【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0800kN。 礦區(qū)水資源概況 地表水潘謝礦區(qū)水資源豐富，中國(guó)七大河流之一的淮河橫穿礦區(qū)?；春舆^境多年平均徑流量216億立方米/年?？菟?5～40億立方米/年，淮河水位由蚌埠閘控制。礦區(qū)內(nèi)還分布有西淝河、濟(jì)河、穎河、架河、港河、泥河等河流，沿淮湖泊洼地主要有瓦埠湖、高塘湖、城東湖、城西湖、芡河洼等。湖面面積4600km2，中小型水庫(kù)面積107km2。江淮地區(qū)雨水充沛?，F(xiàn)擴(kuò)建工程已完成。南水北調(diào)東線工程竣工后，年凈增供水量12億立方米。 地下水資源潘謝礦區(qū)屬安徽省淮北平原水文地質(zhì)區(qū)，為淮河沖積平原，沉積有巨厚的新生界地層，由松散的砂、細(xì)砂、砂礫和粘土等組成，為孔隙含水層。按巖性組合特征和含水層的富水性，自上而下劃分為四個(gè)含水層（組）：第一含水層由中、細(xì)砂組成，為半承壓孔隙含水層，埋深40m左右，含水層厚14～34m；第二含水層，由細(xì)砂、中砂組成，為承壓孔隙含水層，埋深40～120m左右，含水層厚30～50m；第三含水層，由中砂、粗砂為主組成，為承壓孔隙含水層，埋深130～350m左右，含水層厚240m左右；第四含水層由砂、砂礫組成，為承壓孔隙含水層，埋深360 m以下，含水層厚100m左右。礦區(qū)供取水為淺部地下水，即第一、第二兩含水層，主要為第二含水層，由細(xì)砂、中砂等組成，為弱承壓~承壓孔隙含水層，埋深9～120 m，含水層一般厚60～80m，水位埋深1～3m，～，富水性中等～強(qiáng)，礦化度小于1克/升的HCO3Na型淡水，宜于飲用和灌溉，一般無(wú)水質(zhì)問題。礦區(qū)地下水動(dòng)態(tài)為典型的滲入蒸發(fā)型，主要補(bǔ)給來源為大氣降水垂直入滲，其次為河流、湖泊、人為蓄水滲入補(bǔ)給。地下水動(dòng)態(tài)變化受季節(jié)性控制。地下水運(yùn)動(dòng)以垂向?yàn)橹?，自然流速極慢，排泄方式主要為人工開采、地面蒸發(fā)及植物吸收蒸騰。潘謝礦區(qū)為礦井生產(chǎn)建設(shè)需要，進(jìn)行了五個(gè)區(qū)塊的供水水源勘探，每個(gè)勘探范圍內(nèi)天然越流補(bǔ)給量為17000～21000 m3/d，平均年降水入滲量為25000～50000m3/d。礦井實(shí)際開采與需求水量小于補(bǔ)給量，表明礦區(qū)地下水豐富，開采保證程度高，能夠滿足礦區(qū)建設(shè)與長(zhǎng)期使用的需求二、項(xiàng)目的必要性、可行性及以往工作分析 以往工作分析 淮南煤礦淮堤下采煤淮河是中國(guó)的重要河流之一。干流流經(jīng)淮南礦區(qū)的李嘴孜、新莊孜和謝李深部井井田上方。 淮河與礦區(qū)分布對(duì)照?qǐng)D，％，大量壓煤嚴(yán)重制約了淮南礦區(qū)的正常生產(chǎn)發(fā)展。為了充分利用煤炭資源，延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限，淮南礦業(yè)集團(tuán)自20世紀(jì)60年代進(jìn)入淮堤下采煤。至今歷經(jīng)50多年，積累了淮河河床下、淮河堤防下采煤的成功經(jīng)驗(yàn)，在理論研究方面也取得了相應(yīng)的飛躍，取得了一系列試驗(yàn)研究成果，“三下采煤技術(shù)”曾分別榮獲煤炭工業(yè)部科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)（1983年）和國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)（1985年），淮河堤下采煤技術(shù)獲安徽省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)（1983年）。截止2005年，在淮河下、六坊堤下和西淝河下累計(jì)采煤5900萬(wàn)噸，既開采了煤炭資源，又保證了河流的安全。事實(shí)證明，淮南礦業(yè)集團(tuán)在淮河堤下采煤的理論研究和經(jīng)驗(yàn)積累的基礎(chǔ)上，形成了符合淮南礦區(qū)實(shí)際和具有自己特色的“三下”采煤技術(shù)，已具備在建筑物下、水體下、鐵路下（稱“三下”）采煤的能力?；吹滔虏擅河绊懬闆r六坊堤是淮河大堤的重要組成部分，從1974年開始，淮南礦務(wù)局李嘴孜礦就開始在六坊堤下試采，在淮河這樣大的水體及河堤下開采，我國(guó)尚屬首次。1973年～1981年6月，先后從淮河漫灘、河床及河堤下開采了C15到B4共9個(gè)煤層（其中漫灘1個(gè)，河床及河堤下8個(gè)），，同時(shí)通過系統(tǒng)的觀測(cè)，積累了大量的數(shù)據(jù)，取得了淮堤下采動(dòng)變形規(guī)律。1974年4月～1975年4月，李嘴孜礦C15煤層采動(dòng)后，，，此時(shí)地表和堤體未見明顯的裂縫。1975年5月，李嘴孜礦東二東C13第一分層推進(jìn)達(dá)90m后，發(fā)現(xiàn)地表有平行切眼方向的細(xì)小裂縫，縫寬2～5mm，縫距2m左右。，～，～，平均4mm/m，因此可以認(rèn)為當(dāng)水平變形達(dá)2～4mm/m時(shí)，地表和堤體可出現(xiàn)裂縫。1976年3月，李嘴孜礦C13第二分層采后，發(fā)現(xiàn)地表有平行工作面向和切眼圍繞采空區(qū)四周的橢圓狀裂縫帶（地表最大拉伸區(qū)），帶寬40m，裂縫開口寬度一般為10～20mm，密度2m左右一條。經(jīng)在堤體南側(cè)開挖，其延展深度2～3m，傾向采空區(qū)，角度很陡。1976年下半年，李嘴孜礦C13第三層采后，裂縫帶位置變化不大，但裂縫開口寬度加大了，為120～250mm，落差為140～200mm，經(jīng)在堤北側(cè)地表開挖發(fā)現(xiàn)裂縫深1m左右，急速收斂到寬度10～20mm，裂縫陡直，傾向采空區(qū)，裂縫密度為1m左右一條?！?，堤體為10mm/m，縫寬10mm。因堤體與煤層走向斜交，此裂縫帶對(duì)堤體影響有兩段（155?！?4＃測(cè)點(diǎn)處長(zhǎng)40m，158?！?61＃測(cè)點(diǎn)處長(zhǎng)90m），裂縫斜切和橫切堤體，其延展深度已完全切割到堤底。1977年～1980年，開始對(duì)李嘴孜礦B層煤開采，堤體水平拉伸變形繼續(xù)擴(kuò)大。 六坊堤變形觀測(cè)數(shù)據(jù)表煤 層分層數(shù)累計(jì)煤厚（m）深厚比H0/m變形值裂縫發(fā)育情況傾斜（mm/m）曲率（103/m）水平變形（mm/m）E2E上段C245切眼上方地表有10mm裂縫E3E下段C253切眼上方地表有10mm裂縫E3W下段C231－下山方向堤及地表有裂縫E3E上段段B9b235*下山方向堤及地表有裂縫E3E上段段C238切眼上方地表有裂縫E2E上段段C328下山方向地表形成臺(tái)階式裂縫E3E上段段B8b326下山方向地表形成臺(tái)階式裂縫E2E上段段B8b322下山方向地表形成臺(tái)階式裂縫從20世紀(jì)80年代起，經(jīng)原煤炭部批準(zhǔn)后進(jìn)行確保堤下開采，新莊孜礦開始將大部分采場(chǎng)延伸至淮河老應(yīng)段確保堤煤柱內(nèi)。至今，淮堤下已累計(jì)采出煤炭2300多萬(wàn)t。原堤頂已分別在保證水位線以下4m和行洪水位以下12m。近期，李嘴孜和新莊孜兩礦每年采出煤炭200萬(wàn)t。 新莊孜、李嘴孜礦對(duì)淮堤的影響情況表礦名采動(dòng)堤段開采時(shí)間影響堤長(zhǎng)(m）原堤性質(zhì)原堤斷面維護(hù)措施新莊孜礦五號(hào)井圍堤1959～530砂質(zhì)粘土堤工廠圍堤頂寬3～5m加高堤身北隔堤1967～1000砂質(zhì)粘土堤塌陷積水區(qū)隔堤頂寬10m加高堤身淮堤老應(yīng)段副堤1972正堤19848002820砂質(zhì)粘土堤確保堤頂寬3m加寬、加高堤身，錐探灌漿，水平防滲六方堤1983～3650亞粘土堤行洪堤頂寬3m～4m加寬、加高堤身，錐探灌漿，水平防滲李嘴孜礦淮堤黑李段1966波及影響1440m砂質(zhì)粘土堤確保堤頂寬10m加高堤身，裂縫灌漿，貼坡防滲六方堤1974～1440亞砂土堤行洪堤頂寬3m～4m加寬、加高堤身灌漿鋪塑料膜水平防滲至今淮堤下采煤影響堤段長(zhǎng)度為：，淮堤最大下沉：確保堤6m，行洪堤13m。 淮堤維護(hù)加固措施為保證淮堤的防洪安全，淮南礦業(yè)集團(tuán)每年對(duì)影響堤段均進(jìn)行了加固處理，主要采取了以下加固措施。1）增加堤頂高度（超高），考慮到采動(dòng)裂縫的影響，保證裂縫底部高于設(shè)計(jì)洪水位，。2）加寬了堤身，按在設(shè)計(jì)洪水位時(shí)裂縫不會(huì)裂穿堤身控制，將確保堤堤頂寬度加寬到30m，行洪堤堤頂寬度加寬到50m。確保堤采用煤矸石支撐體，粘性土為防滲體的組合堤。組合堤堤型與斷面組合堤由粘性土和煤矸石組成，其中粘性土斜墻作為防滲體，煤矸石堤作為支撐體，并在煤矸石堤和土堤體界面上鋪設(shè)土工布及中砂、碎石反濾層。行洪堤采用亞砂土碾壓及水力充填。3）填筑護(hù)堤地，為減小堤身高度，便于巡查，方便運(yùn)行管理，在常水位以上兩側(cè)設(shè)置了設(shè)置護(hù)堤平臺(tái)，確保堤護(hù)堤地寬50m，行洪堤護(hù)堤地寬30m。4）迎水面的防浪防滲。采取粘性土斜墻和復(fù)合土工膜雙重防滲措施，迎水面采用干砌塊石或預(yù)制混凝土護(hù)坡。5）采動(dòng)裂縫區(qū)的錐探灌漿。對(duì)于受采動(dòng)影響的堤段，特別是采動(dòng)拉伸區(qū)，用錐探機(jī)打孔灌漿。灌漿材料采用粘性不太高的粘土，錐探機(jī)打孔的孔距和孔深根據(jù)堤體受采動(dòng)損害情況而定。由于開采是連續(xù)進(jìn)行的，所以在每年汛期前，對(duì)受采動(dòng)拉伸區(qū)的堤體都要灌漿一次，以提高堤體的抗?jié)B能力和穩(wěn)定性。6）由于淮南段淮堤位于Ⅶ度地震區(qū)，淮堤黑李段下伏淤泥質(zhì)土和細(xì)砂層，在地震作用下將發(fā)生液化，采用了振沖碎石樁加固處理?；吹滩蓜?dòng)影響段經(jīng)受了1975年至今淮河多次洪水的考驗(yàn)，均未出現(xiàn)險(xiǎn)情而安全渡汛。、。 確保堤加固最終標(biāo)準(zhǔn)斷面圖 行洪堤加固最終標(biāo)準(zhǔn)斷面圖采動(dòng)區(qū)淮堤加固的試驗(yàn)研究受采動(dòng)影響的淮堤，其下沉和變形的強(qiáng)度很大，最大下沉達(dá)到13m左右，最大拉伸變形超過30mm/m，其影響周期很長(zhǎng)，連續(xù)時(shí)間將超過20a。對(duì)于長(zhǎng)期處于移動(dòng)變形的淮堤，當(dāng)汛期來臨處于高水位時(shí)，特別在同時(shí)發(fā)生8176。地震的最壞狀態(tài)，能否穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)安全渡汛？為此，在淮堤加固過程中，通過采用有限元計(jì)算分析了加固后淮堤的變形幅度、穩(wěn)定情況、應(yīng)力狀況、抗液化安全度；通過振動(dòng)試驗(yàn)，模擬地震情況下淮堤的抗震能力；通過離心模型試驗(yàn)驗(yàn)證了漸沉堤防的穩(wěn)定狀況；通過二維滲流電模擬試驗(yàn)驗(yàn)證了加固淮堤的滲流穩(wěn)定性；進(jìn)行了相似模型裂縫滲流試驗(yàn)、堤壩移動(dòng)變形預(yù)測(cè)模型試驗(yàn)、煤矸石堤坡環(huán)保植被試驗(yàn)等多個(gè)課題進(jìn)行專題研究。研究結(jié)果認(rèn)為，按以上方案加固，保證工程施工質(zhì)量，受采動(dòng)影響的淮堤在各種運(yùn)行情況下是安全的。采動(dòng)區(qū)淮堤監(jiān)測(cè)體系及監(jiān)測(cè)成果綜合分析1）淮堤堤體內(nèi)外動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)體系（1）淮堤表面位移觀測(cè)系統(tǒng)：根據(jù)從高級(jí)到低級(jí)逐級(jí)控制的原則，堤壩表面移動(dòng)變形觀測(cè)系統(tǒng)由監(jiān)控網(wǎng)和堤壩移動(dòng)變形觀測(cè)站組成，以監(jiān)測(cè)漸沉式淮堤的表面位移。（2）堤體內(nèi)部變形觀測(cè)系統(tǒng)：堤體內(nèi)部移動(dòng)變形觀測(cè)采用鉆孔測(cè)斜儀和鉆孔伸長(zhǎng)儀組成的三維測(cè)量系統(tǒng)，以監(jiān)測(cè)堤身內(nèi)部變形。2）淮堤表面觀測(cè)站實(shí)測(cè)資料分析通過對(duì)受采動(dòng)影響淮堤精度測(cè)量，獲得了大量豐富的淮堤移動(dòng)與變形觀測(cè)資料，這些資料體現(xiàn)了淮堤的沉陷動(dòng)態(tài)。對(duì)堤壩動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)成果分析后，總體上可以得出以下結(jié)論：（1）1991～1995年間，受開采影響的堤壩移動(dòng)變形是連續(xù)的、漸變的、下沉盆地是平緩的。地表和堤壩在開采影響過程中發(fā)現(xiàn)的裂縫基本上在分析預(yù)測(cè)的深度和寬度范圍內(nèi)，這些裂縫經(jīng)過灌漿等必要的技術(shù)手段處理后，順利地度過了1991年和以后幾年的洪水考驗(yàn)。只要保證堤壩維修、加固和灌漿等工程質(zhì)量，淮堤安全是有保證的。（2）在局部范圍內(nèi)累計(jì)的拉伸變形值比較大，這是由于多個(gè)采空區(qū)邊界重疊所致。因此，采場(chǎng)的接替安排需要做進(jìn)一步的改進(jìn)，應(yīng)當(dāng)盡量避免各煤層采空區(qū)邊界的重疊，減小水平變形值，以避免開采引起的裂縫達(dá)到極限深度，使灌漿處理裂縫的效果更好。（3）在已經(jīng)形成的局部的拉伸變形集中帶，雖然堤壩表面經(jīng)過充填灌漿加固，使產(chǎn)生的裂縫或疏松區(qū)得到消除，但堤體內(nèi)部及堤基中產(chǎn)生的疏松區(qū)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)消失。因此，應(yīng)該盡快開采相鄰的工作面，使各煤層開采邊界錯(cuò)開，或者加大灌漿的深度和灌漿量。堤壩加固效果由于確保堤和六坊堤的加固方法不同，對(duì)堤壩的影響也存在差異。根據(jù)監(jiān)測(cè)資料分析，在采用上述加固方法時(shí)，確保堤（老應(yīng)堤、黑李段）新充填2～3m范圍內(nèi)的土需要一定的穩(wěn)定和密實(shí)時(shí)間。2～3m以下的充填土則基本上處于穩(wěn)定狀態(tài)，與自然土層無(wú)明顯差異。六坊堤加固施工的方法直接影響到堤頂以下5m的范圍，即該范圍內(nèi)除了受采動(dòng)的影響外，還明顯受灌漿、排水等施工過程等外界擾動(dòng)影響，還要受自然雨水沖刷等因素的影響。5m以下則與自然土層無(wú)明顯的差異。以上監(jiān)測(cè)結(jié)果說明，在目前的堤壩加固方法和施工質(zhì)量的前提下，堤壩的加固效果是好的，堤壩下采煤采動(dòng)區(qū)堤防加固措施是有效的、安全的。在每年汛前，對(duì)受采動(dòng)影響的堤體淺部都要進(jìn)行錐探充填灌漿，這一措施是十分必要的，仍需要堅(jiān)持并保證質(zhì)量。不僅可以充填由于開采引起的裂縫和疏松，還可促使淺部新充填土及早密實(shí)，提高堤體的抗?jié)B能力和穩(wěn)定性?；吹淌懿蓜?dòng)段經(jīng)受了1975年至今淮河多次洪水的考驗(yàn)，均未出現(xiàn)險(xiǎn)情而安全渡汛。 山東兗州集團(tuán)鮑店礦山東兗州煤業(yè)股份有限公司鮑店煤礦地處山東省鄒城市， km2，是我國(guó)自行設(shè)計(jì)和施工的年產(chǎn)300萬(wàn)噸的特大型全綜采機(jī)械化礦井，1986年6月10日投產(chǎn)，目前核定年生產(chǎn)能力已達(dá)640萬(wàn)噸，配有同等產(chǎn)能的現(xiàn)代化洗煤廠一座。泗河發(fā)源于山東省泰安新泰市太平頂，為二級(jí)河道，流經(jīng)濟(jì)寧市泗水、曲阜、兗州、鄒城、微山，于濟(jì)寧市任城區(qū)辛閘村入南陽(yáng)湖，全長(zhǎng)159 km，流域面積2357km2。在鮑店煤礦井田范圍內(nèi)自北向西南流過井田西部露頭煤附近。在井田范圍內(nèi)， 萬(wàn)t。鮑店礦位于泗河下開采，泗河堤防等級(jí)二級(jí)，為二十年一遇防洪設(shè)計(jì)，五十年一遇洪水校核。據(jù)統(tǒng)計(jì)截止2003年。 泗河河下采煤河道塌陷治理工程統(tǒng)計(jì)表2004～2006年又對(duì)1311314綜放面采用綜采放頂煤開采，全部垮落法管理頂板，1312工作面自2004年10月25日開采至2005年4月29日停采，實(shí)際采出率為91%。1314自2005年9月26日開采至2006年1月24日停采， 萬(wàn)t，%。由于工作面的開采在泗河?xùn)|堤兩側(cè)形成面積巨大的下沉盆地，使河堤、河槽、兩側(cè)灘地、護(hù)堤地下沉形成大坑，在工作面中部形成最大下沉區(qū)，下沉量達(dá)到8 m左右。在工作面開采過程中，沿工作面走向方向每隔30 m左右產(chǎn)生與工作面平行的裂縫，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明， m。由于堤防下沉量大，工作面的開采時(shí)間必須避開汛期開采。因此，選擇兩工作面的開采時(shí)間為冬季枯水期。在工作面開采前，根據(jù)沉陷預(yù)計(jì)，對(duì)堤防、護(hù)堤地、灘地按照沉陷預(yù)計(jì)值進(jìn)行預(yù)加固，分層上土，分層碾壓，達(dá)到設(shè)計(jì)值加沉穩(wěn)值。大堤穩(wěn)沉后，對(duì)堤防進(jìn)行灌漿處理，對(duì)灘地、護(hù)堤地、堤防進(jìn)行整理，對(duì)河岸進(jìn)行護(hù)砌。新的堤防按50