【正文】 ⑴ 對 ~ 粘土層 c? = ① 由多姆克公式按第三強(qiáng)度理論 d ssPPEa ????? ? ? ?????? ? ? ?? ? ? ??? 式中： dE ：凍結(jié)壁厚度 m a：凍結(jié)壁內(nèi)半徑 m p：為地壓 取 p =，（ H 為深度， m） MPa s? ：為凍土的塑性極 限，用長時(shí)抗壓強(qiáng)度 c? 代替 本式中： a= p= = MPa s? 取 c? = MPa 帶入上式可得： 23 . 5 7 3 7 3 . 5 7 3 73 . 8 0 . 2 9 2 . 34 . 1 4 4 . 1 4dE??? ? ? ?? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ??? = ② 由多姆克公式按第四強(qiáng)度理論 d ssPPEa ????? ? ? ?????? ? ? ?? ? ? ??? 23 = 23 . 5 7 3 7 3 . 5 7 3 73 . 8 0 . 5 6 1 . 3 34 . 1 4 4 . 1 4??? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ??? = ③ 由經(jīng)驗(yàn)公式： dE aH??? 式中： dE ：凍結(jié)壁厚度 m a：井筒掘進(jìn)半徑 m H：凍結(jié)壁計(jì)算深度 m ? 、 ? 經(jīng)驗(yàn)常數(shù)， ? =， ? = 帶入上式： 0. ? ? ? = 由①②③得到： 7 .4 6 4 5 .6 0 2 4 .6 7 53dE ??? = ⑵ 對 ~ 粘土層 c? = MPa 同理：①由多姆克公式按第三強(qiáng)度理論 d ssPPEa ????? ? ? ?????? ? ? ?? ? ? ??? 20 . 0 1 3 3 0 2 . 1 5 0 . 0 1 3 3 0 2 . 1 53 . 8 0 . 2 9 2 . 35 . 3 3 5 . 3 3????? ? ? ?? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ??? = ② 由多姆克公式按第四強(qiáng)度理論 d ssPPEa ????? ? ? ?????? ? ? ?? ? ? ??? 20 . 0 1 3 3 0 2 . 1 5 0 . 0 1 3 3 0 2 . 1 53 . 8 0 . 5 6 1 . 3 35 . 3 3 5 . 3 3??? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? = ③ 由經(jīng)驗(yàn)公式： dE aH??? 0 .6 10. 04 3. 8 30 2. 15? ? ? = 則： 6 .3 1 6 4 .3 1 3 4 .9 5 23dE ??? = ⑶ 對 ~ 礫砂質(zhì)粘土層 c? = MPa ① 由多姆克公式按第三強(qiáng)度理論 24 d ssPPEa ????? ? ? ?????? ? ? ?? ? ? ??? 20 . 0 1 3 3 2 3 . 4 0 0 . 0 1 3 3 2 3 . 4 。 主井表土層深度 為 ，新生界深部厚粘土層單層厚度較大、埋藏深、單軸抗壓強(qiáng)度低、蠕變特性顯著，為了確保井筒安全連續(xù)施工和上部快速施工的要求，確定主井井筒 采用 一次 全深 凍結(jié)方案， 采用外 、 中 、 內(nèi)三圈孔共同運(yùn)轉(zhuǎn)的施工方法 ，外圈凍結(jié)孔為主凍結(jié)孔，采用差異凍結(jié)。 21 第三章 朱集礦主井 凍結(jié)壁設(shè)計(jì) 基本數(shù)據(jù) ：井筒凈直徑： 凍結(jié)深度： 399m 鹽水溫度： 32℃ 表土層厚度： 主井 井筒特征 表： 表 31 主井井筒主要技術(shù)特征表 序號 項(xiàng)目 單位 主井 備注 1 井口自然標(biāo)高 m + 2 井口設(shè)計(jì)標(biāo)高 m +24 3 井筒凈直徑 m Φ 4 中心坐標(biāo) m X= Y= 5 表土層厚度 m 6 基巖風(fēng)化帶厚度 m 7 支護(hù) 厚度 凍結(jié)段 鋼筋混凝土 基巖段 素混凝土 8 凍結(jié)段最大井壁厚度 mm 1050~1600 9 井筒設(shè)計(jì)深度 m 984 表 32 主井主要凍結(jié)技術(shù)參數(shù)表 序號 參數(shù)名稱 單位 主 井 1 井筒凈直徑 m Φ 2 井壁厚度 m ~ 3 井筒最大荒徑 m Φ 4 表土層深度 m 5 凍結(jié)壁平均溫度 ℃ 15 6 積極凍結(jié)期鹽水溫度 ℃ 32 7 凍結(jié)深度 m 399 8 需要凍結(jié)壁厚度 m 9 凍結(jié)孔徑向偏徑 m 22 凍結(jié)方案的選擇 根據(jù)《礦山井巷工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》第 條規(guī)定：立井井筒的凍結(jié)深度必須穿過基巖風(fēng)化帶，伸入不透水的穩(wěn)定 巖層 10m 以上。 ⑤ 井下高溫和瓦斯的治理 a. 礦井熱害防治的措施很多，歸納起來主要有兩種類型：一是非制冷降溫措施主要包括選擇合理的開拓方式，增大通風(fēng)量、改革通風(fēng)形式、采煤工藝；另一種是采用機(jī)械制冷降溫。 ④ 礦井水 的 綜合 利用 礦井水不斷排至地表，如果把這些水任意排放到河、溝里，將會(huì)造成地表水體（河流、水溝）的污染，應(yīng)該把井下出水直接排入礦井水凈化站，采 取凈化處理，處理后礦井水部分用于選煤廠洗煤用水或工業(yè)場地非生活用水，剩余部分排放入溝河。 b. 含炭的煤矸石粉碎做燒窯或發(fā)電燃料等。 ③ 矸石山的處理和利用 煤礦長期生產(chǎn)，礦井排出的煤矸石堆面積逐漸擴(kuò)大、高度增加，容易產(chǎn)生崩塌、滑坡，還占用大量耕地，長期堆放也將污染環(huán)境，根據(jù)兩淮和外地經(jīng)驗(yàn)，可作如下利用： a. 礦井初期排出矸石可用于工業(yè)場地平整和道路路基基礎(chǔ)填料。礦井的長期排水，會(huì)造成四含水位持續(xù)下降，從而導(dǎo)致地面產(chǎn)生沉降，必須采取合理防治措施，如通過鉆孔向四含灌水使四含水位升高或保持一定高度，從而防止地面繼續(xù)沉降。 ⑸ 礦井環(huán)境地質(zhì)問題的治理方法和措施 ① 控制大氣污染和噪音 鍋爐排放出的大氣污染物，應(yīng)該采用高效除塵器進(jìn)行消煙除塵，對產(chǎn)生噪音的污染源可安裝消聲器使 噪聲降低。瓦斯含量隨著煤層埋深的增加，其瓦斯含量有逐漸增大的趨勢，煤層埋深 970m水平以上瓦斯含量平均值 ～ m3/t ④ 瓦斯情況 19 可采煤層瓦斯成分最高達(dá) %，瓦斯含量最高達(dá) ③ 井下熱害 本井田的恒溫帶深度是 30m，溫度為 ℃，溫度梯度為 ～ ℃ /百 m；平均 ℃ /百 m 一級高溫區(qū)（ 31℃）平均在 564m 以下，二級高溫區(qū)（ 37℃）平均在 736m 以下；而 970m 水平的平均溫度在 ℃左 右，已達(dá)到二級以上高溫。由于煤層采掘上來，不能馬上運(yùn)走，需要堆放一定時(shí)間。 噪聲污染源：主、副井塔提升機(jī)房，風(fēng)扇機(jī)房，壓風(fēng)機(jī)房，坑木加工廠，機(jī)修廠等各生產(chǎn)系統(tǒng)噪聲源。 水污染和污染物：礦井建設(shè)生產(chǎn)后，礦井排水和工業(yè)場地及生活服務(wù)區(qū)的生活污水中 COD、 BOD SS 等濃度普遍超標(biāo)，直接排入周邊地區(qū)，將會(huì)對地表水和淺層地下水造成不同程度的污染。對工業(yè)場地和生活服務(wù)區(qū)排放生活污水，更不能任意排放，應(yīng)通過污水管網(wǎng)匯集至污水處理站，污水處理達(dá)標(biāo)后排入河流。矸子山經(jīng)長期雨水淋濾后，一般呈酸性水流入河流或下滲到淺層地下水中，亦會(huì)造成地表水和地下水不同程度的污染，從而造成水質(zhì)變差、土壤污染， 魚 類死亡，植被萎縮，給礦區(qū)和周邊居民的生產(chǎn)生活帶來威脅。 隨著生產(chǎn)時(shí)間的增長和規(guī)模的擴(kuò)大，從生產(chǎn)礦井運(yùn)送出來的煤矸石越來越多，矸石堆積的地面面積和高度也將不斷增大增高，加之長期的暴露在空氣中風(fēng) 18 化、氧化，遇大風(fēng)下雨容易造成坍塌。由于礦井長期排水，將引起四含水位持續(xù)下降，含水層被壓縮，四含水位下降也會(huì)引起地面沉降。位于塌陷區(qū)內(nèi)的道路、民用建筑和水利設(shè)施遭受不同程度的破壞。不存在發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的現(xiàn)象，但煤層開采以后存在地表沉降、地面塌陷及水資源遭受破壞等地質(zhì)災(zāi)害。 建設(shè)部以建標(biāo) [2021]156 號文頒發(fā)了，《關(guān)于發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)〈建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范〉的通知》按《設(shè)計(jì)規(guī)范》 條的規(guī)定，淮南抗震設(shè)防烈度為 7 度，設(shè)計(jì)基本地震 動(dòng)峰值 加速度為 ，設(shè)計(jì)地震分組為第一組 。 除此之外，淮南周圍的較大地震對淮南也曾產(chǎn)生過不同程度的破壞和震感，如：著名的 1868 年山東郯城 級大地震，波及到淮南時(shí)的最大烈度達(dá) 10 度，1971 年霍山 級地震， 1979 年固鎮(zhèn) 5 級地震， 1979 年 7 月 9 日江蘇溧陽 6級地震， 1983 年 10 月 7 日山東荷澤 級地震， 1984 年 5 月 21 日黃海 級地震等，淮南市均有不同程度的震感，但無較大破壞。 ⑵ 地震與礦區(qū)穩(wěn)定性 根據(jù)已掌握的地震歷史資料，淮南市屬于許昌～淮南地震帶，從地震活動(dòng)性、斷裂構(gòu)造、地形變化及第四紀(jì)地質(zhì)、地貌等方面的情況來看，許昌～淮南地震帶 17 在新構(gòu)造時(shí)期，活動(dòng)是比較明顯的。 ② 煤礦開采后對環(huán)境影響 煤礦生產(chǎn)開采后會(huì)對環(huán)境造成下列影響：地面沉降、噪聲污染、礦井排水和工業(yè)場地及生活服務(wù)區(qū)的生活污水會(huì)對地表水和淺層地下水造成不同程度的污染。 Ca 型，第一含水層（組）淺部地下水已受到人們生產(chǎn)生活的輕度影響，但污染程度低，水質(zhì)大多數(shù)比較好，但是局部地段受污染嚴(yán)重 。 Ca 型個(gè)別屬 Cl目前鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民主要以開采淺 部的第一含水層（組）地下水作為生活和農(nóng)業(yè)用水，因其埋藏淺而易受污染，據(jù)所采小井水樣化驗(yàn)資料分析，水質(zhì)多數(shù)屬 HCO3Na Mg 型（詳見水質(zhì)分析資料匯總表）屬受輕度污染水質(zhì) 。在井田南部有潘一、潘二、潘三等生產(chǎn)礦井，區(qū)內(nèi)的主要污染源來自于鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民的生活垃圾、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的農(nóng)藥、化肥及空氣中的污染主要來自周邊生產(chǎn)礦井煤矸石山風(fēng)化揚(yáng)塵。潘集礦區(qū)底部沙礫層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地處其北的朱集礦四含以土層為主，沙礫層比例大幅下降，上有三隔壓蓋，與三含水力聯(lián)系，下部基巖風(fēng)化帶滲透性差，因此形成以靜儲(chǔ)量為主，側(cè)向徑流微弱的承壓 條件，垂直滲透小于水平滲透，富水性局部均一，并處于停滯的特征。富水性隨沙礫層厚度與含泥量的多少變化，凹槽內(nèi)左右，兩側(cè)一般小于 1L∕ sm。詳見各孔四含分段巖性特征對照表。見地層結(jié)構(gòu)表 25： 表 25 三隔地層結(jié)構(gòu)表 檢查孔名 稱 埋深 厚度 砂層 土層 砂層占百分?jǐn)?shù) （ ％ ） 頂界 底界 層數(shù) 累厚 層數(shù) 累厚 副井 ＼ ＼ 1 100 主井 1 2 89 風(fēng)井 ＼ ＼ 3 100 矸石井 ＼ ＼ 1 100 ~，底界埋深 ~，層組厚~。地層結(jié)構(gòu)見下表 24： 15 表 24 三含地層結(jié)構(gòu)表 檢查孔名稱 埋深 厚度 砂層 土層 砂層占百分?jǐn)?shù) （ ％ ） 頂界 底界 層數(shù) 累厚 層數(shù) 累厚 副井 20 17 69 主井 19 21 65 風(fēng)井 23 17 76 矸石井 20 19 70 ~，層厚 ~，基本上屬于厚層單一結(jié)構(gòu)的粘土層。 三含屬?zèng)_積平原型孔隙承壓水，上部二隔土層厚度較小，在區(qū)域范圍內(nèi)三含與二含存在水力聯(lián)系，三含補(bǔ)給來源以二含的越流補(bǔ)給為主，次為水平徑流補(bǔ)給。砂層多為細(xì)砂，間夾中砂，灰綠色雜銹黃色，灰白色。砂層多為細(xì)砂，銹黃色雜灰綠色，一般呈松散狀，局部密實(shí)，夾薄層細(xì)砂盤，厚 ~。呈灰綠色，灰白色，局部銹黃色松散，局部半固結(jié)。三含總厚 160 余米，按地層結(jié)構(gòu)和巖性可分為上 、 中 、 下三段。二隔土層分布比較均勻，在不破壞水力均衡條件下，具有隔水作用。排泄方式主要是人工開采 、 側(cè)向水平徑流以及向中上層段砂層的越流補(bǔ)給?？梢姸砍渑?，并存在上部含水層越流補(bǔ)給，為礦區(qū)供水水源。土 黃雜灰色，松散含泥質(zhì)團(tuán)塊。詳見地層結(jié)構(gòu)表 22： 表 22 一隔地層結(jié)構(gòu)表 檢查孔 埋深 厚度 砂層 土層 土占百分?jǐn)?shù)（ ﹪ ） 頂界 底界 層數(shù) 累厚 層數(shù) 累厚 副井 1 100 主井 3 4 88 風(fēng)井 4 5 72 矸石井 1 100 左右，層厚 ~，夾土層 1~2 層，單層粘土厚度較大。 ~，厚度 ~，副井 、 矸石井為單一土層，主井 、 回風(fēng)井夾