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煤礦水文地質重大危險源安全措施

  
評論: 更新日期:2018年03月10日

一 、礦井概況
??????? 山西壽陽段王集團平安煤業(yè)有限公司位于壽陽縣城西北部平舒鄉(xiāng)平舒村附近,距壽陽縣城15Km。向西南2Km可達太(原)-陽(泉)307國道,向東可達壽陽、陽泉,向西可達省會太原。至礦區(qū)有榆盂柏油公路相通,井田附近有壽陽-開元公司、段王煤礦的鐵路專用線和煤運站,經(jīng)壽陽站可通全國各地,交通十分便利。是山西省煤礦企業(yè)兼并重組整合工作領導組辦公室以晉煤重組辦發(fā)[2009]58號文件批復的單獨保留礦井,主體企業(yè)為山西壽陽段王煤業(yè)集團有限公司。
??????? 山西省國土資源廳2012年12月17日為山西壽陽段王集團平安煤業(yè)有限公司簽發(fā)長期采礦許可證,證號: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(晉)MK安許證字【2016】D148)有效期至2019年5月11日;營業(yè)執(zhí)照(統(tǒng)一社會信用代碼為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月開始礦井技改建設,2016年5月轉為生產(chǎn)礦井,截止目前,礦井剩余可采儲量約320萬噸,設計生產(chǎn)能力為90萬噸/年,采用斜井、立井混合開拓,采用走向長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號煤層共8層,其中15號煤層為全區(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,煤層結構復雜,夾矸巖性為泥巖、炭質泥巖,該煤層頂板為砂質泥巖,底板為泥巖、砂質泥巖。
??????? 井田內(nèi)地質構造簡單,水文地質類型定為中等類型,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。奧灰水水位標高+587-+590m,煤層最低標高為+840m,井田內(nèi)15號煤層不存在奧灰水帶壓開采情況。
??????? 二、水文地質情況
??????? 1、地表水
??????? 井田內(nèi)無大的地表水體,太安河屬季節(jié)性河流,在井田內(nèi)從北向南流過,屬黃河流域汾河水系。
??????? 本區(qū)位于娘子關泉巖溶水文地質單元的北部徑流區(qū),其地下水在該單元內(nèi)由西北流向東南,單元具有獨立的補給、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給各含水層,導入井下,因此靠近煤層露頭處的含水層富水性增強,對礦井涌水產(chǎn)生明顯的影響。因此,在生產(chǎn)過程中要加強探放水工作。
??????? 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,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,標高623.01m。
??????? 上馬家溝組:巖性為深灰色白云質灰?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號水井水位標高611.60m,段王二號水井水位標高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。一段巖性為白云質灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r、角礫狀白云質灰?guī)r、泥質灰?guī)r間夾石膏薄層,不同巖性多成互層結構,因而不容易形成連通性較好的裂隙,屬弱含水層或相對隔水層。
??????? 2008年段王補充勘探時在D6號鉆孔進行了奧灰水位觀測,該孔597.54m(O2s)大漏,不返水。奧陶系頂面埋深395.45m,標高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,水位標高620.20m。
??????? 據(jù)上述鉆孔抽水資料,結合區(qū)域巖溶水資料,奧灰水流向為由西向東,推測本井田內(nèi)奧灰水位標高約587~590.5m左右,井田內(nèi)15號煤層最低底板標高約799m,因此奧灰?guī)r溶地下水對煤層開采無影響。
??????? 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年山西壽陽段王煤業(yè)集團有限公司(井田西部約5km)補充勘探時對D6號水文孔進行抽水試驗,單位涌水量為0.00023L/s·m,滲透系數(shù)0.000548m/d,水位標高1077.74m。水質類型屬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。
??????? 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、砂質泥巖發(fā)育,可起到隔水作用。15號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、砂質泥巖、石灰?guī)r及各種粒級的砂巖組成,中間的具有可塑性的泥巖、砂質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個方面,一個是充水水源,另一個是充水通道。
??????? 根據(jù)地質報告、水文地質類型劃分報告及其批復提供:
??????? 4.1礦井充水水源
??????? 4.1.1地表水體對礦井開采的影響
??????? 太安河在井田內(nèi)歷年的洪水位標高為+1063m。該井田主、副井及工業(yè)場地位于井田內(nèi)的南部,太安河的東部,礦井主斜井井口標高+1076.321m,副立井井口標高+1074.00m,回風立井井井口標高+1074.00m,井口及工業(yè)場地標高均高于最高洪水位標高。
??????? 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。因此流沙層對現(xiàn)開采15號煤層采掘無影響。
??????? 4.1.2地下水對礦井開采的影響
??????? 15號煤層之上K2下、K2、K3、K4灰?guī)r是開采15號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,如鄰近的開元礦、友眾礦等,井下涌水量均在50m3/h以上。開元礦開采3、9煤層,自開采以來,井下一直有水,9號煤層開采主要受老窯水的影響,曾發(fā)生三次透水事故,據(jù)了解,自本礦建礦開采以來,井田西部的開元煤礦井下排水量明顯減少,說明兩礦地下水有著密切的聯(lián)系。因此,在今后的生產(chǎn)過程中,要加強探放水。
??????? 該井田內(nèi)推測奧灰水位標高約587~590.5m左右,井田內(nèi)15號煤層最低底板標高約799.9m,因此奧灰?guī)r溶地下水對煤層開采無影響。
??????? 4.1.3采空區(qū)、小(古)窯破壞區(qū)積水
??????? 該礦現(xiàn)開采15號煤層,上部無其它煤層的采空區(qū),因此不存在本井田上部采空區(qū)積水問題。
??????? 井田內(nèi)15號煤層埋藏較淺,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給各含水層,導入井下,因此,采至露頭附近時一定要隨時觀察地表有無裂縫及井下涌水情況,加強探放水。
??????? 4.1.4周邊煤礦采古空區(qū)積水情況
??????? 該礦南、北部無煤礦,井田西部與陽煤集團壽陽開元礦業(yè)有限責任公司相鄰,東鄰山西壽陽段王集團友眾煤業(yè)有限公司。
??????? 陽煤集團壽陽開元礦業(yè)有限責任公司:該礦主采3、9號煤層,曾在其井田東部開采15號煤層,礦井涌水量70m3/h。15號煤層采空積水區(qū)主要分布在礦井西北部,據(jù)調(diào)查現(xiàn)未發(fā)現(xiàn)與本礦有越界開采現(xiàn)象,采空區(qū)積水對平安煤礦暫無影響。
??????? 山西壽陽段王集團友眾煤業(yè)有限公司:為兼并重組礦井,是由原壽陽縣友眾煤業(yè)有限公司、壽陽縣宗艾煤業(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t/a,開采15號煤層時礦井最小涌水量為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采15號煤層,現(xiàn)未發(fā)現(xiàn)與本礦有越界開采現(xiàn)象。經(jīng)友眾煤礦充水性圖及其它資料查知,友眾15號煤層采空區(qū)積水偏少、標高與平安煤礦15號煤層基本持平,另外有保安煤柱的留設,因此友眾煤礦采空區(qū)積水對平安煤礦暫無影響。
??????? 但井田將來開采15號煤層至井田邊界附近時要隨時調(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)地質報告及其水文地質劃分報告提供,該礦在15號煤層開拓過程中,主要充水通道:構造、頂板導水裂隙帶、封閉不良的鉆孔等。
??????? ①構造對礦床充水作用的影響:
??????? 井田內(nèi)斷層及陷落柱較發(fā)育,在今后的開采中一定要注意斷層陷落柱的導水性,并對斷層和陷落柱的導水性定期進行觀測。在臨近開采時,一定要密切注意礦井涌水量的變化,做到“預測預報,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,在今后的開采中一定要注意斷層的導水性。另井田瞬變電磁勘探中解釋斷層F3位于相對強富水區(qū)內(nèi),推斷斷層上盤富水,為導水斷層。
???????? 陷落柱:井田內(nèi)陷落柱較多,目前井下揭露陷落柱27個,雖現(xiàn)階段未發(fā)現(xiàn)陷落柱滲水現(xiàn)象,但不排除將來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,與井下揭露陷落柱無重復。其中陷落柱T1、T9、T10、T11位于相對強富水區(qū)域,該處陷落柱富水性較強;T3、T6、T7、T8、T18、T19、T28位于相對弱富水區(qū)域,富水性較弱;其余陷落柱均不富水。今后應加強此方面的工作。
??????? ②頂板導水裂隙帶
??????? 井田內(nèi)15號煤層開采后,由于打破了原有巖石的穩(wěn)定性,形成采空垮落及導水裂縫帶,導水裂縫帶向上延伸會溝通煤層上覆各含水層水,增加礦井涌水量。15號煤層頂板為砂質泥巖,屬中硬巖石。
??????? 根據(jù)水文地質類型劃分報告提供,該井田15號煤層最大垮落帶高度為15.31m,最大導水裂縫帶高度為60.95m。由此可見,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通過煤層露頭及導水裂縫帶導入井下,補給各含水層,因此靠近煤層露頭處的含水層富水性增強,開采時一定要做好探放水工作。
??????? 井田內(nèi)地表地裂縫是導通上部各含水層的導水通道,并與大氣降水、部分季節(jié)性地表水發(fā)生聯(lián)系,同時向井下采空區(qū)充水。故對地表地裂縫的定期調(diào)查、填埋、壓實工作,及時對地表地裂縫和塌陷進行填埋。
??????? ③封孔不良的鉆孔
??????? 某些鉆孔常因封孔質量不佳變成了人為導水通道,當掘進巷道或采區(qū)工作面經(jīng)過沒有封好的鉆孔時,頂、底板含水層地下水將沿著鉆孔補給礦層,造成涌(突)水事故。
??????? ④封閉不密的關閉井口
??????? 封閉不密的關閉井口也可變成導水通道,當?shù)乇砗樗粯烁叱^關閉井口標高時,地表洪水將沿著井口補給礦層,造成涌(突)水事故。
??????? 5、水文地質類型及涌水量
??????? 根據(jù)根據(jù)2014年資質單位山西地寶能源有限公司為本礦提交了《礦井水文地質類型劃分報告》及其批復,該礦井水文地質條件為中等類型。
??????? 根據(jù)地質報告及實際采掘過程中涌水觀測資料顯示,礦井開采15號煤層,礦井生產(chǎn)能力達到90萬t/a時,礦井正常涌水量為120m3/h,最大涌水量為150m3/h。
??????? 三、礦井水災危險有害、因素的辨識及安全措施
??????? 1、礦井水災危險、有害因素的辨識
??????? 礦井水害是煤礦五大災害之一,礦井發(fā)生水害事故輕則影響生產(chǎn)、增加排水費用、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)濟效益、社會效益的巨大損失。
??????? 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、水庫池塘存水等;地下水主要有含水層水、斷層、陷落柱導水、老窯積水、采空區(qū)積水、鉆孔水等。
??????? 造成水害的導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。
??????? 礦井水文地質類型為中等,井田內(nèi)15號煤層埋藏較淺,在其北部有隱伏露頭,采至露頭附近時一定要隨時觀察地表有無裂縫及井下涌水情況。因此,礦井水災是煤礦井下開采的主要災害之一,礦井水文地質環(huán)境條件是礦井的重大危險源之一。

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