礦井突水危險(xiǎn)區(qū)、突水危險(xiǎn)區(qū)、非突水危險(xiǎn)區(qū)劃分報(bào)告_第1頁
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文檔簡介

1、鶴煤六礦非突水危險(xiǎn)區(qū)、突水威脅區(qū)、突水危險(xiǎn)區(qū)劃分報(bào)告鶴煤六礦地測科二O一六年六月- 0 -鶴煤六礦非突水危險(xiǎn)區(qū)、突水威脅區(qū)、突水危險(xiǎn)區(qū)劃分報(bào)告根據(jù)河南能源2016176號-關(guān)于印發(fā)河南能源化工集團(tuán)進(jìn)一步加強(qiáng)煤礦重大災(zāi)害防治有效防范重特大事故工作方案的通知水害防治方面第四條要求,對受承壓水威脅的礦井劃分“非突水危險(xiǎn)區(qū),突水威脅區(qū),突水危險(xiǎn)區(qū)”。一、編制目的與編寫依據(jù)目的:通過計(jì)算分析O2m含水層、C3tL2含水層的突水系數(shù),劃分“非突水危險(xiǎn)區(qū),突水威脅區(qū),突水危險(xiǎn)區(qū)”,采取相應(yīng)的安全技術(shù)措施,確保礦井安全開采。依據(jù):依據(jù)煤礦防治水規(guī)定(國家安全生產(chǎn)總局監(jiān)督管理總局(第28號)、河南煤業(yè)化工集團(tuán)礦

2、井防治水管理辦法等規(guī)定、文件。二、礦井水文地質(zhì)條件概況鶴煤六礦開采煤層為二疊系山西組二1煤層,平均煤厚7.8m,現(xiàn)階段礦井回采范圍為-300m-450m地區(qū),開拓范圍-450m-600m地區(qū),隨著礦井采掘水平延伸,地壓逐漸增大,構(gòu)造較復(fù)雜,礦井由南至北排列有多條大中型斷層和褶曲,分別為6F15、6F7、6F12、6F13斷層和張莊向斜、682-11背斜、71-14-82-4向斜、44-3向斜等構(gòu)造。二1煤下奧陶系(O2)灰?guī)r含水層、C3L2灰?guī)r含水層為礦井主要底板承壓威脅含水層,奧灰水水位海拔標(biāo)高為+118m,年升降幅度0.5 m2m,奧灰頂界面上距二1煤層底板143m,礦井現(xiàn)采掘活動(dòng)在海拔標(biāo)

3、高-300-600m之間,二1煤層底板承受奧灰水壓41.5kg/cm271.9kg/cm2;二灰水水位海拔標(biāo)高為+101m,年升降幅度2m5m,二灰含水層頂界面上距二1煤層底板110m,二1煤層底板承受二灰水壓40.1kg/cm270.1kg/cm2。根據(jù)煤礦防治水規(guī)定中分類標(biāo)準(zhǔn),礦井充水類型為以底板巖溶含水層進(jìn)水為主,頂?shù)装彘g接進(jìn)水的水文地質(zhì)條件中等的礦井。三、礦井充水水源及承壓含水層根據(jù)以往礦區(qū)勘探資料結(jié)合礦井開采資料,按巖性特征、水力性質(zhì)、富水空間及對可采煤層的影響等因素,礦井范圍內(nèi)可劃分為5個(gè)含水層,分別為奧陶系中統(tǒng)馬家溝石灰?guī)r(O2m)、石炭系上統(tǒng)太原組上段和太原組下段石灰?guī)r、二疊系

4、下統(tǒng)山西組砂巖和新生界礫巖含水層。對底板承壓水對礦井存在威脅的有2個(gè),分別為:奧陶系中統(tǒng)馬家溝石灰?guī)r(O2m)、石炭系上統(tǒng)太原組下段石灰?guī)r(C3tL2)含水層。1、奧陶系中統(tǒng)馬家溝組(2m)石灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層含水層為厚、巨厚層狀石灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r,其次為花斑灰?guī)r、泥灰?guī)r等。O2m石灰?guī)r含水層位于二1煤層下51.25m(76-32孔)183.50m(14-2孔),礦區(qū)西部山區(qū)廣泛出露,補(bǔ)給條件好。區(qū)內(nèi)有20個(gè)鉆孔揭露該層,揭露最大厚度123.4m(76水源孔)。據(jù)區(qū)域資料:O2m石灰?guī)r含水層厚度397.97m。巖溶發(fā)育的大致規(guī)律是,0100m以裂隙為主,有少量溶洞,洞內(nèi)充填有鋁土質(zhì)泥巖;1

5、00200m以裂隙和溶洞都不發(fā)育;200300m以巖溶發(fā)育,以溶洞為主。據(jù)76水源孔抽水試驗(yàn)資料:q=0.541L/s.m,水質(zhì)類型為HCO3Ca型水,礦化度0.3998g/L,pH值為7.3。馬莊小煤窯1981年5月16日突水后穩(wěn)定水位標(biāo)高+115m,2008年12月5日觀測水位標(biāo)高+113.80m,27.5年水位下降1.20m。據(jù)區(qū)內(nèi)觀測孔資料:該含水層水位標(biāo)高115.49(682-O2-1孔2010年6月)139.56m(馬莊主井2010年7月)。奧陶系石灰?guī)r于礦區(qū)西部山區(qū)廣泛出露,直接受大氣降水的補(bǔ)給,補(bǔ)給充足,富水性強(qiáng);巖溶地下水自西向東徑流,越過礦區(qū)后,以巖溶泉的形式集中排泄區(qū)外;

6、在區(qū)內(nèi)則通過斷層直接或間接補(bǔ)給C3tL2、C3tL8灰?guī)r含水層和二1煤頂、底板砂巖(S9、S10)含水層,對礦井構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。含水層是二1煤底板的間接充水含水層。2、太原組下段(C3t下)石灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層太原組下段石灰?guī)r由L14共4次灰?guī)r組成,含水層厚516.57m。區(qū)內(nèi)一般發(fā)育L2石灰?guī)r,層位、厚度穩(wěn)定,厚58.5m,平均7.72m。上距二1煤層83.90135.32m,平均118m。為灰色,顯晶結(jié)構(gòu),上部夾串珠狀燧石,下部炭質(zhì)增加,富含動(dòng)物化石。1988年9月二水平撤煤斜巷放水孔穩(wěn)定自流量65m3/h,對二1煤層開采有一定威脅。據(jù)大35孔抽水試驗(yàn)資料:水位標(biāo)高112.86m,q=

7、0.0146L/s.m,K=0.0978m/d,水質(zhì)類型為HCO3Ca型水。C3tL2灰?guī)r,僅在礦井西部有零星出露,大氣降水補(bǔ)給量不大,但由于斷層的切割(F40、F41)可與2m灰?guī)r發(fā)生水力聯(lián)系,接受補(bǔ)給;含水層巖溶裂隙發(fā)育中等,富水性中等,含巖溶裂隙承壓水,是二1煤底板充水的間接含水層。四、非突水危險(xiǎn)區(qū)、突水威脅區(qū)、突水危險(xiǎn)區(qū)劃分1、“非突水危險(xiǎn)區(qū),突水威脅區(qū),突水危險(xiǎn)區(qū)”劃分標(biāo)準(zhǔn):(1)非突水危險(xiǎn)區(qū):處在灰?guī)r含水層水位以上的區(qū)域,不存在底板灰?guī)r水的突水危險(xiǎn)性。 (2)突水威脅區(qū):處在灰?guī)r含水層水位以下,(正常地段突水系數(shù)T0.1Mpa/m;底板受構(gòu)造破壞地段突水系數(shù)T0.06Mpa/m)存

8、在有突水威脅的區(qū)域。 (3)突水危險(xiǎn)區(qū):處在灰?guī)r含水層水位以下,正常地段突水系數(shù)T0.1Mpa/m,底板受構(gòu)造破壞地段突水系數(shù)T0.06Mpa/m,有突水危險(xiǎn)的區(qū)域。 2、底板承壓水三區(qū)劃分計(jì)算(1)“非突水危險(xiǎn)區(qū)”劃分根據(jù)勘探成果及礦井地質(zhì)報(bào)告,2灰?guī)r、C3L2灰?guī)r含水層分別位于二1煤層下平均143m和110m;通過多年實(shí)際觀測,井田內(nèi)奧灰水平均水位標(biāo)高為+118m、二灰水平均水位標(biāo)高為+101m,井田內(nèi)最淺部煤層底板標(biāo)高為+60m,最深部煤層底板為-840m,依據(jù)上述劃分標(biāo)準(zhǔn)礦井不存在非突水危險(xiǎn)區(qū),均為突水威脅區(qū)或突水危險(xiǎn)區(qū)。(2) “突水威脅區(qū)與突水危險(xiǎn)區(qū)”劃分計(jì)算根據(jù)煤礦防治水規(guī)定第七

9、十七條及附錄四,利用突水系數(shù)分析帶水壓開采情況,其公式如下:T= (公式一) 式中 T突水系數(shù),MPa/m;P底板隔水層承受的水頭壓力,MPa;M底板隔水層厚度,m(取區(qū)內(nèi)底板隔水層的平均厚度)。按照上述標(biāo)準(zhǔn),處在灰?guī)r含水層水位以下,正常地段突水系數(shù)T0.1Mpa/m,底板受構(gòu)造破壞地段突水系數(shù)T0.06Mpa/m,劃分為有突水威脅的區(qū)域;正常地段突水系數(shù)T0.1Mpa/m,底板受構(gòu)造破壞地段突水系數(shù)T0.06Mpa/m,劃分為突水危險(xiǎn)的區(qū)域。 A、奧陶系石灰?guī)r含水層對于奧灰含水層,底板完整處于正常塊段時(shí),突水系數(shù)取0.1 MPa/m,反算得出底板隔水層承受的水壓為0.1143=14.3Mpa

10、,底板隔水層底部標(biāo)高為118-1430=-1312m,可推出煤層底板標(biāo)高為-1312+143=-1169m;底板受構(gòu)造破壞地段,突水系數(shù)取0.06 MPa/m,反算得出底板隔水層承受的水壓為0.06143=8.58Mpa(1Mpa等于100m水頭高度壓強(qiáng)值),底板隔水層底部標(biāo)高為118-858=-740m,則可推出煤層底板標(biāo)高為-740+143=-597m。根據(jù)上述計(jì)算,針對奧陶系石灰?guī)r含水層,正常塊段煤層底板等高線高于-1169m時(shí)為突水威脅區(qū),低于或等于-1169m時(shí)為突水危險(xiǎn)區(qū);底板受構(gòu)造破壞地段,煤層底板等高線高于-597m時(shí)為突水威脅區(qū),低于或等于-597m時(shí)為突水危險(xiǎn)區(qū)。B、太原組

11、下段(C3tL2)石灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層對于二灰含水層,底板完整處于正常塊段時(shí),突水系數(shù)取0.1 MPa/m,反算得出底板隔水層承受的水壓為0.1110=10.0Mpa,底板隔水層底部標(biāo)高為101-1000=-899m,可推出煤層底板標(biāo)高為-889+110=-789m;底板受構(gòu)造破壞地段,突水系數(shù)取0.06 MPa/m,反算得出底板隔水層承受的水壓為0.06110=6.6Mpa,底板隔水層底部標(biāo)高為101-660=-559m,則可推出煤層底板標(biāo)高為-559+110=-449m。根據(jù)上述計(jì)算,針對太原組下段(C3tL2)石灰?guī)r,正常塊段煤層底板等高線高于-789m時(shí)為突水威脅區(qū),低于或等于-7

12、89m時(shí)為突水危險(xiǎn)區(qū);底板受構(gòu)造破壞地段,煤層底板等高線高于-449m時(shí)為突水威脅區(qū),低于或等于-449m時(shí)為突水危險(xiǎn)區(qū)。3、 礦井突水威脅區(qū)與突水危險(xiǎn)區(qū)劃分根據(jù)礦井水文地質(zhì)條件,結(jié)合對奧灰水和C3tL2灰?guī)r水突水危險(xiǎn)性計(jì)算結(jié)果,以C3tL2石灰?guī)r承壓水作為礦井突水威脅區(qū)與突水危險(xiǎn)區(qū)的劃分依據(jù),即正常塊段煤層底板等高線高于-789m時(shí)為突水威脅區(qū),低于或等于-789m時(shí)為突水危險(xiǎn)區(qū);底板受構(gòu)造破壞地段,煤層底板等高線高于-449m時(shí)為突水威脅區(qū),低于或等于-449m時(shí)為突水危險(xiǎn)區(qū)。五、底板受破壞區(qū)域突水危險(xiǎn)性塊段劃分1、礦井?dāng)嗔褬?gòu)造水文地質(zhì)特征六礦井田范圍內(nèi)斷層52條,其中落差大于100m的斷

13、層2條,50100m的4條,3050m的15條,1030m的16條,510m的15條。另外,尚有落差小于5m的斷層80余條,小斷層多成組出現(xiàn),對礦井正常開采有一定影響。以往勘查所進(jìn)行的斷層抽水試驗(yàn)揭示的斷層導(dǎo)水性、富水性均差,這是在天然狀態(tài)下斷層的水文地質(zhì)特征,然而在生產(chǎn)條件下,因開采而導(dǎo)致原始平衡被打破,在形成新的平衡過程中,某些斷層可能會(huì)被激活,由不導(dǎo)水轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)水;根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐所揭示,區(qū)內(nèi)NNE、NE方向斷層導(dǎo)水性較好,當(dāng)斷層落差較大溝通C3tL2和O2m灰?guī)r時(shí),將形成富水帶,給開采帶來威脅。下面就幾組導(dǎo)水性較強(qiáng)的斷裂帶評價(jià)如下:(1)F40、F41、F44斷層組:屬北東向斷層系列,落差1

14、080m,使奧灰含水層與二1煤層及C3tL8灰?guī)r含水層對接;本礦西部馬莊及建設(shè)兩小煤礦在此斷裂帶附近發(fā)生奧灰突水淹井并向本礦井透水;另外,本礦西部相鄰的鶴壁五礦在巷道掘進(jìn)揭露F41斷層破碎帶后,發(fā)生奧灰含水層通過斷層突水,最大突水量13507m3/h,足以說明此斷裂帶的導(dǎo)水、富水性均很強(qiáng);同時(shí)該斷裂帶也是本區(qū)基巖地下水的主要補(bǔ)給通道。(2)6F13斷層:屬于北東向斷層,落差20m;在斷層西南端尖滅處構(gòu)造裂隙非常發(fā)育,其附近(相距25m)的10-1孔C3tL8發(fā)生漏水,且形成局部一級高溫區(qū),顯示深部高溫水沿此裂隙帶向上頂托排泄,亦說明該斷層具有一定的導(dǎo)水性。(3)F46-1、F46-2、F46-

15、3、F46-4斷層組:位于礦井中部,屬于北北東向斷層系列,落差1080m;該斷層系列構(gòu)造裂隙非常發(fā)育,溝通了C3tL2和O2m石灰?guī)r巖溶裂隙水,形成一條一千多米長富水條帶。 此外,尚有局部導(dǎo)水的F876-10、6F4、6F6、6F7、6F12、6F14、6F15、6F44與6F46等斷層,落差均在20m以上,其斷層裂隙帶可將C3tL8、C3tL2或O2m灰?guī)r巖溶裂隙水導(dǎo)入礦井。2、 斷層對礦井突水危險(xiǎn)性劃分影響分析(1) F40、F41、F44斷層組(F40-4斷層除外),F(xiàn)46-1、F46-2、F46-3、F46-4斷層組和F6斷層、F876-10斷層位于礦井田中上部,周邊不再布置工作面,且

16、均位于煤層底板等高線-449m以上區(qū)域,因此上述構(gòu)造按突水威脅區(qū)劃分。(2) 6F4斷層緊鄰2141工作面,且2141上順槽上幫局部揭露了6F4斷層,該斷層對2141工作面回采水害威脅較大,回采過程中必須加強(qiáng)觀測,防止水害事故發(fā)生,該區(qū)域位于煤層底板等高線-449m以上,因此上述構(gòu)造按突水威脅區(qū)劃分。(3) 6F7、6F12、6F13、6F14、6F15、F40-4斷層落差均在20m以上,對上述斷層設(shè)計(jì)并留設(shè)防隔水煤柱,突水危險(xiǎn)區(qū)圈定為煤層底板等高線-449m及以下防隔水煤柱內(nèi)。3、 6F7、6F12、6F13、6F14、6F15、F40-4斷層防隔水煤柱留設(shè)計(jì)算根據(jù)煤礦防治水規(guī)定第五十三條要

17、求,在上述大中型斷層兩盤留設(shè)了防隔水煤柱,具體防隔水煤柱留設(shè)尺寸及計(jì)算公式如下:L=0.5KM20m 公式一式中 L煤柱留設(shè)的寬度,m; K安全系數(shù); M煤層厚度,m; P水頭壓力,Mpa; Kp煤的抗拉強(qiáng)度,Mpa。各斷層參數(shù)取值如下:6F7斷層:根據(jù)該斷層周邊地質(zhì)勘探鉆孔72-12、72-15、76-31、70-18、686-1、后3,煤層平均厚度為7.72m,斷層位置處煤層底板標(biāo)高最低-550m,O2灰?guī)r含水層水位標(biāo)高為+118m,故斷層位置煤層底板承受水頭壓力為6.68Mpa,根據(jù)斷層導(dǎo)水性及礦井水文地質(zhì)資料綜合分析,安全系數(shù)K取值2,煤的抗拉強(qiáng)度取值1.4Mpa。6F12斷層:根據(jù)該

18、斷層周邊地質(zhì)勘探鉆孔687-14、687-15、13-24,煤層平均厚度為6.05m,斷層位置處煤層底板標(biāo)高最低-740m,O2灰?guī)r含水層水位標(biāo)高為+118m,故斷層位置煤層底板承受水頭壓力為8.58Mpa,根據(jù)斷層導(dǎo)水性及礦井水文地質(zhì)資料綜合分析,安全系數(shù)K取值2,煤的抗拉強(qiáng)度取值1.4Mpa。6F13斷層:根據(jù)該斷層周邊地質(zhì)勘探鉆孔686-9、13-23、687-16,煤層平均厚度為8.28m,斷層位置處煤層底板標(biāo)高最低-640m,O2灰?guī)r含水層水位標(biāo)高為+118m,故斷層位置煤層底板承受水頭壓力為7.58Mpa,根據(jù)斷層導(dǎo)水性及礦井水文地質(zhì)資料綜合分析,安全系數(shù)K取值2,煤的抗拉強(qiáng)度取值

19、1.4Mpa。6F14斷層:根據(jù)該斷層周邊地質(zhì)勘探鉆孔15-17、687-19、687-20,煤層平均厚度為7.87m,斷層位置處煤層底板標(biāo)高最低-670m,O2灰?guī)r含水層水位標(biāo)高為+118m,故斷層位置煤層底板承受水頭壓力為7.88Mpa,根據(jù)斷層導(dǎo)水性及礦井水文地質(zhì)資料綜合分析,安全系數(shù)K取值2,煤的抗拉強(qiáng)度取值1.4Mpa。6F15-1斷層:根據(jù)該斷層周邊地質(zhì)勘探鉆孔682-12、后4、687-24,煤層平均厚度為8.02m,斷層位置處煤層底板標(biāo)高最低-780m,O2灰?guī)r含水層水位標(biāo)高為+118m,故斷層位置煤層底板承受水頭壓力為8.98Mpa,根據(jù)斷層導(dǎo)水性及礦井水文地質(zhì)資料綜合分析,

20、安全系數(shù)K取值2,煤的抗拉強(qiáng)度取值1.4Mpa。6F15-2斷層:根據(jù)該斷層周邊地質(zhì)勘探鉆孔687-8、686-16、686-14,煤層平均厚度為10.74m,斷層位置處煤層底板標(biāo)高最低-560m,O2灰?guī)r含水層水位標(biāo)高為+118m,故斷層位置煤層底板承受水頭壓力為6.78Mpa,根據(jù)斷層導(dǎo)水性及礦井水文地質(zhì)資料綜合分析,安全系數(shù)K取值2,煤的抗拉強(qiáng)度取值1.4Mpa。6F40-4斷層:根據(jù)該斷層周邊地質(zhì)勘探鉆孔14-2、17-32,煤層平均厚度為8.60m,斷層位置處煤層底板標(biāo)高最低-700m,O2灰?guī)r含水層水位標(biāo)高為+118m,故斷層位置煤層底板承受水頭壓力為8.18Mpa,根據(jù)斷層導(dǎo)水性及礦井水文地質(zhì)資料綜合分析,安全系數(shù)K取值2,煤的抗拉強(qiáng)度取值1.4Mpa。各個(gè)斷層參數(shù)取值見下表:安全系數(shù)K煤層厚度M/m水頭壓力P/ Mpa煤的抗拉強(qiáng)度Kp/ Mpa6F7斷層27.726.681.46F12斷層26.058.581.46F13斷層28.287.581.46F14斷層27.877.881.46F15-1斷層28.028.981.46F15-2斷層210.746.781.46F40-4斷層28.608.181.4將以上數(shù)據(jù)代入公式一得斷層兩

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