【導(dǎo)讀】新疆庫車縣科興煤炭實業(yè)有限責(zé)任公司。榆樹嶺煤礦初步設(shè)計。中煤國際工程集團武漢設(shè)計研究院。參加設(shè)計人員名單。專業(yè)姓名職務(wù)或職稱。電氣趙中年高級工程師?？傔\苗鳳然高級工程師。給水排水唐東明高級工程師。環(huán)保崔化亮高級工程師。經(jīng)濟詹新豪高級工程師朱峰工程師。機制劉建平副總、教授級高工。興煤炭實業(yè)有限責(zé)任公司榆樹嶺煤礦新建礦井項目立項審查。[2020]120號《新疆庫車縣捷斯德里克背斜南翼一井田詳查地。質(zhì)報告》評審意見書。于《新疆庫車縣捷斯德里克背斜南翼一井田詳查地質(zhì)報告》。礦產(chǎn)資源儲量評審備案證明。蘇地區(qū)煤炭工業(yè)“十五”規(guī)劃內(nèi)礦井建設(shè)規(guī)模的意見》。

　　

【正文】 未來本區(qū)充水水源和途徑主要為以下幾點： 侏羅系下統(tǒng)含水組 (II 含水組 )露頭處風(fēng)化裂隙發(fā)育，利于大氣降水直接補給，間接接受大氣降水、河水經(jīng)第四系松散層垂直或側(cè)向入滲補給。然后經(jīng)其向深部緩慢運移，由淺至深裂隙發(fā)育逐漸變差，富水性也由強至弱。多以滲入形式匯入井巷，本區(qū) 92 孔為抽水孔，為合理布置抽水實驗進行一次最大降深實驗性抽水 ，當(dāng)降深至 41m 后停 止，其恢復(fù)水位時間長達 38 小時，且有一定規(guī)律性，說明該地段含水層為均質(zhì)，富水性較小。據(jù)原礦井井下排水資料和鉆孔抽水試驗數(shù)據(jù)，均反映該含水組、富水性較弱。其為現(xiàn)礦井井下經(jīng)常性充水水源。 通過水質(zhì)化驗上段與下段含煤系地層，數(shù)據(jù)大致相同，說明地下水有水質(zhì)交替作用，即含煤系地下水補給來自上覆地層。 下 5煤層燒變巖露頭區(qū)在本區(qū)北部、東部分布，燒變巖裂隙發(fā)育，具良好賦水空間和運移通道，直接接受大氣降水補給或間接接受河水經(jīng)第四系松散層補給，然后沿?zé)儙r含水層向深部運移，在火燒底界處受煤層及頂?shù)装鍘r 層阻擋，大部分 賦存 于該處，少部分經(jīng)煤層及頂?shù)装鍘r層繼續(xù)向深部運移。雖然單位時間內(nèi)大氣降水補給有限，但長年積累，在燒變巖底界的低洼處， 賦存 有大量地下水，宛如一座座“地下水倉”，在淺部開采時，燒變巖含水層中的地下水經(jīng)煤層及頂板巖層孔隙、裂隙，滲入井巷。開采中如不慎與其溝通，火區(qū)積水潰入井巷，來勢兇猛，為本區(qū)煤礦開采的主要隱患。另外，區(qū)內(nèi)廢棄老窯。因歷史原因，收集的其采區(qū)范圍與實際情況難免存在一定差異，廢棄老窯采區(qū)中，賦存有大量地下水，其危害性與火區(qū)積水相似。 根據(jù)本區(qū)和相鄰礦井下涌水情況，以及相鄰井田鉆孔抽水試 驗資料，綜合分析結(jié)果：各煤層火燒區(qū)燒變巖裂隙極發(fā)育，形成通暢導(dǎo)水裂隙帶，具較好的儲水空間，利于大氣降水的垂直入滲和河水側(cè)向入滲補給，含水豐富?；鶐r含水層在淺部風(fēng)化裂隙發(fā)育，含水中等，深部含水性較差。 大氣降水形成洪流，直接經(jīng)井口和開采塌陷裂隙匯入井巷，也可發(fā)生淹井事故。 此次對火燒區(qū)范圍圈定，是利用此次鉆孔實際情況和采訪資料推斷，與實際情況難免有出入，原礦井開采情況廢棄礦井巷道均為收集資料，無法確定其可靠性，建議在今后開采中，應(yīng)避開火燒區(qū) 、 廢棄礦井采空區(qū)，利用物探手段詳細(xì)查明礦區(qū)內(nèi)火燒區(qū)分布范圍。充分利 用井下探水設(shè)備，先探后掘，如遇集中出水點，應(yīng)先查明水的來源，制定可行施工方案，火區(qū)積水和老窯積水，為地下水靜資源量，其短時間補給，非常有限，對其進行能量逐漸釋放，杜絕其短時潰入井巷，造成淹井事故。加強煤層頂板管理，防止開采裂隙與上部火燒區(qū)積水，老窯積水溝 通 ，確保安全生產(chǎn)。 綜上所述，本區(qū)段大氣降水為各含水層直接補給源，而瞬時庫車河水對東部斯提克厄肯溝有互補關(guān)系。 （ 五 ） 礦井涌水量預(yù)算 涌水量預(yù)算 根據(jù)本次工作所取得的水文地質(zhì)資料，本區(qū)對將來煤層的開采有較大影響含水層分別為：燒變巖含水層、下侏羅統(tǒng)含煤地層 含水層及阿合組含水層。 （ 1） 火燒區(qū)涌水量 本區(qū)原有礦井 (已廢棄 )經(jīng)調(diào)查訪問有關(guān)資料，原開采下 5號煤層 井筒方向為向南，后向西沿煤層走向開拓巷道，開采水平為 1605m，斜井穿過火燒區(qū)，日排水量 440～ 500m3，大部為火區(qū)積水匯入，煤層及巖層孔隙、裂隙水為很小部分，在燒變巖中巷道越長，其揭露供水邊界也逾長，涌水量就愈大，如不考慮巖石和煤層中孔隙、裂隙水因素，火燒區(qū)積水匯入井巷水量與巷道所揭露的長度、開采深度有關(guān)，假設(shè)如開采下 5煤層，火燒區(qū)最大垂深為 80m，如新建礦井在走向或傾向上穿越火燒區(qū)，斜井角度 23176?！?25176。，那么根據(jù)三角函數(shù)， SinA=ba ，其斜井在火燒區(qū)最大長度 L0為 ，采用經(jīng)驗公式： Q1＝ Q00LL 式中： Q0—— 本區(qū)火燒區(qū)巷道涌水量 500（ m3/d）； Q1—— 新建礦井巷道涌水量（ m3/d）； L0—— 原斜井在燒變巖中巷道長度 90（ m）； L—— 新建斜井坑道長度 （ m）； 依此計算得： 1137 m3/d。 （ 2）含煤系地層涌水量 根據(jù)滲透系數(shù)加權(quán)平均法：本區(qū)含 煤地層與上段阿合組巖系在垂直方向上呈不均質(zhì)的層狀，但21KK或1nnKK?＜ 10，這時可認(rèn)為巖系透水性是均一的或近似均質(zhì)。 K 混 ＝212211 mm mKmK ?? 式中： K K2及 m m2為各層滲透系數(shù)和含水層厚度 K 混 —— 混合滲透系數(shù) ； K1—— 阿合組含水層滲透系數(shù) ； m1—— 阿合組含水層厚度； m2—— 含煤系含水層厚度。 根據(jù)地質(zhì)報 告提供的資料，該礦井含煤系地層涌水量預(yù)計利用施工的 9－ 2 鉆孔抽水資料，礦井涌水量按水動力學(xué)“大井”法計算，坑道范圍為高級資源量分布區(qū)，垂深按 +1500m 水平標(biāo)高，坑道走向長度最大為1750m，地下水頭標(biāo)高為 ，計算結(jié)果為 Q＝ 1560m3/d。 采用公式： Q2＝OO lRMMHK grlg ? ? ）（ 式中： K＝ ，含煤系含水層滲透系數(shù) H＝ ，未來開采水平 1500m 水平降深 M＝ ，含水層平均厚度 a=486m，坑道系統(tǒng)寬度 b=1750m，最大坑道 長度 根據(jù)矩形引用半徑4 )( bar ?? 庫薩公式影響半徑 HKsR 2? ， R0=R+r0 r0=636m， R＝ 1203m， R0=1839m Q＝ 1560m3/d 根據(jù)以上計算，當(dāng)資源量采深至 1500m 水平時，巷道遇火燒區(qū)，未來礦井總涌水量 Q＝ Q1+Q2＝ 1137+1560＝ 2697m3/d。 煤層采深至 1500m 水平時，巷道未穿過火燒區(qū)，正常含煤系地層礦井涌水量為 1560m3/d。 （ 3）采用比擬法計算礦井涌水量 參照方為夏闊坦三號井，位于斯提克厄 肯溝東側(cè)，與本區(qū)東側(cè)相毗鄰，開采煤層為下 10。與本區(qū)同屬一構(gòu)造單元，水文地質(zhì)條件相似，現(xiàn)本工作區(qū) 332 級資源量首采區(qū)最低水平 1500 水平，其水平以上面積從資源量估算圖得為 。 選用經(jīng)驗公式； 0002 SSFF ??? 式中： Q0—— 參照方礦坑涌水量 120（ m3/d） Q2—— 未來礦坑涌水量（ m3/d） F0—— 參照方采空面積 （ km2） S0—— 參照方水位降深 （ km2） S—— 未來開采 1500m 水位降深 （ m） 依次計算：下 10 煤層 332 級資源量開采至 1500m 水平，涌水量為1680m3/d。 涌水量預(yù)算結(jié)果評述 根據(jù)各含水層水文地質(zhì)條件及未來建井巷道系統(tǒng)，按實際情況分別預(yù)算火燒區(qū)巷道系統(tǒng)的涌水量，含煤系地層礦井涌水量，當(dāng)生產(chǎn)巷道在火燒區(qū)穿過時礦井涌水量，其依據(jù)較為合理、適用。 水動力學(xué)法和比擬法所預(yù)算的總涌水量，較為接近，其中不同預(yù)算方法，以及未來不同建井方式都在本次工作予以考慮。其預(yù)算結(jié)果基本反映現(xiàn)水文地質(zhì)條件下礦井涌水量，可 作為未來礦井建設(shè)的參考依據(jù)。 綜合分析以上因素， 此次設(shè)計井下巷道未穿過火燒區(qū)，其 礦井正常涌水量 按比擬法計算結(jié)果 取 1680m3/d。 地質(zhì)報告未提供最大涌水量，設(shè)計最大涌水量暫按巷道穿過火燒區(qū)時的涌水量與礦井正常涌水量之和考慮， 即礦井最大涌水量為 2817 m3/d。 六 、其它開采技術(shù)條件 （一） 煤層頂?shù)装? 煤層頂?shù)装鍘r性特征 下 5煤層：頂板為深灰～灰黑色粉砂巖、泥巖，粉砂巖較堅硬，層面間含白云母碎屑，局部含炭質(zhì)較高。泥巖致密，泥砂質(zhì)膠結(jié)，層面較光滑細(xì)膩，局部含炭質(zhì)較高，遇水膨脹變形。底板為深灰～灰黑色粉 砂巖，致密較堅硬，具交錯斜層理，層面間含少量白云母碎屑及炭核。 下 7煤層結(jié)構(gòu)夾有 ～ 的炭質(zhì)泥巖或粉砂巖，井田中軸部頂板為灰黑色炭質(zhì)泥巖，北翼為深灰色細(xì)砂巖。炭質(zhì)泥巖結(jié)構(gòu)致密，層面光滑細(xì)膩，易碎，局部砂質(zhì)含量較高。細(xì)砂巖較堅硬，致密，具斜砂質(zhì)含量較高。細(xì)砂巖較堅硬，致密，具斜層理，含有炭質(zhì)結(jié)核。底板為灰黑色炭質(zhì)泥巖和深灰色粉砂巖，炭質(zhì)泥巖致密，泥質(zhì)膠結(jié)，層面光滑，細(xì)膩，粉砂巖，致密較堅硬，具斜層理。 下 8煤層：頂板為灰黑色～黑色炭質(zhì)泥巖，致密，細(xì)膩，遇水易碎，泥砂質(zhì)膠結(jié)；底板為深灰～灰黑色粉砂 巖，致密，較堅硬，細(xì)膩，遇水易碎，泥砂質(zhì)膠結(jié)，含有少許炭質(zhì)。 下 10 煤層：頂板為灰白～淺灰色細(xì)砂巖，以石英、長石為主，黑色巖屑次之，泥鈣質(zhì)膠結(jié)；底板為深灰 — 灰黑色粉砂巖，致密，粉砂巖結(jié)構(gòu)、層面細(xì)膩、光滑，具斜層理。 下 12 煤層：頂板為灰黑色 — 淺灰色粉砂巖，偽頂為薄層炭質(zhì)泥巖，性脆致密，泥砂質(zhì)膠結(jié)，巖性較堅硬，具斜層理，夾薄層狀細(xì)砂巖；底板為深灰色粉砂巖或灰色細(xì)砂巖，微含炭質(zhì)，致密，細(xì)膩，堅硬，性脆。 煤層頂?shù)装鍘r石力學(xué)特征 根據(jù)各煤層頂?shù)装鍘r石物理試驗數(shù)據(jù)，對本礦主采煤層頂?shù)装逶u述如下： （ 1）下 5 煤層 頂?shù)装澹簬r石單向抗壓強度指標(biāo)為較好的半堅硬巖層，為隱定頂板，但在南界外 D－ 2 鉆孔中，頂板為泥巖，遇水易軟化，膨脹變形，為不穩(wěn)定頂板，說明在礦區(qū)內(nèi)其差異性較大，底板較穩(wěn)定。 （ 2）下 7 煤層頂?shù)装澹簬r石單向抗壓強度指標(biāo)為稍差的半堅硬巖層，泥巖遇水軟化，膨脹變形，為穩(wěn)定性中等偏差的頂板；底板泥巖、粉砂巖，遇水軟化，膨脹變形，為較差的底板。 （ 3）下 8 煤層：頂板巖石單項抗壓強度指標(biāo)為稍軟的半堅硬巖層，遇水易變形，穩(wěn)定性中等的頂板，底板粉砂巖，遇水易變形。 （ 4）下 10 煤層：頂板巖石單項抗壓強度指標(biāo)為軟弱 —— 半堅硬巖 層，為穩(wěn)定性中等偏差的頂板；底板粉砂巖，遇水易軟化。 （ 5）下 12 煤層：頂板巖石單項抗壓強度指標(biāo)為稍硬的半堅硬巖層，為穩(wěn)定的中等頂板；底板細(xì)砂巖、粉砂巖，不易膨脹變形，為較穩(wěn)定的底板。 各煤層頂?shù)装鍘r石物理力學(xué)試驗成果見表 128。 煤層頂?shù)装鍘r石物理力學(xué)試驗成果表 表 128 煤層 編號 采樣 地點 類別 巖性 單向抗壓強度（ Mpa） 抗拉 強度 （ Mpa） 抗剪 強度 （ Mpa） 軟化 系數(shù) （ Mpa） 天然狀態(tài) 飽和狀態(tài) 干燥狀態(tài) 下 5 10－ 2 頂板 粉砂巖 底板 粉砂巖 D－ 1 頂板 細(xì)砂巖 底板 粉砂巖 下 7 9－ 2 頂板 粉砂巖 底板 粉砂巖 0 0 鄰區(qū) 頂板 粉砂巖 底板 粉砂巖 下 8 9－ 2 頂板 粉砂巖 底板 粉砂巖 鄰區(qū) 頂板 炭質(zhì)泥巖 底板 粉砂巖 下 10 9－ 2 頂板 粉砂巖 底板 粉砂巖 鄰區(qū) 頂板 粉砂巖 底板 粉砂巖 下 12 10－ 2 頂板 粉砂巖 底板 粉砂巖 （二）瓦斯、煤塵及煤的自燃 瓦斯 本次地質(zhì)報告分別對下 下 下 下 12煤層采取了瓦斯煤樣，分別利用下 下 10 煤層瓦斯化驗結(jié)果，同時又收集該鄰區(qū)現(xiàn)有二個生產(chǎn)井的瓦斯檢測記錄，經(jīng)整理分析如下： （ 1）煤層瓦斯含量 由化驗結(jié)果分析：本區(qū)煤層瓦斯含量以甲烷（ CH4）、氮氣（ N2）成份占多，其中下 5 煤層瓦斯分帶屬氮氣～沼氣帶，煤層上部甲烷含量相對較高，下 7 煤層屬氮氣～沼氣帶，下 10 煤層屬氮氣～沼 氣帶或沼氣帶，在D－ 1 孔甲烷（ CH4）含量較高，應(yīng)引起重視，下 12 煤層屬于二氧化碳～氮氣帶。 各煤層瓦斯測定成果見表 129。 鉆孔煤層瓦斯樣測定成果表 表 129 采 樣 地 點 煤 層 編 號 采 樣 深 度 （ m） 瓦斯成份（％） 瓦斯含量（ mL/g） 煤質(zhì)分析 瓦斯 分帶 CH4 CO2 N2 CH4 CO2 D1 下 10 ～ CH4 D2 下 5 ～ N2～ CH4 92 下 5 ～ N2～ CH4 92 下 5 ～ N2～ CH4 92 下 7 ～ N2～ CH4 91 下 10 ～ N2～ CH4 92 下 12 ～ CO2～ N2 （ 2）瓦斯風(fēng)化帶深度 根據(jù)鉆孔測定成果分析， D－ 2 和 9－ 2 孔下 5煤層為氮氣～沼氣帶，其采樣深度在 ～ 171． 70m 和 192～ 之間，下 12 煤層采樣深度在 ～ 之間； D1 孔下 10煤層屬沼氣帶，其采樣深度在～ ；因此本區(qū)瓦斯風(fēng)化帶深度在 171～ 344m 之間，結(jié)合其它礦區(qū)資料，本礦區(qū)瓦斯風(fēng)化帶深度確定為距地表垂深 344m。 （ 3）礦井瓦斯等級鑒定 該礦井詳查地質(zhì)報告 對相鄰區(qū)夏闊坦煤礦進行調(diào)查