入本井田;而山西柳林凌志兴家沟煤业有限公司和原山西柳林聚财煤业有限公司均与本井田边界留有保安煤柱,且采空区距本井田边界较远。本井田5、8、9号煤层采空区存有积水约210730 m3。对矿井安全生产有潜在威胁。
综上所述,矿井主要充水水源为大气降水、地表水、煤系地层含水层水、奥陶灰岩含水层水及采空区积水。 4.2.3 矿井充水途径 (1)断层
井田内断裂构造不发育,仅发现两条小断层,不导水,但要注意隐伏断层的存在,并对其导水性应引起足够的重视。 (2)陷落柱
陷落柱常可形成导水通道。井田内目前未发现一个陷落柱。将来采掘揭露陷落柱时,应加强观测,必要时进行钻探,查明其导水性,防止导通奥灰水。 (3)导水裂缝带
井田内各矿开采5、8号煤层,现根据《三下采煤规程》导水裂隙带公式计算井田内5、8、9、10号煤层开采所产生的导水裂隙带高度: 5号煤层上覆岩性为泥岩、砂质泥岩,属软弱岩层;煤层厚度为1.60 m—3.55m,采用全部垮落法管理顶板,根据导水裂隙带高度经验公式,计算导水裂隙带高度如下: Hli=20
?M+10
式中: Hli——导水裂隙带高度(m); M——累计采厚(m)。
5号煤层最大厚度4.25m,计算后导水裂隙带为51.23m。
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8、9、10号煤层上覆岩性为石灰岩、砂岩及砂质泥岩,属坚硬岩层;煤层厚度为2.30m—3.23m,采用全部垮落法管理顶板,根据导水裂隙带高度经验公式,计算导水裂隙带高度如下:
Hk?30?M?10
式中: Hli——导水裂隙带高度(m); M——累计采厚(m)。
8号煤层最大厚度3.61m,计算后导水裂隙带为67m。 9号煤层最大厚度2.86m,计算后导水裂隙带为61m。 10号煤层最大厚度3.00m,计算后导水裂隙带为62m。
由上述计算结果可知:井田内5号煤层开采后在井田中部露头附近导水裂隙带延伸到地表。地表水会通过导水裂隙带进入井下,影响生产。
井田内8号煤层上距5号煤层最小间距约为64m, 导水裂隙带高度大于5号煤层距8号煤层的最小距离,故5号煤层的采空积水理论上会通过采空导水裂隙带导入8号煤层。
井田内9号煤层上距8号煤层最小间距7.10 m, 导水裂隙带高度大于9号煤层距8号煤层的距离,故8号煤层的采空积水会通过采空导水裂隙带导入9号煤层;井田内10号煤层上距9号煤层最小间距4.40m, 导水裂隙带高度大于10号煤层距9号煤层的距离,故9号煤层的采空积水会通过采空导水裂隙带导入10号煤层。 (4)封闭不良钻孔
通过此次钻探,目前井田内施工13个钻孔,每个钻孔施工验收结束后,均按照钻探规程要求,并按照设计要求进行了钻孔封闭,煤系地层均采用水泥砂浆进行封闭,封孔质量较好,但目前均未进行启封
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检查封孔层段。因此,在今后开采煤层时要注意钻孔附近的探放水工作,注意钻孔导水,造成安全隐患。 4.2.4矿井充水因素及存在的水文地质问题
目前矿井日常涌水量一般取决于煤层顶、底板含水层富水性,本井田煤系地层含水层富水性弱-中等,对煤矿开采影响不大。一旦接近或揭露老空区积水,则矿井涌水量极剧增加,因此目前本矿井充水主控因素为老空区积水和奥灰水;埋藏较浅的工作面可以直接接受大气降水和地表水补给,因此浅部工作面充水的主控因素为大气降水和地表水。
近5年内水文地质问题:
(1)本井田、周边矿井老空区的位置及积水量需要进一步探测清楚,开采下部煤层是应注意上部煤层采空区积水的威胁。
(2)本井田浅部工作面主要受大气降水和地表水影响,因此大气降水和地表水对浅部工作面的影响有待查清;地表裂缝的探查与治理需加大力度。
(3)对断层导水通道及裂隙导水情况研究程度较低。特别需要查明隐伏构造的富水性及导水性。
(4)未对煤层带压开采的技术展开研究。 4.3矿井受水害威胁程度 (1)大气降水和地表水
大气降水作为矿井充水水源,其水量是有限的,由于该矿处于北温带大陆性季风气候区,干燥多风沙,无霜期短。雨季多集中在7、8、9三个月,平均年降水量为464.3 m m,为全年降水量的60%以上。
井田内河流不发育,只发育季节性排洪支叉冲沟,平时干涸无水,雨季分别汇集分叉冲沟,向西经各大沟谷流入黄河。本区属黄河流域。
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据矿方调查,井田北部沟谷历年来最高洪水位标高为829m,而最低井口标高为840.973 m,井口标高均高于最高洪水位标高。
综合上述因素,大气降水和地表水对矿井的威胁大不,雨季可引起矿井涌水量增大,产生一定的影响。
(2)煤系地层含水层水
井田内对煤层开采有影响的含水层主要有下石盒子组的砂岩裂隙含水层、山西组和太原组砂岩裂隙水含水层。太原组、山西组、上下石盒子组的砂岩裂隙含水层富水性弱,对煤层开采影响不大。总之,只要矿井正常抽排水,煤系地层含水层一般不会对煤矿安全生产造成危胁。
(3)奥灰水
该层含水层为井田基底含水层,岩溶裂隙发育,水量丰富,井田内水位标高793m。
井田内5、8、9、10号煤层中西部均为带压开采区。现利用突水系数来计算5、8、9、10号煤层最低底板标高处的突水系数。各煤层最低底板标高分别为760m、700m、680m、710m。
据突水系数公式Ts=P/M 式中:Ts-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。 5号煤层最大突水系数:
Ts=(793-760+131.51)×9.8×10-3/131.51=0.012(MPa/m) 8号煤层最大突水系数:
Ts=(793-700+64.52)×9.8×10-3/64.52=0.024(MPa/m) 9号煤层最大突水系数:
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Ts=(793-680+50.95)×9.8×10-3/50.95=0.032(MPa/m) 10号煤层最大突水系数:
Ts=(793-710+42.26)×9.8×10-3/42.26=0.029(MPa/m)
井田内原山西吕梁昌盛煤业有限责任公司开采8煤层时发现两条正断层,各煤层最低点突水系数均小于正常块段突水系数经验值0.10MPa/m,也小于受构造破坏块段突水系数临界值0.06 MPa/m。因此开采井田5、8、9、10号煤层时奥灰突水的可能性较小。
(4)采空区积水
本井田采空区面积较大,存在采空积水(矿井充水性图),积水量约21.0730万m3。周边矿井采空区积水对本井田影响较小。采空区积水对本井田有潜在威胁。
综上所述,矿井开采受一定程度的水害影响,其危险源主要是井田内及周边老空区积水和奥陶灰岩含水层水。潜在危险源为构造导水、封闭不良的钻孔突水。
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