矿井防治水专项设计.doc
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水城县大田煤矿矿井防治水专项设计
榆林泰发祥矿业有限公司
麻黄梁煤矿
矿
井
防
治
水
专
项
设
计
地测部-张礼军
二Ｏ一八年一月
榆林泰发祥矿业有限公司麻黄梁煤矿矿井防治水专项设计
目录
1．概述 1
1.1目的和任务 1
1.2位置及交通 1
1.3水文与气象 3
1.4地形地貌 4
1.5以往的水文地质工作 4
1.6矿井现状 6
1.7编制依据及技术标准 7
2矿井地质条件 8
2.1矿井构造 8
2.1.1构造 8
2.2地层 8
2.3煤层及煤质 17
2.3.1含煤性 17
2.3.2煤层 18
2.3.2煤质 20
3矿区水文地质条件 23
3.1矿区含（隔）水层 23
3.2矿井充水因素分析 29
4矿井水害防治方案 34
4.1水害防治方案的确定 34
4.2水害防治工程的设置 34
5防水煤（岩）柱留设 35
5.1防水煤（岩）柱的种类 35
5.2防水煤（岩）柱留设 35
5.2.1．防水煤（岩）柱的留设原则 35
5.2.2防水煤（岩）柱的留设 36
6矿井防治水措施 37
6.1矿井开拓、开采所采取的安全保证措施 37
6.1.1矿井开拓工程位置及层位选择 37
6.1.2采掘工程所采取的防治水措施 38
6.2水害防治的组织措施 41
6.3井下探放水措施 41
6.3.1区域、局部探放水措施 41
6.3.2探放水设备选择 48
6.4地表防治水措施 49
6.4.1地表水防治设计依据 49
6.4.2地表水防治工程 50
6.5井下防治水安全设施 52
6.5.1井下排水 52
6.5.2防水设施 54
6.6封闭不良钻孔防治水措施 54
6.7预防井下突水 54
6.8其它 54
7结论 55
附图：
1、矿井综合水文地质图
2、矿井充水性图
3、矿井水文地质剖面图
4、矿井综合水文地质柱状图
56
榆林泰发祥矿业有限公司麻黄梁煤矿矿井防治水专项设计
1．概述
1.1目的和任务
为加强煤矿防治水工作和煤矿水害的治理，防止和减少水害事故，保障煤矿职工生命安全，本着“安全第一、预防为主”的安全生产方针，根据《矿山安全法》、《煤矿安全规程》、《安全生产法》、《煤矿防治水规定》等相关要求，编制了《榆林泰发祥矿业有限公司麻黄梁煤矿矿井防治水专项设计》。
通过对矿井水害基本情况进行调查，建立矿井水害档案，分析矿井水文地质类型及矿井充水特征，对矿井水害和危险程度进行分类，确定防水安全煤（岩）柱，编制针对性防治水专项设计，从而有效遏制煤矿水害事故的发生，促进煤矿安全生产。
1.2位置及交通
麻黄梁煤矿位于榆林城东北方向直距约23km处（图1-1），行政区划隶属榆林市榆阳区麻黄梁镇管辖。
榆（林）神（木）公路（S204）及神（木）延（安）铁路由煤矿西北约12km处通过，金鸡滩火车站位于煤矿西侧约12km处，牛家梁火车站位于煤矿西南方向约22km处。
榆（林）府（谷）旧公路沿煤矿西北部边界通过，榆（林）靖（边）沙漠高速公路（G210）由煤矿西部约25km处通过。
榆林城与外界不同等级的公路运输网较为发达，与西安两地间每天有民航班机往来。
本区交通便利，煤炭外运条件良好（图1-1）。
图1-1交通位置示意图
根据陕西省国土资源厅批准的榆林泰发祥矿业有限公司麻黄梁煤矿采矿许可证，其地理坐标为：
东经109°56′44″～109°59′30″，
北纬38°25′32″～38°27′30″。
（1980西安坐标系）。
根据2010年7月9日由陕西省国土资源厅颁发了榆林市榆阳区麻黄梁煤矿采矿许可证，证号：
C6100002010071110069989，麻黄梁煤矿矿权范围由7个拐点圈定，矿区面积7.7772m2。
开采深度为+1120m至+1089m标高。
麻黄梁煤矿采矿许可证拐点坐标表
拐点好
1980西安坐标系（给定）
X
Y
1
4255239.26
37409319.43
2
4256928.26
37407948.41
3
4258889.29
37410051.42
4
4258620.29
37410278.42
5
4256671.28
37411976.45
6
4256255.27
37411425.44
7
4255334.26
37409872.43
1.3水文与气象
麻黄梁煤矿矿区位于陕北侏罗纪煤田的西南部，区域内较大水系有无定河及其支流榆溪河、海流兔河和硬地梁河。
矿区内第四系广布，其上多被现代风积沙覆盖，大气降水均渗入地下，成为松散岩类孔隙潜水。
区内多年平均降水量410mm，降水多集中在7～9月份，占全年降水量的65.5%，历史日最大降水量达141.7mm。
根据以往地表水及地下水动态长期观测资料，对地下水的补给、径流及排泄进行简单的评述。
据头道河水长期观测结果，区内地表水变化特点较明显，每年有两个丰水期（3、4月冰融期和7、8、9月雨季），两个枯水期（5、6月和11月至次年2月）。
由于该河道水库较多，拦洪调节后的河水流量较雨期滞后约5～10天。
据以往区内钻孔地下水位及水泉流量的动态长期观测结果，其动态变化与大气降水关系较为密切，具有同步变化特征，地下水位动态特征是雨季大幅上升，枯季持续下降。
据省地震局资料记载，榆林地区在1448年9月30日和1472年8月发生过两次5级地震，此后近200年再未发生过较强地震。
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），榆林地区抗震设防烈度为6度，设计地震加速度值为0.05g。
1.4地形地貌
麻黄梁煤矿矿区位于毛乌素沙漠与黄土高原过渡带的东南边缘。
地势总体东部、南部及北部较高。
地貌上矿区东、南部和北部以黄土梁岗地形为主，其余地段以沙漠滩地为主，其上多被现代风积沙覆盖。
最高点位于井田东部的梁峁处，高程1371.1m，最低点位于井田的东南角冲沟处，高程1235.0m，最大相对高差136.1m。
1.5以往的水文地质工作
1、1978～1980年，中国人民解放军基建工程兵00928部队完成了1/20万《榆林幅》水文地质调查，较全面地论证了区域水文地质条件和地下水的形成及分布状况，是本区水文地质工作的基础资料。
报告1980年2月提交，中国人民解放军00929部队组织报告验收委员会于1980年3月予以批准。
2、1981～1985年，西安地勘院（原第八地质队）在包括本井田在内的榆林、横山、靖边一带15000km2范围内了进行了煤田远景调查，共施工钻孔45个，进尺34023.63m。
提交了《陕北侏罗纪煤田榆林－横山地区远景调查报告》及D+E级煤炭储量718.13亿吨，其中D级537.22亿吨。
该报告于1985年11月11日经原地矿部、陕西省地质矿产局共同评审，批准文号为陕地地发（86）16号。
该成果工程质量高，资料系统全面，是部署包括本井田在内的大范围煤田勘查工作的地质依据。
但该项工作在井田内未施工钻孔。
3、1986～1994年，西安地勘院（原第八地质队）在包括本井田在内的榆林—横山地区面积约1800km2的范围内完成了煤矿普查，提交了《陕北侏罗纪煤田榆林—横山地区普查报告》（于1995年经陕西省地矿局以陕地地科发[1995]40号文件审查批准）及C+D级煤炭资源储量100.44亿吨，其中C级21.32亿吨。
该项工作在麻黄井田范围内及周边共施工钻孔3个，进尺1205.32m，其中井田范围内1个（ZK1863），进尺401.93m；周边2个（ZK1554、ZK1859），进尺803.39m。
4、1992～1994年，西安地勘院（原第八地质队）在包括本井田在内的榆林市金鸡滩—麻黄梁煤矿区约730km2的范围内进行了详查，提交了《陕西省榆林市金鸡滩—麻黄梁煤矿区详查报告》及B+C+D级煤炭资源储量41.21亿吨，其中B级10.45亿吨，C级16.76亿吨。
该报告于1995年3月1日通过了陕西省计划委员会、陕西省地质矿产局组织的评审（批准文号:
陕地发〔1995〕20号）。
该项工作在麻黄梁井田范围内及周边共施工钻孔5个，进尺1392.92m，其中井田范围内2个（ZK1759、ZK1861），进尺464.66m；周边3个（ZK1556、ZK1757、ZK1763），进尺928.26m。
5、2007年4月，西安地勘院对麻黄梁井田进行了井田勘探，提交了《陕西省陕北侏罗纪煤田榆神矿区麻黄梁井田勘探报告》及331+332+333级储量1.37亿吨。
报告于2008年元旦通过了陕西省国土资源规划与评审中心组织的评审（备案文号为陕国土资储备〔2008〕103号）。
该报告在井田内共实施14个钻孔，总进尺2892.90m，其中水文孔2个，进尺382.70m，分别对第四系全新统冲洪积含水层、延安组第四段含水层及火烧区含水层进行了抽水试验。
6、2011年8月，西安地质矿产勘查开发院在区内进行了水文地质补充勘探，编写了《榆林市榆阳区麻黄梁煤矿水文地质补充勘探报告》，施工水文钻孔5个，总进尺1030.72m，各钻孔均对煤层上覆基岩进行了一个试段的抽水试验。
7、2012年2月，陕西省煤炭科学研究院在区内施工水文钻孔2个，总进尺437.50m，各钻孔均对煤层上覆基岩进行了一个试段的抽水试验，并编写了《陕西省榆林泰发祥矿业有限公司麻黄梁煤矿矿井水文地质类型划分报告》。
该报告经专家组评审通过。
1.6矿井现状
1、矿井采矿权和生产许可证取得的情况
《采矿许可证》证号为：
C6100002010071110069989
2、矿井开拓、开采方式，生产规模，生产状况，瓦斯等级
矿井设计生产能力为120万吨/年，核定生产能力为240万吨/年。
设计采用斜井开拓方案，布置有主斜井、副斜井和回风立井三条井筒进行开拓。
综采放顶煤工艺开采，中央并列式通风。
井筒特征表（西安坐标系统）
井筒
名称
井口坐标（m）
井口
标高
（m）
井筒
长度
（m）
井筒
净宽
净断面（m2）
倾角
（°）
方位角
（°）
X（m）
Y（m）
主斜井
4257826.946
19409015.896
+1286.606
723
4.6
15.7
16
320
副斜井
4257753.194
19409129.998
+1283.800
497
5.4
20.1
22
320
回风立井
4257669.935
19409095.428
+1285.00
180
4.5
15.9
90
250
注：
表中坐标为西安坐标系，黄海高程。
主斜井、副斜井和回风立井三条井筒，主斜井、副斜井、回风立井井口位于工业矿井工业场地中部，井田北部。
主斜井担负全矿井的煤炭运输任务，同时兼作进风及行人。
副斜井担负全矿井的辅助运输任务，安装有单钩串车提升，承担矿井的进风、管路缆线敷设，并兼作安全出口满足人员、材料的提升需要。
回风立井担负矿井的回风需要，同时兼安全出口。
在井底段附近施工中央水泵房、水仓、管子道等工程，形成主要的排水系统。
3、矿井现有防治水情况。
矿井现排水系统建在3煤水平，矿井建成后，矿井水通过排水管路系统以及自流方式汇集于3煤水平井底水仓后，采用水泵机械抽排至地面。
在施工中采取“有掘必探”的方式掘进，防止误穿积水区，出现水灾事故。
同时坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的原则。
根据矿井水害的实际情况，制定相应的“探、防、堵、疏、排、截”等综合防治措施，有效防治了水的危害。
4、相邻矿井关系
矿区西侧分布二墩煤矿及七山煤矿，开采对象均为3号煤层，设计生产能力9～30万吨/年，实际生产能力30～38万吨/年，开拓方式均为立井—单水平—分带式采掘，采用电钻打眼放炮跨落的采煤方式，为人工装载和装载机装煤相结合，矿车运输、罐笼出煤，露天堆放。
主巷道宽5m，高2.8～3.2m，锚杆支护，基本不用坑木支护。
采煤工作面宽12m，采高6.75～6.80m，顶部留有1.00～1.78m护顶煤。
采空区采用锚杆永久性支护。
煤层直接顶板岩性为粉砂质泥岩及粉砂岩，厚约0～2m，基本顶板岩性为延安组第四段细粒长石砂岩，厚度30～40m，为矿坑直接充水含水层，含水量贫乏。
煤层底板多为泥质粉砂岩。
采空区总体以滴水的形式向矿坑充水，若遇鼻状隆起部位及裂隙边缘以淋水的形式出现，涌水量稍有增大，总体矿井涌水量较小。
1.7编制依据及技术标准
1、《安全生产法》
2、《矿山安全法》
3、《煤矿安全规程》（2016年版）
4、《煤矿防治水规定》
5、地质勘探及实测
6、水文地质图
2矿井地质条件
2.1矿井构造
2.1.1构造
一、矿区构造
本区位于鄂尔多斯盆地之次级构造单元陕北斜坡中部，地质构造简单，区内未发现较大断裂、褶皱及岩浆活动痕迹，局部发育宽缓的波状起伏。
总体构造形态为一向北北西缓倾的单斜层，倾向345～14°，倾角小于1°。
本次地震勘查，在井田内解释和推断有2个隐伏断（层）点，落差10～15m，可靠性评价为较可靠（详见表2-1-1）。
3号煤层断层（点）要素表表2-1-1
序号
断点
编号
性质
位置/CDP号
坐标
倾向
落差
（m）
断点
级别
可
靠性
X
Y
1
FZ1-01
正
DZ1/505
4258297
37410797
NW
15
B
较可靠
2
FZ4-01
逆
DZ4/280
4256377
37409315
SE
10
B
较可靠
由于断（层）点落差较小，断（层）点对煤层无大的破坏作用，但对煤炭资源开发，特别是大型机械化综合采煤会有一定的影响。
区内的基岩基本为简单的层状叠置结构，无较大褶皱，仅局部发育宽缓的波状起伏。
构造类型属于简单类型。
2.2地层
一、矿区地层
麻黄梁井田地表全部被第四系松散沉积物覆盖，主要有全新统风积沙、上更新统萨拉乌苏组、中更新统离石组等。
钻孔揭露的地层还有：
新近系上新统静乐组，侏罗系中统延安组，下统富县组。
各基岩地层之间均为整合接触。
现由老至新分述如下：
（一）侏罗系下统富县组（J1f）
井田内及周边仅在少量钻孔揭露，未见底，厚度大于30m。
岩性为灰紫色、紫杂色中细粒长石砂岩、灰白色细粒石英砂岩与杂色粉砂质泥岩互层，局部夹薄煤层（线）。
（二）侏罗系中统延安组（J2y）
为一套河流—湖沼相含煤沉积，岩性主要为灰—灰白色细—粗粒长石砂岩、深灰色粉砂岩、泥岩夹黑色炭质泥岩、煤层（线），组成多个次级沉积旋回。
该地层顶部在井田内普遍遭受后期剥蚀而保留不全。
根据岩石组合、含煤特征、旋回结构等，该组可进一步划分为四个段。
现自下而上叙述如下：
1、第一段（J2y1）
井田内仅有ZK1863孔揭穿该段，综合周边钻孔资料可知，本段由3～4个下粗上细的次级旋回组成，每个旋回的下部主要为浅灰、灰白色细—中粒长石砂岩（局部相变为粉砂岩）、长石石英砂岩，中部主要为灰色粉砂岩、深灰色粉砂质泥岩、泥岩，上部主要为泥岩、粉砂质泥岩、炭质泥岩或煤层（线）。
其中上部两个旋回的顶部分别为9、8号煤层产出部位。
该段厚55～70m，平均65m。
本段底部砂岩具正粒序，发育大型板状交错层理和冲刷充填层理，其分布稳定（厚度2～12m），相当于区域上“宝塔山砂岩”（K1），亦是本区延安组底界划分的重要标志层。
现以ZK1863孔为例将该段特征介绍如下：
上覆地层：
延安组第二段灰色泥质粉砂岩。
整合接触
（17）浅灰色厚层状粉砂岩，顶部为0.08m煤线1.77m
（16）灰白色厚层状细粒长石砂岩1.05m
（15）半光亮型煤（8号煤层），结构0.18（0.30）0.200.68m
（14）灰色厚层状泥质粉砂岩，上部夹0.30m煤层8.52m
（13）深灰色厚层状泥岩2.30m
（12）浅灰色厚状粉砂岩2.45m
（11）灰色粉砂质泥岩，顶部为0.20m煤（9号煤层）1.95m
（10）浅灰色厚状粉砂岩4.80m
（9）灰白色厚层状细粒长石砂岩4.28m
（8）浅灰色厚层状泥质粉砂岩6.46m
（7）灰白色厚层状中粒长石砂岩2.62m
（6）灰色厚层状泥岩2.34m
（5）灰白色厚层状中粒长石石英砂岩4.60m
（4）灰色厚层状泥岩2.10m
（3）浅灰色厚层状粉砂岩2.20m
（2）浅灰色块状粉砂岩，顶部0.90m为深灰色泥岩6.80m
（1）灰白色中粒长石砂岩2.30m
整合接触
下伏地层：
富县组浅灰色块状粉砂岩
上列剖面总厚度57.30m，4个次级旋回较完整，下粗上细的变化规律较明显，煤层主要赋存于上部旋回顶部，基本反映了该地层在本区的沉积特征。
本段含有较丰富的化石，常见Neocalamites，Carrereiconiopterishymeno-phylloides，Sphenobaierasp.等植物化石；FerganoconchaCurta，Yananocon-chahenagshanensis，Uniojenissojensis等动物化石。
2、第二段（J2y2）
本段以湖泊沉积的细碎屑岩为主，由3个次级旋回组成，各次级旋回主要由深灰色泥岩、粉砂质泥岩，灰色泥质粉砂岩、粉砂岩及浅灰色细粒长石砂岩不等厚互层，旋回顶（上）部为煤层（7、6、5号煤层）产出部位。
厚度52.42～77.60m，平均62.62m。
现以ZK1863孔为例介绍如下：
上覆地层：
延安组第三段灰色粉砂岩
整合接触
（16）浅灰色厚层状粉砂岩，顶部为0.10m煤层（5号煤层）1.00m
（15）灰色厚层状粉砂质泥岩2.00m
（14）浅灰色块状泥质粉砂岩10.70m
（13）灰色厚层状泥质粉砂岩2.40m
（12）浅灰色块状粉砂岩5.85m
（11）灰色块状泥质粉砂岩，下部夹0.20m煤层（6号煤层）12.95m
（10）灰白色块状细粒长石砂岩8.10m
（9）深灰色厚层状泥岩2.40m
（8）灰白色厚层状细粒长石砂岩1.50m
（7）灰色块状粉砂质泥岩10.00m
（6）半光亮型煤（7号煤层），结构0.15（0.14）0.510.80m
（5）深灰色厚层状粉砂质泥岩3.00m
（4）深灰色厚层状泥岩1.20m
（3）浅灰色厚层状粉砂岩1.80m
（2）深灰色厚层状泥岩1.00m
（1）浅灰色块状泥质粉砂岩12.90m
整合接触
下伏地层：
延安组第一段浅灰色厚状粉砂岩
上列剖面总厚77.60m，3个次级旋回结构较清楚，基本反映了该地层在本区的沉积特征。
本段富含ConiopterishemenophylloidesBringniart，C.Simplex（Lindle-yetHuffon）Harris，BaierdmanehuricaYabeetoishi，cfenissp.等植物化石。
3、第三段（J2y3）
为区内主要含煤段，以三角洲平原相沉积为主，由2～4个次级沉积旋回构成，各次级旋回顶（上）部均为煤层（3、3-1、4、4-1号煤层）产出部位。
各旋回岩性以泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、细粒长石砂岩为主，具下粗上细特征。
本段厚72.80～95.45m，平均86.41m。
现以ZK1861孔为例介绍如下：
上覆地层：
延安组第四段灰白色块状中粒长石砂岩
整合接触
（22）黑色半光亮型煤（3号煤层）7.55m
（21）灰色厚层状泥岩1.30m
（20）浅灰色块状细粒长石砂岩2.58m
（19）灰色薄层状泥岩0.74m
（18）黑色半光亮型煤（3-1号煤层）1.53m
（17）浅灰色厚层状粉砂岩0.70m
（16）灰色块状泥岩15.80m
（15）浅灰色厚层粉砂岩1.81m
（14）灰色块状泥岩4.39m
（13）灰色块状粉砂岩7.65m
（12）黑色半暗淡型煤（4号煤层），结构0.70（0.22）0.151.07m
（11）浅灰色块状细粒长石砂岩3.55m
（10）浅灰色块状粉砂岩3.03m
（9）黑色半暗淡型煤（4-1号煤层），结构0.22（0.10）0.150.47m
（8）深灰色厚层状泥岩1.73m
（7）浅灰色块状粉砂岩2.73m
（6）灰色厚层状泥岩2.37m
（5）浅灰色块状粉砂岩3.10m
（4）灰色块状泥岩2.80m
（3）浅灰色厚层状细粒长石砂岩1.50m
（2）深灰色块状粉砂质泥岩2.10m
（1）浅灰色块状粉砂岩5.30m
整合接触
下伏地层：
延安组第二段浅灰色厚层状粉砂岩
上列剖面总厚73.80m，由4个次级旋回组成，旋回结构明显，各旋回顶部均为煤层产出部位，基本代表了该地层在本区沉积特征。
本段顶部的3号煤层在区内分布稳定，厚度大，是本区主采煤层，也是煤、岩层对比的重要标志层（K2）之一。
图2-2-1延安组第三段物性特征图（M501）
本段物性特征如图3-1探仅揭露其上部旋回层段，由图可以看出，旋回底部岩石为中细砂岩，视电阻率在30～120Ω.M之间变化，自然伽玛值90～120API之间变化，密度值为2.53g/cm3，自然电位为明显的负异常。
旋回上部为砂质泥岩、泥岩及煤层。
砂质泥岩视电阻率在30Ω.M左右，自然伽玛值140～150AP之间变化，密度值为2.50g/cm3，自然电位值为零或接近零。
泥岩视电阻率值在30Ω.M左右，自然伽玛值大于160API，密度、自然电位值与砂质泥岩相当，声波时差260～330μs/m。
旋回顶部为主要可采煤3号及3-1号煤层，3号煤视电阻率显示为多峰特高异常值在1000～1800Ω.M，且下低上高，自然伽玛与密度为峰箱形低异常,自然伽玛值很低约9API，密度值最低1.3g/cm3，声波时差出现高异常值在440μs/m左右,自然电位一般为负异常。
3-1号煤层煤层较薄，曲线异常较窄,一般为单峰异常。
电阻率异常值在320～800Ω.M，自然伽玛值约22API，密度值1.32g/cm3，声波时差出现高异常值在420μs/m左右,自然电位一般为负异常。
图2-2-2延安组第四段物性特征图（M105）
本段含丰富的植物化石，主要有Sohenobaiernuangi，Nillssinialihearis，N.Sinensis，BaieramanchuricaYabeetoishi等；孢粉化石Deltoidosporasp.，Ayafhhiditesminorcouper，Converrusosisporiressp，Spnaenopllehitesp.，Tycopodiumsporites，Quadraeculina，Perinopollehites，Classopollis等。
4、第四段（J2y4）
本段岩性为粉砂岩、细粒长石砂岩、中粒长石砂岩夹薄层泥岩及粉砂质泥岩。
井田内该段顶部普遍遭受剥蚀保留不完整，且基本上全部处于基岩风化带内，地层残留厚度7.60～41.70m，平均25.86m。
现以M501孔为
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