一、礦井地質(zhì)及水文地質(zhì)概況
1.礦井地質(zhì)概況
告成井田位于穎陽-蘆店向斜的南翼東段,處在北西向的嵩山與五指嶺平移斷層之間,大部地段受到了蘆店-大金店滑動(dòng)構(gòu)造的影響。
井田東南部大致以石淙河斷層(郜F(xiàn)1)為界,北部以翟門斷層(郜F(xiàn)5)為界,東北部始于一1煤層露頭。
告成煤礦主要開采煤層為二疊系山西組二1煤層,煤層平均厚度為4.86m。煤層頂板大部分為滑動(dòng)構(gòu)造,滑動(dòng)構(gòu)造上盤位于朝陽溝背斜的南翼,基本為一單斜構(gòu)造。以朝陽溝河為界,以東地層呈北東走向,傾向北西,傾角8~32%uB0,與下盤地層產(chǎn)狀基本一致。朝陽溝河以西,地層走向近東西,傾向南偏西,地層傾角10~49%uB0,與下盤地層相對(duì)而傾。
因受滑動(dòng)構(gòu)造影響,告成礦地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜。據(jù)勘探資料顯示本井田落差大于100m的斷層3條,50~100m的1條,30~50m的1條,小于30 m的12條。25采區(qū)目前新發(fā)現(xiàn)落差介于5~20m的斷層3條,對(duì)煤層開采影響較大。
2.礦井水文地質(zhì)概況
告成井田位于穎陽-蘆店向斜東段登封~告成水文地質(zhì)區(qū)。該單元南北分別以箕山、嵩山兩分水嶺為界,西部和東北部分別以穎河與白降河、雙洎河分水嶺為界。從構(gòu)造上為一不對(duì)稱向斜,南翼地層出露完整,北翼被月灣斷層破壞,構(gòu)成阻水邊界。
據(jù)現(xiàn)有資料分析,告成煤礦二1煤層主要為底板太原組上段灰?guī)r巖溶充水及二1煤層頂板滑體構(gòu)造破碎帶及上覆碎屑巖類含水層的孔隙-裂隙水。各含水層以緩慢滲入為主,并且動(dòng)態(tài)補(bǔ)給水量不夠充分,隨著埋深的增加補(bǔ)給條件變差,富水性變?nèi)?,因此告成煤礦頂、底板含水層雖有一定的補(bǔ)給水源,但補(bǔ)給條件一般。
告成煤礦二1煤層底板承壓含水層為石炭系太原組L7-8灰?guī)r、L1-4灰?guī)r(L5-6灰?guī)r不穩(wěn)定)、O2灰?guī)r含水層。其中:
L7-8灰?guī)r含水層為煤層底板直接充水含水層,厚度0~23.48m,平均厚度8.55m,距二1煤層平均為11.4m,巖溶裂隙發(fā)育不均勻,富水性強(qiáng),聯(lián)通性差,補(bǔ)給水源不足,易疏干,對(duì)礦井開采影響小,通常是礦井的疏放對(duì)象;
L1-4灰?guī)r含水層,厚度13.51~31.82m,平均厚度22.09m。該含水層富水、導(dǎo)水性強(qiáng),為一1煤層頂板直接充水含水層,距二1煤層底平均50.03m,為二1煤層底板間接充水含水層;
O2灰?guī)r含水層最大厚度48.50m,距二1煤層平均為81.62m,巖溶裂隙發(fā)育,富水性好,連通性較好,為礦井間接充水含水層,是礦井充水主要的補(bǔ)給水源。
目前我礦有3個(gè)O2水文觀測(cè)孔,井3不能正常觀測(cè),其中井1、井2水位標(biāo)高為+168m、+159.5m,礦井采掘最低標(biāo)高為-600m,遠(yuǎn)低于O2水位,因此屬于承壓水帶壓開采。
自告成礦建礦以來,建井十年來礦井平均涌水量為665m3/h,近三年來平均涌水量為937.6m3/h,最大礦井涌水量為1121.7m3/h。原因是由于我礦加強(qiáng)頂板水疏放工作,造成近三年平均礦井涌水量偏大。
涌水水源的構(gòu)成:從1999年建礦前三年主要是L7-8灰?guī)r水,隨著人為對(duì)頂板水合底板L7-8灰?guī)r水的疏放,頂板水所占比例逐漸增大,2004年以后頂板水約占60%,L7-8灰?guī)r水約占30%,L1-4灰?guī)r水約占10%。
據(jù)礦井開采資料統(tǒng)計(jì),建井以來底板含水層突水27次,最大突水810 m3/h(2004年10月9日),2007~2009年礦井突水4次,全部為頂板突水。
二、二1煤層“帶壓開采”可行性計(jì)算
根據(jù)上述對(duì)礦井水文地質(zhì)條件分析,依據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》下面對(duì)L1-4灰?guī)r含水層進(jìn)行帶壓開采評(píng)價(jià)。
(一)安全隔水層厚度和突水系數(shù)計(jì)算公式:
1、安全隔水層厚度計(jì)算公式:
(該公式適用于掘進(jìn)工作面) ①
式中: -安全隔水層厚度,m;
-底板隔水層的平均抗拉強(qiáng)度,MPa。取4MPa;
L -巷道底板寬度,m;
%u3B3-底板隔水層的平均重度,MN/m3 。取值為0.0265(MN/m3);
p-底板隔水層承受的水頭壓力,MPa。
根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》之規(guī)定,以上式計(jì)算出的安全隔水層厚度,與礦井實(shí)際隔水層厚度比較:
(1)實(shí)際的底板隔水層厚度大于安全隔水層厚度,則可認(rèn)為是安全的,一般可正常采掘;但在巖石破碎地段,要采取一定的安全措施;
(2)實(shí)際的底板隔水層厚度小于安全隔水層厚度,則可認(rèn)為是不安全的,要保證安全生產(chǎn),必須采取安全措施。
2、突水系數(shù)計(jì)算公式:
②
式中:T-突水系數(shù),MPa/m;
P-底板隔水層承受的水頭壓力,MPa;
M-底板隔水層厚度,m。
計(jì)算實(shí)際突水系數(shù)值T與本礦區(qū)臨界突水系數(shù)值T臨進(jìn)行比較。根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》,在具有構(gòu)造破壞的地段臨界突水系數(shù)值T臨取0.06 MPa/m,正常塊段T臨取0.01 MPa/m。
(二)根據(jù)以上公式分別計(jì)算t、T
(1)參數(shù)確定
二1煤底板以下主要隔水巖性多為泥巖、砂質(zhì)泥巖及砂巖,結(jié)合現(xiàn)有開采情況,依據(jù)《告成煤礦地質(zhì)報(bào)告》公式中主要參數(shù)分別為:
t實(shí):實(shí)際隔水層厚度為50.03m(取本礦區(qū)隔水層平均厚度);
建筑消防檢測(cè)都是按照公安部129文件規(guī)定的辦理資質(zhì)的。