三下山擴(kuò)區(qū)運(yùn)輸巷位于礦井二采區(qū)西北部,開(kāi)口位置位于7#皮帶機(jī)尾以西40米處,工作面沿主采2#煤層傾向布置,屬采區(qū)準(zhǔn)備巷道。地面相對(duì)位置為黃土覆蓋山梁,黃土覆蓋厚度290-370米。地面無(wú)任何建筑物及村莊。開(kāi)采標(biāo)高1180-1050m;根據(jù)地測(cè)資料分析開(kāi)采最低標(biāo)高為1050米,高于本區(qū)域奧灰水位標(biāo)高755米,但為了防止水害事故發(fā)生,防患于未然,確保礦井安全生產(chǎn),特制定以下防突水專項(xiàng)安全措施。
??? 一、礦井區(qū)域水文地質(zhì)條件
??? (一)地表水
??? 井田內(nèi)無(wú)大的河流,井田南部的北東-南西向展布的山梁形成了一條天然分水嶺,其南西側(cè)沖溝水匯集于鄉(xiāng)寧縣鄂河后向西注入黃河。北東側(cè)沖溝水匯入臺(tái)頭溝,向東至鄉(xiāng)寧縣光華鎮(zhèn)匯入豁都峪河,然后向南東出境至襄汾縣匯入汾河。
??? 井田西部的馬泉、蒿地溝兩大溝均有泉水溢出,但流量很小,小于0.001L/s,遇暴雨時(shí)節(jié)溝內(nèi)可見(jiàn)時(shí)有洪水匯流,但數(shù)小時(shí)后即減弱為小細(xì)流。幾于后完全斷流。
??? 由于天然分水嶺近礦區(qū)展布,其兩側(cè)山坡溝谷徑流距離短,基本上常年無(wú)水,均為季節(jié)性河流。
??? 本區(qū)水系屬黃河流域汾河水系。
??? (二)主要含水層描述
??? 礦區(qū)位于區(qū)域龍子祠巖溶泉域的補(bǔ)給區(qū)。
??? 礦區(qū)主要含水層按成因及巖性可劃分為四類,現(xiàn)分述之:
??? 1、奧陶系巖溶裂隙水含水巖組
??? 奧灰水是影響煤系地層開(kāi)采的主要含水層,位于本系組底部。據(jù)山西省第五地質(zhì)工程勘察院《鄉(xiāng)寧縣沙坪(吉縣)煤炭有限責(zé)任公司礦井水文地質(zhì)調(diào)查報(bào)告》,礦區(qū)周邊共施工奧灰水供水井3處,現(xiàn)分述之:
??? ?、?該礦于2003年6月在臺(tái)頭鎮(zhèn)西北約2.5km處(及井田工業(yè)廣場(chǎng)附近)施工一深水井,井深750m,揭露奧灰?guī)r層474m,寒武系白云巖層50m,水位埋深230m,水位標(biāo)高1010m,出水量288m3/d。據(jù)該孔資料,巖溶裂隙較發(fā)育,富水性較強(qiáng)。
??? ?、婆_(tái)頭鎮(zhèn)政府供水井,位于臺(tái)頭鎮(zhèn)東南,距本礦2000m,2004年建井,井深871.3m,井口高程1040m,水位埋深415m,水位標(biāo)高650m,涌水量 600m3/d ;
??? ?、?麥積峪老坑口,距本礦500m,2001年建井,井深650.0m,井口高程1295m,水位埋深540m,水位標(biāo)高755m,涌水量 456m3/d ;
??? 據(jù)區(qū)域巖溶水資料,礦區(qū)一帶巖溶水水位標(biāo)高推測(cè)750-780m之間,查區(qū)域地層資料,對(duì)應(yīng)的地層位置應(yīng)是奧陶系上馬家溝灰?guī)r地層(距本溪組底部290)。巖溶水標(biāo)高與麥積峪老坑口水井相近,且麥積峪老坑口水井在三個(gè)供水井中,離礦區(qū)中心地帶僅有1200m,距離礦區(qū)南界僅500m。與其它二個(gè)供水井相比,更具代表性,故此次核查計(jì)算采用麥積峪老坑口水井資料,此井中巖溶水水位標(biāo)高755m。
??? 2、碎屑巖夾碳酸鹽巖裂隙溶隙含水巖組
??? 含水層主要包括砂巖(K1)和三層灰?guī)r(K2、K3、K4),為區(qū)內(nèi)主要含水層。
??? K2灰?guī)r為主要含水層,厚度8.16m左右,是9號(hào)煤層頂板直接充水含水層,巖溶裂隙不發(fā)育,據(jù)井田內(nèi)606號(hào)水文孔抽水試驗(yàn),用空壓機(jī)抽干,單位涌水量<0.001L/s﹒m,水位標(biāo)高1304.81m,故K2石灰?guī)r為極弱富水性巖層。K3石灰?guī)r厚6.25m,K4石灰?guī)r厚1.45m,巖溶裂隙均不發(fā)育,鉆孔沖洗液消耗量0.8-14.5m3/h,均為極弱富水性巖層。底部K1砂巖為細(xì)粒砂巖,裂隙不發(fā)育,為極弱富水性巖層。
??? 3、碎屑巖類裂隙含水巖組
??? 主要由K7、K8、K9、K10、K12及K13等砂巖組成,K8砂巖相對(duì)富水,為2號(hào)煤層的直接充水含水層,砂巖層厚3.93m,裂隙較發(fā)育,據(jù)606號(hào)孔抽水試驗(yàn),水位標(biāo)高為1397.73m,單位涌水量<0.001L/s﹒m,屬極弱含水層。
??? 4、第四系砂礫石層孔隙含水層
??? 區(qū)內(nèi)黃土層一般為透水層,不含水,分布于山頂及山坡。砂礫石層接受大氣降水和地表水補(bǔ)給,分布于山區(qū)現(xiàn)代河谷下部,涌水量一般介于0.001-0.05L/s.m之間,僅可充做一般生活用水水源。
??? (三)井田主要隔水層
??? 主要由本溪組鋁質(zhì)泥巖、泥巖及K1石英砂巖組成,隔水層全厚約76m左右,隔水性能良好,構(gòu)成奧灰含水層的直接頂板。切斷了奧灰水與煤系地層含水層之間的水力聯(lián)系。
??? 各標(biāo)志層沉積穩(wěn)定,其間所夾的泥巖、頁(yè)巖層致密,沉積穩(wěn)定,構(gòu)造裂隙不發(fā)育,構(gòu)成各含水層間良好的隔水層。受其控制煤系地層間含水層均為層狀產(chǎn)出。
??? (四)構(gòu)造對(duì)水文地質(zhì)條件的影響
??? 井田內(nèi)總體為一單斜構(gòu)造,局部發(fā)育有向、背斜構(gòu)造,井田北部發(fā)育有F1、F2兩條落差較小的斷層,均為地表調(diào)查及井巷開(kāi)拓揭露,據(jù)本礦開(kāi)采2號(hào)煤層井下調(diào)查,斷層帶無(wú)導(dǎo)水現(xiàn)象,故構(gòu)造對(duì)煤層開(kāi)采影響不大較小。
??? (五)地下水補(bǔ)、逕、排條件
??? 井田內(nèi)地下水主要為石炭系上統(tǒng)太原組砂巖裂隙含水巖組、灰?guī)r巖浴水含水巖組及奧陶系灰?guī)r巖溶水含水巖組,井田處于地下水補(bǔ)給區(qū)。逕流方式多由巖層傾向方向流動(dòng),排泄方式一是于地形低凹處以泉的形式排泄,另一方面由人工開(kāi)采形式排泄。
??? 綜上所述,井田內(nèi)2、3號(hào)煤層西部區(qū)賦存在區(qū)域侵蝕基準(zhǔn)面之下,但礦區(qū)批采標(biāo)高849.99m,高于奧灰水水位755m,區(qū)內(nèi)以大氣降水為礦井充水的主要來(lái)源,坡陡、溝多,大氣降水大部分迅速排出區(qū)內(nèi),井田總體為傾向北西的單斜構(gòu)造,不利于地下水的聚積,不排除局部聚水構(gòu)造存在。本礦現(xiàn)開(kāi)采2號(hào)煤層,礦井充水主要來(lái)自井硐及煤層頂板之上含水層,2、3號(hào)煤層西北方向底板最低標(biāo)高低于奧灰水水位,但不在批采范圍,故礦區(qū)內(nèi)開(kāi)采2、3號(hào)煤層現(xiàn)階段礦井水文地質(zhì)仍屬以裂隙充水為主、水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單類型??傮w分析,礦井突水事故對(duì)采掘影響不大。
??? 二、目的和要求
??? 1、目的:為了解決奧灰水對(duì)三水平下山采區(qū)的施工威脅,對(duì)該區(qū)進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查與研究,獲得相關(guān)技術(shù)參數(shù),為科學(xué)的指導(dǎo)該區(qū)安全生產(chǎn)提供依據(jù),防止該區(qū)域的奧灰水突然涌出造成水患。
??? 2、要求:按照《煤礦安全規(guī)程》、《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》、《礦井防治水條例》及公司文件要求進(jìn)行編制。
??? 三、突水因素分析
??? 采掘過(guò)程中,造成底板突水的因素是多方面的,是多種因素綜合作用的結(jié)果.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀測(cè)及有關(guān)理論分析,認(rèn)為影響底板突水的因素主要有以下幾個(gè)方面.
??? 1.礦壓
??? 采礦過(guò)程中的礦山壓力,對(duì)工作面底板具有嚴(yán)重的破壞作用,產(chǎn)生新裂隙,并“活化”原有斷裂,導(dǎo)致底板突水.
??? 隨著采煤工作面的推進(jìn),底板任一斷面總是經(jīng)歷超前支撐壓力壓縮破壞、采后懸頂卸壓膨脹破壞、采空區(qū)周邊剪切破壞、最后頂板冒落壓實(shí)的再受壓過(guò)程.其中采空區(qū)卸壓膨脹及其周邊剪切對(duì)底板破壞最嚴(yán)重,產(chǎn)生的裂隙最多.
??? 礦壓對(duì)底板的破壞程度是不一樣的.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè),工作面初壓及周期來(lái)壓時(shí)頂板懸頂面積最大,工作面周圍煤體的支撐壓力及煤壁處的剪切力達(dá)到最大值,煤層底板最易造成破壞,底板最易突水。礦壓對(duì)底板的破壞作用與工作面頂板巖性有關(guān).工作面頂板巖層越不易冒落,礦壓對(duì)底板的破壞作用越明顯,工作面越易出水.礦壓的破壞作用不顯著,與底板出水不明顯.所以對(duì)頂板不易冒落的工作面要及時(shí)采取措施,減少礦壓的破壞作用.
??? 2.斷裂
??? 斷裂構(gòu)造是突水的主要因素之一,綜合分析其作用主要有:
??? (1)斷裂構(gòu)造的存在破壞了底板完整性,降低了底板的強(qiáng)度.
??? (2)斷層上下兩盤(pán)錯(cuò)動(dòng)的結(jié)果,縮短了煤層與含水層的距離,甚至使煤層與含水層直接對(duì)口.
??? (3)斷裂帶破碎、軟弱,易形成導(dǎo)水通道.
??? (4)斷層帶充水成為充水帶,更使水文地質(zhì)條件復(fù)雜化.
??? 一般情況下,在斷層交叉復(fù)合部位、尖滅端、拐彎處、向斜軸部、轉(zhuǎn)折端及隱伏裂隙存在的工作面因應(yīng)力集中,易造成底板破壞突水,是預(yù)防的重點(diǎn).