5 ) 区域安底背斜岩溶及裂隙富水构造区承压水
万顺煤矿浅部位于区域安底背斜岩溶及裂隙富水构造区的南东部补给区,在区域侵蚀基准面之上, 煤层浅部开采时区域承压水对其无影响。由于该煤层最低开采标高+700m,低于所在的水文地质单元侵蚀基准面(约+720m),两层煤的采掘破坏现在岩层的稳定性及完整性,可能沟通现在的含、隔水层,承压水突入矿井的可能性较大。
(2)充水通道
1)岩石天然节理裂隙
矿区内的直接充水的龙潭组含煤地层在接近地表附近,岩石风化节理、裂隙很发育,而深部发育成岩或构造节理、裂隙,它们是地下水活动的通道,并沟通上覆含水层与含煤地层的水力联系。
2)人为采矿冒落裂隙
采煤活动产生大量的采矿裂隙,两层可采煤层的顶板和底板均为软弱岩组,矿井及采空区易坍塌,地压对围岩破坏严重,易诱发突水通道。
3)老窑采空区
矿区内老窑,其废弃采面或巷道会成为老窑水、采空区积水采空区开始积水。按目前调查的矿井涌水量(枯水期5m3/d、丰水期20m3/d、平水期10-15m3/d)计算,老矿井废弃后1年内可能积存老窑水1-1.5万m3,部分地表水进入矿井的通道,积水大部分流入810大巷排出地面。
4)岩溶管道
矿区内各组灰岩含水层局部地段可能发育岩溶管道,当它们被断层沟通与下伏煤层联系时,也会成为矿井充水通道。
(3)充水方式
由于矿井直接充水含水层露头分布不广,接受大气降水补给不强,为中等~弱含水层,充水通道主要以岩石原生和采矿节理、裂隙为主,规模一般不大,少量为老窑、采空区巷道、岩溶管道导水,因此目前矿井充水方式主要以渗水、滴水、淋水为主;矿井进一步向深部开采后,有从上部采空区积水及下部承压水突水的可能。
(4)地表水、地下水动态变化
本区地表水、地下水受大气降水影响,其流量、水质变化均与降水的季节和强度相对应,雨季流量增大,矿化度减少,枯季则相反。地下水以泉或分散流形式补给溪沟,各含水层无直接的水力联系,且地下水动态变化显著,周期性较明显,并具滞后现象。
(5)断层导水通道
根据调查,矿区未发现明显的大于30m以上的构造断裂。但由于处于背斜核部,走向北西和走向北东的两组节理极为发育,综合分析可看出,地表溪沟沿这些节理裂隙带发育,溪沟两旁泉点呈串珠状露头,一般都具有导水的特征,在开采条件下,将成为含煤层上覆和下伏岩溶含水层中地下水向矿井充水的主要通道。
5、可能的突水地带分析
勘查资料表明:矿区内汇集了岩溶含水层地下水集中径流带如矿区北部的大竹坝~竹林沟,南部的向家沟~黄羊洞溪沟,将可能成为矿井M15煤层最可能的集中突水地带,因此,在矿山设计中,应充当充分考虑避开该地段的强烈工程活动。同时以往老采空区积水也将成为威胁,应加强防范。
6、矿井涌水量
根据本矿井水文排水资料,统计求得各类别涌水量如下:
正常(年平均)涌水量为120m3/d;最大涌水量为360m3/d。
今后矿井在生产过程中,随着开采面积的增大,采空区顶板塌陷、垮落后,会进一步加强煤层上覆各水层之间的水力联系,预测今后矿井涌水量仍有增大的趋势,故必须按照新颁布的《煤矿防治水规定》,应加强矿井水文地质工作和防治水工作。
1、矿井涌水量的相关因素及规律
通过容积法实测,矿井正常涌水量为5m3/h,最大涌水量为15m3/h,目前井下已沿排水井铺设安装使用Φ159mm水管一趟,Φ108mm水管二趟,井底水仓安装1台FD46-45×3型水泵(杨程135m、流量46m³/h),2台DF85—30×7型水泵(杨程210m、流量85m³/h),水仓容量250m³,矿井排水能力145m3/h。实测矿井正常涌水量5m3/h,最大涌水量15m3/h,满足排水要求。
2、矿坑涌水量预测的方法
矿井位于接受大气降水的补给区,矿井充水主要因素为龙潭组煤系地层及长兴、玉龙山灰岩地层,矿井涌水量采用大气降水比拟法计算,原则上是根据矿区地貌、岩性、构造、岩溶发育程度等的差异,来确定矿区的入渗系数、汇水面积等有关水文地质参数,按公式进行计算,大气降水的渗入量为矿井涌水量。
根据该矿提供的现状开采条件涌水量实测资料,采用比拟法进行估算未开采区域的矿井正常涌水量:Q=Q1××
式中:
Q-预测矿井正常涌水量(m3/d)
Q1-矿井实测涌水量(m3/d)
F-矿区开采面积(km2)
F1-矿井实际采区面积(km2)
S-预测未来地下水位下降值(m)
S1-矿井现状水位降深值(m)
遵义县万顺煤矿矿井涌水量成果
井巷控制面积(km2) 地下水位降深(m) 实测矿井涌水量(m3/d) 变化率(-5.22) 矿井涌水量(m3/d)
F1 F S1 S Q1 Q(正常) Q(最大)
0.31 2.2492 116 280 3 169 720
根据计算结果,预测矿井正常涌水量为169m3/d,预测最大涌水量为720m3/d,总体上看,矿井涌水量较小,水文地质条件不复杂。此预测的涌水量仅依据+810m以上标高矿井涌水量计算,未考虑矿井位于区域侵蚀基准面以下可能涌水及承压水突水及上部采空区突水,以上涌水量预测值仅为新设矿井首采地段供抽水设备选型参考。
鉴于矿井处于分水岭之下岩溶疏干区域,计算模型未能充分类比首采区地下水位下降因素,使得计算的结果偏小,可信度相对较差。
以上的预测是在未考虑含煤层上覆岩溶含水层中地下水通过节理裂隙带向矿井充水的条件下进行的,如果未来开采中造成了岩溶水,特别是长兴-玉龙山组中发育的岩溶地下水沿矿井采动影响范围内隐伏的节理裂隙密集带向矿井突水,则矿井正常涌水量将远大于预测涌水量。
采用比拟法计算涌水量,参照以往工作中的参数计算得出:
井巷控制面积
(km2) 地下水位降深
(m) 实测矿井涌水量
(m3/d) 预测矿井未开采区涌水量(m3/d)
F1 F S1 S Q1旱 Q1雨 Q旱min Q雨max
0.31 2.2492 116 280 15 30 168 600
根据计算结果,预测矿井未来正常涌水量为168m3/d,最大涌水量为600m3/d。此矿井涌水量预算是在正常情况下计算得出,未考虑矿井承压水突水、上部采空区充水、降雨极值及今后开采时岩石裂隙的扩张与上(覆)含水层或地表溪沟水沟通及降雨极值等引起的流量变化。因此,矿井疏排水设计时应充分考虑上述因素的影响,并在今后生产中及时修正涌水量值,合理选择排水设备。
建议矿井在今后生产过程中,综合多种因素,总结出适合本矿井涌水量预测方法,以便更好的指导今后矿井生产。
四、瓦斯、煤尘、煤层自燃、地温
1、瓦斯
根据贵州省能源局文件黔能源煤炭【2011】791号文件-关于遵义市工业和能源委员会《关于呈报2011年度煤矿瓦斯等级鉴定结果的报告》的批复。万顺煤矿矿井绝对涌出量为4.24m3/min,二氧化碳绝对涌出量为1.11m3/min,矿井相对涌出量为12.21m3/t,二氧化碳相对涌出量为3.2m3/t。
根据贵州省能源局文件黔能源煤炭【2012】494号文件-关于遵义市工业和能源委员会《关于呈报2012年度煤矿瓦斯等级鉴定结果的报告》的批复。万顺煤矿矿井绝对涌出量为10.61m3/min,二氧化碳绝对涌出量为0.65m3/min,矿井相对涌出量为29.82m3/t,二氧化碳相对涌出量为1.83m3/t;瓦斯等级均为高瓦斯矿井。
2、煤尘爆炸性
根据贵州省煤田地质局2009年11月提交的遵义县鸭溪镇万顺煤矿《煤尘爆炸性鉴定报告》,C5、C8煤层无煤尘爆炸性。
3、煤层自然发火倾向性
根据贵州省煤田地质局2009年11月和2012年提交的遵义县鸭溪镇万顺煤矿《煤炭自燃倾向等级鉴定报告》,C5、C8煤层煤炭自燃倾向等级均为Ⅲ类,属不易自燃煤层。
4、地温
本井田属地温正常区,无热害影响。
5、煤与瓦斯突出
根据沈阳煤科院于2012年6月提交的《遵义县鸭溪镇万顺煤矿C5(M13)、C8(M15)煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》,C5(M13)、C8(M15)煤层在+850~+770m标高无突出危险性,瓦斯压力为0.31Mpa,煤的坚固性系数为0.72,瓦斯放散初速度为27.58mmHg。根据贵州煤矿设计院1506、1507工作面煤与瓦斯突出区域预测,在圈定范围内无突出危险。
6、冲击地压
根据地质资料及历年来观测,本矿区内无冲击地压。
第三节 矿井生产系统
一、生产系统简介
1.开拓系统
矿井为斜井开拓,主斜井、副斜井井口标高+926m,回风斜井井口标高+932m、排水斜井标高为+850m。在+876m水平煤层部置主运输下山、轨道下山、回风上山。主斜井主皮带担负运输、进风,副斜井安设了绞车及架空乘人装置,担负材料运输、进风、人员输送、管道安装等任务,回风斜井主要担任矿井回风、敷设抽放管道等;
2.采煤系统
煤矿现布置有1个采煤工作面(1506回采工作面),采用走向长壁后退式采煤法,炮采工艺,全部垮落法管理顶板。采用单体液压支柱配合铰接顶梁进行支护。
3.掘进系统
煤矿现布置有2 个掘进工作面,分别为:1507运输巷、1507回风巷掘进工作面。为半煤巷掘进,掘进方式为炮掘,采用锚杆、锚网支护。