碾沟矿矿井初步设计 - 图文(3)

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井田内断裂构造发育，碾底断层从井田中北部经过，该断层为区域性断裂构造，对其附近的煤层影响较大，可形成直接或间接的充水通道。

井田东部及中西部的陷落柱发育，共有大小陷落柱37个，直径大者上百米，小则数米。据地表及井下资料，陷落柱内岩石成碎块状，压密度很高，孔隙度较小，富水性均较差，就陷落柱本身不会对开采造成很大的影响，但在开采深部煤层时，可能会成为充水通道。

2、采空区积水

本区煤炭开采历史悠久，开采强度大，古窑和小窑采空区都不同程度的留有一定量的积水，周边小窑技术力量较为薄弱，加上采掘图纸不全，以致于积水面积，积水量无法计算，能够保存下来和能利用的地质及水文地质资料可靠性低，对矿井的安全生产有一定的威胁。因此，本矿井为充水性弱的矿井，其主要水患为采空区积水。随着今后采煤工艺的提高，采空范围的增大，将会出现地层塌陷、地面出现裂缝，从而沟通地面水、各含水层和井下的通道，而使矿井涌水有所增加。开采下部煤层时，上部煤层古空区积水对其开采有较大的影响，应注意水害的防治。

（1）井田内03、2、4、5号煤层的直接充水含水层是山西组砂岩裂隙含水层，间接充水含水层为下石盒子组砂岩裂隙含水层，太原组岩溶裂隙含水岩和奥陶系中统灰岩岩溶含水层，6、8(8+9)、9号煤层直接充水含水层为太原组灰岩裂隙含水层，间接充水层为奥陶系中统灰岩岩溶含水层，煤层干燥后，水会通过其顶、底板慢慢渗透，形成一定范围的积水，这是井田内采(古)空积水的主要来源。

（2）2号煤层开采时间较早，且整合各矿于2006年政策性停产，采空区内仅存在一定范围的积水。此次碾沟煤矿对原各矿井下2号煤层采空区积水进行了调查，确定了积水范围，原平口煤矿由于未开采2号煤层，采空区积水范围根据山西省煤炭地质114勘查院地面电法工作确定。

（3）原平口煤矿开采8号煤层，其采空积水范围由碾沟煤业人员调查确定。 采空区积水量预测详见表1-3-6。

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表1-2-1 采空区积水量预测表

煤矿 名称 煤 层 号 积水区编号 2-1 巷道 采空区 巷道 采空区 巷道 采空区 巷道 采空区 采空区 采空区 采空区 物探积水区 采空区 采空区 古空区 积水区 积水面积(m) 1800 1600 8200 31400 5400 27300 2200 8300 174200 19800 125200 317400 722800 294700 9500 2406000 2710200 3433000 2积水量(万m) 0.5 0.01 2.30 0.26 1.51 0.23 0.62 0.07 1.3 0.12 0.75 6.24 13.91 8.13 0.1 15.87 24.10 38.01 3计算公式 洛池煤矿 2-2 巷道积水量计算公式： 积水量=巷道长度3巷高3巷宽 西沟煤矿 2号 2-3 2-4 2-5 2-6 采空区积水量计算公式： 积水量碾沟煤矿 2-7 2-8 小计 8-1 采空面积?煤厚?回采率?系数cos?= ?为煤层倾角 古空区回收率0.10，采空区回采率0.4，积水系数0.3，倾角取5° 平口煤矿 8号 8-2 8-3 小计 合计 通过表1-2-1可知，井田内2号煤层有8处采空积水，范围为722800m2，积水量为13.91万m3；8号煤层有3处采(古)空积水，范围为2710200m2，积水量为24.10万m3；采(古)空区总的积水量为38.01万m3。

井田内古空区为重叠古空区，上下煤层贯通，使上部煤层采空区积水流入或渗入到下部煤层，此次积水量预测在8(8+9)号煤层上，矿井在开采到古空区附近开采时应注意探放水。

（4）根据井田开拓方案，当开采4、5、6、8(8+9)、9号煤层，采用全部冒落管理顶板时，根据《三下采煤规程》冒裂带最大高度计算公式可求得顶板冒落带(H1)、导水裂隙带(H2)的高度。计算公式如下：

H1=A1±2.2 H2=A2±5.6

式中，A1=100∑m/(4.7∑m+19.0)，A2=100∑m/(1.6∑m+3.6)， ∑m为开采煤层累积厚度。详见下表1-3-7。

表1-2-2 井田内各煤层冒落带及导水裂隙带高度

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煤层号 2 4 煤层厚度(m) 0.85-3.40 2.38 0.69-2.97 1.63 0.40-2.50 1.54 0.28-2.28 1.57 1.40-6.20 3.64 0.97-6.81 2.99 煤层间距(m) 11.00-23.00 18.20 4.97-10.23 7.62 冒落带高度H1 导水裂隙带高(m) 度H2(m) 5.7-10.1 3.9-8.3 26.5-37.7 20.7-31.9 5 3.7-8.1 7.90-16.80 12.46 3.8-8.2 32.20-45.90 36.37 7.9-12.3 0-10.80 5.87 6.8-11.2 19.8-31.0 6 20.1-31.3 8(8+9) 9 33.0-44.2 30.1-41.3 通过上表可以看出，当开采4、9号煤层时，其采空形成的冒落带高度大于2号与4号、8(8+9)号与9号的煤层间距，因此对上方2、8(8+9)号煤层采空区积水如不及时探放，会随顶板垮落而下泄，形成灾害。

当开采5、6、8(8+9)号煤层时，其采空形成的导水裂隙带高度大于4号与5号、5号与6号、6号与8(8+9)号煤层间距，因此对4、5、6号煤层采空区积水如不及时探放，会随导水裂隙带进入下部煤层巷道，形成灾害。

3、奥灰岩溶水充水因素

本井田奥灰水位标高在+901m-+910m，根据井田内各煤层底板等高线可知井田南部2、4、5号煤层局部块段和全井田的6、8(8+9)、9号煤层均位于奥灰岩溶水水位之下，存在带压开采。

2、4、5号煤层带压开采分布图如下：

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奥灰水突水可能性计算如下：

9号煤底板最低点在井田南部，标高为+685m，低于奥灰水位225m。计算公式如下：

Ts=P/M

其中：

Ts—突水系数(MPa/m)；

P—隔水层承受的静水压力(MPa)； M—底板隔水层有效厚度(m)。

9号煤层距奥灰界面平均60m，即9号煤层最低底板标高+685m以下的本溪组底部与奥灰界面处承受的最大静水压力

910－685+60＝285(m)水柱。 则9号煤层突水系数：

Ts＝28539.83103/(60)3106=0.047MPa/m。

从计算结果看出，9号煤层底板承采的突水系数为0.047Mpa/m，小于受构造破坏块段的临界突水系数0.06MPa/m。

由此可以看出，在无导水构造沟通的情况下突水可能性小。但由于井田内有碾底断层、黄岭断层的存在，要密切注意各含水层之间水力联系，在开采到构造和陷落柱附近时必须加强防范。

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