富源县鑫龙煤矿井筒软岩破碎地质带支护技术方案探讨毕业论文(编辑修改稿)

富源县鑫龙煤矿井筒软岩破碎地质带支护技术方案探讨毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

SO4 — Ca 178。 Mg 型水，由于受村庄的影响水质有一定破坏。 该小河在矿界南部流经 F1 断层，对 F1 具有长期补给作用，普鲁小河河水将通过 F1 断层对矿区地层发生水力联系，据 ZK201 钻孔抽水试验结果：断层富水性、导水性较弱。 块泽河距矿区相对较远，对矿床充水无影响，普鲁小河分布于矿区西侧煤层露头区，对矿区浅 部的矿床具有直接或间接的充水作用。 ㈡ 地层含 (隔 )水性 矿区内地层由老至新有：二叠系上统龙潭及长兴组 (P2l+c)、下三迭统卡以头组 (T1k)、飞仙关组 (T1f)、永宁镇组（ T1y）、中三迭统个旧组第二段（ T2g2）及第四系 (Q)。 峨眉山玄武岩组 (P2β) 相对隔水层，由于 F1 断层的作用致使其在区内缺失。 其地层的含、隔水性由老至新分述如下： 二叠系上统长兴及龙潭组（ P2c+l）弱裂隙含水层 浅部露头风化裂隙及构造裂隙发育，富水性相对较强，深部裂隙率减弱。 为矿床充水的直接充水含水层。 三叠系下统卡 以头组 (T1k)砂岩弱裂隙含水层 该层为煤系地层的直接盖层，含水性较弱。 在该组底部常有 5～ 10m 灰绿色粉砂质泥岩、泥岩组成相对隔水层，自然条件下与煤系无水力联系，当矿山大面积开采，形成导水裂隙带时，该含水层将与矿坑（井）发生水力联系，形成矿床顶板间接充水含水层。 三叠系下统飞仙关组第一段（ T1f1）相对隔水层 在矿界范围内出露于矿区中部，该层可为矿床良好隔水层。 三叠系下统飞仙关组二、三段、四段（ T1f T1f T1f4）弱裂隙含水层 该含水层下部 T1f1 的相对隔水作用，故对矿床充水无直接影响。 三叠系下统永宁镇组第一段（ T1y1）灰岩岩溶含水层 由于受统飞仙关组多个隔水层的作用，因此，对矿床充水无直接影响。 三叠系下统永宁镇组二段（ T1y2）砂泥岩弱裂隙含水层 该层富水性弱，对矿床充水无直接影响。 三叠系下统永宁镇组三段（ T1y3）灰岩岩溶裂隙含水层 该层为溶蚀裂隙岩溶含水层，但距含煤地层较远，同时下部有数个隔水层相 成人教育学院采矿 121 级毕业设计（论文）说明书 11 隔，故对矿床充水无直接影响。 三叠系中统个旧组第一段（ T2g1）砂泥岩弱裂隙含水层 根据区域资料该含水层富水性较弱，距含煤地层较远，对矿床充水无影响。 三叠系中 统个旧组第二段（ T2g2）灰岩岩溶含水层 分布于矿区西部 F1 断层以西，岩性以灰、浅灰色的灰岩为主，与上覆煤系地层呈断层接触关系。 岩溶漏斗、溶蚀洼地及溶蚀裂隙等溶蚀现象较发育，为典型的喀斯特地貌分布区。 距主采煤层 M9 距离最近（见 T2g2 岩溶基底突水涌水量预算图），是矿床充水的直接充水含水层。 因此，在未来的矿床开采中对该地层形成的底板突水问题需严加防范、高度重视，避免基底岩溶突水，造成矿坑充水、淹井事故的发生。 第四系 (Q)松散孔隙含水层 主要分布于山坡（以崩塌堆积物、坡积物为主）、沟谷（以冲积物为主）一带，厚度 0～ 30m，一般厚 5m。 主要分布在普鲁小河河谷两侧，山坡分布零星，厚度变化大，由冲积、洪积、残坡积的亚砂土、砾石、细砂组成。 季节干湿交替，雨季富含潜水，旱季呈自然疏干状态，对矿坑充水有直接影响。 断层带富水性、导水性及对矿床的影响 主体构造线呈北东 30～ 40176。 方向展布，地层走向、山脉走向与主体构造线方向基本一致（见图 3— 1构造纲要示意图），总体为一向南东倾斜的单斜构造，地层走向近北东，主体倾向南东，地层倾角为 15～ 50176。 ，一般为 20～ 30176。 ，北部边缘较陡（局部大于 60176。 ），主体属缓倾斜岩层。 在断层 附近地层倾向、倾角有较明显的变化，在下普鲁村， F1 与 F4 断层间附近最明显，地层向北西倾斜，倾角一般为 25～ 40176。 ，受断层牵引影响，局部地层形成不完整褶皱（背斜）。 区内地质构造较复杂，断层较发育，以走向及斜交断层为主，受断层的影响，煤层发生重叠、缺失，地层层序出现不连续，除 F F2 主要断层外，共发现 F FF F f等断层共 7条，下面就断层水文地质特征简述如下： F1 逆掩断层（犁式断层）：该断层的导水性主要受断层西盘碳酸盐岩岩溶的发育状况及岩溶水的径流形态所决定，若地层岩溶发育、岩溶水呈管状径流则富水性强，其断层导水和富水随之增强。 相反则减弱，因此，矿山开采遇此断层时应根据碳酸盐岩溶的发育状况及岩溶水的径流形态而采取相应的重点防范 成人教育学院采矿 121 级毕业设计（论文）说明书 12 措施。 F2正断层：据简易水文消耗量观测未发生明显变化，断层东盘与主含煤地层（长兴与龙潭组）相对接地层为飞仙关组第一、二、三段，因此，该断层导水性受断层两盘岩性决定，若地层岩性富水性强，其断层导水和富水随之增强，否则减弱，因此，矿山开采遇此断层时应根据岩性的导水性而相应的加以防范。 F3逆断层：该断层导水性受断层两盘岩性决定，若地层岩性富水性强，其断层导水和富水随 之增强，否则减弱，因此，矿山开采遇此断层时，应根据岩性的导水性而采取相应的防范措施。 F4逆断层：断层导水性受两盘地层岩性决定，随地层岩性富水性强、弱而变化。 因此，未来矿山开采北部煤层时，遇此断层，可能产生断层渗水问题，需加以防范。 F5 逆断 层：据 勘区 302 钻 孔资料对 长兴与 龙潭组抽 水资料q=178。 m 、 K= /d，显示断层的富水性通常情况下较弱，但断层导水性受两盘地层岩性决定，随地层岩性富水性强、弱而变化。 未来矿山开采中，遇此断层的细沙岩段，可能对煤矿的开采会有一定影响。 F6逆断层与隐伏逆断层 f1：断层的富水性通常情况下较弱，但受断层两盘地层岩性决定，因此，未来矿山开采中，遇此断层时可能产生渗水或突水现象，对今后煤矿的开采有一定影响。 ㈣ 矿区地下水补给、径流、排泄条件 在勘区主体范围，主要出露地层为飞仙关组（ T1f）、卡以头组 (T1k)、及主要含煤地层（ P2c+l），岩性主要以碎屑岩为主，地形切割较深，相对高差大，溯源侵蚀强烈，有利于地表水、地下水的径流和排泄，各含水层大多为含隔水层相间的弱裂隙含水层组，主要接受大气降水的补给，一部分地下水在风化裂隙径流，其 风化裂隙连通性好。 地下水循环通畅，径流强，就近于河谷或地形低洼处排泄，其特点是径流急，途径短，无统一的径流方向，另一部分没有排泄的地下水沿深部裂隙缓慢运移，富水性较浅部弱，过渡为弱裂隙承压含水层。 矿区范围内直接充水含水层长兴组、龙潭组（ P2c+l），卡以头组（ T1k）地层为主含煤地层顶部垂向补给间接充水含水层，地下水在浅部为风化裂隙潜水区，在矿区范围为承压含水层，总体地下水流向为由东北向西南方向径流，跟普 成人教育学院采矿 121 级毕业设计（论文）说明书 13 鲁小河流向基本一致，据钻孔抽水试验显示 q＜ 178。 m ，富水性较弱。 个旧组第二段（ T2g2）碳酸盐岩岩溶含水层分布于矿区西部 F1断层以西，与上覆煤系地层呈断层接触关系。 地下距主采煤层 M9 距离较近，是矿床充水的直接充水含水层。 该岩溶含水层主要接受大气降水补给，地下水以管状、脉状径流为主，其运动方向极复杂，富水性及导水性在垂向上和平面上分布极为不均匀，受地形切割和断层的影响，以岩溶泉点排泄于地表。 区内泉点旱季流量为～ ，富水性强，泉点出露标高为 ～ m。 因此，在未来的矿床开采中对该地层形成的底板突水及侧向补给的问题需严加防范、高度重视，避免基底岩溶突水， 造成矿坑充水、淹井事故的发生。 勘区东部永宁镇组（ T1y）岩溶含水层，分布海拔相对较高，为该地层地下水补给区，该岩溶含水层主要接受大气降水补给，地下水以脉状径流为主，其运动方向极复杂，富水性及导水性在垂向上和平面上分布极为不均匀，受地形切割和断层的影响，以岩溶泉点排泄于地表，但距含煤地层较远，同时下部有数个隔水层相隔，故对矿床无直接影响。 ㈤ 矿井涌水量预测 根据鑫龙煤矿的地质勘探报告，报告中对矿区煤系地层分布情况及矿井涌水量预算范围，圈定标高在 1250m 标高，并根据钻孔实际抽水试验所获参数，利用地下水 动力学法 “ 大井法 ” 预算矿坑涌水量，预测矿井正常涌水量为，最大涌水量为。 鑫龙煤矿 +1300m 水平预测矿井正常涌水量为 5410m3/d（ m3/h），最大涌水量为 7574m3/d（ ）。 根据上述两个表的数据的对比，随着矿井开采深度的增加以及雨季因素的影响涌水量有一定的变化。 ㈥ 矿区水文地质条件及类型 区内地形切割深，有利于地表水自然排泄，区内最低侵蚀基准面，标高为1455m， 331+332+333 类资源量大部分布于最低侵蚀基准面以下，直接充 水含水层与顶板间接充水含水层富水性较弱，构造破碎带富水性强于正常地层的富水性。 第四系覆盖面积小且薄，对矿床充水影响不大，未来矿山开采将主要通过断层导水与其他含水层发生水力联系。 但 F1 逆掩断层呈犁式：上盘为龙潭组一段以上地层，下盘地层为个旧组灰岩。 该断层致使煤系地层下部及玄武岩缺失，形 成人教育学院采矿 121 级毕业设计（论文）说明书 14 成主含煤段地层直接与个旧组灰岩相接触，形成了矿床底板直接充水含水层，可产生岩溶底板突水或断层导水而产生矿坑涌水的复杂性。 勘探报告评价矿井水文地质条件类型为以底板岩溶含水层充水为主的中等偏复杂类型（ Ⅱ 类 Ⅲ 型）。 设计依据《煤矿防治 水规定》相关规定对矿井水文地类型重新评价，主要原因为老窑分布不清、积水不清等导致矿井防治水工作难度较高。 因此该矿井水文地类型评价为复杂类型。 ㈦ 矿床充水因素 根据区内水文地质条件分析，矿床主要充水因素有： P2c+l 弱裂隙含水层的直接充水； T1k 裂隙含水层通过导水裂隙渗入； 老窑积水及其煤层浅部破坏区的突水； 地表水体通过直接充水含水层或间接充水含水层的渗入； 断裂带的影响，致使个旧组灰岩岩溶含水层与主含煤段直接接触，构成矿床底板充水含水层，并是矿床充水的主要因素。 断裂带沟通地表水和 充水含水层的联系，对矿床进行充水。 开采后产生导水塌陷裂隙和地表移动带拉张原有的断层带或裂隙，致使地表水下涌，并连通各含水层的通道，最终溃入坑道，形成矿井疏干，改变天然流场。 瓦斯、煤尘、煤层自燃和地温 ㈠ 瓦斯 瓦斯涌出量预测及瓦斯等级确定 根据云南铭立隆地质矿业有限公司 20xx 年 8月提交的《云南省富源县鑫龙煤矿勘探报告》， 设计根据 AQ101820xx 标准，采用分源法对矿井瓦斯涌出量进行了预测 ： 矿井的相对瓦斯涌出量为 m3/t，绝对瓦斯涌出量为。 预测为高瓦斯矿 井。 煤与瓦斯突出危险性 根据《云南省富源县鑫龙煤矿有限公司鑫龙煤矿煤与瓦斯突出灾害评估报告》评估结果，在鑫龙煤矿 M M M M M9煤层 +1300m 标高以上范围内：M M M M M9 煤层各单项指标见表 1— 4— 8（评估煤层突出危险性单项指 成人教育学院采矿 121 级毕业设计（论文）说明书 15 标测定结果汇总表）。 鑫龙煤矿 M M M M M9 煤层单项指标没有全部达到或超过突出危险性单项指标临界值，根据《防治煤与瓦斯突出规定》、 AQ102420xx《煤与瓦斯突出矿井鉴定规范》相关规定及邻近矿井的实际情况，评估认为鑫龙煤矿 +1300m 标 高以上范围 M M M M M9 煤层为非煤与瓦斯突出煤层，矿井可按非煤与瓦斯突出矿井设计。 ㈡ 煤尘爆炸性 勘探报告对 M M M M M9煤层各采取煤样 1件，共 5 件，送中国煤炭科学研究院重庆分院进行测试，测试结果：煤层火焰长度为 10～ 50mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉比例为 35～ 85％，煤尘均具有爆炸性危险性。 ㈢ 煤的自燃倾向性 根据煤的自燃倾向性试验，共采取样品 12 件， M M5 煤层各 3件， M MM9 煤层各 2 件，送中国煤炭科学研究总院重庆分院对各主要可采煤层的着火温度（ ℃ ）进行测试。 测试 结果：氧化样的着火温度 352～ 381℃ ，还原样着火温度 358～ 396℃ ， ΔT 在 6～ 19℃ 间，一般 8～ 18℃ ，各主要可采煤层的自燃倾向性等级均为 Ⅲ 级，即不易自燃（具体详见表 1— 4— 10）。 ㈣ 地温 区内所施工的钻孔除 302 号钻孔外，其它钻孔均开展了简易测温工作。 距最末一次循环井液 8小时后，孔内最高地温 ℃ （ 501 孔，井深 301m 处），表明区内不存在高温异常区。 成人教育学院采矿 121 级毕业设计（论文）说明书 16 第二章 井筒过 软岩 破碎地质带支护 技术 方案 一、概况说明 富源县鑫龙煤矿为基建矿井，目前主斜井掘进 81m，副斜井掘进 70m，均为地质破碎带。 根据现场已掘、支段实际开挖情况来看，主斜井、副斜井在进硐后施工岩性均以松软碎裂膨胀型泥质粉砂岩为主的松软破碎带，且局部地段伴有淋水现象，而此类岩体亲水性强、膨胀率高、膨胀压力大、强度低、崩解性强，在进行现浇砼浇筑时，易发生垮塌，影响现浇砼质量；又由于拱架设好后，不宜暴露时间过长，必须及时封闭，否则也易发生垮塌。 总之，在此类岩体中开掘巷道整体稳固性较。