潘謝礦區(qū)西淝河、泥河、濟(jì)河、港河水體下安全開采可行性論證報(bào)告

潘謝礦區(qū)西淝河、泥河、濟(jì)河、港河水體下安全開采可行性研究報(bào)告PAGEPAGE81淮南煤礦勘察設(shè)計(jì)院前言淮南礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，是由原淮南礦務(wù)局改制而成的國(guó)有獨(dú)資公司，是全國(guó)500家大型企業(yè)集團(tuán)和安徽省12家國(guó)有重點(diǎn)骨干企業(yè)之一，以煤炭、電力，房地產(chǎn)為主業(yè)，兼營(yíng)機(jī)械、化工、環(huán)境開發(fā)等?；茨系V區(qū)是全國(guó)13個(gè)億噸級(jí)煤炭生產(chǎn)基地和6個(gè)大型煤電基地之一，先后被列為國(guó)家第一批循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)單位，中華環(huán)境友好煤炭企業(yè)，全國(guó)煤礦瓦斯治理先進(jìn)單位，國(guó)家創(chuàng)新型企業(yè)試點(diǎn)單位，安徽省高新技術(shù)企業(yè)，安徽省人才工作先進(jìn)單位。2012年中國(guó)企業(yè)500強(qiáng)，淮南礦業(yè)集團(tuán)位列第153位。集團(tuán)公司確立“十二五”目標(biāo)是投入千億元以上，建成年銷售千億元以上、資產(chǎn)規(guī)模千億元以上的新型能源企業(yè)。到2015年煤炭產(chǎn)量達(dá)1億噸以上，電力權(quán)益規(guī)模突破1500萬(wàn)千瓦，繳納稅費(fèi)120億，資產(chǎn)總額1500億。淮南煤田是中國(guó)黃河以南、特別是中國(guó)東南地區(qū)資源條件最好的煤田，也是規(guī)模最大、最后一塊整裝煤田！遠(yuǎn)景儲(chǔ)量444億噸，國(guó)家批準(zhǔn)的總體煤炭資源量285億噸，占安徽省的75%、華東地區(qū)的50%。具有低硫、低磷、高揮發(fā)、高發(fā)熱、富油等特點(diǎn)，是理想的動(dòng)力煤和煤化工原料，被譽(yù)為綠色能源、環(huán)保煤?；茨系V區(qū)是煤炭、糧食復(fù)合主產(chǎn)區(qū)，又是淮河流域治理的重點(diǎn)地區(qū)?；茨系V區(qū)位于淮河兩岸，煤炭資源開采與河流水系息息相關(guān)，這是淮南礦區(qū)所特有的。為了確保淮河水系防洪安全，保證國(guó)家大型煤電基地的開發(fā)建設(shè)，最大限度地解放淮河及其支流下的煤炭資源，讓國(guó)家水利資金和煤炭開采沉陷區(qū)治理資金得到有效利用，開展能源基地開發(fā)建設(shè)、解放和保護(hù)煤炭資源，統(tǒng)籌考慮水系治理與資源利用等關(guān)系研究，是落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的具體體現(xiàn)，符合國(guó)家建設(shè)節(jié)約型社會(huì)、全面建設(shè)小康社會(huì)、構(gòu)建和諧社會(huì)的發(fā)展戰(zhàn)略。目前西淝河、泥河、濟(jì)河及港河等水體下共壓覆淮南礦業(yè)集團(tuán)公司煤炭地質(zhì)資源99143.88萬(wàn)噸，影響礦區(qū)張集礦、謝橋礦、顧北礦、潘一礦及潘三礦等主力礦井開采。為能保證國(guó)家大型煤電基地的開發(fā)建設(shè)，保障淮南礦業(yè)集團(tuán)上述主力礦井的產(chǎn)能及采場(chǎng)接替的穩(wěn)定，最大限度地解放等水體下的煤炭資源，提高煤炭資源回采率，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，全面建設(shè)小康社會(huì)，對(duì)西淝河、泥河、濟(jì)河及港河等水體下煤炭資源進(jìn)行開采是十分需要的?；茨系V業(yè)集團(tuán)自20世紀(jì)60年代至今，歷經(jīng)50多年，積累了淮河河床下、淮河大堤下采煤的成功經(jīng)驗(yàn)。截止2011年，在淮河下、六坊堤下和西淝河下累計(jì)采煤達(dá)8000萬(wàn)噸，既回收了煤炭資源，又確保了河流的安全。事實(shí)證明，淮南礦業(yè)集團(tuán)在淮河堤下采煤的理論研究和積累經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，形成了符合淮南礦區(qū)實(shí)際和具有自己特色的建筑物下、水體下、鐵路下（稱“三下”）采煤技術(shù)，已具備“三下”采煤的能力。為統(tǒng)籌防洪與采煤，釋放水體下煤炭資源，增加我省煤炭有效儲(chǔ)備，提高煤礦企業(yè)效益，淮南礦業(yè)集團(tuán)開展了西淝河、泥河、濟(jì)河、港河水體下安全開采項(xiàng)目的可行性論證工作，并委托我院編制《潘謝礦區(qū)西淝河、泥河、濟(jì)河、港河水體下安全開采可行性研究報(bào)告》。

一、項(xiàng)目基本情況1.1企業(yè)概況淮南礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，是由原淮南礦務(wù)局改制而成的國(guó)有獨(dú)資公司，是全國(guó)500家大型企業(yè)集團(tuán)和安徽省12家國(guó)有重點(diǎn)骨干企業(yè)之一，以煤炭、電力，房地產(chǎn)為主業(yè)，兼營(yíng)機(jī)械、化工、環(huán)境開發(fā)等?；茨系V區(qū)是全國(guó)13個(gè)億噸級(jí)煤炭生產(chǎn)基地和6個(gè)大型煤電基地之一，先后被列為國(guó)家第一批循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)單位，中華環(huán)境友好煤炭企業(yè)，全國(guó)煤礦瓦斯治理先進(jìn)單位，國(guó)家創(chuàng)新型企業(yè)試點(diǎn)單位，安徽省高新技術(shù)企業(yè)，安徽省人才工作先進(jìn)單位。2010年中國(guó)企業(yè)500強(qiáng)，淮南礦業(yè)集團(tuán)位列第183位。2011年中國(guó)企業(yè)500強(qiáng)，淮南礦業(yè)集團(tuán)位列第159位。2012年中國(guó)企業(yè)500強(qiáng)，淮南礦業(yè)集團(tuán)位列第153位。集團(tuán)公司確立“十二五”目標(biāo)是投入千億元以上，建成年銷售千億元以上、資產(chǎn)規(guī)模千億元以上的新型能源企業(yè)。到2015年煤炭產(chǎn)量達(dá)1億噸以上，電力權(quán)益規(guī)模突破1500萬(wàn)千瓦，繳納稅費(fèi)120億，資產(chǎn)總額1500億?；茨厦禾锸侵袊?guó)黃河以南、特別是中國(guó)東南地區(qū)資源條件最好的煤田，也是規(guī)模最大、最后一塊整裝煤田！遠(yuǎn)景儲(chǔ)量444億噸，國(guó)家批準(zhǔn)的總體煤炭資源量285億噸，占安徽省的75%、華東地區(qū)的50%。具有低硫、低磷、高揮發(fā)、高發(fā)熱、富油等特點(diǎn)，是理想的動(dòng)力煤和煤化工原料，被譽(yù)為綠色能源、環(huán)保煤。瓦斯賦存總量達(dá)5928億m3?；茨厦旱V素有“華東工業(yè)糧倉(cāng)”之稱，地理位置優(yōu)越，交通運(yùn)輸便捷。礦區(qū)自營(yíng)鐵路與國(guó)鐵阜淮和淮南線相接，向東60km經(jīng)蚌埠可達(dá)京滬線各站，西30km經(jīng)阜陽(yáng)可達(dá)京九線各站，南100km經(jīng)合肥可達(dá)合九線各站，或經(jīng)合肥至蕪湖可延伸到宣杭線和皖贛線各站。水路可沿淮河向東經(jīng)洪澤湖進(jìn)入長(zhǎng)江。鐵水聯(lián)運(yùn)可由淮南線到達(dá)蕪湖港裕溪口碼頭，也可由京滬線到達(dá)南京港浦口碼頭，換裝江輪直達(dá)沿江各地。上世紀(jì)60年代，淮南煤礦以其千萬(wàn)噸大局的實(shí)力，成為當(dāng)時(shí)聞名全國(guó)的五大煤礦之一。上世紀(jì)90年代，淮南煤礦成為全國(guó)煤炭采選業(yè)利稅10強(qiáng)企業(yè)之一，連續(xù)被評(píng)為工商銀行“AAA”級(jí)信用企業(yè)，被國(guó)家確定為重點(diǎn)支持的300家“雙?！逼髽I(yè)，連續(xù)7年入圍全國(guó)最大500家工業(yè)企業(yè)。自2003年起，淮南礦業(yè)集團(tuán)審時(shí)度勢(shì)，搶抓機(jī)遇，確立了“建大礦、辦大電、做資本”的發(fā)展戰(zhàn)略和“一切為了發(fā)展、一切為了職工”的企業(yè)宗旨，以建設(shè)全面小康、綠色環(huán)保、科學(xué)管理、文明和諧的新型能源基地為目標(biāo)，企業(yè)進(jìn)入快速、健康發(fā)展時(shí)期。2004年，集團(tuán)公司上報(bào)了《淮南潘謝礦區(qū)總體開發(fā)規(guī)劃》，經(jīng)中咨公司專家組評(píng)估，國(guó)家發(fā)改委以發(fā)改能源〔2004〕2301號(hào)文正式批復(fù)，同意礦區(qū)總體規(guī)劃指導(dǎo)思想和開發(fā)建設(shè)原則，礦區(qū)劃分為17個(gè)井田和一個(gè)后備區(qū)，-1500m以上建設(shè)總規(guī)?？蛇_(dá)億噸。2011年淮南礦業(yè)集團(tuán)生產(chǎn)原煤6751萬(wàn)噸，上網(wǎng)電量153億千瓦時(shí)，電力權(quán)益總規(guī)模1192萬(wàn)千瓦，是省內(nèi)權(quán)益規(guī)模最大的電力企業(yè)。銷售收入356億元，上繳稅費(fèi)62.08億元，資產(chǎn)總額1282.69億元。目前淮南礦業(yè)集團(tuán)已經(jīng)成為安徽省煤炭規(guī)模、電力權(quán)益規(guī)模、房地產(chǎn)規(guī)模最大的企業(yè)。目前企業(yè)現(xiàn)有11對(duì)生產(chǎn)礦井，2個(gè)均股煤電公司（下設(shè)2個(gè)煤礦和2個(gè)電廠），年煤產(chǎn)量7100萬(wàn)噸，獨(dú)資電廠3座，參股均股電廠14家。資產(chǎn)總額1280億元。現(xiàn)有職工8.54萬(wàn)人，其中管理人員和專業(yè)技術(shù)人員14092人，高級(jí)技術(shù)職稱919人，中級(jí)技術(shù)職稱2436人，享受國(guó)務(wù)院政府津貼29人，工程院院士1人，國(guó)家突出貢獻(xiàn)專家1人。管理團(tuán)隊(duì)有著干事創(chuàng)業(yè)的胸襟，有著靈活的管理機(jī)制，具有較強(qiáng)的組織管理和項(xiàng)目實(shí)施的能力。近年來(lái)，淮南礦業(yè)集團(tuán)始終將技術(shù)創(chuàng)新作為實(shí)現(xiàn)企業(yè)騰飛的兩大翅膀之一，在建設(shè)新型能源基地中，用技術(shù)創(chuàng)新化解各類風(fēng)險(xiǎn)，加大科技投入，以發(fā)展中遭遇的難題作為課題，并以此為平臺(tái)加快科技人才隊(duì)伍建設(shè)，企業(yè)自主研發(fā)和創(chuàng)新能力急劇增強(qiáng)。自2005以來(lái)，煤礦瓦斯治理國(guó)家工程研究中心、深部煤炭開采與環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、煤礦生態(tài)環(huán)境保護(hù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室等3大國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室落戶淮南礦業(yè)，淮南礦業(yè)“十二五”期間致力建設(shè)的中國(guó)煤礦工程技術(shù)研究院所需的“一心”(煤礦瓦斯國(guó)家工程中心）“兩室”(深部煤炭開采與環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、煤礦生態(tài)環(huán)境保護(hù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室）等3個(gè)國(guó)家級(jí)平臺(tái)全部搭建完畢?；茨系V業(yè)集團(tuán)還被安徽省政府命名為安徽高新技術(shù)企業(yè)。

2010年在國(guó)家科技部、國(guó)務(wù)院國(guó)資委、中華全國(guó)總工會(huì)聯(lián)合公布的第四批創(chuàng)新型試點(diǎn)企業(yè)名單中，淮南礦業(yè)集團(tuán)榜上有名，成為安徽煤炭行業(yè)首次獲此殊榮的企業(yè)。在科技興煤方面，公司大力推進(jìn)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步，加快新區(qū)現(xiàn)代化礦井建設(shè)和老區(qū)技術(shù)改造。在瓦斯綜合治理、采煤方法改革、井巷掘進(jìn)和支護(hù)、深厚表土層建井技術(shù)、“三下”采煤等方面取得了明顯成效，形成了一套適合淮南礦區(qū)復(fù)雜條件的快速建井、安全生產(chǎn)和高產(chǎn)高效的核心技術(shù)，為礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。近五年來(lái)，先后獲國(guó)家級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)13項(xiàng)，獲省部級(jí)科技成果獎(jiǎng)140多項(xiàng)，獲國(guó)家專利60多項(xiàng)。技術(shù)團(tuán)隊(duì)具有持續(xù)創(chuàng)新能力。現(xiàn)有13對(duì)生產(chǎn)礦井中除顧橋礦、潘北礦為高瓦斯礦井外其余礦井均為煤與瓦斯突出礦井，2012年集團(tuán)公司各礦瓦斯涌出總量高達(dá)1487.65m3/min，各礦井自燃等級(jí)均在二級(jí)以上，發(fā)火期3～6個(gè)月，實(shí)際開采中，最短發(fā)火期僅20天左右。各礦井煤塵均有爆炸危險(xiǎn)。潘謝礦區(qū)礦井地溫普遍較高，目前最大開采深度已達(dá)900m左右，出現(xiàn)了一些高溫工作面，少數(shù)采掘工作面氣溫已達(dá)到“十二五”期間，企業(yè)將繼續(xù)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變?cè)鲩L(zhǎng)方式，以煤、電、房地產(chǎn)三大主業(yè)為支撐，立足淮南本土，走出去，向南積極參與皖江城市帶承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移示范區(qū)建設(shè)，向北參與西部煤炭資源開發(fā)，同時(shí)沿產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈、價(jià)值鏈延伸發(fā)展，做大做強(qiáng)包括煤炭貿(mào)易在內(nèi)的物流、金融等產(chǎn)業(yè)，更加注重技術(shù)創(chuàng)新、生態(tài)環(huán)境和民生。規(guī)劃“十二五”期間，投入千億元以上，建成資產(chǎn)總額千億元、年銷售收入千億元的國(guó)家級(jí)大型能源企業(yè)，成為華東地區(qū)乃至黃河以南最大的煤電能源企業(yè)，在區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮更加重要的能源保障作用。1.2資源賦存及開采條件1.2.1構(gòu)造特征淮南煤田位于秦嶺緯向構(gòu)造帶南亞帶的北緣，東與華夏構(gòu)造郯城——廬江斷裂呈截接，西連周口凹陷，西南與淮陽(yáng)山字型脊梁柱反接，北接蚌埠隆起，南鄰合肥凹陷.淮南煤田為一復(fù)向斜構(gòu)造，受秦嶺緯向構(gòu)造帶南北壓應(yīng)力的擠壓作用，促使淮南復(fù)向斜主體構(gòu)造形跡呈近東西向展布，并在復(fù)向斜南北兩翼發(fā)育了一系列走向壓扭性逆沖斷層，造成復(fù)向斜兩翼的迭瓦式構(gòu)造，致使部分地層直立倒轉(zhuǎn)。由于壓應(yīng)力自北向南擠壓，各部位受力程度的差異，促使復(fù)向斜南翼八公山區(qū)向南凸出，八公山以東舜耕山走向近東西，八公山往西走向轉(zhuǎn)為北西，形成向南凸出的淮南弧形構(gòu)造。自北向南的壓應(yīng)力受到南部合肥凹陷的阻擋，隨著褶皺產(chǎn)生的舜耕山逆掩斷層組成的迭瓦狀構(gòu)造的影響，使東部舜耕山區(qū)表現(xiàn)為以向南倒轉(zhuǎn)的單斜構(gòu)造，地層由東往西由倒轉(zhuǎn)逐漸扭曲為向北東正常傾斜的單斜地層，傾角20°左右，至孔集西部，淺部地層直立，深部倒轉(zhuǎn)而又轉(zhuǎn)為正常傾斜之反“S”形褶曲。往西地層走向又由北向西逐步轉(zhuǎn)為近東西向。復(fù)向斜北翼為一向北傾斜的上窯—明龍山—尚塘集逆掩斷層切割，掩蓋了復(fù)向斜北翼的面貌。區(qū)內(nèi)斷裂大致可分二組，其一是隨著褶曲的形成，發(fā)育一組走向逆斷層，其二為一組為郯城—廬江斷裂帶大致平行的北北東向低序次橫切正斷層，它一般切割東西向構(gòu)造。走向逆斷層主要有阜陽(yáng)—舜耕山逆斷層、阜鳳—陸塘逆斷層、上窯—明龍山—尚塘集逆斷層、耿村—朱集逆斷層、丁集—潘集北部逆斷層等。橫切正斷層主要有武店斷層、新城口—長(zhǎng)豐斷層、穎上—陳橋斷層、口孜集—南照集斷層、阜陽(yáng)斷層等。斷層一般向西傾斜，構(gòu)成由東向西之階梯狀構(gòu)造，將淮南煤田分割成幾個(gè)斷塊。復(fù)向斜內(nèi)部為一系列次一級(jí)寬緩的褶曲構(gòu)造。主要有陸塘背斜、謝橋—古溝向斜、陳橋—潘集背斜、尚塘—耿村集向斜和唐集—朱集背斜等。其中，陳橋—潘集背斜是復(fù)向斜內(nèi)部隆起幅度較大的背斜構(gòu)造，由于背斜沿隆起的幅度不同，形成了煤系地層的走向變化。西部口孜集—謝橋地區(qū)，地層走向近東西，往東至張集、顧橋地區(qū)，地層走向急轉(zhuǎn)為北東向，甚至于南北向，到了丁集以東又轉(zhuǎn)為北西西向。北翼傾角稍大，一般25°左右，局部較陡，達(dá)45～60°，南翼傾角較小，一般10～15°。沿走向和傾向有波狀起伏，形成小型鞍部和局部地區(qū)的小型向背斜構(gòu)造。沿走向東西兩端逐漸傾伏，為一不對(duì)稱的寬緩傾伏背斜。組成背斜軸部地層除陳橋和潘集一帶為寒武系和奧陶系外，均為二迭系煤系地層。區(qū)內(nèi)松散層厚度為140～720m，一般為300～500m，有由東往西、由南往北逐步增厚的規(guī)律。背斜西部謝橋、顧橋地區(qū)，發(fā)育有第三系紅色地層，不整合于二迭系煤系石千峰紅色地層之上?；茨厦禾飵r漿巖不甚發(fā)育，主要侵入在潘集背斜西段的南翼，有小型巖脈和巖床侵入石炭紀(jì)和二迭紀(jì)煤系的下部，主要對(duì)1煤層至11煤層有不同程度的影響，使煤層局部被巖漿巖吞蝕變?yōu)樘烊唤梗瑤r漿巖厚度為4.49～77.79m，一般由東往西變厚、翼部厚，向深部和背斜軸部逐步變薄至尖滅。巖性主要為細(xì)晶巖、煌斑巖等。1.2.2淮南煤田含煤地層為石炭、二迭系。石炭系含煤1～10層，大部分不可采且不穩(wěn)定，僅局部地區(qū)中下部煤層稍厚(在臨界可采厚度左右）。故非本區(qū)主要勘探對(duì)象。二迭系的山西組、下石盒子組和上石盒子組為本煤田主要含煤地層，總厚度為960米。共分成八個(gè)層段(七個(gè)含煤段，一個(gè)非含煤段），其中山西組一個(gè)含煤段，下石盆子組二個(gè)含煤段，上石盒子組分四個(gè)含煤段及頂部一個(gè)非含煤段。非含煤段是，由灰色、紫紅、磚紅、灰紫、灰綠色的花斑狀泥巖、砂質(zhì)泥巖及各級(jí)粒度的砂巖類組成。其中夾有灰、淺灰色及灰白色泥巖及砂巖類薄層。底部及中上部常見有石英砂巖(或相變?yōu)樯皫r中含礫石），底部可偶見有植物化石碎片，非含煤段厚度在270米左右。茲將各含煤段從下到上分述之：1、山西組(P1sh）第一含煤段，厚度70米左右。下部以粉砂巖及海相泥巖類為主夾薄層中砂巖及1～2層菱鐵薄層(局部相變?yōu)樯澳鄮r互層及菱鐵結(jié)核），中下部含煤1～3層，其中1煤層和3煤層厚而較穩(wěn)定，2煤層僅發(fā)育在八公山區(qū)，一般都不可采，大多與1煤層或3煤層含并。上部以砂巖和粉砂巖為主夾泥巖，層面上含較多云母片。1煤層和3煤層在潘集地區(qū)局部受火成巖(細(xì)晶巖，煌斑巖等）侵入影響，厚度變薄或被吞蝕，部分成天然焦，而且在局部地區(qū)有被沖刷的現(xiàn)象。2、下石盒子組(P1x）1）第二含煤段，厚度127米左右。由深灰、灰、淺灰、灰白色泥巖類和砂巖類組成，本段含煤最多(從4-1煤層到9-2煤層），有9～12層，大部分為可采或局部不可采煤層，且往往兩兩一組成對(duì)出現(xiàn)，本段8煤層頂(或9煤層頂）及5煤層上常發(fā)育一厚層灰和灰白色中砂巖(有時(shí)相變?yōu)樯澳鄮r互層或石英砂巖），距4-2煤層下12米左右全煤田普遍發(fā)育一套鋁土巖(或鋁質(zhì)泥巖）與花斑狀泥巖(均含鮞粒）的共生組合。底部發(fā)育一層4～12米厚的含礫中粗砂巖(相當(dāng)于路駝缽砂巖層位），均為本煤田主要標(biāo)志層，而后者底板亦為下石盒子組與山西組的分界層。在潘集地區(qū)4、5、8煤層局部被火成巖吞蝕或受其侵入變質(zhì)為天然焦。富含植物化石。2）第三含煤段，厚度88米左右。底部普遍發(fā)育一厚層灰白色中砂巖(有時(shí)為石英砂巖）作為與第二含煤段的分界。下部以灰白色、淺灰色砂巖類為主夾泥巖類簿層，上部以灰色、深灰色泥巖類為主夾灰白色砂巖。含煤4層(10煤層至11-3煤層），11-2煤層穩(wěn)定可采。在11煤層附近的泥巖類中常發(fā)育大小不一的鮞粒。11-2煤層在潘集地區(qū)局部被火成巖侵入變質(zhì)成天然焦。富含植物化石。3、上石盒子組(P2s）1）第四含煤段，厚度105米左右。由灰、深灰色粉砂巖及泥巖夾細(xì)中砂巖薄層組成。底部常發(fā)育一層灰白色中砂巖（局部為石英砂巖），偶見沖刷現(xiàn)象，是上下石盒式子組分界層，下部上部均分別有2～3層花斑狀泥巖(有時(shí)含鮞粒），是全煤田主要標(biāo)志層之一，含煤5層(12煤層至15煤層），13-1煤層是全區(qū)厚而穩(wěn)定的主要煤層。在13煤層與14煤層之間的砂巖類及泥巖類中，常見有大小不一的姜狀、瘤狀菱鐵結(jié)核。2）第五含煤段，厚度60米左右。由灰、淺灰、灰綠色砂巖為主夾粉砂巖及泥巖類組成，含煤4～6層(16煤層與17煤層），多不穩(wěn)定，且煤質(zhì)變差，僅16-1煤層，17-1煤層局部可采。煤層中常見中細(xì)砂巖或構(gòu)成明顯的砂泥巖互層，具緩波狀層理和混濁層理，層面上含較多的白云母片。3）第六含煤段，厚86米左右。由灰、深灰、灰綠、青灰色粉砂巖、砂巖類夾泥巖類組成。含煤4～5層（18-1煤層至21煤層），均不穩(wěn)定，且煤質(zhì)差，除18-1煤層和19煤層局部可采外，多為炭質(zhì)泥巖、含炭泥巖替代。在20煤層、19煤層及18-2煤層的頂部常見有薄層燧石層，18-1煤層底板及其下分別有一層鋁質(zhì)泥巖(有時(shí)含鮞粒）及花斑狀泥巖薄層，為本煤田上部含煤段的主要標(biāo)志層。4）第七含煤段，厚154米左右。由灰、深灰色、少數(shù)青灰色粉砂巖、砂巖及泥巖類組成。含煤5層(22煤層至26煤層），煤層薄，極不穩(wěn)定，僅23煤層、25煤層局部可采。煤質(zhì)差，常為炭質(zhì)泥巖、含炭泥巖替代。22煤層下部常見一層花斑狀泥巖。1.2.3二迭系含煤地層中，共含煤36層，總厚度為41.68米，含煤系數(shù)為4.34%，有穩(wěn)定可采煤層、較穩(wěn)定局部不可采煤層及不穩(wěn)定局部可采煤層共18層，可采煤層厚度為31.53米。煤層厚度情況見表1.2.1其中：穩(wěn)定煤層三層：8、11-2、13-1煤層，全區(qū)可采。較穩(wěn)定煤層七層：1、3，4-1、4-2、5-1、6-1、7-1煤層，局部不可采。不穩(wěn)定煤層八層：6-2、7-2、10、11-1、14、16-1、17-1、23煤層，局部可采。其他均為極不穩(wěn)定煤層。穩(wěn)定煤層和較穩(wěn)定煤層是本區(qū)主要可采煤層，其特征見表1.2.1。1.2.4開采技術(shù)條件礦區(qū)為高瓦斯煤層群開采的礦區(qū)，開采地質(zhì)條件極其復(fù)雜，煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性嚴(yán)重，是國(guó)內(nèi)高瓦斯、煤層群開采、復(fù)雜地質(zhì)條件礦區(qū)的典型代表。1、地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)50m以上特大斷層83條，落差5m以上斷層4900條，局部伴有巖溶陷落柱、火成巖、新地層構(gòu)造及層滑、沖刷、薄化等地質(zhì)現(xiàn)象。2、水文地質(zhì)條件表1.2.1淮南煤田可采煤層表賦存情況一覽表煤層名稱16-113-111-287-27-16-2煤層厚度最小～最大平均0～3.960.690.83～14.424.870～7.582.620.20～7.152.370～8.301.500～6.801.730～8.002.01煤層結(jié)構(gòu)夾矸巖性泥巖炭質(zhì)泥巖泥巖炭質(zhì)泥巖含炭泥巖泥巖炭質(zhì)泥巖含炭泥巖泥巖、炭質(zhì)泥巖、個(gè)別含炭泥巖泥巖炭質(zhì)泥巖泥巖炭質(zhì)泥巖泥巖、炭質(zhì)泥巖、個(gè)別含炭泥巖夾矸層數(shù)最少～最多一般0～310～41～20～61～20～410～310～310～31復(fù)雜程度較簡(jiǎn)單較簡(jiǎn)單個(gè)別復(fù)雜較簡(jiǎn)單～較復(fù)雜(局部復(fù)雜）簡(jiǎn)單～較簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單～較簡(jiǎn)單較簡(jiǎn)單層間距最小～最大平均73.00～92.8283.1239.00～76.0364.5363.00～95.0078.483.76～16.509.043.00～21.787.197.60～17.1511.100.86～6.203.45穩(wěn)定性不穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定不穩(wěn)定較穩(wěn)定不穩(wěn)定煤層名稱6-15-14-24-131煤層厚度最小～最大平均0～5.401.350～8.061.330～4.801.580～9.351.190～8.353.440～11.193.54煤層結(jié)構(gòu)夾矸巖性泥巖炭質(zhì)泥巖含炭泥巖泥巖炭質(zhì)泥巖個(gè)別砂巖類泥巖炭質(zhì)泥巖含炭泥巖泥巖炭質(zhì)泥巖泥巖炭質(zhì)泥巖泥巖炭質(zhì)泥巖夾矸層數(shù)最少～最多一般0～310～210～510～310～310～31復(fù)雜程度較簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單較簡(jiǎn)單局部較復(fù)雜較簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單～較簡(jiǎn)單較簡(jiǎn)單層間距最小～最大平均10.02～33.1019.654.30～14.807.861.58～8.974.3050.00～81.5068.721.50～10.156.23穩(wěn)定性較穩(wěn)定較穩(wěn)定較穩(wěn)定較穩(wěn)定較穩(wěn)定較穩(wěn)定淮南礦區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，礦井水害嚴(yán)重。礦井存在的水害主要有：新生界松散砂層（孔隙）含水層水害；煤層頂板砂巖裂隙含水層水害；煤系底板（局部地層倒轉(zhuǎn)為頂板）太原群薄層灰?guī)r、奧陶系厚層灰?guī)r巖溶含水層水害；老空（塘）水水害。新生界含水（層）組水文地質(zhì)特征本區(qū)新地層根據(jù)已有勘探資料可分為上、中、下三個(gè)含水（層）組，下含與中、上含之間有穩(wěn)定的粘土隔水層，其厚度情況見表1.2.2、表1.2.3。礦區(qū)內(nèi)各含隔水組賦存及含水性自上而下分述如下：(1)上部含水(層)組。其厚度由東向西從67.8m增厚至133.6m，巖性以中粗砂巖為主，可分為上、下兩個(gè)砂層含水段。q=0.91～0.18L/s·m，K=3.6～9.3m/d，是目前礦區(qū)供水水源，含水層水質(zhì)優(yōu)，礦化度低。原始水位+17.6～+19.0m，水溫16.5～19.0℃(2)上部隔水層組。其厚度為0.77～31.40m，全區(qū)穩(wěn)定，可以對(duì)比，一般厚度為2～5m，為粘土或弱固結(jié)狀鈣質(zhì)粘土層。(3)中部含水層組。其厚度由東向西從24m增至197m，巖性主要為中、細(xì)砂巖層，大多呈半固結(jié)狀。水質(zhì)較差，為Cl-～Na+水，水文18℃(4)中部隔水層組。根據(jù)167個(gè)鉆孔統(tǒng)計(jì)，其厚度為14.81～78.73m，一般為30～40m，平均厚度43.40m。巖性以含蒙脫石成分為主的半固結(jié)粘土，區(qū)內(nèi)普遍分布且穩(wěn)定，系隔水性好、膨脹性強(qiáng)的粘土層，并可視為區(qū)域內(nèi)下含的頂部隔水層。(5)下部含水層組。其厚為0～79.45m，平均厚度為46.67m。主要分布于古河床中心地區(qū)(注：厚度大)，而該古河床位置據(jù)已有勘探資表1.2.2潘集礦區(qū)新地層上含、上隔、中含、中隔對(duì)比劃分綜合統(tǒng)計(jì)表利用孔(個(gè))194東(?孔)～西(?孔)走向長(zhǎng)度(km)505～XV14-3242.km新地層厚度(m)最小厚～最大厚平均厚149.00(Ⅶ11)～472.62(XV8)327.58(194個(gè))項(xiàng)目最小厚(孔號(hào))(最高標(biāo)高)最大厚(孔號(hào))(最低標(biāo)高)平均厚(孔數(shù))備注上含總厚(m)69.35(Ⅲ9)133.60(XV10)95.70(162個(gè))表中統(tǒng)計(jì)各含水組厚度為鉆孔揭露新地層對(duì)比劃分后的厚度。有些孔未取上含或中含巖芯，未參加表中平均厚度的統(tǒng)計(jì)。上段厚(m)40.29(Ⅲ6)77.95(Ⅸ24)56.84(154個(gè))下段厚(m)15.10(Ⅸ24)72.10(XV10)40.21(154個(gè))上隔總厚(m)0.77(XⅢ～ⅩⅣ4)30.25(V7)6.39(162個(gè))底板標(biāo)高(m)-59.98(Ⅳ～V2)-114.45(XV16)中含總厚(m)40.84(Ⅶ11)227.50(XV12)145.16(160個(gè))中隔總厚(m)14.81(X30)78.73(Ⅶ～Ⅷ11)43.39(167個(gè))底板標(biāo)高(m)-137.49(505)-378.12(XV14-2)料表明大體與潘集背斜軸線平行，由東向西北方向延伸。古河床底(基巖面)東高西低，每公里高差約10m，根據(jù)下含混合抽水資料，q=0.0016～2.94L/s·m，古河床中心地區(qū)q=1.19～2.21L/s·m。其水質(zhì)為高礦化度Cl-—Na+水，M=表1.2.3潘集礦區(qū)新地層下部含水層對(duì)比綜合統(tǒng)計(jì)表利用孔194個(gè)東(？孔)～西(？孔)走向長(zhǎng)度(km)505～XV14-3242km備注項(xiàng)目最小厚度(孔號(hào))最大厚度(孔號(hào))平均厚(孔數(shù))表中統(tǒng)計(jì)各含水組厚度為鉆孔揭露新地層對(duì)比后的厚度。在基巖面古隆起如Ⅶ線、X線等處鉆孔（Ⅶ15、Ⅺ～Ⅻ7、Ⅶ19等孔）揭露新地層缺失下部含水組。這些孔未參加表中平均厚度的統(tǒng)計(jì)，有些孔經(jīng)對(duì)比缺失下隔1、下含1等。見0～XV線新地層對(duì)比劃分統(tǒng)計(jì)表。下含純砂礫厚總厚0(Ⅶ15隆起缺失)58.65(WⅡ-2-2)79.45(XV8)23.55(183個(gè))46.67(183個(gè))下含3純砂礫厚總厚0(Ⅶ15隆起缺失)26.65(XV12)43.95(水Ⅳ7)11.81(183個(gè))20.40(183個(gè))下隔3純砂礫厚總厚0(Ⅶ15隆起缺失)28.39(Ⅷ17)28.39(Ⅷ17)9.56(163個(gè))10.10(163個(gè))下含2純砂礫厚總厚0(Ⅶ15隆起缺失)39.99(XV9)45.93(XV9)14.56(122個(gè))20.73(122個(gè))下隔2純砂礫厚總厚0(Ⅶ15隆起缺失)12.70(XV8)14.67(XV8)4.28(57個(gè))4.39(57個(gè))下含1純砂礫厚總厚0(Ⅶ15隆起缺失)18.72(Ⅷ13)22.10(構(gòu)2)6.58(49個(gè))7.59(49個(gè))下隔1純砂礫厚總厚0(Ⅶ15隆起缺失)2.89(Ⅷ9)3.04(Ⅷ9)1.96(3個(gè))2.01(3個(gè))基巖面標(biāo)高(m)最高-129.35(Ⅶ11)最低-450.20(XV8)下部含水層組按巖性組合及含水性自下而上又可分為下含1、下含2、下含3三個(gè)含水段，其間相應(yīng)賦存著下隔1、下隔2、下隔3三個(gè)隔水層。其中下隔1不穩(wěn)定，缺失地帶造成含水沙礫層與煤系直接接觸，形成直接水力聯(lián)系(天窗)區(qū)。各含隔水段分別闡述如下：(1)下含1。厚0.18～22.10m，平均7.59m。巖性主要為粒度不等的砂、礫，并多含泥質(zhì)，呈半固結(jié)狀。q＝0.02～0.22L/s.m，富水性弱。(2)下含2。厚1.0～45.93m，平均20.73m。是下含中較富水的層段，q＝0.49～2.4L/s.m，主要為中粗砂，下部為含泥質(zhì)礫石層，局部呈半固結(jié)狀。(3)下含3。厚1.95～43.95m，平均20.73m。q＝0.06～0.15L/s.m，巖性為細(xì)、中粗砂，且富含泥質(zhì)，局部呈半固結(jié)狀。下含1與下含2之間的下隔2厚度較薄且不穩(wěn)定，故疏降過程中作為一層考慮。下含3則由于下隔3的局部尖滅、變薄以及多數(shù)鉆孔穿透后沒有分層止水，實(shí)際上亦串成一體，故疏干下含1.2實(shí)際上也必疏干下含3。(4)下隔1。厚0～3.04m，平均2.01m。不穩(wěn)定分布于基巖面上，古河床地區(qū)大都缺失，造成下含1直接沉積在煤系之上。(5)下隔2。厚0.77～14.67m，平均4.39m。分布不穩(wěn)定。(6)下隔3。厚1.08～28.39m，平均1～4m。分布較穩(wěn)定，但也有局部地段變薄至尖滅。3、瓦斯淮南礦業(yè)集團(tuán)所屬各礦煤層埋藏深（300～1500m）、煤層極其松軟（f=0.2～0.8）、瓦斯含量高（12～26m3/t）、透氣性低（煤層透氣性系數(shù)為0.001～0.008mD）、瓦斯壓力大（6.4MPa）、地溫異常（-1000m達(dá)47℃）、13對(duì)生產(chǎn)礦井中除顧橋礦、潘北礦為高瓦斯礦井外其余礦井均為煤與瓦斯突出礦井，2012年全礦區(qū)瓦斯涌出量已達(dá)1487.65m3/min，采煤工作面瓦斯涌出量達(dá)到40～110m3/min，預(yù)計(jì)到2015年全礦區(qū)瓦斯涌出量可達(dá)1500～1700m4、地壓淮南煤田煤層頂?shù)装骞こ痰刭|(zhì)條件不良，地壓大。主要可采煤層頂?shù)装宥酁槟鄮r或砂質(zhì)泥巖，部分為粉砂巖或細(xì)砂巖；底板以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主。煤系巖層大多膠結(jié)良好。經(jīng)力學(xué)試驗(yàn)，巖石的抗壓強(qiáng)度與層位、容重點(diǎn)關(guān)系不明顯，主要與巖性有關(guān)，泥巖強(qiáng)度最低，砂質(zhì)泥巖次之，砂巖強(qiáng)度高。頂板抗壓強(qiáng)度：泥巖、砂質(zhì)泥巖為20.7～52.8MPa，細(xì)～中砂巖為85.7～143MPa，粗砂巖為56.8～123.5MPa。生產(chǎn)中還存在復(fù)合頂板和頂板砂巖體相變大等工程地質(zhì)問題。5、煤塵據(jù)生產(chǎn)礦井及勘探資料，淮南煤田煤塵爆炸指數(shù)高達(dá)65%以上，火焰長(zhǎng)度可達(dá)300mm，巖粉量最大為35%，因此，粉塵普遍具有爆炸危險(xiǎn)。6、煤的自然傾向淮南煤田絕大多數(shù)煤層具有自然發(fā)火傾向，發(fā)火期一般為3～6個(gè)月，最短的為14天。7、地溫兩淮煤田的恒溫帶深度一般為30米，溫度16.8℃.平均低溫梯度變化較大，最低為2.0℃/100米，最高可達(dá)4.78℃淮南煤田潘謝礦區(qū)平均低溫梯度一般在3.0～3.5℃/100米之間。屬于低溫梯度大于3℃的正異常區(qū)，從礦區(qū)東部到西部基本連成一片分布，一級(jí)熱害區(qū)（31℃）在標(biāo)高-400～-450米；二級(jí)熱害區(qū)（大于371.2.5煤炭開采過程中存在的技術(shù)困難淮南礦區(qū)開采技術(shù)條件復(fù)雜，為典型的“三高”、“三軟”煤層。1、高地壓：淮南礦區(qū)已全面進(jìn)入深井開采，地壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈，謝一礦在-780m標(biāo)高最大主應(yīng)力達(dá)到20.6MPa，在-960m標(biāo)高最大主應(yīng)力達(dá)到26.8MPa；丁集礦在-850m標(biāo)高最大主應(yīng)力達(dá)到25.6MPa；潘三礦在-750m標(biāo)高最大主應(yīng)力達(dá)到23.62MPa；潘一礦在-750m標(biāo)高最大主應(yīng)力達(dá)到21.6MPa，由于高地壓，巷道支護(hù)困難，需要采取內(nèi)錨外架、噴注漿等復(fù)合支護(hù)，單進(jìn)低、成本高，并且維修工程量大。2、高地溫：淮南礦業(yè)集團(tuán)礦井大多屬于深井開采，礦區(qū)目前平均開采深度已達(dá)-780m，最大開拓深度-985m，地?zé)釣?zāi)害問題日益嚴(yán)重。-600m水平大部分區(qū)段地溫超過31℃，局部區(qū)段大于37℃，最高原巖溫度45℃3、高瓦斯：瓦斯含量10～36m3/t，瓦斯壓力最高6.8MPa，所有生產(chǎn)礦井均有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性，2011年淮南礦業(yè)集團(tuán)全礦區(qū)瓦斯涌出量已達(dá)1361.72m3/min。采煤工作面瓦斯涌出量達(dá)到40～4、“三軟”：頂板軟，底板軟，煤層松軟，煤層f值只有0.2～0.8，再加上構(gòu)造復(fù)雜、斷層影響，煤巷支護(hù)強(qiáng)度要求高，需要采用錨網(wǎng)（索）或內(nèi)錨外架支護(hù)措施，采用的錨索、錨桿直徑均達(dá)到22mm，U型棚已達(dá)到36U以上；工作面裝備工作阻力最高已達(dá)到10800kN。1.3礦區(qū)水資源概況1.3.1地表水潘謝礦區(qū)水資源豐富，中國(guó)七大河流之一的淮河橫穿礦區(qū)。淮河過境多年平均徑流量216億立方米/年?？菟?5～40億立方米/年，淮河水位由蚌埠閘控制，一般為17.5m。礦區(qū)內(nèi)還分布有西淝河、濟(jì)河、穎河、架河、港河、泥河等河流，沿淮湖泊洼地主要有瓦埠湖、高塘湖、城東湖、城西湖、芡河洼等。湖面面積4600km2，中小型水庫(kù)面積107km2。江淮地區(qū)雨水充沛，年平均降水量為883.6mm。年徑流量238.6mm，地區(qū)降水總量5.1億立方米蚌埠閘正常蓄水位17.5m，相應(yīng)蓄水量2.76億立方米?，F(xiàn)擴(kuò)建工程已完成，如果水位提高到18.5m，可增加供水量1.9億立方米。南水北調(diào)東線工程竣工后，年凈增供水量12億立方米。1.3.2地下水資源潘謝礦區(qū)屬安徽省淮北平原水文地質(zhì)區(qū)，為淮河沖積平原，沉積有巨厚的新生界地層，由松散的砂、細(xì)砂、砂礫和粘土等組成，為孔隙含水層。按巖性組合特征和含水層的富水性，自上而下劃分為四個(gè)含水層（組）：第一含水層由中、細(xì)砂組成，為半承壓孔隙含水層，埋深40m左右，含水層厚14～34m；第二含水層，由細(xì)砂、中砂組成，為承壓孔隙含水層，埋深40～120m左右，含水層厚30～50m；第三含水層，由中砂、粗砂為主組成，為承壓孔隙含水層，埋深130～350m左右，含水層厚240m左右；第四含水層由砂、砂礫組成，為承壓孔隙含水層，埋深360m以下，含水層厚100m左右。礦區(qū)供取水為淺部地下水，即第一、第二兩含水層，主要為第二含水層，由細(xì)砂、中砂等組成，為弱承壓~承壓孔隙含水層，埋深9～120m，含水層一般厚60～80m，水位埋深1～3m，單位涌水量1.69～3.98升/秒，富水性中等～強(qiáng)，礦化度小于1克/升的HCO3-Na型淡水，宜于飲用和灌溉，一般無(wú)水質(zhì)問題。礦區(qū)地下水動(dòng)態(tài)為典型的滲入蒸發(fā)型，主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水垂直入滲，其次為河流、湖泊、人為蓄水滲入補(bǔ)給。地下水動(dòng)態(tài)變化受季節(jié)性控制。地下水運(yùn)動(dòng)以垂向?yàn)橹?，自然流速極慢，排泄方式主要為人工開采、地面蒸發(fā)及植物吸收蒸騰。潘謝礦區(qū)為礦井生產(chǎn)建設(shè)需要，進(jìn)行了五個(gè)區(qū)塊的供水水源勘探，每個(gè)勘探范圍內(nèi)天然越流補(bǔ)給量為17000～21000m3/d，平均年降水入滲量為25000～50000m3/d。礦井實(shí)際開采與需求水量小于補(bǔ)給量，表明礦區(qū)地下水豐富，開采保證程度高，能夠滿足礦區(qū)建設(shè)與長(zhǎng)期使用的需求

二、項(xiàng)目的必要性、可行性及以往工作分析2.1以往工作分析2.1.1淮南煤礦淮堤下采煤淮河是中國(guó)的重要河流之一。干流流經(jīng)淮南礦區(qū)的李嘴孜、新莊孜和謝李深部井井田上方，詳見圖2.1.1。圖2.1.1淮河與礦區(qū)分布對(duì)照?qǐng)D河床和堤下直接或間接壓煤地質(zhì)儲(chǔ)量3.9億t，可采儲(chǔ)量2.14億t，壓煤占四個(gè)礦區(qū)總可采儲(chǔ)量的42.3％，大量壓煤嚴(yán)重制約了淮南礦區(qū)的正常生產(chǎn)發(fā)展。為了充分利用煤炭資源，延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限，淮南礦業(yè)集團(tuán)自20世紀(jì)60年代進(jìn)入淮堤下采煤。至今歷經(jīng)50多年，積累了淮河河床下、淮河堤防下采煤的成功經(jīng)驗(yàn)，在理論研究方面也取得了相應(yīng)的飛躍，取得了一系列試驗(yàn)研究成果，“三下采煤技術(shù)”曾分別榮獲煤炭工業(yè)部科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)（1983年）和國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)（1985年），淮河堤下采煤技術(shù)獲安徽省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)（1983年）。截止2005年，在淮河下、六坊堤下和西淝河下累計(jì)采煤5900萬(wàn)噸，既開采了煤炭資源，又保證了河流的安全。事實(shí)證明，淮南礦業(yè)集團(tuán)在淮河堤下采煤的理論研究和經(jīng)驗(yàn)積累的基礎(chǔ)上，形成了符合淮南礦區(qū)實(shí)際和具有自己特色的“三下”采煤技術(shù)，已具備在建筑物下、水體下、鐵路下（稱“三下”）采煤的能力。1、淮堤下采煤影響情況六坊堤是淮河大堤的重要組成部分，從1974年開始，淮南礦務(wù)局李嘴孜礦就開始在六坊堤下試采，在淮河這樣大的水體及河堤下開采，我國(guó)尚屬首次。1973年～1981年6月，先后從淮河漫灘、河床及河堤下開采了C15到B4共9個(gè)煤層（其中漫灘1個(gè)，河床及河堤下8個(gè)），累計(jì)采厚19.3m，共安全出煤186.4萬(wàn)噸，同時(shí)通過系統(tǒng)的觀測(cè)，積累了大量的數(shù)據(jù)，取得了淮堤下采動(dòng)變形規(guī)律。1974年4月～1975年4月，李嘴孜礦C15煤層采動(dòng)后，地表下沉量達(dá)0.293m，堤體為0.248m，地表水平拉伸變形2.2mm/m，堤體為2.0mm/m，此時(shí)地表和堤體未見明顯的裂縫。1975年5月，李嘴孜礦東二東C13第一分層推進(jìn)達(dá)90m后，發(fā)現(xiàn)地表有平行切眼方向的細(xì)小裂縫，縫寬2～5mm，縫距2m左右。測(cè)得地表最大下沉量達(dá)0.595m，最大水平變形走向線2.0～4.7mm/m，平均3.5mm/m，傾斜線3.3～4.6mm/m，平均4mm/m，因此可以認(rèn)為當(dāng)水平變形達(dá)2～4mm/m時(shí)，地表和堤體可出現(xiàn)裂縫。1976年3月，李嘴孜礦C13第二分層采后，發(fā)現(xiàn)地表有平行工作面向和切眼圍繞采空區(qū)四周的橢圓狀裂縫帶（地表最大拉伸區(qū)），帶寬40m，裂縫開口寬度一般為10～20mm，密度2m左右一條。經(jīng)在堤體南側(cè)開挖，其延展深度2～3m，傾向采空區(qū)，角度很陡。1976年下半年，李嘴孜礦C13第三層采后，裂縫帶位置變化不大，但裂縫開口寬度加大了，為120～250mm，落差為140～200mm，經(jīng)在堤北側(cè)地表開挖發(fā)現(xiàn)裂縫深1m左右，急速收斂到寬度10～20mm，裂縫陡直，傾向采空區(qū)，裂縫密度為1m左右一條。此時(shí)地表最大拉伸變形已達(dá)到18.7～27.5mm/m，堤體為10mm/m，裂縫延展深度4.15m，縫寬10mm。因堤體與煤層走向斜交，此裂縫帶對(duì)堤體影響有兩段（155＃～14＃測(cè)點(diǎn)處長(zhǎng)40m，158?！?61＃測(cè)點(diǎn)處長(zhǎng)90m），裂縫斜切和橫切堤體，其延展深度已完全切割到堤底。1977年～1980年，開始對(duì)李嘴孜礦B層煤開采，堤體水平拉伸變形繼續(xù)擴(kuò)大，最大達(dá)13.1m/m。具體見表2.1.1。表2.1.1六坊堤變形觀測(cè)數(shù)據(jù)表煤層分層數(shù)累計(jì)煤厚（m）深厚比H0/m變形值裂縫發(fā)育情況傾斜（mm/m）曲率（10-3/m）水平變形（mm/m）E2E上段Ceq\o(\s\up5(1),\s\do2(13))22.94切眼上方地表有10mm裂縫E3E下段Ceq\o(\s\up5(1),\s\do2(13))23.0535.00.155.0切眼上方地表有10mm裂縫E3W下段Ceq\o(\s\up5(2),\s\do2(13))25.431－0.104.9下山方向堤及地表有裂縫E3E上段段B9b23.83*下山方向堤及地表有裂縫E3E上段段Ceq\o(\s\up5(1),\s\do2(13))23.5385.15.2切眼上方地表有裂縫E2E上段段Ceq\o(\s\up5(2),\s\do2(13))34.7286.814.1下山方向地表形成臺(tái)階式裂縫E3E上段段B8b35.02610.910.4下山方向地表形成臺(tái)階式裂縫E2E上段段B8b35.4227.513.1下山方向地表形成臺(tái)階式裂縫從20世紀(jì)80年代起，經(jīng)原煤炭部批準(zhǔn)后進(jìn)行確保堤下開采，新莊孜礦開始將大部分采場(chǎng)延伸至淮河老應(yīng)段確保堤煤柱內(nèi)。至今，淮堤下已累計(jì)采出煤炭2300多萬(wàn)t。原堤頂已分別在保證水位線以下4m和行洪水位以下12m。近期，李嘴孜和新莊孜兩礦每年采出煤炭200萬(wàn)t?；春酉麻_采對(duì)淮堤的影響情況見表2.1.2。表2.1.2新莊孜、李嘴孜礦對(duì)淮堤的影響情況表礦名采動(dòng)堤段開采時(shí)間影響堤長(zhǎng)(m）原堤性質(zhì)原堤斷面維護(hù)措施新莊孜礦五號(hào)井圍堤1959～530砂質(zhì)粘土堤工廠圍堤頂寬3～5m堤高7.5m加高堤身北隔堤1967～1000砂質(zhì)粘土堤塌陷積水區(qū)隔堤頂寬10m堤高3.2m加高堤身淮堤老應(yīng)段副堤1972正堤19848002820砂質(zhì)粘土堤確保堤頂寬3m堤高7.5m加寬、加高堤身，錐探灌漿，水平防滲六方堤1983～3650亞粘土堤行洪堤頂寬3m堤高3.5～4m加寬、加高堤身，錐探灌漿，水平防滲李嘴孜礦淮堤黑李段1966波及影響1440m砂質(zhì)粘土堤確保堤頂寬10m堤高7.5m加高堤身，裂縫灌漿，貼坡防滲六方堤1974～1440亞砂土堤行洪堤頂寬3m堤高3.5～4m加寬、加高堤身灌漿鋪塑料膜水平防滲至今淮堤下采煤影響堤段長(zhǎng)度為：確保堤4.53km，行洪堤5.2km，淮堤最大下沉：確保堤6m，行洪堤13m。2、淮堤維護(hù)加固措施為保證淮堤的防洪安全，淮南礦業(yè)集團(tuán)每年對(duì)影響堤段均進(jìn)行了加固處理，主要采取了以下加固措施。1）增加堤頂高度（超高），考慮到采動(dòng)裂縫的影響，保證裂縫底部高于設(shè)計(jì)洪水位，將確保堤堤頂高程抬高了2.5m，堤頂超高達(dá)5.47m，行洪堤堤頂超高2.5m。2）加寬了堤身，按在設(shè)計(jì)洪水位時(shí)裂縫不會(huì)裂穿堤身控制，將確保堤堤頂寬度加寬到30m，行洪堤堤頂寬度加寬到50m3）填筑護(hù)堤地，為減小堤身高度，便于巡查，方便運(yùn)行管理，在常水位以上兩側(cè)設(shè)置了設(shè)置護(hù)堤平臺(tái)，確保堤護(hù)堤地寬50m，行洪堤護(hù)堤地寬30m。4）迎水面的防浪防滲。采取粘性土斜墻和復(fù)合土工膜雙重防滲措施，迎水面采用干砌塊石或預(yù)制混凝土護(hù)坡。5）采動(dòng)裂縫區(qū)的錐探灌漿。對(duì)于受采動(dòng)影響的堤段，特別是采動(dòng)拉伸區(qū)，用錐探機(jī)打孔灌漿。灌漿材料采用粘性不太高的粘土，錐探機(jī)打孔的孔距和孔深根據(jù)堤體受采動(dòng)損害情況而定。由于開采是連續(xù)進(jìn)行的，所以在每年汛期前，對(duì)受采動(dòng)拉伸區(qū)的堤體都要灌漿一次，以提高堤體的抗?jié)B能力和穩(wěn)定性。6）由于淮南段淮堤位于Ⅶ度地震區(qū)，淮堤黑李段下伏淤泥質(zhì)土和細(xì)砂層，在地震作用下將發(fā)生液化，采用了振沖碎石樁加固處理。淮堤采動(dòng)影響段經(jīng)受了1975年至今淮河多次洪水的考驗(yàn)，洪水期間堤內(nèi)外水頭差最大時(shí)達(dá)到8.5m，均未出現(xiàn)險(xiǎn)情而安全渡汛。確保堤和行洪堤加固最終標(biāo)準(zhǔn)斷面見圖2.1.2、2.1.3。圖2.1.2確保堤加固最終標(biāo)準(zhǔn)斷面圖圖2.1.3行洪堤加固最終標(biāo)準(zhǔn)斷面圖3、采動(dòng)區(qū)淮堤加固的試驗(yàn)研究受采動(dòng)影響的淮堤，其下沉和變形的強(qiáng)度很大，最大下沉達(dá)到13m左右，最大拉伸變形超過30mm/m，其影響周期很長(zhǎng)，連續(xù)時(shí)間將超過20a。對(duì)于長(zhǎng)期處于移動(dòng)變形的淮堤，當(dāng)汛期來(lái)臨處于高水位時(shí)，特別在同時(shí)發(fā)生8°地震的最壞狀態(tài)，能否穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)安全渡汛？為此，在淮堤加固過程中，通過采用有限元計(jì)算分析了加固后淮堤的變形幅度、穩(wěn)定情況、應(yīng)力狀況、抗液化安全度；通過振動(dòng)試驗(yàn)，模擬地震情況下淮堤的抗震能力；通過離心模型試驗(yàn)驗(yàn)證了漸沉堤防的穩(wěn)定狀況；通過二維滲流電模擬試驗(yàn)驗(yàn)證了加固淮堤的滲流穩(wěn)定性；進(jìn)行了相似模型裂縫滲流試驗(yàn)、堤壩移動(dòng)變形預(yù)測(cè)模型試驗(yàn)、煤矸石堤坡環(huán)保植被試驗(yàn)等多個(gè)課題進(jìn)行專題研究。研究結(jié)果認(rèn)為，按以上方案加固，保證工程施工質(zhì)量，受采動(dòng)影響的淮堤在各種運(yùn)行情況下是安全的。4、采動(dòng)區(qū)淮堤監(jiān)測(cè)體系及監(jiān)測(cè)成果綜合分析1）淮堤堤體內(nèi)外動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)體系（1）淮堤表面位移觀測(cè)系統(tǒng)：根據(jù)從高級(jí)到低級(jí)逐級(jí)控制的原則，堤壩表面移動(dòng)變形觀測(cè)系統(tǒng)由監(jiān)控網(wǎng)和堤壩移動(dòng)變形觀測(cè)站組成，以監(jiān)測(cè)漸沉式淮堤的表面位移。（2）堤體內(nèi)部變形觀測(cè)系統(tǒng)：堤體內(nèi)部移動(dòng)變形觀測(cè)采用鉆孔測(cè)斜儀和鉆孔伸長(zhǎng)儀組成的三維測(cè)量系統(tǒng)，以監(jiān)測(cè)堤身內(nèi)部變形。2）淮堤表面觀測(cè)站實(shí)測(cè)資料分析通過對(duì)受采動(dòng)影響淮堤精度測(cè)量，獲得了大量豐富的淮堤移動(dòng)與變形觀測(cè)資料，這些資料體現(xiàn)了淮堤的沉陷動(dòng)態(tài)。對(duì)堤壩動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)成果分析后，總體上可以得出以下結(jié)論：（1）1991～1995年間，受開采影響的堤壩移動(dòng)變形是連續(xù)的、漸變的、下沉盆地是平緩的。地表和堤壩在開采影響過程中發(fā)現(xiàn)的裂縫基本上在分析預(yù)測(cè)的深度和寬度范圍內(nèi)，這些裂縫經(jīng)過灌漿等必要的技術(shù)手段處理后，順利地度過了1991年和以后幾年的洪水考驗(yàn)。只要保證堤壩維修、加固和灌漿等工程質(zhì)量，淮堤安全是有保證的。（2）在局部范圍內(nèi)累計(jì)的拉伸變形值比較大，這是由于多個(gè)采空區(qū)邊界重疊所致。因此，采場(chǎng)的接替安排需要做進(jìn)一步的改進(jìn)，應(yīng)當(dāng)盡量避免各煤層采空區(qū)邊界的重疊，減小水平變形值，以避免開采引起的裂縫達(dá)到極限深度，使灌漿處理裂縫的效果更好。（3）在已經(jīng)形成的局部的拉伸變形集中帶，雖然堤壩表面經(jīng)過充填灌漿加固，使產(chǎn)生的裂縫或疏松區(qū)得到消除，但堤體內(nèi)部及堤基中產(chǎn)生的疏松區(qū)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)消失。因此，應(yīng)該盡快開采相鄰的工作面，使各煤層開采邊界錯(cuò)開，或者加大灌漿的深度和灌漿量。5、堤壩加固效果由于確保堤和六坊堤的加固方法不同，對(duì)堤壩的影響也存在差異。根據(jù)監(jiān)測(cè)資料分析，在采用上述加固方法時(shí)，確保堤（老應(yīng)堤、黑李段）新充填2～3m范圍內(nèi)的土需要一定的穩(wěn)定和密實(shí)時(shí)間。2～3m以下的充填土則基本上處于穩(wěn)定狀態(tài)，與自然土層無(wú)明顯差異。六坊堤加固施工的方法直接影響到堤頂以下5m的范圍，即該范圍內(nèi)除了受采動(dòng)的影響外，還明顯受灌漿、排水等施工過程等外界擾動(dòng)影響，還要受自然雨水沖刷等因素的影響。5m以下則與自然土層無(wú)明顯的差異。以上監(jiān)測(cè)結(jié)果說明，在目前的堤壩加固方法和施工質(zhì)量的前提下，堤壩的加固效果是好的，堤壩下采煤采動(dòng)區(qū)堤防加固措施是有效的、安全的。在每年汛前，對(duì)受采動(dòng)影響的堤體淺部都要進(jìn)行錐探充填灌漿，這一措施是十分必要的，仍需要堅(jiān)持并保證質(zhì)量。不僅可以充填由于開采引起的裂縫和疏松，還可促使淺部新充填土及早密實(shí)，提高堤體的抗?jié)B能力和穩(wěn)定性?；吹淌懿蓜?dòng)段經(jīng)受了1975年至今淮河多次洪水的考驗(yàn)，洪水期間堤內(nèi)外水頭差最大時(shí)達(dá)到8.5m，均未出現(xiàn)險(xiǎn)情而安全渡汛。2.1.2山東兗州集團(tuán)鮑店礦山東兗州煤業(yè)股份有限公司鮑店煤礦地處山東省鄒城市，井田面積35.3km2，是我國(guó)自行設(shè)計(jì)和施工的年產(chǎn)300萬(wàn)噸的特大型全綜采機(jī)械化礦井，1986年6月10日投產(chǎn)，目前核定年生產(chǎn)能力已達(dá)640萬(wàn)噸，配有同等產(chǎn)能的現(xiàn)代化洗煤廠一座。泗河發(fā)源于山東省泰安新泰市太平頂，為二級(jí)河道，流經(jīng)濟(jì)寧市泗水、曲阜、兗州、鄒城、微山，于濟(jì)寧市任城區(qū)辛閘村入南陽(yáng)湖，全長(zhǎng)159km，流域面積2357km2。在鮑店煤礦井田范圍內(nèi)自北向西南流過井田西部露頭煤附近。在井田范圍內(nèi)，占?jí)?煤層儲(chǔ)量1316.5萬(wàn)t。鮑店礦位于泗河下開采，泗河堤防等級(jí)二級(jí)，為二十年一遇防洪設(shè)計(jì)，五十年一遇洪水校核。據(jù)統(tǒng)計(jì)截止2003年，兗州集團(tuán)鮑店礦泗河下河下采煤河道塌陷治理工程統(tǒng)計(jì)見下表2.1.3。

表2.1.3泗河河下采煤河道塌陷治理工程統(tǒng)計(jì)表2004～2006年又對(duì)1312、1314綜放面采用綜采放頂煤開采，全部垮落法管理頂板，1312工作面自2004年10月25日開采至2005年4月29日停采，共安全采出煤炭220.63萬(wàn)t，實(shí)際采出率為91%。1314自2005年9月26日開采至2006年1月24日停采，總采出量為102.8萬(wàn)t，實(shí)際采出率為86.7%。由于工作面的開采在泗河?xùn)|堤兩側(cè)形成面積巨大的下沉盆地，使河堤、河槽、兩側(cè)灘地、護(hù)堤地下沉形成大坑，在工作面中部形成最大下沉區(qū)，下沉量達(dá)到8m左右。在工作面開采過程中，沿工作面走向方向每隔30m左右產(chǎn)生與工作面平行的裂縫，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，大堤上裂縫最大寬度達(dá)到0.3m。由于堤防下沉量大，工作面的開采時(shí)間必須避開汛期開采。因此，選擇兩工作面的開采時(shí)間為冬季枯水期。在工作面開采前，根據(jù)沉陷預(yù)計(jì)，對(duì)堤防、護(hù)堤地、灘地按照沉陷預(yù)計(jì)值進(jìn)行預(yù)加固，分層上土，分層碾壓，達(dá)到設(shè)計(jì)值加沉穩(wěn)值。大堤穩(wěn)沉后，對(duì)堤防進(jìn)行灌漿處理，對(duì)灘地、護(hù)堤地、堤防進(jìn)行整理，對(duì)河岸進(jìn)行護(hù)砌。新的堤防按50年一遇標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修筑。河堤采用梯形斷面，堤頂寬6m，內(nèi)坡為1∶3，外坡為1∶2.5。地表沉陷時(shí)產(chǎn)生的裂縫深度及廣度較大，在洪水期堤基、堤身將因此而產(chǎn)生滲透破壞，甚至潰堤。因此，對(duì)舊堤防進(jìn)行推倒重建，并對(duì)下沉段采用水泥粘土灌漿進(jìn)行加密加固。灌漿材料采用摻入10％水泥的粘土混合漿液；灌漿深度至堤基下2.0m以上；采用雙排兩序孔、梅花形布置，排距、孔距均為1.5m。由于地表下沉量較大，灘地及護(hù)堤地將因下沉而大量積水，因此，在地表沉陷前對(duì)灘地及護(hù)堤地按預(yù)計(jì)下沉量值加設(shè)計(jì)灘地高程進(jìn)行預(yù)加高，沉陷后再對(duì)灘地按設(shè)計(jì)高程進(jìn)行推平整治。按相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，護(hù)堤地寬度取50m，不考慮恢復(fù)工程保護(hù)范圍。項(xiàng)目河段東岸河口處為沖刷區(qū)，灘地恢復(fù)后，由于回填土為粉土，易遭受沖刷。因此，采用干砌粗料石護(hù)岸，擴(kuò)腳采用拋煤矸石，擴(kuò)腳頂高程為40.0m，頂寬10m，坡度1∶2.5。干砌石擴(kuò)岸頂高程平河口，河岸封頂寬1.0m，護(hù)坡厚度0.4m，下設(shè)土工布反濾，坡度1∶2；基礎(chǔ)座在回填煤矸石上，采用干砌粗料石，高1.0m，埋深1.5m，頂寬0.8m，底寬1.0m。1312工作面下沉區(qū)河堤塌陷治理工程自2005年4月7日施工至2005年6月13日竣工，工程投資2758萬(wàn)元，安全采出泗河保護(hù)煤柱115.7萬(wàn)t，銷售單價(jià)按400元/t計(jì)算，可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益4.62億。1314工作面已回采完畢，共安全采出泗河保護(hù)煤柱61.34萬(wàn)t，銷售單價(jià)按400元/t計(jì)算，可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益2.45億元。下沉區(qū)河堤塌陷治理工程于2005年11月28日開工，于2006年5月底完工，工程投資968萬(wàn)元。上述案例表明，水體下采煤技術(shù)上是可行的，相應(yīng)的加固措施可以保證堤防安全度汛。2.2項(xiàng)目實(shí)施的必要性淮南潘謝礦區(qū)進(jìn)行水體下采煤是地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)及礦區(qū)發(fā)展的需要。華東地區(qū)是我國(guó)最具增長(zhǎng)潛力的煤炭消費(fèi)市場(chǎng)，以發(fā)電用煤增長(zhǎng)為主。據(jù)預(yù)測(cè)今后每年的煤炭?jī)粽{(diào)入量在1億噸以上。華南也是我國(guó)的主要缺煤地區(qū)?；茨系V業(yè)集團(tuán)公司是我國(guó)最南端的大型煤炭生產(chǎn)基地，距離世界最大的煤炭貿(mào)易市場(chǎng)（東亞煤炭消費(fèi)地）及我國(guó)缺煤的華東、華南地區(qū)最近，具有廣闊的煤炭市場(chǎng)空間。安徽省“861計(jì)劃”、“兩淮一蚌”發(fā)展戰(zhàn)略、“蚌埠閘上沿淮經(jīng)濟(jì)帶”建設(shè)、淮南煤電基地建設(shè)等都需要大力實(shí)施淮南礦區(qū)的煤炭資源開采?；茨系V區(qū)是全國(guó)13個(gè)億噸級(jí)煤炭生產(chǎn)基地和6個(gè)大型煤電基地之一，是國(guó)家首批循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)企業(yè)、中華環(huán)境友好型煤炭企業(yè)和國(guó)家級(jí)創(chuàng)新型試點(diǎn)企業(yè)。而淮南礦區(qū)由于位于淮河兩岸，煤炭資源開采與河流水系息息相關(guān)。目前西淝河、泥河、濟(jì)河及港河等水體下共壓覆資源99143.88萬(wàn)噸，影響淮南礦業(yè)集團(tuán)張集礦、謝橋礦、顧北礦、潘一礦及潘三礦等主力礦井開采。為能保證國(guó)家大型煤電基地的開發(fā)建設(shè)，保障淮南礦業(yè)集團(tuán)主力礦井的產(chǎn)能及采場(chǎng)接替的穩(wěn)定，最大限度地解放壓堤下的煤炭資源，提高煤炭資源回采率，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，全面建設(shè)小康社會(huì)，對(duì)西淝河、泥河、濟(jì)河及港河等水體下煤炭資源進(jìn)行開采是十分需要的。2.3項(xiàng)目實(shí)施的可行性以已掌握的“三下”采煤技術(shù)為支撐，西淝河、泥河、濟(jì)河及港河水體下采煤是可行的?；茨系V業(yè)集團(tuán)自20世紀(jì)60年代至今，歷經(jīng)50多年，積累了淮河河床下、淮河大堤下采煤的成功經(jīng)驗(yàn)。在積累了大量豐富、科學(xué)數(shù)據(jù)的同時(shí)，在理論研究方面也取得了相應(yīng)的飛躍，取得了一系列試驗(yàn)研究成果，“三下采煤技術(shù)”曾分別榮獲煤炭工業(yè)部科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)（1983年）和國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)（1985年），淮河堤下采煤技術(shù)獲安徽省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)（1983年）。截止2011年，在淮河下、六坊堤下和西淝河下累計(jì)采煤8000萬(wàn)噸，既回收了煤炭資源，又確保了河流的安全。事實(shí)證明，淮南礦業(yè)集團(tuán)在淮河堤下采煤的理論研究和積累經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，形成了符合淮南礦區(qū)實(shí)際和具有自己特色的“三下”采煤技術(shù)，已具備在建筑物下、水體下、鐵路下（稱“三下”）采煤的能力。綜上所述，為釋放潘謝礦區(qū)水體下煤炭資源，增加我省煤炭有效儲(chǔ)備，保障能源基地建設(shè)，提高煤礦企業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)全面建設(shè)小康社會(huì)，對(duì)西淝河、泥河、濟(jì)河及港河等水體下煤炭資源進(jìn)行開采是需要的。以已掌握的“三下”采煤技術(shù)為支撐，水體下采煤在技術(shù)層面是可行的。

三、水體下安全開采可行性論證及地面堤壩維護(hù)加固方法3.1西淝河、泥河、濟(jì)河、港河簡(jiǎn)介1、西淝河西淝河是淮河北岸的一條支流，全長(zhǎng)178km，流域面積4113km2。西淝河歷史上多次受黃泛影響，河床淤積，河道比降平緩，下游低洼地多。茨淮新河開通后，西淝河在利辛縣境內(nèi)的闞疃被茨淮新河截?cái)?，截走西淝河中游流域面積2492km2，上段長(zhǎng)101.6km。西淝河下段流經(jīng)利辛、潁上縣后，于鳳臺(tái)縣境內(nèi)西淝河閘處入淮河，下段長(zhǎng)72.4km，流域面積1621km2，其中，鳳臺(tái)縣境內(nèi)長(zhǎng)度42.5km，流域平均寬度為19km，流域內(nèi)地形西北高東南低，最高地面高程30.0m，最低地面高程17.0m。西淝河下段河道較為平緩，河道平均比降約為1/40000。流域內(nèi)土壤大部分為砂姜黑土，沿河附近為棕壤土。西淝河壓覆淮南礦業(yè)集團(tuán)張集礦資源。2、泥河泥河是淮河左岸支流，發(fā)源于鳳臺(tái)縣的米集，流經(jīng)鳳臺(tái)縣和潘集區(qū)，穿過淮北大堤青年閘，出口在湯漁湖縷堤尹家溝閘處入淮河干流。青年閘以上泥河干流河道長(zhǎng)55.65km，流域面積388km2，其中上游鳳臺(tái)境內(nèi)河長(zhǎng)16.25km，流域面積50km2；中、下游潘集區(qū)境內(nèi)河長(zhǎng)39.4km，流域面積338km2。泥河壓覆淮南礦業(yè)集團(tuán)潘一礦、潘三礦資源。3、濟(jì)河濟(jì)河是西淝河右岸另一條較大支流，界于蘇溝與潁河之間，為平原坡水區(qū)，于潁上縣北部的老集附近匯入西淝河。濟(jì)河全長(zhǎng)63km，流域面積707km2。濟(jì)河壓覆淮南礦業(yè)集團(tuán)謝橋礦資源。4、港河港河為西淝河左岸支流，長(zhǎng)32km，總流域面積101km2，于淝左堤港河閘處入西淝河。港流域內(nèi)地形西北高，東南低，最高地面高程26.0m，最低地面高程17.0m，沿河地勢(shì)低洼，下游形成天然湖泊（姬溝湖），港河中段以下河道極不規(guī)則，灘地面積大，河道淤積嚴(yán)重，平均淤泥厚度達(dá)1.5m左右，港河沿岸有些地段至今沒筑圩堤。港河壓覆淮南礦業(yè)集團(tuán)顧北礦資源。3.2西淝河、泥河、濟(jì)河、港河水體下資源壓覆情況3.1、地表移動(dòng)參數(shù)的確定依據(jù)國(guó)家煤炭工業(yè)局2000年制定的《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》推薦的淮南礦區(qū)地表移動(dòng)角實(shí)測(cè)參數(shù)，淮南地區(qū)的參數(shù)值為：松散層移動(dòng)角，ф=41°；基巖移動(dòng)角，走向δ=66°，上山г=70°，下山β=66°-22°×sinα。2、地面圍護(hù)帶寬度根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》第17條，建（構(gòu)）筑物地面受護(hù)面積包括受護(hù)對(duì)象及其周圍的圍護(hù)帶，圍護(hù)帶寬度按表3.表3.建（構(gòu)）筑物保護(hù)煤柱等級(jí)ⅠⅡⅢⅣ圍護(hù)帶寬度（m）2015105西淝河、泥河、濟(jì)河、港河均為水壓Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其防護(hù)寬度分別為河堤寬度15m3、壓礦范圍計(jì)算方法1）剖面計(jì)算法對(duì)于河流堤壩線狀的壓覆范圍的確定本次采用剖面計(jì)算法，示意圖如3.圖3.2（1）垂直于河流堤壩的維護(hù)帶邊界做一系列的剖面線并編號(hào)。（2）在松散層內(nèi)采用公式計(jì)算受保護(hù)對(duì)象在松散層的移動(dòng)寬度S。（3）基巖內(nèi)的移動(dòng)寬度計(jì)算：按斜交剖面移動(dòng)角β＇、γ＇代替β、γ，然后利用公式1、2計(jì)算q、l。采用垂線法與煤層走向斜交的受護(hù)對(duì)象保護(hù)煤柱，煤柱在煤層上山方向垂線長(zhǎng)度q和下山方垂線l長(zhǎng)度按式1及2計(jì)算：………………1………………2式中：S：松散層移動(dòng)寬度（m）q：上山長(zhǎng)度（m）L：為下山長(zhǎng)度（m）H：煤層埋藏深度（m）（或標(biāo)高，若為標(biāo)高，則用地面標(biāo)高相減）h：松散層埋藏深度（m）α：地層傾角（°）β＇：斜交剖面下山巖石移動(dòng)角γ＇：斜交剖面上山巖石移動(dòng)角最終河流堤壩在各剖面位置處的上山方向受護(hù)邊界寬度為S+q，下山方向受護(hù)邊界寬度為S+l，然后將每一剖面位置處的受護(hù)邊界連線，則為整個(gè)河流堤壩的受護(hù)邊界線。3.2潘謝礦區(qū)西淝河、泥河、濟(jì)河、港河水體下共壓覆張集礦、潘一礦、潘三礦、謝橋礦及顧北礦等5對(duì)礦井資源量99143.88萬(wàn)噸。詳見表3.表3.2序號(hào)水體名稱壓覆礦井名稱壓覆資源量（萬(wàn)噸）壓覆資源上限標(biāo)高(m)壓覆資源占礦井總資源百分比(%)1西淝河張集礦23475.99-60013.22泥河潘一礦15814.09-60017.8潘三礦19493.80-55024.43濟(jì)河謝橋礦16884.10-55027.34港河顧北礦23475.90-47035.2合計(jì)99143.883.3水體下安全開采可行性論證及地面堤壩維護(hù)加固方法3.3.11、井下開采引起的覆巖破壞一般規(guī)律未經(jīng)采動(dòng)的巖體，在地殼內(nèi)受到各個(gè)方向力的約束，處于自然應(yīng)力平衡狀態(tài)。巖體內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)主要取決于上覆巖層的重量和性質(zhì)。局部礦體被采出后，在巖體內(nèi)部形成一個(gè)空洞，其周圍原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)受到破壞，引起應(yīng)力的重新分布，直至達(dá)到新的平衡，這是一個(gè)十分復(fù)雜的物理、力學(xué)變化過程，也是巖層產(chǎn)生移動(dòng)和破化的過程，這一過程和現(xiàn)象稱為巖層移動(dòng)。以近水平煤層開采為例，說明覆巖移動(dòng)和破壞過程及其應(yīng)力狀態(tài)的變化。當(dāng)?shù)叵旅簩颖徊沙龊?，采空區(qū)直接頂板巖層在自重力及其上覆巖層的作用下，產(chǎn)生向下的移動(dòng)和彎曲。當(dāng)其內(nèi)部拉應(yīng)力超過巖層的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，直接頂板首先斷裂、破碎、相繼冒落，而基本頂巖層則以梁或懸臂梁彎曲的形式沿層理面法線方向移動(dòng)、彎曲，進(jìn)而產(chǎn)生斷裂、離層。隨著工作面的向前推進(jìn)，受采動(dòng)影響的巖層范圍不斷擴(kuò)大。當(dāng)開采范圍足夠大時(shí)，巖層移動(dòng)發(fā)展到地表，在地表形成一個(gè)比采空區(qū)大得多的下沉盆地。在傾斜煤層，特別是急傾斜煤層開采條件下，巖層移動(dòng)的主要特征是巖石沿層面錯(cuò)動(dòng)。在采空區(qū)上邊界上方，巖層和煤柱在自重力的作用下，頂板巖層在產(chǎn)生法向彎曲的同時(shí)，受沿層理面分力的作用而產(chǎn)生沿層理面向采空區(qū)方向的錯(cuò)動(dòng)和滑落。當(dāng)煤層傾角接近和大于50°時(shí)，這種現(xiàn)象可擴(kuò)展到煤層的底板沿層。若煤層的頂、底板巖層強(qiáng)度均較小時(shí)，則可同時(shí)產(chǎn)生沿層理面的下滑。上覆巖層的移動(dòng)形式包括彎曲、巖層的垮落（又稱冒落）、煤的擠出（又稱片幫）、巖石沿層面的滑移、垮落巖石的下滑（或滾動(dòng)）和底板巖層的隆起等六種。1）影響覆巖破壞規(guī)律的因素所謂覆巖破壞規(guī)律，在研究水體下采煤?jiǎn)栴}時(shí)主要就是指導(dǎo)水裂縫帶的分布形態(tài)和最大高度。影響覆巖破壞規(guī)律的因素包括覆巖力學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特征、采煤方法和頂板管理方法、煤層傾角、開采強(qiáng)度、時(shí)間因素、重復(fù)采動(dòng)等。2）淮南礦區(qū)覆巖破壞監(jiān)測(cè)成果淮南礦區(qū)老區(qū)水體下（包括淮河下、淮堤下）壓煤量約占該區(qū)總儲(chǔ)量的60％以上。水體下的大量壓煤制約了該區(qū)生產(chǎn)的正常發(fā)展。為了保證安徽和華東地區(qū)用煤，充分利用煤炭資源、穩(wěn)定礦區(qū)產(chǎn)量，本著積極穩(wěn)妥，確保安全，先易后難，由點(diǎn)到面，逐步擴(kuò)展的原則。原淮南礦務(wù)局組織工程技術(shù)人員會(huì)同有關(guān)科研單位，把水體下采煤?jiǎn)栴}列為重點(diǎn)公關(guān)項(xiàng)目。經(jīng)過充分調(diào)研和論證，于20世紀(jì)60年代初先在李嘴孜礦進(jìn)行了水體下壓煤的試采，并獲得了成功。在水下開采過程中，淮南礦務(wù)局在各試采區(qū)累計(jì)施工了約500個(gè)冒落裂縫帶探測(cè)孔，獲得了豐富的實(shí)測(cè)成果。2、井下開采引起的地表沉陷規(guī)律所謂地表沉陷，是指采空區(qū)面積擴(kuò)大到一定范圍后，巖層移動(dòng)發(fā)展到地表，使地表產(chǎn)生移動(dòng)和變形，在地表沉陷的研究中稱這一過程和現(xiàn)象為地表移動(dòng)。開采引起的地表移動(dòng)過程，受多種地質(zhì)采礦因素的影響，因此，隨開采深度、開采厚度、采煤方法及煤層產(chǎn)狀等因素的不同，地表移動(dòng)和破壞的形式也不完全相同。在采深和采厚的比值比較大時(shí)，地表的移動(dòng)和變形在空間和時(shí)間上是連續(xù)的、漸變的、具有明顯的規(guī)律性。當(dāng)采深和采厚的比值較?。ㄒ话阈∮?0）或具有較大的地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，地表的移動(dòng)和變形在空間和時(shí)間上將是不連續(xù)的，移動(dòng)和變形的分布沒有嚴(yán)格的規(guī)律性，地表可能出現(xiàn)較大的裂縫或塌陷坑。地表移動(dòng)和破壞的形式有地表移動(dòng)盆地、裂隙及臺(tái)階、塌陷坑等。1）沉陷（地表移動(dòng)）盆地在開采影響波及到地表以后，受采動(dòng)影響的地表從原有標(biāo)高向下沉降，從而在采空區(qū)上方地表形成一個(gè)比采空區(qū)面積大得多的沉陷區(qū)域（如圖3.圖3.一般開采工作面近似于矩形，下沉盆地穩(wěn)定后全面積的沉陷分布有以下特征：下沉等值線呈近似橢圓形分布，在橢圓形中心處下沉值最大，在同一方向上離中心愈遠(yuǎn)下沉值越小(見圖3.3圖3.2）裂隙及臺(tái)階在地表移動(dòng)盆地的外邊緣區(qū)，地表可能產(chǎn)生裂縫。裂隙的深度和寬度，與有無(wú)第四紀(jì)松散層及其厚度、性質(zhì)和變形值大小密切相關(guān)。若第四紀(jì)松散層為塑性大的粘性土，一般是地表拉伸變形值超過6～10mm／m時(shí)，地表才發(fā)生裂隙。塑性小的砂質(zhì)粘土、粘土質(zhì)砂等，地表拉伸變形值達(dá)到2～3mm／m時(shí)，地表即可發(fā)生裂隙。地表裂隙一般平行于采空區(qū)邊界發(fā)展。當(dāng)采深和采厚的比值較小時(shí)，在推進(jìn)中的工作面前方地表可能發(fā)生平行于工作面的裂縫。但裂縫的寬度和深度都比較小。這種裂縫是隨工作面推進(jìn)先張開而后逐漸閉合。地表裂縫的形狀為楔形，地面的開口大，隨深度的增大而減小，到一定深度尖滅。3）塌陷坑塌陷坑多出現(xiàn)在急傾斜煤層開采條件下。但在淺部緩傾斜或傾斜煤層開采，地表有非連續(xù)性破壞時(shí)，也可能出現(xiàn)漏斗狀塌陷坑。礦區(qū)由于開采深度較大，第四系表土層很厚，由大量的實(shí)測(cè)資料證明，開采后僅出現(xiàn)地表下沉盆地和深度很小的地表裂縫?；茨系V區(qū)的煤系地層為石炭二疊系，總厚度約為400m，含可采煤層13～15層，總可采厚度28～32m。地層巖性為砂巖、粉砂巖、粘土巖和煤組成?；茨系V區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，主要表現(xiàn)在煤層傾角變化大和第四系沖積層厚度變化大?；茨系V區(qū)斷層對(duì)地表沉陷規(guī)律的影響包括：①斷層對(duì)開采沉陷的影響。所采煤層的上覆巖層中有斷層存在，就可能引起斷層的上下盤沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)移動(dòng)。當(dāng)斷層傾角大于20°，斷層落差大于10m時(shí)，斷層對(duì)開采沉陷便有明顯的影響，主要表現(xiàn)為斷層露頭處地表產(chǎn)生臺(tái)階狀裂縫和改變沉陷的影響范圍。②斷層對(duì)地表移動(dòng)與變形產(chǎn)生影響的原因。斷層對(duì)地表移動(dòng)與變形產(chǎn)生影響的原因在于斷層帶處巖層的力學(xué)強(qiáng)度大大低于周圍巖層的力學(xué)強(qiáng)度。由于采動(dòng)引起的應(yīng)力的集中作用，致使斷層露頭處成為巖層變形集中的有利位置。在上覆巖層發(fā)生移動(dòng)與變形的同時(shí)，巖層還沿著斷層面發(fā)生滑動(dòng)，于是在斷層露頭處的地表就出現(xiàn)臺(tái)階狀的破壞。同時(shí)，由于斷層的變形集中作用，也是盆地內(nèi)移動(dòng)與變形的正常分布發(fā)生改變。在斷層露頭處的地表變形加劇，大大超過其正常值，位于斷層露頭兩側(cè)附近的地表變形變得緩和小于其正常值。利用斷層對(duì)地面影響的規(guī)律，可指導(dǎo)地面建筑物的合理分布。也就是說，在斷層露頭位置禁止新建新的建筑物，在斷層帶上的原有建筑物，一般不采取加固措施而進(jìn)行拆除，而在斷層露頭兩側(cè)地表的變形緩和地帶，則對(duì)建筑物影響很小，原有建筑物可以進(jìn)行加固，也可蓋新的建筑物。③礦區(qū)開采沉陷預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱MSPS系統(tǒng)，包含了解決礦區(qū)開采沉陷及“三下”采煤?jiǎn)栴}中所需要的大部分?jǐn)?shù)據(jù)處理問題。這是一個(gè)非常實(shí)用的系統(tǒng)。該系統(tǒng)是在WINDOWS環(huán)境下，實(shí)用VISUALBASIC開發(fā)而成的。功能包括地表沉陷數(shù)據(jù)處理、巖體內(nèi)部數(shù)據(jù)處理、地表沉陷預(yù)計(jì)、求開采沉陷預(yù)計(jì)參數(shù)、地表沉陷實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)、礦區(qū)土地沉陷預(yù)報(bào)、地表移動(dòng)變形動(dòng)態(tài)模擬、巖體內(nèi)部破化預(yù)測(cè)。3.3.2潘謝礦區(qū)西淝河、泥河、濟(jì)河、港河水體下采煤的關(guān)鍵技術(shù)問題水體下采煤的是否可行的技術(shù)關(guān)鍵是：一是開采引起的導(dǎo)水裂縫是否波及河床底部，造成礦井透水和淹井，即水患問題；二是堤壩是否會(huì)突然沉陷引起垮堤潰水，即突然下沉（沉陷）問題；三是開采引起的堤壩裂縫是否會(huì)橫切大堤或堤體內(nèi)部是否有許多裂縫成為漏水通道，即裂縫問題。在這三個(gè)方面有了明確的認(rèn)識(shí)，并具有安全、可靠的對(duì)策后，水體下采煤才是可行的。1、水患問題地下開采引起的巖層與地表移動(dòng)，能使開采煤層圍巖中的新生界下含水層里的水、溶洞水以及位于開采影響范圍內(nèi)的地表水和泥砂潰入井下，威脅煤礦生產(chǎn)安全。因此，在水體下采煤時(shí)必須采取適當(dāng)措施，保證開采過程中不發(fā)生災(zāi)害性透水，潰砂事故，避免因礦井涌水量突然增大而嚴(yán)重地惡化井下工作環(huán)境。進(jìn)行水體下采煤，只要開采引起的覆巖中的導(dǎo)水裂縫帶不波及水體底部，水體下采煤就是可行的。2、突然下沉（塌陷）問題模擬研究表明，在沒有斷層影響的地區(qū)，堤壩、表土和上部基巖的移動(dòng)和變形是連續(xù)的，也就是在堤壩、表土和上部基巖之間不出現(xiàn)大的離層空間，堤壩不會(huì)出現(xiàn)突然塌陷。在有斷層影響的情況下，斷層面受開采影響被拉開，兩側(cè)發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，但這種錯(cuò)動(dòng)在近地表處由于表土的約束、緩沖作用而越來(lái)越小。模擬結(jié)果顯示，在基巖面處，斷層兩側(cè)下沉僅有20mm，水平移動(dòng)不超過80mm，這些位移差將被表土及大堤吸收，不形成大的空洞而導(dǎo)致大堤的突然塌陷。但在斷層露頭處堤體極有可能出現(xiàn)裂縫。3、裂縫問題當(dāng)?shù)叵旅簩颖婚_采后，回采工作面上方地表逐漸形成近似橢圓形的下沉盆地，在下沉盆地的邊緣區(qū)，地表受拉伸變形，當(dāng)拉伸變形值大于產(chǎn)生裂縫的臨界變形值后，地表即出現(xiàn)裂縫，并逐漸形成由多條裂縫組成的裂縫帶。裂縫帶寬度一般為40～70m，裂縫的形態(tài)為上寬下窄，呈楔形狀態(tài)，其深度有限，經(jīng)人工開挖驗(yàn)證，一般為2～3m，最深處達(dá)4.15m。裂縫始終從地表開始，不會(huì)從土體內(nèi)部某一深度產(chǎn)生，土體內(nèi)部一般只會(huì)產(chǎn)生層面之間的離層現(xiàn)象，因此，裂縫的切割深度線與地表面起伏一致。即無(wú)論地表面如何起伏，其裂縫深度（從地表算起）基本一致。由于裂縫產(chǎn)生的時(shí)間、位置是可預(yù)計(jì)的，裂縫發(fā)育的范圍、深度是有限，且地表（堤體）內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生豎向裂縫，因此，裂縫問題可以通過采取一定的措施來(lái)解決。4、水體下采煤的可行性水體下采煤，水患問題的解決措施，根據(jù)前文1.2.4敘述的區(qū)域水文地質(zhì)條件，在新生界下部有穩(wěn)定的隔水層，上隔及中隔總厚度達(dá)50～108m，能夠有效阻止新生界以上的地表水及含水層水導(dǎo)入下方，而新生界下部含水層的水與井下的聯(lián)系通過留設(shè)防水煤巖柱阻斷解決，且防水煤巖柱的高度應(yīng)大于井下開采工作面裂隙帶的高度；堤體隨地表同步緩慢、平穩(wěn)下沉，不會(huì)突然塌陷；堤體（地表）的裂縫發(fā)育規(guī)律已基本掌握，完全可以通過采取一定的措施來(lái)解決。因此，解決了水體下采煤的關(guān)鍵技術(shù)問題，水體下采煤是有科學(xué)依據(jù)的，確實(shí)是可行的。3.3.3受采動(dòng)影響堤壩維護(hù)加固方法及措施1、開采對(duì)堤體的損害1）沉陷損害水體下采煤后，使堤壩沉陷。堤壩及堤坡腳的不斷沉陷，是汛期及平水期時(shí)的內(nèi)外坡水位差加大，從而影響堤壩堤身的穩(wěn)定性。2）變形損害沉陷過程在時(shí)空上都是一個(gè)非均勻的過程，非均勻沉陷導(dǎo)致各種變形損害。由于堤體不同部位不均勻沉陷引起的傾斜變形，使堤身傾斜，降低了堤身穩(wěn)定性，特別在高水位時(shí)，堤身向背水坡方向傾斜時(shí)，這種危害更大，在分析堤身穩(wěn)定性時(shí)要充分顧及。沉陷過程必然伴隨水平位移，而各點(diǎn)不同量水平位移值導(dǎo)致堤身產(chǎn)生拉伸或壓縮變形，拉伸變形使堤體疏松，強(qiáng)度減弱，拉伸變形超過4mm/m后，堤體產(chǎn)生上寬下窄的采動(dòng)裂縫，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)臺(tái)階狀斷裂，堤體的穩(wěn)定性和防滲能力收到嚴(yán)重?fù)p害。3）開采對(duì)堤基土層的影響大面積、長(zhǎng)期、劇烈的開采沉陷，使堤基土層的結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化，主要表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：①沉陷區(qū)土層逐漸加厚。沉陷區(qū)段，汛期帶來(lái)的泥沙將淤積，是堤段土層逐漸增厚。根據(jù)鉆探資料對(duì)比，沉陷區(qū)覆蓋層的厚度將增加1～3m。②沉陷中心區(qū)與砂層增厚。據(jù)1990年鉆探資料與20世紀(jì)70年代鉆探資料對(duì)比，砂層因處于沉陷區(qū)中心而增厚。③受擾動(dòng)的土層，其波速發(fā)生變化，與地震勘探資料對(duì)比，發(fā)現(xiàn)受擾動(dòng)的土層與同一層非擾動(dòng)土層，其波速有明顯差異。2、受采動(dòng)影響堤壩的維護(hù)加固基本原則和方案1）維護(hù)加固的基本原則堤壩的安全度汛，是關(guān)系到淮南礦區(qū)安全的頭等大事。對(duì)采動(dòng)堤壩的維護(hù)加固，遵循了以下基本原