任楼煤矿隐蔽致灾地质因素普查报告

1、任楼煤矿隐蔽致灾地质因素任楼煤矿隐蔽致灾地质因素普查报告普查报告任楼煤矿生产技术部2014 年 5 月编编 制制 单单 位：任楼煤矿生产技术部位：任楼煤矿生产技术部编编 制：制： 日期：日期：审审 核：核： 日期：日期：生产技术部：生产技术部： 日期：日期：安安 监监 处：处： 日期：日期：通通 防防 部：部： 日期：日期：通通 风风 副副 总：总： 日期：日期：地地 质质 副副 总：总： 日期：日期：总工程师：总工程师： 日期：日期：审 查 意 见 目目 录录一、绪论一、绪论.1 1（一）报告编制依据和目的 .1（二）煤矿概况 .1二、矿井地质概况二、矿井地质概况.2 2（一）矿井勘探工作

2、.2（二）地层 .3（三）地质构造 .4（四）断层的导含水性 .7（五）断层水害防治 .7三、矿井水文地质三、矿井水文地质.8 8（一）矿井主要含水层（组） .8（二）矿井主要导水通道 .12（三）矿井涌水量预计 .13（四）陷落柱 .15（五）采空区 .21（六）封闭不良钻孔 .22（七） “四含”水 .24（八）煤层系砂岩裂隙水 .29四、矿井瓦斯地质四、矿井瓦斯地质.3131（一）矿井瓦斯情况 .31（二）矿井瓦斯等级鉴定情况 .33（三）瓦斯富集区的瓦斯防治措施.35五、煤层自燃倾向性及爆炸性五、煤层自燃倾向性及爆炸性.3535（一）勘探期间煤层自燃倾向性及爆炸性鉴定.35（二）生产期

3、间煤层自燃倾向性及爆炸性鉴定.36（三）煤层自然发火实例 .38（四）工作面防灭火措施 .38六、存在的问题和建议六、存在的问题和建议.40401一、绪论一、绪论（一一）报报告告编编制制依依据据和和目目的的根据煤矿地质工作规定 （2013 年国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局颁发） ，必须对煤矿隐蔽致灾因素进行普查。编制本报告的主要依据，国家的规程和部分规定如下：1 煤矿地质工作规定 （2013 年颁发）2.煤矿防治水规定 （2009 年颁发）3.煤矿安全规程 （2010 年颁发）4.安徽省煤矿防治水和水资源化利用管理办法 （2013 年颁发）编制本报告的依据是：1、1979 年 1

4、2 月，由安徽煤田地质局勘探三队提交安徽省淮北煤田临涣矿区任楼井田精查地质报告 ；2、2008 年 8 月提交的皖北煤电集团有限责任公司任楼煤矿矿井地质报告 ；3、2008 年以来提交的各类科研成果报告、补充勘探报告、地面物探资料、矿井采掘工程揭露的地质及瓦斯资料；4、矿井生产期间揭露的各种地质、瓦斯资料等。编制本矿井地质报告的目的是：通过对任楼煤矿的采空区、封闭不良钻孔、断层、裂隙、褶曲、陷落柱、瓦斯富集区、井下火区、导水裂缝带、地下含水体等隐蔽致灾地质因素进行普查，为任楼矿地质灾害处理，及编制相关措施从而为预防煤矿事故提供可靠的资料。（二二）煤煤矿矿概概况况 任楼煤矿位于安徽省宿州市西南约

5、30 公里处，井田位于童亭背斜的东南翼转折端，北与孙疃井田相连，西南与许疃井田相邻。井田边界北为界沟断层，西南为 F7断层，西以 11 煤层露头，东至31煤层-800m 等高线，南北长 811km，东西宽 47km，面积约42km2。主可采煤层为上、下石盒子组的31、51、72、82煤层，开采深度为-315m-720m。任楼矿井设计生产能力150 万吨，1985 年开始破土动工，1997 年 12 月 30 日正式投产。2006 年矿井进行改扩建，矿井核定生产能力为280 万吨。2矿井采用一对立井分水平主要石门开拓方式，全矿划分为二个水平，一水平标高-520m，二水平标高-720m。目前矿井生

6、产采区为中二、中三、中五采区和2采区，一水平的中一、中四采区均已报废，准备采区有51采区，开拓采区为中六采区。任楼矿井目前主要是开采中煤组 72、73和 82煤层，主要采用走向长壁采煤方法，综采放顶煤一次采全高采煤、综合机械化采煤工艺，全部陷落管理顶板。矿井采用中央边界式通风，风井净直径6.0m，装备梯子间和灌浆管道。主井净直径5.0m，布置一对16 吨提升箕斗，副井净直径7.2m，布置一对双层四车普通罐笼和一个双层四车加宽罐笼带平衡锤。矿井主运输系统采用皮带机，09 年我矿升级为突出矿井以来，辅助运输采用12 吨蓄电池机车和一吨矿车，平巷人车运送人员。矿井现正常涌水量170m3左右，正常情况

7、井下采用二级排水的方式，一水平泵房安装 6 台 MD450-60*10 型水泵，二水平泵房安装6 台 MD450-60/80*4 型水泵，2013 年 5 月施工完成的强排系统，配备两台BQ550-838/22-1900/W-S 型潜水电泵，保证了我矿最大有效排水能力在 3000m/h 以上。二、矿井地质概况二、矿井地质概况（一一）矿矿井井勘勘探探工工作作1 1、物物探探工工作作1）地面三维地震自正式生产以来，为查明矿井构造及煤层赋存情况，分别在中一、中二、中三、中四、中五、1、2、中六采区开展了地面三维地震工作，累计完成勘探面积29.526km2，并对中五、中六采区三维地震资料进行了精细解释

8、，查明了区内的构造、煤层情况。2）地面电法（瞬变电磁）自 7222 工作面陷落柱突水以后，为查明矿井太灰、奥灰及其上部岩层的含水异常，分别在中一、中二、中三、中四、中五、1、2、中六采区开展了地面电法和瞬变电磁工作，累计完成勘探面积 21.66km2。3）井下物探在进行地面物探工作的同时，任楼煤矿还开展了大规模的井下物探工作。目前，任3楼煤矿已配备多种物探仪器：包括瑞利波探测仪、无线电波透视仪、直流电法仪、瞬变电磁仪等。建井以来，任楼煤矿开展了包括以探查工作面构造和水文条件为主的工作面无线电波透视、以超前探查水文异常为主的电法工作、瞬变电磁工作等。这些物探工作，为保证矿井正常生产，确保矿井安全

9、，提供了大量可靠的资料。2 2、地地面面钻钻探探工工作作从 1956 年临涣矿区普查找煤并发现该矿区至今，任楼矿经过普查、详查、精查、补充勘探等地面勘探，累计施工地面钻孔 364 个，钻探工程量 289945.33m。勘探线距250450m，孔距一般都在 300-450m。通过矿井勘探查明了井田内主要构造形态，查明了可采煤层的层数、层位、厚度和结构。（二二）地地层层任楼井田为厚松散层覆盖下的全隐蔽式煤田，松散层厚约 286m。任楼煤矿地层出露甚少，多为第四系冲、洪积平原覆盖。任楼煤矿主要揭露地层有奥陶系（O1+2）、石炭系（C2+3）、二叠系（P）、侏罗系（J）、白垩系（K）、古近系（E）、新

10、近系（N）和第四系（Q），见地层综合柱状图（图 2-1）本井田石炭系和二叠系为含煤岩系，共含 17 个煤层（组），煤层平均总厚18.88m。石炭系含 7 个煤层（组），编号自上而下为 1218 煤层平均总厚 3.36m，各煤层一般不可采，煤质差，顶板多为石灰岩。二叠系煤系，含 10 个煤层（组）。自上而下编号为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11 煤层（组），含煤 1128 层。煤层平均总厚14.88m，其中主可采煤层 31、51、72、82煤层。煤层平均总厚 7.52m，占可采煤层总厚63.3%。可采煤层 52、73煤层，平均总厚 3.0m，占可采煤层总厚 25.3%。可采煤层平均

11、总厚 11.87m，不可采煤层 1、2、32、4、53、83等，平均总厚 3.01m。4图 2-1 任楼井田地层综合柱状图任楼井田地层综合柱状图（三三）地地质质构构造造1 1、井井田田褶褶曲曲构构造造任楼井田位于童亭背斜东南翼，其转折端位于 F3断层附近，F3断层以北地区为向东倾斜的单斜构造，F3断层以西地区走向转为北西西。任楼井田的褶皱构造主要有井5田西南部的童庄向斜，48 线深部鞍状构造及井田外围的王大庄背斜，在 5054 线间煤系地层沿走向及倾向具波状起伏的特征。（见图 2-2）图 2-2 任楼井田构造纲要图2 2、井井田田断断裂裂构构造造任楼井田在资源勘探阶段，共发现断距大于 30m

12、的断层 22 条。在建井以来至 2013年 12 月任楼井田补充勘探、地面三维地震勘探及井下巷道中发现的大于 5m 的断层共86 条，其中逆断层为 9 条，且主要分布于井田南部的童庄向斜附近（具体见表 2-1）。6表 2-1 任楼井田大中型断层统计一览表落 差（m）时期5H3030H100H100m合计勘探期间FX1、F13、F1、F23、F16、FX2、F3-1、F22、FX4、F21、FX3、F5-1F11、F2-1、F14、F4、F7F7、F3、F522建井期间F7257f-36、F7257f-19、FQH-6、F7259j-2、FQ2、FQ25、FQ28、FQ27、FQ26、FQ5、F

13、22、DF5-51、DF5-52、FQ6、FQ7、FQ24、FQ10、FQ3、F7231f-13、F7231f-11、F7231f-4、FD50、F4、F3、F4、F5-74、F5-73、DF9、DF10、DF1、DF2、DF3、DF11、DF12、DF25、DF13、DF14、DF21、F10、DF55、F1、DF20、DF28、DF29、DF30、DF32、DF36、DF38、DF41、DF10、DF11、DF57、F11、DF9、F2-1、F2-1、F7222-12、F7322j-4、F7222-21、DF47、DF48、FX12、F51-15、DF8、DF9、FX7、FX6、FX8-1

14、、FX8-3、FX6、F中五回风石门、F5-74、FQ14、FQ13F2-1、F14、F11、F4、F7、F7-1、DF5-2、DF12F2、界沟、F5、F2863 3、构构造造规规律律总总结结任楼井田地质构造有如下特征：断层走向具有明显的方向性按走向基本上可分为三个组合，即：北东向断层组合、北西向断层组合、北西西向近乎东西向断层组合。断层的平面展布样式根据任楼井田的断层平面展布和组合特征，可以将其分为放射状断层组合、北东东向平行断层组合、羽列断层系组合及近东西向平行断层组合等四种组合形式。断裂分布密度任楼井田中部采区 72煤层断层密度总体表现南北两端高，中间低的特征；断层强度指数总体表现为南

15、北两端高，中间低，浅部高，深部低的特征；断层线密度介于085.62104m/m2，平均为 33.41104m/m2。等距性等距性是指在相同构造环境中, 相邻同级断层形迹或者断层带之间往往具有相等间距的性质。7表 2-2 北东向大中型断层间距统计表断层FD48FD47F11F2F1F21F13FX1倾向NWNWNWNWNWSENWNW间距400m360920360830300420断层的形成具有多期性从地壳演化和地质构造的时空发展关系分析，本井田所处区域在石炭、二叠系煤层形成以后，至少经受过两期或两期以上大型地质构造运动的改造作用，而且前后两期构造应力场成大角度叠加复合，其结果造成本井田的多数构

16、造结构面发生力学性质的转化或具有二重性。 断层倾角变化规律正断层倾角较大，为 50 75，逆断层倾角一般在 4555之间。断层倾角往往与断距有一定关系。裂隙发育特征任楼煤矿目前开采范围内的裂隙分布成带性，同一煤层常出现裂隙密集的复杂带与裂隙稀疏的简单带交替排列，且 72煤顶板草帽顶发育。（四四）断断层层的的导导含含水水性性本井田内位于二叠系煤系地层中的大中型断层，因两盘的泥岩石、砂质泥岩受压而产生侧向变形，断层带充填较密实，区内钻过断层破碎带泥浆消耗量一般为0.020.23t/h，与二叠系煤系正常岩层消耗量无明显差异。据 3914、46474及 546孔分别对 F2、F3、F7断层破碎带抽水资

17、料，q=0.00330.00951L/s.m，k=0.00590.0121m/d，矿化度为 1.4521.682g/L。水化学特征：3914及 46474孔为 CL、HCO3Na 型水。井下主石门揭露断层 DF48有少量淋水，中三采区大巷道已揭露 F3断层及其伴生断层，F16断层已在多处揭露，均未有出水现象或仅有少量短时滴水。已采区内揭露的其它一些中小断层如中一采区的 FX7、FX6、FX8断层，均未发生出水现象或仅有少量短时滴水。综上所述，本矿井断层导水性较差，一般情况不含（导）水，但也不能排除在采动影响下有活化导水的可能性。（五五）断断层层水水害害防防治治虽然通过已有资料分析，任楼井田的断

18、层都为不导水断层，但为了防止大断层活化导水，根据“任楼井田初步设计”的煤柱留设原则留设，即：断层两侧，按落差大小各留一定的煤柱。落差大于50m 的断层两侧各留50m；其它落差在3050m 之间的断层，8两侧各留 30m。为确定断层位置、富水导水性，我矿在揭露大于 30m 的断层之前采用物探、钻探相结合综合探查技术对断层的位置、形态及导含水性进行探查控制。三、矿井水文地质三、矿井水文地质（一一）矿矿井井主主要要含含水水层层（组组）矿井主要含水层（组）包括松散层第四含水层、二叠系煤系砂岩裂隙水、太原组灰岩岩溶水、奥陶系灰岩岩溶水。1 1、松松散散层层第第四四含含水水层层本井田石炭、二叠系煤系地层之

19、上均由新生界松散层覆盖。整个松散层据区域岩性对比，自上而下划分为四个含水层（组）和三个隔水层（组） ，其中第三隔水层为粘土类，可塑性好，膨胀性强，厚度大分布稳定，隔水性良好，为区域及区内重要隔水层（组） ，致第四含水层与上部一、二、三含水层（组）无直接水力联系，使“四含”水补给条件较差。但通过裂隙或垂向导水通道， “四含”水有进入矿井，影响生产的可能，是浅部煤层开采的主要水害隐患。2 2、二二叠叠系系煤煤系系砂砂岩岩裂裂隙隙水水二叠系煤系砂岩裂隙水包括 3 煤至 4 煤组间的含水层段、5 煤至 8 煤组间的含水层段及铝土下至 11 煤组间的含水层段。表 3-1 二叠系主要砂岩层段含水性一览表层

20、位砂岩层厚(m)漏水钻孔泥浆消耗量含水情况34 煤层726381、43-444、46-4750.050.34局部含水性较强47 煤层129364、374、444520.010.65含水性一般78 煤层10323624含水性较弱K211 煤层1941无0.020.17含水性弱3 3、太太原原组组灰灰岩岩岩岩溶溶水水太原组灰岩含水层（岩溶水） ，该层一灰距 82煤层底板正常厚度 120150m，在其底为正常块段的地质背景下,该层水一般不会进入矿坑，但当受断层切割或采掘遇陷落柱导水时，底板太灰灰岩岩溶裂隙水可涌入矿坑。4 4、奥奥陶陶系系灰灰岩岩岩岩溶溶水水9奥陶系灰岩含水层（岩溶水） ，水量丰富，

21、当井下遇导水岩溶陷落柱时，可直接涌入矿坑，造成突水，在正常地质块段，一般与矿坑不发生水力联系。10表 3-2 矿井主要含水层（组）特征一览表特征岩性含水性特征钻孔揭露及抽水试验资料富水性现水位对生产的影响第四含水层由桔黄色、深黄色至杂色含泥砂砾及中细砂、砂土组成，岩性较为复杂，局部呈半固结状。含水性弱，透水性差，厚度一般厚为 515m。含水层在本区向东及向西，均相变为含钙质粘土，奥灰之上直接覆盖 17.90m 的粘土使奥灰水难以通过童亭背斜基岩露头区补给四含，与上部一、二、三含水层（组）无直接水力联系。据 433、453、52、水 3、水 2、水 4等孔抽水资料S=20.9339.50m，Q=

22、0.02250.9L/s，q=0.0003250.377L/s.m，k=0.00660.537m/d,水位标高为23.2024.96m ，水化学类型为Cl.SO4CaNa，矿化度为1.8472.47g/L。根据第四含水层单位涌水量，按煤矿防治水规定含水层富水性的等级标准，第四系含水层属于富水性小中等的含水层。水 1：-87.568水 9：-93.285通过裂隙或垂向导水通道，“四含”水有进入矿井，影响生产的可能，是浅部煤层开采的主要水害隐患。二叠系煤层系砂岩裂隙水主要由泥岩、粉砂岩、细砂岩及煤层组成，以泥岩、粉砂岩为主，其中 3 煤层至 4 煤层间、5 煤层至 8 煤层间及 K2 铝质泥岩至

23、11 煤层之间砂岩裂隙较发育，属一套河流相及三角州相沉积。二叠系含水层地下水主要以储存量赋存于砂岩裂隙之中，受构造控制。该含水层段砂岩裂隙发育不均匀，含水性差异较大。381孔在深度 388.45m 的 3 煤下 K3砂岩段漏水，364、374及 44-452孔在 4 煤8 煤间砂岩段漏水。2采区补勘 40-414孔在深度 516m 左右，3 煤顶板砂岩钻进时，冲洗液漏失9.6m3/h。在深度 536540m，3 煤下砂岩段钻孔冲洗液消耗量4.83.2m3/h。3916孔在深度779781m，8 煤下砂岩钻孔冲洗液消耗量大。二叠系煤系砂岩裂隙水裂隙不发育，含水性弱二叠系含水层地下水主要以储存量赋

24、存于砂岩裂隙之中，总结含水性较弱，受构造控制。除上一石门掘进到 K3砂岩出现涌水外，其它工程均末发现该层组涌、出水现象。太原组本组地层总厚为本组地层上部 14 灰岩层溶洞、424、486、515、513、564、565、602据太原组灰岩含水 7：-73.921该层一灰距 82 煤层底板正含水层11灰岩水128.87130.46m，由灰灰黑色灰岩、泥岩、粉砂岩及薄煤层组成，属浅海及滨海相。上部 14 灰岩层溶洞、裂隙发育。裂隙发育。 、611、水 7 及水 8 孔分别在该层段发生漏水。据 531、565、水 7 及水8 孔抽水资料，S=7.542.32m,Q=1.179.38L/s，q=0.1

25、2430.15582L/s.m，水质为CL、HCO3-Na、Ca 型水，矿化度1.6621.263g/L，为含水中等的含水层。水层单位涌水量，按煤矿防治水规定的有关规定，该层灰岩含水层属中等富水性含水层。水 8：-62.770水 12：-77.465水 20：-60.683常厚度 120150m，在其底为正常块段的地质背景下,该层水一般不会进入矿坑，但当受断层切割或采掘遇陷落柱导水时，底板太灰灰岩岩溶裂隙水可涌入矿坑。奥陶系灰岩水本组地层由浅灰色、灰棕色厚层状灰岩组成，井田内揭露最大厚度为 135.75m。水 6 孔在 302m324.8m 处分别见7.6m 及 2.70m 高的溶洞。表明本区

26、奥陶系在基岩古风化剥蚀面下100m 之间岩溶溶洞发育，为岩溶陷落柱发育提供了良好的条件。据水 6 孔抽水资料，S=3.16m,Q=8.58L/s，q=2.712L/sm,矿化度为 2.362g/L，水质为CL、SO4Na、Ca 型水据奥陶系灰岩含水层单位涌水量，按煤矿防治水规定的有关规定，该层灰岩含水层属强富水性含水层。水 19：5.50水 6：6.381当井下遇导水陷落柱时，可直接涌入矿坑，造成突水，在正常地址块段，一般与矿坑不发生水力联系。12 图 3-1 四含水水位变化曲线图（水 1 孔数据） 图 3-2 太灰水位变化曲线图（水 8 孔数据）图 3-3 奥灰水位变化曲线图（水 6 孔数据

27、）13（二二）矿矿井井主主要要导导水水通通道道1 1、断断层层本井田内位于二叠系煤系地层中的大中型断层，因两盘的泥岩石、砂质泥岩受压而产生侧向变形，断层带充填较密实，区内钻过断层破碎带泥浆消耗量一般为0.020.23t/h，与二叠系煤系正常岩层消耗量无明显差异。据 3914、46-474及 546孔分别对 F2、F3、F7断层破碎带抽水资料，q=0.00330.00951L/s.m，k=0.00590.0121m/d，矿化度为 1.4521.682g/L。水化学特征：3914及 46474孔为 CL、HCO3Na 型水。井下主石门揭露断层 DF48有少量淋水，中三采区大巷道已揭露 F3断层及其

28、伴生断层，F16断层已在多处揭露，均未有出水现象或仅有少量短时滴水。已采区内揭露的其它一些中小断层如中一采区的 FX7、FX6、FX8断层，均未发生出水现象或仅有少量短时滴水。综上所述，本矿井断层导水性较差，一般情况不含（导）水，但也不能排除在采动影响下有活化导水的可能性。2 2、岩岩溶溶陷陷落落柱柱岩溶陷柱是岩溶空洞塌陷的产物，它是由下伏易溶岩层经地下水强烈溶蚀形成大量溶洞，从而引起上覆岩层失稳，向岩溶空洞冒落、塌陷所形成的筒状柱体。1996 年 3 月，本井田建井试产期间，在 7222 工作面发现一导水陷落柱发生突水，导致矿井被淹。1999 年在 7218 机巷的掘进过程中，2012 年在

29、51轨道大巷的掘进过程中，又分别发现两个导水陷落柱。以上事例说明，任楼井田确实存在陷落柱且导水性能良好。由于陷落柱属于点状构造，查找困难，而陷落柱突水又具有管道流特征，出水量巨大，因此，陷落柱导水问题是本井田水害防治的重中之重。3 3、采采动动裂裂隙隙煤层在开采的过程中，会在工作面底板形成底板破坏带、在工作面顶板形成冒落裂隙带，这些采动裂隙都可能成为导水的通道。82煤距太灰 120150 m，采用突水系数计算，在全矿范围内，突水系数小于 0.1MPa/m，不会发生突水事故。因此，中煤组开采底板采动裂隙不会影响到太灰水和奥灰水，只能使一些底板砂岩的局部富水区会有少量淋滴水。14但本井田在浅部开采

30、中，顶板的冒落裂隙带有导通“四含”水的可能。根据通过相似材料模拟试验、计算机数值计算、现场实测与验证：任楼煤矿冒高与采厚比为1.73.6，导水裂隙带高度与采厚比 8.912.4；如果导水裂隙带高度达到“四含” ，就会发生突水，如本矿在 7310 工作面的开采过程中，就有“四含”水进入工作面的事例。4 4、其其它它导导水水通通道道封闭不良钻孔：一些封闭不良钻孔，也会成矿坑涌水的通道。本矿一些钻孔在施工后用黄泥封孔，质量较差，应视为封闭不良钻孔，如461、462、463、388、422、426、481、382、3812、3814、402、348、342、346、463、426、388、3812、3

31、814、348、346、010、026、482、504、342、3810、386、421、422等钻孔。导水裂隙：煤层顶底板砂岩层（组） ，赋存并发育多组不同方位裂隙，一些裂隙也具有较好的导水性，如上一石门突水地点，就发育有两组裂隙，是沟通四含水的重要原因。（三三）矿矿井井涌涌水水量量预预计计1 1、 建建井井期期间间矿矿井井涌涌水水量量预预计计（1） “四含”水沿裂隙带进入矿坑涌水量新生界松散层第四含水层组直接覆盖于煤系地层之上，通过砂岩裂隙或冐落裂隙带以垂直渗透方式流入矿坑，成为各主采煤组矿坑充水主要水源。按公式：R=10S/ (3-1)K Q=2BKMS/R (3-2)计算结果，新生界松

32、散层第四含水层水沿煤系岩层采空冒落裂隙带进入矿坑的涌水量为 242m/h。表 3-3 “四含”水涌水量预计范围B（m）K(m/d)M（m）S（m）R（m）Q(m/h)至 F7断层90000.168.072721088242（2）煤系砂岩裂隙水由于巷道的揭露和煤层的回采，二叠系各煤组间的砂岩裂隙水直接涌入矿坑，成为矿坑的直接充水水源。15按公式：r0=0.565 (3-3)3F R0=R+r0 (3-4) Q=2.73KMS/(lgR0-lgr0) (3-5)表 3-4 煤系砂岩裂隙水涌水量预计范围(km2)K(m/d)M（m）S（m）R（m）r0(m)R0(m)Q(m/h)6.010.0126

33、042545213851837284计算结果，二叠系各煤组间的砂岩裂隙水进入矿坑的涌水量为 284m/h。将上述两种矿坑涌水量相加，即矿坑总涌水量为 526m/h。2 2、现现矿矿井井的的涌涌水水量量预预计计本矿现主采 72煤和 82煤，煤层的直接充水含水层是顶底板砂岩，砂岩含水层的补给条件差，以静储量为主，主要以淋水的方式进入矿井。间接充水含水层是太灰和奥灰含水层，在没有断层、巨大构造和陷落柱的情况下，一般对矿井没有影响。矿井历年涌水量情况如下表：表 3-5 矿井总涌水量统计表（单位：m3/h）时间最大涌水量最小涌水量平均涌水量备注1994.0812172128148199521614117

34、81996.01022701992351996.0912342.81883260308 月为淹井时间1997242158209199828613623119991287595200013693109200111980103200211073872003123678120041305485162005122779620061045372200712259912008178961272009168901312010187132155201117615216520121871601622013182160172平均值矿井涌水量平均值 141m3/h最大值最大涌水量：1996 年 9 月12 月为 3

35、42.8m3/h任楼矿目前主要 72煤、82煤，其充水水源主要为煤层顶、底板砂岩及底板太原组灰岩，但均属补给条件差、以静储量为主的富水性弱中等含水层。据表中观测资料显示，矿井最大涌水量 Q最大=342.8m3/h，正常涌水量取历年平均值为 Q正常=141m3/h。若掘进中遇岩溶陷落柱而产生重大突水事故，水量可达数万立方米每小时。3 3、排水系统、排水系统我矿主排水系统采用两水平阶梯排水，二水平排到一水平水仓，再由一水平排到地面，每个水平都采用 6 台排水能力每小时 450 方的卧式多级泵。-520 水平（一水平）中央水泵房安装 6 台水泵，型号为 MD4506010；其中 2 台工作、3 台备

36、用、1 台检修。沿副井井筒安装 D325mm 排水管路 3 趟，排水高度 547m，排水至地面。-720 水平（二水平）中央水泵房安装 6 台水泵，型号为:MD450-60/844；其中 2台工作、3 台备用、1 台检修，沿副井井筒安装 D325mm 排水管路 3 趟，排水高度200m，排水至一水平水仓。矿井一水平设内、外水仓，水仓总容量为 4223m ，二水平设内、外水仓，水仓总容量为 2574 m3。其中 2 台工作、3 台备用、1 台检修。另外，我矿安装有强排潜水泵系统系统，水泵由地面集中控制，强排系统由 2 台型号为 BQ550-838/22-1900/W-S 潜水泵组成，采用钻孔方法

37、管路直接敷设管路至地面，管路直径为 377mm；电机型号为 YBQ-710/4-S(10000)，功率 1900kw；额定排水量：550 m/h；额定扬程：838m。17（四四）陷陷落落柱柱任楼井田的太灰和奥灰两个灰岩含水层水量丰富，一般情况下不与矿井发生直接水力联系，当井下遇导水陷落柱时，可直接涌入矿井，造成突水，形成水害。本井田从建井试产至今已发现三个陷落柱：7222 陷落柱、7218 陷落柱、51陷落柱。1 1、7 72 22 22 2 陷陷落落柱柱突突水水1996 年 3 月 4 日 11 时 30 分，7222 工作面新切眼上下贯通（见图 3-5）。在整个新切眼施工过程中，仅在上部巷

38、道顶板有少量滴水。15 时左右上出口往下 25m 处（-355m），从切眼的北帮开始大量出水，初时水量为 50m3/h，增长很快，19 时 40 分，水量进一步增大到 1980m3/h；21 时水量已高达 11854m3/h，终因排水能力（1200m3/h）与突水量相差悬殊，无法抗衡而于 21 时零 4 分泵房进水、断电而被淹。 “3.4”突水，瞬时最大涌水量 34570m3/h，实测最大涌水量 11854m3/h。05000100001500020000250003000035000400003月4日03:04:00 PM17:3519:0019:4020:5021:003月5日4：004：

39、354：355：105：105：265：265：555：556：357：057：557：558：258：259：0713：1515：0015：0016：0616：0617：0617：0622：1522：155：035：306：30时间水量(m3/h)图 3-4 7222 陷落柱突水量折线图18图 3-5 7222 工作面陷落柱位置图7222 工作面突水后，经水源分析和后期探查治理证实，本次突水的导水通道是陷落柱，该陷落柱位于 7222 工作面改选切眼的北侧，7222 工作面风巷的下侧，该陷落柱经治理后证实平面上呈椭圆形、长轴 NNW.短轴 NFF，其平面形状大体为一个长轴2530m，短轴 20

40、25m 的椭圆形。顶界至新生界“四含”，发育高度约 300m。从剖面上看，该陷落柱基本上呈直立形状。陷落柱为一顶空型陷落柱。经约半年时间的注浆堵水，于 8 月 12 日，任楼煤矿主井进行试排水。至 10 月 14日，治水工程结束，历时 205 天，达到了堵水率 100%的效果。图3-6 7222 陷落柱柱状图192 2、7 72 21 18 8 陷陷落落柱柱1999 年 10 月 12 日夜班，7218 工作面机巷掘进 87m 时，巷道上帮出现淋水，继续向前掘进 2m，迎头压力突然变大，迎头 30m 内出现大面积淋水，从 10 月 13 日至 18 日，出水量维持在 56m3/h，到 22 日

41、增大到 9m3/h；经井下实测，水温达到 34C，高出突水点正常层位水温 31C；对出水水样进行水质分析，得出突水应来自深部奥灰 水。根据突水点周围压力、水量、水温及水质的动态变化资料，综合分析认为该次突水的水源为奥灰水。因本工作面奥灰出水的唯一可能性是陷落柱导水，所以初步确定附近存在导水陷落柱。由于及时采用井下探查与地面打钻注浆封堵相结合等手段进行超前治理，避免了一次重大突水事故的发生。地面探查资料显示，7218 陷落柱在平面图上呈椭圆形，长轴 50m、短轴 40m，发育至 8 煤下约 20m。从剖面上看，该陷落柱基本上呈直立形状，从根部由西略向东倾斜，详见（图 3-7、3-8）机巷陷落柱图

42、 3-7 7218 工作面陷落柱位置图20 图 3-8 7218 陷落柱柱状图3 3、5 51 1陷陷落落柱柱2010 年 6 月 8 日早班，51轨道大巷施工至 G33点前 28m 左右时，上帮肩部锚杆眼出水，水量 1m3/h 左右，经取样化验为砂岩水，6 月 10 日夜班出水水质开始出现永久硬度， 2011 年 11 月 7 日的水样化验结果为全硬度 60.58 德国度，永久硬度 48.81 德国度，水温 41，水量增至 8m3/h。后经井下、地面物探、化探、钻探等多种探查，综合分析确认存在导水陷落柱。DF837047503704800370485039478800370480037048

43、5037049003947865039478600394786503704750394787003947875039478800394787503947870039478600图 3-9 51陷落柱平面示意图212013 年 1 月开始对51陷落柱进行地面探查与治理，于 2013 年 7 月完成地面探查与治理工程；经探明51陷落柱长轴长 55m，短轴长 40m，顶部发育至 5 煤底板下20m，通过注浆治理，对 8 煤下 80m 以上陷落柱体进行了有效封堵，解除了此隐伏导水陷落柱对开采 8 煤以上煤层时矿井安全生产的威胁。补4-31050.080.40 图 3-10 51陷落柱剖面示意图从任楼煤

44、矿建矿以来的生产实践说明，本井田存在陷落柱发育的地质条件，发育深度存在差异，发育规律还未掌握，而且发现的三个陷落柱均导水，从而给以后防治水工作带来难度，有待进一步研究与勘探。4 4、物物性性陷陷落落柱柱为了探查陷落柱的发育规律及疑似位置，任楼采用地面三维地震、瞬变电磁对全矿区进行了勘探，在中六采区发现三个物性陷落柱 X1、X2、X3，对 X1、X2、X3物性陷落柱的地面钻探探查，未发现明显水文异常，分析为构造原因造成，但仍不排除其导水的可能，在采掘过程中仍需对其进一步探查。表 3-6 任楼煤矿物性陷落柱陷落柱一览表陷落柱名陷落柱的发育形态导水性防治措施及建议22称X1物性陷落柱位于本区 36

45、与 37 勘探线之间的西部，呈椭圆形。其长轴呈东西向，长轴长 100m，短轴长 50m。已在地面施工 36-372孔对 X1 物性陷落柱进行探查，钻孔终孔深度 603.4m，终孔层位“四灰”下 1.5m,探查显示所有标志层间距基本正常，分析该处三维地震异常为受小构造影响。上部陷落到新生界底部，下部开始于奥灰中。X2物性陷落柱位于本区 33 与 34 勘探线之间的西部，呈椭圆形。其长轴呈北西向，长轴长 115m，短轴长 40m。已在地面施工 33-341孔对 X2 物性陷落柱进行探查，钻孔终孔深度 810.69m，终孔层位“一灰”，无明显水文异常，分析为构造原因造成上部陷落到 31煤层上部 10

46、0m左右，下部开始于奥灰中。X3物性陷落柱位于中六 34 与 35 勘探线之间的西部，呈椭圆形。其长轴呈东西向，长轴长 200m，短轴长 150m，上部陷落到 82煤层下部。X3 疑似陷落柱设计施工了 34-352孔，终孔层位为太四灰，根据钻探成果，本孔钻进过程中未见明显构造破碎带，结合附近钻孔及煤层等高线图综合判断，异常区应为褶皱构造。下部开始于奥灰中。1、新区掘进，加强物探探查，重点区域采用“钻探掩护，物探超前，钻探验证”的方法，确保 30m超前距；2、新区巷道或钻孔出水时及时取样化验，判定水源；3、新区应对太原组和奥陶系灰岩含水层从位置和大小等方面加以确定。5 5、陷陷落落柱柱防防治治措

47、措施施鉴于任楼煤矿存在陷落柱出水危险，现主要采用以下防治水措施：1）完善地下水监测系统；2）建立物探、化探、钻探的专业化队伍；3）形成“地质预判、水质预警、物探定位、钻探控制”的防治陷落柱工作思路；4）加大新区物探超前探查的力度，对重点区域，采用“钻探掩护，物探超前，钻探验证”的防治水方法，并确保超前距。（五五）采采空空区区任楼煤矿围，北起界沟断层与孙疃井田为界，南以 F7断层与许疃井田相临，东南以F23断层为界，与周边矿井均以自然边界为界，不存在小煤矿和老窑。本矿煤层采后的老空水，是煤层顶底板采动裂隙带内砂岩裂隙水释放后残余的动水，积存于采空区低洼处的水体以及巷道内不能自溢出的老硐水。任楼矿

48、目前已形成大量的采空区，随着开采的深入，老空水将成为矿井正常防治水的突出问题。巷道掘进至采空积水区积水，探水线前均已按煤矿防治水规定对其进行探放。虽仍存在少量采空区积水，但清楚了解采空区位置、范围及积水量 ，对矿井正常生产基本没有影响。23任楼矿自 95 年 6 月份首采工作面试采，97 年 12 月 30 日投产至今，共回采了81 个工作面，现采空区面积约3872220，仅 7231、7235、7222、7322 等工作面存在积水，积水量约 122611m（见表 3-7） 。采空区内大部分一次采全煤，原1采区的7210、7211、7258、7214 等大采高回采工作面，遗煤最大达2m；由于构

49、造处及布置的影响采空区局部存在遗煤，煤厚最大达 5m，如 8256、8211、7211、7222、7322 等工作面。为保证采区内采掘工作面的安全生产，在采掘工作面回采及巷道施工接近前（上）方老空水体时，根据预计老空水体相关资料，对工作面煤层顶板砂岩含水层及老空区水，按煤矿防治水规定等有关规程规定要求，及时进行钻孔探放。截至 2013 年 12 月，累计对约 60 个采空积水区进行了探放，共疏放了约 210000m老塘水，保证了矿井的安全生产（采空区分布、形成时间、范围、积水情况见综合采掘工程平面图和矿井充水性图） 。1989 年 1 月任楼矿上一采区回风石门掘进，当巷道穿过4 煤层与 K3砂

50、岩间时，发育有两组裂隙，发生了涌水，水量在120140m3/h 之间，涌水延续时间达10 年不减。1996 年，由焦作矿业集团勘探公司对上一石门出水点进行注浆封堵，但未取得 预期效果。1999 年，任楼煤矿对上一石门出水点附近施工隔水墙，封堵了出水点， 通过附近工作面回采情况看，封堵效果良好，封堵巷道内积水约4750m。表 3-7 采空区积水统计表采空区名称积水面积（m2）积水量（m3）积水高度（m）7231 工作面173401854011.57235 工作面20508406.27234 工作面690028009.77257 工作面90551021910.98218 工作面36809904.0

51、7227 工作面252005040037上一采区回风石门47502.87222S 工作面100501850018.47222N 工作面63001350024.4247322 工作面4730126013.5中四 8 煤探巷11608122.5合计122611（六六）封封闭闭不不良良钻钻孔孔封闭不良钻孔，一定条件下会成为矿坑涌水的通道。根据“安徽煤田地质第三勘探、物探测量队”所编安徽省煤田临涣矿区 任楼井田精查地质报告 （本井田各阶段钻孔封闭情况是有差异的，绝大多说钻孔封闭情况良好，但对 64、65 年施工的钻孔今后在开拓过程中尚须采取必须的防范措施） 、 “安徽煤田地质第三勘探队”所编安徽省煤田

52、临涣矿区 任楼煤田精查地质报告钻孔情况一览表 （“封孔”一栏中注有“不详”的钻孔）和巷道已揭露的情况，任楼井田内的封闭不良钻孔有：461、462、421、388、422、481、381、424、3812、3814、402、348、342、346、344、463、426、010、026、482、504、3810、386。封闭不良钻孔如下表所示：表 3-8 封闭不良钻孔一览表编号孔号终孔层位终孔深度封孔不良情况巷道揭露情况1461C3L1567.6864 到 65 年施工的钻孔7213 工作面回采中已揭露，有少许淋滴水2462C3L1367.5664 到 65 年施工的钻孔井田开拓范围之外3463

53、82下603.6164 到 65 年施工的钻孔7219 工作面回采中已揭露，与资料基本相符43883 煤下574.2364 到 65 年施工的钻孔未开拓采区范围5422C3L1467.0864 到 65 年施工的钻孔井田开拓范围之外642682628.1864 到 65 年施工的钻孔未开拓采区范围257481C3L1562.3864 到 65 年施工的钻孔未开拓采区范围8382C3L1558.4364 到 65 年施工的钻孔未开拓采区范围9381282下587.8564 到 65 年施工的钻孔未开拓采区范围10381482下68664 到 65 年施工的钻孔未开拓采区范围11402C3L149

54、1.264 到 65 年施工的钻孔未开拓采区范围12348O2203.7764 到 65 年施工的钻孔井田开拓范围之外，未见煤13342C3403.1564 到 65 年施工的钻孔井田开拓范围之外，见 10、11 煤1434682煤下617.8864 到 65 年施工的钻孔未开拓采区范围15010C3406.38封孔资料不详井田开拓范围之外，未见煤160265 下871.82封孔资料不详井田开拓范围之外17482C3L1738.51封孔资料不详未开拓采区范围185045 下773.45封孔资料不详井田开拓范围之外19344C3L1549.1864 到 65 年施工的钻孔未开拓采区范围20381

55、0C3L1309.4264 到 65 年施工的钻孔未开拓采区范围21388C3L1456.8264 到 65 年施工的钻孔未开拓采区范围22421O2317.6564 到 65 年施工的钻孔井田开拓范围之外23424C3408.4464 到 65 年施工的钻孔井田开拓范围之外2442-43182煤下352.37巷道已揭露的钻孔8240 工作面已揭露钻孔，底板出现少量出水现象，已对其水泥封堵（七七）“四四含含”水水本层在中二、中四采区 7240（上）南工作面及其附近底界标高为-249.92-254.75m，该开采区域范围内“四含”普遍发育，分布稳定，厚度为 3.8m13.2m，平均 7.7m，

56、水 21 孔揭露其厚度为 10.5m ， “四含”底界大致呈北高南低的态势。岩性主要为由细砂、中砂、粘土质砂及少量的粗砂和砂岩（盘） ，其中夹有 24 层粘土层。据工作面附近水 1、水 9 和水 21 水文孔抽水试验， “四含”的26q0.000360.058L/sm，K0.0910.5375m/d。由此可见“四含”是一组主要接受区域迳流补给，水平渗透能力不强，属于富水性弱含水层。根据井下施工的“四含”放水孔和水 21 采前水文检查孔， “四含”含水砂层，由石英为主、长石云母次之的砾石、细砂、中细砂、粉沙和粘土质砂组成，中夹 14 层粘土及亚粘土；局部地段钙质富集，砂粒呈胶结岩状。据水 21

57、钻孔土样分析，在中二、中四采区范围内，四含底部砂层以粉砂为主，含砂量为 020%，是不太容易流动的均匀砂层，属于平原型沉积物。四含中夹有的薄层粘性土层，分布不稳定，常呈透镜状，犬牙交错地穿插在砂层中。根据水 21 采前水文长观检查孔抽水资料可知q=0.001665L/s.m，k=0.013m/d。根据煤矿防治水规定相关参数、四含砂层的结构特征及“四含”颗粒组成情况，比照国内部分矿井含水砂层富水性评价，中二采区的7240（上）南综采工作面第四含水砂层应属类水体，为弱富水性含水层，且其迳流、补给、排泄条件不畅。目前该区域“四含”水位标高-87.6-93.3m（根据水 1、水 9 长观孔） ，上覆第

58、四含水层底界标高为-249.92-253.96m，作用在基岩面的水头压力为 1.61. 66Mpa。1 1、两带高度的计算、两带高度的计算本井田第四含水层直接覆盖于煤层露头之上，应留设防水煤柱，以策安全。防水煤柱最大高度计算方法：1）根据本井田具体情况，按照煤炭工业设计规范，取导水裂隙带最大高度经验公式：Hf= （3-6）1.58.3n3.3100M保护层厚度：Ha=6 （3-7）nM式中：Hf导水裂隙带最大高度（m）；m累计采厚（m）；n分层层数；Ha保护层高度（m）2）淮北矿务局通过多年来在含水砂层下开采的实践和大量的观测资料，对导水裂隙带高度计算方法推荐如下经验公式：H1=16.8m1

59、（3-8）27H2=10.6(m1+m2) （3-9）H3=5.6(m1+m2+m3) （3-10）式中：m1、m2、m3分别为一分层、二分层、三分层的采厚（m）；H1、H2、H3分别为开采一分层、二分层、三分层时的导水裂隙带高度（m）。另加安全高度 10m。 （3-11）防水煤柱取 1）、2）式中的最大值。3）冒落带最大高度一般经验公式h1= （3-12）cos）1k（mm矿层开采厚度（m）；k岩石松散系数（）；矿层倾角（）；h1冒落带高度（m）。4）我国煤炭部门总结的冒落带最大高度经验公式：h1=(34)M （3-13）h1冒落带最大高度（m）；M累计采高（m）。现将我矿露头裂隙发育高度情

60、况列表如下：28表 3-9 露头裂隙发育高度安全煤岩柱（m）回采上限设计规范公式淮北经验公式煤层倾角（度）煤层厚度（m）计算采厚（m）顶岩岩性裂隙高度保护层高度最小高度裂隙高度保护层高度最小高度采用高度底部含水层底板标高（m）计算标高（m）选取标高（m）界沟断层36线170.980.98细砂岩、粉砂岩18.905.8824.7816.461026.4626.46-229.86-256.32-26036线F2162.272.41中砂岩、粉砂岩、泥岩39.0414.4653.5044.861054.8654.86-233.74-288.60-290F242线181.431.51细砂岩、粉砂岩、泥岩