发布时间:2023-09-21 17:33:09
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1 水文地质条件分析
旗山煤矿-700m西二采区位于井田北部,北邻潘家庵井田,边界煤柱40~70m;西与权台煤矿相邻,边界煤柱40m。该采区开采下石盒子组3煤,煤厚4.5m,工作面标高-700~-790m,整体构造形态为一向斜褶曲,综放工艺,于2009年6月采区回采结束,回采过程中主要充水因素为顶板砂岩裂隙水,顶板淋水量最大为17m3/h。
2010年2月6日,旗山煤矿发生一起特大突水灾害,致使该矿-850m以下水平被淹。“2.6”突水灾害发生的主要原因是韩桥煤矿-200m运输石门水闸墙附近的围岩中存在隐伏的过水通道,在贾汪矿区高压老空水的作用下被冲刷扩大,由渗透流变为管道流,进而发生特大突水灾害。“2·6”突水灾害发生后,2月8日潘家庵风井水位升至最高值-4.2m。2010年3月21日发现旗山矿-700m西二采区轨道下山与-770m辅助大巷交叉点处有出水现象,水量为8~9m3/h,此时,潘家庵风井水位为-21.33m。4月29日,-770m甩道口涌水量增大至245 m3/h,潘家庵风井水位为-30.35m。6月6日完成了“2·6”突水灾害过水通道的封堵工程,截断了贾汪矿区老空水进入潘家庵矿区的唯一通道后,潘家庵风井水位为-388.72m,-770m甩道口涌水量为201m3/h。分析认为是潘家庵井田内的老空水在近7.2Mpa的压力下通过边界煤柱顶板采动裂隙和老顶砂岩裂隙含水层补给所致,通过水质化验及对比,进一步确认了水源为潘家庵区老空水。
2 -700西二采区老空水疏放的必要性
2010年7月6日早班,发现-700m西二采区胶带下山-717m小井出现淋水,淋水量7 m3/h。-717m小井从未出现过淋水现象。7月16日,-717m淋水量达到15m3/h。分析认为,-700m西二采区老空积水位线最少上升至-705m,否则,-717m小井不会出现淋水。
综合分析看,-770m辅助大巷为岩石巷道,处于3煤层底板内,上覆煤层大都被采出,受采动影响,该巷道回收时,变形量较大,巷道最高处只有1.5m左右。经过老塘水长时间的浸泡,预计局部地段出现冒顶,从而堵塞巷道,导致出水不畅通。而同期潘家庵井田老空水补给量未明显减少,故使得-700m西二采空区老空水位上升至-705m。
而同期矿井正在-700m西二胶带下山及轨道下山修护巷道,-717m小井的淋水预示着在老空水体下方作业不安全,为此,撤出-700m西二采区两道下山巷道的修护人员。
3 疏放老空水方案选择
疏放老空水方案有二:
一是在-700m西二轨道下山-810m甩道处施工疏水孔。优点是疏水孔工程量较小,疏水及投孔效果较好。缺点是老塘积水位线较高,施工疏水孔环境不安全。
二是在-850m小湖系西二联络轨道大巷内施工疏水孔。优点是施工钻孔环境安全,但钻距较大,预计150m,疏水效果不好,投孔难度大,且施钻前期准备工作量较大。
鉴于-700西二采区老空水位较高的实际情况,本着安全第一的原则,决定先施工-850m小湖系西二联络轨道大巷内施工疏水孔。
4 疏水钻孔设计及施工技术要求
疏水孔施工前准备工作量较大,主要是巷道修护、铺设轨道及建立排水系统,至8月26日,所有准备工作结束。
4.1钻孔设计
4.1.1钻孔位置及设计孔深:
钻孔位于-850m水平西二小湖系轨道大巷内94302运输巷四角门向里115米处的钻机窝内。钻孔方位角10°,仰角50°,孔深150m。疏水孔设计剖面示意图如图1所示。
4.1.2钻孔结构:
开孔采用Φ133mm钻头钻进21m,下入孔口管21.2m(外露0.2m并带高压法兰盘),孔口管为Φ108×4.5mm无缝钢管。孔口管封好后,采用Φ75mm钻头一直钻进到3煤采空区。
4.2钻孔施工及技术要求
4.2.1施工设备
采用杭州SGZ-ⅢA型300m液压钻机,Φ133㎜和75㎜金刚石复合片钻头,Φ50mm钻杆及250注浆泵等其它配套设备施工。
4.2.2孔口管固设
(1)采用Φ133㎜钻头施工21m后,在孔内下入Φ108㎜套管21.2m,外露0.2m;
(2)套管外口预先焊上与孔口闸阀相吻合的高压法兰盘,用泥浆泵向孔内注入水泥浆进行固管,待套管外水泥浆注满后,关闭孔口闷盘阀,用清水将泵和注浆管路冲洗干净。凝固48h后,用钻机扫至孔底,然后用清水进行耐压试验,试验压力值不小于4MPa,稳压时间不小于30分钟,如孔壁及周围不漏水即达到固管要求,否则需要重新注浆固管直到满足耐压试验要求为止。孔口管固管合格后,在孔口按装上4吋抗压4MPa以上的闸阀式瓦笼。
5 钻孔疏水效果
2010年9月6日,钻孔施工148m时透13207(二)面老塘,初始水量100m3/h,持续时间仅2个小时,因堵孔,钻孔出水量仅5m3/h。反复进行退钻杆扫孔,出水效果依然不好。为此,对该孔实施扩孔,由Φ75mm扩大到Φ89mm,由于钻孔塌孔严重,对钻孔进行反复扫孔后,出水量仍不大。
6 -700m西二轨道下山-810m甩道处施工疏水孔
从7月6日早班发现-700m西二采区胶带下山-717m小井出现淋水,至10月19日,期间并未出现-700m西二采区工作面回采结束时砌筑的密闭墙出现溃水现象。
10月20日根据设计决定在-700m西二轨道下山-810m甩道处施工1#疏水孔,设计钻距64m,目标透13208工作面采空区。10月27日出水量达70 m3/h,后期因投孔过程中出现钻杆连接头丝扣被磨损脱落,有15m钻杆遗留在孔中,无法取出,该孔涌水量仅2m3/h。11月4日施工的2#孔出水量最大达110m3/h,疏水效果较好。11月10日施工的3#孔透13208运输道老峒,钻孔出水量最大40m3/h。
通过孔口压力表测定,老空水位稳定在-778m。通过5个多月的有效疏水,截止2011年3月29日,钻孔疏出水量为28.6万m3,-770大巷的涌水量由疏水前的122m3/h降至60m3/h。-717m小井处无淋水,-700m西二采区老空水位由原先的-705m降至-778m,潘家庵井田老空水位由疏水前的-612.8m降至-654.2m。目前,潘家庵井田老空水位降至-687.3m,平均每天下降0.04m,-770大巷的涌水量稳定在40m3/h。
7 结论
1、 引言
磁县古称磁州,位于河北省最南端,全县地跨北纬36°15′—36°33′、东经113°54′—114°26′,总面积1031.8km2。磁县辖9个镇、10个乡,18个居民委员会、358个村民委员会,总人口61万人,是国务院批准的对外开放县之一。
由于磁县所处地质环境条件较复杂,加之采矿活动强烈,产生了较多的滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等地质灾害,给国民经济建设及社会安定造成了一定的危害和影响。科学规划磁县地质灾害防治工作,对促进资源、环境、社会与人类协调发展,保障经济可持续发展具有重要意义。
2、 磁县地质环境
2.1气象水文
本县属于暖温带大陆性季风气候。冬冷夏热,温差较大,多年平均气温13.2℃。据磁县气象站1959—2008年统计资料,多年平均降水量528mm,日最大降水量1198.1mm。本县属海河水系,流经本县的河流主要有漳河、滏阳河,均为过境河流。
2.2地形地貌
磁县位于太行山东麓,地势总体趋势西高东低,京广铁路以东为冲积平原,海拔60—90m,西部为山区占全县总面积61.9%,境内最高峰有老爷山,海拔1088m。受地质构造、地层岩性等因素的控制,区内形成了不同类型的地貌景观。
2.3地质构造
磁县位于中朝准地台Ⅱ级构造单元山西断隆与华北断拗的过渡地带,其主要部分处于山西断隆构造单元内。两构造单元以邢台—安阳深断裂为界,地理位置大体在邯郸—光禄—双庙一线上。
2.4地层
磁县地层发育较齐全,出露地层自西向东依次为:古生代寒武纪、奥陶纪;中生代三叠纪;新生代的第三纪、第四纪。
2.5人类工程经济活动
县内西部、南部人类工程经济活动主要是围绕着煤炭资源的开发与利用进行的;东部平原区主要是进行农业活动。
3、 磁县地质灾害现状
在磁县西部中低山区主要发育崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害,主要集中在汛期等。截止到本次工作结束,磁县共发现地质灾害隐患点36处:泥石流2处,滑坡2处,崩塌6处,地面塌陷26处;险情等级为大型的8处、中型7处、小型21处。灾害造成损失超过4000万元。
4、 地质灾害易发分区划分
4.1易发分区划分方法
磁县地质灾害易发区的划分采用单元网格划分方法,运用栅格数据处理方法对县行政区划图进行网格剖分,每个单元面积为2×2km2。
(1)单元信息的提取及数字化
在计算机上,将剖分网格与已数字化地质灾害图件进行单要素叠加,对各种地质灾害易发区均按A、B、C、D四级分区并赋值(见表1)。将多种地质灾害进行叠加,当有两种以上地质灾害高易发区重叠时,取值为5。根据上述标准,对调查区所属单元进行地质灾害信息的提取和数字化。
(2)地质灾害易发区评价
将区内主要的地质灾害崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等灾害数字化结果进行叠加分析,剖分单元信息叠加结果(G)满足如下公式:
G=G塌UG崩UG滑UG泥
式中:G:剖分单元信息叠加结果;
G滑:灾害值(滑:滑坡,崩:崩塌,泥:泥石流,塌:地面塌陷);
G=“A”,即单元属于地质灾害高易发区;
G=“B”,即单元属于地质灾害中易发区;
G=“C”,即单元属于地质灾害低易发区,可不对低易发区的灾种作进一步描述。
4.2易发分区的确定
将上述综合信息叠加结果按1、2、3、4、5数值表示,并在计算机上生成等值线图,定量化综合反映工作区地质灾害发育状况(见表2)。
根据上述地质灾害易发区的划分方法,将磁县地质灾害划分为三个区,即地质灾害高易发区、地质灾害中易发区和地质灾害低易发区。见图1磁县地质灾害分布与易发程度分区图。
(1)地质灾害高易发区(A)
区内地质灾害高易发区面积205.62 km2,据地质灾害发育情况可分为白土地面塌陷高易发区、中部地面塌陷高易发区和林坛镇地面塌陷高易发区。发育地质灾害23处。
(2)地质灾害中易发区(B)
区内地质灾害中易发区面积331.36km2,根据地质灾害发育情况,分为磁县—辛庄地裂缝中易发区。
(3)地质灾害低易发区(C)
分布在县域西部的中低山区和东部的丘陵区,主要包括陶泉乡、北贾璧乡、都党乡、观台镇西部及东部的岳城镇、路村营乡、林坛镇、时村营乡,总面积494.78km2,占全县部面积的48.0%。发育地质灾害13处。
5、 地质灾害防治规划
5.1防治分区依据
地质灾害防治分区是在地质灾害易发程度及危害性评价的基础上进行的。地质灾害防治分区,划分为重点防治区、次重点防治区和一般防治区三个级别。防治分区主要依据四个方面因素综合划分:
a、地质灾害形成的地质环境条件;
b、地质灾害发育的密度及强度,已产生的经济损失及潜在的威胁;
c、人类工程活动强度及分布;
d、人口集中的居民点、重要工矿、交通干线及国民经济区的分布与规划。
5.2各区范围及防治建议
5.2.1重点防治区
重点防治区分成黄沙镇地面塌陷重点防治区、观台镇重点防治区、西固义乡—路村营乡重点防治区和陶泉乡重点防治区,面积79.94km2,占总面积的7.75%,发育地质灾害15处。
防治建议:1.加强行政管理,规范矿产开发秩序,合理规划资源开采;2.圈定危险区范围,建立地质灾害警示标志;3.对危险性较大的村庄或住户采取避让措施。4.汛期要加强监测;5.对趋于稳定沉陷区进行平整,加强生态建设。
5.2.2次重点防治区
区内次重点防治区属于地质灾害低易发区,面积173.24km2,占总面积16.79%,零星分布有崩塌、小型泥石流及轻微地面塌陷等地质灾害,人类工程活动相对较弱,地质环境条件较好,地质灾害成灾规模小,没有造成大的经济损失。
防治建议:1.要加强监测,特别是汛期,经加强巡查;2.加强坡面防护,进行小流域治理,进行人工造林;3.对泥石流涉及村庄、公路等设防洪坝。4.圈定危险区范围,建立地质灾害警示标志。5.对趋于稳定塌陷区进行平整,进行多种经营。
5.2.3一般防治区
一般防治区属于地质灾害低易发区,面积778.58km2,占总面积的75.46%,发育地质灾害3处。
防治建议:1.通过各种媒体进行地质灾害知识的宣传;2.加强行政管理职能,合理规划土体;3.在地面塌陷地方,确定危险区范围,建立警示标志。
详见图2 磁县地质灾害防治规划图。
参考文献:
[1]中国地质环境监测院。县(市)地质灾害调查与区划基本要求实施细则[R]。1983。
另据中国气象局网站信息,未来3天华北中南部、山东的部分地区、云南西部和中南部、华南大部有大雨或暴雨,并可能伴有短时雷雨大风等强对流天气;6月3日山西省部分地区可能发生较强的雷电活动,出现雷电灾害可能性比较大。
为加强防范应对工作,避免和减少因大雨、雷电和地质灾害引发生产安全事故,现特向上述地区安全监管监察部门和有关中央企业提出以下要求:
1.相关地方的安全监管局、煤矿安全监察机构和中央企业要立即启动相关应急预案,加强监测监控,通知有关生产经营单位安排好必要的抢险队伍和救援装备、物资,做好各项应急准备工作;认真做好强降雨可能造成的淹井、滑坡、泥石流等次生、衍生灾害的防范应对工作。
2.立即通知可能受影响的煤矿、非煤矿山企业加强防洪设施检查,尤其是对采空区上方的防洪检查,做好防洪准备;受洪水威胁的矿井,要停止井下作业,撤出井下人员;加强对露天矿山边坡的监控,防止发生滑坡。
3.密切监控受影响范围内各类尾矿库,检查防排洪设施,做好防范因强降雨和地质灾害造成垮坝、溃坝的各项工作;通知下游受影响范围内的群众做好防范准备,一旦发生险情立即采取措施、组织疏散。
4.督促铁路、民航、水运、长途汽车客运等行业企业做好相关防范工作,确保安全运营。
5.督促危险化学品生产储运企业加强检查,做好防雷电工作。
6.油库储罐等重大危险源要对接地装置全面检查;雷雨天气应停止装卸油料,必要时切断电源。