带压开采安全技术措施

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1、带压开采安全技术措施 一、矿井基本状况 山西柳林汇丰兴业曹家山煤业有限公司位于柳林县城东南7km处，行政区划属庄上镇和陈家湾乡，井田内由北向南有陈家焉村、高狮坡村、付家焉村、长焉村、张家社村、梨树凹村和郭家山自然村。其地理坐标为： 东经：11056191105852； 北纬：372146372401。 井田南北长4.145km，东西宽3.752km，井田面积8.441km2，批准开采410号煤层，制定生产能力90万t/a。 二、地质概况 一含煤地层 含煤地层主要有石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。 1、石炭系上统太原组 太原组为井田主要含煤地层之一，为海陆相含煤沉积建造，依据本组岩性特征可分

2、为三段： 1下段 本段从K1砂岩底至10号煤底。地层厚34.2637.80m，平均35.29m。岩性主要为细碎屑岩，即灰灰黑色泥岩、粘土岩、灰白色砂岩。泥岩中富含植物化石。 2中段 本段从10号煤层底至L3灰岩底，厚度15.2225.15m，平均21.48m，横向上变化不大。岩性主要为灰黑色泥岩、煤层、砂质泥岩及灰白色砂岩。 沉积层之间发育有8上、8下、9、10号煤层。9、10号煤层为全区可采煤层，8上号为稳定大部可采煤层。9、10号煤层之间沉积一套灰黑色泥岩，由北向南厚度逐渐变小，于井田南部边缘9、10号两煤层合并；8、9号煤层之间沉积一套灰黑色泥岩、砂质泥岩、灰白色中砂岩、细砂岩，垂向上呈

3、反粒序，横向上由北向南粒序为中粒细粒，然后相变为泥岩。反映了砂体沉积过程中具有显然的侧向迁移特点，说明了该砂体为一分流河道砂。 3本段地层由L3灰岩底至K3砂岩底，厚度28.8040.26m，平均33.19m。岩性主要为3层石灰岩、煤层、灰黑色泥岩及少许粘土岩。其中L3、L4、L5三层灰岩全区发育稳定，发育有6上、6、7号煤层，均为不稳定不可采煤层。 2、二叠系下统山西组 为井田内另一个主要含煤地层，为陆相含煤沉积建造，岩性主要为灰色、灰黑色砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层，含2、3、4、5上、 5下号煤层，其中4号煤层为全区稳定可采煤层，其余均为不稳定不可采煤层。 二井田构造 本井田主体为一单斜构

4、造，走向NW，倾向SW，倾角29，局部发育有向背斜构造，目前未发现断层，在井田北部长焉煤矿内9号采掘发现有一个椭圆状陷落柱X1，长轴50m，短轴25m，无岩浆岩侵入。 S1向斜：位于井田中部，轴向由北北东向转为南西向，东翼较西翼陡，东翼走向北东，倾向北西，倾角4左右，西翼走向北东，倾向南东，倾角3左右，向斜轴在井田内延伸长度2300m左右。 S2背斜：位于井田东北部，轴向由北东东向转为北东向，南翼较北翼陡，南翼走向北东，倾向南东，倾角6左右，北翼走向北东，倾向北西，倾角4左右，背斜轴在井田内延伸长度1300m左右。 总之，井田地质构造简单为一类。 三、矿井水文地质 井田为黄土丘陵区，大部分被中

5、、上更新统黄土覆盖，只在沟谷中出露少部分基岩。 井田内无常年性河流，沟谷中多为短暂的季节性河流或煤矿排水形成的小溪流。 一抽水试验及参数计算 井田西南部CZK4号孔为水文地质勘探孔。孔深208.12m，终孔于奥陶系灰岩中。抽水分两个试验段：第一试验段082m，为下石盒子组和山西组含水层。第二试验段0178m，为下石盒子组、山西组和太原组含水层。参数计算采纳裘布衣公式和经验公式，计算结果见表;收集到井田外河东煤田柳林勘探区地质勘探最终报告中75水文孔抽水试验和26孔注水试验资料见表。 抽水试验计算成果表 孔号 试验层位 含水层厚度(m) 静止 水位 (m) 降次 降深 (m) 涌水量 (L/s)

6、 单位涌水量 (L/s.m) 渗透 系数 (M/d) 影响 半径 (m) CK4 P1s 11.87 875.84 1 35.82 0.014 0.00039 0.00263 18.37 P1s+C3t 25.47 825.52 1 12.05 0.170 0.01411 0.0330 23.16 75 C3t 27.57 801.71 1 23.63 0.985 0.0412 0.1742 26 P1s 841.01 1 0.000414 0.000696 二井田主要含水层组 1、奥陶系岩溶含水层组 奥陶系在井田内全部被覆盖，本区共施工奥陶系延深孔二个(CZK4、601)号钻孔)，钻孔揭露最

7、大厚度31.42m，均只打到峰峰组上部石灰岩，岩性主要为深灰色厚层状石灰岩，据区域资料，本区峰峰组富水性弱。 本井田西侧兴无煤矿为了解决生产生活用水，于1991年委托吕梁地区凿井队在矿区东部施工了三个水源井，终孔层位均为奥陶系中统上马家沟组，岩性主要为厚层状石灰岩，豹皮状灰岩、泥灰岩和角砾状泥灰岩，岩溶裂隙发育，含水层富水性中等强。其具体状况见下表： 水 源 井 特 征 表 煤矿 水井编号 座标 井深(m) 水位 埋深(m) 水位 标高 (m) 涌水量t/d 终孔 层位 X Y Z 兴无 煤矿 1 4140629.15 19494185.812 854.57 342.00 53.39 801.

8、18 968.46 O2s 2 4139972.50 19494633.20 862.00 395.66 60.75 801.25 968.46 O2s 3 4141577.21 19493867.71 840.46 401.25 39.45 801.01 1348.27 O2s 综上所述，本井田奥陶系灰岩含水层水位标高为801m左右。 2、石炭系太原组岩溶裂隙含水层组 井田内东北角沟谷中仅局部出露，含水层主要为3层灰岩，灰岩从上至下依次为L5、L4、L3。钻孔揭露总平均厚度为21.69m，在曹家山井田、陈庄井田9个精查孔中有5个钻孔遇第一层灰岩即孔漏不返水，其中包括在本井田施工的CZK2、C

9、ZK3、CZK10三个钻孔。另外CZK4水文孔消耗量增大，其余三孔消耗量无显然变化。钻孔中碰到溶孔直径1520cm，岩溶发育程度及富水性反映出显然的垂直分带性。当太原组灰岩标高大于800m时岩溶发育，钻孔冲洗液漏失严重不返水。低于800m时岩溶发育差，钻孔无一漏水现象发生。可见太原组灰岩岩溶发育具等高性，同时表现出等深性，即灰岩距基岩面距离小于100m，钻孔孔漏，岩溶裂隙发育，当灰岩距基岩面距离大于100m，钻孔冲洗液消耗量不大，岩溶裂隙不发育。而与其上覆松散层的厚度无关。CZK4孔山西组、太原组混合抽水结果：单位涌水量0.01411L/s.m，水位标高825.52m，渗透系数0.0330m/

10、d，水质属HCO3Mg.Na型，矿化度0.65g/L。 3、二叠系山西组砂岩裂隙含水层组 井田大面积被覆盖，仅在井田西南有出露。含水层以中粗粒砂岩为主，平均厚度14.88m。含水层裂隙发育差，单层厚度小，富水性弱。CZK4孔抽水试验结果，单位涌水量0.00039L/s.m，水位标高875.84m。渗透系数0.00263m/d，水质类型为HCO3SO4Na.Mg型，矿化度0.77g/L。 4、二叠系上下石盒子组砂岩含水层组 含水层主要为中粗粒砂岩，含水层平均厚度18.08m，沟谷中有小泉点出露，泉流量25m3/d，富水性弱，水质属HCO3SO4Na.Mg型，矿化度0.46g/L。 5、第四系、上

11、第三系孔隙含水层组 上第三系上新统沟谷中出露较普遍，含水层主要为底砾岩，厚度不稳定，单井出水量小于5m3/d，富水性弱。 第四系中、上更新统广泛分布于井田内，其含水层补给条件不好，连续性差，单井出水量小于5m3/d，富水性弱。 三地下水的补、径、排条件 井田奥灰岩溶水属区域岩溶水的径流区，奥灰岩溶水向北西排向区外柳林泉，井田距柳林泉群排泄区较近，水力坡度小，柳林泉群出露标高790801m。 石炭系和二叠系含水层在裸露区接受大气降水及季节性河流补给，顺岩层倾向方向运动。上部含水层主要是下石盒子组含水层在沟谷中以腐蚀下降泉的形式排泄。泉流量一般不大。下部含水层顺岩层向西南排出井田外，矿坑排水量是主

12、要排泄途径。 四主要隔水层 1、山西组隔水层 山西组4号煤层以下到太原组是以泥岩为主砂泥岩互层的一套地层，厚度近10m，泥岩及粘土岩隔水性好，砂岩富水性弱，可视为山西组和太原组间较好隔水层。 2、本溪组隔水层 本溪组厚31.89m，岩性主要为泥岩、粘土岩、粉砂岩夹薄层石灰岩和中砂岩，隔水性能好，区域稳定，加之10号煤到本溪组顶界以泥岩为主的无煤段厚35.29m一同构成了奥灰岩与9、10号煤间的重要隔水层。 四、对奥陶系灰岩水带压开采的可行性分析 奥陶系在井田内全部被覆盖，依据水文勘探资料，奥陶系峰峰组上部岩性主要为深灰色层状石灰岩，本区峰峰组厚约100m，富水性弱;奥陶系中统上马家沟组，岩性主

13、要为厚层状石灰岩，豹皮状灰岩、泥灰岩和角砾状泥灰岩，岩溶裂隙发育，含水层富水性中等强。本井田奥陶系灰岩含水层水位标高为801m左右。 井田内各可采煤层在井田西南部均低于奥陶系灰岩水静止水位标高，在开采过程中，由北向南带压程度逐步加大，奥灰水对我矿安全生产是否构成严重的安全威胁，我矿能否进行带压开采，是我们首先必须要进行分析研究的问题。 我矿4#煤层最低底板标高720m，8上#煤层最低底板标高650m，9号煤层最低底板标高640m，10#煤层合并区内最低底板标高660m，均低于奥陶系灰岩含水层水位标高。4#煤层与奥陶系灰岩之间厚度为140.03m ，8上#煤层与奥陶系灰岩之间厚度为87.87m ，9#煤层与奥陶系灰岩之间厚度为76.43m ，10#煤层与奥陶系灰岩之间厚度为67.18m 。 依据突水计算公式： T=P/M 其中： T突水系数MPa/m P底板隔水层承受的水头压力MPa M底板隔水层厚度m。 4#煤层突水系数： T=801-720+140.039.810-3/140.03=0.015MPa/m 8上#煤层突水系数： T=801-650+87.879.810-3/87.87=0.027M