103轨道大巷过F1断层防治水工程设计.doc

淮北矿业股份有限公司 袁店一井煤矿103采区轨道大巷 过F1断层防治水工程设计 袁店一井煤矿地测科 2012年10月 审批记录 主持人： 编制单位 签名 日期 备注 地测科 编制 审核 会审 单位 生产部 调度所 安监处 通风区 地测副总 安全副总 批准 总工程师 PAGE 2 一、地质概况 103采区大巷施工范围内岩性以泥岩和粉砂岩为主。泥岩，灰色，块状，岩性较破碎，滑面发育，见有少量植物化石碎屑，夹少量薄层粉砂岩、炭质泥岩。粉砂岩，灰色，粉砂质结构，中厚层状，平坦状断口，局部含少量泥质和植物化石碎屑。巷道方向煤岩层倾角为3～6°。区域内岩层受褶曲影响较小，无火成岩入侵影响。根据矿建计划，103采区轨道大巷掘进过程中将首先揭露F1断层，据目前地面补勘钻孔揭露情况和三维地震解释，F1断层总体倾向NW,倾角60°～70°，落差300～450m，延展长度大于5000m，过断层前巷道位于3煤顶板20～40m，穿过断层后将进入10煤底板下约20m，F1断层落差大，破碎带宽，是巷道施工的重大安全隐患。 二、水文地质情况 区域主要充水水源为：3煤煤层顶底板砂岩裂隙水、断层水，灰岩水。 (1)煤层砂岩裂隙水 区域煤层顶底板含水层富水不均，主要受构造裂隙发育程度控制。过断层前后巷道可能出现淋水现象，水量约 0.5～3.0m3/h，淋水对巷道掘进有一定影响。 (2)断层水 根据我矿已施工巷道揭露断层情况分析，断层处都比较破碎，多有淋水，顶板易漏冒。预计巷道拐后205m处揭露F1∠65°H=390m断层，由于断层切割作用，将地层切割开来，使得下盘的太灰含水层接近103采区巷道，103轨道大巷掘进时，若不采取相应的防治水措施，容易引起灰岩水突水事故；另外，三条巷道均要穿过F1大断层，由于该断层在此处的富水性和导水性不明，掘进过程中可能发生突水事故。因此，在巷道开挖至安全煤岩柱之前，必须探明断层的导水性、富水性以及太灰含水层富水、水压力大小等参数，探查其准确位置，及时做好超前支护和探放水工作，确保不发生漏冒事故，保证三条大巷安全通过断层。 (3)灰岩水 袁店一井煤矿太原组含水层为承压含水层(组)，主要以层间径流补给为主。本矿共有71个钻孔揭露太原组地层，最大揭露厚度66.56m(04-07孔)，多数钻孔仅揭露1-2层灰岩。太原组厚度132.40m，含石灰岩12层，总厚75m，占全组总厚的60%。由水文地质综合资料，本矿1-4层灰岩累计厚度26.76m。太原组岩性由石灰岩、泥岩、细砂岩、粉砂岩及薄煤层组成，以石灰岩为主，将其视为一个统一的含水层（段），据06-26、04-46和09-观3孔对太原组一～四灰抽(注)水试验：q=0.0025～0.06L/s.m(以上三孔抽、注水试验，换算孔径为91mm钻孔：q换=0.00283～0.079L/s.m)。渗透系数K=0.0035m/d～0.1883m/d ，该含水层(段)富水性弱。 三、隔水岩柱计算 F1断层破碎带切穿了太原组灰岩含水层，太灰水具有水压高、富水不均的特点，给103轨道大巷、皮带大巷、回风大巷掘进带来了隐患，根据《煤矿防治水规定》第五十二条规定， 在巷道开挖至F1附近时，应该计算防隔水煤岩柱的宽度，以确定探水线，当达到该位置时应注意采取相应的防治水措施。 F1断层上盘掘进巷道与下盘太灰含水层距离受断层错动影响拉近，可能在部分块段存在巷道与对盘灰岩对接现象，增加了巷道安全掘进威胁，如图1所示。因此，据《煤矿防治水规定》第五十三条及附录三相关条款，在求算断层防水岩柱留设尺寸时，只需考虑煤岩层顺层煤岩柱宽度Ha。 α：断层倾角 L：巷道顺层岩柱宽度 Ha：底板水压安全岩柱宽度 图1 F1附近巷道开挖示意图 在断层附近掘进巷道时，随着工作面的推进采动应力在岩层中传递并最终波及到断层破碎带。留设防水安全煤岩柱的原则是，不允许底板采动导水破坏带波及水体，或与承压水导升带沟通。根据《煤矿防治水规定》附录三之四，在煤岩层位于含水层上方且断层导水的情况下，防隔水煤岩柱的留设应当考虑2个方向上的压力：一是煤岩层底部隔水层能否承受下部含水层水的压力；二是断层水在顺煤岩层方向上的压力。据前述分析，103轨道大巷、皮带大巷、回风大巷与F1断层间空间位置关系符合该情况，下面分别针对岩层顺层煤岩柱宽度L和底板抗水压煤岩柱宽度Ha对防隔水煤岩柱尺寸进行研究。 根据《煤矿防治水规定》，底板抗水压煤岩柱宽度Ha应根据矿井实际观测资料来确定，即通过总结淮北矿区在断层附近掘进时发生突水和安全开采的地质、水文地质资料，计算突水系数的安全临界线。Ha值可以按公式(1)计算： （1） 式中：p：防隔水煤岩柱所承受的静水压力，MP