【正文】 中國礦業(yè)大學(xué)成教學(xué)院地質(zhì)工程專業(yè)畢業(yè)論文論文題目：淺析孔莊煤礦礦井涌突水的原因及預(yù)防 摘要孔莊煤礦是一座年產(chǎn)180萬噸的國有重點(diǎn)煤礦,水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜。隨著開采深度的增加,水害威脅越來越大,防治水害工作比較嚴(yán)峻。因此,開展孔莊煤礦的水害防范對(duì)策研究具有一定的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下: ,對(duì)孔莊煤礦開采煤層、構(gòu)造和地表積水進(jìn)行了分析和總結(jié)。 ,提出了基于事故的煤礦水害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法。 , 。通過對(duì)礦井水文地質(zhì)條件的分析研究，得出了井田內(nèi)各主要含水層的分布規(guī)律及其對(duì)煤炭開采的影響，進(jìn)一步分析了礦井的充水因素及突水規(guī)律，得出了礦井主要水害類型有：第四系底含水、分界砂巖水、7號(hào)煤層頂?shù)装迳皫r水、太原組L4灰?guī)r水、斷層水等，特別是7號(hào)煤層的頂板砂巖水和太原組四灰水是目前礦井充的主要含水層，其涌水量占礦井總涌水量的七成以上通過對(duì)礦井水文地質(zhì)條件分析，得出了孔莊煤礦開采山西組煤層時(shí)水文地質(zhì)條件為中等類型，并提出了各主要含水層水害防治的方法；運(yùn)用含水系數(shù)法，預(yù)計(jì)了開采山西組煤層時(shí)，礦井年產(chǎn)量為180萬噸時(shí)正常涌水量為343m3/h，最大涌水量為405m3/h。關(guān)鍵字：孔莊煤礦；涌突水；水害防治目 錄前言 …………………………………………………………………………………4第一章位置交通及自然地理……………………………………………………5第二章地質(zhì)勘查與采礦…………………………………………………………6第一節(jié)地質(zhì)勘查工作評(píng)述………………………………………………………6第二節(jié)開采現(xiàn)狀…………………………………………………………………8第三節(jié)礦區(qū)地質(zhì)概況……………………………………………………………9第四節(jié)礦體特征 ………………………………………………………………10第三章礦井水文地質(zhì)……………………………………………………………11第一節(jié)區(qū)域水文地質(zhì) …………………………………………………………11第二節(jié)礦井水文地質(zhì) …………………………………………………………13第四章礦井突水的原因及防治………………………………………………28第一節(jié)突水原因綜合分析 ……………………………………………………28第二節(jié)對(duì)不同含水層的治理方法 ……………………………………………29第三節(jié)礦井涌水量預(yù)測(cè) ………………………………………………………31第四節(jié)煤礦開采對(duì)環(huán)境的影響 ………………………………………………34結(jié)論…………………………………………………………………………………36參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………37致謝…………………………………………………………………………………38前言煤礦開采多為地下作業(yè)，在井巷開拓和煤層的回采過程中，不可避免地要接近、揭露或波及破壞某些含水層（體）。只要這些工程的作業(yè)場(chǎng)所處于含水層（體）的水位以下，水體就會(huì)因失去原有的平衡，在重力作用下，以各種形式向井巷或采場(chǎng)涌出。這既可以是一般性的滴淋水，也可以是突破性的大量涌出，形成水害。這主要決定于作業(yè)場(chǎng)所所處的地質(zhì)構(gòu)造部位，含水層的富水性、可能的補(bǔ)給水量和水壓，以及工程對(duì)各含水層的揭露、貫穿或波及破壞程序。因此，煤礦生產(chǎn)建設(shè)的整個(gè)過程，都存在著與地下水的斗爭(zhēng)，礦井的生存與發(fā)展，都與這一斗爭(zhēng)息息相關(guān)。水害是煤礦的五大自然災(zāi)害之一。水害的嚴(yán)重程序，受多方面因素影響，如礦井水文地質(zhì)條件，礦井開拓、開采對(duì)地下水源平衡條件的破壞等。新中國建立60年來，隨著煤炭工業(yè)的迅猛發(fā)展，我國煤礦的防治水工作也在不斷地探索前進(jìn)。在學(xué)習(xí)和引進(jìn)國外有關(guān)技術(shù)的同時(shí)，根據(jù)自身的條件和特點(diǎn)進(jìn)行了研究和試驗(yàn)，已初步形成一套有中國特色的礦井防治水理論、對(duì)策、方法、手段和有關(guān)的管理制度。認(rèn)真總結(jié)這些寶貴的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，必將對(duì)我國煤炭工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展起到重要的作用。現(xiàn)代水文地質(zhì)學(xué)的特征，主要表現(xiàn)為：①與現(xiàn)代科學(xué)的新理論新學(xué)科緊密結(jié)合，如系統(tǒng)論、信息論、控制論與相應(yīng)產(chǎn)生的系統(tǒng)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、信息科學(xué)等，對(duì)水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展發(fā)生了重大影響。近年來正在發(fā)展的開放復(fù)雜巨系統(tǒng)理論、非線性動(dòng)力系統(tǒng)理論、以及耗散結(jié)構(gòu)理論等，都會(huì)對(duì)今后水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展，發(fā)生深遠(yuǎn)影響。②現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)與水文地質(zhì)學(xué)的結(jié)合，特別是數(shù)值模擬方法得到普遍應(yīng)用，模型研究成為水資源研究的主要內(nèi)容，使水文地質(zhì)學(xué)從定性研究發(fā)展到定量研究的新階段。③地下水的研究，從地下水系統(tǒng)與自然環(huán)境系統(tǒng)相互關(guān)系的研究，擴(kuò)大到與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)相互關(guān)系的研究。地下水資源的研究，也從數(shù)學(xué)模型發(fā)展到管理模型與經(jīng)濟(jì)模型的研究。④許多新的分支學(xué)科的產(chǎn)生與發(fā)展，如區(qū)域水文地質(zhì)學(xué)，巖溶水文地質(zhì)學(xué)、遙感水文地質(zhì)學(xué)、環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)、醫(yī)學(xué)環(huán)境地球化學(xué)、污染水文地質(zhì)學(xué)，以及數(shù)學(xué)水文地質(zhì)學(xué)、水資源水文地質(zhì)學(xué)等。⑤新技術(shù)、新方法的應(yīng)用，除計(jì)算機(jī)技術(shù)外，如遙感技術(shù)、同位素技術(shù)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)、室內(nèi)模擬技術(shù)，以及有關(guān)水質(zhì)分析技術(shù)等，都得到普遍應(yīng)用，對(duì)推動(dòng)水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展，發(fā)揮了重要作用。第一章 位置、交通及自然地理一、井田位置孔莊煤礦位于江蘇省徐州市西北大約80Km處，井田位于江蘇省沛縣和山東省微山縣境內(nèi)，其東為山東省微山縣金源煤礦，南、北分別是江蘇天能集團(tuán)的沛城煤礦和上海大屯能源股份有限公司的徐莊煤礦。其主井地理坐標(biāo)為東經(jīng)116186。 57′13″，北緯34186。 50′20″。， Km2。二、交通礦區(qū)交通方便，有徐（州）沛（屯）鐵路專用線，在沙塘與隴海鐵路接軌，有礦區(qū)支線到達(dá)孔莊煤礦。區(qū)內(nèi)公路四通八達(dá)，徐州—濟(jì)寧省級(jí)公路縱貫礦區(qū)南北，礦區(qū)內(nèi)連通中心區(qū)和各礦的公路、鐵路通暢。京杭大運(yùn)河從礦區(qū)東部通過，可供100噸級(jí)機(jī)船常年航行，水路交通也較方便，詳見礦區(qū)交通位置圖(圖1—1)。三、自然地理孔莊井田地貌屬黃淮沖積平原，為第四系地層覆蓋地區(qū)，地勢(shì)較平坦，地表廣泛分布古黃河泛濫的砂質(zhì)粘土，地形西高東低，～，～，（1957年）。本區(qū)屬黃河流域與長(zhǎng)江流域過渡性氣候，為季風(fēng)型大陸性氣候，冬季嚴(yán)寒干燥，夏季炎熱多雨。據(jù)沛縣氣象站資料：，（2003年）， mm（1988年），（1971年8月9日），大氣降水多集中在8月份。℃，℃（1972年6月11日），℃(1990年2月1日)。（1969年）。該地區(qū)多季節(jié)風(fēng)，春夏季多東南風(fēng)，秋冬季多偏北風(fēng)，全年以東南偏東風(fēng)為主，,湖區(qū)風(fēng)力一般在5級(jí)左右，雷暴期在4～9月份。圖11大屯礦區(qū)孔莊礦交通位置示意圖第二章 地質(zhì)勘查與采礦第一節(jié) 地質(zhì)勘查工作評(píng)述自1958年開始，先后已完成了七次地質(zhì)勘探工作，現(xiàn)分述如下：江蘇煤炭局169煤田地質(zhì)勘探隊(duì)，在孔莊井田施工了52個(gè)鉆孔，完成鉆探工程量17214米，于1960年3月提交《沛縣煤田孔莊礦區(qū)精查地質(zhì)報(bào)告》，1962年復(fù)審該報(bào)告降為詳查，批準(zhǔn)儲(chǔ)量12272萬噸。1971年和1973年上海水文隊(duì)和大屯地質(zhì)隊(duì)施工4個(gè)鉆孔，完成鉆探工程量1668m。1972年冬至1973年春，湖南、江西兩省煤田地質(zhì)勘探公司所屬地震隊(duì)在井田內(nèi)進(jìn)行了地震工作，完成測(cè)線長(zhǎng)108km。1974年至1975年，原煤炭部147勘探隊(duì)和大屯地質(zhì)隊(duì)在井田內(nèi)共同進(jìn)行精查勘探，東界到16勘探線，勘探面積約22平方公里，共施工鉆孔80個(gè)，工程量40329m，1975年12月由147勘探隊(duì)提交《江蘇省沛縣大屯礦區(qū)孔莊井田地質(zhì)勘探精查報(bào)告（最終）》，經(jīng)煤炭工業(yè)部地質(zhì)局（76）煤地字第46號(hào)文批準(zhǔn)，獲表內(nèi)儲(chǔ)量A+B+C儲(chǔ)量14311萬噸。1977年2月到7月，大屯地質(zhì)隊(duì)以普查為目的，在21線以西完成鉆孔9個(gè)，，350個(gè)物理點(diǎn)，于同年10月提交了控制范圍為8Km2的普查報(bào)告。大屯地質(zhì)隊(duì)按照1979年1月編制的并經(jīng)大屯煤指（79）70號(hào)文批準(zhǔn)的《孔莊井田東部（湖下）勘探區(qū)地質(zhì)勘探設(shè)計(jì)》，于1979年完成12個(gè)鉆孔，同年9月提交了《孔莊井田東部（湖下）地質(zhì)報(bào)告》，+C+D級(jí)儲(chǔ)量8623萬噸。1981年10月，大屯地質(zhì)隊(duì)根據(jù)該隊(duì)編制的《大屯礦區(qū)湖下地質(zhì)勘探設(shè)計(jì)》于1985年再次進(jìn)入湖下施工，至1988年8月基本完成了野外施工任務(wù)，共完成鉆孔41個(gè)，于1988年12月提交了《大屯礦區(qū)孔莊井田（山東省微山湖區(qū)）勘探地質(zhì)報(bào)告》，獲B+C級(jí)儲(chǔ)量11566萬噸，暫不能利用儲(chǔ)量1240萬噸，兩項(xiàng)總計(jì)12806萬噸。經(jīng)山東省礦產(chǎn)儲(chǔ)量委員會(huì)1989年魯?shù)V儲(chǔ)決字第11號(hào)批準(zhǔn)，表內(nèi)儲(chǔ)量（B+C）為11566萬噸，其中B級(jí)儲(chǔ)量2984萬噸，C級(jí)儲(chǔ)量8582萬噸，表外儲(chǔ)量（B+C）為1240萬噸，其中B級(jí)儲(chǔ)量273萬噸。上面總結(jié)的地勘工作均為采礦權(quán)范圍內(nèi)所做的工作，沒有采礦權(quán)范圍外的地勘工作。第二節(jié) 開采現(xiàn)狀一、礦區(qū)開采設(shè)計(jì)方案及開采現(xiàn)狀1970年6月，大屯煤礦工程指揮部設(shè)計(jì)組完成了《沛縣煤田總體規(guī)劃方案（初稿）》，初步確定了礦區(qū)建設(shè)規(guī)模、建設(shè)項(xiàng)目、建設(shè)方針和總投資，并經(jīng)上海市革委會(huì)報(bào)國務(wù)院審批。1970年10月9日，國務(wù)院以（70）國發(fā)電34號(hào)文批復(fù)上海市革委會(huì)，原則同意關(guān)于建設(shè)沛縣煤田的意見。1972年5月，大屯煤礦工程指揮部設(shè)計(jì)室完成了姚橋、孔莊、大屯（徐莊）礦井的初步設(shè)計(jì)。當(dāng)年6月，燃化部在沛縣對(duì)三礦的初設(shè)進(jìn)行了審查，10月，以（72）燃煤開字52號(hào)文同意三對(duì)礦井按設(shè)計(jì)施工?？浊f礦井于1973年10月1日由大屯煤指二十七工程處籌建開工，于1977年7月1日正式竣工投產(chǎn)。該礦采用立井多水平開拓方式，井田內(nèi)有四個(gè)立井，分別為主井、副井和東、南兩個(gè)風(fēng)井。開采深度從130m~1300m。全區(qū)共劃分為四個(gè)開采水平，第一水平標(biāo)高為375m，第二水平標(biāo)高為620m，第三水平標(biāo)高為785m，第四水平標(biāo)高暫定為1000m。其中第一水平（375m水平）為1t礦車主運(yùn)煤系統(tǒng)，第二水平（620m水平）為煤水提升主運(yùn)輸系統(tǒng)，第三水平（785m水平）為皮帶主運(yùn)煤系統(tǒng)。礦井主要生產(chǎn)水平為375m水平和785m水平，620m水平為輔助運(yùn)輸和煤水提升水平。目前該礦375m上、下山生產(chǎn)水平主要采區(qū)有ⅠⅠⅠⅡⅡⅡ5等六個(gè)采區(qū)，其中Ⅱ4采區(qū)為村莊壓煤，暫不可采。785m上、下山生產(chǎn)水平主要采區(qū)有ⅢⅢⅢⅢⅢⅣⅢ3下、Ⅲ4下、Ⅲ5下等九個(gè)采區(qū)，其中Ⅲ1采區(qū)為村莊壓煤，暫不可采，Ⅲ4采區(qū)為村莊壓煤，部分可采。該礦現(xiàn)在采用的采煤工藝有水采、輕型綜采放頂煤和綜采，正常情況下有3個(gè)工作面生產(chǎn)，以輕放工藝為主，綜采和水采為輔，礦井80%以上產(chǎn)量為旱采產(chǎn)量，其余為水采。工作面編號(hào)，第一位代表煤層號(hào)，第二位數(shù)代表開采水平，第三位代表開采區(qū)段，第四位代表工作面編號(hào)。2002006年主要回采了Ⅳ2采區(qū)7431綜放面、Ⅲ3采區(qū)7357352綜放面、Ⅰ4采區(qū)8177177176水采面、Ⅰ5采區(qū)7198191水采面、Ⅰ6采區(qū)7109綜采面。 二、礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量利用情況： 2006年，孔莊煤礦按照礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方案要求，回采了130～840m水平（四水平）。，，主要為工作面落煤損失、厚度損失、采區(qū)巷道頂煤損失、采區(qū)煤柱損失，，%。對(duì)生產(chǎn)的原煤，孔莊煤礦從采掘、運(yùn)輸、地面篩選三道關(guān)卡進(jìn)行煤質(zhì)管理，2006年，堆放于矸石廠，用于鋪路、充填塌陷區(qū)等。三、2008年度擬采工作面2008年擬回采Ⅰ6采區(qū)7109綜采面、Ⅲ2采區(qū)8333綜采面、Ⅲ3采區(qū)7353綜放面、Ⅱ6采區(qū)7201面、Ⅰ5采區(qū)8191水采面、7193西水采面、Ⅰ4采區(qū)7174水采工作面。7109工作面煤層平均傾角18176。，，工作面面積119530m2，資源儲(chǔ)量42萬噸；8333工作面煤層平均傾角28176。，，工作面面積74550m2，；7201工作面煤層平均傾角18176。，，工作面面積152725m2，；7353工作面煤層平均傾角25176。，工作面面積14500m2，；8191工作面煤層平均傾角25176。，，工作面面積30540m2，；7193西工作面煤層平均傾角25176。，，工作面面積78403m2， 7174工作面煤層平均傾角25176。，，工作面面積31867m2。第三節(jié) 礦區(qū)地質(zhì)概況本區(qū)為全掩蓋式煤田，為華北型石炭二迭系含煤建造，屬于山東地臺(tái)“魯西穹折”的豐沛背斜之北翼，靠近背斜軸部，構(gòu)造形態(tài)為一傾向北西的單斜構(gòu)造。全區(qū)在太古界的結(jié)晶基底上沉積了震旦系、寒武系、中下奧陶統(tǒng)，在中奧陶統(tǒng)的剝蝕面上廣泛沉積了中上石炭統(tǒng)、二迭系、侏羅白堊系、第三系及第四系的地層?？浊f井田位于大屯礦區(qū)最南端，陸地部分地層走向一般在60176。左右，湖下擴(kuò)區(qū)部分的地層走向變化較大，主要原因是受井田內(nèi)大斷層的影響，地層走向從NE50～90176。E，傾向北西，地層傾角15～32176。，在斷層附近的產(chǎn)狀稍有變化，沿走向在井田的中部?jī)A角較大，向兩邊傾角逐漸變緩，沿傾向上變化無明顯規(guī)律可循。根據(jù)該礦在勘探以及采掘過程中揭露的斷層統(tǒng)計(jì)資料，落差大于10m的斷層41條，其中逆斷層2條，正斷層39條，落差≧30m的斷層23條，落差30m的斷層18條。礦井地質(zhì)條件分類為Ⅲ類?？浊f井田無褶曲存在。到目前為止，已經(jīng)揭露兩個(gè)陷落柱，陷落柱弱含水，最大長(zhǎng)軸為70m左右、短軸為50m左右，成直立的筒狀，充填物由分選極差、以棱角狀為主、松散膠結(jié)的各種碎屑沉積巖組成，碎屑沉積巖的種類豐富，包括砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及泥巖。工作面遇到陷落柱時(shí)無法正常推采，只能跳采或收面。本區(qū)含煤地層有太原組、山西組、下石盒子組，含煤20余層，％；可采煤層5層(7,7下、121)，％?？碧筋愋蜑镮I類一型。 孔莊井田為一傾向NW緩傾斜單斜構(gòu)造，地層走向NE60176。，井田深部邊界以北為徐莊斷層，南部與西部被石樓沛城斷層、徐莊斷層所切割，有效的阻隔了地表水，第四系中上部砂層水與基巖地下水的水力聯(lián)系，第四系底部含水砂礫層發(fā)育，各基巖含水層通過第四系底部