1、山西焦煤汾西矿业集团双柳矿防治水分析规划 中国矿业大学成人教育学院地质 2010-2 学号：101101807指导老师：权彪2011 年 9 月 河南理工大学本科毕业设计（论文）1摘要本文主要对双柳矿井的地质构造，地下水等的研究，目的使之能更好服务生产进而取得良好的效益，研究的方法主要是实地观察，测量和参考文献。取得较详细的地质资料，提出了地质工作的重要意义，轻视地质工作必定带来不利局面，提醒煤矿必须重视地质工作。关键词 矿井 地层 构造 水文 意义河南理工大学本科毕业设计（论文）2目 录目 录 .1前言 .11 矿区概况 .31.1 矿区交通地理概况 .31.2 矿区地理 .31.3 矿井生
2、产概况 .41.4 矿井以往水文地质工作 .42 井田地质、水文地质 .52.1 地层 .52.2 构造 .92.2.1 区域构造 .92.2.2 井田构造 .102.3 井田内主要含水层 .112.4 井田内主要隔水层 .152.3.1 上组煤隔水层 .162.3.2 下组煤底板隔水层 .172.3.3 奥灰顶部相对隔水层 .183 矿井水文地质条件及其水害类型 .193.1 水文地质条件分析 .193.1.1 区域水文地质 .193.1.2 井田水文地质 .203.2 矿井开采水文地质特征 .203.2.1 矿井涌水特征 .203.2.2 主要充水水源及其特征 .213.2.3 矿井充水途
3、径 .233.2.4 矿井目前存在的水文地质问题 .243.3 煤层受水害威胁程度评价 .253.3.1 底板破坏深度分析 .25河南理工大学本科毕业设计（论文）33.3.2 冒落裂隙带发育高度 .253.3.3 矿井涌水量预测 .274 矿井水文地质类型划分 .285 防治水整体规划（20102014） .305.1 防治水规划时间、依据 .305.2 防治水规划技术路线 .306 矿井防治水规划与设计 .326.1 水文地质物探 .326.2 构造导水性探查 .346.2.1 陷落柱导水性探查 .346.2.2 聚财塔断层（导）富水性探测 .356.3 太原组灰岩水的探查及疏放 .366.
4、3.1 目的与任务 .366.3.2 太灰水的探查 .376.3.3 太原组灰岩疏放技术方案 .386.4 采空积水疏放 .396.4.1 采空积水疏放技术方案 .396.4.2 探放老空水的安全措施 .416.5 防水煤柱留设 .426.4 掘进工作面与采煤工作面防治水技术措施 .436.4.1 巷道掘进阶段 .436.4.2 工作面回采阶段 .476.5 地表水的防治 .477 防治水专项技术研究 .497.1 带压开采技术研究 .497.2 矿井构造控水研究 .527.3 采煤工作面底板突水预测预报 .567.3.1 采煤工作面底板突水前兆监测 .567.3.2 应力原位测试技术 .60
5、7.3.3 矿井水文自动监测报警系统 .62河南理工大学本科毕业设计（论文）48 矿井日常水文地质工作内容与技术要求 .648.1 水文地质补充调查和观测 .648.2 矿井水文地质基础资料和图纸 .658.3 工作面水害预测与防探水 .668.4 其他防治水措施 .669 矿井防排水系统评价 .6610 防治水工程实施进度与费用概算 .68结论与建议 .69参考文献致谢河南理工大学本科毕业设计（论文）5前 言煤矿水害是与瓦斯、火灾等并列的矿山建设与生产过程中的主要安全灾害之一，长期以来，因为煤矿水害而给国家和人民带来的人身伤亡和经济损失极为惨重。近年来，煤矿重特大水害事故、突水淹井、淹采区事
6、故多发，并有逐步上升的趋势。为遏制煤矿重特大水害的事故的频繁发生，国家安全生产监督管理局和国家煤矿安全监察局就加强大煤矿防治水工作提出了关于加强煤矿水害防治工作的指导意见 （安监总煤矿（2006）98 号） ，明确要求煤矿企业要认真编制并组织实施矿井中长期防治水规划和年度防治水计划。2006 年 6 月 15 日，国家煤矿安全监察局局长赵铁锤在全国煤矿水害防治工作座谈会上再次要求各煤矿企业和有关单位要针对当前及今后一个时期煤矿水害防治工作的实际情况，认真编制煤矿防治水规划和水害应急预案，建立矿井水害防治工作长效机制。这一方面表明了国家有关部门在对煤矿水害的高度关注，另一方面表明了煤矿中长期防治
7、水规划在防治水工作中的重要性。双柳煤矿是汾西矿业集团主力矿井之一，双柳井田地处河东煤田中部，在水文地质单元中属柳林泉域系统。现年产原煤 250 万吨，目前开采二叠系山西组 3#、4 #煤层（上组煤） 。在未来 5 年河南理工大学本科毕业设计（论文）6内，双柳煤矿计划开采石炭系 8#、9 #、10 #煤（下组煤） ，由于开采深度增大，面临的水文地质问题更加严重。上组煤和下组煤层都存在带压开采问题。上组煤距离太原组灰岩含水层 2030M，承受太灰水压 25MPa，下组煤距离奥灰含水层平均 60m，煤层底板承受奥灰水压 27.28MPa。同时由于下组煤层的直接顶板为太原组灰岩，在开采过程中受到顶板灰
8、岩水的影响。已探明和未探明的断层及陷落柱的导水性也是双柳矿现存的较大水文地质问题。鉴于以上存在的诸多水文地质问题，汾西矿业集团委托煤炭科学研究总院西安研究院为双柳煤矿编制防止水 5 年规划，合理地安排矿井防治水工作，避免矿井防治水工作的盲目性，合理而有计划、有步骤地安排防治水的工程和科研项目，确保煤矿安全和高产高效。本项目在实施过程中收集了矿井已有地质、水文地质资料，分析了矿井水文地质条件，确定了矿区存在的水文地质问题，并针对双柳煤矿的水文地质特点，结合双柳煤矿的采掘计划，提出了双柳煤矿的防治水规划总体思路，确定了双柳煤矿防治水策略，论证了各项探查工程的必要性，合理性和可行性。从矿井地下水观测
9、网建设、矿井水文地质补充勘探、工作面水文地质条件探查、防治水工程安排以及矿井日常水文地质工作要求等方面，全面规划了双柳煤矿今后的防治水工作。规划的制定将对双柳煤矿以后的防治水工作有很大指导作用，其实施将保障矿井的安全高效生产。本规划编制依据：1、 煤矿安全规程(国家安全生产监督管理局，国家煤矿安全监察局，2007 年 1 月)；2、 矿井水文地质规程 （煤炭工业部，1984 年 5 月） ；3、 矿区水文地质工程地质勘探规范 （国家技术监督局，1991 年） ；4、 井下探放水技术规范 （煤炭工业部，1996 年 12 月） ；5、 建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 （国家煤
10、炭工业局，2000 年5 月） ；6、 关于加强煤矿水害防治工作的指导意见 （国家安全生产监督管理局，国家煤矿安全监察局安监总煤矿（2006）98 号） ；7、 双柳煤矿水文地质补充勘探报告 （煤炭科学研究总院西安研究院，2008 年） ；8、双柳煤矿 20102014 年生产衔接规划；9、 煤矿防治水规定 （2009 年 12 月 1 日，国家煤矿安全监察局）河南理工大学本科毕业设计（论文）7第一章 矿井基本概况1 矿区概况1.1 矿区交通地理概况汾西矿业集团双柳煤矿位于山西省河东煤田中部。南距柳林县城 17km，行政区划属吕梁地区柳林县。井田面积 31.03km2，其范围北至三交三号井田精
11、查区 13 剖面线，南至聚财塔北断层，东至精查区东界。区内交通较为便利，柳林县有铁路和公路与全国各地相通，县城通往孟门镇的油路从矿区中部穿过，距 307 国道 16Km。图 1-1 交通位置图1.2 矿区地理本区属吕梁山系，为典型的黄土高原地貌。地形形态主要为侵蚀地形，表现为强烈切割的梁峁状低中山黄土丘陵，冲沟密集而窄、河床基岩出露。区内植被稀少，水土流失严重。纵观区内地形，东高西低，沟谷基本呈东西向垂直黄河分布。区内地形最高点位于白家坡南，标高+1000.5m，最低点为西南角的黄河滩，标高+644.0m。本区属黄河水系，区内无大的河流，河南理工大学本科毕业设计（论文）8只有数条东西向的季节性
12、流水的冲沟向西汇入黄河。雨季水流量大，79 月份流量占全年的5070%。黄河从区西缘流过，流经距离约 10km，河床高程约+610+650m，年平均流量924.4m3/s，最大流量 19500 m3/s 。本区地处晋西北黄土高原，为大陆性季风气候，暖温带半干旱地区。年平均气温 8.8，1 月份最低，平均为-7.6，7 月份最高，平均 22.6。多年平均降水量 519.3mm，最大降水量在 7月份，为 1299mm，最小在 12 月份，为 3.6mm。蒸发量年平均值为 2141.9mm，最大在 6 月份，平均为 362.3mm。1.3 矿井生产概况双柳煤矿前身是柳林的白家焉煤矿，为年产 15 万
13、吨的地方小煤矿。1999 年，汾西矿务局在国家煤炭工业局以煤规字1999第 129 号关于成立汾西矿务局双柳煤矿的请示和国家计委以计1999第 946 号关于汾西矿务局双柳煤矿扩界问题的批复的基础上，对原有井田进行扩界后开始技改扩建，从 1998 年 9 月 18 日开始建井，2001 年 6 月 29 日开始投产，2002 年 5 月 28 日正式挂牌成立双柳煤矿，隶属汾西矿业集团有限责任公司，原设计生产能力 150 万吨/年，经过多次技改扩建，目前主采山西组煤层，实际生产能力 300 万吨/年。矿井采用立、斜井混合开拓方式，采区是大巷中央开拓，双翼布置工作面回采；工作面采用长壁后退式进行回
14、采。2005 年产量146.7 万吨，2006 年产量 196.1 万吨，2007 年产量达到 241.8 万吨。计划 2012 年开采下石炭系组煤。1.4 矿井以往水文地质工作1989、1995 年 148 地质队提交的详查、精查报告分别于己 1990、1997 年被山西省煤管局和中国煤田地质总局审查批准，涉及本区钻孔共 9 个，其中井田内 6 个。1999 年，汾西矿务局生产勘探队在上述工作的基础上，完成了双柳煤矿地质报告，报告认为初步查清了本区水文地质条件，确定了水文地质条件为简单的裂隙岩溶充水矿床，指出了奥灰水潜在威胁，同时报告还指出钻孔工程偏稀，还需在生产建设中进行补充勘探。2005
15、 年 3 月，煤炭科学研究总院西安分院完成了双柳煤矿开采水文地质可行性论证研究 ，该报告认为双柳煤矿上组煤开采水文地质条件相对简单，充水水源主要为山西组裂隙含水层，经采掘活动可逐渐疏干，底板太原组灰岩含水层在无垂直导水通道沟通奥灰的情况下，仍以静储量为主。下组煤开采矿井充水水源为顶板太灰含水层和底板奥灰含水层水，具备奥灰突水的不利因素，带压开采方法及其配套措施是防治奥灰突水的基本技术体系。该报告明确提出了双柳煤矿防治水技术路线以及补充勘探的具体要求。2006 年 11 月，山西省煤炭地质 148 勘查院提交了山西省柳林县汾西矿业河南理工大学本科毕业设计（论文）9集团公司双柳煤矿补勘地质报告，该
16、报告是在井田内各阶段地质勘探资料及三交三号井田精查地质报告的基础上，进行认真的综合分析整理编制而成的，达到了精查报告的研究程度。主要成果：(一)、查明了井田的总体构造形态为一向西倾斜的单斜构造，控制了井田内次级褶曲轴向和产状。(二)、对含煤地层进行了进一步的研究，查明井田内稳定可采煤层为 4(3+4)、8、9(8+9)号煤层，查明了煤层的层位、厚度、结构及分布形态和范围。(三)、查明直接充水含水层和间接充水含水层的岩性、厚度、埋藏条件、水位、水质、富水性及分布情况，地下水的补给、径流、排泄条件，查明了隔水层的岩性、厚度及隔水性能，基本查明了矿井充水水源及途径，并预计了矿井涌水量。确定井田水文地
17、质勘探类型为二类一型和三类一型。即双柳煤矿为以裂隙和岩溶含水层充水为主的水文地质条件简单的矿井。2008 年 10 月，煤炭科学研究总院西安研究院提交了汾西矿业集团双柳煤矿水文地质补充勘探报告，本次水文地质补充勘探共施工水文地质勘探钻孔 8 个，其中奥灰水文孔 3 个，太灰水文孔 5 个，实际完成钻探工程量 4854.49m，抽（注）水试验10 层次，水文测井 4829.65m，水质简分析 8 件，水质全分析 39 件，同位素测试 5 组，岩石力学测试 74 组，完成了 1：1 万水文地质 38.6km2。该报告基本查明了太原组灰岩含水层和奥套系峰峰组、上马家沟组含水层的水文地质条件，探查了太
18、灰与奥灰含水层之间的连通性，运用解析法及数值法预测了矿井涌水量。双柳煤矿属华北型石炭二叠系含煤建造，地层自老至新有下古生界中奥陶统；上古生界石炭系中统本溪组，上统太原组；二叠系下统山西组、下石盒子组，上统上石盒子组及石千峰组，新生界第四系。地层由老至新叙述如下： 奥陶系中统上马家沟组（O 2s）本组与下伏下马家沟组地层呈整合接触。上部岩性为深灰色中厚层状灰岩，泥晶及微晶结构，致密、坚硬、质纯，矿物成分以方解石为主，其次为白云石、石英、燧石及粘土矿物少量，裂隙较发育，以溶蚀裂隙为主，局部裂隙方解石晶体所充填；下部岩性为浅灰色白云质灰岩，微晶结构，中厚层状构造，岩石致密、坚硬，质较纯，局部岩石破碎，裂隙较发育。钻孔揭露厚度
