大屯公司徐庄煤矿工作面水文地质情况评价及水害隐患治理情况分析报告.docx

7335工作面水文地质情况评价及水害隐患治理情况分析报告一、工作面概况1、地面位置7335工作面地面位置为微山湖湖区，地面标高为+29.5+35.3m。2、井下位置及四邻情况7335工作面位于3采区东翼，工作面标高-616.7-713.9m。东部是与山东高庄煤矿之间的边界煤柱，高庄煤矿尚未在该区域进行开采；西部是3采区上山系统及7334设计工作面；南（浅）部是7333采空区；北（深）部是未采区域。二、地质情况评价工作面整体呈单斜构造，煤层倾角21°26°，属缓倾斜-倾斜煤层，煤层倾角相对较大。受断层构造影响，局部区域煤层产状变化较大。根据掘进资料分析，材料道共揭露4条正断层及一条平滑断层组，从工作面东部向西部依次为：59°H=1.1m正断层、f H总 =4.1m平滑正断层组、62°H=0.5m正断层及F114 H=1.2m正断层。溜子道共揭露4条断层，其中一条逆断层3条正断层，工作面由东向西依次为；FH=5.0m逆断层f H=7.0m正断层、H=1.0m正断层及f H=5.5m平滑正断层组，对工作面影响最大的为f H=5.5m平滑正断层及F H=5.0m逆断层；其中f平滑范围约10m，最薄煤厚只有0.2m，F逆断层造成溜子道中西部煤厚重叠，最大煤厚达12.3m，断层继续向工作面中东部发育对工作面回采影响较大。三、水文地质情况评价1、顶底板含水层7335工作面回采的是山西组7号煤层，从上往下含水层依次为第四系砂岩含水层、侏罗白垩砂砾岩含水层、下石盒子组砂岩含水层、山西组煤层顶（底）板砂岩含水层、太原组灰岩含水层及奥陶系灰岩组含水层，各含水层情况如下：(1)第四系砂岩含水层矿区第四系厚度66.85241.85m，平均141.80m，自上而下划分为6个含水层，5个隔水层。含水层结构、厚度变化较大，含水性差异也较大。井田东南部由于基岩面抬升，使第四系的、含与基岩面呈带状接触，各含水层之间在此产生水力联系，对浅部工作面回采有一定影响，随着采深加大，影响逐渐降低。根据7335工作面附近的45、47号钻孔揭露资料，该区域第四系底界为砂砾层，厚度1.452.05m，距离7煤顶板距离561.57576.85m，工作面标高在-616.7-713.9m，属井田中深部，正常情况不受第四系含水层的影响。(2)侏罗白垩砂砾岩含水层井田揭露最大残厚876.25m，底部砾岩含水层为含较丰富溶洞裂隙水。根据45、47号钻孔揭露资料，该区域侏罗白垩底界为148.8152.6m的砾岩层，距离7煤顶板205.47236.86m，由于距离煤层较远，一般情况下对煤层开采基本无影响。(3)下石盒子组砂岩含水层该地层平均厚度217.78m，底部分界砂岩平均厚度7.82m，整体含水性较弱。根据45、47号孔揭露资料，该区域处下石盒子组底界为细-粗砂岩，厚度20.1424.1m，距离7煤顶板36.2750.06m，在上“两带”冒落范围以内，是7335工作面开采的直接充水含水层，对回采有一定影响。(4)山西组煤层顶（底）板砂岩含水层井田范围内地层平均厚度102.63m，煤层顶、底板砂岩裂隙水是煤层开采的直接充水水源。顶板砂岩含水层：是主要充水含水层，整体较富水，裂隙较发育，导水性较强，受其它含水层补给，但补给量小，有一定静储量。充水表现为突水较频繁，初始水量较大，但持续一段时间后或明显减小、或消失，总涌水量不大，是一个较易疏放和疏干的含水层。充水量具有随采掘面积扩大，深度增加而变大的总体趋势，但其裂隙的发育从总体上符合一般规律：随深度加大而衰减。底板砂岩含水层：基本不含水，个别地段存在导水裂隙，整体为局部含水层，含水区域位于煤层露头附近，受第四系底含少量渗透补给，静储量也不大，井下原有突水点基本已干涸。7335工作面范围内7煤顶板直接顶为砂质泥岩，老顶为中砂岩，厚度3.009.61m，工作面掘进期间，在材料道进行深孔爆破泄压，钻孔附近淋水量正常0.51m3/h，最大达3m3/h；下巷未进行深孔爆破泄压，仅在局部区域有少量淋滴水，淋水量小于0.1m3/h。(5)太原组灰岩含水层该地层平均厚度157.91m，共有灰岩14层，含水灰岩有L2、L4、L8-9和L12，对矿井生产有影响的为L4。L4平均厚度9.52m，其岩性致密坚硬，裂隙岩溶发育程度不均一，整体富水性随深度增加而减弱。7335工作面范围内L4厚度8.229.13m，距离7煤底板45.0752.79m。由于L4为局部含水，主要集中在断层破碎带处，可以通过工作面底板破坏带和地质构造导水，7335工作面掘进期间揭露断层构造时未发现有底板出水迹象，基本可以排除太原组L4水的影响。(6)奥陶系灰岩组含水层奥陶系分为中、下奥陶统，计6个地层组。该地层顶界距山西组7煤平均为225.26m。为区域性强含水层，其中马家沟组灰岩溶洞裂隙发育，富水性强。目前矿井开采山西组7、8层煤，在不受地质构造的导通下不波及到该含水层。经分析，7335工作面回采期间主要受下石盒子组底界砂岩、山西组煤层顶板砂岩含水层的影响。2、地质构造水7335工作面在掘进过程中揭露的地质构造及构造导、含水情况分别如下：(1)材料道材料道C2#点处，60° H=1.1m，正断层，无出水迹象；材料道C4#点处，f H总=3.1m、4.1m的平滑正断层组，揭露时未出水；材料道C12#点处，62° H=0.5m，正断层，无出水迹象；材料道L25#点处，F114 H=1.23.0m，正断层，无出水迹象。(2)溜子道溜子道L5#L8#点处，F117-2 H=5.0m，逆断层，巷道刚揭露时局部区域有少量滴水迹象，目前出水点已消失；溜子道L9#点往西18.5m处，f H =7.0m，正断层，无出水迹象；溜子道L13#点往东22.7m处，85° H=1.0m，正断层，无出水迹象；溜子道A#点B#点之间，f H总=5.5m，平滑正断层组，无出水迹象。(3)切眼切眼L20#点处，75° H=1.0m，无出水迹象。(4)放水巷放水巷L16#点往东25.5m处，f7254 70° H=2.5m，正断层，无出水迹象；放水巷L16#点往东43.7m处，f7255 40° H=2.0m，正断层，无出水迹象。经分析，7335工作面掘进期间所揭露的地质构造基本不存在导、含水现象，极个别断层，例如F117-2逆断层，也仅仅是巷道刚揭露时局部区域有少量滴水迹象，分析为顶板砂岩水渗入断层破碎带中，少量静储量水在揭露时被疏放，不存在外来水源的补给。3、老空水7335工作面仅存在7333采空区，7333工作面自2015年12月份开始回采，2017年5月回采结束，工作面老顶初次来压时顶板砂岩发生突水，最大水量20m3/h，稳定后水量10m3/h，直至工作面回采结束，老塘水基本稳定，未发生较大的波动。工作面下巷存有2处低洼区，工作面推过后形成积水区，积水空间分别为1200m3、425m3，积水深度分别为3.18m、1.62m。2017年12月2018年2月，在7335切眼、材料道分别为这两个积水区进行探放，探放情况如下：7333采空区1#积水区探放水工作分为两部分。第一部分：于7335切眼对1#积水区的积水情况进行探测，并对积水提前进行疏放，工程日期2017年12月2729日，共计施工3个钻孔，工程量190m，累计疏放水量约1600m3（其中400m3的动水），疏放水量与预计的水量较吻合。第二部分：于7335材料道对1#积水区最低点施工了2个观测孔，为了防止原疏放水孔受到矿压影响而破坏。工程日期2018年1月22日，工程量12m。7333采空区2#积水区探放水工作分为两部分。第一部分：于7335材料道（东）对2#积水区的积水情况进行探测，并对积水提前进行疏放，工程日期2018年2月810日，共计施工2个钻孔，工程量91m，累计疏放水量约345m3，与原预计的水量有一定的差距。第二部分：于7335材料道（西）对2#积水区最低点施工了2个观测孔，为了防止原疏放水孔受到矿压影响而破坏。工程日期2018年2月25日，工程量12m。经分析，7335工作面周边仅存在7333采空区，采空区中的2个积水区在7335材料道、切眼掘进期间已经进行了探放，积水已疏放完毕，目前不存在老空水隐患。4、钻孔水7335工作面附近存在45、47号两个地面勘探钻孔，经查阅资料，这两个钻孔封孔合格，且工作面在掘进至钻孔附近时也未发现有异常的出水情况，因此，基本可以排除受钻孔水的影响。综上所述，对7335工作面回采有影响的水源为山西组煤层顶板砂岩水和下石盒子组砂岩水。四、导水通道分析1、导水裂隙带(1)顶板导水裂隙带7335工作面设计为综放工作面，工作面无伪顶发育，直接顶为砂质泥岩，老顶为中砂岩，属中硬岩，单项抗压强度为2040MPa。根据煤矿防治水手册中综放工作面中硬类覆岩“两带”冒落高度的经验公式：-累计采高（7335工作面设计采高为5.04m）计算得到7335工作面导水裂隙带高度为HL=61.54±11.49m。根据7335工作面回采说明书中的综合柱状图资料分析，该区域下石盒子组底界为细-粗砂岩，厚度20.1424.1m，距离7煤顶板36.2750.06m，在上“两带”冒落范围以内，因此“两带”高度将波及7煤顶板所有的山西组砂岩含水层，以及下石盒子组底界砂岩含水层。(2)底板破坏带根据中国矿业大学在徐庄煤矿、姚桥煤矿8199、7265工作面监测的底板破坏带数据，当单独回采7煤时，底板破坏带深度13.5m；当7煤已回采，进行8煤回采时，底板破坏带深度17.1m。7335工作面目前仅回采7煤，预计底板破坏带深度在13.5m左右，该范围内为8煤及8煤底板砂质泥岩或细砂岩。工作面范围内太原组L4距离7煤底板45.0752.79m，减去底板破坏带深度后有效的隔水层厚度为31.5739.29m。根据回采工作面底板安全水头压力值计算公式：Ts = P/MM-底板隔水层厚度P-水压，7335工作面下方的东九集中放水巷曾经进行过L4水疏放，该处标高-656.28m。工作面标高-616.7713.9m，则L4水压0.576MPa。Ts-临界突水系数,构造破坏地段0.06MPa/m；隔水层完整地段0.1 MPa/m。计算得Ts=0.0150.018 MPa/m0.06 MPa/m，满足底板隔水层的要求。2、导水构造7335工作面掘进期间两道及切眼均揭露断层构造，以正断层为主，断层（组）落差在10m以下，基本不存在导、含水现象。根据地面三维物探资料，该工作面及周围200m范围内未发现陷落柱等其他地质构造。3、地质勘探钻孔工作面附近50m范围内存在45、47两个地质钻孔，经查阅资料，这两个钻孔封口合格。综上所述，7335工作面存在的导水通道为煤层开采后形成的顶板“冒落”带，导通的水源为山西组煤层顶板砂岩水和下石盒子组底界砂岩水。五、水害隐患治理情况评价1、工作面涌水量预测(1)单位涌水量比拟法7335工作面周边仅7333工作面已回采，这两个工作面走向平行布置，地质、水文地质条件相同，工作面出水水源均为山西组煤层顶板砂岩水和下石盒子组底界砂岩水，受工作面开采面积及砂岩水水位降深影响，可用以下公式计算7335工作面涌水量：Q=Q0FF0SS0Q0-7333工作面涌水量，正常10m3/h，最大20m3/h；F、F0-分别表示7335和7333工作面的面积，分别为125244m2、157164m2；S、S0-分别表示7335和7333工作面顶板砂岩水水位降深，以工作面标高的垂高为参照，分别为97.2m、107.3m。计算得Q=8.5m3/h、17m3/h，即工作面正常水量8.5m3/h，最大水量17m3/h。(2)大井法7335工作面宽平均175.6 m，推进长度平均776.3m，将工作面近似看做一个矩形大井（长a=776.3m,宽b=175.6m）。由于采动破坏，“两带”会造成上覆岩含水层水位下降、局部疏干，选用大井法承压-无压井流公式。Q-涌水量，m3/hM-含水层厚度，m。7335工作面范围内煤层顶板砂岩含水层、下石盒子组底界砂岩含水层平均累计厚度为16.63+7.23=23.86m。K-含水层渗透系数，m/d。根据矿井抽（注）水试验综合成果表，山西组顶板砂岩含水层渗透系数值，Q1孔0.0012 m/d，XSG-2孔0.008，取大值0.008 m/d。H-水位标高，m。7335工作面顶板砂岩水水位降深，以工作面标高的垂高为参照，97.2m。S-水头降深， S=H=97.2m。R0-引用半径，计算得1405.32m。R-影响半径，计算得86.94m。r0-大井半径，计算得1318.38m。 -a、b比值，5.54计算得，Q=66.65m3/h。(3)相关分析法7335工作面属于3采区，该采区目前已回采7331、7332、7333工作面，其中7331工作面受F14断层影响，水文地质情况与采区内其他工作面不同，而7332、7333、7335工作面地质、水文地质情况相似，均是回采山西组7煤，且都是受山西组煤层顶板砂岩水和下石盒子组底界砂岩水的影响，因此，可参考7332、7333工作面涌水情况预测7335工作面涌水量。表1 涌水量情况统计表工作面名称正常涌水量（m3/h）最大涌水量（m3/h）工作面面积（m2）7332101559214732733310201571647335预计510预计50125244根据7332、7333工作面回采时出水统计，由于7335工作面回采面积较小，但是工作面内小断层较多，经综合考虑，预计该工作面正常涌水量510m3/h，最大涌水量50m3/h。综上所述，单位涌水量比拟法预测数据偏小，而大井法考虑的是整个顶板完全垮落，预测水量偏大，因此这两种方法仅作为相关分析法预测数据的参考，预计7335工作面正常涌水量510m3/h，最大涌水量50m3/h。2、工作面排水系统根据7335工作面预计涌水量、以及溜子道起伏情况分析，工作面回采时防治水可分为四个阶段。第一阶段：仰采，切眼至14#测点后23.79m，全长约153.4m。切眼下口至15#测点略微下山，标高差距1.14m，这段距离32.95m，老顶尚不会垮落，主要水源为生产水，在15#测点处施工水泱子（参数，长×宽×深=1.5m×1m×1m），使用风泵向后侧放水巷排水。回采过15#测点7.5m后就可向后侧自流排水。第二阶段：俯采，14#测点后23.79m至溜子道临时水仓，全长约230.8m。铺搪瓷溜子槽将水引致沉淀池，经沉淀池过滤后经水沟引致临时水仓，使用泵排，临时水仓设有英格索兰BQG-450/0.2风泵=2台，BQS60-80-30N型电泵=2台，铺设了2趟4吋排水管（无缝钢管，沟槽连接），总排水能力174m3/h。第三阶段：仰采，溜子道临时水仓至溜子道4#测点后18.08m，全长约338m。工作面推至9#测点后6.58m后水可自流至后侧老塘。第四阶段：俯采，溜子道4#测点后18.08m至停产线，全长约49.08m。此时已接近工作面回采结束，顶板砂岩水已疏放的差不多了，主要水源为生产水，在2#测点处的最低点施工了水泱子（参数，长×宽×深=1.5m×1m×1m），使用风泵向溜子道外口排水。综上所述，目前7335工作面回采经受到煤层顶板砂岩水的影响，针对该问题已提前建立了完善的排水系统，在系统稳定运行的情况下，煤层顶板砂岩水对工作面正常回采影响较小。六、应急准备及措施1、采掘区队应根据工作面特点，编制工作面来压和出水观测措施，制定工作面抢险救援专项预案（可在作业规程中体现），并认真组织学习传达。2、当工作面推进过程中在工作面煤壁、巷道顶底板或其它地点发现有淋渗水、煤壁外鼓等突水征兆时，必须停止工作面推进作业，撤出现场工作人员，立即向调度台汇报，待查明原因采取相应的措施确认无突水威胁时方可继续生产。如果情况危急，必须立即发出警报，撤出受水害威胁区域的所有人员。3、当工作面发生突然透水事故时，现场工作人员在立即向矿调度台汇报的同时，在跟班队长、班长的指挥下，要迅速组织抢救，争取就地解决。应尽可能就地取材，加固工作面支护，以免事故扩大。4、矿调度接到报警要迅速通知3采区、3下采区、-750人员撤离危险区域，同时通知救护队组织抢救，并迅速成立以矿长为总指挥，总工程师、生产矿长、机电矿长任副总指挥的水灾抢险指挥部，分析掌握灾区范围、搞清事故前人员分布位置，分析被困人员可能躲避的地点，迅速组织抢救，积极营救井下受困职工（具体按照矿井透水事故应急抢险救援预案进行）。5、技术管理中心接调度通知后迅速安排防治水技术人员下井调查水害情况，进一步分析突水水源、涌水性质、涌水量、变化趋势、水害威胁程度、影响范围和静止水位（水头压力），计算或估计突水水量、补给水源及补给路径和有影响的地表水体，提供救灾必须的地质图纸资料，提出处理水害方案供领导决策。6、排水后进行侦查、抢险时，要防止冒顶、片帮、气体熏人等危险造成二次伤害，要有可靠的安全退路。7、发生透水事故后，要加强通风，防止瓦斯和其他有害气体的聚集，防止发生熏人事故。应立即切断水淹区附近设备的电源，出现瓦斯超限后也必须立即切断超限区域内的所有电源，采取措施后方可恢复送电。七、避灾路线当发生突水事故，威胁人员安全时，工作面作业人员可按以下路线撤离：7335溜子道（切眼附近的）工作面7335材料道23采区上山-550回风石门东九采区上山 -400轨道大巷 副井 地面。7335溜子道（外口附近的）7335溜子道联络巷23采区上山-550回风石门东九采区上山 -400轨道大巷 副井 地面。工作面7335材料道23采区上山-550回风石门东九采区上山 -400轨道大巷 副井 地面。7335材料道23采区上山-550回风石门东九采区上山 -400轨道大巷 副井 地面。