榆树泉煤矿地表塌陷区回填治理方案

关于库车县科兴煤炭实业有限责任公司榆树泉煤矿地面塌陷区回填治理方案二〇一九年二月关于库车县科兴煤炭实业有限责任公司榆树泉煤矿地面塌陷区回填治理方案一、矿井基本情况库车县科兴煤炭实业有限责任公司榆树泉煤矿隶属于河南能源新疆公司，行政所属为库车县。阿克苏塔河矿业有限责任公司（榆树泉煤矿为其子公司）于2019年1月24日被河南能源阿拉尔豫能投资有限责任公司以收购股权形式正式接管，属国有企业。矿井始建于1994年，从2011年6月21日开始90万吨/年改扩建项目施工，2014年开始试生产，2016年通过自治区煤管局90万吨/年改扩建工程验收，整体项目累计投资4.6亿元。井田地势总体为一南北高中间低的一向斜地形，走向长约6.79km，倾斜宽约1.79～2.61km，面积12.2679km2。矿井地质资源量6381万t，设计可采储量4362.8万t，服务年限为37.3a，已采5年。井田内可采及局部可采煤层共有4层，现采南采区下10煤层，煤层平均厚度4.05m，煤层倾角9°～16°。煤种为低灰、特低硫、特低磷、低水份、高挥发份、特高热值、具强粘结～特强粘结性，优等可选的煤层、煤类以45号气煤为主，1/3焦煤（1/3JM）次之。可作为炼焦用煤及配煤，亦可作为动力用煤。矿井为斜井开拓，一个水平，上山开采，以向斜轴划分南北两个采区。布置有3个井筒：主斜井、副斜井和回风斜井。主斜井888米，副斜井856米、回风斜井560米。二、矿井水文地质情况1、矿区水文地质勘查类型划为二类三型，即以裂隙含水层充水为主，水文地质条件复杂的矿床，矿井水文地质类型为复杂类型。矿井正常涌水量141.7m3/h，矿井最大涌水量438.3m3/h。2、矿区揭露地层划分为5个含水层、4个隔水层，含水层以下5煤烧变岩含水层富水性为最强，第四系潜水含水层富水性弱-强，塔里奇克组中段的三个含水层富水性弱。由于矿区小断层、裂隙等地质构造的存在，使得所有的含水层与采空区互相沟通和联系，在矿区范围内形成一个巨大的水体，直接充水至当前的下10煤井下巷道。3、大气降水通过火烧区、采空区、地表塌陷裂隙对矿区的补给量为851.5m3/d，东、中、西部三条冲沟对矿区地下水的合计补给量约300m3/d。4、地下水的补给、径流、排泄条件区域内各含水层主要接受大气降水、融化雪水、地表水和第四系砂砾石潜水的补给，地下水运动的总体流向由北向南迳流，但受地形切割影响或不同透水性岩层（隔水层）的阻隔作用，以及受区域阻水断层的影响，多以泉水的形式向沟谷排泄。5、区域水文地质条件与井田地下水关系井田位于第二水文地质分区，由于距第一、三水文地质分区较远，故与之无直接水力联系；由于区内冲沟较发育，沟谷中沉积有较厚的砂砾石，接受河水或大气降水直接补给赋存一定量的地下潜水，因其直接覆盖在基岩含水层之上，致使第四系砂砾石层孔隙潜水与下伏侏罗系基岩含水层发生水力联系。三、老窑情况井田内先后有10个以上的生产井开采煤炭资源，现在已全部关闭或停产，现就井田内小窑开采情况分述如下：（一）原榆树沟煤矿该矿位于井田的西部，捷斯德里克向斜的南翼，有井口3个，即1号井、2号井和3号井。1991年以前属个体小煤矿，后由部队收购，开采至2001年1月移交库车县科兴煤炭实业有限责任公司，设计年产量均为3万吨。1号斜井：采用斜井开拓，主井筒坡度为-25°，斜长90m处见下8煤层，160m处见下9煤层，开采+1770水平以上下9煤层，煤层厚1.10—2.40m，煤层厚度变化大，不稳定，向四周有明显变薄的趋势，现已停采下9煤层。目前沿+1770水平向南开拓一石门见下10煤层（石门长146m），开采+1770水平以上下10煤层，为单翼开采，向西开采700m。矿井日排水量200m3左右。现已停产。2号井：1992年建井，斜井开拓，主井筒坡度为-25°，斜长300m，开采+1774水平以上下10煤层，煤层厚2.80—4.00m，巷道长1095m，其中向西开拓995m，向东开拓100m。矿井日排水量150—200m3。该井已于2006年底关闭。3号斜井：采用斜井开拓，坡度为-10°，开采下7煤层，因煤层厚度变化大，煤质差，市场销路差，经济效益差，现已停产关闭。榆树沟煤矿技改井：该井是在原2号井的基础上改造而成，设计年产量为9万吨，开采＋1748水平以上下10煤层，该水平巷道向东开拓了700m，向西开拓了500m。矿井日排水量480m3左右。现已停产。（二）原榆树泉煤矿1、原榆树泉煤矿生产井1994年3月建井，设计生产能力为3万吨，采用斜井方式开拓，斜井坡度为-23°，斜长280m，开采+1783水平以上下10煤层，煤层厚4.20～4.30m，巷道长1050m，其中向西开拓460m，向东开拓590m至火烧区。矿井日排水量200～250m3。2、原榆树泉煤矿技改井2005年3月建井，设计生产能力为9万吨，采用斜井方式开拓，斜井坡度为-16°，斜长372m，开采+1755水平以上下10煤层，煤层厚3.80～4.00m，为单翼开采，巷道向西开拓450m，向东仅开拓了100余m巷道。矿井日排水量72m3左右。（三）榆树峰煤矿榆树峰煤矿是在原榆树河煤矿（原塔里木乡煤矿）和宏业煤矿（原监狱煤矿）的基础上合并而成，合并后的矿井称榆树河煤矿，2006年更名为榆树峰煤矿。现就井田内煤矿开采情况分述如下：1、宏业煤矿原名监狱煤矿，1994年建井，有主井、副井和风井3个井口，设计年产3万吨，采用斜井开拓，主斜井坡度为-31°，斜长229.13m，共开采4个水平，目前+1734水平以上下10煤层已采空，该水平向西开拓了1500m与副井相通，向东未开采。现正在开采＋1680水平以上下10煤层，煤层平均厚度在3.30m左右，目前该水平已向暗斜井以东采了200m，向西开拓200m。矿井日排水量1200～1300m3。现已停产关闭。2、原榆树河煤矿1995年建井，原名为塔里木乡煤矿，由库车县科兴煤炭实业有限责任公司收购后更名榆树河煤矿，设计年产3万吨，有主井和风井2个井口，为斜井开拓，主井坡度为-28°，垂深225.96m，分四个水平开采，四水平开采+1749.01水平以上下10煤层，煤层平均厚度在3.50～3.60m左右，分东西两翼开采，向西开拓1000余米与宏业煤矿贯通，向东开采约500m以上。矿井日排水量170～180m3。该矿曾于2002年4月18日在＋1806水平（二水平）向西开拓至470m处与火烧区沟通，导致火烧区积水突入矿井，造成淹井事故，并造成5人死亡。据估计涌水量达3万m3左右。2005年1月14日在＋1749水平（四水平）向东开拓时与火烧区沟通，导致火烧区积水突入矿井，造成淹井事故，同时造成3人死亡。2005年年底该矿被关闭，据矿方介绍目前该矿井井下巷道积水严重，大部分巷道已被水淹没。3、榆树峰技改井位于矿区东部9勘探线附近，设计年产15万吨，斜井方式开拓，主采下10煤层，设计井筒斜长478m，坡度为－25°，2005年3月开工建设，2006年10月6日该井筒掘进至462m（斜长）时，当井筒揭露下10煤层顶板含砾粗砂岩时井筒涌水量突然增大，初期涌水量达到10m3/min以上，至使井筒淹没，无法施工。预计井筒排水量在170m3/h以上。目前该井筒已报废。（四）1号、2号、3号、4号废井位于井田的中东部，捷斯德里克向斜的北翼，6～8勘探线间，原为监狱煤矿，采用斜井开拓，除3号废井沿下7煤层底板开拓井筒外，其它废井均沿下8煤层底板开拓井筒，坡度一般在-30°左右，开采下7和下8煤层，因煤层厚度变化大，煤质差，市场销路差，经济效益低而关闭。四、地表塌陷裂缝区的危害性根据2019年2月18日榆树泉煤矿组织工程技术人员对照矿井井上下对照图和地表塌陷裂缝区巡查，发现矿区存在三大区域地表塌陷裂缝区，分别为西部塌陷裂缝区、中部塌陷裂缝区和东部塌陷裂缝区。其中西部塌陷区为废弃矿井、老窑形成浅部塌陷、地表开展形成的采空区；中部塌陷区和东部塌陷区为本矿井下10煤层1013工作面采空区、1011工作面采空区和1014工作面采空区受采动影响失去原有的地层平衡，造成的地面塌陷、裂缝、地面沉降。榆树泉煤矿地势总体为一南北高中间低的一向斜地形，地表基岩裸露，南、北部存在大面积烧变岩，矿区范围内南北向三条冲沟较发育；地表山体上方出现大面积开裂现象，为矿井主要漏风、导水区域，同时井田范围内先后有10处关闭矿井，开采面积较大，采空区较多，浅部沿煤层露头一带基本采空，大气降水、融化雪水易汇集于冲沟及低洼地带形成季节性地表水流，通过地面塌陷坑或裂缝渗入矿井，成为矿井一个重要充水水源，汛期矿井最大涌水量438.3m3/h，其中大气降水动态补给量约35.5m3/h。2018年7月，矿井发生的“7·15”溃水窒息事故即为大气降水、烧变岩裂隙水通过老窑采空区引起地表塌陷裂隙溃入井下引发的。1、地表出现塌陷、裂缝容易导致矿井溃水矿区井田范围内浅部先后开采的10处废弃关闭的矿井老窑采空区对应地表出现塌陷坑、裂缝；且矿井从2014年开始试生产以来形成的1013工作面、1014工作面采空区，在地面也已形成裂缝。雨季期间，暴雨汇集水流直接对矿井采空区、火烧区补给，导致大气降水、烧变岩裂隙水和含水层岩层裂隙水通过地表塌陷坑、裂缝渗入或溃入井下，严重危害矿井安全。2、地表出现塌陷、裂缝容易导致矿井漏风由于煤矿井下受采动影响，岩层失去原有的平衡，引起地面塌陷、裂缝、地面沉降等，成为矿井漏风的主要通道。（1）矿井漏风容易造成工作面的有效风量减少，导致瓦斯积聚，煤尘不能被带走，井下温度升高，造成井下不良气候条件，不仅使生产效率降低而且影响井下工作人员的身体健康。（2）通风网路由于漏风量大，使通风系统复杂化，通风系统的稳定性、可靠性受到一定程度的影响，增加风量调节的困难。（3）大量漏风会增加主扇风机的电能消耗。 3、下10煤层为Ⅱ类自燃煤层，地表出现塌陷、裂缝容易导致井下采空区煤层自然发火。（1）由于漏风，采空区留有的浮煤以及被压碎的煤柱可能促使井下煤炭自然发火，直接威胁着矿井安全。（2）通过地表塌陷坑、裂缝的漏入风量，会将采空区的有害气体带入井下，直接威胁着矿井的安全生产。1011工作面采空区及1013工作面采空区对应地表裂缝1011工作面采空区及1013工作面采空区对应地表裂缝矿区西南部老窑采空区对应地表塌陷矿区西南部老窑采空区对应地表塌陷矿区西南部老窑采空区对应地表裂缝1014工作面采空区对应地表裂缝1014工作面采空区对应地表季节性冲沟综上所述：矿井地表塌陷裂缝存在严重危害，且容易造成人员、牛羊等牲畜掉入塌陷坑、裂缝。必须予以足够重视，及时回填，并进一步封闭回填地面关闭的废弃矿井、小窑等。四、回填治理方法经过地表踏勘，矿井塌陷区长期未得到有效治理，现需申请使用一台挖掘机和一台铲车对塌陷裂缝进行回填、碾压，对老窑井口进行充填，对地表低洼处进行回填、平整，同时根据地形地貌构筑防洪坝或引流沟渠等。回填期间由调度室、生产科、安检科分别安排人员对回填工程量、工程质量和挖掘机工作时间进行统计和监督。治理费用通过地表巡查和对照矿井井上下对照图，预计矿井西部塌陷区回填面积为94.6万m2，土方量22万m³，中部塌陷区回填面积为90.8万m2，土方量20.6万m³，东部矿区回填面积为18.3万m2，土方量3.5万m³，根据预计动用土方量46.1万m³。预计施工费用约150万元。六、治理工期为防止大气降水、地表水，尤其雨季期间大暴