山西晋煤沁秀龙湾能源有限公司龙湾矿井施工组织设计
层,厚度变化较大,在0.0~15m之间,水位埋深一般为0.5~6.2m,为中等——强富水性含水层。据井泉调查资料,调查期间井泉涌水量为0.041~0.794 l/s,水温为9~11.5℃,民井出水量为0.02~1.389 l/s,水温7~8.5℃;位于井田北东区外边缘芹池镇一带芦苇河河谷内的机井涌水量最大超过11 l/s。水质类型为HCO3—Ca型水。水位、水量随季节动态变化幅度较大。据本次ZJ钻孔对第四系松散层和上石盒子组风化带含水层混合抽水试验资料,单位涌水量0.008L/s.m,渗透系数为0.0586m/d,水温为12~16℃,水质类型为HCO3—Ca+Na型水。
(二)二叠系上统石千峰组、上石盒子组砂岩裂隙潜水及承压水含水层 石千峰组及上石盒子组在区内出露普遍,含水层岩性主要为中、细粒砂岩。浅部含水层地下水以潜水为主,富水性弱,动态变化显著。直接接受大气降水补给,以下降泉的形式排泄出地表,为第四系松散岩类孔隙水的重要补给来源。埋藏较深的含水层中地下水多属承压水,其动态变化幅度相对较小。据井泉调查,井泉涌水量随所处地貌及所处构造部位不同而异,为0.002~0.374 l/s,水温为6~13℃,水质类型为HCO3—Ca型水。
(三)下石盒子组及山西组砂岩裂隙含水岩组
该含水层埋藏较深,主要岩性为中、细粒砂岩,为区内主要可采煤层3号煤矿坑的主要充水来源。含水层砂岩裂隙一般不够发育,据黄龙山H0201孔抽水试验结果,单位涌水量为0.00963 l/s2m,渗透系数为0.02361m/d,水质类型为HCO3—K+Na型水。据ZJ、FJ号孔和水文孔抽水资料,单位涌水量为0.0011~0.0114L/s.m,渗透系数0.0015~0.0068m/d,水质类型为HCO3—K+Na型水。含水层富水性弱。
(四)石炭系上统太原组灰岩、砂岩岩溶裂隙承压水含水层
太原组地层埋深110余米。含水层为砂岩及灰岩,其间夹厚度不等的泥岩隔水层,将含水层分隔成层状分布且近似独立的含水体,相互间水力联系较弱。钻
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孔中揭露的各层灰岩及砂岩的岩溶裂隙均不够发育。据黄龙山H0201孔对上石盒子组底部至太原组含水层所进行的混合抽水试验资料,混合试段的钻孔单位涌水量为0.0123 l/s2m,与上覆山西组、下石盒子组含水层抽水结果相比仅略有增加,而计算太原组含水层渗透系数却减小为0.01052m/d。本次对ZJ钻孔进行了太原组抽水试验,钻孔单位涌水量为0.00028l/s2m;FJ钻孔进行了太原组抽水试验,钻孔单位涌水量为0.00038 l /s2m,说明井田内太原组含水层富水性很弱。
(2)主要隔水层
(一)太原组(C3t)底部及本溪组(C2b)泥岩隔水层
该隔水层位于15号煤层之下,由于本溪组沉积差异,该段隔水层厚度变化较大,井田内一般厚度为3.00~5.00m,与奥陶系灰岩呈平行不整合接触,阻隔了太原组岩溶裂隙水与奥陶系岩溶水的联系。
(二)石炭系、二叠系灰岩及砂岩含水层层间隔水层
该隔水层岩性为泥岩、粉砂质泥岩、铝土质泥岩等,其单层厚度相差悬殊,最厚可达15m以上,呈层状分布于各灰岩、砂岩含水层之间,岩石裂隙呈闭合状且一般不发育,阻隔或减弱了各含水层相互间的水力联系。这也正是深或较深层裂隙水具有较大承压性的主要原因之一。 (3)矿井充水因素及矿井水文地质类型 (一)矿坑充水通道
据井田水文地质条件分析,3号、15号煤矿坑充水通道主要为矿坑之上的岩石裂隙、冒落导水裂隙带及断层,次为井筒。另外,应注意区内已知及可能未查明的陷落柱对矿坑充水的影响。
(二)太原组岩溶裂隙水及奥灰岩溶水对矿坑充水的影响
井田内钻孔中3号煤层底板最高标高为840余米,最低标高为80米,15号煤层底板标高约为-19米至784米。太原组含水层岩溶裂隙水水位及奥灰岩
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溶含水层水位,对3号及15号煤底板都有较高的水头压力,但据井田内钻孔抽水试验资料,太原组及奥灰岩溶含水层均为弱富水性,且3号煤距奥陶系灰岩有100m左右的间隔,其间又有厚度较大的泥岩隔水层。根据井内揭露奥陶系的钻孔地质资料,以区内ZK1702孔上马家沟组奥灰岩溶水位标高724m为奥灰水位。奥陶系以上地层,以3号煤层底板至奥陶系顶面的地层总厚度,减去其间煤层底板以下砂岩、灰岩弱含水层总厚度之差,做为针对奥灰岩溶水而言3号煤层底板隔水层的上部,以下的奥陶系峰峰组地层,参考附近大西、小西煤业有限公司等煤矿计算煤层底板突水系数时底板隔水层厚度的确定方法,暂按相对隔水层来考虑,其厚度统一按区内唯一揭穿该层位的ZK1702水文孔中的厚度118.65m推测确定,并以此推算各钻孔中该相对隔水层的底板标高及底板所承受的水压。开采时底板扰动厚度取8m,按照MT/T1091~2008《煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准》中突水系数公式[TS=P/(M-GP)]进行了计算和突水性评价。3号煤层底板隔水层厚度情况见图,突水系数情况见图。由图可见,奥灰水对3号煤层底板在煤层分布区突水系数的最小值为0.016MPa/m,最大为0.050MPa/m。因此,虽普遍带压,但没有突水性。从规律上看,自西向东,自南西向北东,突水系数呈总体逐渐增大趋势。由此分析,在首先开采3号煤层,同时对断层、陷落柱等构造可能产生的充水影响采取有效防范措施的情况下,太原组岩溶裂隙水及奥灰岩溶水一般均不具备直接向3号煤矿坑充水的条件。井田内3#煤层水文地质类型总体中等,但在井田南、东南边缘构造发育地段,水文地质条件比正常段相对复杂些。
(4)回风立井井筒穿过含水层涌水量及回风立井井筒水文地质条件评价。 (一)第四系松散层及上石盒子组风化带段
由于回风立井井筒所处位置相对主、副井筒高出约40m,HJ钻孔穿越第四系松散层及上石盒子组风化带段时,该段涌水量较小,钻孔内基本为无水情况,未
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进行计算,建议计算段深度为0~63.00 m的涌水量值参考和采用副井筒该段数值,预计该段涌水量300.24m3/d。
(二)上石盒子组段
上石盒子组段指HJ钻孔深度63.00 m至295.00之间,即标高为
796.35~564.35m。
①计算公式
1.3662K2M2(2S-M)Q= (承压转无压水)
R lg r式中:Q——预算井筒涌水量(m3/d) K——渗透系数(m/d) M——含水层厚度(m) S——设计水位降深(m) R——影响半径(m) r——井筒半径(m) ②计算参数确定
含水层厚度M:采用该含水层段砂岩与煤层厚度之和,其值为83.98m。 渗透系数K:采用HJ钻孔该段抽水试验资料渗透系数,其值为0.00806m/d。 设计水位降深S:采用HJ钻孔静止水位42.30m至孔深295.00m之间的距离,其值为252.70m。
影响半径R:按R=10SK 井筒半径r:为5.00m ③预算结果
经计算,该段井筒涌水量为107.79m3/d,预算结果见表5-3。 (三)下石盒子组段及山西段
下石盒子组及山西组段指HJ钻孔深度295.50m至425.00之间,穿透K7砂岩
(5-4-3)
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