礦井地?zé)幔ㄋΓ┏梢蚍治黾爸卫韺?duì)策

1、Word文檔 礦井地?zé)幔ㄋΓ┏梢蚍治黾爸卫韺?duì)策 淄礦集團(tuán)坤升公司是受地?zé)岷ν戚^嚴(yán)峻的礦井，礦井投產(chǎn)后，在第一水平開(kāi)采時(shí)，就發(fā)覺(jué)井田南翼局部地區(qū)地?zé)崽貏e，采掘工作面溫度高達(dá)3135，氣溫酷熱潮濕，井下作業(yè)人員常汗流浹背，并伴有中暑、感冒等現(xiàn)象，嚴(yán)峻惡化了勞動(dòng)環(huán)境，直接威逼著井下職工的身體健康。 為了探究治理地?zé)幔êΓ┑挠行緩?，我們?cè)诔浞质占?、利用已有的地質(zhì)及水文地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，又補(bǔ)充進(jìn)行了物探、化探、穩(wěn)態(tài)測(cè)溫、單抽水試驗(yàn)、計(jì)算模擬分析等工作，進(jìn)一步查明白地?zé)崽貏e的分布范圍和成因。在此基礎(chǔ)上，提出了通過(guò)封堵熱水上升通道，加固煤層底板含水層，達(dá)到既治理熱害，又治理水害之目的。 1 地質(zhì)構(gòu)造及

2、水文地質(zhì)特征 1.1 地質(zhì)構(gòu)造 礦井位于淄博向斜盆地東翼北端近腹部地帶，東有落差80390m的F5正斷層，南有落差50150m的F1正斷層，西有落差600m的F13正斷層，北面為地層傾斜深部。為一東、南、西三面均下降的斷塊地壘構(gòu)造。井田內(nèi)煤系地層為單斜構(gòu)造，地層傾向300330，傾角715。區(qū)內(nèi)斷裂較發(fā)育，落差10m以上的斷層有35條，全為正斷層。從斷層的產(chǎn)狀分析，大可分為三組：一組為北北東向的走向正斷層。區(qū)內(nèi)發(fā)育有29條之多；二組為南北向的正斷層，僅有F13斷層是井田的西邊界；三組為近東西向的斜交正斷層；區(qū)內(nèi)發(fā)育5條，但延展長(zhǎng)，常為張性含（導(dǎo)）水?dāng)鄬印?另外，井田內(nèi)巖漿侵入活動(dòng)比較猛烈，巖性

3、主要是輝長(zhǎng)巖、輝綠巖，生成時(shí)代為中生代燕山期，對(duì)煤層、含水層影響較大，多為層狀。據(jù)資料分析，奧灰頂面以下100160m左右有巖漿巖巖體。 1.2水文地質(zhì)特征 （1）含水層。煤系及其以上含水層富水性不強(qiáng)，對(duì)礦井影響不大，影響礦井平安的含水層主要有：徐家莊灰?guī)r含水層。位于10煤以下30m左右，有23層灰?guī)r組成?？偤?18m。資料表明，徐灰?guī)r溶不發(fā)育，裂隙發(fā)育不均，主要接受其底板奧灰水的頂托補(bǔ)給；奧陶系灰?guī)r含水層，總厚821m，位于10煤以下60m。頂部裂隙不太發(fā)育。 （2）斷層帶水文地質(zhì)特征。F5、 F1、 F13和 F3斷層為區(qū)域地下水的主要控水與導(dǎo)水構(gòu)造。其中F5、F1和F13斷層為弱水透水或

4、隔水?dāng)鄬?，唯有F3斷層具有較強(qiáng)的垂直向上補(bǔ)給特征，是地下水強(qiáng)導(dǎo)水帶。 2地?zé)嵫a(bǔ)勘工作 2.1基礎(chǔ)資料 礦井投產(chǎn)后，在300m 10300采區(qū)和10700采區(qū)生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)覺(jué)9、10煤采掘工作面的氣溫高達(dá)3140，采煤工作面底板出水水溫高達(dá)40，出水工作面的溫度較不出水工作面的溫度高48。1992奧灰水文補(bǔ)勘時(shí)，發(fā)覺(jué)奧灰水沿F3斷層帶由北向南水溫劇增，最高達(dá)39.5，各觀測(cè)孔水溫測(cè)量證明，奧灰水水溫在F3斷層的南部較高，而在斷層北部和離開(kāi)斷層處，則相對(duì)較低，隨放水時(shí)間的延長(zhǎng)，有上升的趨勢(shì)。 另外，淄博市施工時(shí)“市熱孔”的奧灰水最高溫度達(dá)43.4。 2.2地?zé)嵫a(bǔ)勘工作 （1）測(cè)溫工作。1995年1

5、2月，我們利用了LJW1型精密測(cè)溫儀，對(duì)15個(gè)鉆孔進(jìn)行了同一時(shí)間的孔溫測(cè)量。其中穩(wěn)態(tài)測(cè)溫14個(gè)孔，瞬態(tài)測(cè)溫1個(gè)孔。同時(shí)，在井下對(duì)3個(gè)徐奧灰鉆孔進(jìn)行了孔口水溫測(cè)量。在此基礎(chǔ)上，又整理了1988年以來(lái)十幾年的井下采掘工作面測(cè)量的地溫、氣溫資料。基本查明白井田內(nèi)地溫及地溫梯度的空間變化，地溫特別區(qū)集中的井田南部，最高地溫梯度達(dá)5.6/hm。 （2）水化學(xué)樣測(cè)試工作。共對(duì)14個(gè)鉆孔采集全分析樣16個(gè)，同時(shí)加采同位素樣8個(gè)。進(jìn)行了化驗(yàn)。 （3）218Po放射測(cè)量。地下熱水中的218Po是氡的短壽命子體（半衰期為3.05min），其中a輻射強(qiáng)度與土壤中自然狀態(tài)氡濃度成正比。本區(qū)熱水化學(xué)分析表明，地下熱水中

6、鈾、釷、鐳及氡等放射性微量元素較高，因此在本區(qū)通過(guò)218Po放射性測(cè)量，圈定氡射氣特別帶，可間接查找與熱水有關(guān)的斷裂構(gòu)造。工作區(qū)設(shè)在井田南部F13斷層兩側(cè)。測(cè)線(xiàn)方向基本與F13斷層垂直，測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)0.22.65 km。使用河北地院研制的218Po測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量，實(shí)際完成剖面測(cè)量13條，物理點(diǎn)316個(gè)，掌握面積2.77km2 從實(shí)測(cè)資料分析，218Po曲線(xiàn)在平面上的分布在F13 和F25斷層部位，主要呈負(fù)特別，兩側(cè)有正特別相伴。正、負(fù)特別沿?cái)鄬幼呦虺蔬B續(xù)帶狀分布，而在F25 與F13斷層交匯處轉(zhuǎn)變?yōu)閷挻蟮膯我徽Ｌ貏e。特別與斷層如此明顯的關(guān)系，表明一是正特別系氡常暈高濃集的反映，即在此部位放射性元素

7、向淺部的反向遷移強(qiáng)度明顯增加以致超過(guò)了“淋濾”、“沖刷”而產(chǎn)生的貧化影響，從而預(yù)示其深部可能存在熱水的強(qiáng)活動(dòng)帶；二是F3斷層與F25斷層存在著交叉關(guān)系。由此推斷F13主構(gòu)造之一，F(xiàn)3斷層通過(guò)與F25斷層交叉斷層是掌握地下熱水運(yùn)移的并與F13斷層產(chǎn)生水力聯(lián)系。 4地?zé)崽貏e的分布和成因 4.1觀測(cè)孔測(cè)溫資料分析 井田內(nèi)及四周14個(gè)鉆孔溫資料和礦井十幾年的開(kāi)采各采掘工作面地溫變化資料表明，本區(qū)的正常地溫增值梯度為2.5/hm。 井田內(nèi)熱特別幅度最大是井田南翼F3斷層四周，受斷裂構(gòu)造掌握明顯，地下水逕流到本區(qū)，其中局部逕流沿?cái)嗔褬?gòu)造由深部向淺部垂向運(yùn)動(dòng)，形成本區(qū)的水文地?zé)崽貏e。 4.2 水化學(xué)特征 本

8、區(qū)地下熱水的特點(diǎn)主要是K+1、SO42-、AL3+、Fe3+等含量顯著偏高。水化學(xué)類(lèi)型為SO4Na型，礦化度4g/L左右，Na/K值10，K含量高達(dá)100mg/L。 對(duì)市熱孔熱水中的硫取樣作硫同位分析，其S3421.8，換算為：S32/S3421.8。據(jù)地球化學(xué)統(tǒng)計(jì)：有機(jī)成因的硫S32/S3422.3，巖漿巖的硫同位素比值范圍窄，基本上為22.2，沉積成因硫酸鹽的硫同位素比值在20.822.0，因此說(shuō)明本區(qū)熱水中的SO4的來(lái)源和形成是地下水與石炭、二迭系中大量的黃鐵礦作用的結(jié)果。即熱水不僅賦存于奧灰地層中，同樣賦存在石炭、二迭系中，也就是說(shuō)，本區(qū)地下熱水賦存在斷裂構(gòu)造系統(tǒng)中。 通過(guò)對(duì)地下水中標(biāo)

9、型組分SO4和K及礦化度指標(biāo)分析表明：本區(qū)地下熱水的形成是大氣降水沿不同距離、不同深度的多逕流途徑，發(fā)生水巖相互作用的結(jié)果。淺層水礦化度低，SO4/K值高，水溫低；而深層水則相反，礦化高度，SO4/K值低，水溫較高。 5基本熟悉與治理措施 5.1基本熟悉 通過(guò)對(duì)上述資料的整理與分析，基本查明白熱特別范圍和成因，并猜測(cè)了熱水開(kāi)采對(duì)水溫的影響。 （1）地?zé)崽貏e區(qū)分布范圍為21km2，地下水溫29.443.4。其中F13斷層與F3斷層交匯處為地?zé)崽貏e中心區(qū)，其中熱孔水溫4043.4，區(qū)內(nèi)熱水的分布與賦存明顯地受斷裂構(gòu)造掌握。 （2）地?zé)崽貏e的成因。地?zé)崽貏e區(qū)的熱儲(chǔ)結(jié)構(gòu)為斷塊地壘式基巖裂隙型儲(chǔ)熱水系統(tǒng)

10、。大地?zé)崃魍ㄟ^(guò)張性斷裂帶由地下深處傳遞給淺部巖層，淺部熱水又通過(guò)導(dǎo)水裂隙和熱傳導(dǎo)作用，使四周地層呈現(xiàn)熱特別。該地下熱水接受大氣降水補(bǔ)給，降水自東南部山區(qū)匯流，沿?cái)嗔褞B入地下深處，汲取圍巖熱量，并參加水巖地球化學(xué)作用，形成熱水，又在水壓和溫度差造成的自由對(duì)流作用下，構(gòu)成承壓的熱水循環(huán)系統(tǒng)，形成現(xiàn)在的地?zé)崽貏e區(qū)。 （3）地下熱水利用與熱害治理的關(guān)系。本區(qū)地下熱水循環(huán)系統(tǒng)，具有良好的傳導(dǎo)力量，并以垂向傳導(dǎo)為主，熱儲(chǔ)構(gòu)造中存在一種減壓頂托傳導(dǎo)作用，開(kāi)采利用熱水，相當(dāng)于上部減壓，從而促使深部熱水向上流淌。因此，開(kāi)采利用地下熱水，不能降低淺部地層的溫度，也就不能有效地治理熱害。 5.2熱害治理措施 由于地層深部的熱能是通過(guò)水的傳導(dǎo)而上升的，因此，治理熱害應(yīng)與礦井防治水工作結(jié)合起來(lái)。 （1）封堵斷層導(dǎo)水通道。對(duì)于切割深度較大、開(kāi)啟性較好的F3斷層，應(yīng)采納打鉆、注漿加固斷層帶的方法，將鉆孔打到奧灰頂面以下100m左右的巖漿巖侵入部位，注漿加固奧灰內(nèi)巖漿巖及以上的斷裂帶，使之形成一個(gè)相對(duì)整體，切斷深部水與淺部水聯(lián)系。 （2）充分利用奧灰水受斷裂構(gòu)造掌握和不均一的特點(diǎn)，用物探、鉆探等