水資料,礦區(qū)一帶巖溶水水位標高推測750-780m之間,查區(qū)域地層資料,對應的地層位置應是奧陶系上馬家溝灰?guī)r地層(距本溪組底部290)。巖溶水標高與麥積峪老坑口水井相近,且麥積峪老坑口水井在三個供水井中,離礦區(qū)中心地帶僅有1200m,距離礦區(qū)南界僅500m。與其它二個供水井相比,更具代表性,故此次核查計算采用麥積峪老坑口水井資料,此井中巖溶水水位標高755m。
??? 2、碎屑巖夾碳酸鹽巖裂隙溶隙含水巖組
??? 含水層主要包括砂巖(K1)和三層灰?guī)r(K2、K3、K4),為區(qū)內主要含水層。
??? K2灰?guī)r為主要含水層,厚度8.16m左右,是9號煤層頂板直接充水含水層,巖溶裂隙不發(fā)育,據(jù)井田內606號水文孔抽水試驗,用空壓機抽干,單位涌水量<0.001L/s﹒m,水位標高1304.81m,故K2石灰?guī)r為極弱富水性巖層。K3石灰?guī)r厚6.25m,K4石灰?guī)r厚1.45m,巖溶裂隙均不發(fā)育,鉆孔沖洗液消耗量0.8-14.5m3/h,均為極弱富水性巖層。底部K1砂巖為細粒砂巖,裂隙不發(fā)育,為極弱富水性巖層。
??? 3、碎屑巖類裂隙含水巖組
??? 主要由K7、K8、K9、K10、K12及K13等砂巖組成,K8砂巖相對富水,為2號煤層的直接充水含水層,砂巖層厚3.93m,裂隙較發(fā)育,據(jù)606號孔抽水試驗,水位標高為1397.73m,單位涌水量<0.001L/s﹒m,屬極弱含水層。
??? 4、第四系砂礫石層孔隙含水層
??? 區(qū)內黃土層一般為透水層,不含水,分布于山頂及山坡。砂礫石層接受大氣降水和地表水補給,分布于山區(qū)現(xiàn)代河谷下部,涌水量一般介于0.001-0.05L/s.m之間,僅可充做一般生活用水水源。
??? (三)井田主要隔水層
??? 主要由本溪組鋁質泥巖、泥巖及K1石英砂巖組成,隔水層全厚約76m左右,隔水性能良好,構成奧灰含水層的直接頂板。切斷了奧灰水與煤系地層含水層之間的水力聯(lián)系。
??? 各標志層沉積穩(wěn)定,其間所夾的泥巖、頁巖層致密,沉積穩(wěn)定,構造裂隙不發(fā)育,構成各含水層間良好的隔水層。受其控制煤系地層間含水層均為層狀產(chǎn)出。
??? (四)構造對水文地質條件的影響
??? 井田內總體為一單斜構造,局部發(fā)育有向、背斜構造,井田北部發(fā)育有F1、F2兩條落差較小的斷層,均為地表調查及井巷開拓揭露,據(jù)本礦開采2號煤層井下調查,斷層帶無導水現(xiàn)象,故構造對煤層開采影響不大較小。
??? (五)地下水補、逕、排條件
??? 井田內地下水主要為石炭系上統(tǒng)太原組砂巖裂隙含水巖組、灰?guī)r巖浴水含水巖組及奧陶系灰?guī)r巖溶水含水巖組,井田處于地下水補給區(qū)。逕流方式多由巖層傾向方向流動,排泄方式一是于地形低凹處以泉的形式排泄,另一方面由人工開采形式排泄。
??? 綜上所述,井田內2、3號煤層西部區(qū)賦存在區(qū)域侵蝕基準面之下,但礦區(qū)批采標高849.99m,高于奧灰水水位755m,區(qū)內以大氣降水為礦井充水的主要來源,坡陡、溝多,大氣降水大部分迅速排出區(qū)內,井田總體為傾向北西的單斜構造,不利于地下水的聚積,不排除局部聚水構造存在。本礦現(xiàn)開采2號煤層,礦井充水主要來自井硐及煤層頂板之上含水層,2、3號煤層西北方向底板最低標高低于奧灰水水位,但不在批采范圍,故礦區(qū)內開采2、3號煤層現(xiàn)階段礦井水文地質仍屬以裂隙充水為主、水文地質條件簡單類型??傮w分析,礦井突水事故對采掘影響不大。
??? 二、目的和要求
??? 1、目的:為了解決奧灰水對三水平下山采區(qū)的施工威脅,對該區(qū)進行水文地質調查與研究,獲得相關技術參數(shù),為科學的指導該區(qū)安全生產(chǎn)提供依據(jù),防止該區(qū)域的奧灰水突然涌出造成水患。
??? 2、要求:按照《煤礦安全規(guī)程》、《礦井水文地質規(guī)程》、《礦井防治水條例》及公司文件要求進行編制。
??? 三、突水因素分析
??? 采掘過程中,造成底板突水的因素是多方面的,是多種因素綜合作用的結果.根據(jù)現(xiàn)場實際觀測及有關理論分析,認為影響底板突水的因素主要有以下幾個方面.
??? 1.礦壓
??? 采礦過程中的礦山壓力,對工作面底板具有嚴重的破壞作用,產(chǎn)生新裂隙,并“活化”原有斷裂,導致底板突水.
??? 隨著采煤工作面的推進,底板任一斷面總是經(jīng)歷超前支撐壓力壓縮破壞、采后懸頂卸壓膨脹破壞、采空區(qū)周邊剪切破壞、最后頂板冒落壓實的再受壓過程.其中采空區(qū)卸壓膨脹及其周邊剪切對底板破壞最嚴重,產(chǎn)生的裂隙最多.
??? 礦壓對底板的破壞程度是不一樣的.根據(jù)現(xiàn)場觀測,工作面初壓及周期來壓時頂板懸頂面積最大,工作面周圍煤體的支撐壓力及煤壁處的剪切力達到最大值,煤層底板最易造成破壞,底板最易突水。礦壓對底板的破壞作用與工作面頂板巖性有關.工作面頂板巖層越不易冒落,礦壓對底板的破壞作用越明顯,工作面越易出水.礦壓的破壞作用不顯著,與底板出水不明顯.所以對頂板不易冒落的工作面要及時采取措施,減少礦壓的破壞作用.
??? 2.斷裂
??? 斷裂構造是突水的主要因素之一,綜合分析其作用主要有:
??? (1)斷裂構造的存在破壞了底板完整性,降低了底板的強度.
??? (2)斷層上下兩盤錯動的結果,縮短了煤層與含水層的距離,甚至使煤層與含水層直接對口.
??? (3)斷裂帶破碎、軟弱,易形成導水通道.
??? (4)斷層帶充水成為充水帶,更使水文地質條件復雜化.
??? 一般情況下,在斷層交叉復合部位、尖滅端、拐彎處、向斜軸部、轉折端及隱伏裂隙存在的工作面因應力集中,易造成底板破壞突水,是預防的重點.