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北京消防|巷道帶壓掘進防治水安全技術(shù)措施|消防檢測|電氣檢測
發(fā)布日期：2019-02-05 04:10:19
山西介休大佛寺旺源煤業(yè)有限公司煤礦巷道掘進，受奧陶紀灰?guī)r水的壓力影響為帶壓掘進，為了確保巷道安全掘進，特制定了巷道掘進安全技術(shù)措施。
井田地表河流
井田整體屬基巖半掩蓋區(qū)，南部基巖出露較為連續(xù)，沿溝谷兩側(cè)出露；北部基本為掩蓋區(qū)，僅在部分溝谷底部有基巖零星出露。
井田位處太岳山北端中低山丘陵區(qū)，植被稀疏，為半干旱大陸性氣候。
井田內(nèi)無常年性河流。樊王河屬季節(jié)性河流，其上游位于井田西部，是區(qū)內(nèi)最大的河谷，僅在雨季遇較為持續(xù)的降雨時溝???內(nèi)有短時的地表徑流，自南向北穿過礦區(qū)西部，最終匯入汾河；井田內(nèi)長度約1.2 km，最高洪水位1025 m～985 m。
井田東部邊界的丁鈴溝發(fā)源于化家窯村南，延伸程度約7 km，井田位于其上游，井田內(nèi)延伸長度約1.5 km，走向S-N，屬季節(jié)性河谷，平時僅有少量礦坑排水；最高洪水位1085 m～990 m。
礦井工業(yè)廣場位于北坡村，地形為次級溝谷頂端，距主要溝谷丁鈴溝較遠，匯水面積小，雨季遇集中降雨時，往往以面流為主，歷史上未發(fā)生過較大的洪水。
區(qū)內(nèi)各主要含水層之補給來源主要為大氣降水，其特點是受氣候變化及地理環(huán)境影響很大，在雨季，當大氣降水滲入地下而成地下徑流后，往往順巖層傾斜方向流動，在被切割深處以泉的形式出露，其余即潛向地層深部。
、奧陶系中統(tǒng)碳酸鹽巖巖溶裂隙含水層段
本組為煤系地層之基底，巖性為厚層狀海相石灰?guī)r，主要成分為碳酸鈣，因其易為水侵蝕溶解，在深部溶洞、裂隙十分發(fā)育，甚至使上部巖層塌陷而成柱狀陷落。從區(qū)域特征來看，本層段是主要的地下含水層段。
2009年9月4日～1010年1月16日，原溝底煤業(yè)在井田施工水源井一口，井口坐標X=4102954.67，Y=19600403.02，井口標高1010 m，井深500.97 m。據(jù)鑫峪溝煤業(yè)提供的資料，取水層段為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組，靜止水位埋深110 m，水位標高900 m，出水量12.5 L/s，水位降深40 m，水質(zhì)為HCO3.SO4—Ca.Mg型，PH值7.8，礦化度0.4778 g/L，總硬度390.3 mg/L，總堿度202.7 mg/L。
據(jù)鑫峪溝煤業(yè)井田加9號鉆孔抽水試驗結(jié)果，在加9號鉆孔處奧陶系(O2f+O2s)巖溶水水位埋深59.50，標高為911.22 m，涌水量 1.28 L/s。
本次在井田東部施工的B41號鉆孔進行了P1s+C3t、O2f和O2f+O2s等三個含水層段的抽水試驗，抽水試驗成果見表1-2-8。
表1-2-8 B41鉆孔抽水試驗成果一覽表
成果 指標 | 水位 埋深 （m） | 水位 標高 （m） | 降深 （m） | 影響 半徑 R（m） | 滲透系數(shù) k（m/d） | 單位 涌水量 q（L/s.m） | 涌水量 Q（L/s） |
P1s+C3t | 77.35 | 960.21 | 48.39 | 13.1005 | 0.0007329 | 0.00068 | 0.033 |
O2f | 103.40 | 934.16 | 42.08 | 37.24 | 0.00697 | 0.00662 | 0.38 |
O2f+O2s | 127.50 | 910.06 | 11.98 | 20.71 | 0.0269 | 0.071 | 1.05 |
從以上敘述可以看出，井田施工的B41號鉆孔抽水試驗成果符合區(qū)域地下水水文地質(zhì)規(guī)律。據(jù)此推斷，井田奧陶系巖溶水水位標高為909 m～910 m。
、石炭系上統(tǒng)太原組的碳酸鹽巖巖溶裂隙含水層段
本層段僅在井田南部有小面積出露，以3～4層石灰?guī)r夾泥巖、砂巖及煤層為主，其中最下一層（K2）石灰?guī)r厚1.80 m～6.65 m，巖溶較為發(fā)育，富水性較好；其余三層石灰?guī)r（K2上、K3 和K4）富水性稍差。溫家溝ZK10號孔位于井田以東5.5 km處，據(jù)其抽水資料，單位涌水量為0.044 L/s.m，水質(zhì)類型為HCO3－Na型，礦化度0.43 g/L。屬弱富水性含水層。該含水層段是9#、10#和11#煤層的直接充水含水層。
、二疊系下統(tǒng)山西組裂隙含水層段
含水層以細～中粒砂巖為主，是2#、3#和5#煤層的直接充水含水層。含水層厚度一般20.00 m-33.00 m。
本次勘查，在B41號鉆孔中進行了C3t+P1s段混合抽水試驗，實測結(jié)果為混合水位標高(H)960.21 m，涌水量（Q）0.033 L/s，單位涌水量0.00068 L/s.m，滲透系數(shù)0.0007329 m/d。屬弱富水性含水層。
、二疊系上、下石盒子組砂巖裂隙含水層段
巖性以泥巖、砂巖互層或泥質(zhì)巖類夾砂巖為主，由于遭風化剝蝕，風化裂隙發(fā)育，為大氣降水的入滲補給創(chuàng)造了條件，大部分季節(jié)泉都出露于該地層中。據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，單泉流量0.046－0.8 L/s。據(jù)溫家溝ZK10孔抽水資料，單位涌水量0.019 L/s%uB7m ，屬弱富水性含水層。
另據(jù)井田北部1-1號鉆孔和北側(cè)外圍鉆孔簡易水文觀測資料，井田北部鉆孔有地下水自流現(xiàn)象。1-1鉆孔鉆至80 m深度時，出現(xiàn)井口涌水現(xiàn)象，經(jīng)觀測，水頭高度2.25 m，相當于標高982.64 m，涌水量0.075 L/s。在對1-1西北約1 km左右的鉆孔調(diào)查時，也有類似情況，其涌水量較1-1號鉆孔大。因種種原因，未能了解到該鉆孔編號、用途和具體水文資料。
根據(jù)對井田北部地質(zhì)構(gòu)造的分析，可以初步得出這樣的結(jié)論，一是井田北部賦存上石盒子組和石千峰組，砂巖和泥巖地層呈層疊置，地下水往往順層徑流；二是井田北部地層傾角在14%uB0～20%uB0，該含水層段存在承壓現(xiàn)象，且由于巖層傾角大，水頭壓力和水力梯度較大；三是因靠近F1正斷層，巖層節(jié)理裂隙發(fā)育，各砂巖含水層間溝通便利；四是S1背斜軸部可能存在一定的地下水分流作用。
、第四系松散層類孔隙含水層段
第四系中更新統(tǒng)地層廣泛分布于井田內(nèi)的梁、峁地段，第四系全新統(tǒng)主要分布于樊王河河谷中，含水層巖性主要為砂、礫石層，縱向上較為連續(xù)，補給條件較好，但多為透水不含水巖層，僅局部地段含水，含水微弱。
、二疊系上、下石盒子組泥巖隔水層
二疊系石盒子組地層為一套泥巖、砂巖交互沉積地層，泥巖厚度大，且連續(xù)穩(wěn)定，隔水性能好，是淺層地下水與煤系地層之間較好的隔水層。
、本溪組泥巖隔水層
本組巖性以鋁土質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖、灰白色細粒砂巖及深灰色石灰?guī)r組成，據(jù)B41號鉆孔資料，組厚48.75 m，無明顯含水層存在，為煤系含水層段與奧陶系巖溶含水層段間的重要隔水層。
1、巖溶水
井田位于洪山泉域北西段北部邊界，南部位于化家窯地壘內(nèi)，主要通過斷裂帶接受大氣降水與地表水的入滲補給，井田內(nèi)水位標高909.00 m～910.00 m。地下水接受補給后，沿層面裂隙順層徑流，向西加入?yún)^(qū)域地下水循環(huán)。在溝谷切割深處以泉的形式排出地表，補給松散巖類孔隙水。
2、碎屑巖類裂隙水
碎屑巖類裂隙水的補給主要來自裸露區(qū)大氣降水和上覆松散層的入滲補給。受區(qū)域構(gòu)造控制，地下水在重力作用下沿巖層裂隙順層運動，補給巖溶含水層，在溝谷切割深處以泉的形式排出地表，或補給第四系松散巖類孔隙水。另外，主要排泄方式還包括生產(chǎn)礦井的礦坑排水和人工開采。從鉆孔簡易水文觀測資料看，井田中部的S1背斜可能具備一定的分流作用。
3、松散巖類孔隙水
松散巖類孔隙水除大氣降水的垂直入滲補給外，還有地表水入滲補給和基巖裂隙水的側(cè)向補給。地下水的流向一般與地表水的流向大致相似，排泄方式除蒸發(fā)外，主要是人工開采或補給深層基巖裂隙水。
、礦井充水因素
根據(jù)井田水文地質(zhì)條件分析，礦坑充水通道主要為巖（土）層孔隙、裂隙、巖溶、頂板裂隙帶和井田內(nèi)原有各礦井生產(chǎn)系統(tǒng)和采空區(qū)等。
⑴ 大氣降水
大氣降水通過巖層節(jié)理裂隙、構(gòu)造破碎帶和采空區(qū)上方地表形變形成的裂縫滲漏，補給地下含水層，向礦坑充水，是礦井充水因素之一。其特點一是受季節(jié)變化影響明顯，二是隨著煤礦開采活動延續(xù)造成的地表形變加劇，其影響將不斷加強。
⑵ 采（古）空區(qū)積水
井田周邊礦井及小窯曾開采2#、5#、9#、10#和11#煤層，2#煤層采（古）空區(qū)積水量約101900 m3，5#煤層采（古）空區(qū)積水量約72100 m3，9#煤層采（古）空區(qū)積水量約61800 m3，10#煤層采（古）空區(qū)積水量約42700 m3，11#煤層采（古）空區(qū)積水量約411918 m3。井田周邊礦井和小煤窯各煤層采（古）空區(qū)積水量約690418 m3。
井田內(nèi)原有各礦井采（古）空區(qū)積水
井田內(nèi)原有錦源煤業(yè)和旺源煤業(yè)兩座礦井。原旺源煤業(yè)主要開采5#和9#煤層，錦源煤業(yè)主要開采5#煤層。井田南部為連續(xù)的采（古）空區(qū)，各煤層均已采空。以下將各礦井采空區(qū)分布和積水特征簡述如下。
目前，井田面積最大的積水區(qū)域位于井田南部，為歷史上各種規(guī)模的小煤窯和礦井采空形成；井田中部存在不連續(xù)的5#煤層采空區(qū)。
5#煤層采（古）空區(qū)積水量為295370 m3， 11#煤層采（古）空區(qū)積水量為762380 m3。
⑶ 煤層頂?shù)装宄渌畻l件
本井田批準開采1#～11#煤層，其中2#和3#煤層位于山西組中下部，2#、3#煤層不穩(wěn)定零星可采，5#煤層位于太原組頂部，全區(qū)穩(wěn)定可采；7#煤層位于太原組中部，不穩(wěn)定零星可采；9#、10#和11#煤層位于太原組下部， 11#煤層穩(wěn)定全區(qū)可采，9#和10#煤層穩(wěn)定大部可采。
主要可采煤層中，5#煤層以頂板充水為主，因其頂?shù)装鍨槟鄮r（或砂質(zhì)泥巖），充水方式以構(gòu)造裂隙和破碎帶涌水為主。井田內(nèi)原各礦井開采5#煤層時，礦井正常涌水量100 m3/d 。9#煤層頂板為K2石灰?guī)r，11#煤層頂板以泥質(zhì)巖為主。對鄰近地段煤礦調(diào)查的情況表明，9#、10#和11#煤層礦井充水以構(gòu)造裂隙、破碎帶和頂板淋水為主，正常涌水量一般不超過 150 m3/d。
礦井充水因素的不確定性表現(xiàn)在三個方面。一是因巖溶裂隙發(fā)育不均衡，9#煤層頂板石灰?guī)r充水條件在不同地段必然存在一定的差異；二是井田內(nèi)各煤層采空區(qū)不同程度地存在積水現(xiàn)象，井田南部甚至存在連續(xù)的大面積采（古）空區(qū)；三是井田中部、各煤層均屬帶壓開采，且斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，存在承壓水順斷層破碎帶涌出的可能。
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