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1、*（集团）有限责任公司刘庄煤矿1102 工作面水文地质情况 分析 报 告及综合防治水措施刘庄煤矿生产科地测组2011.081102 工作面 水文地 质情况分析报告 及综合防治水措 施一、工作面概况1102工作面位于二采区前进方向的南翼。东侧是 1104工作面，现已回采完 毕；西侧是 1106工作面，尚未采掘。1102工作面总体位于一单斜构造之上，该 区域煤层极不稳定，结构复杂，含二-四层厚约 0.020.05 米的深灰黑色碳质 泥岩、泥岩夹矸层，煤层倾角06，平均3，在局部由于受到的构造应力比较 集中， 煤层出现了拉伸、变薄甚至出现了无煤区。3、4#合并煤层顶板为中粗 粒灰白色长石石英砂岩，局
2、部发育有泥页伪顶（灰-黑灰色）；底板为黑-灰黑 色泥岩。该工作面切割巷的南部为山前小煤矿，据相邻工作面的采掘资料可知，该小 矿在该区有越界现象。另外，在工作面的西部有S7地质钻孔（封孔良好），据资 料显示，该区域内煤层厚度约 3.25米左右。二、水文地质情况1、地面水文地质情况1102工作面位于新庄则村东侧，和尚峁西侧（现已搬迁），地表标高 823 978 米，沟谷纵横，地形复杂；大部为黄土层覆盖,多位耕地，沟底二叠系地层广 泛出露；几条山间公路纵横穿过该面，有一条小河从工作面切割巷南部横穿而过。根据采掘区域的地表调查，没有明显发现地表积水渗漏的渗水点，对井下开 采的影响较小。2、工作面水文地
3、质概况1、第四系松散层含水层：矿山内新生界第四系砂质粘土，厚度 020 米。 富水性弱，局部底洼处富水，一般不含水，为松散孔隙型弱含水层。2、二 煤层上部二叠系砂岩裂隙含水层组：主要有二 煤层顶板砂岩下石盒11子组底部砂岩等数层含水层构成，累计厚度 20 米左右。矿山内含水层主要有山 西组大占砂岩段、香炭砂岩段；下石盒子组砂锅窑砂岩；下盒子组底部老君庙砂 岩；期间均有厚层泥岩相隔阻。上述砂岩多为中粗粒砂岩，泥硅质胶结，裂隙 不发育，富水性及透水性较弱。属孔裂隙承压水，为二 煤层顶板直接充水含水 1层。据矿井生产情况，该含水层主要以顶板淋水形式向矿井充水。另据登封煤田 区域资料，钻孔单位涌水量为
4、 0.000160.019L/s.m ，渗透系数为 0.00072 0.06m/d。3、二 煤层底板水层：1可以分为直接底板含水层和间接底板含水层两类。(1) 直接底板含水层：为太原组上段灰岩含水层，有L、L两层灰岩组成，78其中 L7 灰岩较发育，平均 6 米左右。该含水层富水性较弱，但极不均一，涌水7量为10-50m3 /h, 一般为20m3 /h。在雨季可增加30 50% 据抽水资料表明， 单位涌水量为0.004870.302L/s.m渗水系数为0.08-2.93m/d.据矿井生产情 况，多数矿井无底板水，说明该含水层补给、径流条件差，富水性也较弱。但该 含水为二 煤层底板直接充水含水层
5、，属岩溶裂隙承压水，对二 煤层开采有直11接影响。(2) 间接充水含水层：有太原组下段 L -L 灰岩及奥陶系灰岩组成，其中14L 、L 灰岩相对较稳定，较发育，岩性为含燧石生物灰岩，厚度3.5-35.0米平14均13米。富水性强，该含水单位涌水量为0.59L/s.m,为二 煤层底板间接充水1含水层，属岩溶裂隙承压水，富水性、导水性不均一，局部地段具较强的富水性 和导水性。属岩溶裂隙承压水，该区地下类型为HCO3-Ca型和HCO3-Ca.Mg。4、主要隔水层充水因素分析在含水层之间广泛分布着隔水岩层或弱透水岩层，它们都具有一定的阻水性 能，其阻水能力取决于岩性、岩层结构、厚度及稳定性，在后期构
6、造作用的破坏 下，可大大削弱隔水层的阻水性能，甚至使其起不到隔水作用，从矿井防治水的 角度出发，对本矿区主要隔水岩层叙述如下：1、二 煤层顶板隔水层：1有二 煤层顶至砂锅窑砂岩底间的泥岩、砂质泥岩组成，厚度40-70米。一1般情况下能隔离山西组各砂岩含水层，避免其砂岩水连通并进入二 煤层涌入矿1井。但在构造破坏情况下将失去隔水作用。2、二 煤层底板隔水层：1由泥岩、砂质泥岩及细砂岩组成，厚约 5 米。一般情况下可阻隔太原组灰岩水进入二 煤层矿井。但在断裂切割、采掘等引起压裂、震动情况下，此隔水层1可能失去隔水作用，诱发淹井事故。3、太原组中段隔水层：由泥岩、砂质泥岩及细砂岩组成，厚约 20 米
7、。具有一定隔水作用，正常情 况下能阻止太原组上、下段灰岩含水层发生水力联系，避免下段灰岩水进入二1 煤层矿井。4、本溪组铝矿质岩隔水层：由铝质岩、铝质泥岩组成，平均厚 8 米左右。岩性较致密，节理裂隙不发育， 正常情况下该隔水层可阻止寒武系与石灰系太原组含水层发生水力联系，如遇厚 度变薄、构造破坏等情况，可能失去隔水作用，导致两含水层地下水发生水力联 系，对矿井构成潜在威胁。三、水文地质情况分析1102 工作面掘进过程中所受的水害影响主要有武家山采空区积水、1104 采 空区积水、煤层顶底板砂岩裂隙水、太原组灰岩水及奥陶系灰岩水。1、在 1102 工作面靠近切割巷附近，将要受到武家山小煤矿越界
8、的影响，据 相邻工作面的资料分析，该矿非法越界开采（约30 米左右），而设计切割巷距离 武家山井田的保安煤柱约 80 米，且采空区内存在大量积水，积水量约 37 万 m3， 水压在 0.5Mpa 左右。2、1104采空区积水：在1102工作面的施工过程中主要受相邻 1104工作面 采空积水的影响，必须加强对相邻采空区积水的排放。3、3、4#煤层顶底板砂岩含水层包括顶板 S 砂岩及底板 K 砂岩,区内砂岩厚3度一般均超过 6米，但富水性较弱，对掘进基本无影响，主要表现为微量的淋头 水。4、太原组灰岩含水层是该区域的间接含水层，L L厚度约为35米，区内15水位标高约为 580 米， 3+4#煤层
9、底板标高 475-530 米，所承受的水压为 0.51.05MPa。根据煤矿防治水规定计算突水系数：T =P/M=0.5/27=0.02MPa/m；minT =P/M=1.05/27=0.04MPa/mmax式中：T突水系数；P煤层承受的水压，最小取0.5MPa、最大取1.05MPa； M底板隔水厚度，取27米。（注：以上数据参照S钻孔资料）7综上所述：0.02MPa/mWTW0.04MPa/m据以上计算结果，该区域太灰水的突水系数 T 值小于煤矿防治水规定 中的临界值 0.1 MPa/m ，因此在正常块段掘进时没有太灰水突出的威胁，但 在断层、陷落柱等地层薄弱地带，也可能会造成突水事故的发生
10、，因此在掘 进过程中，必须严格执行“有掘必探，有疑必钻”的原则。5、奥陶系灰岩含水层是重要的含水层，区内奥陶系灰岩岩溶裂隙水水位标 高 796 米左右，上距 3+4# 煤层约 140 米，开采 3+4# 煤层所承受的水压为 2.66 3.21Mpa,根据煤矿防治水规定计算突水系数：T =P/M=2.66/140=0.02MPa/mminT =P/M=3.21/140=0.023MPa/mmax式中：T突水系数；P煤层承受的水压，最小取2.66MPa、最大取3.21；M底板隔水厚度，取140米综上所述：0.02MPa/mWTW0.023MPa/m据以上计算结果，该区域奥灰水的突水系数T值远小于煤
11、矿防治水规定 中的临界值0.1 MPa/m，因此在该区开采3+4#煤，一般没有突水的威胁，但 在地层比较薄弱的地带（如受陷落柱、断层等地质构造破坏）可能会造成突 水，因此在掘进过程中，必须严格执行“有掘必探，有疑必钻”的原则。四、防治水措施根据以上水文地质条件的分析，为了消除1102工作面在掘进、回采过程中 受到的水害威胁，故提出以下防治水措施：1）如果在施工过程中出现的顶板淋头水影响正常生产时，必须停止掘进， 待其自然卸压，确保安全后方可向前掘进。2）、施工队组必须不间断的对相邻1104工作面的采空区积水进行排放。3）如果在施工过程中发现底板变潮甚至出现渗水现象时，施工队组必须立 即向矿调度
12、汇报，根据现场实际情况，有必要时必须撤出受水害威胁区域的所有 人员，待其查明原因后方可向前掘进。4）在掘进过程中施工队组必须保证排水系统的安装紧跟工作面，使其排水 能力达到 50m3/h。5）掘进过程中必须严格执行集团公司关于“有掘必探，有疑必钻” 的防治水原则，利用物探、钻探综合法积极探查区内的隐伏构造及水患威胁。6）在掘进过程中一旦意外揭露小型构造及陷落柱，必须停止掘进，汇报矿 调度室，查明区内的水文地质情况后方可继续掘进。7）在施工切割巷前必须通过物探、钻探等综合手段探明武家山小煤矿越界 的范围，确保 23409 切割巷与其井田保安煤柱符合煤矿防治水的规定，保证 安全后方可向前掘进。五、
13、防治水目的为了消除工作面在地层薄弱地带受到的太灰水和奥灰水的水患威胁和查清 在掘进区域是否存在影响安全生产的隐伏断层、陷落柱等地质构造体等，因此巷 道在掘进（回采）过程中必须坚持“有掘（采）必探、有疑必钻”，尤其在综合 分析异常区域，进行重点探测，确保该工作面的顺利采掘。六、防治水设计根据山西焦煤提出的“有掘必探、有疑必钻”的探放水原则，全面推行“物 探先行、提供目标、钻探验证、综合治理”的煤矿水害防治方法，故我矿决定在 1102 工作面的掘进和回采过程中先用物探仪器进行探测，如有物探异常区再进 行钻探验证。（一）、掘进过程中的防治水设计1、物探设计（1）、物探目的为落实好“有掘必探、先探后掘
14、”和集团公司提出的“无预报揭露地质构造 就是事故”及对地质构造变化全面进行预测预报的总体要求，推行“物探先行、 钻探验证”的综合防治水措施，查明在 1102 工作面掘进过程中的地质构造及水 患因素，我矿决定将在掘进和回采过程中用高分辨电法仪对迎头的含水异常体做 出定性或定量的解释，从而达到消除水患的目的。（2）、物探设计方案a、掘进过程中的物探设计方案YD32（A） 高分辨电法仪将对巷道每掘进 6080米进行一次高密度或三极超前探测掘进头高分辨电法仪 M8 M7 M6 M5 M4 M3 M2 M1 A3 A2 A1图一Al A2 A3为发射电极（两相邻电极之间相距4米）；M3 M2 Ml为 接
15、收电极（两相邻电极之间相距4米）；B为无穷远电极（距仪器距离）300米 具体施工时，依据上法布置供电电极，布置好以后，供电电极、无穷远电极及仪 器均固定不动，测量电极M、N根据设计的观测系统由仪器自动切换进行探测。2、钻探设计 物探结束后，为了保证施工安全，根据物探结果，对异常区再进行钻探验证。1）、单孔设计参数（1）、本次钻进钻机选取SGZLIIIB钻机，以孔径75mm开口钻进，钻进 1215 米时停止钻进进行安装孔口管封孔，根据煤矿防治水规定中第九十 七条的规定，本次钻进钻孔的终孔孔径不得大于 75mm。（2）、根据煤矿防治水规定第九十八条的规定，本次钻进必须安装不得 小于10米、直径为75mm的孔口管，在孔口管一端安装高压闸阀。在安装完孔口 管后，利用稠的水泥浆将套管封死，待水泥凝固 72小时后,必须进行耐压试验， 当水压达到 2.5Mpa 并稳定 30 分钟后，孔口管周围不漏水时，以孔径 50mm 钻 头向前钻进，否则重新注浆封孔。 （ 见附图一 ）（3）、根据煤矿防治水规定第九十八条中的规定，将此次钻探的超前距 定为30米、帮距定为30米，钻孔的孔深根据施工队组
