关于回风暗斜井穿 DF14 断层的施工方案第一节 地质概况根据甘肃省崇信县赤城煤田五举井田煤炭勘探报告及甘肃省崇信县赤城煤田五举煤矿首采区三维地震勘探报告 ，DF14 断层位于五举井田西北部 CS2704 附近，断层走向近南北，断面倾向西，倾角 60，区内落差 020m，延展长度约 430m。 根据平凉天元煤电化有限公司五举矿井及选煤厂初步设计 ，回风暗斜井掘进过程中将首先揭露 DF14 断层，DF14 断层距离回风暗斜井开口斜距约为 324m。目前，2015 年 12 月 16 日，巷道掘进至回风暗斜井 271m 位置处，掘进工作面距 DF14 断层的斜距（沿掘进方向）约 53m。第二节 矿区水文地质概况一、矿区水文地质条件井田内岩层按其赋水性、含水类型等，可划分为六个含水层和四个隔水层。（一）各含（隔）水层水文地质特征1、含水层特征1、第四系松散岩类孔隙潜水含水层，为本区第一含水层。主要指达溪河河谷地区砂砾卵石层中孔隙潜水及丘陵梁峁地区黄土状粉土中的孔隙潜水。前者地下水埋藏较浅，水量相对较大，后者水量甚微。河谷地区砂砾卵石层孔隙潜水：主要赋存于达溪河河谷、级阶地和河漫滩砂砾卵石层中，为冲洪积而成，含水层厚度一般小于 3m，单井涌水量不足 100m3/d，在局部有利部位，单井涌水量大于 100m3/d。据 J2708 抽水试验资料，涌水量为 49.85-220.49m/d，单位涌水量 2.9674-4.8083L/sm，渗透系数 95m/d，富水性强。补给主要是靠两侧沟谷的潜水补给和地表水的渗入补给，其次为大气降水渗入补给。径流排泄条件较简单，大致以 3-6的水力坡度自上游向下游径流，以潜流的形式从东部排出。据以往长观资料，最高水位出现在 79 月份，最低水位出现在 46 月份，年变幅 0.280.89m。2、基岩表层风化裂隙潜水含水层，为本区第二含水层。该含水层在区内普遍分布，岩性为新近系干河沟组砂质泥岩或下白垩统六盘山群第二组泥岩、砂岩，基岩表层风化段厚度一般小于 30m。单泉流量在 0.014-0.039L/s 之间，水化学类型一般为 HCO3CaMg型，或 HCO3NaMg 型与 HCO3SO4NaCaMg 型，矿化度384.0-476.0mg/L，总硬度 175.2-232.7mg/L。该含水层富水性在水平方向和垂向上均存在着较大差异，受地表水补给程度和风化裂隙发育程度的影响。在垂向上，上部富水性强于下部；在水平方向上，河谷地区的含水层富水性明显强于其它地段，并由河谷中心向边缘减弱。补给来源为地层出露地带接受地表水和大气降水的垂直入渗。径流则与地形及构造有关，总的趋势是由西北向东南方向径流。排泄途径为在下游含水层受地形切割部位以泉或隐伏越流形式向上覆第四系含水层补给。3、新近系干河沟组底部含砾粗砂岩承压含水层，为第三含水层。局部分布，含水层岩性为含砾粗砂岩，砂岩胶结程度差，疏松，含水层厚度在 42.00（J2708）65.12m（CS2901） ，据 J2708 抽水试验资料，涌水量为 68.60107.40m/d，单位涌水量 0.0875-0.0949L/sm，渗透系数 0.1902m/d，富水性弱。水化学类型为HCO3SO4Na 型，矿化度 909.8mg/L，总硬度 220.2mg/L。补给来源为地层出露地带，接受地表水和大气降水的垂直入渗。径流则与地形及构造有关，总的趋势是由西北向东南方向径流。排泄为在下游含水层受地形切割部位以泉或隐伏越流形式向上覆第四系松散含水层补给。4、下白垩统六盘山群第一组砾岩、砂砾岩孔隙裂隙承压含水层，为本区第四含水层，在区内普遍分布，据钻孔资料，该含水层岩性主要为砾岩和砂岩，砾径一般在 10-45mm 之间，分选差，多呈次棱角棱角状，砾石以石英岩为主，次为砂岩及变质岩等，泥质胶结为主。含水层厚度在 44.97-1019.84m 之间，平均厚度 237.16m。据井田内水文孔资料，单孔涌水量为68.60（CS1904）175.39（J2708）m/d，单位涌水量 0.0087-0.0520L/sm，渗透系数在 0.00240.0611m/d 之间，富水性弱。水化学类型为 HCO3NaCaMg 型或 HCO3CaMg 型，及HCO3Na 型、SO4ClNa 型、HCO3SO4Na 型，矿化度 479.2-2393.9mg/L，总硬度 127.6-345.3mg/L。补给来源为在含水层出露地带接受地表水和大气降水的垂直渗入。径流则与构造有关，总的趋势是由西北向东南方向径流。其排泄是在下游含水层受地形切割部位以泉或隐伏越流形式向上覆含水层补给。5、中侏罗统延安组中上部砂岩复合承压含水层，为本区第五含水层，该含水层主要由延安组中部的各粒径砂岩、含砾砂岩组成。含水层厚度一般在 11.01-163.86m 之间，平均厚度为 42.33m。该含水层和隔水层互层，是一个复合含水层，承压水头较高。因该含水层埋深较大，裂隙发育程度差，补给条件极为不利，故其含水性弱，且含水性有随埋深而减弱的趋势。据井田内水文孔资料，单孔涌水量为28.08（J2202）175.39（CS2704）m/d，单位涌水量 0.0023-0.0548L/sm，渗透系数在 0.00320.0275m/d，富水性弱。补给来源主要来自上覆白垩系含水层的越流补给。径流与构造有关，总的趋势是由西北向东南方向径流。6、中侏罗统延安组下部煤 5-2 底板以下中上三叠统延长组顶部砂岩孔隙裂隙承压复合含水层，为本区第六含水层。该含水层钻孔揭露段平均厚度 40.10m。据区测资料三叠系砂岩厚度大，全层厚度超过千米。该套地层在区内一般深埋地下，由于裂隙发育程度差，补给条件差，所以在大范围内富水性弱。补给来源为在含水层出露地带接受地表水和大气降水的垂直渗入。径流与构造有关，总的趋势是由西北向东南方向径流。其排泄是在下游含水层受地形切割部位以泉或隐伏越流形式向上覆含水层补给。据井田内水文孔资料，单孔涌水量为28.08（J2402）39.23（J2202）m/d，单位涌水量 0.0056-0.0254L/sm，渗透系数在 0.00258-0.0686m/d，富水性弱。2、隔水层特征1、第一隔水层由新近系干河沟组砂质泥岩、泥岩组成，局部分布，为一较好的隔水层。2、第二隔水层下白垩统六盘山群第二组砂质泥岩、泥岩、粉砂岩组成，全区普遍分布，该隔水层平均厚度 153.38m，为一较好的隔水层。3、第三隔水层由侏罗统安定组、直罗组和延安组上部的泥岩、砂质泥岩、粉砂岩构成，区内大部分地段均有分布，平均厚度 218.29m，为一隔水性能良好的隔水层。4、第四隔水层由中侏罗统延安组下部泥岩、砂质泥岩、煤层等组成。全区普遍分布，平均厚度 43.49m，为一隔水性能良好的隔水层。（二）水文地质勘查类型根据甘肃省崇信县赤城煤田五举井田煤炭勘探报告 ，本区水文地质勘查类型确定为“二类一型” ，即属于以裂隙充水为主，水文地质条件简单的矿床。但是在三条井筒施工期间，都不同程度的涌水量从几十立方达到 100m/h 以上，与勘探报告不符，尤其主立井在施工至白垩系承压含水层时，随着井筒延伸，涌水量由 36.6m/h增加到 125m/h，最后矿井涌水达 360/h。根据根据现行煤、泥炭地质勘查规范 、 煤矿防治水规定 ，以及平凉天元煤电化有限公司五举煤矿水文地质类型划分报告 ，将五举煤矿水文地质类型简单重新划分为中等。第 3 节 排水方案为了防止 DF14 断层出水能及时排放，工作面配备 3 台排水量为50m/h、扬程为 120m 的潜水泵；巷道内敷设一趟专用排水管路，前200 米为 3 吋塑料管后接 3 吋铁管。当涌水量大于 50m/h 将巷道内原有的供风、供水管路改为排水管路，以便到达排水要求。排水路线：回风暗斜井工作面回风立井环形车场内临时水仓地面第四节 探放水方案为了认真贯彻落实煤矿防治水规定 ，坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”原则，采取防、堵、疏、排、截的综合治理措施。根据五举煤矿筹建处下发的编号 2015-dck-016 工程联系单要求在回风暗斜井 280m 处，进行矿井瞬变电磁超前探测（MTEM）和矿井震波超前探测（MSP） ，在根据物探情况对可疑区进行探放水，探放水时根据物探情况设计探孔，编制专项探水安全技术措施。探放水后如果涌水量大于 15m/h 时，根据出水情况进注行浆堵水；编制专项注浆安全技术措施。第五节 过断层施工方案1、根据以往施工经验，初步决定采用有疑必探、先探后掘、短掘短支、检测监控、加强支护的施工方案穿越。2、巷道施工至距理论遇断层点 20m 时停止掘进，打超前探孔探清断层构造参数、岩性、断层带含水情况，根据探测结果修改过断层方案。3、改变原作业规程中的正规循环作业方式，减小炮眼深度和装药量，缩小循环进尺，过断层期间，每循环进尺不超过 1.0m，岩性较差时，以放松动炮为主，配合风镐进行刷扩。4、改变施工方法：根据施工经验，断层区域由于受地应力的作用，围岩松软破碎，极易冒落，掘进一次成巷困难；顶帮岩层易风化，风化后支护易失稳而引发冒顶。决定在过断层期间采用二次成巷方式，即先掘进巷道拱部，及时安设锚杆、钢筋网、锚索控制顶板，再掘下部。5、改变施工工艺:虽然采取了二次成巷的施工方法，但是断层带岩石极度松软、破碎，在进行锚网支护的过程中，来不及支护或在钻眼时顶板就有垮落现象，不利于顶板控制和施工安全，决定先进行喷射混凝土临时支护，再进行锚网索支护，喷射厚度 50mm。这样大大减少了围岩暴露时间，还对岩层原生裂隙和放炮震动裂隙及时封闭并有一定加固作用。6、在遭遇断层后，如遇极易冒落岩层，可部分或全部用风镐掘进，减小放炮震动对围岩破坏。还可在巷道轮廓线外打注超前支护，用风钻打眼，眼内注入用 1 寸钢管加工的超前支护杆，尾部用铅丝固定于锚杆或锚索上，超前支护深度 2m。7、缩小锚杆、锚索支护排距，断层带附近的岩层由于地质作用的影响已变得极不稳定，要获得良好的支护效果，必须缩小锚杆排距，使暴露的顶板及时得以支护；建议锚杆间排距调整为600600mm，锚索件排距调整为 14001400m。8、支护方案：断层遭遇点前后各 10m 范围内，采用锚网索喷联合支护后，再根据现场情况决定是否进行架棚补强支护，支架采用 36U 型钢加工，支架间距 0.8m。其余段均采用原设计支护形式。遇岩石破碎，打注锚杆、锚索有困难时，直接使用 36U 型钢支架密集支护强行通过。