三桂煤矿探放水措施及专项设计

古蔺县三桂煤矿

探放水设计及安全技术措施

编 制： 生产矿长： 安全矿长： 机电矿长： 总工程师： 矿 长： 2014年3月11日

会 审 记 录

部 门 编 写 签 名 时 间 会 审 意 见 安全矿长 生产矿长 机电矿长 通风队 技术负责人 矿 长

探 放 水 设 计

第一章 水文地质情况及水情预测 第一节 矿井水文地质安全条件分析

一、矿井水文地质情况 （一）、水文地质资料

1、煤层开采范围与最低侵蚀基准面

该矿开采标高为+700～+1000m，矿区范围内C19煤层已基本采空， C23煤层在原三桂煤矿范围内3号勘查线以西及原利源煤矿范围内已开采完毕；C25煤层在原利源煤矿750m标高以上已基本采完，原华阳煤矿有局部已采；C15煤层仅原三桂煤矿范围内有局部开采。除上述煤层，其余煤层均未开采。

2、矿区位于四川盆地与云贵高原过渡地带之古蔺复式背斜北翼东段，地表地势总体为南东高、西北低，最高点为矿区东部岩垭口，海拔标高1160m；最低点为矿区北侧的滴水岩，标高+620.0m（为矿区的最低侵蚀基准面），相对高差达540m。矿井开采范围位于矿区最低侵蚀基准面之上。

（二）含、隔水层特征

区内含、隔水层相间出露，其含、隔水特征与区域基本一致，现就对煤层开采有直接或间接影响的含、隔水层特征叙述如下： 1、三叠系下统飞仙关组一段（T1f） （1）上亚段（T1f

1－2

1

）

多形成陡坡地形，分布标高420～1035m。该亚段接受大气降水的补给条件较差，主要受上覆飞仙关组二段风化裂隙水的渗透补给。据钻孔揭露，浅部以风化裂隙发育为主,深部溶蚀裂隙发育，但有随深度的增加而减弱之势，富水性亦随之减弱。局部地段因补给条件较好，裂隙发育，具有一定的储水能力，富水性较强，并具有承压性。因此，该亚段为以溶蚀裂隙为主的富水性中等的含水层。

（2）下亚段（T1f

1－1

）

出露在反向坡上，标高425～1000m，受岩性和出露条件的限制，接受大气降水补给能力较差。浅部风化裂隙发育，并具有一定的

储水能力，深部揭露此段裂隙不发育，据勘探钻孔简易水文观测，冲洗液消耗量和回次水位变化不大。因此，总体上该亚段岩层富水性极弱，可视为隔水层。

2、二叠系上统长兴组岩溶裂隙含水层

该组地层为煤系地层的顶板，呈狭长条带状展布在反向坡上，地表未见大的岩溶洞穴，以溶沟、溶蚀裂隙为主。据钻孔揭露，深部溶蚀裂隙及孔洞普遍发育，其发育程度受当地侵蚀基准面控制。据统计，侵蚀基准面以上钻孔见溶蚀裂隙、孔洞率达75％，以下达33％，且向深部减弱。

从简易水文观测和抽（注）水试验资料分析，长兴组地层裂隙大多不含水，其表现为钻孔回次水位下降，冲洗液全漏失，而抽水试验单位涌水量很小。因此，该组地层富水性弱。

综上所述，该组地层为煤系顶板溶蚀裂隙富水性弱的直接充水含水层。

3、二叠系上统龙潭组隔水层

由于受岩性的控制，浅部以风化裂隙为主，其发育深度10～15m，多发育在砂岩、粉砂岩之中，在泥岩、砂质泥岩、粘土岩中基本不发育。

地下水接受大气降水的补给能力差，雨后大部分经地表流出，仅少量渗入地下储积于风化裂隙中。

据钻孔揭露，深部泥岩、砂质泥岩、粘土岩未见裂隙，简易水文观测，回次水位、冲洗液消耗量基本无变化；砂岩、粉砂岩偶有裂隙发育，回次水位有所下降，冲洗液消耗量略有增大。因此，该组地层基本不富水或富水性极弱，应视为隔水层。 4、二叠系下统茅口、栖霞组岩溶强含水层

该组地层岩溶发育，溶洞、溶斗、落水洞、溶蚀洼地星罗棋布，峰丛、溶沟、溶槽、石芽、坡立谷、孤峰等岩溶地貌景观屡见不鲜。

地下水主要受大气降水和地表沟谷水补给。地层浅部地下水以管道流的形式运动，深部富水不均，当溶洞、裂隙发育时，储积了

较为丰富的地下水,而发育较差时，则富水性弱。

综上所述，该组地层为煤系地层底板岩溶富水性强的直接充水含水层。

（三）断层的水文地质特征

区内主要断层为F9断层，该断层是区内切割煤系地层规模较大的主要断层，据钻孔揭露，该断层破碎带为1.5～6.0m，最大落差46m。据钻孔简易水文观测，一般在见破碎带前后回次水位及冲洗液消耗量变化不大，但部分钻孔，如38～174号孔于断层附近冲洗液全漏失。因此，该断层富水性较弱，但具有一定的导水性。 （四）地表水

矿区内发育数条“ V”型季节性溪流，多为东南～西北流向，主要受大气降水的补给，流量变化较大，雨后流量猛增，雨后数日则干涸。

（五）地表、地下水的补给、迳流、排泄条件 区内地下水主要接受大气降水补给。雨后大部分地表水顺地形坡向排泄，汇集于冲沟之中，向矿区中部溪沟迳流，最后汇入石亮河。部分地表水沿岩层孔隙裂隙渗入地下，进入含水层，向深部迳流，部分沿导水裂隙渗入矿井。

（六）矿井充水因素分析 1、顶板充水水源 长兴组灰岩含水层下距C13煤层20.30～26.80m,平均25.31m。C13

0

煤层平均厚1.51m，倾角<30，以“全部陷落”方法管理顶板，按下式计算煤层开采后冒落带（Hc）和导水裂隙影响带（Hf）：

Hc=4M

Hf=100M/(3.3n+3.8)+5.1

式中：

Hc－煤层开采后的冒落带高度（m） M－可采煤层厚度（m） Hf－导水裂隙影响带高度（m） n－煤层层数

经计算，煤层开采后冒落带高度6.04m；导水裂隙影响带高度达26.30m。导水裂隙已达长兴组灰岩含水层内，可见长兴组灰岩含水层是未来矿井开采的主要充水水源之一。 2、底板充水水源

茅口组灰岩岩溶强含水层上距C25煤层0.40～8.40m,平均4.55m，其间主要岩性为高岭石粘土岩和黄铁矿，有一定的隔水作用。但茅口组灰岩顶部古风化壳薄弱部位受构造裂隙的影响，地下水进入矿井的可能性大。 3、老窑充水情况

区内开采煤炭历史悠久。据调查，矿区浅部以往开采的老窑较多，均沿煤层露头进行开采，这些老窑以平硐或斜井开采，生产规模不大，开采深度也不大，但采空区多有积水，井口流量1～5 L/s不等，其采空区积水及涌水量受大气降雨的影响，洪水期倍增，枯水期减少。

区内原利源煤矿和原三桂煤矿形成的采空区面积也较大，主要为C19、C23、C25煤层，采空区多有积水。据矿山长期观测资料，矿井涌水

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量丰水期为140m/d，一般涌水量为60 m/d 。

综上，采空区积水较丰，是未来矿井主要充水水源之一。 4、井筒充水

该矿采用平硐开拓，主平硐见少量顶板淋水及滴水，主要为浅部裂隙水，受大气降水影响，雨季流量增大，旱季则减小。

5、地表水对矿井的充水影响

矿区内地表水体不发育。矿井井口位于斜坡上，地势较高，距河流较远，地表水及河流对矿井基本无充水影响。

（七）矿井涌水量

储量核实单位采用比拟法预测未来矿井涌水量为，矿井正常涌水

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量为128m/d，最大涌水量为231m/d。

（八）供水水源

矿山生活、生产用水取自附近溪流及沟旁泉水，流量较为稳定，水质较好，基本满足矿山用水需要。

（九）矿区水文地质条件

根据矿井水文地质条件及充水因素分析，矿井充水主要是大气降水通过浅部老窑及采空区汇集，含水层渗透、塌陷裂隙等途径渗入矿

井。煤系地层顶板P2C岩溶、裂隙水及底板P1m岩溶裂隙强含水层和采空区积水是未来矿井主要的充水因素。

矿井水文地质类型属以采空区积水和顶、底板岩溶裂隙含水层充水为主的水文地质中等型。 二、工程地质条件

本区主要为碎屑岩为主的层状岩类和碳酸盐为主的可溶盐岩类，岩体完整性与稳定性一般，部分地段完整性较差；各煤层顶底板岩体完整性与稳定性较差，顶板多为中等冒落性顶板，底板易底鼓。

矿区工程地质类型属中等型。 三、环境地质条件

1、滑坡、崩塌、地表塌陷、沉降及开裂

矿区东部边界发育H15滑坡，该滑坡位于P2c及煤系地层中。平面上似纺棰状，长轴方向北东至南西，长570m，宽约175m，其中约有近一半在本矿区范围内。P2c灰岩崩塌后沿煤系槽谷向西滑动，滑坡

1

前缘、中部以P2c灰岩为主，杂乱堆积。后缘主要为T1f岩石组成，风化后呈浅黄色。除滑体中部有平台显示和滑坡前缘有泉点出露外，其余滑坡迹象均被破坏，属崩塌堆积为主的浅层滑坡。该滑坡目前未见滑动迹象，但应密切加强滑坡动态的观测。矿区内无其它明显的地表塌陷、沉降和开裂，地表建筑未见开裂变形等现象。局部地段由于地形原因形成的垮塌，规模都较小，影响不大。

2、煤矸石

矿井未来开采中每年将产生大量煤矸石，如直接堆放地表，将占用土地资源，还会对土壤、植被、水体造成污染。

3、水环境

未来矿井开采可能会对局部地段地下水自然流场、地表水体和地下水水位造成一定程度的影响，可能造成局部地段的地下水水位下降。矿井水与生活污水，若不经处理直接排放，将会对地表水、地下水水质造成污染。

矿区环境地质条件中等。

四、矿井正常涌水量及最大涌水量

根据我矿目前掌握的地质资料及历年生产和水情监测情况来看，我矿正常生产时涌水量为128m3/d，最大时涌水量也不超过231m3/d，矿井生产无重大水患影响，然矿井范围内溶洞多，附近老窑多，且构

造复杂，小断层较多，故防治水工作不容忽视，必须贯彻执行“安全第一，预防为主”的八字方针，严格执行《煤矿安全规程》，坚持“有疑必探，先探后掘”的原则。 五、地表水体

矿区内发育数条“ V”型季节性溪流，多为东南～西北流向，主要受大气降水的补给，流量变化较大，雨后流量猛增，雨后数日干涸。矿区地势较高，地表水体不发育，距河流较远。 六、水患类型及威胁程度

1、水患类型

矿井的水患类型主要包括：地表水、老空水、断层水、顶板砂岩水等类型。

结合矿井开采技术条件，矿井在生产过程中应重点防范地表水、断层水、采空区突水而引起突水淹井事故。

2、主要含水层富水性和突水点水量预计 ⑴主要含水层富水性

矿井的含水层主要是三叠系下统夜郎组(T1y)、二叠系上统长兴大隆组(P2c+d)，矿井的含水层富水性不强，为基岩裂隙水，采动裂隙可能会导通这些含水层，使含水层的水进入井下，成为矿井的间接充水水源。

⑵突水点水量预计

多年的开采证明，矿井井下未发现突水点，根据业主提供的地质资料分析，井下开采范围内无含水溶洞等。但矿井在生产过程中，必须坚持“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的防治水原则，还必须做到“有疑必停”。必须经探放水，确认无突水危险才能向前掘进，预防揭穿其它含水溶洞造成突水事故。 三、矿区充水因素 （一）、矿井充水水源

1、老空水：区内开采煤炭历史悠久。据调查，矿区浅部以往开采的老窑较多，均沿煤层露头进行开采，这些老窑以平硐或斜井开采，生产规模不大，开采深度也不大，但采空区多有积水，井口流量1～5 L/s不等，其采空区积水及涌水量受大气降雨的影响，洪水期倍增，枯水期减少。

2、地下水：茅口组灰岩岩溶强含水层上距C25煤层0.40～8.40m,

平均4.55m，其间主要岩性为高岭石粘土岩和黄铁矿，有一定的隔水作用。但茅口组灰岩顶部古风化壳薄弱部位受构造裂隙的影响，地下水进入矿井的可能性大。

3、地表水：区内地下水主要接受大气降水补给。雨后大部分地表水顺地形坡向排泄，汇集于冲沟之中，向矿区中部溪沟迳流，最后汇入石亮河。部分地表水沿岩层孔隙裂隙渗入地下，进入含水层，向深部迳流，部分沿导水裂隙渗入矿井。 （二）、矿井充水通道

根据涌水途径的类型和地下水的水力特征，通常将通道分为如下几种：

1、岩层的孔隙：这种通道通常多存在于疏松未胶结成岩的岩石中。其透水性能取决于孔隙的大小和连通情况，而不取决于孔隙度。岩层的孔隙度大，连通程度好，则巷道穿过时涌水量大，否则涌水量就小。

2、岩层的裂隙：岩层的风化裂隙，成岩裂隙，构造裂隙都能构成矿井涌水通道。对矿井涌水量有着普遍而严重威胁的是构造裂隙（断裂），其中包括各种节理，断层破碎带。在开采过程中，当采掘工作面和它们相遇和接近时，与它有关的水源则往往会通过它们导入井下，造成突水。

3、岩层的溶隙：岩溶可以从细小的溶孔直到巨大的溶洞，可以是彼此连通，也可以形成单独的管道或似格架状岩溶体，其中可赋存大量的水或沟通其它水源，当巷道接近或揭露它们时造成灾害。岩溶多分布于含水层的浅部或顶部随深度增加而逐渐减弱。一般岩溶在可溶岩与非可溶岩的接触带附近，巷道突水点最大、水量也大。突水点常向地下水补给源移动。矿井总涌水量随主要巷道的增长和开拓面积的增大而有规律的增大。

4、人工作用对矿井涌水条件的影响：煤矿开采至灰岩地下水位附近时，灰岩地下水的承压力与矿山压力综合作用，打破煤岩层的原始平衡，巷道内发生底鼓局部岩层产生裂隙形成突水通道，使水压力与矿山压力瞬间释放，造成矿井突水。

（三）、矿井涌水量：

矿井涌水量一般受下列因素的影响：

1、覆盖层的透水性及煤层围岩的出露条件：地表水和大气降水能否渗入地下，其渗入地下的数量多少与煤层上覆岩层的透水性及围岩出露条件有直接关系。

2、地形的影响：地形直接控制了含水层的出露部位和出露程度，控制着降水和地表水的汇集，因此矿区地形就直接的影响矿井涌水程度。当矿区位于当地侵蚀基准面以上时涌水量通常较小，而且易于排除。开采深度底于当地侵蚀基准面时，一般水文地质条件比较复杂，涌水量也大。

3、地质构造的影响：在煤层分布范围内，受构造体系控制的蓄水构造类型和它的规模，及决定了煤层的赋存规律，也决定了汇集地下水的条件，动、静储水量的比例和大小，所以地质构造直接影响着矿井涌水量的大小。

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根据我矿历年开采掌握情况，矿井正常涌水量为128m/d，雨季

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最大涌水量为231dm/h。矿井正常涌水量多为地下水直接补给，最大涌水量多为大气降水经过采空区渗入井下。

第二章 探水孔设计及施工设备的选择

(二)探放水设计及设备选择

1、探放水设备选择依据及设备型号及数量

为预防突水事故的发生，设计选用BY-650型探水钻1台，钻孔深度70m，电动机功率为18.5kW，钻杆直径为Φ65mm，钻孔倾角为0～+90°，配套设备：钻杆、钻头、岩心钻和NB1-100/20型泥浆泵。

(三)探放水措施 1、探水起点的确定

为了确保采掘工作和人生安全，将水淹区的积水范围、水位标高、积水量等资料填绘在采掘工程图上，经过分析划出三条界线。

1)积水线

积水边界线(小窑采空区范围)，其深部界线应根据小窑或老空的最深下山划定。

2)探水线

根据积水区的位臵、范围、地质及水文地质条件及其资料可靠程度、采空区和巷道受矿山压力破坏情况等因素确定，具体规定如下：

⑴对采掘工作造成的老空、老巷、硐室等积水区，如边界准确，水压不超过1MPa时(本矿小窑开采深度小)探水线至积水区的最小距

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