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防治水分区划分在麦地掌煤矿的应用
2018-04-10
对麦地掌煤矿的地质及水文地质条件进行了简述,依据矿井水文地质勘查程度及水 害防治措施等情况,对矿井实施了防治水分区管理,并针对防治水分区提出了可行的安全技术措 施,保证了矿井安全生产。
Serial No. 587 March. 2018 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 587期 2018 年 3 月第 3 期 [ S]. 北京:中国标准出版社,2010. (下转第 238 页) 防治水分区划分在麦地掌煤矿的应用 李文文 太原市梗阳实业集团有限公司麦地掌煤矿) ( ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 对麦地掌煤矿的地质及水文地质条件进行了简述,依据矿井水文地质勘查程度及水 害防治措施等情况,对矿井实施了防治水分区管理,并针对防治水分区提出了可行的安全技术措 施,保证了矿井安全生产。 关键词ꢀ 水文地质ꢀ 防治水分区ꢀ 安全技术措施 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2018. 03. 063 ꢀ ꢀ 山西地区大部分煤矿较全国其他地区水文地质 造,井田陷落柱相对较发育,井田内未见岩浆岩,总 之,井田构造复杂程度属简单类。 条件简单,这使得一些人在认识上普遍存在着误区, 认为所在煤矿煤层赋存条件相对简单,矿井水害类 型简单,不受老空水害威胁,形成了惯性认识、麻痹 侥幸心理,这是近年来山西煤矿水害事故不断发生 的重要原因。 麦地掌煤矿自 2017 年以来,高度重视 防治水工作,实施防治水分区管理,根据水文地质条 件勘探程度区别对待,防治水工作取得显著成效,杜 绝了水害事故的发生。 井田内地形、植被条件不利于大气降水入渗,主 要对煤矿床充水的含水层富水性弱。 井田内断层稀 少,陷落柱规模小,对岩层破坏程度小,含水层之间 水力联系微弱或无联系。 井田内无废弃小窑、无老 空区、无封闭不良钻孔存在,依据水文地质类型划分 标准,井田水文地质条件类型划分为中等类型。 3 ꢀ 防治水分区划分 1 ꢀ 矿井概况 3. 1ꢀ 防治水分区标准 麦地掌井田位于山西省清徐县马峪乡麦地掌村 依据防治水分区管理标准对全井田进行划分, 可分为可采区、缓采区和禁采区。 及古交市邢家社乡陈家社村一带,向南 10 km 处为 2 清徐县城, 井 田 面 积 16. 239 1 km , 井 田 南 北 长 ( 1)可采区。 即达到水文地质条件清楚、水害 5 . 974 km,东西宽 6. 276 km,批采标高为+1 000. 00 +650. 00 m,可采煤层有 02、2、6、8、9 共 5 层,可采 储量 9 403 万 t,设计生产能力 120 万 t/ a,服务年限 防治措施到位的区域。 资源整合矿井首先应通过水 患补充调查做到老空积水分布的位置、范围、积水量 清楚。 ~ 5 6 a,矿井自 2012 年 9 月份破土动工,于 2017 年 9 # ( 2)缓采区。 存在老空积水、承压水等隐患的 月批准进入联合试运转阶段,现正开采 2 煤层。 煤矿,因资金、技术等原因还未达到水文地质条件清 楚或水患有效治理的区域。 2 ꢀ 井田地质及水文地质条件简述 井田总体表现为走向北东、向北西倾斜的单斜 ( 3)禁采区。 经安全论证,通过现有技术、装备 等难以达到安全开采的区域。 麦地掌煤矿未来 5 a 仅开采 2 煤层,此次仅对 构造,受区域构造影响井田内主要发育有武家崖背 斜、张家山向斜、峪道川向斜、童子川向斜、岳家湾背 斜及 F1 、F2 、F66 断层等地质构造,在此背景上使地 层走向又发育次一级的地层产状转折变化,地表地 层倾角 6° ~ 18°,向下至煤系倾角变缓为 2° ~ 11°, 勘探阶段井田内揭露 2 条较大断层及 2 个陷落柱构 # # 2 煤层进行全井田防治水分区管理划分,并分区制 定针对性的水害防治措施。 3 3 . 2ꢀ 防治水分区划分 . 2. 1ꢀ 可采区 # 将 21、22、24 及 23 盘区局部物探覆盖的 2 煤层 ꢀ ꢀ 李文文(1986—),男,助理工程师,030400 山西省太原市清徐 区域划分为可采区。 县。 2 45 总第 587 期 现代矿业 水文地质情况。 2018 年 3 月第 3 期 3 . 2. 1. 1ꢀ 地质构造情况 # 在 2 煤层可采区内巷道共揭露断层 72 条,其中 综上所述,该区域水文地质情况清楚,基本查明 落差大于 5 m 的断层有 4 条,1 m 左右的断层较为 发育,共揭露陷落柱 53 个,陷落柱最大直径为 130 m,最小直径为 10 m,可采区内小断层及陷落柱较发 了矿井水文地质条件,将 21、22、24 及 23 盘区局部 # 物探覆盖的 2 煤层区域划分为可采区,该区域面积 2 约 11 345 288 m 。 # 育,未见岩浆岩。 总之,2 煤层可采区内构造复杂程 3. 2. 2ꢀ 缓采区 度属简单类。 缓采区位于井田东南部,与官地煤矿、碾底煤矿 3 . 2. 1. 2ꢀ 水文地质情况 相邻。 # # ( 1)在可采区内 2 煤层上覆二叠系下统山西组 2 煤层缓采区位于井田东南部,该区域与官地 及以上砂岩裂隙含水层水,单位涌水量 0. 008 095 L/ (s·m),渗透系数为 0. 028 m/ d,q≤0. 1,富水性 # 弱,对开采 2 煤层影响较小。 煤矿、碾底煤矿相邻,地表还未进行钻孔勘探及物探 工作,水文地质资料较少,开采煤层厚度、地层产状 变化、矿井地质构造、矿井水文地质、相邻矿井是否 有越界行为等,还存在一定的不确定性水文地质信 息,还需进一步进行水文地质调查工作,所以把该区 域划分为缓采区。 ( 2)在可采区内形成矿井充水的天然通道,主 要为断层及陷落柱。 根据目前资料,井田内落差大 于 5 m 的断层较少,1 m 左右的断层及陷落柱较为 发育,根据已揭露资料,生产中所揭露的断层附近裂 隙不发育,陷落柱形态基本上都为椭圆型,陷落柱内 岩石杂乱无章,但胶结致密。 根据实际揭露情况,在 井下的实际采掘过程中,揭露断层或陷落柱时均不 今后,应对该缓采区域进行地表钻孔勘探及地 表物探工作,在此基础上应严格按《煤矿防治水规 定》及相关煤矿防治水要求进行井下物探、钻探设 计,并严格遵循“物探先行、钻探验证、化探跟进”的 综合探测原则,严格执行“预测预报、有掘必探、先 探后掘、先治后采”的防治水十六字方针,严格执行 探掘分离制度,如遇物探异常区、钻探出水等征兆时 必须采取措施查清水文地质条件,确认无水患时,再 严格落实防治水措施,该缓采区即可转为可采区。 3. 2. 3ꢀ 禁采区 # 导水。 所以构造水对可采区内 2 煤层的采掘活动 影响较小。 # ( 3)在可采区内开采 2 煤层时最大导水裂缝带 高度为 46. 06 m,由于该区煤层埋藏较深,大气降水 # 及地表水对 2 煤层影响较小。 ( 积水。 ( 4)在可采区内不存在矿井及以往采(古)空区 根据《煤矿防治水规定》、《煤矿安全规程》等相 关规定对煤矿防治水工作的要求,此次 3 区划分将 井田矿界煤柱划分为禁采区。 禁采区面积共计 # 5)在可采区内 2 煤层下伏太原组石灰岩岩溶 裂隙含水层水位标高为 1 486. 07 m,单位涌水量为 2 0. 44 km 。 0 . 001 628 L/ (s·m),渗透系数为 0. 005 149 m/ d,q # ≤0. 1,富水性弱,对 2 煤层开采影响较小。 4ꢀ 分区防治措施 ( 6)奥灰在可采区内处于深埋区。 其单位涌水 4. 1ꢀ 可采区防治措施 量为 0. 002 L/ (s·m),渗透系数为 0. 003 65 m/ d, # 含水层富水性弱。 2 煤层西部局部属带压开采相对 矿井必须坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、 先治后采的防治水原则,根据井田的实际情况,采用 瞬变电磁法等物探方法进行超前探查,然后根据物 探结果进行必要的探放水工作。 生产过程中应对断 层及陷落柱的含、导水性进一步研究,特别对于陷落 安全区。 最大突水系数为 0. 016 MPa / m,突水系数 # 小于 0. 06 MPa / m,对 2 煤层开采影响较小。 ( 7)在井田南部小回沟煤矿先期开采地段该矿 [ 2] 进行了水文地质勘探,该地段无个体小窑采空区。 小回沟煤矿与该井田先期开采地段无越层越界开采 现象。 柱垂向上隔水性能的变化进行必要的探查研究 。 其次,生产过程中及时跟踪收集地质及水文地 质资料,分析预测构造对采掘工作面的影响,对于异 常构造带及时提出合理的处理意见,存在水害隐患 时,严格按照“有疑必探,先探后掘” 的原则进行探 放水。 工作面回采前后,利用物探、钻探等手段,查 目前,井下巷道在开掘过程中只发现有较小的 淋水、渗水现象。 矿井已在井下掘进巷道过程中进 行了物探、钻探工作,经水文地质调查,基本查明了 2 46 ꢀ ꢀ 李文文:防治水分区划分在麦地掌煤矿的应用ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2018 年 3 月第 3 期 明工作面内地质构造,对影响生产的各类构造跟踪 观察,分析研究其延展趋势,总结工作面及附近区域 主要地质规律,重点加强各工作面的井下水文地质 观测工作,还要注意断层构造、陷落柱构造的观测、 井巷出水点的观测以及矿井涌水量的观测,及时分 析研究构造带涌水量变化规律,为该区的突水预测、 预报积累资料,特别应注意观测断裂带延迟滞后型 突水。 段,查清缓采区内开采煤层顶板富水异常区及相邻 矿井是否有越界开采行为,必要时进行地面钻探验 证。 在物探及钻探成果的基础上,进一步进行具体 防治措施。 在缓采区内进行地表钻孔勘探,确定开采煤层 厚度、地层产状变化、矿井地质构造、矿井水文地质、 矿井瓦斯、相邻矿井是否有越界行为等水文地质信 息。 缓采区除勘查或治理工程外,不得进行任何作 业。 4 . 2ꢀ 缓采区防治措施 加强水文地质补充勘探。 在缓采区内进行采掘 4. 3ꢀ 禁采区防治措施 活动之前,应在缓采区内进行水文地质补充勘探。 根据该区地质情况采用多种地面物探手段,查清缓 采区内开采煤层水文地质条件。 采用三维地震勘探 等勘探手段,查清缓采区内落差大于 3 m 的断层、直 径大于 30 m 的陷落柱及褶曲展布形态。 采用地面 瞬变电磁勘探+激发极化法勘探,或地面瞬变电磁 勘探+EH4 大地电磁法勘探等多种物探相结合的手 禁采区内不得从事任何作业。 5ꢀ 结ꢀ 语 通过对麦地掌煤矿实施防治水分区管理,详细 分析了分区的地质及水文地质条件,提出了针对性、 可操作性的水害防治措施,为今后矿井的生产衔接 提供了依据,可正确的指导矿井安全生产。 (收稿日期 2018-01-02) ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ [ J]. 现代矿业,2017(8):291-292. ( 上接第 221 页) [ 2]ꢀ 白学勇. 司家营研山铁矿 WK20 挖掘机上环轨拆装方法[ J]. 现代矿业,2017(3):190-191. [ [ [ [ [ [ [ [ 3]ꢀ 李彬峰,祁晨冰. 预裂爆破成缝机理与参数设计[J]. 西部探矿 工程,2000(3):78-79. 4]ꢀ 田益琳,田ꢀ 靖. 防渗地连墙在矿山治水中的应用[J]. 现代矿 业,2016(10):231-233. 5]ꢀ 郑爽英,常ꢀ 春,张继春. 台阶爆破设计智能专家系统的结构 [ J]. 爆破,2002,19(3):13-16. 图 8ꢀ 预裂爆破试验效果 6]ꢀ 王ꢀ 铭,陈能革. 预裂爆破技术在凹山铁矿的应用[J]. 现代矿 业,2016(8):23-26. 设计了详细的预裂爆破方案,设计了预裂孔、缓冲孔 的技术参数,并对爆破网络进行了设计。 实践表明: 该方案实施后对于台阶的降振效果较明显,降振率 平均约 23. 1% ,符合相关爆破规程要求。 在同等爆 破效果的前提下,经相关计算分析本研究爆破方案 相对 于 其 余 爆 破 方 法 而 言, 延 米 爆 破 量 提 高 了 7]ꢀ 王和平,郭连军,张大宁,等. 大孤山铁矿预裂爆破研究与应用 [ J]. 金属矿山,2015(10):18-23. 8]ꢀ 王洪军. 首云铁矿露天岩柱剥离治理工程靠帮预裂爆破[J]. 现代矿业,2016(6):237-238. 9]ꢀ 张ꢀ 乐,颜景龙. 起爆延期等时线的生成及其应用研究[J]. 工 程爆破,2010,16(2):86-90. 10]ꢀ 高富强,张光雄,杨ꢀ 军. 露天台阶爆破干扰降振作用机理及 其应用[J]. 矿业研究与开发,2016,36(11):18-21. 2 7. 3% ,炸药单耗降低约 35. 1% ,成效显著,对于类 似矿山也有一定的借鉴意义。 ( 收稿日期 2017-07-04) 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 [ 1]ꢀ 白银磊. 司家营研山铁矿爆破振动效应传播规律及减振措施 ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ꢁ 欢ꢀ 迎ꢀ 来ꢀ 稿ꢀ ꢀ ꢀ 欢ꢀ 迎ꢀ 订ꢀ 阅 ꢁ ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 2 47
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