5202回风顺槽探放水设计Word格式.docx
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煤层
井筒
名称
坐标
方位
（度）
倾角
垂深
斜长
（m）
X
Y
H
4号
行人斜井
4149488.146
19490119.060
888.750
303
5
1650
进风斜井
4149442.409
19490109.280
885.870
混合提升斜井
4149430.233
19490077.699
893.413
回风立井
4150220.015
19486798.519
862.522
162.26
（二）位置与交通
井田位于柳林县城西北8km处的屈家沟村，行政区划属柳林县柳林镇。
其地理坐标为东经110°
50′41″～110°
53′23″，北纬37°
28′16″～37°
30′12″。
划定的井田范围由以下8个坐标拐点连线圈定，见表1-2。
表1-2井田境界控制点坐标一览表
点号
北京54坐标系
西安80坐标系
纬距X
经距Y
1
4152450.00
19487225.00
4152401.42
19487154.57
2
4151775.00
19487370.00
4151726.42
19487299.57
3
4151590.00
19487865.00
4151541.42
19487794.57
4
4151030.00
4150981.42
18487794.57
19490120.00
19490049.58
6
4148880.00
19490250.00
4148831.41
19490179.59
7
19487000.00
19486929.58
8
4152400.00
19486270.00
4152351.42
19486199.56
井田呈不规则多边形，井田东西长约3.70km，南北宽3.50km，面积8.9446km2。
井田北与柳林县刘家垣煤矿、柳林县王家焉煤矿相邻，南与山西柳林贾家沟煤矿有限公司和山西柳林屈家沟煤业有限公司交界，东界外为胡家垣煤矿（关闭），西界外为华晋焦煤有限责任公司沙曲矿。
井田东北边界附近有柳（林）—孟（门）公路通过，在柳林县城附近与太原—军渡公路和孝—柳铁路交汇，井田有简易公路与上述公路、铁路相连，经公路、铁路均可通往省内外各地，交通运输较为便利，见交通位置图。
（三）地形、地貌
本井田属吕梁山系，地表大部为黄土覆盖，为典型的黄土高原地貌，侵蚀地形，为强烈切割的梁峁状黄土丘陵，冲沟密集而狭窄，形态多呈“V”形，与黄土梁、峁、垣相间分布，常见陡崖、黄土残柱及陷穴等微地貌景观。
沟谷两侧及谷底有基岩零星出露。
井田内由于植
被稀少，水土流失严重。
综观井田地形，大致东高西低，东北高西南低。
井田内地形最高点位于井田东部，标高1060.60m；
最低点位于井田西部的沟谷中，标高850.00m。
最大相对高差210.60m，一般相对高差100-150m。
（四）气象、水文
1、气象
井田地处晋西北黄土高原，为大陆性季风气候，属暖温带半干旱地区。
气温变化昼夜悬殊，四季分明。
降水量有限，多呈干旱状态。
冬春两季多西北风少雪雨。
而夏季雨量集中，有时出现洪水灾害。
年平均气温10.5℃，1月份最低，平均为－6.9℃，极端最低气温为－21℃（1984年12月24日）；
7月份最高，平均为24.6℃，极端最高气温达38.1℃（1985年7月18日）。
平均值相差31.5℃。
风向多为西北风，风速历年平均2.5m/s，最大月（3-5月）平均3.1m/s，最小月（8月）平均2.2m/s。
平均年降水量为464.2mm，历年最大降水量为577.7mm，最小为373.5mm。
日最大降水量为58.1mm（1981年6月9日）。
雨量集中于6-9月份，占全年总降水量的60％。
多年平均蒸发量为1888.7mm（4-8月蒸发量最大），年蒸发量最高为2171.7mm（1982年），最低为1766.2mm（1988年），蒸发量大于降水量。
初霜期在10月上旬，终霜期在翌年3月底。
平均无霜期194天。
初雪期平均为11月下旬，终雪期为翌年3月底，一次最大积雪厚度为14.30cm，深处最早冻结在11月26日，最晚解冻为翌年4月1日。
井田内最大冻土深度111cm。
2、水文
本井田属黄河流域三川河水系。
三川河为井田附近最大河流，它的上游是北川河、东川河和南川河，在离石交口镇汇合后，称为三川河，三川河发源于吕梁山脉的最高分水岭（分别为上顶山、骨脊山、赤壁岭），河流全长168km，流域面积4161km2，从本井田南面流过，在石西镇的两河口注入黄河。
据井田以西的后大成水文站1956-1980年观测资料，三川河多年平均径流量2.88亿m3，平均径流模数2.23L/s.km2，洪水期最大流量为2260m3/s。
井田范围内无大的河流，只有数条东西向的有微小溪流，雨季流量稍大，遇大雨则洪流暴发，携带大量泥沙向下游直泻，雨后流量锐减，7-9月份流量占全年总流量的50-70％。
枯水的冬、春季节，流量甚小，甚至干枯。
黄河从井田西界外9km处流过，河底高程610-650m，流向由北向南，据吴堡水文站1952-1977年资料，年平均流量924.4m3/s，最大流量19500m3/s。
（五）地震
据GB50011-2001《建筑防震设计规范》，本区设计地震动峰值加速度为0.05g，对应的地震基本烈度为Ⅵ度。
据历史记载，本区及附近未发生过大地震。
只在1829年4月（清道光九年三月）离石发生过5.25级地震，震中位置为北纬37°
30′，东经111°
12′。
（六）矿井排水设施能力现状
矿井现开采4号煤层，生产规模为120万t/a，矿井主排水泵房和主水仓设在井底车场附近，水仓有效容积为2000m3。
主排水泵房安装三台D155-67*4型离心式水泵，排水管直径194mm，电机功率200Kw/台，一台运行，一台备用，一台检修。
工作和备用水泵的总能力能满足矿井最大涌出量的要求。
两趟排水管路安设在副斜井。
另外在运料下山断层、35#顺槽口布置两个采区水仓，容积均为1000m3。
各安装D155-67*4型离心式水泵三台，电机功率200Kw/台。
电压660V，单台额定流量45m3/h，扬程125m，排水管直径110mm。
采煤工作面、掘进工作面的积水由小水泵抽排至35#顺槽口经断层水仓后进入主水仓，再由主水仓水泵集中排出地面。
矿井主、副水仓容积及主排水泵和排水管路能力，能够满足矿井涌水量的要求。
第三章矿井地质及水文地质概况
第一节矿井地质
一、地层
井田位于河东煤田中段，离柳矿区中西部边缘，井田内地表大部分为黄土覆盖，仅在较大沟谷中有基岩裸露，根据地表分布和钻孔揭露情况，井田范围沉积地层由下而上依次为：
1、奥陶系中统峰峰组（O2f）
埋藏于井田深部，地层厚度88.00-126.00m，平均106.00m，岩性底部多为角砾状石灰岩，中下部为泥灰岩、灰岩、含脉状纤维质石膏或层状隐晶质石膏3-5层。
上部为中厚层石灰岩，夹有薄层角砾状泥灰岩、泥岩。
2、石炭系中统本溪组（C2b）
平行不整合于下伏奥陶系灰岩之上。
底部为鸡窝状山西式铁矿和浅灰色铝土岩，即铁铝层段。
之上为深灰色泥岩、砂质泥岩夹泥岩、粉砂岩、和2-3层不稳定石灰岩及1-2层薄煤线。
本组厚度16.00-39.00m，平均29.00m左右。
3、石炭系上统太原组（C3t）
连续沉积于本溪组之上，为井田内主要含煤地层之一，地层厚度78.00-107.00m，平均90.00m，岩性为灰-灰白色砂岩，深灰色泥岩、砂质泥岩间夹4-7层煤层，其中8号煤层为井田主要可采煤层。
自下而上发育的L1、L2（L1、L2多合并为一层）、L3、L4、L5石灰岩中L1+2、L3层位稳定，为良好的标志层，L3、L4灰岩则不稳定，部分钻孔中缺失。
本组底部以一层灰白色中细粒石英砂岩（K1）与本溪组分界。
4、二叠系下统山西组（P1s）
井田主要含煤地层之一，与下伏太原组呈连续沉积，地层厚度47.83-88.00m，平均61.25m。
岩性由深灰-灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩和3-5层煤层组成，其中4、5号煤层为主要可采煤层，底部分界砂岩（K3）在井田范围不稳定，中部多相变为泥岩。
5、二叠系下统下石盒子组（P1x）
连续沉积于山西组之上，岩性为灰-灰绿色砂岩夹深灰色粉砂岩、泥岩、砂质泥岩，下部偶夹1-2层煤线，顶部有一层浅灰、紫红斑杂色铝质泥岩，俗称：
桃花泥岩“，为良好辅助标志层。
底部以一层灰绿色中粗粒砂岩（K4）与山西组分界。
本组厚度60.00-105.00m，平均83.00m。
6、二叠系上统上石盒子组（P2s）
与下盒子组呈连续沉积，全组厚度410m左右，井田内仅残留中下部层段，岩性为灰白-黄绿色砂岩夹灰、灰绿、紫红色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，最大残留厚度120.00m左右。
7、上第三系上新统、第四系中上更新统（N2+Q2+3）
广泛分布于井田内，上部为第四系中上更新统黄土层，其上段岩性为淡黄色砂质粘土，具大孔隙，垂直节理发育。
下段为浅红、红黄色砂质粘土，较致密，含有钙质结构，厚度0-142.00m。
下部为上第三系上新统红土层，为棕红色粘土、亚粘土，厚度0-30.00m。
二、含煤地层
井田内主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。
此外，在本溪组和下石盒子组也含有少量不稳定的薄煤层和煤线。
现将井田主要含煤地层叙述如下：
（一）、太原组（C3t）
为一套海陆交互相含煤地层，平均厚度90.00m左右，根据岩性岩相组合特征，自下而上可分为三段：
1、晋祠段
由K1砂岩底至9号煤层底，厚度38.00m左右，岩性以深灰色泥岩、砂质泥岩为主，夹有灰色中、细、粉砂岩和一层不稳定的10号煤层，底部K1砂岩为一层中-细粒石英砂岩，成分以石英和石英质岩屑为主，硅质泥质胶结，磨园度较好，分选中等，垂向上呈正序列，发育有板状交错层理。
不稳定，厚度变化大，平均厚度为3.50m。
2、毛儿沟段
由9号煤层底至L3灰岩顶，厚度21.00m左右。
岩性由深灰色泥岩、砂质泥岩间3层石灰岩（L1、L2、L3，L1、L2多合并为一层），1-2层泥岩和2-3层煤层（8号、9号）组成，为本组主要含煤段，其中8号煤层为井田主要可采煤层。
本段所含3层灰岩中，L1灰岩为泥晶泥质灰岩。
含腕足类、苔藓类、瓣鳃类等化石。
L2灰岩为生物泥晶泥质灰岩，基质中含有少量硅质，化石呈片状，种类有腕足、棘皮动物等。
L3灰岩为泥晶生物含泥灰岩，生物化石有苔藓、腕足类、棘皮动物等。
所含砂岩以中细粒为主，具交错层理，垂向上以反粒序为主，碎屑成分以石英、燧石、岩屑为主，泥质胶结，磨园、分选较好。
3、东大窑段
由L3灰岩顶至K3砂岩底，厚度31.00m左右，岩性由深灰色泥岩、砂质泥岩，2层石灰岩（L4、L5）和2层煤层（6号、7号）组成。
所含砂岩以中细粒为主，发育大型交错层理磨园、分选较好，成分以石英、长石及岩屑为主，泥质胶结。
（二）、山西组（P1s）
为一套陆相碎屑岩含煤地层，平均厚度61.25m。
岩性主要由深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩间3-4层中、细粒砂岩和3-5层煤层组成。
所含煤层中；
下部4号、5号煤层为主要可采煤层。
中上部沉积煤层大都不可采。
本组所含砂岩多以中细粒为主，成分以石英、长石和岩屑为主，有时含煤屑。
砂粒磨园、分选中等，交错层理发育，有时有冲刷下伏地层现象。
三、构造
井田位于河东煤田中段，区域构造位置处于吕梁山复背斜之次级构造王家会背斜西翼，受其影响井田范围总体呈一走向近南北，向西倾伏的单斜构造，局部略有次级起伏。
地层倾角2-7°
，一般为5°
左右。
另外在井田内还发育三条断层，分别叙述如下：
（见表2-2）
1、F2正断层
位于井田北部冯家畔村北，属聚财塔地堑之南断层，断层走向延伸方向呈近东西向，延伸长度2500m以上，穿越井田长度约1500m，断层面倾向北，倾角70-75°
，落差80-120m。
该断层与其以北450m处之F1断层（聚财塔北断层）共同组成聚财塔地堑，地堑内地层段落深度80-250m，在南北大断层临近伴生有次级羽状小断层和宽缓小褶曲。
该断层为沙曲井田勘探时42号钻孔控制。
2、f1正断层
位于井田中部，由该矿井下运输下山巷道和新开下山巷道揭露。
断层走向呈北东，断层面倾向北西，倾角60°
，走向延伸长度475m，断层落差2m左右。
3、f2正断层
断层走向呈北西，断层面倾向南西，倾角75°
，走向延伸长度300m，断层落差3m左右。
除上述三断层外，井田内未发现陷落柱、岩浆侵入现象。
井田总体构造属简单类型。
第二节水文地质概况
1、区域地表河流和水系
本井田内无常年性河流通过，区内沟谷中仅在雨季有短暂性的流水通过。
向南汇入三川河，三川河向西南排向黄河。
2、区域水文地质单元
煤田内寒武、奥陶、石炭、二叠、三叠系含水层构成承压水斜地，其中奥陶系岩溶含水层富水性较强，石炭系及其它基岩含水层较弱，奥陶系地下水在奥陶系灰岩出露区接受大气降水补给后，沿地层倾向方向径流，最终集中排向柳林泉，构成完整的水文地质单元一柳林泉域。
此外，古老变质岩及河流冲、洪积层构成各自独立的补给、径流、排泄系统。
3、区域含水层
（一）太古界、元古界变质岩系及燕山期岩浆岩裂隙含水层
（二）寒武、奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水岩组
（三）石炭系上统太原组岩溶裂隙含水岩组
（四）二叠系、三叠系砂岩裂隙含水岩组
（五）第三系、第四系松散岩类孔隙含水岩组
四、区域隔水层
（一）太古界、元古界变质岩构成寒武、奥陶系碳酸盐岩岩溶含水岩组的隔水底板。
（二）石炭、二叠、三叠系各含水层间较厚且发育稳定的泥质岩构成各含水层之间的隔水层。
第三节矿井水文地质
一、地表水（地面水情况、水流汇总以免地面沟、坝等在暴雨时洪水溃入井下）
2、井田主要含水层
（一）奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层
奥陶系地层在井田内全部被覆盖，据133号孔（井田以北3km处）抽水试验（O2f）单位涌水量为0.32l/s.m，水位标高802.80m，水质为HCO3.Cl-Na.Mg型。
另据本矿水井（O2s）抽水试验单位涌水量为21.60L/s.m，水位标高797.04m。
（二）石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层
井田内被覆盖，该含水层由3～5层石灰岩组成，平均总厚度20m左右，石灰岩岩溶裂隙发育，钻孔钻至石灰岩时，冲洗液漏失严重，甚至不返水。
岩芯中多见有5～15mm的溶孔，据相邻聚财塔煤矿（北距本井田约2km），1号孔抽水试验结果，太原组含水层单位涌水量0.409l/s.m，渗透系数2.11lm/d，水位标高816.74m，水质为SO4.HCO3-Na.Mg.Ca型，矿化度0.968g/l。
属中等富水性。
（三）二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层
该含水层以中粗粒砂岩为主，平均厚度11m左右，含水层裂隙发育差，富水性较弱，在补给条件较好的地段富水性较好。
据1号孔抽水资料，单位涌水量为0.082l/s.m，渗透系数为0.567m/d，与太原组混合水位标高817.09m，水质为SO4.HCO3-Na.Mg.Ca型，矿化度0.993g/l。
（四）二叠系上下石盒子组砂岩裂隙含水层
井田西部有零星出露，含水层主要为中粗粒砂岩，厚度为14m左右，单井出水量小于10m3/d，富水性弱，水质为HCO3.SO4-Na.Mg型，矿化度0.996g/l。
（五）上第三系、第四系孔隙含水层
上第三系上新统在沟谷中有小片出露，含水层主要为底砾岩，厚度不稳定，单井出水量小于5m3/d，富水性弱。
第四系中上更新统广泛分布于井田内，其含水层补给条件不好，连续性差，单井出水量小于10m3/d，季节性变化大
3、井田地下水的补径排条件
井田奥陶系灰岩水属区域岩溶水的迳流区，岩溶水流经井田向南排出边界，至柳林泉，井田距柳林泉排泄区较近，水力坡度小。
石炭系和二叠系灰岩、砂岩裂隙含水层在裸露区接受大气降水补给后，沿岩层倾斜方向运移，上部石盒子组含水层中以泉的形式排泄，下部含水层中水则顺岩层倾向运移，流出井田外，矿坑排水是其主要排泄途径。
4、井田主要隔水层
（一）山西组隔水层
山西组5号煤以下至太原组第一层灰岩之间是以泥岩为主，砂、泥岩互层的一套地层，厚度12.50m左右，连续、稳定，其中泥岩、粘土岩隔水性好，可视为山西组与太原组之间良好的隔水层。
（二）本溪组隔水层
井田内本溪组厚29m，岩性主要为泥岩、铝土岩、粉砂岩和砂岩，该组有时夹薄层石灰岩或薄煤层，其中泥质岩隔水性能好，在区域内稳定，是良好的隔水层。
第四节矿井充水因素分析
一、矿井充水因素分析
本区年降水量为373.5mm—577.7mm，属于干旱地区，本井田地形坡度较陡，植被不发育，有利于自然排水，入渗补给地下水条件差，只在基岩露头的沟谷中有少量的入渗，对于山西组砂岩含水层，由于其上有较多隔水层分布，接受大气降水的直接补给很少。
本矿批采4、5号煤层且4、5号煤层相距2.86～4.16m，其直接充水含水层是山西组砂岩裂隙含水层，间接充水含水层主要为上下石盒子组砂岩裂隙含水层、太原组岩溶裂隙含水层和奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层。
本矿批采的4、5号煤层底板大部位于奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层水位之下，属于带压开采煤层，根据突水系数来计算奥灰岩溶水对5号煤层的影响。
突水系数计算公式：
Ts=
P=（H0-H1+M）×
0.0098
式中：
Ts—突水系数，MPa/m；
P—隔水层底板所能承受的最大静水压力，Mpa；
M—底板隔水层厚度，m；
Cp—煤层开采时对底板扰动厚度，m。
H1—煤层底板最低标高
H0—奥灰岩溶水水位标高
5号煤层距奥灰顶面（M）119m；
扰动厚度（Cp）取经验值16m；
煤层底板最低标高（H1）600m；
奥灰岩溶水水位标高（H0）797.04m。
则5号煤层突水系数：
Ts＝0.03MPa/m
根据经验:
具有构造破坏的地区，安全突水系数为0.06（MPa/m）。
无构造破坏的地区，安全突水系数为0.15（MPa/m），本井田为有构造破坏地区。
5号煤层突水系数小于临界突水系数0.06MPa/m，故奥陶系灰岩岩溶水对井田内5号煤层突水的可能性小。
带压区、非带压区见分布图。
2、矿井水文地质划分类型
2005年以前，矿井正常涌水量110m3/d左右，最大涌水量500m3/d，2005年11月，在井田西北部掘进顺槽遇断层破碎带底板有水涌出，涌水量达480m3/d，现矿井正常涌水量达到60m3/h左右，最大涌水量80m3/h，主要来源为井筒渗水和顶底板裂隙水。
综合本章前述，井田内4、5号煤层充水含水层为砂岩裂隙含水层，富水性弱，补给条件差，井田内4、5号煤层水文地质条件应为简单类型，但有断层沟通时，有突水可能。
1989年聚财塔煤矿矿井突水就是一个典型事例，根据上述情况并参照矿井水文地质类型分类标准综合分析，本矿井水文地质类型应为简单。
局部可能为中等。
3、主要水害类型
（1）大气降水
（2）煤系地层裂隙水
（3）下组煤层底板奥陶系岩溶水间接充水
（4）采空区积水
4、发生突（透）水的情况
建井到现在没有发生任何透水事故。
第五节矿井涌水量预算
2005年以前，矿井正常涌水量110m3/d左右，最大涌水量500m3/d。
2005年11月在井田西北部掘进顺槽遇断层破碎带底板有水涌出，涌水量达480m3/d（20m3/h），矿井正常涌水量为960m3/d左右，最大涌水量1440m3/d。
目前，矿井生产规模达到120万t/a，矿井涌水量一般1440m3/d（60m3/h）左右，最大达1920m3/d（80m3/h），井下涌水主要来源为井筒渗水和顶底板裂隙水，通道为顶板导水裂缝带。
根据了解，目前井下也无明显大的涌水点，但随着开采深度逐年加深，采空面积逐渐增大，以及小断裂相继出现，可能会使矿井涌水量发生变化，或增大或减小。
因此，在开采过程中，应特别重视矿井水文地质工作，发现异常情况，及时分析其原因，做出正确的判断，制定出相应的措施。
第四章探水工作面概况
第一节巷道布置及施工工艺
一、巷道布置施工工艺：
1.巷道布置：
本探水
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