水害应急救援预案150852.docx
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1、矿井水害应急救援预案第一部分 水害类类型及危害害程度分析析矿井水害是是指影响矿矿井正常生生产活动,对对矿井安全全生产构成成威胁,增增加生产成成本以及使使矿井局部部或全部被被淹的矿井井水。一、水害类类型: (一一)矿井水水文地质条条件、矿井井水文地质质类型及充充水因素: 1、井田内内主要含水水层:井田含水层层可大致分分为如下四四个含水岩岩组:即松松散岩类孔孔隙含水岩岩组;碎屑屑岩类裂隙隙含水岩组组;碎屑岩岩夹碳酸盐盐岩类裂隙隙岩溶含水水岩组;碳碳酸盐岩类类岩溶裂隙隙含水岩组组。(1)松散散岩类孔隙隙含水岩组组:第四系松散散岩类孔隙隙含水岩组组,主要分分布在河谷谷中,其岩岩性以中、细细砂及砂砾砾石
2、层为主主,含水层层厚度为0020mm左右,渗渗透系数在在20990m/dd之间,地地下水位埋埋深为4.00665.000m,矿化化度为0.3g/LL。近年来来因降雨量量减少及大大量开采,水水位下降,水水量逐渐减减少,水质质也呈逐年年恶化的趋趋势。(2)碎屑屑岩类裂隙隙含水岩组组:岩性主要由由二叠系地地层中的细细、中、粗粗粒砂岩组组成。上、下下石盒子组组地层中粗粗粒砂岩富富水性中等等,山西组组地层中细细粒砂岩富富水性弱,由由于砂岩间间沉积有泥泥岩、砂质质泥岩、粉粉砂岩这些些相对隔水水岩层,形形成层间隔隔水层,因因此各层砂砂岩间缺乏乏水力联系系。据夏店店详查资料料,17003号钻孔孔抽水试验验,水
3、位标标高为8445.6119199.00mm, 单位位涌水量为为0.0228700.0055L/sm,渗透透系数为00.0677m/d,水水质类型属属HCO33ClK+Naa型,下部部地层中的的砂岩含水水层,对山山西组煤层层开采有直直接影响,但但富水性弱弱,基本不不影响煤矿矿生产。(3)碎屑屑岩夹碳酸酸盐岩类裂裂隙岩溶含含水岩组:岩性以石炭炭系地层中中的石灰岩岩、中粗粗粒砂岩为为主,太原原组四层灰灰岩岩溶裂裂隙不太发发育,据夏夏店详查资资料,17703号钻钻孔抽水,该该层静止水水位标高为为820.24m,单单位涌水量量为0.0004L/sm,渗透透系数为00.0166m/d,水水质类型属属HC
4、O33SO4KNa型,说说明本组含含水层富水水性弱,透透水性弱。本本含水岩组组对太原组组煤层开采采有直接影影响,但由由于富水性性弱,基本本不影响煤煤矿生产。(4)碳酸酸盐岩类岩岩溶裂隙含含水岩组该含水岩组组起于寒武武系中统张张夏组,止止于奥陶系系中统峰峰峰组。主要要由石灰岩岩、泥灰岩岩、白云质质灰岩等可可溶性岩组组成。在东东部山区,该该含水岩组组大面积出出露,其地地下水的运运移明显受受构造的控控制,而运运移方向取取决于补给给区与排泄泄区的相对对位置,是是区域上的的一个主要要含水岩组组,可分为为如下4个个含水层段段:寒武系中统统张夏组鲕鲕粒灰岩含含水层段:该含水层段段厚13003500m。地表表
5、出露的该该层中,岩岩溶裂隙发发育,且当当此层被地地表水系切切割后常有有大泉出露露。据黄碾碾、辛安一一带钻孔揭揭露,该段段岩溶主要要在其中、下下部发育,富富水性极不不均衡,单单位涌水量量为0.221115.86611L/sm。寒武系上统统石灰岩、竹竹叶状灰岩岩及白云质质灰岩含水水层段该含水层段段厚度为3381004m。因因泥质含量量较高,岩岩溶裂隙不不甚发育。单单位涌水量量为0.008331.68861L/sm。奥陶系下统统白云岩含含水层段:该含水层段段厚64209mm,一般为为130mm。岩溶裂裂隙在垂向向上具有成成层发育之之特点。据据南流水源源勘探资料料,在其底底部3040m范范围内,岩岩溶
6、最为发发育。该段段单位涌水水量0.005568.1 L/sm。奥陶系中中统石灰岩岩含水段该含水层段段厚40006000m,其间间夹8110层薄层层状泥灰岩岩,岩溶裂裂隙发育,但但部分被铝铝质泥岩、黄黄铁矿、菱菱铁矿等充充填。泉水水多沿最下下层泥灰岩岩顶部发育育,流量一一般为0.083332L/sm。资料料表明,此此层地下水水位标高66008800m,虽含丰富富的岩溶裂裂隙水,但但极不均一一。根据其其岩性组合合特征、岩岩溶裂隙发发育程度及及富水性,可可细分为:峰峰组含水水亚段:含含水层厚66.40121.65m,平平均为433.45mm,一般为为30770m。其其中在该组组一段和二二段上部、中中
7、部的石灰灰岩、角砾砾状灰岩中中岩溶裂隙隙最为发育育(钻孔揭揭露,8000m深处处,岩溶仍仍相当发育育,但多有有钙泥质和和石膏充填填),具有有较好的储储水空间,当当其位于地地下水位以以下时富水水性较好。单单位涌水量量为0.0001115.233L/sm,一般般为2.330L/ssm左右。上马家沟组组含水亚段段:含水层层平均厚度度为39.55m,一一般为20050mm。其中在在该组一段段、三段上上部的石灰灰岩、花斑斑灰岩、角角砾状灰岩岩中岩溶裂裂隙发育,含含水性中等等或中等偏偏强,局部部二段中岩岩溶裂隙也也较发育。三三段上部富富水性普遍遍较好,单单位涌水量量为0.7711.09L/sm,自西西向东
8、随埋埋深的增加加富水性逐逐渐减弱。下马家沟组组含水亚段段:该组底底板埋深为为485.258854.774m。因因埋深较大大,除该组组三段、一一段在东部部发育有强强或中等含含水层外,随随埋深的增增加中部和和西部为弱弱富水含水水层,即富富水性由东东向西逐渐渐减弱,单单位涌水量量为0.0062442.000L/sm。 22、矿井充充水因素分分析:(1)、充充水水源分分析:大气降水:本井田构造造形态总体体为向西倾倾斜的单斜斜构造,上上石盒子组组地层在井井田中部及及西部均有有出露,另另外井田东东部,煤层层埋藏较浅浅,东南部部有煤层隐隐伏露头,大大气降水可可通过地表表塌陷裂缝缝或隐伏露露头直接或或间接向矿
9、矿井充水。地表水体:井田东部有有阳泽河水水库(已无无水),西西部有马喊喊蓄水池(积积水49000m3),该处处3号煤层层埋藏深度度为3422m以下,计计算此处最最高导水裂裂隙带高度度为82.50m,未未及地表水水体,根据据20100年中国矿矿大防治水水专家的研研究报告,地地表至开采采煤层之间间存在有厚厚层的软塑塑性岩层,起起隔水作用用,地表水水不会渗漏漏到矿井下下。地下水:由于矿井采采掘活动,会会直接破坏坏或间接影影响到煤层层顶板或底底板含水层层,使含水水层水进入入矿井。另另外由于构构造原因,可可能导通强强含水层水水,造成矿矿井充水。老窑水:井田内及邻邻区3号煤煤层经过多多年的开采采,分布有有
10、大片采空空区,采空空区的低洼洼处积存有有老窑水,在在有通道时时会造成矿矿井充水。(2)充水水通道分析析:通过地表风风化破碎泥泥岩、砂岩岩含水层露露头及与第第四系松散散层底部直直接接触处处,接受大大气降水入入渗和基岩岩风化带裂裂隙水的补补给。通过采掘活活动,顶板板围岩产生生的冒落带带、裂隙带带,底板围围岩产生的的破坏裂隙隙,沟通顶顶、底板充充水含水层层的水力联联系,导致致矿井充水水。通过构造断断裂带、导导水陷落柱柱,沟通含含水层水力力联系,导导致矿井充充水。通过封闭闭不良钻孔孔,探放水水孔导通含含水层及老老窑水直接接进入矿井井。(3)充水水强度分析析:大气降水及及地表水对对矿井充水水影响:据襄垣
11、县气气象资料,本本区多年平平均降水量量为5322.80mmm,多年年平均蒸发发量为17768.44mm,蒸蒸发量大于于降水量33倍多,降降水量主要要集中在77、8、99三个月内内。由于地地表坡降大大,大气降降水大部分分以径流的的形式流出出本区,入入渗补给量量较小,据据调查,井井田范围内内第四系地地层中水量量很小;地地表阳泽河河水库,现现已无水,其其距井田现现开采区33.6 KKm远,井井田东部煤煤层尚未大大面积开采采,近三年年内无开采采东部煤层层计划,由由于煤系地地层含水层层透水性差差,侧向补补给不畅,因因此即使有有水,补给给量也非常常有限;马马喊蓄水池池现已基本本填平,只只残留少量量积水(矿
12、矿方已联系系放水),对对矿井充水水基本无影影响。另外外,井田东东部,原采采空塌陷裂裂缝已回填填充实,矿矿井井口位位置均高于于历年洪水水位,且地地面修有排排水沟,因因此大气降降水及地表表水对矿井井充水影响响不大。采(古)空空区积水对对矿井充水水的影响:据三元古韩韩煤业荆宝宝有限公司司地质员调调查,采空空区内积水水大部分可可通过相对对低处的巷巷道排水孔孔流入水仓仓,排出地地表,仅有有少量采空空区积水因因无空隙排排泄,在低低凹处聚集集成积水窝窝,以渗流流形式向矿矿井充水,采采空区位置置范围均有有资料可查查,已得到到控制,因因此采(古古)空区积积水对矿井井充水的影影响不大。顶板含水层层裂隙水对对矿井充
13、水水的影响煤层开采后后,其顶板板导水裂隙隙带高度范范围内的水水将进入矿矿井,依据据煤矿矿矿床水文地地质、工程程地质及环环境地质勘勘查评价标标准(MMT/T 1091120088)附录DD中导水裂裂隙带最大大高度计算算公式进行行计算。根据煤层倾倾角、岩石石的抗压强强度、顶板板岩性、顶顶板管理方方法选用下下式进行计计算:式中: Hf导导水裂隙带带(m);M累计采采厚(m);n煤分层层层数。参数取值:M 取钻钻孔所见煤煤层伪厚度度(3号煤煤层最小为为4.500m,最大大为6.330m平均均为5.663m);n 取11进行计算算。经计算:开开采3号煤煤层时,一一次采全高高时产生的的导水裂隙隙带最大高高
14、度为688.4893.880m,平平均84.39m。直直接充水含含水层为33号煤层顶顶板砂岩含含水层(),间接接充水含水水层为K88砂岩含水水层()、号含水层层,含水层层富水性弱弱,故顶板板裂隙水一一般较小,对对矿井充水水影响不大大。底板含水水层水对矿矿井充水的的影响:井田内3号号煤层底板板标高在5500m930 m之间,煤煤层处于承承压无压压状态,煤煤层最低点点处及奥灰灰水位最高高点处均位位于井田西西北角,采采用煤矿矿防治水规规定附录录四中的突突水系数计计算公式进进行计算。 T=P=(H00-H1+M)0.00098式中: TT突水系数数,MPaa/m;P隔水层层底板所能能承受的最最大静水压
15、压力,MPPa;M底板隔隔水层厚度度m;H1煤层层底板最低低标高m;H0奥灰灰岩溶水水水位标高mm。 结结合奥灰等等水位线图图,计算突突水系数见见下表:煤层底板奥奥灰水突水水系数计算算表 煤层编号号煤层底板标高 (mm)奥灰水位标标高 (mm)水头压力(MPa)底板隔水层层厚度(m)突水系数T (MPPa/m)3500(最最低点)653.8802.881400.02根据经验:受构造破破坏的地区区,安全突突水系数临临界值为00.06(MMPa/mm);正常常地段安全全突水系数数临界值为为0.100(MPaa/m)。从上表可看看出,开采采井田内33号煤层时时,一般情情况不会发发生奥灰突突水,但如如
16、井田内有有大的导水水构造存在在,则存在在导通奥灰灰水引发奥奥灰突水的的可能,应应引起煤矿矿的高度重重视。本井田3号号煤层已大大面积采空空,最低标标高处也于于20099年回采完完毕,回采采过程中未未发生过底底板含水层层突水,底底板水对矿矿井3号煤煤层开采充充水影响不不大,但应应预防因构构造导通下下伏奥灰含含水层而引引起矿井充充水。当井下生产产经过奥灰灰疑似富水水区的时候候,需采用用物探、钻钻探等手段段提前对该该区域煤层层底板进行行探查,确确保煤层底底板隔水层层完整,就就可以保证证矿井安全全生产。 附附图:155号煤层底底板奥灰水水突水危险险区示意图图构造对矿矿井充水的的影响:井田内发育育有2个向
17、向斜、1个个背斜构造造,向斜构构造有利地地下水的汇汇集,采掘掘活动接近近这一地段段时井下涌涌水量会增增加,背斜斜构造顶端端裂隙发育育,容易出出水,但含含水层补给给来源有限限,主要为为静储量,对对矿井充水水影响较小小。 井井田内现揭揭露8个陷陷落柱,均均不含水,但但井田西部部,煤层处处于奥灰水水承压开采采区,若有有隐伏陷落落柱或断层层导通下伏伏奥灰强含含水层时,对对矿井充水水影响较大大。井田内在33205回回采工作面面发现的11条正断层层,落差仅仅4m,不不含水,也也不导水,对对矿井充水水无影响。综上各种充充水因素分分析,矿井井水文地质质条件简单单,充水来来源主要为为煤层顶板板裂隙水,应应预防采
18、空空区水及构构造导水。建建议对未采采取物探探探测的区(带带)采用三三维地震、瞬瞬变电磁等等物探及钻钻探手段,探探测煤层底底板是否隐隐伏赋存在在导水断裂裂带和导水水陷落柱的的水害隐患患。3、矿井水水文地质类类型: 根根据20111年7月月山西潞安环环保能源开开发股份有有限公司地地质勘查大大队编制的山山西煤炭运运销集团三三元古韩荆荆宝煤业有有限公司矿矿井水文地地质类型划划分报告,矿井开采3号煤阶段时,矿井水文类型属中等类型矿井。 44、目前矿矿井正常涌涌水量为330m3/h,最最大涌水量量50m33/h,根根据矿井实实际开采资资料分析,主主要充水水水源为煤层层顶板砂岩岩水和部分分老空水。 (二二)
19、矿井排排水系统及及排水能力力:目前,矿井井现开采水水平为8850m水水平,下山山开拓方式式,排水方方式为二级级排水。 11、中央水水仓位于副副立井底附附近的8835m水水平,水仓仓有效容积积10000m3,中央水水仓泵房安安装有三台台MD1555-6675(P)排排水泵,电电机功率分分别为2220KW,单单台水泵排排水能力1155m33/h,沿沿副立井筒筒敷设2趟趟直径均为为6吋钢丝丝网骨架PPE型排水水管,排水水扬程2330m,该该水泵将矿矿井水直接接排到地面面。采区水仓位位于三采区区2皮带带下山底部部,设有主主、副2个个水仓,水水仓有效容容积8000m3,。采区区水仓泵房房安装有三三台D4
20、66-509型离心心式排水泵泵,电动机机功率分别别为1100KW,每每台水泵排排水能力为为46 mm3/h,扬扬程3100m,2趟趟4吋采区区水仓排水水管路直接接将采区水水仓的水排排往副立井井底中央水水仓。 二二、危害程程度分析: 11、塌陷斑斑裂区危害害程度分析析: 根据地表斑斑裂情况调调查,20010年雨雨季前,在在井田中部部的32003回采工工作面对应应的地面发发现部分斑斑裂缝线,裂裂缝最大宽宽度20mmm,主要要原因是该该采空区距距地面垂深深不超过3300m,这这些斑裂缝缝线随土地地整理填埋埋后消失。在在开采深部部垂深超过过300mm的工作面面时,没有有发现有地地表裂缝,在在今后的调调
21、查中未再再次发现斑斑裂缝线,经经过今年矿矿井涌水量量观测资料料综合分析析,地表水水与井下涌涌水无水力力联系,对对井下安全全生产无水水害影响。 2、采掘掘破坏或影影响的含水水层及水体体危害程度度分析: 矿井现开采采山西组33号煤层,采采掘时破坏坏或影响的的含水层及及水体主要要为3号煤煤层顶板砂砂岩含水层层(号)、下下石盒子组组K8砂岩含水水层(号)、号砂岩含含水层,在在井田东部部由于煤层层埋藏浅,还还受到大气气降水及地地表水的影影响。据井田内ZZSK1号号钻孔抽水水试验成果果资料,33号煤层顶顶板含水层层为弱富水水性含水层层,其间泥泥岩类隔水水岩层的存存在,使其其补给来源源有限。实实际采掘过过程
22、中,顶顶板水量较较小,最大大工作面涌涌水量仅55 m3/h,通通过常规小小型排水设设备抽排,即即能满足采采掘活动需需求。井田田东部,采采掘活动造造成的塌陷陷裂缝可能能波及地面面,但由于于降水量小小,具有季季节性,通通过地面裂裂缝的回填填充实,加加上第四系系底部亚粘粘土、二叠叠系地层间间泥岩、砂砂质泥岩隔隔水岩组的的存在,使使矿井水补补给来源减减少。煤层层采掘过程程中,水害害仅表现为为顶板淋水水,滴水,采采掘工程基基本不受水水害影响,或或虽受水害害影响,但但不威胁矿矿井安全; 33、矿井及及周边老空空水危害程程度分析: 井田范围内内老空区的的积水,部部分已进行行了探放,仅仅存有少量量积水,位位置
23、及积水水量清楚,向向矿井充水水方式表现现为渗流,水水量很小。矿矿井最近三三年规划的的采掘活动动,均远离离井田内的的老空区,周周边矿井老老空区水距距规划区也也较远,且且按规范留留有保护煤煤柱,因此此受老空水水影响程度度较小; 44、构造充充水危害程程度分析: 井田总体为为单斜构造造,现揭露露小褶曲33个、陷落落柱8个、断断层1个,均均不含水,采采掘活动中中仅回辕村村向斜轴部部由于地势势相对较低低,汇有少少量积水,通通过常规排排水设备,即即可解决,除除此没有受受到因构造造导水造成成的影响。在在未采区通通过三维地地震、瞬变变电磁先进进手段,可可先行解释释出构造及及其富水性性,通过留留设防水煤煤柱、探
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