鸿丰煤矿探放水措施及设计.doc

威信县鸿丰煤矿工作面名称：1285水平主运输巷探放水设计 二0一七年十月二十八日会 审 记 录部 门签 名时 间会 审 意 见编 写安全副矿长生产副矿长机运队通防队技术负责人矿 长威信县鸿丰煤矿技改建设主井 探放水设计及安全技术措施编 制：杨复海生产矿长：唐银华安全矿长：曹阜剑机电矿长：罗显堂总工程师：杨复海矿 长：曹安同2 0 1 7年 10 月 28 日会 审 记 录部 门签 名时 间会 审 意 见拟 编安全副矿长生产副矿长机电副矿长通防队技术负责人矿 长本措施贯彻情况记录贯彻时间： 贯彻地点： 主 持 人： 贯 彻 人： 学习人员签字： 威信县鸿丰煤矿探放水设计第一章 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、矿井水文地质类型及变化规律。1、地表水矿区位于马河向斜威信段的东南翼，东北与欣明煤矿相邻。煤矿区为一倾向北西的单斜构造，地层一般倾角4970，深部地层倾角较陡。断层较少，构造简单。基本位于碎屑岩含水层分布区，位于该含水层补给区、径流区部位。矿区总体地形分为中部次级分水岭一带最高，向北西及南东逐渐降低，以次级分水岭为界，分水岭以西为顺向坡，地形自然坡度一般15o20o，以东为逆向坡，地形自然坡度10 o 15 o，次级分水岭部位以三叠系下统卡以头组地层为主。最高点位于矿区西南角矿界拐点11以西山头，海拔标高+1686.7m，最低侵蚀基准面位于矿区北部谢家寨村下扎石沟处，海拔高程为+1207.2m，最大相对高差479.5m, 属浅切割低中山地貌；一般标高为+1350+1600m。山脉走向为北东、南西向，与地层走向大致相同。含煤地层出露标高一般在+1300+1675m左右。据调查访问，溪谷流量多受季节性降雨量控制，雨季流量较大，旱季干涸或水量极小。溪沟、汇入扎石沟后向北于矿区注入马河，最终汇入金沙江,矿区地表水、地下水均属马河流域金沙江水系。2、矿区含(隔)水层(组) （1）茅口组灰岩较强岩溶含水层（P1m）该组地层出露于矿区外围的东南部一线，为一套海相碳酸盐沉积，全区一般厚约300m。岩性主要为浅灰色石灰岩、生物碎屑灰岩，硅质岩组成，夹燧石条带和薄层状泥质灰岩条带，地下水位埋藏较深，未见泉点出露，据区域资料，地下水径流模数平均为32 L/s.km2。因该含水层伏于煤系地层以下，且其顶部有峨嵋山玄武岩组相对隔水层相隔，除因断层导通外，正常情况下岩溶含水层对煤矿床充水无直接影响。（2）峨眉山玄武岩组相对隔水层(P2)：呈条带状分布于矿区东南外围，厚度大于120.00m。岩性为深灰色、灰绿色玄武岩、具气孔状和杏仁状构造，顶部为紫红色凝灰岩，岩石致密坚硬，柱状节理发育，浅部含风化裂隙水；随深度增加，风化裂隙减少，岩性致密，含水性相对减弱，顶部凝灰岩及煤系底部铝土岩起隔水作用，为矿区煤系地层下部相对隔水层。（3）龙潭组（P2l）砂泥岩弱裂隙含水层：龙潭组岩性为浅灰色，薄至中厚层状细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩夹泥灰岩、泥岩、菱铁质泥岩及煤。全区厚87.43-135.00m，一般厚100.11m。泉水多呈线状、小股状出露，区内仅泉（泉4）出露，流量为0.325 L/ s。老窑泉出露较多且流量较大，流量0.0191.828L/s。（4）长兴组（P2c）砂泥岩弱裂隙含水层：长兴组岩性为深灰色薄至中厚层状泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质灰岩、煤或碳质泥岩为主。全区厚25.49-49.15m，平均36.03m。区内无泉点出露，仅有1个老窑泉出露，流量0.215L/s。102、202、401孔含水层静止水位观测结果: 水位标高分分别为+1489.69m、+1435.62m、+1277.59m。102号钻孔抽水试验结果：单位涌水量q为0.0012L/s.m，渗透系数k为0.001004m /d；401号钻孔抽水试验结果：单位涌水量q为0.001429L/s.m，渗透系数k为0.000503m /d，含水层富水性弱。为矿床直接充水含水层。（5）卡以头组(T1k)砂泥岩弱裂隙含水层：岩性为浅灰绿色中厚层状细砂岩、粉砂岩及泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩。底部1520m为厚层状粉砂质泥岩、泥岩。一般厚度116m。呈条带状出露矿区东南部次级分水岭位置，常呈陡崖，地表多呈球状风化，区内无泉点出露。据102、202、401钻孔分层静止水位观测结果：水位标高分别为+1492.04m、+1492.04m，102钻孔抽水试验结果：单位涌水量q为0.0047L/s.m，渗透系数k为0.00226m /d，水位标高+1492.04m，401钻孔抽水试验结果：单位涌水量q为0.00385L/s.m，渗透系数k为0.00136m /d，水位标高+1271.84m。该含水层直接覆于C1煤层之上，为矿床直接充水含水层。该含水层在浅部露头区含裂隙潜水，富水性弱；向深部过渡为承压水。风化带地下水流向受地形地貌控制，与地表水流向基本一致。深部裂隙大部分被方解石细脉充填，因而其富水性较浅部弱。（6）飞仙关组(T1f)弱裂隙含水层：出露于矿区的西部及西北部，厚度295424m，一般365m。岩性主要为紫灰浅黄灰色泥质粉砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩，下部常为紫红色泥岩。根据岩性及其富水性可分为四段：1) 飞仙关组第一段（T1f1）砂泥岩相对隔水层岩性为紫红色、紫灰色，中厚层状泥质粉砂岩、粉砂质泥岩夹粉砂岩。厚度为70104m，一般厚度85m。呈近北东向条带状出露于矿区中部，与T1k地层一起构成矿区次级分水岭，无泉水出露，隔水性较好，可视为矿区煤系上覆相对隔水层。2）飞仙关组第二段（T1f2）砂泥岩弱裂隙含水层：岩性为紫色、紫灰色中厚层状泥砂岩或砂质泥岩，总体粒度上部较粗，下部较细。厚度6090m，一般厚度75m，呈北东向出露于矿区中部。风化及构造裂隙发育，仅见一个泉点（泉3）出露，流量0.454l/s。该含水层由于下伏飞仙组第一段相对隔水层（T1f1）的隔水作用，除因断裂沟通外，对矿床充水一般无直接影响。3）飞仙关组三段（T1f3）砂泥岩弱裂隙含水层岩性为紫红色、紫灰色，中厚至厚层状粉砂岩、泥质粉砂岩夹薄层状泥岩、泥质灰岩，厚度90120m，一般厚度110m。呈近北东向出露于矿区中部，泉点（泉2）流量0.254L/s，该含水层因远离矿床，同时有（T1f1）隔水层相隔，因而该含水层对矿床充水一般无影响。4）飞仙关组四段（T1f4）砂泥岩弱裂隙含水层岩性为紫红色、紫灰色，中厚至厚层状粉砂岩、泥质粉砂岩夹薄层状泥岩、泥质灰岩，厚度75110m，一般厚度95m。呈近北东向出露于矿区中部，泉点（泉1）流量0.008L/s，该含水层因远离矿床，同时有（T1f1）隔水层相隔，因而该含水层对矿床充水一般无影响。（7）永宁镇组（T1y）灰岩、泥质灰岩岩溶裂隙含水层岩性灰色、浅灰色，薄至中厚层状灰岩、泥质灰岩，底部夹35层紫色泥岩或粉砂质泥岩，厚度一般为235m，呈条带状出露于矿区西北部。地表岩溶洼地，漏斗及落水洞较为发育，地表未出露泉点，在矿区范围内地处补给区，接受大气降水，扎石沟以及飞仙关的溪沟水补给，据区域水文地质资料泉流量为0.846L/s，径流模数M=32L/skm2。富水性强，该含水层距下伏煤层较远，且有T1f、T1k等地层相隔，一般对矿床充水无影响。（8）关岭组（T2g）灰岩、白云质灰岩溶裂隙含水层分布于矿区西部边缘。一般厚度为420m，岩性白云质灰岩、灰岩为主，中段夹钙质砂岩或泥质灰岩，矿界内未出露泉点，区域内泉水流量0.145.00L/s，该含水层距离矿床远，同时有数个隔水层相隔，因此该含水层对矿床充水一般无影响。（9） 第四系(Q)松散孔隙含水层厚011m，由冲积、洪积及残坡积层的砾石、砂土及亚粘土堆积而成，主要分布于河流阶地、沟谷底及缓坡地带，结构松散，分选差，主要接受大气降雨补给，含季节性潜水，富水性弱至中等。因厚度薄，分布星散，无实际水文地质意义。3、断层富水性及导水性矿区仅在301、欣明201钻孔之间发现一条隐伏f1小断层外，其余钻孔及地表均未发现断层，f1使C1、C5煤层错开约50m，破碎带厚度约2m，破碎带岩层胶结较致密。钻进中钻孔水位及消耗量均无明显变化，因而推断其富水性及导水性较弱，与正常地层相似，对矿床充水影响较小。4、老窑积水矿区内老窑分布较多，开采历史悠久，勘探期间调查访问废窑12个，多分布在矿区沿煤系露头走向一带。主要开采C5煤层，开采方式主要为平硐开采，次为暗斜井开采，老窑开采时采用自然排水或水泵抽排。涌水量随季节有明显变化，大气降水和溪流渗水是矿井充水的主要补给源。据访问：其大部份硐口沿煤层露头掘进，其延伸的长度1050m不等，沿煤层露头在一定范围均产生大量塌陷裂隙。部分老窑沿硐口出水，水量为0.2151.828L/s，因此老窑积水也是未来矿坑充水的主要因素之一 ，其积水量为几十方至上百方不等。另外还有一些老窑、坑口绝迹，难以调查清楚。因此矿井开采过程中接近老窑采空区必须高度重视，予以防范。 5、矿床充水因素分析根据煤层分布位置、各类含水层的展布、矿区地形地貌、地质构造发育程度，未来矿床充水因素主要有以下形式：（1）、矿床直接充水含水层P2c +P2l及T1k对矿坑直接充水。（2）、地表溪沟水和第四系松散含水层水通过塌陷裂隙等对矿坑充水。（3）、浅部老窑积水、生产矿井水在开采影响条件下通过冒落及塌陷裂隙等对矿坑充水。（4）、断裂构造及隐伏断裂导通地表水或矿床上、下含水层水对矿坑形成充水。6、矿坑涌水量估算现根据开拓开采对矿井+1050m水平的矿井涌水量进行预测，预算方法选用勘探报告推荐的大井法。（1）、计算公式及参数的确定采用“大井法”承压转无压稳定流完整井计算公式预算+1050m水平矿坑涌水量。计算公式为：Q正常值 =1.366KC(2HMM2h2)/lg(R0/r0) （1）（2）、P2l+c直接充水含水层地下水进入矿坑的平均正常涌水量预算：计算公式见（1），式中符号代表的意义及参数的确定Q正常值开采水平时直接充水含水层（P2l+c）涌入矿坑的正常水量(m3/d)。K渗透系数（m/d），采用102孔、401孔P2l+c层段大降深抽水试验成果平均值。K=（0.0010040.000503）20.000755m/d。C+1050m开采水平时直接充水含水层（P2c+l）有效进水边长系数，以C5煤层露头线为有限进水补给边界，其余为无限补给边界，C0.52。H含水层水头高度，采用102、202、401孔P2l+c含水层静止水位标高和老窑泉9、老窑泉5出露标高及欣明煤矿风井初见水位标高的平均值与预算水平标高（+1050m）的差值，即H=401.56m。M含水层厚度(m)，采用矿区P2l+c煤系地层各钻孔揭露的含水层厚度平均值，M=136.14m。h+1050m水平时，h=0r0“大井”引用半径(m)；预算范围近似于矩形，根据水文地质手册“大井”取值方法：r0=n(a+b)/4=1.12(3800+350)/4=1162m（n为系数，a、b为矩形长、宽）R含水层影响半径，用R=10S求得R=10S=10401.56=110.34mR0“大井”引用影响半径（m） R0= r0 +RR0= r0 +R=1162+110.34=1272.34m将各参数代入公式（1）QP2l+c正常值 =1.3660.0007550.52(2401.56136.14136.14136.14)/lg(1272.34/1162)=1236 m3/d根据欣明煤矿探硐涌水量长观结果：正常涌水量与最大涌水量动态变化系数为1.65，则+1050m开采水平时直接充水含水层（P2l+c）涌入矿坑的最大涌水量为2039m3/d。（3）、卡以头矿井涌水量估算预算公式为： QT1k正常值=1.366KC(2HMM2)/lg(R0/r0) 式中符号代表的意义及参数的确定QT1k正常值+1050m开采水平时间接充水含水层（T1k）涌入矿坑的正常涌水量(m3/d)K渗透系数（m/d），采用102、404孔抽水试验成果平均值。K=（0.001360.00226）/20.00181m/d。C+1050m开采水平时直接充水含水层（T1k）有效进水边长系数，以T1k与P2l+c的露头分界线为有限进水补给边界，其余为无限补给边界，C0.52。H含水层水头高度，采用102、202、401孔T1k含水层静止水位标高平均值和+1050m预算水平T1k底板标高的差值， H=1403.21-1050-42.6=311.32m（C5上距T1k平均为42.6m）。MT1k含水层厚度(m)，采用T1k含水层厚度平均值为116m。r0“大井”引用半径，与P2l+c相同，r01162m；R含水层影响半径，用R=10S求得。R=10S=10311.32=132.45mR0“大井”引用影响半径（m） R0= r0 +RR0= r0 +R=1162+132.45=1294.45m将各参数代入预算公式(1)QT1k正常值=1.3660.001810.52(2311.32116116116)/ lg(1294.45/1162)=1612m3/d根据欣明煤矿主平硐探井涌水量长观结果：正常涌水量与最大涌水量动态变化系数为1.65，则+1050m开采水平时直接充水含水层T1k涌入矿坑的最大涌水量为2660m3/d。综上，矿井+1050m开采水平时总涌水量为卡以头组矿井涌水量与含煤地层矿井涌水量之和，即Q总=Q卡以头+Q含煤地层，计算得Q总=1236 m3/d +1612 m3/d =2848m3/d（118.7m3/h）；最大涌水量按正常涌水量的1.65倍进行计算，即Q最大= 1.65Q总=4699m3/d（195.8m3/h）。正常涌水量1236 m3/d,最大涌水量为2039m3/d。7、水文地质类型综上所述：矿区水文地质条件属以弱裂隙含水层直接充水的简单偏中等类型。1.2.6 工程地质一、井巷围岩稳固性评价矿区井巷围岩主要为三叠系下统卡以头组和二叠系上统长兴、龙潭组。根据钻孔工程地质编录和岩石物理力学测试结果，分别用岩体质量系数法和岩体质量指标法对矿区井巷围岩的质量和完整性进行评价。1、岩体质量系数法采用岩体质量系数Z对矿床围岩进行评价，其公式为：Z=IfS式中：Z岩体质量系数；I岩体完整系数（用钻孔RQD平均值代替）；f结构面摩擦系数（用层状结构的一般值0.40.5）（GB12719-9）；S岩块坚硬系数（用S计算）；岩块饱和轴向抗压强度（采用各岩组试验平均值）,Rc-kg/cm2。计算系数取值及计算结果见表1-2-8表1-2-8 矿床围岩岩体质量系数评价表岩体层位结构类型代号岩性RQD值（%）抗压强度（Rc）结构面磨擦系数（f）岩体质量系数（Z）岩体质量等级T1K层状结构1粉砂岩77407.00.501.6一般薄层状结构2泥质粉砂岩68323.30.400.9一般薄层状结构2粉砂质泥岩732850.400.8一般薄层状结构2泥 岩8083.30.400.3坏P2c层状结构1石灰岩814310.501.7一般薄层状结构1泥岩45133.70.400.2坏薄层状结构1泥灰岩133890.500.3坏P2l薄层状结构1泥 岩12133.70.400.6一般层状结构1粉砂岩83256.70.400.9一般层状结构2细砂岩934760.502.2一般2、岩体质量指标法采用岩体质量指标M，对矿床围岩进行评价，其公式为：M=RQD式中：M岩体质量指标；岩块饱和轴向抗压强度（用试验成果平均值），Rc-kg/cm2；RQD全部钻孔相应层位的RQD平均值。计算参数的取值及M值计算结果见表1-2-9。表1-2-9 矿床围岩岩体质量指标分级评价表岩 体层 位岩 性RQD值（%）饱 和 抗压 强 度Rc岩体质量指标（M）岩 体质 量岩 体分 类T1k粉砂岩77421.51.1良II泥质粉砂岩68323.30.7中等III粉砂质泥岩732850.7中等III泥岩8083.20.2中等IIIP2c粉砂岩8225.730.7中等II石灰岩8143.11.1良II泥岩4513.370.2中等III泥灰岩133890.2中等IIIP2l泥岩12133.70.5中等III细砂岩934761.47良II细砂岩83256.70.7中等III3、岩体基本质量分级采用岩体基本质量指标BQ,对矿床围岩进行评价，其公式为：BQ=90+3Rc+250Kv式中： BQ-岩体基本质量指标； Rc-岩块饱和轴向抗压强度(用试验成果平均值)； Kv-岩体完整性指数（采用钻孔RQD值代替）；计算参数的取值及BQ值计算结果见表1-2-10。表1-2-10 矿床围岩岩体质量指标分级评价表岩 体层 位岩 性岩体完整性指数Kv饱 和 抗压 强 度Rc基本质量级别岩体基本质量定性特征岩体质量指标（BQ）T1k粉砂岩77421.5III岩体较完整409泥质粉砂岩68323.3III岩体较完整357粉砂质泥岩73285III岩体较完整358泥岩8083.2IV岩体较完整-破碎315P2c粉砂岩8225.73III岩体完整372石灰岩8143.1III岩体完整422泥岩4513.37V岩体较完整-破碎243泥灰岩13389V岩体破碎239P2l泥岩12133.7V岩体较破碎-破碎162细砂岩93476II岩体完整484细砂岩83256.7III岩体较完整374根据以上三种计算结果：岩体质量系数法评价结果矿床围岩岩体质量等级为坏一般，岩体质量指标法评价结果矿床围岩岩体质量总体为中等-良，矿床围岩稳固性综合评价为中等，岩体基本质量评价结果矿床围岩岩体完整性为较完整-破碎，岩体基本质量级别为II-III级。因此在巷道掘进和开采过程中，应特别加强对井巷围岩的支护和设计，防止井巷围岩垮塌、崩落和掉块二、可采煤层顶、底板稳固性评价矿区可采煤层为C1、C5两层，其中C5为主要可采煤层，各煤层顶底板岩性、工程地质特征和稳固性分述如下： 1、C1煤层顶底板稳固性评价C1煤层直接顶板多为灰岩或粉砂质泥岩，石灰岩岩石自然饱和抗压强度24.561.7MPa，平均抗压强度43.1MPa，软化系数0.850.92。岩体质量系数1.2，岩体质量指标1.7，岩体质量等级级，岩体质量为中等，稳固性为中等；底板为泥岩和泥质粉砂岩，泥岩饱和抗压强度 13.37MPa，软化系数0.90，属极软弱岩层，抗风化能力差，钻孔岩芯RQD值平均72%，遇水易软化，具塑性变形和膨胀特征，失水易干裂成碎石状和碎块状、岩体质量系数0.2，岩体质量指标0.2，岩体质量等级III级，岩体质量为中等，稳固性为中等，泥质粉砂岩饱和抗压强度18.1MPa，软化系数0.73，属软弱岩层，抗风化能力差，钻孔岩芯RQD值平均80.2%，失水易碎裂、岩体质量系数0.5，岩体质量指标0.6，岩体质量等级III级，岩体质量中等，稳固性为中等。2、C5煤层顶底板稳固性评价C5煤层直接顶板为粉砂岩。粉砂岩的岩石力学强度为：自燃抗压强度43.6 MPa，饱和抗压强度34.4MPa，软化系数0.76。岩体质量系数0.07，岩体质量指标0.09，岩体质量等级III，岩体质量为差，稳固性为中等；C5煤层直接底板为粉砂岩。粉砂岩的岩石力学强度为：自燃抗压强度43.6 MPa，饱和抗压强度34.4MPa，软化系数0.76。岩体质量系数0.07，岩体质量指标0.09，岩体质量等级，岩体质量为差，稳固性为差。底板一般为泥岩，泥岩饱和抗压强度 7.525.4MPa，软化系数0.900.91，属极软弱软弱岩层，抗风化能力差，钻孔岩芯RQD值平均78%，遇水易软化，具塑性变形和膨胀特征，失水易干裂成碎石状和碎块状、岩体质量系数0.40.8，岩体质量指标0.40.6，岩体质量等级III级，岩体质量为中等，稳固性一般。综上所述，认为本区工程地质条件为以层状碎屑岩类软弱半坚硬岩组为主的中等类型。1.2.8 地质勘探情况一、以往勘探工作1976年，云南省地质局第二区调队完成1：20万镇雄幅地质图及说明书：其中在1975年云南省地质局第八地质队提交有马河向斜综合普查地质报告。1984年，云南省地质局第一地质大队对本区煤炭资源进行了初步调查，确定上二叠统龙潭组有稳定可采煤层赋存。1994年，云南省煤田地质局完成了云南省第三次煤田预测工作，并预测可靠级和可能级资源量。2003年，云南省煤炭地质勘查院和中国煤炭地质局航测遥感局遥感应用研究院提交了云南省昭通市煤炭资源调查评价对马河向斜威信县境内预测了资源量16521万吨。2006年2月，四川省煤田地质工程勘察设计研究院提交的“云南省镇雄、威信县马河煤矿区1：10000航片煤田地质填图”中的威信段地质资料。2006年4月，云南省煤勘院对马河向斜南翼威信段进行了1：10000预查填图。2006年6月云南铭立隆地质矿业有限公司对威信县鸿丰煤矿进行了详查。估算勘查区内资源量为2774.6万吨，并统计编入云南省矿产资源储量平衡表（云国土资储备字【2007】148号）。2008年1月，云南铭立隆地质矿业有限责任公司受业主委托对威信县鸿丰煤矿进行了勘探工作，并编制了云南省威信县鸿丰煤矿勘探报告，云南省国土资源厅以【云国土资储备字200933号】文对该报告进行了备案，该报告估算总资源储量3140万吨。其中331+332+333总资源储量2081万吨，(331)资源量787万吨，（332）资源量204万吨，（333）资源量1090万吨，预测的资源量334(?)1059万吨。二、本次地质勘探工作受业主委托云南省地质矿产勘察开发局第一地质大队编制了云南省威信县鸿丰煤矿资源储量分割核实报告，鸿丰煤矿划定矿区范围在原鸿丰煤矿矿区范围内，原矿区范围于2008年1月已由云南铭立隆地质矿业有限公司在该区内做了地质勘探工作，并编制完成鸿丰煤矿勘探报告，故本次工作主要为收集矿山勘探资料和相邻矿区以往有关资料及野外调查，开展综合分析、研究的基础上进行报告编制。本次工作自2011年12月至2012年2月。完成1:5000地质及水文图修测5km2，槽探300m3，硐探90m，6个钻孔总进尺3761.50m（包括1个水文孔），采取各类试验样品53组/件。云南省国土资源厅矿产资源储量评审中心于2012年5月3日于2012年5月15日组织对云南省威信县鸿丰煤矿资源储量分割核实报告进行了评审，并出具了评审意见；云南省国土资源厅于2012年5月15日对通过评审的资源储量分割报告进行了备案，并出具了矿产资源储量评审备案证明。三、存在问题及处理措施矿井水的补给来源主要有地表水、含水层的孔隙裂隙水、老窑采空区水、断层水等。(1)地表水矿井地表水主要来自大气降水。矿区内发育小坡上、小田两条小冲沟，各集水线呈羽状展布；小冲沟水动态变化大，季节性变化较显著。雨季矿井涌水量明显增大，但有滞后特点，本矿一般降雨后2-4日矿井涌水量有明显增加，增加的幅度和降雨强度和时间有关，地下水受地表降雨及溪流的影响明显。(2)四系孔隙水井田内覆盖的第四系，含水性弱，加之厚度不大，蓄水量有限，对煤矿开采影响小。(3)龙潭组弱裂隙含水层该组主要为碎屑岩，富水性总体微弱，在构造裂隙带及应力破坏影响的地段，含水量相对会较大，矿床开采到这些地段，矿井出水量会比正常出水量增大。该组为煤矿床开采的直接充水水源。(4)采空区积水技改前矿井主要开采C5煤层，主浅部开采范围较大，采空区积水将对矿井开采造成威胁，同时成为矿井充水水源之一。(5)含水层水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。(6)断层水矿区范围内的 隐伏f1小断层破坏了地层的完整性、连续性，降低了岩石的力学强度，塑性岩石中断层破碎带含水性和导水性不强，刚性岩石中断层破碎带有一定含水性和导水性，可能连通含煤地层上部的中强含水层或地表水，加之未来矿床开采中，人工采矿裂隙大量出现，改变了断层带附近应力场和地下水的天然流场，地表水、地下水更可能沿断裂带进入矿井。成为是矿井水的又一充水来源。3)充水通道(1)岩石天然节理裂隙矿井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，四层可采及局部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)断层破碎带断层破碎带有一定含水性和导水性，可能连通含煤地层上部的中强含水层或地表水，加之未来矿床开采中，人工采矿裂隙大量出现，改变了断层带附近应力场和地下水的天然流场，地表水、地下水更可能沿断裂带进入矿井。(4)老窑采空区矿井季节性的冲沟水沿途接受泉水及煤窑水、山坡紊流的补给，雨季还有较大面积大气降水汇入，水量较大，这些冲沟多位于含煤地层露头地带，冲沟附近的网状、脉状裂隙密集，它们与煤层风化、氧化带直接接触，冲沟水可能沿风化裂隙、老窑及原矿井浅部采空区渗入或突入矿井，为矿井开采的直接充水水源，对矿井的开采影响大。6、煤层风氧化带矿井各个煤层的风氧化带位于矿井南翼，根据威信县鸿丰煤矿煤矿资源/储量核实报告等地质资料，矿井各个煤层风氧化带的深度一般为4050m。煤层的风氧化带以碎屑岩为主，岩石含泥质成分多，为较厚的强中风化带，易渗入大量大气降水，含浅层风化裂隙潜水，越往深部，岩石裂隙发育程度减弱，岩石含水性相应降低，氧化煤内生裂隙发育，机械强度弱。(二)矿井正常涌水量及最大涌水量根据威信县鸿丰煤矿煤矿资源/储量核实报告现阶段开采情况，矿井最大涌水量15m3/h，正常涌水量8m3/h，矿井已开采面积约为0.5km。采用水文地质比拟法，根据公式Q预=Q0预测矿井涌水量。式中：Q预：预测涌水量(m3/h)；Q0：现矿井最大或正常涌水量(m3/h)；S0：现开采平面积(m2)S1：预测范围的面积(m2) (各水平充分采动后的最大平面积)矿井最低开采标高时涌水量预计：最大涌水量：Q预最=Q0=15=63.4(m3/h)正常涌水量：Q预正=Q0=8=33.8(m3/h)全矿井最大涌水量Q预最为63.4m3/h，正常涌水量Q预正为33.8m3/h。该涌水量为预测值，本次按该数据进行设计，矿井在建设和生产期间根据实际情况核算涌水量。(三)地表水体矿井地表暂无大型河流及水体，局部有池塘，常处于干涸状态。矿井地表水主要来自大气降水，矿区内发育小坡上、小田两条小冲沟，各集水线呈羽状展布；小冲沟水动态变化大，季节性变化较显著。雨季矿井涌水量明显增大，但有滞后特点，本矿一般降雨后2-4日矿井涌水量有明显增加，增加的幅度和降雨强度和时间有关，地下水受地表降雨及溪流的影响明显。(四)小窑及老空积水1、小窑边界和积水量矿井范围内的小窑主要有：小窑 ,位于主井 东南翼，距离主风井斜井 m，为平硐开拓，开 煤层，井口标高为+1380m，平硐沿M15煤层布置。小窑 ,位于。矿井范围内的小窑全部采用平硐开拓，均沿各自煤层布置，平硐长度不大，积水量不大，对矿井开采影响不大。2、老空(火烧区)边界和积水量原鸿丰煤矿只开C5煤层，煤层采空区情况如下：矿井原矿区范围东翼以南约500m、标高+1285m-+1700 m以C5煤层均没有开采，没有采空区。矿井范围内无火烧区。在采掘过程中，应加强小窑调查和老空边界探查，根据积水量采取针对性措施。由于矿井老窑、采空区的积水量不详，矿井技改建设前必须将矿井原采空区范围和经过调查后的积水量标注在井上下对照图和矿井实际的采掘工程平面图上，以便指导矿井的防治水工作。四、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。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。 五、矿区充水因素（一）、矿井充水水源1、老空水：+1285m水平主运输巷是为了进一步探明老矿遗留煤炭储量，避免矿产资源的流失和浪费。从向老职工调查询问的情况分析，该区域老矿遗留煤炭储量约有3万多吨，本巷道将穿过680余米的老空区，且该区域+1285m水平以上和+1700m水平以下有可能原来当地人开采过，因此类小煤窑开采后当时老空区没有图纸资料，水害情况不清楚，预计老空区可能存在积水，对本巷道施工威胁较大。2、地下水：煤层开采至区域地下水位以下时，在人为因素和自然因素的共同作用下，可能导致灰岩岩溶水成为煤矿开采的充水水源。这种水一般有如下特点：水压高，水量大，来势猛，涌水量稳定，不易疏干，危害性较大。其突水规律受岩溶发育程度和规律的制约。地下水流入矿井通常包括静储量和动储量两部分，透水初期或水源补给不充沛的情况下，往往是以静储量为主，随着生产的发展，长期排水和采掘范围不断扩大，静储量逐渐被消耗，动储量的比例就相对增加。3、地表水：矿区内没有发现大的地表水体及河流，地表水渗入井下，通常有以下几个途径：（1）、通过第四系松散沙砾层及基岩露头，先是渗入补给地下水，然后在适当条件下进入巷道（2）、通过构造破碎带或枯井渗入井下。（3）、洪水期间通过地势低洼处的井口直接灌入。（4）、在水体下采煤时，由于煤层开采后，顶板煤层冒落后产生裂隙，使地表水进入井下。4、大气降水：降雨通过砂、泥岩浅部风化裂隙水及第四系残、坡积物孔隙直接补给矿井。大气降水的渗入量与该地区的气候、地形、岩石性质、地质构造等因素有关。当其成为矿井涌水水源时，有如下规律：（1）、矿井涌水的程度与地区降水量的强度、延续时间有相应关系。降水量大和持续时间长，对降水渗入有利，矿井的涌水量也相应增大。（2）、矿井的涌水量随气候具有明显的季节性变化，但涌水量出现高峰的时间则往往比雨季后延。（3）、大气降水渗入量随开采深度的增加而减少，即同一矿井不同的开采深度，影响程度差别很大。（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。 根据我矿历年开采掌握情况，矿井正常涌水量为25m3/h，雨季最大涌水量为60m3/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第一节 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ZDY-650型探水钻1台，钻孔深度70m，电动机功率为5.5kW，钻杆直径为65mm，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。2、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，将预想采空区的积水范围、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。本矿为+1285m2)探水线根据积水区的位置、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：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离：煤层中不得小于30，岩层中不小于20。对虽有图纸资料，但不能确定积水区边界位置的积水区，探水线至推断积水区边界的最小距离不得小于60。本矿为60m对有图纸资料的小窑，探水线至积水区边界的最小距离不得小于60；对没有图纸资料可查的小窑，必须坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则，同时坚持“有疑必停”，防止发生透水事故。掘进巷道附近有断层或陷落柱时，探水线至最大摆动范围预计煤柱线时的最小距离不得小于60。石门揭开含水层前，探水线至含水层的最小距离不得小于20。3) 警戒线沿探水线外推50150(在上山掘进时指倾斜距离)即为警戒线。2、探放水钻孔布置(1)超前距a0.5AL式中：a超前距离(m)；A安全系数，一般取2-5，本设计取3；L巷道跨度(宽或高取其大者)，mKP煤的抗张强度(Pa)，KP取1MPa；P水头压力(Pa)，3.35MPa；则：a0.532.612.4(m)经计算并结合实际情况确定，矿井探放水钻孔超前保护距离取25m。(2)允许掘进距离每次探水钻孔施工完毕后，以最短的钻孔长度(水平投影长度)减去超前保护距之后剩余的距离。根据水文地质规程，矿井水文地质条件中等，最大探水线长度为断层破碎带的探水线长度，为70m，减超前距25m，允许掘进距离为25m。(3)帮距为使巷道两帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距离，即呈扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离，其值一般与超前距相同，有时可略比超前距小12m，本设计取25m。(4)钻孔密度(孔间距)竖直扇形面内钻孔间的终孔垂距不得超过1.5m，水平扇形面内各组钻孔间的终孔水平距离不得大于3m。(5)钻孔孔径本设计配备ZDY650型探水钻，最大钻进深度100m，钻孔直径为65mm。(6)钻孔数目及布置副井掘进300m内主要是探巷道前上方的断层水，钻孔呈半扇形布置在巷道前上方，不少于3个孔。，图：探水钻孔布置断面图3、探放水注意事项安装钻机探水前，要遵守下列规定：加强钻场附近的支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。清理巷道、挖好排水沟。探水钻孔位于巷道低洼处时，必须配备与探放水量相适应的排水设备。在打钻孔地点或附近安设专用电话。测量和防探水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水孔的位置、方位、角度、深度以及钻孔数目。预计水压较大的地区，探水钻进之前，必须安好孔口管和控制闸阀，进行耐压试验，达到设计承受的水压后，方可继续钻进。特别危险的地区，应有躲避场所，并规定避灾路线。钻孔水压过大时，采用反压和有防喷装置的方法钻进，并有防止孔口管和煤(岩)避突然鼓出的措施。钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异常状况时，必须停止钻进，但不得拔出钻