上仓皮带巷掘进工作面探放水项目设计.doc
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1、第一章 探放水工程设计内容第一节 矿井概况山西霍州力拓煤业在山西省霍州市西北9km处白龙镇韩南庄村,行政区域划分隶属于白龙镇,交通便利。该矿始建于1984年,1986年进行21万t/a矿井技术改造,1999年11月投产。同意开采赋存于太原组10号、11号煤层,现采10号煤层,开采深度为530500m,井田面积为6.5471km,由十六个坐标点圈定。矿井开拓方法为二斜一立混合开拓。主斜井斜长375m,坡度21,担负矿井进风、行人、铺设管线等任务,为本矿一个安全出口。副斜井斜长495m,坡度14,担负矿井提煤、进风、进料、铺设管线等任务,为本矿一个安全出口。回风立井垂深120m,担负矿井回风任务。
2、本井田东部为汾河,南部和瓦窑圪塔二坑、霍州煤电集团白龙煤矿相邻,西部和汾西县佛殿煤矿相邻,北部和霍州市义桂煤业、霍州市梨树园煤业相邻(详见井田四邻关系示意1.1-1)。图1.2-1 井田四邻关系图井田东侧2km处有大运路和南同蒲铁路经过,南侧2km处有汾西-霍州线公路经过,井田有简易公路和上述交通干线相连,交通便利(详见交通位置图1.2-2)。图1.2-2 交通位置图三、地形地貌本井田在霍州市西北部,呈侵蚀低山丘陵地貌。井田内以对竹沟为主沟谷,大小支沟于对竹沟南北两侧呈树枝状展布,支沟间有黄土梁峁断续绵延,地形较复杂。总地势为南北高中间低。地形最高点为井田西南部山梁,标高807.3m,最低点为
3、中部对竹河河床19号钻孔,标高597.87m,最大相对高差209.4m。四、气象、水文1、气象本区属温带大陆性气候,四季分明,昼夜温差大,年平均气温12.2,一月份气温最低,平均气温-5,最低气温-20;七月份气温最高,平均气温25,最高气温40。年平均降水量479.7mm,多集中在7、8、9三个月,年平均蒸发量1746mm,为年平均降水量3.6倍。霜冻期为10月下旬至第二年4月上旬,整年无霜期为180天左右。最大冻土深度0.67m,冬春季多风,关键风向为西北风,次为东南风,最大风速20m/s。2、水文井田内关键河流为对竹河,该河流属季节河流。平时水流较小,雨季水量增大。自西北边界处斜穿井田,
4、于霍州市西侧汇入汾河。属黄河流域汾河水系。五、地震依据中国家标准准GB18306中国地震动参数区划图,井田所属地域地震动峰值加速度值为0.20g,地震烈度为度。六、矿井排水设施能力现实状况山西霍州力拓煤业矿井正常涌水量35m3/h,最大涌水量62m3/h。主斜井底设有主、副水仓,总容量829m3,其中主水仓容量509m3。主排水泵三台,一台使用、一台备用、一台检修,水泵型号为DAI-10010,4寸泵,电机功率45kw,额定扬程176m,额定流量54m3/h。第二节 编写依据一、水文地质说明书及批按时间水文地质说明书名称为山西霍州力拓煤业吞并重组整合矿井地质汇报、山西霍州力拓煤业水文地质类型划
5、分汇报,批按时间:9月16日。二、水文观察资料依据我矿现有资料来看,现掘巷道处于奥灰水以下,所以在掘进中严格实施“有掘必探,先探后掘”标准。三、参考资料水文地质汇报、初步设计、煤矿安全规程。第二章 区域水文地质第一节 矿井水文地质条件一、区域水文地质本井田处于郭庄泉域南部。距郭庄泉约10km(详见郭庄泉域图)。郭庄泉域东部边界:北段汾阳市到灵石马河之间为一北北东向大断裂,东盘新生界地层较西盘下降8001200m,组成郭庄泉域阻水边界。南段马河以南为走向南北霍山断裂,形成泉域阻水边界;南部边界:以万安断层为阻水边界;西部边界:北中段大致平行于紫荆山断裂带,为地表分水岭边界。西南段以青山峁背斜、山
6、头东地垒和其南部短轴背斜和龙子祠泉域为界;北部边界:为汾河向斜翘起端,亦以地表分水岭为界,西段和柳林泉域为界。按上述边界圈定泉域面积5600km2,其中可溶岩裸露区面积1326km2。郭庄泉域东、西、北部直接接收大气降水和河床渗漏补给,地下水由东北、西北向南运动,在汾河断层西南端汇合,沿汾河水流方向由北向南运移,受团柏背斜和下团柏断层阻隔,在霍州市东湾村至下团柏断层间出露,泉水标高516-521m,泉水平均流量为2.12m3/s。1、含水层(依据山西省霍西煤田霍县矿区瓦窑圪塔勘探区精查地质汇报资料)(1)中奥陶统马家沟组灰岩裂隙岩溶水:奥陶系岩溶水是霍州矿区煤矿床下伏关键含水层。奥陶系地层以碳
7、酸盐类岩石为主,总厚617m。瓦窑圪塔井田含水层关键集中在上马家沟组上段和中段,其中2(X=4055035.18 Y=19559976.34 H=587.61)号孔探奥陶系200.92m,标高达76.10m。依据井田8个探岩孔和2个水文孔对其岩性性及含水层,自上而下作以下描述:1)深灰色厚层状石灰岩:顶面有风化裂隙但不发育,被铁质浸染或充填,DLW、HGG物探测井曲线无含水层反应,底界钻孔简易水文消耗量有突变过程。厚4.0928.72m。2)深灰色、肉红色石灰岩: 蜂窝状溶洞发育,洞面富集钙质晶簇,物探测井DLW曲线呈低阻反应。HGG曲线呈低密度反应。厚136.47m。3)灰黄色泥岩、泥灰岩,
8、角砾状灰岩,泥岩有呈团块状,泥灰岩呈薄层状,角砾状灰岩胶结良好,该层夹不稳定溶洞层。厚033.20m。4)深灰色石灰岩:蜂窝状溶洞发育,见15108m m溶洞,厚3.6018.80m。5)深灰色石灰岩:致密,该层有时尖灭,厚013.29m。(2)上石炭统太原组石灰岩裂隙溶洞水:K2石灰岩,裂隙发育,常见小溶洞,其上K4 、 K3石灰岩裂隙不发育。井田钻孔抽水单位涌水量0.0640.41 L/s.m,水位标高523.27613.99 m,水质类型为SO4HCO3-CaMg型水,属弱富水性中等富水性含水层。(3)下二叠统K8砂岩:裂隙水,白龙井田钻孔抽水单位涌水量0.020.63 L/s.m,水位
9、标高533550 m, 属弱富水性中等富水性含水层。(4)上二叠统上石盒子组砂岩裂隙水:有三层中粗砂岩,裂隙不发育,K10砂岩泉流量0.010.2 L/s,802、BN22、818号孔自流水量0.11.41 L/s,水位标高590m以上, 属弱富水性中等富水性含水层。(5)第四系全新统砂砾层: 孔隙潜水,关键分布在对竹河等较大沟内,厚510m。含水性受季节影响改变大。2、隔水层隔水层有本溪组铝土质泥岩或铝土岩,2号煤层底板至K2石灰岩之间粉砂岩、泥岩等;山西组顶界以上泥岩、粉砂岩等组成。3、地下水补给、径流、排泄(1)岩溶水关键是本区西北部奥陶系石灰岩裸露区接收大气降水补给,自北向南以泉形式向
10、外排泄。(2)碎屑岩类裂隙水关键为来自裸露区大气降水和上覆松散岩层地下水入渗补给,在区域结构控制下,地下水沿层面裂隙向地层倾斜方向移动,在沟谷切割深处以泉形式排出地表,或补给第四系松散岩类孔隙水。(3)松散岩类孔隙水关键由大气降水垂直入渗补给,地表水入渗补给。流向和地表水相同,也向基岩含水层渗漏排泄。二、矿井水文地质 1、地表水本井田在吕梁山南部,临汾盆地西翼。为黄土丘陵沟壑区,天然植被稀少,地形切割较为强烈。地表水聚集于井田内对竹河,对竹河往东在霍州市西侧注入汾河,汾河向南至禹门口汇入黄河。井田地表水属黄河流域汾河水系。据调查,本井田井口周围对竹河历年最高洪水位标高为625m,主、副斜井、回
11、风立井井口标高分别为632.300m、630.000m、630.000m,井口标高均高于历年来最高洪水位标高。2、含水层依据本矿生产中积累水文地质资料综合分析研究并结合区域资料,将井田含水层划为4个含水层。现分述以下:(1) 中奥陶统碳酸盐岩岩溶裂隙含水层组该组关键含水层关键为马家沟组灰岩,岩溶裂隙发育,据114队提交霍县矿区瓦窑圪塔井田精查勘探地质汇报资料,本区奥灰水位标高521.99m524.09m,单位涌水量1.7712.5 L/s.m, 属强富水性极强富水性含水层,水质类型为HCO3SO4-CaMg型水。在原涧河煤矿副井西北,距副井口150m(平距)处,有一奧灰水井,水位标高约523.
12、6(井口标高634.60m,水位埋深110m左右,井深约310m)。本井田内东南部19号水文孔奧灰水位标高为522.58m,井田东南边界外21号水文孔奧灰水位标高为521.99m,由此推断本井田奧灰水位标高为522m -525m。(2)太原组层间灰岩裂隙岩溶含水层组该含水层组关键由K2、K3、K4三层石灰岩组成,据钻孔揭露,K2灰岩厚8.74m,K3灰岩厚2.39m,K4灰岩厚约5.43m,灰岩溶蚀裂隙较发育,裂隙面呈铁透色,多由方解石脉充填,尤其是K2灰岩厚度大且稳定,是9号煤层直接充水含水层,据井田北部边界外约700m4号(X=4054732.86 Y=19558956.52 H=603.
13、27)钻孔抽水资料,单位涌水量0.081 L/s.m, 渗透系数为2.10m/d,静止水位标高523.27m, 水质类型为SO4HCO3-CaMg型水,属弱富水性含水层。但要注意导水结构沟通K2灰岩和奥灰时,使K2灰岩富水性增强。 (3)二叠系砂岩裂隙含水组关键由K7、K8、K9及K10四层砂岩组成,砂岩厚度薄,结构裂隙不甚发育,关键充水含水层为K8中粒砂岩,钻孔单位涌水量为0.02-0.63 L/sm,水位标高533-550m,属弱富水性中等富水性含水层;上二叠统上石盒子组砂岩裂隙水有三层中粗砂岩,裂隙不发育,K10砂岩泉流量0.010.2 L/s,802、BN22、818号孔自流水量0.1
14、1.41 L/s,水位标高590m以上, 属弱富水性中等富水性含水层。 (4) 第四系全新统松散岩类孔隙含水层 井田中部对竹河河床及两侧河漫滩均分布有全新统冲积,洪积层,可直接接收大气降水补给和河流侧向补给,含有孔隙潜水,但因为河床狭窄,含水层分布范围有限,且富水性受季节影响较大,通常富水性不强。3、隔水层(1)11号煤层以下及本溪组隔水层关键由铝质泥岩和铝土岩组成,全层平均厚14.77m,结构裂隙不发育,隔水性能很好,组成奥灰含水层直接隔水顶板。(2)煤系地层粉砂岩、泥岩组成层间隔水层组各砂岩及石灰岩含水层夹泥岩、砂质泥岩及粉砂岩,厚度稳定,结构裂隙不发育,组成各含水层间良好隔水层。三、矿井
15、充水原因分析及水害防治方法 1、矿井充水原因分析(1)地表水井田内关键河流为对竹河,该河流属季节河流。平时水流较小,雨季水量增大。自西北边界处斜穿井田,于霍州市西侧汇入汾河。属黄河流域汾河水系。(2)顶板和井筒水据该矿现在开采情况,井下涌水量最小为35m3/h,雨季较大约62m3/h。矿井涌水量关键来自顶板淋水。考虑到因为本矿有57座古窑及数个小窑,存在一定老空区积水,威胁以后安全生产,存在隐患,故5、9、10、10下号煤层矿井水文地质类型均为中等, 11号煤层矿井水文地质类型为复杂。2、水害防治方法矿井生产开采以来,还未发生水害事故。伴随开采面积扩大,和降雨量等自然原因影响,可能使矿井涌水量
16、增大,尤其是多年来,本省降雨量普遍增加,各处水害事故时有发生,煤矿在注意井下生产同时,还要加强水害防范意识,时刻确保安全生产,并提议做好以下防范水害工作。(1)据调查,本井田井口周围对竹河历年最高洪水位标高为625m,主、副斜井、回风立井井口标高分别为632m、631m、630m,井口标高均高于历年来最高洪水位标高。(2)树立防水意识,重视防水工作,对工人进行相关水害知识教育和相关出水征兆识别。加强对矿井涌水量和地表塌陷区观察,立即掌握相关涌水量改变情况,对忽然增大涌水量,要查明水源及水量改变情况,分析其原因,采取有效方法,阻止水害事故发生;(3)必需常常检验矿区地表是否存在导水裂隙或其它导水
17、通道,发觉裂隙及其它导水通道,应立即将其回填密实;(4)必需常常调查了解井田内及周围老窑分布情况,掌握其采空范围、涌(积)水现象,预防造成巷道相互贯通,采空区积水涌入矿井,造成涌(突)水事故发生;(5)在巷道掘进靠近古空区、强含水层或煤层受顶底板含水层威胁及出现出水征兆时,要进行探放水工作,坚持“估计预报,有掘必探,先探后掘,先治后采”标准。尤其对1、2号煤层采空区积水、积气进行探测排放;(6)邻近断层和陷落柱开采时应预防突水,探测隐伏断层和陷落柱,并注意其导水性;(7)在井下确保排水设备正常运转,一台备用,一台运行,一台检修。四、矿井涌水量预算 原山西涧河煤业开采10号煤层,实际生产能力21
18、万t/a,矿井正常涌水量为35m3/h,最大涌水量为62m3/h;原邻矿白龙煤矿开采11号煤层时,实际生产能力60万t/a,矿井正常涌水量为240m3/h,最大涌水量为360m3/h。现依据本矿富水系数比拟法预算当矿井开采10、11号煤层生产能力达成设计生产能力90万t/a时矿井涌水量:计算公式为:Q=P/P0Q0 式中:P0为现矿井生产能力,万t;Q0为现矿井涌水量,m3/ h;P为吞并重组后生产能力,万t;Q为吞并重组后涌水量,m3/ h。若吞并重组后当矿井开采10号煤层生产能力达成90万t/a时,则矿井涌水量估计正常为150m3/h,最大为266m3/h;若11号煤层生产能力达成90万t
19、/a时,则矿井涌水量估计正常为360m3/h,最大为540m3/h。矿井黄泥灌浆析出量为10m3/h。五、供水水源1993年5月由山西第一水文队在原山西涧河煤业井田内副井西北部,距副井口150m(平距)处施工一奧灰水井(X=4053040.60 Y=19557806.50 H=634.60),奥灰水水位标高为523.6m,水位埋深为110m左右,井深约310mm,出水量为480m3/h。水量充足,水质好,可满足煤矿生活用水和生产用水。第二节 周围相邻矿井及废弃老窑情况1、周围相邻矿井本井田东部为汾河,南部和瓦窑圪塔二坑、霍州煤电集团白龙煤矿相邻,西部和汾西县佛殿煤矿相邻,北部和霍州市义桂煤业、
20、霍州市梨树园煤业相邻。2、周围及井田内废弃老窑情况据调查,在井田西南部边界外有6个无证小窑,开采1号、2号煤层,全部为立井开拓,沿煤层走向手镐式采煤自然通风,人工排水,生产规模小,现已全部封闭。故在开采时一定要做到“估计预报,有掘必探,先探后掘,先治后采”。第三节 工作面掘进施工技术要求上仓皮带巷掘进工作面掘进方位为34600,延9#煤层顶板炮掘一次成巷,标高控制在510m以上,巷道断面宽3.8m高2.8m,支护方法:两帮采取“锚网+钢棚”支护,全长110m。1、施工次序:交接班安全质量检验打眼装药、连线、放炮临时支护出煤永久支护清浮煤、接溜。2、支护方法上仓皮带巷支护设计为:两帮采取“锚杆钢
21、带金属菱形网铁托盘” (锚杆采取圆钢锚杆)支护,外加钢棚联合支护。第四节 探放水施工和掘进工作面安全要求 依据上级主管部门相关要求,工作面探放水工作严格实施“有掘必探,先探后掘”探放水方针,探放水工作和掘进工作平行作业。 1、工作面掘进队从开口处每掘40m,将工作面支护至迎头,并达成支护质理标准。2、工作面正常掘进,探放水人员在巷道内进行探放水工作。由探水队组将探水钻机放置于巷道迎头处,探水钻机支设、安装由探水队长负责。在钻机支设、安装过程中严禁非工作人员靠近,以免支柱、钻机伤人。3、探放水工作必需严格根据设计进行,探放水结束后由队长通知技术科、调度室进行联合验收。4、经验收分析,确定无患时,
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