矿井地热(水害)成因分析及治理对策.doc
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1、矿井地热(水害)成因分析及治理对策 淄矿集团坤升公司是受地热害威胁较严重的矿井,矿井投产后,在第一水平开采时,就发现井田南翼局部地区地热异常,采掘工作面温度高达3135,气温炎热潮湿,井下作业人员常汗流浃背,并伴有中暑、感冒等现象,严重恶化了劳动环境,直接威胁着井下职工的身体健康。 为了探索治理地热(害)的有效途径,我们在充分收集、利用已有的地质及水文地质资料的基础上,又补充进行了物探、化探、稳态测温、单抽水试验、计算模拟分析等工作,进一步查明了地热异常的分布范围和成因。在此基础上,提出了通过封堵热水上升通道,加固煤层底板含水层,达到既治理热害,又治理水害之目的。 1 地质构造及水文地质特征
2、1.1 地质构造 矿井位于淄博向斜盆地东翼北端近腹部地带,东有落差80390m的F5正断层,南有落差50150m的F1正断层,西有落差600m的F13正断层,北面为地层倾斜深部。为一东、南、西三面均下降的断块地垒构造。井田内煤系地层为单斜构造,地层倾向300330,倾角715。区内断裂较发育,落差10m以上的断层有35条,全为正断层。从断层的产状分析,大可分为三组:一组为北北东向的走向正断层。区内发育有29条之多;二组为南北向的正断层,仅有F13断层是井田的西边界;三组为近东西向的斜交正断层;区内发育5条,但延展长,常为张性含(导)水断层。 另外,井田内岩浆侵入活动比较剧烈,岩性主要是辉长岩、
3、辉绿岩,生成时代为中生代燕山期,对煤层、含水层影响较大,多为层状。据资料分析,奥灰顶面以下100160m左右有岩浆岩岩体。 1.2水文地质特征 (1)含水层。煤系及其以上含水层富水性不强,对矿井影响不大,影响矿井安全的含水层主要有:徐家庄灰岩含水层。位于10煤以下30m左右,有23层灰岩组成。总厚818m。资料表明,徐灰岩溶不发育,裂隙发育不均,主要接受其底板奥灰水的顶托补给;奥陶系灰岩含水层,总厚821m,位于10煤以下60m。顶部裂隙不太发育。 (2)断层带水文地质特征。F5、 F1、 F13和 F3断层为区域地下水的主要控水与导水构造。其中F5、F1和F13断层为弱水透水或隔水断层,唯有
4、F3断层具有较强的垂直向上补给特征,是地下水强导水带。 2地热补勘工作 2.1基础资料 矿井投产后,在300m 10300采区和10700采区生产过程中,发现9、10煤采掘工作面的气温高达3140,采煤工作面底板出水水温高达40,出水工作面的温度较不出水工作面的温度高48。1992奥灰水文补勘时,发现奥灰水沿F3断层带由北向南水温剧增,最高达39.5,各观测孔水温测量证实,奥灰水水温在F3断层的南部较高,而在断层北部和离开断层处,则相对较低,随放水时间的延长,有上升的趋势。 另外,淄博市施工时“市热孔”的奥灰水最高温度达43.4。 2.2地热补勘工作 (1)测温工作。1995年12月,我们利用
5、了LJW1型精密测温仪,对15个钻孔进行了同一时间的孔温测量。其中稳态测温14个孔,瞬态测温1个孔。同时,在井下对3个徐奥灰钻孔进行了孔口水温测量。在此基础上,又整理了1988年以来十几年的井下采掘工作面测量的地温、气温资料。基本查明了井田内地温及地温梯度的空间变化,地温异常区集中的井田南部,最高地温梯度达5.6/hm。 (2)水化学样测试工作。共对14个钻孔采集全分析样16个,同时加采同位素样8个。进行了化验。 (3)218Po放射测量。地下热水中的218Po是氡的短寿命子体(半衰期为3.05min),其中a辐射强度与土壤中自然状态氡浓度成正比。本区热水化学分析表明,地下热水中铀、钍、镭及氡
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