山西平遥县兴盛佛殿沟煤业有限公司带压开采安全性评价报告
山西地宝能源有限公司
二〇一四年六月
山西平遥县兴盛佛殿沟煤业有限公司带压开采安全性评价报告
主编朱晓明
技术负责白翠花
部门负责郭晓明
编制部门地质二队
总工程师郭景林
经理张春燕
山西地宝能源有限公司
二〇一四年六月
山西平遥县兴盛佛殿沟煤业有限公司带压开采安全性评价报告
参加编制人员名单
目录
前言 (1)
1矿井概况 (5)
1.1矿井建设基本情况 (5)
1.2井田位置、交通 (12)
1.3自然地理 (15)
1.4周边矿井及小窑 (16)
2 以往地质和水文地质工作概述 (23)
2.1以往地质勘查工作 (23)
2.2以往水文地质勘查工作 (25)
2.3矿井日常水文地质工作及防治水工作评述 (27)
3 区域地质及水文地质 (29)
3.1区域地质 (29)
3.2区域水文地质 (31)
4 井田地质及水文地质条件 (37)
4.1井田地质 (37)
4.2井田水文地质 (44)
4.3矿井充水条件 (50)
4.4矿井水文地质类型 (63)
4.5矿井涌水量预算 (66)
5奥灰含水层富水特征及煤层底板隔水性能分析 (67)
5.1奥灰含水层富水特征 (67)
5.2煤层底板隔水层特征 (69)
5.3构造导水性分析 (70)
6煤层奥灰带压开采评价 (72)
6.1煤层奥灰带压开采分区划分 (72)
6.2巷道掘进安全性分析 (73)
6.3煤层回采工作安全性评价 (75)
6.4带压开采突水危险性分区 (78)
7 带压开采技术路线及防治水措施 (80)
7.1带压开采技术路线 (80)
7.2防治水措施 (80)
8 结论与建议 (85)
8.1结论 (85)
8.2建议 (86)
附图目录
附表目录
附表1、钻孔钻探施工情况一览表；
附件目录
1、采矿许可证（副本）复印件；
2、编制单位资质证书；
3、矿方委托书；
4、矿方承诺书；
5、编制单位承诺书；
6、山西平遥县兴盛煤化有限责任公司文件《关于对佛殿沟煤业有限公司和金众煤业有限公司水文地质类型划分报告的批示》（平兴盛字〔2011〕117号）；
7、晋中市煤炭工业局文件《晋中市煤炭工业局关于对山西平遥县兴盛佛殿沟煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计变更的批复》（市煤规发〔2012〕50号）；
8、山西省煤炭地质技术委员会文件“《山西平遥县兴盛佛殿沟煤业有限公司东区断层富（导）水性物探勘查报告》评审意见书”（晋煤地技评字[2013]47号）；
9、山西省水利厅文件《关于山西平遥县兴盛佛殿沟煤业有限公司兼并重组整合项目对洪山泉域水环境影响评价报告的批复》（晋水资源函﹝2012﹞849号）；
10、山西平遥县兴盛佛殿沟煤业有限公司供水井竣工报告。
前言
根据山西省人民政府关于推进煤矿企业兼并重组整合的政策精神，2009年10月30日山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室以晋煤重组办发【2009】59号文件下达《关于晋中市平遥县煤矿企业兼并重组整合方案的批复》意见，同意晋中市人民政府上报的《晋中市平遥县煤矿企业兼并重组整合方案》。根据该重组整合方案，由原山西平遥兴盛煤化有限责任公司佛殿沟煤矿、原山西平遥元宝湾煤业有限公司、原山西展锦煤业有限公司及0.0056km2新增区重组整合，重组整合后采矿权人核准为山西平遥县兴盛佛殿沟煤业有限公司，重组整合后的矿区面积为5.0211km2，批准开采2-11号煤层，矿井生产规模为60万t/a，开采深度由1280米至580米标高，有效期限自2012年11月15日至2014年11月15日。采矿证中载明洪山泉域重点保护区及普洞二水源地二级保护区及其它重要建（构）筑物压覆资源禁止开采。
2010年10月晋中市煤炭规划设计院编制完成了《山西省平遥县兴盛佛殿沟煤业有限公司兼并重组整合项目初步设计》，晋中市煤炭工业局以（市煤规发[2010]227号文）批复。由于矿井南侧区域与洪山泉域重点保护区部分重叠，为落实《山西省泉域水资源保护条例》和相关法律法规，该矿委托山西省水资源研究所编制了《山西平遥县兴盛佛殿沟煤业有限公司矿井兼并重组整合项目对洪山泉域水环境影响评价报告》，并经山西省水利厅晋水资源函[2012]849号文进行了批复。2012年6月晋中市煤炭规划设计院对初步设计进行了变更，晋中市煤炭工业局以（市煤规发【2012】50号文）批复。调整了开拓系统，将井田南部与洪山泉域重点保护区重叠区域划为禁采区，并留一定距离
的保护煤柱，井田内可采的4、9号煤层已采空，该设计只针对11号煤层。所以本次只对11号煤层进行带压开采评价。
井田内奥陶系岩溶裂隙含水层水位标高为918.70-921.80m，11号煤层底板标高为620～1180m，井田范围内11号煤层在开采中存在带压开采问题。为保证在奥灰承压水下安全开采，有必要对其进行评价和研究。山西平遥县兴盛佛殿沟煤业有限公司在总结该矿地质及水文地质条件的基础上，为了完善煤矿防治水基础工作，预防煤层底板承压含水层突水事故，确保各煤层在奥灰承压水下的安全开采，特委托山西地宝能源有限公司对该矿11号煤层受奥灰水影响情况进行分析研究，并对其开采安全性进行评价，提出合理的开采意见和保障措施，对实现11号煤层安全开采提供依据。
本次工作主要任务是：
（1）综合分析井田内水文地质条件；
（2）根据现有资料，分析井田内奥陶系灰岩的富水性、水压等情况，分析井田各煤层底板隔水岩层的岩性组合、厚度等，评价底板隔水层阻抗水能力；
（3）根据现有资料，分析井田内断层等构造对井田内各煤层开采的影响；
（4）对11号煤层奥灰水带压开采进行安全性评价，提出相应带压开采防治水措施；
（5）编制《带压开采安全性评价报告》；
本报告编制主要依据有：
（1）《煤矿防治水规定》（国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局，2009.9.21）；
（2）《煤矿防治水规定释义》（国家煤矿安全监察局编）；
（3）《煤矿安全规程》（国家煤矿安全监察局编）；
（4）《煤矿地质工作规定》（国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局，2013.12）；
（5）《建筑物、水体、铁路和主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》；
（6）2010年11月山西省第三地质工程勘察院编制了《山西省沁水煤田平遥县山西平遥县兴盛佛殿沟煤业有限公司煤炭资源储量核实报告（供兼并重组用）》；
（7）2010年5月太原市易仁矿产勘测有限公司编制了《山西平遥县兴盛佛殿沟煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告》，2010年8月25日晋中市煤炭工业局以《关于山西平遥兴盛佛殿沟煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告的批复》（市煤规发﹝2010﹞91号）进行了批复。
（8）2010年9月晋中市煤炭规划设计研究院编制了《山西平遥县兴盛佛殿沟煤业有限公司兼并重组整合初步设计》，2010年12月23日晋中市煤炭工业局以《关于山西平遥兴盛佛殿沟煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计的批复》（市煤规发﹝2010﹞227号）进行了批复。
（9）2012年5月晋中市煤炭规划设计研究院编制了《山西平遥县兴盛佛殿沟煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计变更》, 2012年7月17日晋中市煤炭工业局以《晋中市煤炭工业局关于对山西平遥兴盛佛殿沟煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计变更的批复》（市煤规发﹝2012﹞50号）进行了批复。
（10）2011年7月山西地宝能源有限公司编制了《山西平遥县兴盛佛殿沟煤业有限公司矿井水文地质类型划分报告》,2011年10月20日山西平遥兴盛煤化有限责任公司文件以《关于对佛殿沟煤业公司和金众煤业公司水文地质类型划分报告的批示》（平兴盛﹝2011﹞117号）进行了批示。
（11）2013年5月山西地宝能源有限公司编制了《山西平遥县兴盛佛殿沟煤业有限公司东区断层富（导）水性物探勘查报告》，2013年8月16日山西省煤炭地质技术委员会评审中心以晋煤地技评字【2013】47号文出具了评审意见书。
（12）2007年6月河北省煤田地质局第二地质队施工的煤矿供水井竣工报告。
（13）煤矿提供的相关地质及水文地质资料和山西地宝能源有限公司调查收集的相关资料。
为做好本次评价工作，山西地宝能源有限公司组织专业技术人员组成项目组，项目组成员认真分析了佛殿沟煤矿水文地质条件，研究了奥灰的富水性、水位标高、隔水层厚度等相关条件，绘制了矿井综合水文地质柱状图、各煤层矿井充水性图、各煤层带压开采安全分区图、水文地质剖面图，分析了奥灰突水的危险程度并提出了具体的防治方法，经过多次讨论研究，编写了本报告。
在本报告编制过程中，得到了矿领导、技术部门及有关人员的大力支持和通力协作，在此表示深切的感谢。
1矿井概况
1.1 矿井建设基本情况
该矿原来为平遥县县办国营煤矿，始建于1958年，1960年投产，原设计生产能力21万t/a，批准开采4、9、11号煤层。根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件晋煤重组办发[2009]59号“关于晋中市平遥县煤矿企业兼并重组整合方案的批复”文件的批复，由原山西平遥兴盛煤化有限责任公司佛殿沟煤矿、原山西平遥元宝湾煤业有限公司、原山西展锦煤业有限公司及0.0056km2新增区重组整合为山西平遥县兴盛佛殿沟煤业有限公司，重组整合后井田面积为5.0211km2，批准开采2-11号煤层，矿井生产规模为60.00万t/a。
2010年由晋中市煤炭规划设计研究院为该矿进行了兼并重组整合项目矿井初步设计（晋中市煤炭工业局以市煤规发[2010]227号批复），设计生产能力为60万t/a，建设工期为24个月。2011年晋中市煤炭工业局印发市煤规发﹝2011﹞40号文件批复开工建设。后由于涉及到了洪山泉域重点保护区及普洞二水源地二级保护区，晋中市煤炭规划设计研究院对初步设计又进行了修改变更（晋中市煤炭工业局以市煤规发[2012]50号批复）。本设计变更增加建设工期11个月，变更后项目建设总工期为35个月。2011年2月开始基建工作，现处于基建工作阶段，现依据初步设计和初步设计变更内容对该矿设计的11号煤层基建基本情况进行分述。
（1）开拓系统
矿井为斜井开拓。主斜井斜长为628.62m，井筒右侧安装带式输送机，左侧安装可摘挂抱索器架空乘人装置和铺设30kg/m单轨及混
凝土道床，主要担负矿井提煤、运人及进风等任务，兼作矿井的一个安全出口，井筒内敷设一趟消防洒水供水管路和两趟通讯信号电缆等；副斜井斜长550.20m，井口附近安装单滚筒提升绞车，井筒内铺设30kg/m单轨及混凝土道床，主要担负矿井辅助提升、进风等任务，兼作矿井的一个安全出口，井筒内敷设一趟消防洒水供水管路、两趟排水管路、一趟压风管路、两趟高压动力电缆和两趟通讯信号电缆等；
井筒内设置行人台阶和扶手，担负矿井回风任务，兼矿井的一个安全出口。各井筒的情况详见下面的井筒特征表：
目前，矿建一期工程主斜井、副斜井、回风斜井工程已基本完工。二期的中央水泵房、中央变电室、管子道工程、运输大巷、轨道大巷工程已完工。正施工二期工程的主水仓，副水仓工程。副水仓工程刚刚掘完，即已与主水泵房贯通，下一步准备铺底凝化。主水仓设计总长249米，现已掘进184米，还剩65米。
（2）采区
全井田设一个开采水平，水平标高+785m。共划分两个采区。开采顺序为一采区—二采区，首产采区为一采区，首采区位于井田的东部，采区北部和东部以井田保安煤柱为界，西部以F1逆断层保安煤柱为界，南以采区巷道保安煤柱为界。初步设计变更在11#煤层沿F1逆断层东面布置首采工作面，采用综合机械化采煤方法，全矿井共布置一个采煤工作面和两个掘进工作面。
井筒特征表
（3）采煤方法
矿井采用走向长壁综合机械化采煤方法，一次采全高，全部垮落法管理顶板。
一采区运输下山运输设备：设计变更新增，选用DTL80型固定带式输送机，配用电机功率为160kW32。
运输大巷：原设计北皮带上山长度600m，坡度0～4°，设计选用DTL80型带式输送机，配用功率为55kW的防爆电动机；设计变更运输大巷长度450m，选用DTL80型带式输送机，配用的电机功率为为22kW，电压为660V。
上仓皮带巷运输设备：设计变更新增，长度120m，坡度18°，选用DTL80型带式输送机，配用的电机功率为为55kW，电压为660V。
一采区轨道下山，设计变更新增，长度850m，倾角10°，设计选用SQ-80型无极绳连续牵引车，配用电机功率75kW。
轨道大巷运输设备：原设计利用原有的JW-1200/60型无极绳绞车，配套电机功率40kW，设计变更选用JKYB-2×1.5型液压防爆绞车，选用防爆电动机，功率160kW，电压660V，转速980r/min。
主斜井的主皮带已安装完成，并已调试运行，运输大巷的皮带已安装完成，并已调试运行，主风机已安装完成，并投入使用，主斜井的运人猴车装置刚刚安装完成，现正处在调试阶段，目前基本调试正常。其他安装工程将按照计划有序进行。
（5）供电系统
地面设一座变电所，内设两台S11-4000/35/10型主变压器和两台S11-1000/10/0.4型电力变压器，增加四台高压柜分别供副井提升机和空压机用电（一用一备）和两台S11-500/10/0.4型电力变压器（中心点不接地），供通风机和架空乘人装置用电。
目前，3.5万伏变电站已全部完工，并已正常运行。
矿井通风方式为中央并列式，通风方法为抽出式。主斜井、副斜井进风，回风斜井回风。
（7）排水系统
根据《平遥县兴盛佛殿沟煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计》及《变更设计》，当生产能力达到60万t/a时，矿井正常涌水量预计120m3/h，最大涌水量预计280m3/h。矿井设计排水系统如下：
①主排水系统
根据开拓布置，中央水泵房与中央变电所联合布置在副斜井井底车场。泵房设两个出口，一个出口用斜巷通到副斜井，并高出泵房底板7m以上，此斜巷作为管子道；另一个出口通到井底车场，并高出井底底板0.5m，在此出口通道内设置易于关闭的既能防水又能防火的密闭门。
主要水仓设主仓和副仓。主要水仓通道长度20m，净宽3.0m，净高3.0m，半园拱25U型钢棚+喷射混凝土支护，净断面积8.0m2。主仓长度170m，副仓长度110m；主、副水仓净宽3.5m，净高3.0m，半园拱混凝土支护，净断面积9.1m2，总有效容量2200m3。选用MD155-6734型水泵，其技术参数：流量155m3/h，扬程268m，效率74%；共选水泵三台：正常涌水时，一台工作，一台备用，一台检修；最大涌水时，一台工作，一台备用，一台检修。该水泵满足矿井实际的涌水量需要。
矿井排水系统采用集中排水系统。排水路线为：采掘工作面积水→小水泵→采区水仓→采区水泵房→采区轨道下山→井底主要水仓→中央水泵房→副斜井→地面矿井水处理站。
②强排水系统
强排水系统与采区排水系统相互独立，11号煤层首采区开采时，潜水电泵设于采区水泵房，供电电源由地面直接控制供给。其它采区开拓开采时，根据采区接替变化，强排水系统移至各采区排水泵房。选用两台BQS200-30311-350型防爆潜水电泵作为强排水设备，其技术参数：额定流量200m3/h，额定扬程330m，配套电机功率350kW。潜水电泵设于采区水仓，沿一采区轨道下山、轨道大巷及副斜井至地面敷设φ15936mm无缝钢管，供电电源由地面直接控制供给，电缆型号MYJV22 -3350，电压10kV。
③采区排水
采区水仓长度100m，有效容积320m3，保证矿井4小时的正常涌水且留有余地，并满足清仓要求。采区水泵选用两台，型号MD85-4535，其技术参数：流量85m3/h，扬程225m，转速2950r/min，效率72%；一台工作，一台备用；配用防爆电机，功率110kW，电压660V。排水管直径φ13334mm，吸水管直径φ15934.5mm。保证矿井8小时的正常涌水和最大涌水且留有余地，并满足清仓要求。
④临时排水系统
目前主、副水仓尚未建设完成，因此现阶段矿井井下排放水工作利用临时排水系统进行日常排放水工作。
井下目前设有临时排水系统，井底车场有临时水仓一个，水仓的容量为256m3；安设两台型号为D85-4538型多级离心泵，水泵额定流量85m3/h，额定扬程360m；排水管路（8寸）两趟。
现阶段基建过程中在掘进过程中有少量顶板淋水，9、11号煤层采空区涌水及9号煤层采空区涌水(9号煤层采空区涌水经垂直泄水孔排至11号煤层)沿巷道顺层流至临时水仓后由副斜井排出地表。
据调查，该矿目前基建期井下涌水量约120m3/d左右，现阶段矿井井下临时排水系统能够满足矿井正常排水需求。
（8）矿井瓦斯、煤尘爆炸性及煤的自燃倾向性
初步设计中依据晋中市煤炭工业局市煤安【2010】27号瓦斯等级鉴定批复文件，进行了矿井达产时的瓦斯涌出量计算，预计矿井回采工作面瓦斯涌出量5.21m3/min，二氧化碳涌出量5.50m3/min，综掘工作面瓦斯涌出量0.44m3/min，二氧化碳涌出量0.41m3/min，炮掘工作面瓦斯涌出量0.15m3/min，二氧化碳涌出量0.17m3/min，为低瓦斯矿井。
根据山西省煤炭工业局综合测试中心对9、11号煤层的检验报告井田9、11号煤层煤尘均有爆炸危险性。
井田9、11号煤层自燃等级均为Ⅲ级，属不易自燃煤层。
（9）探放水设备及方法
矿井探放水为物探钻探相结合，物探设备为YCS40(A）瞬变电磁仪，探放水设备为ZYJ-1000/135型架柱式液压回转钻机，按照《防治水规定》要求在掘进工作面布置探水孔。
矿井探水方法：①煤巷探水：在掘进巷道时要进行打钻探水，钻孔呈扇形布置；钻孔数为3个，探水钻孔的深度为70m，立轴直径为42mm，钻孔深度要保持超前探距不小于20m。
②石门探水：在生产水平附近有老窑积水时，石门贯通煤层之前均须探水。此时探水孔的布置呈半圆形，孔数不少于5-6个，控制高度为巷道掘进高度的10倍，将积水放尽后，待掘透煤层，再沿两翼采用边探边掘法掘进煤巷。
（10）目前矿井基建情况
目前，矿建一期工程主斜井、副斜井、回风斜井工程已基本完工，二期工程中央水泵房、中央变电室、管子道工程、运输大巷、轨道大巷工程已完工，正施工二期工程的主水仓，副水仓工程。其中副水仓工程刚刚掘完，即已与主水泵房贯通，下一步准备铺底凝化。主水仓设计总长249米，现已掘进184米，还剩65米。
土建工程：3.5万伏变电站已全部完工，并已正常运行；地面生产系统筒仓、筛分楼、栈桥工程已完工，并已投入使用；副井绞车房基本完工，绞车安装正进行电控部分的安装。联合建筑已基本装潢完毕，正在内部设施的安装及水、电、气的调试运行，5月底投入使用；锅炉房已完工，环保节能的天然气锅炉已安装完成，现正进行天然气的对接及调试运行，5月份可投入使用；机修车间基础工程已完成，下一步准备进行钢结构的施工，而且施工了工业广场的管道工程，其余的绿化工程、道路工程、污水处理等地面工程将按照计划逐步实施施工，预计可在9月份全面完工。
其他安装工程：主斜井的主皮带已安装完成，并已调试运行，运输大巷的皮带已安装完成，并已调试运行，主风机已安装完成，并投入使用，主斜井的运人猴车装置刚刚安装完成，现正处在调试阶段，目前基本调试正常。其他安装工程将按照计划有序进行。
1.2 井田位置、交通
山西平遥县兴盛佛殿沟煤业有限公司位于平遥县城南15km段村镇，行政区划属段村镇管辖,井田地理坐标为：
东经：112°11′08″—112°12′30″，
北纬：37°02′45″—37°04′08″。
2012年11月15日山西省国土资源厅为该矿颁发了新的采矿许可证（证号：C1400002009111220043884），批采煤层2号-11号，生产规模60.00万t/a，矿区面积5.0211km2，有效期限2012年11月15日至2014年11月15日，批采深度由1280m至580m标高。
井田范围由21个坐标拐点依次连线圈定（6°带），矿区范围拐点坐标见表1-2。
矿区范围拐点坐标一览表
井田形状为一不规则多边形，东西最长2.70km，南北最宽3.49km。
井巷工程标高至地表，洪山泉域重点保护区及普洞二水源地二级保护区及其它重要建（构）筑物压覆资源禁止开采。