富源县鑫龙煤矿井筒软岩破碎地质带支护技术方案探讨毕业论文.doc

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1、云南能源职业技术学院成人教育学院毕 业 论 文 姓 名： 刘武坪 层 次： 中专升大专 学 号： 93 专业班级： 采矿121级 设计题目：富源县鑫龙煤矿井筒软岩破碎地质带支护技术方案探讨 指导教师： 杜运夯 职 称： 2014年10月毕业设计 ( 论文 ) 任务书函授站(点) 曲靖站 专业年级 采矿121 学生姓名 刘武坪 任务下达日期： 2014年 5 月 21 日设计(论文)日期： 2014年 10 月 8 日 至 2014 年 11月 1日设计(论文)题目： 富源县鑫龙煤矿井筒软岩破碎地质带 支护技术方案探讨 设计(论文)主要内容和要求：为规范管理，提高学生毕业设计（论文）质量，云南能

2、源职业技术学院成人教育学院要求严格按以下正规论文部分撰写：封面、毕业设计（论文）任务书、毕业设计（论文）评语及成绩评定表、中文摘要、目录、正文、致谢、参考文献、附录、图纸等。指导教师签字：云南能源职业技术学院成人教育学院毕业设计(论文)指导教师评阅书指导教师评语(包含基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：建 议 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日云南能源职业技术学院成人教育学院毕业设计(论文)答辩及综合成绩函授站(点) 专业年级 学生姓名 说明书 页 图纸 张

3、其它材料 答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日目 录摘要及关键词1第一章 矿井设计基本情况1一、矿井与矿体特征1（一）矿井的自燃条件11、地理交通位置192、地形及河流水系19（二）矿井地质21、井田地质构造192、工程地质条件193、水文地质条件224、瓦斯、煤尘、煤层自燃和地温19第二章 井筒过软岩破碎地质带支护技术方案16一、概况说明16二、支护设计理论16（一）松软破碎岩体中巷道失稳，破坏机理17（二）巷道支护技术对策17（三）松软破碎岩体中巷道支护的确定17三、支护技术方案1

4、9（一）、方案一：超前管棚+格栅拱拱架+锚网+C25喷射砼191、支护设计及支护材料192、施工工序及工艺流程193、施工安全技术措施22（二）、方案二：超前管棚+格栅拱拱架+锚网+C25喷射砼+壁后注浆241、注浆方式、注浆材料及参数242、施工工序及工艺流程253、施工安全技术措施27（三）、方案三：采用喷、浇、锚、网+壁后注浆联合支护；301、支护设计及支护材料302、施工工序及工艺流程31（四）、方案四：超前管棚+ 18#矿工钢/29U型钢+锚网+C25喷射砼+壁后注浆联合支护 321、支护设计及支护材料322、施工工艺333、施工安全技术措施34（五）、方案五：初喷混凝土+钢筋混泥土

5、浇筑联合支护；341、支护设计及支护材料352、施工工序及工艺流程353、施工安全技术措施：36（六）、方案六：初喷混凝土+12#矿工钢/25U钢+素混泥土浇筑支护361、支护设计及支护材料362、施工工序及工艺流程36致 谢38附 图 38参考文献 38富源县鑫龙煤矿有限公司井筒软岩破碎地质带支护技术方案探讨摘要：富源县鑫龙煤矿有限公司位于富源县城162方位，平距55km处，公路里程110km 。行政区划属富源县老厂镇新堡村民委员会管辖。地理位置为东经10424001042500，北纬251200251345。矿区范围由38个拐点坐标圈定，矿区南北长约2.4km，东西宽约1.1km，面积为2

6、.5551km2，开采深度由+2000m至+1100m。根据云南省煤炭资源整合工作领导小组文件关于曲靖市富源县煤炭资源整合方案的批复（云煤整合【2008】44号），鑫龙煤矿为规划项目，按新建矿井程序建设。富源县鑫龙煤矿属于2009年云维集团新整合的探矿井，2013年完善所有建矿手续，2014年3月正式开工，计划2017年7月投产。矿井设计为斜井开拓，设计生产能力30万t/a，服务年限27.5年。鑫龙煤矿现目前主斜井掘进81m，副斜井掘进70m，回风斜井掘进71m，均为地质破碎带。根据现场已掘、支段实际开挖情况来看，主斜井、副斜井、回风斜井在进硐后施工岩性均以松软碎裂膨胀型泥质粉砂岩为主的松软破

7、碎带，且局部地段伴有淋水现象，而此类岩体亲水性强、膨胀率高、膨胀压力大、强度低、崩解性强，在进行现浇砼浇筑时，易发生垮塌，影响现浇砼质量；又由于拱架设好后，不宜暴露时间过长，必须及时封闭，否则也易发生垮塌。总之，在此类岩体中开掘巷道整体稳固性较差，若支护不当，后期返修率较高、返修费用较高。为了保证矿井工程质量、施工安全及满足投产使用期限的要求，此方案特针对主斜井、副斜井井筒过地质破碎带、断层带及煤门支护方式，拟提出如下支护方案，力争在技术上可行、安全上可靠、经济上合理。关键词：鑫龙煤矿；软岩破碎地质带；井筒；巷道支护；一次成巷；二次支护；联合支护；全断面一次爆破；柔性支护；壁后注浆1第一章 矿

8、井设计基本情况一、矿井与矿体特征（一）矿井的自燃条件1、地理交通位置富源县鑫龙煤矿位于富源县城162方位，平距55km处，公路里程110km，行政区划属富源县老厂镇新堡村民委员会管辖。地理坐标（极值）：东经10424001042500北纬251200251345。煤矿现有柏油路与外界相通，从矿区至老厂镇28km，至富源县城110km，至曲靖175km，至昆明305 km，交通较为方便。鑫龙煤矿交通位置见图1-1。鑫龙煤矿图1-1 交通位置图2、地形及河流水系1）、地形本区地貌属中山区，地势总体为东高西低，北高南低,地形切割较大，由于构造影响，形成一近北东向的沟谷与山脊，与构造线展布基本一致。普

9、鲁小河以东主要含煤地段，地形坡度2050，一般2535。区内最高点为岩峰洞小寨东, 海拔标高2082.0m,最低侵蚀基准面位于区内南西普鲁小河，标高1455m, 最大相对高差627.0m。2）、气象该区属亚热带高原型季风气候区，冬春干燥多雾，夏秋多雨湿润。年平均气温15，最低气温-6，最高气温34.9。年降雨量890.51353.3mm，平均1169mm，每年11月份至次年4月份为干季，5月至10月为雨季，7月份降雨量最大，约占年降雨量的40%。全年风向以西南风为主，平均风速2m/s,最大风速7级（即15m/s），风向受山形和谷地影响而多变，干季多西南风，雨季多东南风、冬季多西北风。3）、河流

10、水系区内较大的地表水体普鲁小河，由矿区北东向南西汇入块泽河后注入南盘江，块泽河距矿区约1.5km。其它各季节性小溪流量受大气降水的影响，流量随季节变化较大。矿区属珠江水系。（二）矿井地质1、井田地质构造（一）、地层根据地表出露和钻探资料，地表出露的地层由老至新有（钻孔揭露的地层与地表相同）：二叠系上统龙潭组（P2l）、长兴组（P2c）；三叠系下统卡以头组（T1k）、飞仙关组（T1f）、永宁镇组（T1y）；三叠系中统个旧组（T2g）及第四系。现由老至新简述如下：1、龙潭组（P2l）为区内主要含煤地层之一。受F1断层影响出露不全,钻孔揭露地层厚度40.83160.61m,平均厚度90.82m。上至

11、M7煤层顶板，下至峨眉山玄武岩组（P2）顶界（受F1犁式断层的影响玄武岩缺失），根据岩性、岩相等组合特征 ,共分为两个岩性段。 龙潭组第一段（P2l1）地表分布于矿区南西部边缘，上至M9煤层底板，下至玄武岩顶界,受F1犁式断层的影响，区内本段缺失不全。据地表及钻孔资料，所见地层厚度仅存有6.0078.60m,平均厚度31.80m,岩性为灰、深灰色粉砂岩、泥质粉砂岩及粉砂质泥岩，局部含12层不可采煤层，含少量黄铁矿结核及颗粒。与个旧组地层呈断层接触。 龙潭组第二段（P2l2）为区内主要含煤地层，地表主要分布于矿区西部，上至M7煤层顶，下至M9煤层底板，出露厚34.8382.01m,平均58.42

12、m,含煤36层，一般4层，其中M7、M8、M9三层为可采煤层。以M9煤层底板作为龙潭组一、二段的分界线。岩性上部以灰色、深灰色含菱铁质粉砂岩为主，中厚层状，岩石较为坚硬，节理裂隙发育，局部含1层不稳定不可采薄煤层，下部以粉砂岩为主，底部3.08.0m(M9煤层顶板)为菱铁质粉砂岩与泥岩近等厚相间出现,单层厚一般16cm，俗称“排骨状”砂岩。2、长兴组（P2c）为区内主要含煤地层，上界至M1煤层顶板卡以头组底界，下界至M7煤层顶板，地表及钻孔揭露厚度为56.50147.94m，平均102.34m，含煤510层，一般6层，其中M3、M5两层为可采煤层。岩性上部以灰、深灰色粉砂岩、细粒砂岩、泥质粉砂

13、岩、泥岩为主，节理裂隙发育，中部以灰、深灰色粉砂岩、细粒砂岩、泥岩、泥质粉砂岩为主，薄中厚层状，岩石较坚硬、性脆，含M3煤层；下部以灰、深灰色粉砂岩为主夹薄层状泥质粉砂岩，薄中厚层状，节理裂隙发育，含M5、M6两层可采煤层（M6煤层厚02.10m，不稳定）。以M7煤层顶板作为长兴组与龙潭组地层的分界线。3、卡以头组（T1k）区内广泛分布，为煤系地层的直接盖层，地表掩盖较严重，据钻孔揭露：厚度148.00164.00m，平均156.40m。上部岩性为灰绿色粉砂岩、细粒砂岩夹紫灰、灰紫色泥质粉砂岩及泥岩薄层；下部以灰绿色粉砂岩、细粒砂岩为主，夹紫灰色泥岩、硅质泥岩薄层，底部产瓣鳃类动物化石，风化后

14、呈“荞糕状”，为与煤系地层的分界标志（B1标志层）。以M1煤层顶板（B1标志层）作为与长兴组的分界线，与下伏长兴组地层呈整合接触。4、飞仙关组（T1f）广泛分布于矿区内，为区内非含煤地层，厚399.71454.64m,平均428.67m。按岩性组合、成因标志及颜色等特征，从下至上分为四个岩性段： 飞仙关组第一段（T1f1）本段厚122.00130.00m,平均厚126.67m，岩性以紫红、紫灰、灰紫色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩为主，夹薄层状粉砂岩及细粒砂岩薄层，岩层中以含大量钙质条带及蠕虫状方解石为特征（b4标志层），为T1k与T1f2+3分界标志。产Plaeoneilo sp动物化石。与下

15、伏地层呈整合接触。 飞仙关组第二、三段（T1f2+3）呈北东南西向带状分布于矿区中东部F2断层以西，厚171.21194.64m,平均182.00m。以灰紫、灰黄色粉、细粒砂岩为主，夹薄层泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及泥岩，薄中厚层状，节理裂隙发育，泥岩中富含舌形贝化石，中下部含0.050.15m厚的泥质灰岩24层。局部夹含铜砂岩，经采样化验最大含铜量0.21%。 飞仙关组第四段（T1f4）仅分布于矿区南西部及外围，地层厚度106.50130.00m,平均120.00m。以紫灰、灰紫、黄灰色粉、细砂岩为主，夹薄层泥质粉砂岩及粉砂质泥岩，薄中厚层状，节理裂隙发育，底部有515m厚的紫红色含钙泥岩（b3

16、标志层），为与下伏地层的分界标志。5、永宁镇组（T1y）广泛分布于矿区F2断层以东，地层厚度431.00618.50m,平均534.00m，从下至上分为三个岩性段： 永宁镇组第一段（T1y1）分布于矿区南东部边缘，厚度175.00205.00m,平均182.75m。岩性以灰、深灰色灰岩为主，夹薄层白云质灰岩，顶、底部为5.0015.00m的泥质灰岩，产瓣腮类、腕足类动物化石，与下伏飞仙关组（T1f）地层呈整合接触。地形上形成陡峻的山崖，为崩塌物的主要来源。 永宁镇组第二段（T1y2）分布于矿区南东部，厚度96.00131.00m，平均110.25m。岩性主要为紫、紫灰、灰紫色粉砂岩、细粒砂岩，

17、夹泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及泥岩薄层，含云母碎片，产瓣鳃类动物化石（b2标志层）。 永宁镇组第三段（T1y3）广泛分布于矿区东部，地形上形成陡峻的山崖，为崩塌物的主要来源。厚160.00282.50m，平均厚度241.00m，岩性以灰岩为主，夹薄层泥质灰岩及白云质灰岩，中厚层状，裂隙、溶洞发育，并发育有大小不等的陷落柱，产腕足类动物化石。6、个旧组（T2g）在矿区内仅出露第一、二段。 个旧组第一段（T2g1）主要分布于矿区东部边缘，一般厚150.00350.71m，平均厚度238.00m，岩性为紫、紫灰、灰绿色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、粉砂岩，局部地段夹灰白色泥岩及隐晶质白云岩薄层，底部夹13层灰

18、绿色铝土质泥岩（俗称“绿豆岩”），为与下伏永宁镇三段的分界标志（b1标志层）。中上部产瓣鳃类动物化石。与下伏地层呈整合接触。 个旧组第二段（T2g2）分布于矿区西部F1断层以西，地层厚度259.17320.20m，平均285.00m，以灰、浅灰色的灰岩为主，薄中厚层状，夹泥质灰岩及白云质灰岩薄层，含虫迹动物化石。与下伏地层呈整合接触。7、第四系（Q）主要分布于山坡（以崩塌坡积物为主）、沟谷（以冲积物为主）一带，厚度030m，一般厚5m。以黄褐、紫灰、紫红、黄灰色松散的粘土、粉、细砂、砂砾及砾石等崩塌坡积物为主，次为冲洪积和人工堆积物。与下伏各老地层呈不整合接触。 （二）、构造区内主体构造线呈北

19、东3040方向展布，地层走向、山脉走向与主体构造线方向基本一致（见图1-2构造纲要示意图），总体为一向南东倾斜的单斜构造，地层走向近北东，主体倾向南东，地层倾角为1550，一般为2030，北部边缘较陡（局部大于60），主体属缓倾斜岩层。受断层牵引影响，局部地层形成不完整褶皱（背斜）。矿区地质构造较复杂，断层较发育，以走向及斜交断层为主，受断层的影响，煤层发生重叠、缺失，地层层序出现不连续，除F1、F2主要断层外，共发现F3、F4、F5、F6等断层共7条，各断层情况详见“主要断层特征表（表1-3）”。总体看，矿区为一向南东倾斜的单斜构造，褶皱不发育，仅有微波状起伏，除F3斜交地层走向外，其它断层

20、走向与地层走向基本一致，而且所见断层落差较大，从20100m不等，矿区构造属中等偏复杂类型。表1-3 主要断层特征表 编号性质产状（）落差（m）长度（m）控制情况对煤层的影响探明程度走向倾向倾角F1逆掩（犁式）30-45120-13510-6010003000深部5个钻孔整个煤系地层基本探明F2正40-55130-14560470-5803000影响深部煤层了解F3逆155-17065-807045-701500ZK501孔整个煤系地层了解F4逆305-32565851000了解F5逆40-50130-1405545-851300ZK302孔基本探明F6逆45-5030-651000ZK301

21、孔了解f1逆40-5020-40ZK301孔了解图1-2构造纲要示意图2、工程地质条件1）、工程地质岩组区内范围内与矿床开采有关的地层主要有：二叠系上统龙潭组（P2l）、长兴组（P2c）；三叠系下统卡以头组（T1k）、飞仙关组（T1f）、永宁镇组（T1y）；三叠系中统个旧组（T2g）及第四系。按地层岩性及其工程地质特征可划分为十个工程地质岩组。该工程地质岩组力学强度有如下特点： 岩石强度与煤系地层沉积环境、岩石粒度有关，一般细粒砂岩强度大，粉砂质泥岩及泥岩强度小。 岩石力学强度随风化程度增加而减弱。 受构造及节理裂隙因素影响，构造破碎带岩石及周围岩石节理裂隙发育其力学强度减小。 煤系地层各主采

22、煤层顶底板岩石力学强度均较低，需加强支护。从采样成果看，长兴组、龙潭组岩石多为软弱岩石，力学强度低，完整性较差，顶、底板一般难以维护，有冒顶、底鼓及片帮现象。巷道穿过该层段时需支护，一般上部煤层较中下部煤层较好支护。2、构造破碎带工程地质特征区内地质构造较复杂，断层较发育，以走向及斜交断层为主，受断层的影响，煤层发生重叠、缺失，地层层序出现不连续，除F1、F2主要断层外，共发现F3、F4、F5、F6、f等断层共7条，7条断层的构造结构面为级，切穿多个工程地质岩组，破坏各岩组稳定。因此 未来矿山开采遇此断层，可能产生底鼓、片帮并伴大量突水等工程地质问题，因此，矿山开采时应引起重视并加以防范。3、

23、煤层顶板及井巷围岩稳固性评价 井巷围岩的稳定性评价根据矿床围岩岩体质量系数评价表和矿床围岩岩体质量指标法评价表，区内矿床围岩卡以头组细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩岩体基本质量级别级；龙潭、长兴煤组细砂岩岩体基本质量级别为；细砂岩及粉砂岩岩体基本质量级别级；泥质粉砂岩岩体基本质量级别为VI；粉砂质尼岩岩体基本质量级别级；泥岩岩体基本质量级别为级。当巷道围岩为卡以头组细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩且巷道跨度5m时，可基本稳定，稍加支护即可；巷道围岩体为P2x粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及泥岩时，无自稳能力，埋深小时，以拱部松动破坏为主，埋深大时，有时明显塑性流动变形和挤压破坏，易产生冒顶片邦及底鼓现象，

24、需加强支护。井巷围岩稳固性差。 煤层顶底板岩性及工程地质特征煤层顶底板岩性多为泥岩、泥质粉砂岩，煤层顶、底板稳固性。由表可知，煤层顶底板岩石质量中等至劣，岩体完整性差至中等，岩体质量中等至坏，属至类，总体煤层顶底板稳固性差，巷道较难支护，有时有冒顶、片帮现象，在顶板为泥质粉砂岩的地段，巷道相对较易支护。主要可采煤层底板一般为泥岩及粉砂质泥岩，在地下水浸泡下会软化，塑性变形、底鼓，致使巷道变形箱木折断，矿山开采应引起注意。4、工程地质类型区内工程地质岩组类型较复杂，从层状软弱岩组层状坚硬岩组、软硬相间岩组，几乎包括了大部分岩组类型，岩体完整性为中等至差，岩体质量等级中等至极坏，岩石质量中等。断裂

25、构造带较发育，矿区水文地质条件为中等偏复杂类型。有数层泥岩软弱层，主要可采煤层顶板易冒落，需要翻拱支护，底板泥岩有一定的底鼓，完整性及稳定性较差。区内工程地质条件为以层状岩类、可溶盐岩类为主的中等类型。3、水文地质条件 矿区地形地貌、地表水特征矿区属构造剥蚀中山、中切割区，矿区地层为一倾向南东的单斜构造。总体地形为东高、西低，最高海拔位于探矿权北中部岩峰小寨东侧的山头，标高2082.00m，最低侵蚀基准面普鲁小河标高1455m，相对高差627.00m。矿区山脉走向与主体构造线均受块泽河深切割影响，区内沟谷较发育，地形坡度陡，有利于地表水及地下水排泄。矿区内发育的普鲁小河，由北向南穿矿区的西部而

26、过，于矿区外的南侧注入块泽河，根据勘查期观测，矿区范围内其流量变化在4.459326L/s，河床分布标高为16601430m。该河受区域地质环境影响：丰水季节河水暴涨暴跌、流量变化较大，旱季由于受岩溶泉的补给，致使该河为常年流水，水化学类型为HCO3SO4Ca Mg型水，由于受村庄的影响水质有一定破坏。该小河在矿界南部流经F1断层，对F1具有长期补给作用，普鲁小河河水将通过F1断层对矿区地层发生水力联系，据ZK201钻孔抽水试验结果：断层富水性、导水性较弱。块泽河距矿区相对较远，对矿床充水无影响，普鲁小河分布于矿区西侧煤层露头区，对矿区浅部的矿床具有直接或间接的充水作用。 地层含(隔)水性矿区

27、内地层由老至新有：二叠系上统龙潭及长兴组 (P2l+c)、下三迭统卡以头组(T1k)、飞仙关组(T1f)、永宁镇组（T1y）、中三迭统个旧组第二段（T2g2）及第四系(Q)。峨眉山玄武岩组(P2)相对隔水层，由于F1断层的作用致使其在区内缺失。其地层的含、隔水性由老至新分述如下：1、二叠系上统长兴及龙潭组（P2c+l）弱裂隙含水层浅部露头风化裂隙及构造裂隙发育，富水性相对较强，深部裂隙率减弱。为矿床充水的直接充水含水层。 2、三叠系下统卡以头组(T1k)砂岩弱裂隙含水层该层为煤系地层的直接盖层，含水性较弱。在该组底部常有510m灰绿色粉砂质泥岩、泥岩组成相对隔水层，自然条件下与煤系无水力联系，

28、当矿山大面积开采，形成导水裂隙带时，该含水层将与矿坑（井）发生水力联系，形成矿床顶板间接充水含水层。3、三叠系下统飞仙关组第一段（T1f1）相对隔水层在矿界范围内出露于矿区中部，该层可为矿床良好隔水层。4、三叠系下统飞仙关组二、三段、四段（T1f2、T1f3、T1f4）弱裂隙含水层该含水层下部T1f1的相对隔水作用，故对矿床充水无直接影响。5、三叠系下统永宁镇组第一段（T1y1）灰岩岩溶含水层由于受统飞仙关组多个隔水层的作用，因此，对矿床充水无直接影响。6、三叠系下统永宁镇组二段（T1y2）砂泥岩弱裂隙含水层该层富水性弱，对矿床充水无直接影响。7、三叠系下统永宁镇组三段（T1y3）灰岩岩溶裂隙

29、含水层该层为溶蚀裂隙岩溶含水层，但距含煤地层较远，同时下部有数个隔水层相隔，故对矿床充水无直接影响。8、三叠系中统个旧组第一段（T2g1）砂泥岩弱裂隙含水层 根据区域资料该含水层富水性较弱，距含煤地层较远，对矿床充水无影响。9、三叠系中统个旧组第二段（T2g2）灰岩岩溶含水层分布于矿区西部F1断层以西，岩性以灰、浅灰色的灰岩为主，与上覆煤系地层呈断层接触关系。岩溶漏斗、溶蚀洼地及溶蚀裂隙等溶蚀现象较发育，为典型的喀斯特地貌分布区。距主采煤层M9距离最近（见T2g2岩溶基底突水涌水量预算图），是矿床充水的直接充水含水层。因此，在未来的矿床开采中对该地层形成的底板突水问题需严加防范、高度重视，避免

30、基底岩溶突水，造成矿坑充水、淹井事故的发生。10、第四系(Q)松散孔隙含水层主要分布于山坡（以崩塌堆积物、坡积物为主）、沟谷（以冲积物为主）一带，厚度030m，一般厚5m。主要分布在普鲁小河河谷两侧，山坡分布零星，厚度变化大，由冲积、洪积、残坡积的亚砂土、砾石、细砂组成。季节干湿交替，雨季富含潜水，旱季呈自然疏干状态，对矿坑充水有直接影响。 断层带富水性、导水性及对矿床的影响主体构造线呈北东3040方向展布，地层走向、山脉走向与主体构造线方向基本一致（见图31构造纲要示意图），总体为一向南东倾斜的单斜构造，地层走向近北东，主体倾向南东，地层倾角为1550，一般为2030，北部边缘较陡（局部大于

31、60），主体属缓倾斜岩层。在断层附近地层倾向、倾角有较明显的变化，在下普鲁村，F1与F4断层间附近最明显，地层向北西倾斜，倾角一般为2540，受断层牵引影响，局部地层形成不完整褶皱（背斜）。区内地质构造较复杂，断层较发育，以走向及斜交断层为主，受断层的影响，煤层发生重叠、缺失，地层层序出现不连续，除F1、F2主要断层外，共发现F3、F4、F5、F6、f等断层共7条，下面就断层水文地质特征简述如下：1、F1逆掩断层（犁式断层）：该断层的导水性主要受断层西盘碳酸盐岩岩溶的发育状况及岩溶水的径流形态所决定，若地层岩溶发育、岩溶水呈管状径流则富水性强，其断层导水和富水随之增强。相反则减弱，因此，矿山开

32、采遇此断层时应根据碳酸盐岩溶的发育状况及岩溶水的径流形态而采取相应的重点防范措施。2、F2正断层：据简易水文消耗量观测未发生明显变化，断层东盘与主含煤地层（长兴与龙潭组）相对接地层为飞仙关组第一、二、三段，因此，该断层导水性受断层两盘岩性决定，若地层岩性富水性强，其断层导水和富水随之增强，否则减弱，因此，矿山开采遇此断层时应根据岩性的导水性而相应的加以防范。3、F3逆断层：该断层导水性受断层两盘岩性决定，若地层岩性富水性强，其断层导水和富水随之增强，否则减弱，因此，矿山开采遇此断层时，应根据岩性的导水性而采取相应的防范措施。4、F4逆断层：断层导水性受两盘地层岩性决定，随地层岩性富水性强、弱而

33、变化。因此，未来矿山开采北部煤层时，遇此断层，可能产生断层渗水问题，需加以防范。5、F5逆断层：据勘区302钻孔资料对长兴与龙潭组抽水资料q=0.00331L/sm、K=0.00125m /d，显示断层的富水性通常情况下较弱，但断层导水性受两盘地层岩性决定，随地层岩性富水性强、弱而变化。未来矿山开采中，遇此断层的细沙岩段，可能对煤矿的开采会有一定影响。 6、F6逆断层与隐伏逆断层f1：断层的富水性通常情况下较弱，但受断层两盘地层岩性决定，因此，未来矿山开采中，遇此断层时可能产生渗水或突水现象，对今后煤矿的开采有一定影响。 矿区地下水补给、径流、排泄条件1、在勘区主体范围，主要出露地层为飞仙关组

34、（T1f）、卡以头组(T1k)、及主要含煤地层（P2c+l），岩性主要以碎屑岩为主，地形切割较深，相对高差大，溯源侵蚀强烈，有利于地表水、地下水的径流和排泄，各含水层大多为含隔水层相间的弱裂隙含水层组，主要接受大气降水的补给，一部分地下水在风化裂隙径流，其风化裂隙连通性好。地下水循环通畅，径流强，就近于河谷或地形低洼处排泄，其特点是径流急，途径短，无统一的径流方向，另一部分没有排泄的地下水沿深部裂隙缓慢运移，富水性较浅部弱，过渡为弱裂隙承压含水层。矿区范围内直接充水含水层长兴组、龙潭组（P2c+l），卡以头组（T1k）地层为主含煤地层顶部垂向补给间接充水含水层，地下水在浅部为风化裂隙潜水区，在

35、矿区范围为承压含水层，总体地下水流向为由东北向西南方向径流，跟普鲁小河流向基本一致，据钻孔抽水试验显示q0.01L/sm，富水性较弱。2、个旧组第二段（T2g2）碳酸盐岩岩溶含水层分布于矿区西部F1断层以西，与上覆煤系地层呈断层接触关系。地下距主采煤层M9距离较近，是矿床充水的直接充水含水层。该岩溶含水层主要接受大气降水补给，地下水以管状、脉状径流为主，其运动方向极复杂，富水性及导水性在垂向上和平面上分布极为不均匀，受地形切割和断层的影响，以岩溶泉点排泄于地表。区内泉点旱季流量为0.79438.00L/S，富水性强，泉点出露标高为1602.01616.0 m。因此，在未来的矿床开采中对该地层形

36、成的底板突水及侧向补给的问题需严加防范、高度重视，避免基底岩溶突水，造成矿坑充水、淹井事故的发生。3、勘区东部永宁镇组（T1y）岩溶含水层，分布海拔相对较高，为该地层地下水补给区，该岩溶含水层主要接受大气降水补给，地下水以脉状径流为主，其运动方向极复杂，富水性及导水性在垂向上和平面上分布极为不均匀，受地形切割和断层的影响，以岩溶泉点排泄于地表，但距含煤地层较远，同时下部有数个隔水层相隔，故对矿床无直接影响。 矿井涌水量预测根据鑫龙煤矿的地质勘探报告，报告中对矿区煤系地层分布情况及矿井涌水量预算范围，圈定标高在1250m标高，并根据钻孔实际抽水试验所获参数，利用地下水动力学法“大井法”预算矿坑涌

37、水量，预测矿井正常涌水量为6113.2m3/d，最大涌水量为8558.5m3/d。鑫龙煤矿+1300m水平预测矿井正常涌水量为5410m3/d（225.42 m3/h），最大涌水量为7574m3/d（315.58m3/h）。根据上述两个表的数据的对比，随着矿井开采深度的增加以及雨季因素的影响涌水量有一定的变化。 矿区水文地质条件及类型区内地形切割深，有利于地表水自然排泄，区内最低侵蚀基准面，标高为1455m，331+332+333类资源量大部分布于最低侵蚀基准面以下，直接充水含水层与顶板间接充水含水层富水性较弱，构造破碎带富水性强于正常地层的富水性。第四系覆盖面积小且薄，对矿床充水影响不大，未

38、来矿山开采将主要通过断层导水与其他含水层发生水力联系。但F1逆掩断层呈犁式：上盘为龙潭组一段以上地层，下盘地层为个旧组灰岩。该断层致使煤系地层下部及玄武岩缺失，形成主含煤段地层直接与个旧组灰岩相接触，形成了矿床底板直接充水含水层，可产生岩溶底板突水或断层导水而产生矿坑涌水的复杂性。勘探报告评价矿井水文地质条件类型为以底板岩溶含水层充水为主的中等偏复杂类型（类型）。设计依据煤矿防治水规定相关规定对矿井水文地类型重新评价，主要原因为老窑分布不清、积水不清等导致矿井防治水工作难度较高。因此该矿井水文地类型评价为复杂类型。 矿床充水因素根据区内水文地质条件分析，矿床主要充水因素有：1、P2c+l弱裂隙

39、含水层的直接充水；2、T1k裂隙含水层通过导水裂隙渗入；3、老窑积水及其煤层浅部破坏区的突水；4、地表水体通过直接充水含水层或间接充水含水层的渗入；5、断裂带的影响，致使个旧组灰岩岩溶含水层与主含煤段直接接触，构成矿床底板充水含水层，并是矿床充水的主要因素。断裂带沟通地表水和充水含水层的联系，对矿床进行充水。6、开采后产生导水塌陷裂隙和地表移动带拉张原有的断层带或裂隙，致使地表水下涌，并连通各含水层的通道，最终溃入坑道，形成矿井疏干，改变天然流场。4、瓦斯、煤尘、煤层自燃和地温 瓦斯1、瓦斯涌出量预测及瓦斯等级确定根据云南铭立隆地质矿业有限公司2007年8月提交的云南省富源县鑫龙煤矿勘探报告，

40、设计根据AQ1018-2006标准，采用分源法对矿井瓦斯涌出量进行了预测：矿井的相对瓦斯涌出量为29.85 m3/t，绝对瓦斯涌出量为20.73m3/min。预测为高瓦斯矿井。2、煤与瓦斯突出危险性根据云南省富源县鑫龙煤矿有限公司鑫龙煤矿煤与瓦斯突出灾害评估报告评估结果，在鑫龙煤矿M3、M5、M7、M8、M9煤层+1300m标高以上范围内：M3、M5、M7、M8、M9煤层各单项指标见表148（评估煤层突出危险性单项指标测定结果汇总表）。鑫龙煤矿M3、M5、M7、M8、M9煤层单项指标没有全部达到或超过突出危险性单项指标临界值，根据防治煤与瓦斯突出规定、AQ1024-2006煤与瓦斯突出矿井鉴定

41、规范相关规定及邻近矿井的实际情况，评估认为鑫龙煤矿+1300m标高以上范围M3、M5、M7、M8、M9煤层为非煤与瓦斯突出煤层，矿井可按非煤与瓦斯突出矿井设计。 煤尘爆炸性勘探报告对M3、M5、M7、M8、M9煤层各采取煤样1件，共5件，送中国煤炭科学研究院重庆分院进行测试，测试结果：煤层火焰长度为1050mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉比例为3585，煤尘均具有爆炸性危险性。 煤的自燃倾向性根据煤的自燃倾向性试验，共采取样品12件，M3、M5煤层各3件，M7、M8、M9煤层各2件，送中国煤炭科学研究总院重庆分院对各主要可采煤层的着火温度（）进行测试。测试结果：氧化样的着火温度352381，还原样着

42、火温度358396，T在619间，一般818，各主要可采煤层的自燃倾向性等级均为级，即不易自燃（具体详见表1410）。 地温区内所施工的钻孔除302号钻孔外，其它钻孔均开展了简易测温工作。距最末一次循环井液8小时后，孔内最高地温23.9（501孔，井深301m处），表明区内不存在高温异常区。第二章 井筒过软岩破碎地质带支护技术方案一、概况说明富源县鑫龙煤矿为基建矿井，目前主斜井掘进81m，副斜井掘进70m，均为地质破碎带。根据现场已掘、支段实际开挖情况来看，主斜井、副斜井在进硐后施工岩性均以松软碎裂膨胀型泥质粉砂岩为主的松软破碎带，且局部地段伴有淋水现象，而此类岩体亲水性强、膨胀率高、膨胀压力

43、大、强度低、崩解性强，在进行现浇砼浇筑时，易发生垮塌，影响现浇砼质量；又由于拱架设好后，不宜暴露时间过长，必须及时封闭，否则也易发生垮塌。总之，在此类岩体中开掘巷道整体稳固性较差，若支护不当，后期返修率较高、返修费用较高。为了保证矿井工程质量、施工安全及满足投产使用期限的要求，此方案特针对主斜井、副斜井井筒过地质破碎带、断层带及煤门支护方式，拟提出如下支护方案，力争在技术上可行、安全上可靠、经济上合理：二、支护设计理论 （一）、松软破碎岩体中巷道失稳，破坏机理在岩体中开掘巷道后，改变了原岩体在地下的三轴向应力平衡状态，地应力重新调整，在巷道周边产生应力集中，周边围岩在集中应力作用下向巷道的空间

44、内移动，产生应变。对松软破碎岩体来说，围岩由于二次应力大于该岩体的极限强度，使用围岩产生塑性变形和流变变形，从而使岩体的强度下降，全部或部分丧失岩体自身承载能力。我们知道，巷道支护是指包括支护体与巷道周围岩体的支承作用在内的联合支承系统。在松软破碎岩体中，支护结构系统的承受载荷Pu与巷道围的自身承载能力d，又有如图1所示的关系。由于松软破碎岩体变形具有明显的时间效应，且初期变形剧烈若采取传统支护方式，支护结构系统随时被稚移，在载荷作用下，支承能力遂渐降低，而围岩的自身承载能力d也要降低，与此同时支护结构系统承受的载荷Pu增大，这样又引起围岩自身承载能力d降低，随之Pu又增大，当支护系统承受的裁

45、荷超过支护系统本身所能承受的载荷时，支承系统产生破坏，造成巷道片冒坍塌。图1 支护结构载荷与巷道围的自身承载能力曲线（二）巷道支护技术对策根据松软破碎岩体的力学特征及巷道失稳破坏机理，以及现场实践，可以从以下三个原则入手，来确定支护方案。1、封团围岩原则。对于易风化和遇水膨胀的松软破碎岩体，应在巷道开掘后尽早维护，一般在围岩表面喷射一薄层混凝土，封闭围岩，防止同空气、水接触，这样不仅能避免围岩风化、膨胀，同时还可以避免片冒情况的发生，保证安全生产。喷射混凝土厚度根据实践，一般为2030mm，总的原则是不宜过厚，但又必须封闭住围岩。因为松软破碎岩体具有流变的特点，如果混凝土层过厚，则会具有一定的刚性，限制了围岩的适度形变，进而产生围岩压力增高点，破