水灾是煤矿五大灾害之一,水灾发生后,轻者造成淹井、损坏设备设施,重者会造成人员伤亡。为了彻底搞清我矿水害的来源,加强矿井水害防治工作及“雨季三防”工作,确保矿井安全生产,2012年5月8日-2011年5月15日,由总经理兼矿长刘双全带队,总工程师胡瑞华、常务副矿长辛延红、安全副矿长余波、地测工程师陈永前和副总工程师陈光华等共同组成了矿井水患调查组,历时8天,从地面到井下,从矿区到周边,走访了知情者,查阅了有关资料,进行了彻底的水患调查工作,最后得出结论,除地表水害、裂隙水外,其它水源对我矿井不会构成太大的水患威胁。现将调查的结果汇总如下:
矿井水患调查工作领导小组机构组成:
组 长:刘双全(总经理兼矿长)
副组长:胡瑞华(总工程师) 辛延红(常务矿长) 余 波(安全矿长)
成 员:陈光华(副总工程师)陈永前(地测工程师)谢相正(办公室主任)
张建国(调度主任) 王克松(通风队长)
当地居民知情者
调查方法:实地勘测(井田所在区域的地表、以及井下出水点)、记录当地居民知情者口述、查阅相关的资料等。
测量仪器:全站仪、手持式GBS、皮尺、罗盘等。
一、矿井概况及防治水工作情况
1、矿井概况
贵州蓝雁集团金象煤矿属于“六证”齐全的生产矿井, 为私营合资企业;矿井生产能力万t/a,经2009-2011年瓦斯等级鉴定结果为突出矿井。
位置:贵州省大方县东北部普底乡(现改为贵州省百里杜鹃风景名胜区)庆丰村镜内。
矿界:根据贵州省国土资源厅2004年5月18日颁发的《大方县普底金象煤矿采矿许可证》(证号:5200000410106,有效期限自2004年5月至2014年5月)划定的矿区范围,金象煤矿矿区范围东西倾向长1.415~2.234km,南北走向宽约0.451~1.540km,呈一不规则多边形,矿区范围平面积2.7752km2。其拐点坐标见下表。
设计主采煤层2层(M51、M73),截止目前,本矿主采M51煤层。
目前,矿井已通过瓦斯防治能力评估合格(总分78分);矿井二采区各系统已经形成,即将投入生产。
2、矿井防治水工作情况
1、本矿成立了以矿长为组长的防治水工作领导小组和“雨季三防”工作(每天有值班领导在矿区范围内进行“三防”、地灾隐患排查)领导小组,成立专门的钻机队,并有专门的技术人员负责指导、监督探水工作。
2、每季度进行一次矿井水患调查和矿井水情况危险性分析。
3、每年汛期前,防治水领导小组成员对井上、下进行一次全面的水患排查,对发现的问题制定了整改措施,落实了相关责任人,并限期进行了整改;每年汛期前,矿井进行1次联合排水实验。
4、在井下防治水方面,按照毕节地区安监部门关于煤矿安全管理“四个百分之百”的要求,坚持“预测预报,有掘必探,先探后掘,先治后采”的探放水原则。对每一个掘进面编制了探放水设计和安全技术措施,并严格按照设计进行了探放水工作。
本矿备有探水钻机3台(ZDY-750型,钻进浓度150米)掘进工作面钻探设计为5个孔:中孔1个,侧帮孔(左右)各1个,顶帮孔1个,底孔1个,深度度为≥50米(其中中孔为80米),超前保护距离为20米(与中孔的投影距离)。
5、组织员工学习“贵州省防治水规定”、贵州省人民政府办公厅文件(省人民政府办公厅关于转发省安全监管局等部门贵州省煤矿水害防治规定的通知)(黔府办发[2009]64号)精神及近期上级部门关于煤矿防治水、雨季三防工作的相关文件精神、透水事故教训、透水预兆以及防治水知识等,强化职工对煤矿探放水工作的重视程度,从而提高了职工的安全意识。
二、矿井地质情况
矿区位于纸厂背斜西翼南段,百纳向斜东翼南段,区内地层产状有一定的波状起伏,北部倾向南西,向南部逐渐转为向西倾斜,总体上为一单斜构造,倾角为6~12°,一般8°。矿区范围内地表无较大断层存在,井下巷道中时见一些落差小于3m的小断层,对矿井开采影响不大。根据矿井揭露的地质情况来看,矿区内可采煤层倾角变化不大,矿区内未发现大的断裂构造,矿区地质构造条件较简单。根据矿井地质规程,矿区地质构造复杂程度属Ⅱb类(即中等)。
本区最低侵蚀基准面海拔标高+1000m。
M51号煤层:
顶板岩性:以粉砂岩、细砂岩、泥质粉砂岩为主。
底板岩性:直接底板一般为一层泥岩或粉砂质泥岩,厚度一般0.20m,间接底板为泥质粉砂岩、菱铁质粉砂岩及细砂岩为主。
M73号煤层:
顶板岩性:以粉砂岩、泥质粉砂岩为主,少量泥岩、粉砂质泥岩。
底板岩性:直接底板为一层0.3~7.96m的铝土质泥岩,间接底板为石灰岩。
根据矿井地质规程,矿区地质构造复杂程度属Ⅱb类(即中等)。
三、矿区水文地质条件
(一)水文地质基本条件
1、水文地质概况
本矿井田区域位于贵州高原山区的中山丘原区,地处长江流域乌江水系六冲河下游的下洞河支流,地势西高东低,地貌类型主要为岩溶峰丛高中山、侵蚀—剥蚀高中山、溶蚀—侵蚀构造中山和岩溶盆地,河流沿岸地带发育河谷地貌。
区内碳酸盐岩和碎屑岩地层互层分布,碎屑岩地层隔水性好。各含水层为相对独立的含水系统,有各自的补给、径流、排泄途径,相互之间水力联系弱,天然条件下含水性中等—强的碳酸盐岩岩溶水对煤矿床充水弱。
区内地下水的补给来源主要是大气降水,地下水径流受局部侵蚀基准面、地质构造及隔水层的控制,地下水排泄于六冲河河床,最终汇入乌江。根据区域资料,地下水动态随季节变化,与降雨量关系密切,一般每年5月中下旬地下水流量、水位开始回升,6~9月为最高值,其间出现3~5次峰值,10~12月进入平水期,流量、水位逐渐递减,到次年1~4月降为最低值。
2、断层、裂隙、陷落柱等构造的导水性。
根据现有地质资料描述,本矿区范围内目前尚未发现明显的断层,但不排除矿区范围内断层的客观存在性,断层水对煤层的开采影响较大。在掘进过程中巷道中要加强探水工作,以防揭上下含水层。
根据此次矿井水患调查,矿井目前未发现有陷落柱。
目前,本矿所属区域没有发现原生的地层裂隙,但本矿一采区已经回采完毕,要及时观察地表情况,以防地面会出现塌陷、裂隙等现象,地表水会沿裂隙进入井下。
(二)主要含(隔)水层类型
区内可溶岩(碳酸盐岩)分布较广,所属地层主要包括三叠系下统夜郎组玉龙山段(T1y2)二叠系上统长兴组(P3c)二叠系中统茅口组(P2m)等,岩性为灰岩、泥质灰岩及燧石灰岩为主,地貌常表现为侵蚀(剥蚀)峰丛、溶丘、溶蚀洼地。这些碳酸盐岩内赋存着较丰富的岩溶裂隙水或岩溶管道水,富水性中等—强,地下水常通过岩溶裂隙、岩溶管道等形式长途径流,最后以岩溶大泉、泉群、暗河出口等形式集中排泄于较大的六冲河河谷床附近。
区内非可溶岩(碎屑岩)呈带状及盖帽状分布,常形成斜坡地貌,主要包括三叠系下统夜郎组九级滩段(T1y3)沙堡湾段(T1y1),二叠系上统龙潭组(P3l),岩性多为细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩等,地貌上常表现为中山、斜坡、谷地地貌。仅在浅部风化带或构造破碎带内含风化裂隙水或构造裂隙水,地下水接受大气降水补给能力弱,普遍含水性、透水性弱,地下水径流短,就近以小泉、小煤矿老窑水及坡流等形式排泄,属区内的弱含水层或隔水层。各地层水文地质特征见下表。
(三)水文地质类型
矿井直接充水水源主要为地表水、龙潭组裂隙水、采空区积水。根据《矿井水文地质规程》,本矿水文地质条件复杂程度为中等类型。
(四)充水因素分析
1、充水水源
(1)直接充水水源:为龙潭组弱裂隙含水层,该组主要为碎屑岩,富水性总体微弱,在构造断裂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。
(2)间接充水水源
①地下水
矿山内覆盖的第四系,含水性弱,加之厚度不大,分布不广,蓄水量有限,对煤矿开采影响小。
② 地表水
区内地表无山塘、河流、水库等水体存在,仅在东部存在一条自北向南流的山区雨源型溪沟,沟水流量受大气降水的控制,雨季降水时流量增大,冬春(枯水季节)流量较小。沟水自北向南流出矿区,最终汇入六冲河。据林东矿业集团有限责任公司2006年7月22日~2007年11月19日对该溪沟沟水流量的观测,其流量在3.75~7.53L/s之间,枯季较小,雨季较大,该溪沟水主要通过基岩裂隙导入井下,如果井下开采造成的冒裂带切穿该溪沟,则会对井下充水造成较大影响,故开采中应留足相应的防水煤柱(本矿已经留设足够的防水煤柱:30米)。
③ 老窑积水
老窑采空区积水是矿井充水的重要因素,在掘进过程中,老窑采空区积水易渗入矿井而成为矿井直接充水水源,所以掘进过程中还是应注意防患于未然。
2、充水通道
(1)岩石构造、风化节理裂隙
矿区内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,而深部则发育成构造节理、裂隙,它们是地下水活动的良好通道,并沟通上覆及下伏含水层与含煤地层的水力联系。
(2)人为采矿冒落导水裂隙
随着采掘工作的增加,将产生大量的采矿裂隙,这些人为裂隙也会沟通上覆含水层与含煤地层的水力联系,成为地下水活动的良好通道。
3、充水方式
矿井直接充水含水层为煤系地层,其在矿区内未出露,接受大气降水补给不强,为中等~弱含水层,充水通道以岩石原生裂隙、原生通道为主,规模一般不大。因此矿井充水方式主要以渗水、滴水、淋水为主,局部地段可能发生突水。
(五)井田临近矿井和小窑涌水及积水情况以及地表水体、废弃的矿井、小窑老塘积水情况
1、地表水体
矿区地处长江流域乌江水系与赤水河水系的分水岭地带,属长江流域乌江水系六冲河段下游的下河支流的补给区,区内地表无山塘、河流、水库等水体存在,仅在东部存在一条自北向西南流的山区雨源型溪沟,沟水流量受大气降水的控制,雨季降水时流量较大,冬春(枯水季节)流量较小。沟水自北向南流出矿区,最终流入六冲河。
2、生产采区和老窑水对矿床充水的影响
矿井现生产采区为二采区。一采区全部采空,二采区已采空部分为25101、25102、25103、均已封闭,采空区内存在一定的积水。
(六)封闭不良钻孔情况
根据《贵州省大方县普底金象煤矿生产地质报告》,本矿区范围内不存在“封闭不良或质量可疑、有突水可能的钻孔”。
本矿二采区资源位于矿区最低侵蚀基准面 (+1350m,矿区南部的下洞河)以上。
四、矿井水患类型及威胁程度
1.充水水源
(1)大气降水
是地下水的主要补给水源。其补给强度和降水的强度及持续时间有着密切联系。
(2)地表水
区内地表无山塘、河流、水库等水体存在,仅在东部存在一条自北向南流的山区雨源型溪沟,沟水流量受大气降水的控制,雨季降水时流量增大,冬春(枯水季节)流量较小。沟水自北向南流出矿区,最终汇入六冲河。据林东矿业集团有限责任公司2006年7月22日~2007年11月19日对该溪沟沟水流量的观测,其流量在3.75~7.53L/s之间,枯季较小,雨季较大,该溪沟水主要通过基岩裂隙导入井下,如果井下开采造成的冒裂带切穿该溪沟,则会对井下充水造成较大影响,故开采中应留足相应的防水煤柱。
根据调查,地表无塌陷区或者裂痕出现。
(2)第四系孔隙水
矿山内覆盖的第四系,含水性弱,加之厚度不大,分布不广,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,在构造断裂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)老窑采空区积水
老窑采空区积水是矿井充水的重要因素,在开采时,老窑采空区积水易渗入矿井而成为矿井直接充水水源。
2、充水通道
(1)岩石节理裂隙
矿区内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,而深部则发育成构造节理、裂隙,它们是地下水活动的良好通道,并沟通上覆及下伏含水层与含煤地层的水力联系。
(2)人为采矿冒落裂隙
未来的采煤活动将产生大量的采矿裂隙,这些人为裂隙也会沟通上覆含水层与含煤地层的水力联系,成为地下水活动的良好通道。
(3)采空区
老窑采空区及矿井采空区会成为部分地表水进入矿井的通道。
3、充水方式
矿井直接充水含水层为煤系地层,其在矿区内未出露,接受大气降水补给不强,为中等~弱含水层,充水通道以岩石原生裂隙、原生通道为主,规模一般不大。因此矿井充水方式主要以渗水、滴水、淋水为主,局部地段可能发生突水。
五、矿井主要水害类型及威胁程度
1、矿井主要水害类型
根据本次调查结果和充水因素分析,本矿矿井主要水害类型为地表水水害、裂隙水水害构成,井下开采形成的采空区为其提供蓄水空间,是该矿防治水的重点。矿井采终时的涌水量虽不大,但在开采下伏层煤时,上层采空积水会溃入下一层煤,影响矿井正常生产,甚至发生人身伤亡事故,会给矿井防治水工作带来一定难度。所以,矿井在今后采掘中要采取以下防治水措施:
加强矿井地测防治水的预测预报工作,建立和完善水害防治规章制度,编制完善防治水设计,建立水害防治的长效机制,建立合理完善的矿井防排水系统,按照“安全第一,预防为主,综合治理”的方针,坚持水害防治“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的十六字原则,加强对本矿上部煤层采空区积水情况的调查,加强防治水技术基础资料的收集和管理,加强现场涌水量测量及水害预测预报,加强职工教育培训,了解掌握突(透)水预兆知识。在今后生产和建设过程中,应采取“防、堵、疏、排、截、探、拦”七项水害综合治理措施,提前对存在采空积水区域进行探放和疏导,杜绝矿井透水事故发生,实现矿井安全生产。
截止目前,矿井主要开采M51煤层,M51煤层下距M73煤层层间距离为60米。
由于含煤地层下伏茅口组为强含水层,矿区内M73煤层底板与茅口组灰岩顶的铝土质泥岩厚度较小,在侵蚀基准面(+1350m)以下可能存在一定水头的岩溶水,对 M73煤层的开采可能会有影响,故在开采M73煤层时,应加强防治水工作。
2、矿井水患威胁程度
综上所述,地表水、裂隙水是本矿井主要充水水患,其它水源为次要水患(采空区积水、老窑水、岩溶水等等)。
2012年4月份以来,气象多变,降雨量比往年明显增大,矿井水防治水工作仍是本矿井灾害防治重点,必须引起高度重视,切不可大意。
六、矿井涌水量及矿井排水系统
1、根据井底水泵房排水量统计,全矿井涌水量如下:
矿井涌水量测定表
(其中:工作水泵型号:D155-30×4/84-Y280M-4 110KW)。
2、排水系统
井底主水仓容量260m3,副水仓容量220m3;管子道与主斜井相连,管子道与主斜井连接处底板标高高于水泵房底板7.0米,排水管路有3趟(其中一路排水管管径150mm);排水系统满足矿井排水的需要。
井底水仓有同型号的D155-30×4/84-Y280M-4型矿用离心泵三台(流量为155m3/h,扬程为120m;电机采用矿用防爆型,功率110kw。其中一台工作、一台备用、一台检修),用1台水泵排除矿井正常涌水量,用2台水泵可排除矿井最大涌水量。
二采区主水仓容量200m3,副水仓容量150m3;管子道与轨道下山相连,管子道与轨道下山连接处底板标高高于水泵房底板7.0米,排水管路有2趟(排水管管径100mm);排水系统满足矿井排水的需要。
二采区水仓配有同型号100D45×3型离心泵三台(流量为100m3/h,扬程为135m;电机采用矿用防爆型,功率55kw。其中一台工作、一台备用、一台检修),用1台水泵排除二采区正常涌水量,用2台水泵可排除二采区最大涌水量。
七、老窑、井下涌水点
1、老窑调查
此次调查共发现有3个小窑(在矿区南部边缘),因已填埋,其情况不详。
2、井下涌水点:
(1)主斜井自井口以下86米处有1出水点(下雨天最大涌水量:0.56m3/h),经调查,判断为地表水(大气降水)经裂隙而下,因地表为田地,无法进行处理。
(2)二采区回风下山中部有1出水点(涌水量:0.29m3/h),初步判断为地表水(大气降水)经地质勘探钻孔而下,该钻孔已于2012年5月10日再次封闭,经2012年5月15日观察,涌水量已明显减小。
六、地面其它方面
1、矿区及其周围没有塌陷区。
2、办公室楼及职工临时宿舍均已砌筑弧坡和挡水墙(职工临时宿舍周围需要加强),消除了雨季时的安全隐患。
3、新建主斜井周边已修排水沟,但挡水墙仍需要加固加高。
4、据调查,本矿原地质钻探钻孔已进行了填封。
5、主斜井井口场地已进行了砼硬化并清理了排水沟。
6、井下水仓已进行了清理,其容量和水泵的排水能力能满足矿井最大涌水时的排水能力。
七、矿井防治水害的安全技术措施
1、成立矿防治水工作领导小组和雨季三防工作领导小组。
2、配备足够数量的防洪、抢险物资。
3、在工业广场周围应定期、不定期地清理排洪沟,以免山洪冲坏矿区工业广场。
4、对全矿的排水沟和水管及其配套设备都认真检修一遍,并准备同型
号的排水泵、水管及配套设备备用。
5、所有掘进工作面都要坚持“有掘必探,先探后掘”的探放水原则。
6、在雨季期间安排专人,负责观察和测定矿井涌水量,如有突发性水患先撤人再向矿值班人汇报。
7、有水害情况时应及时向安监站和煤管站进行汇报,以得到上级的支持和帮助。
8、探水“三线”的确定:
⑴积水线:水淹区的边界线。
⑵探水线:有确定淹水区域资料的,应在距离水淹区以外60处为探水线;无确定淹水区域资料的,应在距离水淹区100米处为探水线。
按照贵州省煤矿探放水原则(逢掘必探,先探后掘)及上级安全管理部门的要求,本矿所有掘进工作面从开口起就进行探水。
⑶警戒线:从探水线处推60为警戒线。
八、调查结果和防范工作
本矿矿井主要水害类型为地表水水害、裂隙水水害,其次为采空区积水和老窑积水。
1、在51206回风巷进行掘进施工时,要加强探放水工作。
2、开拓工程在+1373M标高以下施工时,要加大排水能力。
3、井田西南翼地势较低,要经常性地观察,发现问题时,应采取措施进行处理。
4、及时检修排水设备、设施,保证正常运行,提高排水能力。
5、加强雨季三防工作(组织演练)。
6、对员工进行防治水知识培训,提高员工自我安全保护意识。
由于此次调查时间仓促,资料有限,再加上原小窑已填埋,无法实地测量,所以,在以后的工作中,我们还要加大矿井水患调查的力度,更进一步查清水患源头,以便采取相应的措施,确保矿井安全施工。
附:采掘工程平面图、综合水文地质图、避灾路线图