—10m,平均厚6—7m,该层灰岩的岩溶裂隙和溶洞发育不均。据钻探和井下接露,溶洞最大0.1m,岩层分布广泛连续性和补给条件不均,含水量差异大,涌水量1200M3/h—0.6M3/h之间,平均10M3/h—30M3/h,对九矿有很大威胁。
历史上的多次突水事件和淹井事件证明,对矿井水害进行归类总结,对突水特征和突水因素进行分析和研究,及时进行预测预报并制定针对性的防治措施对于指导鹤壁煤业集团公司九矿和其他兄弟矿井安全合理开采具有重要的现实意义。
1.2 国内研究现状
对于矿井突水机理方面的研究,国内外学者都进行了一些有益的研究和探索。由于矿井突水影响因素众多,所以矿井突水的机理研究难度很大,很难进行准确的预测预报。不过在长期的研究和实践中,人们对矿井突水影响因素的认识已趋于一致,但对于这些因素的具体影响程度的认识仍存在较大差别,至今仍未形成一致性共识,由于研究人员各自的出发点不同,侧重点有差异、研究思路、研究方法难以统一研究难以统一,研究结果差别很大。但是,这些研究工作使人们对前人在这方面的主要研究成果进行简要评述,进而确定本项目的主要研究内容、研究方法和要达到的目的。
我国煤矿水文地质条件十分复杂,也是世界上煤矿水害最严重的国家之一,尤其是华北型煤田,许多矿井不同程度地受到煤层底扳以下奥灰岩溶水的成胁与危害,历史上曾多次发生突水淹井事故,造成重大经济损失和人员伤亡。经过多年的研究与探索,我国在煤矿防治水的理论和技术方面有了很大发展和提高。在突水机理的研究长,借鉴国外的经验和理论,曾先后提出“突水系数”、“等效隔水层”和底板隔水层中存在“原始导高”以及煤层开采对其底板的“破坏深度”等概念。总结归纳提出了底板突水的“原位张裂”“强渗透通道”、“岩水应力关系”、“关键层”和“下三带”等新理论,从不同方面揭示了突水发生的机理。同时,应用物探、化探技术,如槽波地震,坑道透视、地质雷达,井下电法,以及连通试验、氡气测定等方法,发现“地质异常体”,确定地下水通道和水源.进一步达到突水预侧预报的
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目的。此外,在突水预测预报中,还采用了“专家系统”、“非线性理论”等方法。
1.3 研究思路
本论文的研究首先要明确研究的目的任务,然后在调研和分析的基础上确立研究的技术路线。
(1)收集并分析鹤壁煤业集团公司九矿的矿井地质、水文地质、工程地质资料和其他基本情况。
(2)对九矿的主要含水层、隔水层进行分析,查明对九矿有威胁的主要含水层,以及含水层之间的水力联系,地表水、大气水的影响,地下水的补、径、排关系,断层、陷落柱等构造对地下水运动的影响。
(3)分析矿井突水水源、突水通道、等突水因素,人为采动对突水因素的影响。
(4)对历史上的突水事故进行总结,并分析突水类型、突水水量变化、等矿井突水特征。
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2 井田概况
2.1 位置交通
九矿位于鹤壁市北郊,隶属鹤壁集乡所管辖区。西起一11煤层露头和F155断层,东至二1煤底板等高线-400米水平向上垂线与龙宫勘探区毗邻,南面与3986800和3986600线分别与汤阴矿和秦马庄义利矿为界,北抵一11煤层底板等高线-250米水平线向地面垂线。东西宽约2公里,南北长约4.5公里,面积约7.6平方公里。地理位置为东径114°07′24″~114°08′40″,北纬36°0′35″~36°03′01″。
鹤壁煤电股份有限公司九矿位于河南省鹤壁市北部鹤壁煤田的北部边界,地处太行山复背斜东麓。距京广铁路安阳车站约14km,东南距京广铁路汤阴车站约15km,东北、东南距(北)京珠(海)高速公路安阳南站、汤阴站分别为19、20km。北距安(阳)李(珍)铁路和安(阳)水(冶)公路约8km,南距汤鹤铁路鹤壁车站12km,西邻鹤壁矿区专用铁路1km。安鹤公路和汤鹤公路横穿井田,井田内简易公路较为发达,矿区铁路专线距京广铁路汤阴车站22.5km,距二等列车编组站鹤壁北站9km。交通运输十分便利。见图 2-1。
2.2 水系
九矿井田属海河流域卫河水系,井田内无常年性河流,仅有数条季节性溪流。地表水体以水库为主,共计8个,主要有龙泉水库、苹果园水库、吴家洞水库;水库接受大气降水、丘陵间小溪的补给。龙泉水库溢洪道高程140.20m,最大库容为3303104M3,死库容33104M3,坝体为均质土,坝体高程17.50m,主要用于灌溉。
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图 2-1 交 通 位 置 图
2.3 气象及地震
本井田属北暖温带大陆性干旱季风气候,夏热冬冷,四季分明。据鹤壁市气象站1958年~2000年观测资料:
最高气温42.3oC,最低 -15.5oC ,年平均最高气温15.3oC,年平均最低气温 13.1oC,平均气温14.2oC。
年最大降水量1394.1mm,年最小降水量266.6mm,年平均降水量683.2mm;六、七、八月降水量占全年降水量的60%。
最大蒸发量2695.0mm,最小蒸发量1637.40mm,年平均蒸发量2328.3mm。
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每年八月至来年二月多刮北风,最大风速23m/s,每年三月至七月多刮南风,最大风速14m/s。
根据国家质量技术监督局发布“中华人民共和国国家标准GB18306—2001《中国地震动参数区划图》”鹤壁市地震动峰值加速度g为0.2,对应的基本烈度为Ⅷ度,其地震设防应为Ⅷ。
2.4 矿井生产现状
鹤煤九矿1958年开始建井,1960年底简易投产,1967年正式生产。起初以开采下夹煤为主;1985年开拓延深至-250m水平,主采二 1 煤层。矿井设计生产能力0.30Mt/a,现实际生产能力已达到O.45Mt/a。
矿井为斜井~暗斜井多水平上、下山开采。第一水平标高+15m,第二水平标高-250m。目前生产区域集中在-250m水平下山采区,生产采区为25采区,布置一个炮采放顶煤生产工作面。
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