主要含水层带压情况论证报告

郑州市嵘昌煤业有限公司底板主要含水层带压情况论证报告编制单位：地测防治水科编制人：刘红涛审核人：刘国超总工程师：孙聪伟二〇一三年五月十一日二1煤“带压开采”参数计算一、概况郑州市嵘昌煤业有限公司位于登封市东南大冶镇前柿杭村境内，行政区划属登封市大冶镇管辖，井田面积1.0032平方公里，南北走向长约0.95km，东西倾斜宽约1.4km，开采二1煤，矿井开采标高+280m~+105m米，煤层平均厚度2.7m。

矿井设计正常用水量60m3/h，最大用水量120m3/h，目前矿井实际正常用水量为30m3/h。

我矿在主、副井底各布置内外水仓，水仓容量1150m3,主井选用MD155-30×7型离心水泵三台，配备防爆电机160KW;副井选用MD-46×6型离心水泵三台水泵，配备防爆电机130KW。

正常涌水时，一台工作，一台备用，一台检修；最大涌水时，两台工作。

排水管路选用φ156mm钢管两趟，经主井排到地面。

正常涌水时，一趟工作，一趟备用；最大涌水时，两台泵分别工作于两趟排水管。

满足《煤矿安全规程》的要求；（一）、地质构造矿区总体构造形态为一走向东北，倾向北西，倾角4～16°的单斜构造，受区域构造影响，矿区发育滑动构造—芦店滑动构造（卢F1）（1）芦店滑动构造滑动构造包括滑动基底、滑面和滑体三部分，总体特征为：1）滑动基底：由山西组下部、太原组、本溪组以及寒武系组成，总体构造形态为一走向NNE～SSW，倾向NW，倾角4～8°的单斜构造。

包括矿区边界在内，发育4条断层，断层走向为NE～SW；其中正断层1条，逆断层3条。

①告F19：为矿区南部边界断层，正断层，走向60～75°延展长度1.5Km，倾向SE，倾角60°，落差10～15m。

13201钻孔于71.10m穿见，上盘为C3tL2，下盘为C2b,控制严密。

②告F4：为矿区北部边界，逆断层，走向NNE，延展长度2.1km，倾向NW，倾角50°，落差13.5～15.8m。

13006钻孔于423.18m 穿见，上盘为C3tL1；下盘为C3tL1；13106孔于383.80m穿见，上盘为C3tL1，下盘为C3tL1；13402孔于309.17m穿见，上盘为C3tL1下盘为一5煤，控制较严密。

③告F18:位于矿区北部，告F4之东南侧，逆断层，走向NE，延展长度1.1Km，倾向NW，倾角47°，落差4～12.5m。

13102孔于237.35m穿见，上盘为C3tL8,下盘为C3tL8；13202孔于276.08m穿见，上盘为一1煤，下盘为C3tL2，控制严密。

④告F18-1逆断层位于矿区北部，告F18之分支，逆断层，走向NE，延展长度0.9Km，倾向NW，倾角50°，落差15m。

13202孔于211.75m穿见，上盘为C3tL7,下盘为C3tL2,控制角严密。

2)滑面在剖面上呈浅部向上翘起、中间向下凹的不规则弧状，滑面产状浅部倾角60°，深部逐渐变小、一般10～20°，深部和二1煤层产状基本一致；平面上略呈波状起伏的立体曲面，在向上翘起处、保留二1煤层及其顶板，下伏处铲失二1煤层，形成了0.052Km2左右的薄（无）煤带。

断裂带特征主要为断层泥或断层角砾岩，成分、颜色混杂，原岩特征遭到不同程度的破坏；在胶结强度较小，手搓、轻敲易碎，常呈碎块、粉末及鳞片状产出；块度均小于50㎜，块体中光面、擦痕、裂隙发育，挤压、揉搓、流变现象明显；断层带后0.45～31.72m，平均8.56m。

3）滑体位于滑面之上，由二叠系上统石千峰组、三叠系下统刘家沟和和尚沟组组成，地层走向NE，倾向NW，倾角8～32°，与下盘产状基本一致。

在滑体内发育次级滑动构造卢F1-2。

（二）、水文地质条件该矿为以顶板裂隙水充水为主的水文地质条件中等的矿床类型。

矿区范围内，自上而下含水层有：第四系砂砾石层潜水含水层、二1煤层顶板砂岩含水层、二1煤底板灰岩含水层。

上述各含水层组，对开采二1煤层有直接充水作用。

间接充水含水层主要为L1-4灰岩含水层和奥陶系灰岩含水层，由于与开采煤层有较厚的隔水层，一般对开采无大的影响，但在断层影响下，一旦与之沟通时，则会造成严重的后果。

影响开采的承压含水层为L1-4灰岩含水层和奥陶系灰岩含水层。

二1煤底板直接充水含水层为太原组上段L7-8灰岩含水层，富水性较好，与煤层间有连续的隔水层存在，其中以L7灰岩为主，厚度在12m左右，层位稳定，岩溶裂隙发育不均。

据钻孔抽水试验资料，单位涌水量为0.0543～0.11/s.m，渗透系数为0.53～1.05m/d，水化学类型为HCO3-K.Na型或HCO3CI-K.Na型，矿化度为0.5g/L，PH值为8.10。

表明该灰岩含水层富水性弱至中等，已有污染迹象，可能与浅层地下水（如第四系潜水）有一定水力联系，距二1煤层10m，属矿井疏放对象。

L1-4灰岩含水层和奥陶系灰岩含水层为底板承压含水层，L1-4灰岩厚度6.55～35.55m，为深灰色中厚～厚层状、隐晶质结构，岩溶裂隙发育，富水性强，钻孔漏水明显、多集中在L1-2灰岩附近，钻孔单位涌水量为 1.17～1.65L/s.m，渗透系数 5.802～6.35m/d,距二1煤层45.5m。

奥陶系灰岩含水层为灰白色、浅灰色隐晶质灰岩，厚度0～48.5m钻孔涌、漏水量0.45～0,67m/d，裂隙岩溶发育，但不均一，富水性强，导水性好。

矿井开采最低标准+30m，L1-4灰岩含水层及奥陶系灰岩含水层水位标高约为+165m，距二1煤层隔水层厚度约为45.5m，因此，尤氏煤矿“带水压开采”主要针对的是L1-4灰岩含水层及奥陶系灰岩含水层。

二、带压开采可行性计算：1、根据斯列沙辽夫公式：H临=2Kpt2/L2+rt (公式一)t临=L(KpH2 －rL)/4Kp （公式二）2Lr8式中：H临—隔水层底板的临界水压值（t/m2）t临—隔水层底板的临界厚度（m）L—采区巷道底宽或回采工作面的最大控顶距（m）Kp—底板隔水层岩石的抗张强度（t/m2）r—底板隔水层岩石的容重（t/m3）H—作用于隔水层底板的水压值（t/m2）根据上两式算出的临界值，与矿井实际存在水压值及隔水层厚度比较，如：（1）、作用于隔水层底板的实际水压值小于H临，但实际的底板隔水层厚度大于t临，则可认为底板稳定，一般可以正常采掘。

（2）、作用于隔水层地板的实际水压值小于H临，而实际的底板隔水层厚度小于t临，则可认为底板不稳定，要保证安全生产，必须采取安全措施。

（3）、作用于隔水层底板的实际水压值大于H临，而实际的底板隔水层厚度也大于t临，则可认为底板基本上是稳定的，但在岩石比较破碎地段，要采取安全措施。

（4）、作用于隔水层底板的实际水压值大于H临,而实际的底板隔水层厚度小于t临，则可认为底板极不稳定，要保证安全生产，必须采取安全措施。

2、突水系数计算根据公式：ts=p/（M-Cp-Mi）式中：ts—突水系数（Mpa/m）p—隔水层底板承受的水压值（Mpa）M—底板隔水层厚度（m）Cp—采矿对地板水层的扰动破坏厚度（m）M I—原始导升带厚度（m）。

3、根据以上公式分别计算H临、t临、ts根据2005年河南省煤炭地质勘探研究院编制的《郑州市嵘昌煤业有限公司煤矿资源储量核查报告》二1煤层底板以下主要隔水层岩性为砂泥岩，结合现有井下开采实际情况，公式中主要参数分别为：Kp—取隔水层最小平均抗张强度42.6t/m2；r—取隔水岩石的平均容重2.60t/m3；H—煤层中掘进工作面取（165+45.5-30）=185.5t/m2；L—掘进工作面取5m，回采工作面取20m；M—取45.5；Cp—采矿对地板隔水层的扰动破坏厚度15m；Mi—底板水的导升高度5m。

（一）掘进巷道（1）当在煤层中掘进时，L取巷道宽度为5m，H取185.5t/m2, t实=45.5m代入公式一、公式二，经计算得：H临=7173.7t/m2>H实（185.5t/m2）t临=7.0m,实际上＜t实（45.5m）(2)挡在煤层底板至L7-8灰岩中掘进时，L取巷道宽度为5m，H取175.5t/m2,t实=35.5m代入公式计算的H临=4387.2t/m2>H实（175.5t/m2）t临=6.8m<t实（35.5m）根据斯列沙辽夫公式，符合第(1)中情况，即：巷道掘进是安全的。

（二）采煤工作面L取工作面初步放顶距20m，H取185.5t/m2,t实=45.5m，代入公式计算的：H临=559.3t/m2>H实（185.5t/m2）t临=24.0<t实（45.5m）根据斯列沙辽夫公式，符合第（1）种情况，即，工作面回采时是安全的。

采用突水系数公式计算，开采最低标高为+30m，P为 1.855Mpa，则ts=0.073Mpa/m<0.1Mpa/m在根据公式（3）进行反算，结果如下（1）当t s=0.6Mpa/m时，经计算开采+57.5m标高以上的二煤层，不受底板水的威胁。

1（2）当t s=0.1Mpa/m时，根据《矿井水文地质规程》，经过计算，在开采-44.5～+57.5m标高之间的正常块段开采二1煤层时，不受底板水的威胁；开采-44.5～+557.5m标高之间的富水区域或地板受构造破坏块段开采二1煤层时，存在底板突水危险。

三、结论：通过斯列沙辽夫公式计算，承压含水层与开采煤层之间的隔水层能承受的水头值大于实际水头值。

根据突水系数公式计算后得知，+105m标高上的二1煤层，不受突水威胁。

郑州市嵘昌煤业有限公司2013年5月11日。