采煤工作面水害分析評(píng)價(jià)報(bào)告

1、水城縣都格河邊煤礦10101綜采工作面水情水害分析及安全許可評(píng)價(jià)報(bào)告礦 長(zhǎng)： 胡瑞華總工程師： 王國(guó)忠安全礦長(zhǎng)： 羅林本生產(chǎn)礦長(zhǎng)： 羅順軍機(jī)電礦長(zhǎng)： 袁明海編制單位： 技術(shù)科第一節(jié) 基本情況概述 -3 -一、工作面基本情況及四鄰情況概述 -3 -二、水文地質(zhì)條件概況 -3 -三、礦井充水條件 -4 -四、10101綜采工作面水情水害分析 -7 -第二節(jié) 物探報(bào)告 -9 -一、礦井瞬變電磁（MTEM原理 -9 -二、數(shù)據(jù)采集與測(cè)線(xiàn)布設(shè) -13-三、數(shù)據(jù)處理與成果解釋 -14-第三節(jié) 結(jié)論 -18 -第四節(jié) 防治水措施 -18-第一節(jié)基本情況概述一、工作面基本情況及四鄰情況概述10101工作面位于

2、河邊煤礦一采區(qū)東翼的 1#煤層，+853水平以 上，該面上限標(biāo)高為+丄，下限標(biāo)高為+丄，工作面運(yùn)輸巷走向長(zhǎng)度 880m回風(fēng)巷走向長(zhǎng)度930m工作面傾斜長(zhǎng)度227m工作面下部距 3#煤層，未開(kāi)采，以西為風(fēng)井保護(hù)煤柱，以北為煤層露頭風(fēng)化帶，以 南為853-1瓦斯抽放巷，以東為井田邊界，3#煤層和1#煤層之間平 均垂距約為5米左右。二、水文地質(zhì)條件概況井田內(nèi)出露地層有峨眉山玄武巖組（P3 B ）、龍?zhí)督M（P3I）、下三 疊統(tǒng)飛仙關(guān)組（T1f）、第四系Q其巖性特征由老到新分述如下：1、峨嵋山玄武巖組（P3B）:分布于礦區(qū)北部邊緣，大多呈同向坡，局部地方呈聳立的山峰，山間沖溝發(fā)育、地表大部分被風(fēng)化物覆

3、蓋。礦區(qū)內(nèi)未見(jiàn)泉水出露，據(jù)鄰區(qū)資料，一般泉流量小于1l/s，動(dòng)態(tài)變化顯著。富水性弱，屬相對(duì)隔水層。2、龍?zhí)督M（P3I）:廣泛分布于礦區(qū)內(nèi)，巖性主要為細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及泥巖、煤層組成。地表出露面積大， 但多被坡殘積層覆蓋，地貌上多呈緩坡、溝谷。共調(diào)查泉點(diǎn)4個(gè)，一般流量s,動(dòng)態(tài)變化明顯。本組含裂隙水，富水性弱。3、飛仙關(guān)組（T1f）:本組分上下兩段。（1）上段（T1f2 ）:分布礦區(qū)東南部，巖性以砂巖為主。多成垂直 走向的山脊和沖溝，巖石易風(fēng)化，裂隙發(fā)育。礦區(qū)內(nèi)泉水出露少，調(diào) 查泉點(diǎn)2個(gè)，流量l/s?？菁径喔珊裕竟?jié)性變化顯著。本段含少 量的裂隙水，富水性弱。（2）下段（T1

4、f1 ）:分布同上段，巖性以粉砂巖為主。出露于山 坡前緣，成緩坡地形，礦區(qū)內(nèi)未見(jiàn)泉點(diǎn)出露。本段富水性弱，屬相對(duì) 隔水層。4、第四系（Q）:為坡、殘積物及沖、洪積物等。其厚度變化較大，在238m之間，一般約20m其透水性較強(qiáng)，往往有泉水出露， 流量在l/s之間。動(dòng)態(tài)嚴(yán)格受季節(jié)控制。5、老窯水文地質(zhì)特征礦區(qū)內(nèi)煤層露頭線(xiàn)一帶分布老窯， 巷道開(kāi)拓時(shí)，地表水沿砂巖破 碎帶涌入，順煤層的頂板塌陷裂隙滲入，對(duì)礦坑進(jìn)行充水。水量受大 氣降水控制明顯。6、構(gòu)造對(duì)礦床充水的影響礦區(qū)所處區(qū)域構(gòu)造位置屬于揚(yáng)子陸塊，黔北隆起，六盤(pán)水?dāng)嘞荩?楊梅樹(shù)向斜南東翼，總體構(gòu)造形態(tài)為單斜。地層走向南東，傾向南西, 地層傾角2640

5、。未發(fā)現(xiàn)對(duì)礦床開(kāi)采構(gòu)成影響的斷裂構(gòu)造。三、礦井充水條件（一）、充水水源分析區(qū)內(nèi)主要的充水水源有大氣降水、地表水、地下水、滑坡水、采 空區(qū)積水等，現(xiàn)分述如下：1、大氣降水大氣降水是區(qū)內(nèi)地表水、地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源，降雨還可以沿 地表裂隙及孔隙直接滲入礦井中，同時(shí)還可以通過(guò)老窯采空區(qū)蓄集，給礦井開(kāi)采帶來(lái)危害；特別是雨季及暴雨期，地表水暴漲容易造成淹 井事故，故礦井應(yīng)加強(qiáng)防洪工作。2、地表水北盤(pán)江及礦區(qū)內(nèi)地表沖溝水是影響礦井充水的主要地表水體。（1）北盤(pán)江：位于礦區(qū)西部邊緣，河床最低標(biāo)高 +900m左右， 且距礦區(qū)較遠(yuǎn)，因此，在不改變自然地質(zhì)環(huán)境的條件下，北盤(pán)江對(duì)礦 井開(kāi)采影響不大。但應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，防

6、患于未然。（2）礦區(qū)內(nèi)沖溝水：發(fā)育于礦區(qū)內(nèi)。目前觀(guān)測(cè)，沖溝水無(wú)明顯滲漏現(xiàn)象，但在其下及附近進(jìn)行采礦應(yīng)加強(qiáng)頂板管理，預(yù)防冒落裂隙帶與其溝通，導(dǎo)致溝水涌入。特別是井田中部的溪流在自然狀態(tài)下通 過(guò)第四系松散層和含煤地層中裂隙帶對(duì)礦井間接補(bǔ)給，當(dāng)人為作用下改變了原始條件，溪流將慣入井巷成為直接充水水源，造成水害。3、地下水礦區(qū)內(nèi)上覆含水層為飛仙關(guān)組上段，與含煤地層間有厚約150 m的飛仙關(guān)組下段隔水層相隔，故對(duì)今后開(kāi)采影響不大；下伏地層峨嵋 山玄武巖組富水性弱，亦屬相對(duì)隔水層，對(duì)今后開(kāi)采影響亦不大；含 煤地層本身含裂隙承壓水，根據(jù)鄰區(qū)小窯調(diào)查，進(jìn)水方式以頂板淋水、 滴水，底板滲水為主，構(gòu)造裂隙為其主要

7、的充水通道，總出水量一般 不大。如發(fā)耳區(qū)辦煤礦，開(kāi)采 3號(hào)煤層，巷道長(zhǎng)約300m采空面積 約2000m,但水量極微，總出水量約s;新龍煤礦總出水量為l/s（2002 年8月4日）；攀枝花煤礦為l/s （2002年9月5日）雖然富水性弱，但具承壓性，開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)做好疏排水工作。4、滑坡水區(qū)內(nèi)滑坡2處，面積大于左右，但都具有透水性強(qiáng)的特點(diǎn)。因此, 在滑坡體下開(kāi)采應(yīng)注意冒落帶的影響高度， 以免降雨和溝水通過(guò)滑坡 滲入，造成淹井事故。5、采空區(qū)積水礦區(qū)周?chē)胁煽諈^(qū)分布，且多有積水。在其附近開(kāi)采時(shí)必須注意 因人工破壞其自然壓力平衡狀態(tài)，而導(dǎo)致老窯積水突然潰入井巷造成 淹井事故；礦井開(kāi)采過(guò)程中必須加強(qiáng)預(yù)防

8、。（二）、充水通道分析1. 巖石節(jié)理裂隙礦山內(nèi)的龍?zhí)督M含煤地層在接近地表附近大部為第四系，透水性較強(qiáng)。而龍?zhí)督M則發(fā)育成巖或構(gòu)造節(jié)理、裂隙，尤其是內(nèi)部細(xì)砂巖等 脆性巖石更為發(fā)育，它們是地下水活動(dòng)的良好通道，并溝通上覆含水 層與含煤地層的水力聯(lián)系。2. 人為采礦冒落裂隙未來(lái)的采煤活動(dòng)將產(chǎn)生大量的采礦裂隙， 這些人為裂隙也會(huì)溝通 上覆含水層與含煤地層的水力聯(lián)系，成為地下水活動(dòng)的良好通道。3. 原小煤礦采空區(qū)礦山內(nèi)原小煤礦廢棄采面或巷道會(huì)成為采空區(qū)積水，當(dāng)煤層開(kāi)采 至采空區(qū)時(shí)，巷道勾通采空區(qū)會(huì)成為充水通道（二）、充水方式由于礦井直接充水含水層露頭分布不廣，接受大氣降水補(bǔ)給不 強(qiáng)，為弱含水層，充水通道主

9、要以巖石原生和采礦節(jié)理、裂隙為主， 規(guī)模一般不大，少量為采空巷道導(dǎo)水，因此未來(lái)礦井充水方式主要以 滲水、滴水、淋水為主，局部可能發(fā)生突水。四、10101綜采工作面水情水害分析1、地表水分析10101采煤工作面對(duì)應(yīng)地表地形為南高北低的陡坡旱地，高差較 大，在100 m以上，地表主要是溪溝水，隨季節(jié)變化而變化，全年除 5、6月外，其余季節(jié)均為干枯狀態(tài)，由于對(duì)應(yīng)地面均為陡坡，故雨 季時(shí)地表水均排泄于溪溝中后流入阿貢河后匯于北盤(pán)江。2、井田周邊小窯及煤礦情況通過(guò)對(duì)周邊老窯的調(diào)查，井田范圍內(nèi)的小窯集中在原老系統(tǒng)井口 以北，均為地表露頭開(kāi)挖，小窯具體情況如下；老系統(tǒng)主井：X= 2917698 Y= Z =

10、 980,位于現(xiàn)風(fēng)井、948石門(mén) 往東30米巷道方位145度，距現(xiàn)開(kāi)采的10101采面150米，積水標(biāo) 高+936m 面積1200吊,積水量800用。老系統(tǒng)風(fēng)井：X= 2917749 Y= Z = 970,位于現(xiàn)風(fēng)井、948石門(mén) 往東30米巷道方位145度，距現(xiàn)開(kāi)采的10101采面180米，積水標(biāo) 高+936m 面積2300吊,積水量1850用。1#老窯：X= 2917825Y= Z =，位于現(xiàn)風(fēng)井往東180米位置，距 現(xiàn)開(kāi)采的10101采面420米，積水標(biāo)高+940m面積3600m,積水量2000昭。2#老窯：X= 2917749 Y= Z = 970,位于948石門(mén)往東90米位置， 距現(xiàn)開(kāi)

11、采的10101采面360米，積水標(biāo)高+945m面積1800m2積水 量 800m33#老窯：X= 2917731 Y= Z = 975,位于948石門(mén)往東92米，位 置，距現(xiàn)開(kāi)采的10101采面330米，開(kāi)采時(shí)上山開(kāi)采，已封填實(shí)，無(wú) 積水。4#老窯：X= 2917760Y= Z = 973,位于948石門(mén)往東90米，位 置，距現(xiàn)開(kāi)采的10101采面360米，開(kāi)采時(shí)上山開(kāi)采，已封填實(shí)，無(wú) 積水。5#老窯：X= 2917650 Y= Z = 994,位于 113101 回風(fēng)巷頂部 70 米，距現(xiàn)開(kāi)采的10101采面250米，開(kāi)采時(shí)上山開(kāi)采，已封填實(shí)，無(wú) 積水。由于小窯封閉年限較久，已垮塌實(shí)，加之離

12、現(xiàn)在回采的10101采 煤工作面較遠(yuǎn)，故對(duì)礦井現(xiàn)階段的回采無(wú)安全威脅第二節(jié)物探報(bào)告一、礦井瞬變電磁（MTEM原理1、探測(cè)方法原理瞬變電磁法屬時(shí)間域電磁感應(yīng)方法。 其探測(cè)原理是：在發(fā)送回線(xiàn) 上供一個(gè)電流脈沖方波，在方波后沿下降的瞬間，產(chǎn)生一個(gè)向發(fā)射回 線(xiàn)法線(xiàn)方向傳播的一次磁場(chǎng)，在一次磁場(chǎng)的激勵(lì)下，地質(zhì)體將產(chǎn)生渦 流（見(jiàn)圖2-1），其大小取決于地質(zhì)體的導(dǎo)電程度，在一次場(chǎng)消失后， 該渦流不會(huì)立即消失，它將有一個(gè)過(guò)渡（衰減）過(guò)程。該過(guò)渡過(guò)程又產(chǎn) 生一個(gè)衰減的二次磁場(chǎng)向地質(zhì)體內(nèi)傳播，由接收回線(xiàn)接收二次磁場(chǎng)， 該二次磁場(chǎng)的變化將反映地質(zhì)體的電性分布情況 （見(jiàn)圖2-2）。圖2-1半空間中的等效感應(yīng)電流圖圖2

13、-2瞬變電磁法原理圖解瞬變電磁場(chǎng)在大地中主要以擴(kuò)散形式傳播，在這一過(guò)程中，電磁能量直接在導(dǎo)電介質(zhì)由于傳播而消耗，由于趨膚效應(yīng)，高頻部分主要集中在地表附近,且其分布范圍是源下面的局部，較低頻部分傳播到深處，且分布范圍逐漸擴(kuò)大。其傳播深度:(2-1)4d it/傳播速度:d 2Vz 下0t(2-2)t為傳播時(shí)間,為介質(zhì)電導(dǎo)率0為真空中的磁導(dǎo)率。瞬變電磁的探測(cè)度與發(fā)送磁矩覆蓋層電阻率及最小可分辨電壓有關(guān)。由（2-2）式得:t 210 7h2/(2-3)時(shí)間與表層電阻率，發(fā)送磁矩之間的關(guān)系為:15t 0400(3-4)M為發(fā)送磁矩，i為表層電阻率， 為最小可分辨電壓，它的大小與目標(biāo)層幾何參數(shù)和物理參數(shù)

14、，還有和觀(guān)測(cè)時(shí)間段有關(guān)。聯(lián)立（2-3）（2-4 ）式，可得:150.55(2-5)上式為野外工程中常用來(lái)計(jì)算最大探測(cè)深度公式。 瞬變電磁的探測(cè)度與發(fā)送磁矩，覆蓋層電阻率及最小可分辨電壓有關(guān)采用晚期公式計(jì)算視電阻率:0 2 0M(t)4 t 寸 dBz(t)5tdt（2-6）式中dBz(t) VI 1 13dtSn R（2-7）2、瞬變電磁特點(diǎn)礦井瞬變電磁和地面瞬變電磁法的基本原理的一樣的，理論上也完全可以使用地面電磁法的一切裝置及采集參數(shù)， 但受井下環(huán)境的影 響，礦井瞬變電磁法與地面的TEM的數(shù)據(jù)采集與處理相比又有很大的 區(qū)別。由于礦井軌道、高壓環(huán)境及小規(guī)模線(xiàn)框裝置的影響，在井下的 探測(cè)深度很

15、受限制，一般有效解釋距離在 110m左右。另外地面瞬變 法為半空間瞬變響應(yīng)，這種瞬變響應(yīng)來(lái)自與地表以下半空間層， 而礦 井瞬變電磁法為全空間瞬變響應(yīng)，這種響應(yīng)來(lái)自回線(xiàn)平面上下 （或兩 側(cè)）地層，這對(duì)確定異常體的位置帶來(lái)很大的困難。 實(shí)際資料解釋中， 必須結(jié)合具體地質(zhì)和水文地質(zhì)情況綜合分析。 具體來(lái)說(shuō)礦井瞬變電磁 法具有以下特點(diǎn):1）受礦井巷道的影響礦井瞬變電磁法只能采用邊長(zhǎng)小于 3m的多 匝回線(xiàn)裝置，這與地面瞬變電磁法相比數(shù)據(jù)采集勞動(dòng)強(qiáng)度小， 測(cè)量設(shè) 備輕便，工作效率高，成本低；2）采用小規(guī)?；鼐€(xiàn)裝置系統(tǒng)，因此為了保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量、降低 體積效應(yīng)的影響、提高勘探分辨率，特別是橫向分辨率，在布設(shè)測(cè)

16、點(diǎn) 時(shí)一定要控制點(diǎn)距，在考慮工作強(qiáng)度的情況盡可能使測(cè)點(diǎn)密集；3）井下測(cè)量裝置距離異常體更近，大大的提高測(cè)量信號(hào)的信噪比，經(jīng)驗(yàn)表明，井下測(cè)量的信號(hào)強(qiáng)度比地面同樣裝置及參數(shù)設(shè)置的信 號(hào)強(qiáng)10100倍。井下的干擾信號(hào)相對(duì)于有用信號(hào)近似等于零，而地面測(cè)量信號(hào)在衰減到一定時(shí)間段接被干擾信號(hào)覆蓋， 無(wú)法識(shí)別有用的 異常信號(hào)；4）地面瞬變電磁法勘探一般只能將線(xiàn)框平置于地面測(cè)量，而井 下瞬變電磁法可以將線(xiàn)圈放置于巷道底板測(cè)量， 探測(cè)底板一定深度內(nèi) 含水性異常體垂向和橫向發(fā)育規(guī)律， 也可以將線(xiàn)圈直立于巷道內(nèi)，當(dāng) 線(xiàn)框面平行巷道掘進(jìn)前方，可進(jìn)行超前探測(cè)；當(dāng)線(xiàn)圈平行于巷道側(cè)面 煤層，可探測(cè)側(cè)幫和頂?shù)装逡欢ǚ秶鷥?nèi)含水

17、低阻異常體的發(fā)育規(guī)律。工作中根據(jù)實(shí)際情況采取不同的回線(xiàn)裝置，在本次探測(cè)過(guò)程中根 據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工條件，選取了多匝重疊回線(xiàn)裝置。二、數(shù)據(jù)采集與測(cè)線(xiàn)布設(shè)1、現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)布置現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)工作于2017年3月1日早班由技術(shù)科組織進(jìn)行展開(kāi)， 本次探測(cè)采用YCS360-Z礦用多通道瞬變電磁儀，在10101運(yùn)輸巷、 回風(fēng)巷布置測(cè)點(diǎn)各一組，數(shù)據(jù)采集時(shí)由工作面切眼往副井方向延伸， 按照?qǐng)D2-1所示探測(cè)方向進(jìn)行Mtem數(shù)據(jù)采集，以切眼口為基點(diǎn)，往 南方向每間隔20m以 +50傾角進(jìn)行探測(cè)，本次探測(cè)共采集84組數(shù)據(jù), 表2-1為儀器采集參數(shù)。圖2-1 測(cè)點(diǎn)布置圖儀器參數(shù)設(shè)置裝置參數(shù)發(fā)射頻率5Hz發(fā)射邊長(zhǎng)米樣頻率發(fā)射匝數(shù)10匝疊

18、加次數(shù)128接收邊長(zhǎng)測(cè)道數(shù)120接收匝數(shù)67匝采樣方式間歇期采樣表2-1 YCS360儀器采集參數(shù)設(shè)置與裝置參數(shù)2、現(xiàn)場(chǎng)干擾因素本次探測(cè)現(xiàn)場(chǎng)有有刮板機(jī)、皮帶機(jī)、錨桿、錨網(wǎng)等干擾因素，對(duì) 數(shù)據(jù)采集有一定影響。三、數(shù)據(jù)處理與成果解釋1、瞬變電磁數(shù)據(jù)處理礦井瞬變電磁數(shù)據(jù)處理選擇 MTEMg統(tǒng)配套數(shù)據(jù)處理軟件。處理 流程為：數(shù)據(jù)室內(nèi)回放一一數(shù)據(jù)的預(yù)處理（轉(zhuǎn)化、拆分）曲線(xiàn)剖面 分析一一濾波處理一一視電阻率計(jì)算一一維正反演h剖面繪制。視電阻率計(jì)算與深度轉(zhuǎn)換結(jié)束后， 直接新建等值線(xiàn)文檔，進(jìn)行等 值線(xiàn)作圖，選用克里格法對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)格化，對(duì)扇形數(shù)據(jù)體一般采用自然 零點(diǎn)法。在現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)時(shí)，一定要有數(shù)據(jù)采集記錄，記錄

19、每個(gè)物理測(cè)點(diǎn)的背景情況，特別是對(duì)具有干擾因素的物理測(cè)點(diǎn)一定要注明干擾的類(lèi)型，以便在數(shù)據(jù)處理時(shí)進(jìn)行校正。假設(shè)測(cè)量工作裝置條件與環(huán)境都相同，沒(méi)有干擾因素和有干擾因素條件下的是視電阻率分別為與1，感應(yīng)電位與感應(yīng)電流分別為V。、Io與Vi、Ii，這樣用01，就得到:2 , Vi 3令半|0Ko Vi11Ki，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)可以得到,KoK1IiB，得出的比值可認(rèn)為是校正系數(shù)，然后根據(jù)實(shí)際測(cè)量結(jié)果除以每個(gè)時(shí)間窗口的校正系數(shù)， 得到了校正以后的視電阻率值，得 出的結(jié)果就更接近實(shí)際的地質(zhì)信息，解釋結(jié)果更為準(zhǔn)確。2、數(shù)據(jù)分析與解釋瞬變電磁在礦井探水，探測(cè)構(gòu)造中的解釋原則：主要從電性上分 析不同地層的電性分

20、布規(guī)律。煤層電阻率值相對(duì)較高，砂巖次之，粘 土巖類(lèi)最低。由于煤系地層的沉積序列比較清晰，在原生地層狀態(tài)下， 其導(dǎo)電性特征在縱向上固定的變化規(guī)律，而在橫向上相對(duì)比較均一。當(dāng)斷層、裂隙和陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育時(shí)，無(wú)論其含水與否，都 將打破地層電性在縱向和橫向上的變化規(guī)律。這種變化規(guī)律的存在， 表現(xiàn)出巖石導(dǎo)電性的變化。當(dāng)存在構(gòu)造破碎帶時(shí)，如果構(gòu)造不含水， 則其導(dǎo)電性較差，局部電阻率值增高；如果構(gòu)造含水，由于其導(dǎo)電性 好，相當(dāng)于存在局部低電阻率值地質(zhì)體，解釋為相對(duì)富水。同樣如果有采空區(qū)，若采空區(qū)不積水，則其導(dǎo)電性較差，局部電 阻率值增高；如果采空區(qū)含水，由于其導(dǎo)電性好，相當(dāng)于存在局部低 電阻率值地質(zhì)體。根據(jù)mteM視電阻率擬斷面圖，綜合地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，可確 定橫向、水平深度和垂向深度電性變化情況， 得出瞬變電磁法超前探 測(cè)成果圖（見(jiàn)下頁(yè)），成果解釋如下：如圖所示：X軸表示巷道延伸方向，丫軸以“表視本