新密市鑫兴煤业有限公司矿井水文地质调查报告 3.区域水文地质
在露头处有一定的补给,进而会下渗到井下。
地下径流补给:受各含水层储水条件(或水压力状态)的改变、及隔水层厚度变化和矿区范围内断裂构造的影响,各主要含水层之间常常发生水力联系,形成含水层之间的补给即地下径流的补给或“越流”补给。针对本矿实际情况,井田内存在较大断层,因而煤层底板太原组灰岩各含水层之间以及与下部奥灰水之间有发生水力联系的可能,故本矿地下径流补给是威胁矿井安全生产的一个因素。
矿区及井田外存在小窑或老空区,其充水情况不详,它们的存在对矿井安全生产是个隐患,亦构成矿井地下水的一个补给途径。
3.3.2 地下水的排泄
在矿井开采条件下,各个煤矿的开采排水成为矿区地下水排泄的唯一途径。
3.3.3 地下水的动态变化
根据对多个矿井的调查证实,在开采二1煤层时,雨季矿井涌水量显著增大,且常常是枯水季节涌水量的1.5~2倍;矿井井筒在雨季淋水较大,可达3m3/h左右,而在枯水季节则很小。以上两方面的情况均说明,区内地下水受大气降水的影响比较显著。
3.3.4 断层带水文地质特征
根据断层性质、断距大小、上下盘岩层接触关系,以及对煤层开采的影响,可分为两种情况:
(一)可采煤层与强含水层(组)直接接触或被其掩盖时,对煤层开采有较大的威胁。建议开采煤层时,应按煤矿安全生产规程留设防水安全煤柱。
(二)可采煤层与弱含水层或隔水层直接接触,断层两盘的岩性基本相似,富水性差异较小,易于疏干,对煤层开采影响不大。
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根据本矿实际开采条件,矿区断层类型属于第二类,因此断层涌水对矿井的开采影响不大,但为了保证矿井安全生产,在巷道接近或穿过断层带以及隔水层厚度较薄地区,应采取有疑必探、先探后掘的探水前进措施,查明前方水害情况,超前距不小于20m;如果探测前方有突水威胁,应超前预注浆封堵。要做到避免误揭露落差大于5m的断层。对于探测到的落差大于5m的断层,应根据水压、水量大小留设防水煤柱。
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新密市鑫兴煤业有限公司矿井水文地质调查报告 4 矿井充水因素
4 矿井充水因素
4.1 矿井充水因素
4.1.1 煤层底板灰岩水突水性分析
参考本地区煤矿资料,目前L1-3灰和奥灰水水位标高约为+110m,L7-8
灰水水位标高约+70m,现对二1煤层底板隔水层的强度及煤层底板含水层突水性进行分析。
1、L7—8灰岩含水层突水性分析
该隔水层系指二1煤底板至L7—8顶板之间的灰-深灰色砂质泥岩、泥岩互层,一般起不到隔水作用。该段总厚度为28~48.17m,平均35.6m。
二1煤层底板为泥岩、砂质泥岩和细砂岩,岩石等级4~6级,普氏系数7,垂直抗压强度721 kg/cm2,抗剪强度130~426 kg/cm2,砂质泥岩普氏系数为5,垂直抗压强度496 kg/cm2,细砂岩普氏系数为6~9,垂直抗压强度643~874 kg/cm2,抗拉强度432~50.4 kg/cm2。
本矿井太原群上段L7—8灰岩含水层距二1煤层底板35.6m,按《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中计算公式:
P=Ts(M-Cp)
式中:P——安全水压 MPa M——隔水层厚度 35.6m Ts——突水系数 0.1~0.15MPa/m
Cp——煤层开采后底板破坏扰动深度,根据郑煤集团生产矿井经验,设计取3m。
经计算,其所能承受的安全水头压力值为3.26~4.89MPa,即L7—8灰岩至二1煤底板之间的35.6m隔水层能抗住3.26~4.89MPa的水压。
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本矿L7—8灰水水位标高约+70m,最深部-240m处的L7—8灰水压为3.1Mpa,小于底板隔水层所能抵抗的最小水压3.26Mpa,因此,本矿不会发生底板L7—8灰岩突水。
但仍不排除在底板隔水层特别薄的地方,因隔水层厚度小,起不到隔水作用,仍会发生L7—8灰出水的可能。由于L7-8灰岩水量不大,对矿井威胁较小。
2、L1-3灰、奥灰突水性分析
根据周围矿区资料,太原群下段L1-3灰岩含水层上距二1煤层31.65~68.46m,平均48.82m。奥陶系灰岩含水层上距二1煤一般52.74~103.43m,平均76.9m。按以上公式计算,二1煤层与L1-3灰岩含水层之间隔水层所能承受的安全水头压力值为:
P=Ts(M-Cp)=3.56~4.28Mpa
同理,二1煤层与奥灰岩含水层之间隔水层所能承受的安全水头压力值为:
P=Ts(M-Cp)=4.25~7.09Mpa
由计算结果可知,二1煤层距L1-3灰和奥灰之间的距离较远,其之间隔水层所能承受的安全水头压力远大于本矿开采二1煤层的水压,故本矿正常情况下不会发生L1-3灰和奥灰突水,但在断层地带可能由于地层的缺失而发生突水危险。
4.1.2冒落带和导水裂缝带高度计算
根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》,采用全部冒落法开采时,冒落带和导水裂缝带最大高度计算如下:
(1)冒落带最大高度Hm
Hm?4.7?M?1924
100?M?2.2
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式中,ΣM——煤层累计采厚,5.05m。
Hm?100?5.05?2.2?14.03m
4.7?5.05?19(2)导水裂缝带高度HL
HL?1.6?M?3.6100?M?5.6m
式中,ΣM——煤层累计采厚,5.05m。
HL?100?5.05?5.6?48.76m
1.6?5.05?3.6即二1煤层开采后,导水裂缝带最大高度为48.76m,冒落带高度最大为14.03m。
4.1.3 矿井充水因素分析
1、奥陶系灰岩水
为底板承压水,由于本矿区无断裂构造导通,且水位较低,根据上述分析,二1煤层距奥灰之间的距离较远,其之间隔水层所能承受的安全水头压力远大于本矿开采二1煤层的水压,正常开采情况下不会造成影响。但在接近断层区域,奥陶系灰岩水会对开采造成影响。
2、L1-3灰岩水
和下部的奥陶系灰岩水水力联系密切,同样为底板承压水,会对开采造成影响。
3、L7-8灰岩水
该含水层经长期疏放,水位已下降至+70m标高以下,最深部-70m处的L7—8灰水压为1.4 Mpa,远小于底板隔水层所能抵抗的最小水压1.75Mpa,因此,正常情况下,本矿不会发生底板L7—8灰岩突水。
但仍不排除在底板隔水层特别薄的地方,因隔水层厚度小,起不到隔水作用,仍会发生L7—8灰出水的可能。由于L7-8灰岩水量不大,对矿井威胁
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