防隔水煤岩柱设计.docx

1、防隔水煤岩柱设计防隔水煤（岩）柱设计二O九年七月防隔水煤（岩）柱设计一、矿井概况1、 井田位置与范围某某煤矿位于山西省沁水县SW40o ,直距24. 5km处中村镇下峪 村一带，行政区划隶属沁水县中村镇管辖。其地理坐标为北纬35。 32 4035 34, 07,东经 Hlo 57, 10111 58 06。矿区范围由山西省国土资源厅2018年6月11日为其换发的釆矿 许可证批准的7个拐点坐标圈定（见表1-1）,山西省国土资源厅2018 年6月11日为其换发采矿许可证，证号为C1400002009111220042434, 有效期限至2020年6月11 0,批准开采215”煤层，开采标髙由 11

2、89. 98959.98m,生产规模45万tao煤矿呈不规则多边形，东 西宽约1.20km,南北长约2. 70km,煤矿面积为2. 1263km2o表1-1矿区范围拐点坐标一览表2、 交通某某煤矿位于沁水县城西南约37km,北距中村镇约2k1,沁水一 中村公路在煤矿外东部约2km通过，向西可通临汾市，向东可通阳城 县，北东距候（马）一月（山）铁路线沁水站37km,村间都有简易 公路相通，交通较为便利。3、 井田地层及构造（1）地层煤矿内二叠系上统上石盒子组（P2s）、下统下石盒子组（PlX） 地层大面积出露，东部后西沟河一下峪村河谷内覆盖第四系全新统(Q4)地层，河谷以东覆盖第四系中更新统(Q

3、2)地层，煤矿北部、 煤矿外西部覆盖第四系中更新统(Q2)地层。根据钻孔资料，结合邻 区西闫精查区资料，煤矿内赋存地层由老到新简述如下：1奥陶系中统峰峰组(02f)为含煤地层之基底，埋藏于煤矿深部；岩性为深灰色厚层状石灰 岩，夹灰黄色、黑灰色泥灰岩，含次生石膏及侵染状黄铁矿，下部裂 隙岩溶发育，并为方解石脉充填，局部为角砾状石灰岩，本组厚度一 般小于IOOmO2石炭系中统本溪组(C2b)平行不整合于下伏奥陶中统峰峰组地层之上，岩性、岩相及厚度 变化较大，一般有灰色鲫状铝土岩、铝土质泥岩、灰黑色泥岩组成， 底部可见铁质粉砂岩或铁质泥岩，结核状或团块状黄铁矿、赤铁矿， 即山西式”铁矿。全组厚度2.

4、030. Om,平均13. SOmo3石炭系上统太原组(C3t)连续沉积于下伏本溪组之上，为本区主要含煤地层之一。主要由 灰黑色、黑色泥岩，灰黑色、灰色中细粒砂岩，粉砂岩夹石灰岩及煤 层组成，为一套海陆交互相含煤沉积建造，沉积厚度较稳定。主要可 采煤层15号煤层发育于其下部，本组厚度69.2121.05m,平均 98. 13io4二叠系下统山西组(PlS)连续沉积于太原组之上，为区内主要含煤地层之一。主要由灰色、 深灰色中细粒砂岩夹黑色泥岩、粉砂岩及煤层组成，沉积厚度稳定。 主要可采煤层2号煤发育于其中部，本组厚度48. 6065. 30m,平均 56.35mo5二叠系下统下石盒子组（PIX）

5、连续沉积于山西组地层之上，K8砂岩底至Klo砂岩底，为陆相 沉积，本组厚度43. OO77. 20m,平均厚56. IOm,主要由黄绿色中细 粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、铝土质泥岩组成。下部泥岩颜色为灰黑 色，向上渐变为黄绿色，到顶部为紫红色含铁质鲫粒铝土质泥岩，其 层位俗称“桃花泥岩”，稳定而特征明显，为本区上、下石盒子组地 层分界的辅助标志，与下伏山西组地层呈整合接触。6二叠系上统上石盒子组（P2s）主要岩性为黄色、紫色泥岩与中粗粒砂岩互层，底部为灰白色含 砾粗砂岩，残留最大厚度约106. 30mo7第四系中更新统（Q2）厚0.005. OOm,平均厚3. OOm,多为耕植土，下部为浅红、黄

6、 红色砂质粘土及亚粘土，其上部为黄色粉质粘土、砂土等组成，含钙 质结核与砂砾石，与下伏地层呈角度不整合接触。8第四系全新统（Q4）分布于后西沟一下峪村河谷及煤矿内大的冲沟内，岩性为砂、砾、 粘土等混合冲洪积物，厚度变化较大。厚0. 0015. OOni,平均12. OOmO（2）构造煤矿位于沁水块坳（III级）南缘，土沃寺头褶断群的西段，在煤 矿开采过程中，发现了 26条大小不等的正断层，未见岩浆岩侵入。根据煤炭地质工作规定，总体构造属简单类型。1褶曲煤矿总体为一走向北东、倾向北西的单斜构造，地层倾角8 14。地层倾角平缓，对煤层开采基本无影响。2断层煤矿受断裂构造控制的影响，发育平行或斜交的

7、次一级断层共 26条，走向可分为近东西向、近南北向、北东-南西向三组，除F1、 F2、F8、F23断层外其它断层均为落差10m的小型断层。现将落差 大于Ion)的断层情况介绍如下：FI断层：位于煤矿中南部，走向北东南西向，贯穿全煤矿， 倾向南东，倾角80 ,落差1030m,延伸180Om以上，为正断层， 该断层两侧发育有一组近平行、一组近垂直主断层的次生正断层组， 断层延伸较短，断距较小，对煤层的破坏性较小。F2断层：位于井田东北部，断层走向北西，倾向南西，断层倾 角70 ,落差约30m,煤矿内延伸约IOOOrn;F8断层：位于井田北部，走向近东西，倾向南东，落差201,倾 角55。，煤矿内延

8、伸长度约440InOF23断层：位于井田南部，走向近北东，倾向北西，落差14m, 倾角50 ,煤矿内延伸长度约250mo表3-2煤矿内断层一览表断层编号煤矿位 置性 质断层产状断层落差(m)区内延展(m)控制程度走向倾向倾角Fl中南部正北东南西SE8010 30m约 180Om井巷工程揭醵F2东北部正北西SW7030m约 IOOOm井巷揭露+物探F3西部正北东SE805m约 950In井巷揭露+物探F4中部正北东SE803m约 39Om井巷工程揭錄F5中部正北西SW803m约 455m井巷工程揭露F6东南部正北东SE803. 6m约 59Om井巷工程揭錄F7中北部正近东西S705m约 580I

9、n井巷揭靈+物探F8北部正近东西SE5520m约 440In井巷工程揭露F9北部正近南北SW833m约50m工作面揭露FIO北部正近东西S502m约50m工作面揭露Fll北部正近东西SW501. 7m约50m工作面揭露F12北部正近东西S602. 6m约50m工作面揭露F13北部正近东西SN703m约70m井巷工程揭露F14北部正近东西SW501. 7m约50m井巷工程揭露F15北部正南东SE832.4m约 IOOm井巷工程揭露F16北部正近东西S723m约50m井巷工程揭錄F17北部正近东西S402.4m约50m井巷工程揭錄F18南部正南西NW401. 5m约60m井巷工程揭露F19南部正北

10、东NW551. 6m约50m井巷工程揭錄F20南部正北东NW202. 5m约80m井巷工程揭露F21南部正北东NW402. Om约60m井巷工程揭錄F22南部正南西SW452. 5m约80m井巷工程揭露F23南部正北东NE5014m约 25Om井巷工程揭露F24南部正北东SE663. 5m约80m井巷工程揭錄F25南部正北东NW602.0m约60m井巷工程揭露F26南部正北东NW400. 8m约60m井巷工程揭錄3岩浆岩煤矿内未发现岩浆岩侵入现象。二、水文地质概况1、地表水本区属海河流域汾河水系洽河支流，煤矿无地表水体和长年性河 流，矿井西南侧有一季节性河流-一下峪河，下峪河为中村河下游的 次

11、一级支流，雨季时节，河谷内有短暂洪流出现，流径不长，洪水向东北汇入中村河，中村河至张马村转向西经续鲁峪河、洽河，最后在 新绛县汇入汾河。2、煤矿主要含水层本区属南梁一古堆泉域东部边缘，煤矿靠近翼城东南的南梁泉， 泉口出露标髙约630n,流量0. 55m3s,水温24oC,属低温岩溶热水 泉，泉的东及东南出露大面积碳酸盐岩地层，成为地下水补给区。煤 矿内主要地下水(按含水介质分)有：松散岩类含水岩组、碎屑岩类 含水岩组、碎屑岩夹碳酸盐类含水岩组、碳酸盐类含水岩组。1松散岩类含水岩组该含水层主要为第四系松散沉积物，岩性为砂质粘土夹砂、砾石, 富水性较差，受季节变化影响较大，主要靠大气降水补给。矿井

12、东侧 有煤层露头线及风氧化带，地表水有可能通过导水裂隙带及风氧化带 等进入矿井。2碎屑岩类裂隙含水岩组该含水岩组主要指石盒子组及山西组，含水层主要为K9、K8、K7等砂岩，其中K9砂岩含水层因距煤层较远，与煤层之间又有厚层 的泥岩及砂质岩隔水层，对煤层的开采影响较小，K7砂岩含水层位 于2#煤层之下，对煤层的开采影响较小，K8砂岩含水层对2#煤的开 采影响较大。据邻区翼城上河煤矿钻孔抽水实验结果，山西组含水层 单位涌水量q二0.0246Lsm,渗透系数k=0. 118mdo据西闫精查资 料，单位涌水量为0. 03Ls ni,渗透系数为0. 251md,水质类型属 S04HC()3-CaNa型水

13、，该含水层富水性较差。2#煤层顶板二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层水沿煤层采空区 塌陷裂隙进入矿井。3碎屑岩夹碳酸盐类含水岩组太原组K5灰岩与K4、K3、K2灰岩及15#煤顶板以上厚层中粒砂 岩即属该类含水层。其中较有影响的是K4、K3、K2三层灰岩含水层。 区内K4、K3、K2三层灰岩连续性较好，K4灰岩平均厚3. OOm, K3灰 岩平均厚3. 2m, K2灰岩平均厚10. 2mo调查K2灰岩泉流量0. 22L/S, 为弱含水层。据邻区抽水资料表明，三层灰岩透水性差，富水性较弱 且不均匀，该类水受煤系地层影响，水质较差，水中S042-、总硬度 等组份含量明显偏髙，水质类型属HC03SO4或S

14、O4HC()3-CaMg 型水。另据邻区翼城上河煤矿钻孔抽水实验结果，2#煤层到9#煤层 底含水层单位涌水量q=0. 03821/sm,渗透系数k=0. llmd, 9#煤层 到15#煤层底含水层单位涌水量q=0. 02131/sm,渗透系数 k=0. 705mdo该含水层富水性较差。15#煤层顶板石炭系太原组灰岩(C3t)灰岩岩溶裂隙水沿煤层导 水裂隙带等进入矿井。4碳酸盐类含水岩组赋存于奥陶系石灰岩中，该区位于南梁泉域与延河泉域的分水岭 地带，属奥灰水的补给地带，为本区最主要的含水层，具有埋藏深， 厚度大，承压水头较高的特点。该含水层岩溶裂隙发育中等，主要发 育有溶孔，小溶洞等。该含水层水

15、质良好，水质类型为HCO3-Ca Mg 型水，根据2008年由长治诚宇勘探公司在下峪村南50Onl处施工的供 水井，该井深度550m,含水层位为奥陶系，静止水位埋藏深度为216m, 水位标髙960m,水量为11. 5m3 ho主要接受裸露灰岩山区大气降水 补给，其次为地表水及上部含水层地下水通过断裂向深部的渗漏补 给，经径流区向西南部南梁泉排泄。煤矿内奥灰水水位标髙低于2、 15#煤层底板标髙，2、15#煤层开釆不受底板奥灰水影响。三、矿井充水因素及水害防治措滋1、 地表水对矿井充水的影响井田内各井口标髙均髙于历史最高洪水位，因此井口不会到受洪 水灌井的威胁。煤矿无地表水体和常年性河流，仅雨季

16、时节在沟谷有 短暂洪流出现。雨季地表水通过地表裂隙、2号煤层露头风氧化带、 构造裂隙等通道渗入井下。2、 构造水对矿井充水的影响煤矿范围内断层构造较发育，可沟通雨季地表水，可成为直接充 水水源。3、 含水层水对矿井充水的影响(1)山西组和石盒子组砂岩裂隙含水层水该含水层为2号煤层直接和间接充水含水层，主要为K9、K8、K7等砂岩含水层。二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层含多层中细粒 砂岩，局部砂岩裂隙较发育，山西组砂岩裂隙含水层单位涌水量为 0. 0246LSm,为弱富水性含水层，对2号煤层开采影响不大。(2)石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层水太原组间夹的K2、K3、K4、K5等石灰岩含水层，为

17、15号煤层直接或间接充水含水层。该含水层单位涌水量为0. 03821-0. 02131Ls m,渗透系数 0. 11-0. 705md,为弱富水性含 水层，对15号煤层开采影响较小。太原组灰岩含水层水位髙于2号 煤层底板标髙，但由于该含水层为弱富水性含水层，对2号煤层开采 影响较小。(3)奥陶系中统岩溶裂隙含水层水主要由中厚层状石灰岩组成，夹薄层泥质灰岩。含水层主要为上、 下马家沟组，属强富水性含水层，水位标高950-960n, 2号煤层底板 标髙1195-1030m, 15号煤层底板标高1135-970m,奥灰岩溶水位标 高低于井田内2、15号煤层底板标髙，对2、15号煤层开采无影响。4、采

18、空区积水对矿井充水的影响根据本矿提供的2#煤层采掘工程平面图，2#煤层采空区较多，根据本次调查，部分采空区中存有积水，本次对釆空区积水的估算依 据煤炭安全手册第五篇矿井防治水中的采空区积水量估算公式：Q 采=(K M F)/COS (m3)其中：Q釆一互连通的各积水区总积水量(OK采空区的充水系数，一般采用0.25M采空区的平均釆髙或煤厚(In)F采空区积水的投影面积(代)a煤层倾角( )经计算，某某煤矿煤矿东南部原下峪煤矿一坑口积水量较多，积 水范围较大，根据物探报告，煤矿北部有一断层富水区及一个小窑破坏区。矿井积水区总面积为115563m2,积水量为107995m%表6-1采空区及老窑破坏

19、积水量估算表釆空区积水 编号水平投影面积（m2 ）平均采高（In）煤层倾 角（ ）估算积水量（m3 ）积水区位置QE342023. 69831752F5断层南侧，2202工作面Q? 2160003. 75814912F6断层北西侧Q? 3246553. 75822899Fl断层南东侧Q? 466423. 75146042井田中西部F3-F4断层之间Q? 531463. 75142862井田中西部F3-F4断层之间Q? 6309183. 751129528井田北部FIo断层北侧合计1155631079955、井田水文地质类型根据煤矿水文地质类型划分报告，2号煤层水文地质类型划 分为中等类型。6、

20、矿井涌水量预测某某煤业现正常生产，据某某煤业统计资料，现矿井正常涌水量 为 144m3d （6m7h）,矿井最大涌水量为 240m7d （IOmVh）。四、防（隔）水煤柱设计1、煤矿防治水细则第九十一条：相邻矿井的分界处，应当 留设防隔水煤（岩）柱。矿井以断层分界的，应当在断层两侧留设防隔 水煤（岩）柱。附录六第八条相邻矿井人为边界防隔水煤岩柱的留设规 定：水文地质类型简单、中等的矿井，可以采用垂直法留设，但总宽 度不得小于40mo我矿井水文地质类型为中等，且矿井边界没有断层，因此采用垂 直法留设，设计井田边界留设20米防隔水煤柱，但相邻矿井之间的 边界防隔水煤柱总宽度不小于40m,满足规定要

21、求。2、煤矿防治水细则第九十二条：有下列情况之一的，应当留设防隔水煤（岩）柱：（1）煤层露头风化带;根据煤矿防治水细则附录六第一条煤层露头防隔水煤（岩） 柱的留设规定，我矿煤层露头无覆盖或者被黏土类微透水松散层覆盖 时，因此采用计算公式为：Hf=+H1,o式中：Hl露头风化带煤柱宽度，m。Hk釆后垮落带髙度，m。Hll 保护层厚度，m。IooYM4.7 工 M + 192.2Hb=3AA卫n式中：M累计采厚，取b煤层最大采厚3. 75moA 最大采厚，InOn 分层层数，1层。IooYM4.7ZM+ 192.2 =100x3.754.7x3.75 + 19+ 2.2 = 12.44m刖_375

22、-=3.75mHb=3A=3 3. 75=11. 25mHf=Hk+Hb= 12. 44+11. 25=23. 69m则露头风化带煤柱宽度23. 69m,取整数位为24m。（2）在地表水体、含水冲积层下或者水淹区域邻近地带;我矿不存在地表水体、含水冲积层，因此不需要对此进行设计。 水淹区域的防隔水煤柱设计见（4）有大量积水老空的设计。（3） 与富水性强的含水层间存在水力联系的断层、裂隙带或者 强导水断层接触的煤层；我矿不存在与富水性强的含水层间存在水力联系的断层、裂隙带 或者强导水断层接触的煤层，因此不需要对此进行设计。（4） 有大量积水的老空；根据煤矿防治水细则附录六第二条、第五条规定，参照

23、下 列经验公式计算：式中厶一煤柱留设的宽度，m；K安全系数，一般取25,取4；M煤层厚度或者采髙，m,取3.75m；p实际水头值，MPa,取最大0.4；Kp煤的抗拉强度，MPa,取0.6。L = 0.543.75 /3x0.4H 0.6=10.6/77根据煤矿防治水细则第九十三条规定：防隔水煤（岩）柱的 尺寸不得小于20（,因此该防隔水煤柱设计为20（5）导水、充水的陷落柱、岩溶洞穴或者地下暗河;我矿不存在导水、充水的陷落柱、岩溶洞穴和地下暗河，因此不 需要对此进行设计。（6） 分区隔离开采边界；由防治水分区管理论证报告可知，矿井分为可采区和缓采区, 根据煤矿防治水细则第九十三条规定：防隔水煤（岩）柱的尺寸 不得小于20b因此该防（隔）水煤柱设计为20叭（7） 受保护的观测孔、注浆孔和电缆孔。我矿不存在受保护的观测孔、注浆孔和电缆孔，因此不需要对此 进行设计。本次设计仅针对我矿2号煤层防隔水煤（岩）柱进行了设计，在 矿井生产过程中，严禁在各种防隔水煤柱中进行采掘，严禁破坏各种 防隔水煤（岩）柱。附表：防隔水煤（岩）柱留设明细沁水某某煤业有限公司二O九年七月附表:防隔水煤（岩）柱留设明细煤柱名称留设距离（米）长度（米）井田边界204336风氧化带243063老空区Q2-2. Q2-320497可采区和缓采区隔离20729