家温沟煤矿防治水中长期规划大学论文.docx
《家温沟煤矿防治水中长期规划大学论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《家温沟煤矿防治水中长期规划大学论文.docx（71页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
家温沟煤矿防治水中长期规划大学论文
山西平遥县兴盛煤化有限责任公司
温家沟煤矿防治水中长期规划
（2017年-2021年）
地测科
二O一六年十二月
目录
前 言1
第一章概况2
1.1矿井简介2
1.2位置、范围及交通2
1.3自然地理4
1.4矿井生产建设情况5
1.5井田内及周边煤矿10
第二章矿井地质12
2．1区域地质简况12
2．2矿井地质16
2．2．1地层16
2．2．2构造20
第三章水文地质22
3．1区域水文地质概况22
3．2矿井水文地质26
3．3矿井充水因素分析及水害防治措施29
3．4矿井涌水量预算54
3．5供水水源54
第四章 矿井主要水害及治理方案 54
4.1 矿井发生突水的原因分析 54
4.2 建立安全排水系统 57
4.3 矿井水防治的整体规划 57
第五章 实施计划及预期效果 66
5.1 项目实施计划 66
5.2 项目实施后的预期效果 67
前 言
矿井水灾是煤矿常见的一种灾害。
矿井水害成为继瓦斯事故后影响煤矿安全生产的另一主要灾害。
为了贯彻落实好国家安全生产监督管理总局出台的《煤矿安全规程》、《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》、国家安监总局的《煤矿防治水规定》和省政府的相关规定，杜绝水害事故的发生，保障从业人员生命及财产的安全，结合我矿的水文地质情况实际，坚持“预防为主，防治结合”的方针，按照当前与长远、局部与整体、地面与井下、防治与利用相结合的原则，根据不同的水文地质条件，落实“探、防、堵、疏、排、截”等相应的措施。
因此编制防治水中长期规划是非常必要。
同时要在整体规划的基础上，根据轻重缓急，抓好防治水工作，要严格检查，堵塞漏洞，防患于未然，确保整个防治水工作按计划有条不紊地进行，使防治水规划落到实处，水害得到有效防治。
为此，我矿编制了本矿井5年矿井防治水规划。
第一章概况
1.1矿井简介
山西平遥县兴盛煤化有限责任公司温家沟煤矿隶属于山西平遥兴盛煤化有限责任公司，该矿原名为温家沟煤矿，属地方国营企业。
该矿于1984年建井，1988年投产。
根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件晋煤重组办发[2009]59号“关于晋中市平遥县煤矿企业兼并重组整合方案的批复”，山西平遥县兴盛煤化有限责任公司温家沟煤矿为兼并重组后的单保矿井，整合后矿井生产能力不变，为120万t/a。
该矿2015年10月9日由山西省国土资源厅为该矿换发了《采矿许可证》，其证号为（C140000************3744），生产规模120万t/a，批准开采2号—11号煤层，井田面积9.8207km2。
2016年4月26日由山西煤矿安全监察局为该矿换发了《安全生产许可证》，其编号为（晋）MK安许证字[2016]X085Y6B1，许可能力120万t/a。
1.2位置、范围及交通
1．2．1井田位置与范围
山西平遥县兴盛煤化有限责任公司温家沟煤矿位于平遥县城南直距16km处的枣树坪-尚家庄一带，行政区划属平遥县卜宜乡管辖,井田地理坐标为：
东经112°12′27″-112°15′39″，
北纬37°03′08″-37°04′56″。
山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件晋煤重组办发[2009]59号“关于晋中市平遥县煤矿企业兼并重组整合方案的批复”，山西平遥县兴盛煤化有限责任公司温家沟煤矿为单保矿井，根据山西省国土资源厅2015年10月9日为该矿核发的《采矿许可证》，其井田范围拐点坐标见表1-1。
矿界拐点坐标
表1-1
拐点编号
1954年北京坐标系（6°带）
1980年西安坐标系（3°带）
X
Y
X
Y
1
4106430
19607900
4106381.43
37607830.76
2
4106430
19611000
4106381.45
37610930.77
3
4103980
19611000
4103931.44
37610930.79
4
4103660
19609000
4103611.43
37608930.78
5
4103060
19607420
4103011.41
37607350.78
6
4103570
19607500
4103521.42
37607430.78
7
4104920
19607400
4104871.42
37607330.77
8
4105100
19607250
4105051.42
37607180.77
井田形状为一不规则多边形，东西最长3.750km，南北最宽3.370km，井田面积9.8207km2，批采2号-11号煤层，生产规模120万t/a。
批采标高：
由1012.02m至150m。
1．2．2交通条件
该矿工业场地至平遥县城16km。
汾（阳）--屯（留）公路沿井田东边界自北向南通过。
井田西北外15km处有南同蒲铁路通过。
井田内各村庄均有简易公路与外界相连，交通方便。
见交通位置图。
（图1—1）。
图1—1
交通位置图
1.3自然地理
1．3．1地形与地貌
井田属太岳山（霍山）北西麓的延伸部分，北邻晋中盆地，属于中低山区。
井田内地形复杂，侵蚀冲刷剧烈，地势东南高西北低，最高处位于井田东南角，海拔1381.7m，最低处位于井田西北角沟谷中，海拔980m，最大相对高差401.7m。
1．3．2水文
区域地表水属黄河流域汾河水系，流经区域的主要支流有惠济河、柳根河、官村河等，均为季节性河流。
井田东临柳根河，井田内没有常年性河流通过，一般沟谷中仅在春季积雪融化和夏秋雨季有短期地表径流，向北汇合后，注入汾河。
井田内主要沟谷流向为北西。
1．3．3气象
平遥县属暖温带半干旱大陆季风性气候,大陆气候特征明显，四季分明，冬长夏短,季风强盛。
春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽宜人,冬季少雪寒冷。
多年平均气温为10.4℃，一月份平均气温－5.7℃，七月份平均气温23.8℃。
极端最高气温39.6℃（1999年7月30日），极端最低气温－24.1℃,无霜期为160天。
据平遥县2009年—2011年降水量统计，年平均降水量为477mm，最高年降水量为526.6mm，最低年降水量为306mm。
降水多集中在每年的七、八、九三个月，占全年总降水量的75％。
年平均蒸发量1932.9mm，最大蒸发量2102.6mm，最小蒸发量为1313.8mm。
年相对湿度为44%—75％，平均58％；主要风向为西北风，年平均风速为17m／s；一般初霜期始于10月，终霜期为次年4月，霜期平均为185天，土壤冰冻期12月初，解冻期为次年２月底，最大冻土深度64cm。
最大风速为32m／s。
1．3．4地震
依据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010），平遥属抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g的第二组。
1.4矿井生产建设情况
山西平遥县兴盛煤化有限责任公司温家沟煤矿隶属于山西平遥兴盛煤化有限责任公司，该矿为兼并重组后的单保矿井，2015年10月9日山西省国土资源厅为该矿发放的采矿许可证（证号：
C140000************3744），有效期限：
自2015年10月9日至2018年10月9日。
批准开采2-11号煤层，生产规模120万t/a，井田面积9.8207km2。
该矿1984年建井，1988年1月投产，实际生产能力为30万t/a，该矿2号煤层原由乡镇矿开采，现已停止开采，现开采9号煤层，经山西省煤炭工业局以晋煤行发[2007]114号文批复该矿为机械化采煤升级改造矿井，生产能力由30万t/a拟提升为120万t/a，2009年5月11日山西省煤炭工业局印发晋煤办基发[2009]266号文件“关于山西平遥县兴盛煤化有限责任公司温家沟煤矿机械化采煤升级改造项目开工建设的批复”，建设工期20个月。
2009年10月30日，山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室印发晋煤重组办发[2009]59号文件“关于晋中市平遥县煤矿企业兼并重组整合方案的批复”，该矿为单保矿井。
2011年8月24日，山西省煤炭工业厅基本建设局以晋煤基登字[2011]006号文同意山西平遥县兴盛煤化有限责任公司温家沟机械化采煤升级改造进入联合试运转阶段，联合试运转起始时间：
2011年8月27日至2012年2月27日。
2012年3月24日经山西省煤炭工业厅文件晋煤办基发[2012]514号“关于山西平遥县兴盛煤化有限责任公司温家沟煤矿120万t/a兼并重组整合项目竣工验收的批复”。
该矿在现有工业场地，新掘一斜井作为机械化升级改造后的主斜井，井筒斜长717m，装备大倾角带式输送机，担负全矿井的提煤任务，设架空乘人装置,担负全矿井的升降人员任务，为矿井的进风井和一个安全出口。
利用现有混合提升斜井作为机械化升级改造后的副斜井，井筒斜长666m，装备单钩串车，担负全矿井提矸、下料及下大件等辅助提升任务,敷设台阶扶手,为矿井的进风井和另一安全出口。
机械化升级改造后行人斜井关闭。
现有回风立井不能够满足矿井设计要求，现将该井筒直径刷大到4.0m，井筒垂深295m，装备金属梯子间,为矿井的回风井和又一个安全出口。
矿井为斜井开拓。
主斜井斜长717m，装备大倾角带式输送机，担负全矿井的提煤任务，设架空乘人装置，担负全矿井的升降人员任务，为矿井的进风井和一个安全出口；副斜井斜长666m，装备单钩串车，担负全矿井提矸、下料等辅助提升任务，敷设台阶扶手，为矿井的进风井和另一个安全出口；回风立井刷大为净直径4m，装备玻璃钢梯子间，为矿井的回风井和又一个安全出口。
达产时以两个综采工作面，两个综掘、两个炮掘工作面，满足矿井设计能力。
各井筒特征见下表（1-3）。
井筒特征表
表1-3
井筒
名称
坐标（54北京）
座标（80西安）
井筒类型
斜长或垂深（m）
倾角（°）
净直径
（m）
净断面积（m）2
X
Y
Z
X
Y
Z
主井
4105087.768
19607340.082
1012.796
4105039.186
19607270.847
1012.796
斜井
717
20°10″
4.2
11.9
副井
4105156.277
19607339.234
1012.857
4105107.695
19607319.999
1012.857
斜井
666
20°
3.5
7.3
风井
4104575.803
19607883.808
1060.20
4104527.221
19607814.573
1060.20
立井
295
90°
4.0
12.56
矿井采用走向长壁综合机械化采煤方法，一次采全高，全部垮落法管理顶板。
2号煤层回采工作面主要装备：
1台MG200-BW2型采煤机、1部SGZ630/220型刮板输送机、1台SZB630/75型转载机、1部DSJ80/40/80型可伸缩带式输送机、107架ZY3000/08/18型液压支架。
9号煤层回采工作面主要装备：
1台MGN132/316－WD型采煤机、1部SGZ630/220型刮板输送机、1台SZB630/75型转载机、1台LPS1000型破碎机、1部DSJ80/40/125型可伸缩带式输送机、107架ZY3200/10/19型液压支架等。
矿井通风方式为中央并列式通风。
全井田现采用一个主水平和一个辅助水平开拓，主水平标高+782.4m，主要开采9、11号煤层；辅助水平标高+800m，主要开采2号煤层。
主水平与辅助水平采用岩石斜巷联系方式。
全井田划分为六个采区：
将2号煤层划分为3采区（一、二、三采区），将9号和11号煤层划分为3个采区（四、五、六采区）。
该矿目前开采2号煤层一采区和9号煤层四采区，矿井生产能力120万t/a时，矿井正常涌水量为1080m3/d，最大涌水量为1344m3/d。
该矿近三年生产情况见（表1-4）。
表1-4
项目
年份
采出量（万t）
损失量（万t）
动用量（万t）
2009年
59.45
5.7
65.15
2010年
61.61
16.65
78.26
2011年
44.42
11.1
55.52
合计
165.48
33.45
198.93
该矿各生产系统情况如下：
1．4．1供电系统
矿井采用35kV双回路供电。
在矿井地面工业场地内新建有一座35/10kV变电站，一回35kV电源引自七洞35kV变电站的35kV母线段，导线型号为LGJ-95mm2，输电距离约7km；一回35kV电源引自城南110kV变电站的35kV母线段，导线型号为LGJ-95mm2，输电距离约12km。
两回电源线路分列运行,一回工作，一回（带电）备用。
主变压器为SZ11-5000/35双绕组变压器2台，容量为5000kVA，1台工作，1台备用。
1．4．2提升系统
主斜井提升安装一部DTL型大倾角钢绳芯带式输送机，带宽B=1000mm，带速V=3.15m/s，配套电机功率2×220kw，设RJHY55型架空乘人装置，电机功率55KW，运行速度1.2m/s，担负全矿井的升降人员任务；副斜井提升选用一台JK-2×1.5型单滚筒绞车提升，电机功率250kW，轨道为30Kg的钢轨。
1．4．3运输系统
井下运输主要采用胶带输送机运输。
其中（2号煤）辅助水平运输石门选用一部DSP6025/800型胶带输送机，带宽800mm，带速V=2.0m/s，配套电机功率75kw；辅助水平一采区胶带下山选用一部DSP/800型胶带输送机，带宽800mm，带速V=2.0m/s，配套电机功率2×245kw；主水平四采区胶带下山选用一部DSP8040/1000型胶带输送机，带宽800mm，带速V=2.0m/s，配套电机功率2×185kw。
井下辅助运输采用防爆单滚筒提升机牵引系列矿车运输，其中辅助水平一采区和主水平四采区轨道下山均选用JKYB2×1.5型防爆单滚筒液压提升机，配套电机功率均为160kw；辅助水平轨道暗斜巷选用JKYB1.2×1.0型防爆单滚筒液压提升机,配套电机功率75kw；主、辅水平均设有一部RJHY37型悬吊式乘人装置。
主斜井2号、9号煤煤仓容量均为600t。
1．4．4主通风机系统
矿井配备了两台FBCDZ-8-№20B型轴流风机，一台工作，1台备用。
每台风机配2台YBFe315L2-8型电机，功率110kW×2，转速740r/min。
1．4．5矿井排水系统
矿井主水仓容量1000m3、副水仓容量为570m3，在副斜井井底车场附近设置中央水泵房，排水管路采用两趟（φ100mm）钢管，沿副井敷设，水泵房采用三台D85-45×8型离心式水泵，配用电机功率为132kw。
正常及最大涌水时，均为一台工作，一台备用，一台检修。
2号煤层的一采区轨道下山和9号煤层的四采区轨道下山底部附近分别设置采区水泵房。
一采区水泵房将采区涌水通过敷设在轨道下山内的排水管路排至轨道斜巷上部车场水沟，再自流至副斜井井底主水仓；四采区水泵房将采区涌水通过敷设在轨道下山内的排水管路排至副斜井井底主水仓；副斜井井底中央水泵房将矿井涌水通过敷设在主斜井井筒内的排水管路排至地面矿井水处理站。
1．4．6压风系统
矿井地面设有压风站，设三台BLT175A-20.5/10型螺杆式空气压缩机，其供气量20.5m3/min/台，供气压力1.0MPa，冷却方式为风冷式；配套电机功率132kW。
主管路为Φ159×4.5型无缝钢管，沿主斜井敷设下井；分管路为Φ108×4型无缝钢管，沿主要巷道敷设；支管路为Φ89×4.5型无缝钢管，沿采掘工作面巷道敷设。
矿井探放水为物探钻探相结合，物探设备为YCS40（A）瞬变电磁仪，探放水设备为ZYJ-1000/135型架柱式液压回转钻机，按照《防治水规定》要求在掘进工作面布置探水孔。
矿井探水方法：
（1）煤巷探水：
在掘进巷道时要进行打钻探水，钻孔呈扇形布置；钻孔数为5个，探水钻孔的深度为80米，立轴直径为42mm，钻孔深度要保持超前探距不小于30米。
（2）石门探水：
在生产水平附近有老窑积水时，石门贯通煤层之前均须探水。
此时探水孔的布置呈半圆形，孔数不少于5-6个，控制高度为巷道掘进高度的10倍，将积水放尽后，待掘透煤层，再沿两翼采用边探边掘法掘进煤巷。
根据山西省煤炭工业厅文件（晋煤瓦发[2015]204号）“关于晋中市2014年度矿井瓦斯等级鉴定结果的批复”，山西平遥县兴盛煤化有限责任公司温家沟煤矿2014年度矿井CH4绝对涌出量为7.02m3/t，相对涌出量为3.37m3/t,CO2绝对涌出量为2.95m3/min，相对涌出量为1.42m3/t,为瓦斯矿井。
1.5井田内及周边煤矿
本井田内无其它小煤矿开采。
井田西南相邻山西平遥县兴盛煤化有限责任公司佛殿沟煤矿，见四邻关系图（图1-2）。
图1-2
四邻关系图
该矿原来为平遥县县办国营煤矿，始建于1958年，1960年投产，原设计生产能力21万t/a，批准开采4、9、11号煤层。
根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件晋煤重组办发[2009]59号“关于晋中市平遥县煤矿企业兼并重组整合方案的批复”文件的批复，由原山西平遥兴盛煤化有限责任公司佛殿沟煤矿、原山西平遥元宝湾煤业有限公司、原山西展锦煤业有限公司及0.0056km2新增区重组整合为山西平遥县兴盛佛殿沟煤业有限公司，重组整合后井田面积为5.0211km2，批准开采2-11号煤层，矿井生产规模为60.00万t/a。
该矿采用斜井开拓方式，两斜井均位于井田北部边缘。
主斜井采用无极绳绞车提升，主要担负全矿井的煤炭提升、进风、下料、提矸，兼作安全出口；副斜井担负矿井的总回风任务，兼作安全出口。
采煤方法为长壁式采煤，采煤工艺为炮采，工作面支护采用金属摩擦支柱支护，顶板管理采用自然垮落法。
矿井通风方式为中央并列式，通风方法为抽出式，主扇两台，型号为FBCZ-4-№13型，一台工作，一台备用。
提升运输系统主要包括主斜井、运输大巷、采区运输、顺槽运输和回采面运输，主斜井采用JW-1600/80型无极绳绞车提升，运输大巷采用无极绳绞车牵引矿车运输，回采工作面采用刮板输送机运输。
该矿井涌水量不大，正常为200m3/d，雨季涌水量为250m3/d，该矿井下安装有三台水泵，型号为MD85-45×4，一台正常排水，一台备用，一台检修。
据晋中市煤炭工业局市煤安[2007]260号文（关于晋中市30万吨/年以下煤矿矿井2007年瓦斯等级鉴定结果的批复），该矿井现开采9号煤层，矿井瓦斯相对涌出量2.41m3/t，绝对涌出量0.78m3/min，二氧化碳相对涌出量3.18m3/t，绝对涌出量1.03m3/min，批复为低瓦斯矿井。
该矿主井、副井井口坐标为：
井名XY
主斜井37606480.464104486.44
副斜井37606512.464104511.81
回风斜井37606555.654104535.08
由于井田与佛殿沟煤矿以F28逆断层相隔，该断层倾角、断距较大，地下水很难沟通。
佛殿沟煤矿同一含水层标高高于本井田，含水层水有向本井田径流的趋势。
尽管各煤层之上各含水层富水性均较差，但对本井田涌水量将有一定的影响，特别是其采空区积水，将是本井田水害的潜在隐患。
因此，在未来矿井生产过程中，在井田西部F28逆断层一定要留足保安煤柱，以防发生佛殿沟煤矿向本井田的透水事故。
第二章矿井地质
2．1区域地质简况
2．1．1区域地质
1．区域地层
本井田位于沁水煤田西翼北缘，地层发育情况与沁水煤田其它地区及其西邻霍西煤田相似。
区域上（西起介休市洪山，东至平遥县辛村，北起平遥县城，南至平遥县千庄，面积710km2，下同）出露的地层从老到新有：
古生界奥陶系下统、中统，石炭系中统、上统，二叠系下统、上统，中生界三叠系，新生界第四系等。
从西往东依次出露奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系，第四系沿沟谷，山梁有不同程度分布。
区域地层走向总趋势是：
北西一南东向，倾向北东，地层厚度及岩性特征见表（3—1）。
区域地层简表
表3—1
地层单位
厚度（m）
岩性组合
界
系
统
组
段
新
生
界
KZ
第四系
全新统
Q4
0-30
黄褐色亚砂土、亚粘土及砂砾石。
上更新统
Q3
30-60
黄色土状亚砂土。
、亚粘土，夹砂砾石。
中更新统
Q2
0-125
微红色亚砂土、亚粘土，中夹一层粉砂。
上第三系
上新统
N2
0-50
棕红色亚粘土，亚粘土。
中生界
Mz
三叠系
T
下统
T1
刘家沟组T1l
414-585
浅紫红色细砂岩、粉细砂岩、砂质泥岩、砾岩。
古
生
界
PZ
二叠系P
上统P2
石千峰组P2sh
83-162
紫红色砂质泥岩、中粗砂岩互层。
上石盒子组P2s
三段P2s3
154-173.8
灰黄、紫红、黄绿、褐紫色砂质泥岩及泥岩互层夹少量黄绿色中粗粒砂岩。
二段P2s2
82.0-117.1
灰黄、黄绿色中粗粒砂岩，石英砂岩与黄绿、紫色砂质泥岩，泥岩互层。
一段P2s1
215-290
灰绿、黄绿、紫红色砂质泥岩，泥岩互层夹灰绿、黄绿色中粗粒砂岩。
下统P1
下石盒子组P1x
71.4-140.1
砂岩、砂质泥岩、泥岩及薄煤层、煤线。
山西组P1s
33.8-85.9
灰白、灰色砂岩、砂质泥岩含煤3～7层。
石炭系C
上统
太原组C3t
67.5-109.4
泥岩、砂质泥岩、砂岩、灰岩及煤层。
中统
本溪组C2b
7.8-38.9
灰白、灰黑色铝土岩、黄铁矿、粘土岩、砂岩、砂质泥岩、灰岩。
奥陶系O
中统O2
峰峰组O2f
126.8-176.1
灰、灰黑色泥灰岩、石灰岩。
上马家沟组O2s
196.3-256.0
灰黑色石灰岩。
下马家沟组O2
100-150
岩性为灰岩夹豹皮状灰岩,白云质灰岩,白云质泥炭岩,泥质白云岩,泥炭岩组成，底部多为石英砂岩，砂砾岩，含石膏。
下统
O1
180-300
岩性为厚层状含燧石结核——条带白云岩，泥质白云岩及燧石层，竹叶状白云岩、钙质、白云质页岩。
2．区域地层区划
山西省位处华北地层大区的中央部位，全部属于华北地层大区晋冀鲁豫地层区。
根据《山西省岩石地层》区划图，山西的主体部分属山西地层分区，东北部属燕辽地层分区，西南端属豫陕地层分区，西部边缘地带属鄂尔多斯地层分区，北部边缘地带属阴山地层分区。
本区属于山西地层分区吕梁山地层小区。
2．1．2区域构造特征
本井田属于华北地台山西断隆沁水台凹西缘。
区域构造以断裂为主，褶曲不甚发育。
总体上呈一走向北北西、北东东缓倾斜的单斜构造。
1．断裂构造
区域断裂构造比较发育，其特点是延伸长，断层倾角较陡，一般大于50°，以正断层为主，逆断层次之，其方向主要以北东东和北北东两组为主，其中以北北东向形成较早，北东东向形成较晚，但分布较多，呈地堑、地垒、阶梯状排列。
2．褶曲
区域褶曲构造不太发育，仅局部地段出现小的波状起伏，形成小的近南北向或北北东向的背、向斜，但规模不大，横向延伸最大3km。
2．1．3区域含煤地层特征
1．区域内含煤地层
区域主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，其中，山西组含煤5层，分别1、2、3、4、5
升级会员 