木木木煤矿主斜井井口永久封堵方案
木木木煤矿主斜井井口永久封闭方案
安徽理工大学能源与安全学院 教育部省部共建煤矿安全高效重点实验室
2010年5月
木木木煤矿主斜井井口永久封闭方案
木木木煤矿主斜井井口永久封闭方案
1 主斜井位置及水文地质资料
1.1 主斜井位置
木木木煤矿主斜井（井口坐标为X：3966312.925，Y：20535242.962），如下图1为平面布置图，图2为主斜井断面图。已结束其使用功能，现拟永久封闭。特做永久封闭设计。
图1 主斜井平面布置图
图2 主斜井断面图
1.2水文地质资料
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木木木煤矿主斜井井口永久封闭方案
(1) 大气降水
历年最大降水量为1395.4mm（1964），最小降水量为450.9mm（1968），年均降水量为779.4mm，降水多集中在每年的7～8月份。煤系被第三系红色粘土质粉砂岩隔水层所覆盖，地表又为丘陵山坡地带，迳流条件好，矿井涌水量与大气降水量变化不大。
(2) 地表水
木木木煤矿位于徂徕山和蒙山二大分水岭之间，小汶河之南岸，地势东高西低，属山间凹地型，井田东部由新生界第三系官庄组砾岩构成小汶河三级阶地，俗名木木木，其海拔标高为+184.5m。小汶河河谷两岸是由第四纪黄土、砂土构成的一级阶地，地势较木木木煤矿低凹。
井田东南部有流向西北的季节性大河，它发源于蒙山余脉，河床在饮马泉附近与煤系地层及井田边界大断层呈斜交并系，河床流经禹村断层后，沿奥陶纪石灰岩露头喀斯特岩溶地带经徂阳向南与小汶河汇流，至大汶口与大汶河汇流。大河河床宽约100～150m，洪水自分水岭携带大量太古代花岗片麻岩风化残余物，河床砂砾石层以石英、花岗片麻岩砾石为主，长石次之，直径1～2cm者约占80%，微含泥沙。河床上游经过木木木断层附近时，其海拔标高为+148.2m，下游经过禹村断层附近时，其海拔标高为143.2m，经过奥陶纪石灰岩露头喀斯特岩溶地带附近时，其海拔标高为+137～+138m，河床平均坡度为0.00294。大河属季节性河流，一般旱季干枯，洪水期水头高度2.1m，上游大山东水位标高+140m，水面宽度220.7m。下游禹村水位标高为+139.1m，水面宽度270.8m，水深1.0m，洪水水力坡度0.0232，流速1.667m/s，流量193.4m3/s。河水及井田范围内第四纪古河床所沉积的含水砂砾石层潜水与煤系含水层的水力联系不大。
井田东北部有一流向西北的季节性小河，它发源于木木木以东，太古代花岗片麻岩露头区，下游河床与木木木大断层呈斜交关系，至徂徕镇东与小汶河汇流，河床宽约50～70m。无洪水位记载，据初步调查(洪水痕迹法)，80余年来历次大水从未漫过木木木井田及附近村庄地面。主井、副井、东风井井口标高分别为+147.3m、+146.7m、+148.6m。工业广场内主要工业设施地面标高在+145m左右，矿井不受洪水威胁。小河古河床内所沉积的含水砂砾石层不整合于第三纪官庄组砾岩及木木木断层之上，含水砂层与木木木断层及煤系含水层之间的关系尚不清
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木木木煤矿主斜井井口永久封闭方案
楚。
(3) 含水层及隔水层
木木木煤矿开采山西组煤2、3、4及太原组煤6、11、13、15，煤层露头与第四系砂层、第三系管庄组砾岩层呈角度不整合接触，矿井以回收原禹村煤矿边角块段，残留煤柱为主。因此，矿井开采的直接充水含水层为第四系含水砂砾层、第三系管庄组砾岩、太原组四灰含水层及原禹村煤矿老空积水，间接充水含水层为本溪组徐灰、草灰及奥陶系石灰岩含水层。主要隔水层为第三系红色砂质泥岩、石盒子组杂色粘土岩及煤系内各主要含水层之间的煤层、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩。现将其各主要含水层、隔水层的水文地质特征分述如下：
? 第四系砂砾石含水层
属第四系古河床松散沉积物，井田内广泛分布，面积约2km2，厚度在10m左右，上部为黄色耕植土，下部为含水砂砾层，分别掩盖在第三系砾岩、含煤地层及奥灰、断层露头的上部。含水砂砾层仅分布于沈村和杜村附近，砂粒直径0.05～0.20m，砾石直径0.5～1.0m，构成大汶河的古河床。主要接受大气降水和地表水的补给，含水丰富。据抽水试验资料，其渗透性系数k=199.05m/d，影响半径R=680.2m，含水部分厚度在3m左右，暗流流量230.9m3/h。为一富水性强的孔隙潜水含水层。
? 第三系官庄组砾岩含水层
砾石矿物成分以寒武系、奥陶系石灰岩为主，底部有少量石炭系砂岩。砾石直径0.01～1.0m，呈次棱角状，钙质和红色泥质胶结，井田内广泛分布（仅局部地段不连续），局部山西组中厚煤层（煤2、4）被侵蚀。原禹村煤矿自1975年开始，就对砾岩下压煤进行了回收，在开采过程中一次出水最大流量126m3/h，一般初始流量在60 m3/h左右，3个月后降至24 m3/h以下，半年后降至6～12 m3/h。原禹村煤矿闭坑前，砾岩涌水量在66m3/h左右，是矿井充水的主要来源。
? 太原组第四层石灰岩含水层
四灰构成煤13的直接顶板，四灰顶面上距煤11在13～23m左右，底面下距煤15在6～20m左右。四灰厚度2～6m，平均3m左右 , 据抽水试验资料，其渗透性系数K=0.016m/d，影响半径R=195.2m。原禹村煤矿井下钻孔放水试验表明，在-200m水平，钻孔孔口压力为2.3MPa，钻孔直径50mm，涌水量稳定在42m3/h左右。原禹村煤矿曾在-200m东大巷沿13层煤掘进巷道长度250m，仅出现淋水。原木木木煤矿在回采13层煤东翼工作面时，揭露四灰，基本无水。
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木木木煤矿主斜井井口永久封闭方案
? 本溪组徐灰、草灰含水层
徐灰上距太原组煤15在6～31m左右，平均24m左右，徐灰厚度7～16m，平均10m。裂隙发育含水丰富，是新汶煤田内许多矿井的突水水源之一。草灰平均上距徐灰在8m左右，平均下距奥灰在7m左右，草灰厚度4～11m，平均厚度7m。裂隙发育含水丰富。
? 隔水层
隔水层自下而上主要有两层，第一层在上石炭统太原组中，位于煤16和徐灰之间，主要由灰色粘土页岩组成，厚度4～16m。第二层在上二叠统石盒子组中，由一套灰色铝土页岩、绿色粘土页岩互层组成，总厚度30～50m，下距煤2在50～70m左右。
2、设计依据
根据《煤矿安全规程》第九十四、九十六条的规定，废弃的井巷必须进行采取封闭措施。具体标准如下：
第九十四条 报废的立井应填实，或在井口浇注1个大于井筒断面的坚实的钢筋混凝土盖板，并应设置栅栏和标志。报废的斜井应填实或在井口以下斜长20m处砌筑1座砖、石或混凝土墙，再用泥土填至井口，并加砌封墙。报废的平硐，必须从硐口向里用泥土填实至少20m，再砌封墙。报废井口的周围有地面水影响时，必须设置排水沟。封填报废的立井、斜井和平硐时，必须做好隐蔽工程记录，并填图归档。
第九十六条 报废的井巷，必须在井上、下对照图上标明。 其它规程及相关文件制定的斜井井巷封闭标准如下：
1、报废的井巷和峒室，必须及时封闭。封闭之前，入口应设明显标志，采取措施，禁止人员入内。
2、报废的竖井、斜井和平巷的入口，应封闭、填实，并在其周围设高度不低于1.5m的栅栏和挖掘排水沟，防止地表水进入地下采区。
由于本矿井徐灰、草灰、奥灰含水层在地面广泛出露，直接接受大气降水和第四系潜水的强烈补给，含水层富水性强，动水量较大，处在第四纪冲击层中，结合后续相关理论计算，采用挡水墙设计。
挡水墙结构型式不外乎楔型、矩型(不掏槽) 和球型3 种，而楔型又分为单锥楔型和多锥楔型2 种。楔型挡水墙比较常用，矩型次之，球型一般很少采用。
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