一、礦井地質及水文地質概況

1.礦井地質概況

告成井田位于穎陽-蘆店向斜的南翼東段,處在北西向的嵩山與五指嶺平移斷層之間,大部地段受到了蘆店-大金店滑動構造的影響。

井田東南部大致以石淙河斷層(郜f1)為界,北部以翟門斷層(郜f5)為界,東北部始于一1煤層露頭。

告成煤礦主要開采煤層為二疊系山西組二1煤層,煤層平均厚度為4.86m。煤層頂板大部分為滑動構造,滑動構造上盤位于朝陽溝背斜的南翼,基本為一單斜構造。以朝陽溝河為界,以東地層呈北東走向,傾向北西,傾角8~32°,與下盤地層產狀基本一致。朝陽溝河以西,地層走向近東西,傾向南偏西,地層傾角10~49°,與下盤地層相對而傾。

因受滑動構造影響,告成礦地質構造較為復雜。據勘探資料顯示本井田落差大于100m的斷層3條,50~100m的1條,30~50m的1條,小于30m的12條。25采區目前新發現落差介于5~20m的斷層3條,對煤層開采影響較大。

2.礦井水文地質概況

告成井田位于穎陽-蘆店向斜東段登封~告成水文地質區。該單元南北分別以箕山、嵩山兩分水嶺為界,西部和東北部分別以穎河與白降河、雙洎河分水嶺為界。從構造上為一不對稱向斜,南翼地層出露完整,北翼被月灣斷層破壞,構成阻水邊界。

據現有資料分析,告成煤礦二1煤層主要為底板太原組上段灰巖巖溶充水及二1煤層頂板滑體構造破碎帶及上覆碎屑巖類含水層的孔隙-裂隙水。各含水層以緩慢滲入為主,并且動態補給水量不夠充分,隨著埋深的增加補給條件變差,富水性變弱,因此告成煤礦頂、底板含水層雖有一定的補給水源,但補給條件一般。

告成煤礦二1煤層底板承壓含水層為石炭系太原組l7-8灰巖、l1-4灰巖(l5-6灰巖不穩定)、o2灰巖含水層。其中:

l7-8灰巖含水層為煤層底板直接充水含水層,厚度0~23.48m,平均厚度8.55m,距二1煤層平均為11.4m,巖溶裂隙發育不均勻,富水性強,聯通性差,補給水源不足,易疏干,對礦井開采影響小,通常是礦井的疏放對象;

l1-4灰巖含水層,厚度13.51~31.82m,平均厚度22.09m。該含水層富水、導水性強,為一1煤層頂板直接充水含水層,距二1煤層底平均50.03m,為二1煤層底板間接充水含水層;

o2灰巖含水層最大厚度48.50m,距二1煤層平均為81.62m,巖溶裂隙發育,富水性好,連通性較好,為礦井間接充水含水層,是礦井充水主要的補給水源。

目前我礦有3個o2水文觀測孔,井3不能正常觀測,其中井1、井2水位標高為+168m、+159.5m,礦井采掘最低標高為-600m,遠低于o2水位,因此屬于承壓水帶壓開采。

自告成礦建礦以來,建井十年來礦井平均涌水量為665m3/h,近三年來平均涌水量為937.6m3/h,最大礦井涌水量為1121.7m3/h。原因是由于我礦加強頂板水疏放工作,造成近三年平均礦井涌水量偏大。

涌水水源的構成:從1999年建礦前三年主要是l7-8灰巖水,隨著人為對頂板水合底板l7-8灰巖水的疏放,頂板水所占比例逐漸增大,2004年以后頂板水約占60%,l7-8灰巖水約占30%,l1-4灰巖水約占10%。

據礦井開采資料統計,建井以來底板含水層突水27次,最大突水810m3/h(2004年10月9日),2007~2009年礦井突水4次,全部為頂板突水。

二、二1煤層“帶壓開采”可行性計算

根據上述對礦井水文地質條件分析,依據《煤礦防治水規定》下面對l1-4灰巖含水層進行帶壓開采評價。

(一)安全隔水層厚度和突水系數計算公式:

1、安全隔水層厚度計算公式:

(該公式適用于掘進工作面)①

式中:?-安全隔水層厚度,m;

-底板隔水層的平均抗拉強度,mpa。取4mpa;

l-巷道底板寬度,m;

γ-底板隔水層的平均重度,mn/m3。取值為0.0265(mn/m3);

p-底板隔水層承受的水頭壓力,mpa。

根據《煤礦防治水規定》之規定,以上式計算出的安全隔水層厚度,與礦井實際隔水層厚度比較:

(1)實際的底板隔水層厚度大于安全隔水層厚度,則可認為是安全的,一般可正常采掘;但在巖石破碎地段,要采取一定的安全措施;

(2)實際的底板隔水層厚度小于安全隔水層厚度,則可認為是不安全的,要保證安全生產,必須采取安全措施。

2、突水系數計算公式:

②

式中:t-突水系數,mpa/m;

p-底板隔水層承受的水頭壓力,mpa;

m-底板隔水層厚度,m。

計算實際突水系數值t與本礦區臨界突水系數值t臨進行比較。根據《煤礦防治水規定》,在具有構造破壞的地段臨界突水系數值t臨取0.06mpa/m,正常塊段t臨取0.01mpa/m。

(二)根據以上公式分別計算t、t

(1)參數確定

二1煤底板以下主要隔水巖性多為泥巖、砂質泥巖及砂巖,結合現有開采情況,依據《告成煤礦地質報告》公式中主要參數分別為:

t實:實際隔水層厚度為50.03m(取本礦區隔水層平均厚度);

kp:煤層底板隔水層平均抗拉強度0.4mpa;

l:分別為5.0m(巷道寬度);

h實:取600+50.03+168)=8.18mpa(礦井最低開采標高為-600m);

:取底板隔水層巖石平均容重0.0265mn/m3。

m:底板隔水層實際厚度(m),同t實。

1、掘進巷道t計算:

(1)安全隔水層厚度計算

①當在二1煤層中掘進時,l取5.0m,h實取8.18mpa,t實=50.03m代入公式(1)計算得:

t=5.02m

②當在l7-8灰巖中掘進時,l取5.0m,h實取8.18mpa,t實=32m代入公式(1)計算得:

t=5.02m

符合第⑴種情況,即巷道掘進是安全的。

2、采煤工作面:

突水系數t計算

礦井二1煤開采最低標高為-600m,p取8.18mpa,m=50.03m,代入公式二計算得:

t=0.164mpa/m

根據《煤礦防治水規定》和鄭州礦區實際生產經驗,該系數大于0.1mpa/m,存在突水危險。

再根據公式二進行反算,結果如下:

①當t=0.06mpa/m時,p=3.002mpa,根據《煤礦防治水規定》,即開采-82.17m標高以上的二1煤層,比較安全,基本不受底板水的威脅。

②當t=0.1mpa/m時,p=5.003mpa,根據《煤礦防治水規定》,即開采-282m標高以上的二1煤層時,存在突水危險;在-282~-82.17m標高之間的正常塊段開采二1煤層時,受突水威脅不嚴重。

③當t>0.1mpa/m時,p>5.003mpa,開采-282m標高以下二1煤層時,嚴重受水害威脅。

三、結論

通過以上論述和計算結果,結合l1-4灰巖和o2灰巖的水文地質特征、結合我礦水文地質類型等區域水文地質條件,按照《煤礦安全規程》第269、270、271、272條以及《煤礦防治水規定》第72、73、74、75、76、77、78、79條的規定,綜合分析后認為:

1、對l7-8灰巖,在采掘過程中采取施工疏水巷及疏水鉆孔,盡快疏放l7-8灰水;

2、對l1-4灰巖和o2灰巖強含水層,由于水頭較高,水壓較大,因此治理時應以堵為主,即通過底板超前預注漿改造來充填構造和巖溶裂隙、增加隔水層的厚度和抗壓強度,從而達到防治底板突水的目的。

綜上所述,雖然l1-4+o2灰巖底板高承壓含水層均存在突水可能,但按照“物探先行,鉆探驗證,先探后掘,先治后采”的原則進行治理,只要設計合理,措施得當,切實貫徹落實到位,不僅能滿足安全生產的需要,又比較符合目前階段開采的經濟技術政策。

四、安全技術措施

根據《煤礦安全規程》、《煤礦防治水規定》,現制定如下安全技術措施:

1、成立“帶壓開采”領導小組

組?長:周振東

副組長:石玉波?王世賢?高國棟?王志軍?陳世強

韓榮軍

成?員:地測部負責人及專職水文地質人員。

辦公室設在地測部,地測部技術人員每年初將當年生產采區及接替采區的“帶壓開采”存在的問題上報“帶壓開采”領導小組,研究制定相應的治理方案及安全措施。

2、認真制訂并落實每年度的防治水工作計劃

每年度按照礦井中長期防治水規劃的要求,結合礦井中長期采掘接替計劃,在總結上年度防治水工作的同時,認真編寫本年度防治水工作計劃,進一步完善防治水安全技術措施,安排防治水專項工程,報集團公司審批后嚴格落實。

3、做好地質及水文地質基礎工作

了解、掌握本區域的斷層等地質構造的分布和導水性能、隔水層的含隔水性、含水層的富水性、導水性、承壓水的徑流規律,承壓水的補給通道等情況。

4、井上下水位實時監測系統

建立和完善完善井上下水位實時監測系統,根據需要及時增加觀測孔,建立水位動態監測管理制度,設專人及時收集、整理水位觀測資料,加強對l1-4+o2灰巖水位的動態實時監測,掌握水位水量變化情況。

5、嚴格貫徹落實《煤礦防治水規定》

在采掘過程中,嚴格落實“預測預報,有疑必探,先掘后探,先治后采”的防治水原則。

⑴、在掘進過程中:①、對已知的斷裂構造,要先治后掘;②、在掘進過程中,要采用物探和鉆探相結合的辦法,先探后掘,既先用物探進行超前探測,一旦發現低阻異常區要進行鉆探驗證,經驗證無疑問后方可掘進;若經鉆探驗證發現發育有斷層等導水構造時,就對其進行超前預注漿,先治后掘;③嚴格按設計施工,不得擅自破壞斷層煤柱、防隔水煤柱、不得擅自改變設計方位、坡度,誤揭深部含水層。

⑵、在回采過程中:①、對回采工作面,回采前全部進行直流電法物探。對于突水系數在0.06~0.1的區段顯示的物探低阻異常區,構造發育地段,進行鉆探驗證、預注漿改造達到要求后方可回采;對突水系數大于0.1的區段,無論阻值高低,要全面進行底板預注漿加固改造;②、凡經過底板預注漿加固的區段,必須有驗證孔,驗證結果必須達到要求;③、超前預注漿加固的距離距回采切巷不得小于100m.

⑶、所有采掘工作面,在施工前都要按規定進行水害評價,只有通過評價并報經集團公司批準后,嚴格按整改措施落實,方可開工生產。

⑷、對采掘過程中查出的水害安全隱患,嚴格按集團公司有關規定,劃分等級,實行閉環管理。

6、加強礦井防排水系統管理

日常加強對排水設備、設施的管理,使排水設備、設施始終處于完好狀態,按規定組織水泵聯合試運轉,確保礦井抗災能力。

7、在排水能力允許的情況下,利用主要巷道系統對底板含水層進行疏水降壓。

8、在進行水平設計時,嚴格把下山巷道揭露的最低層位控制在l7-8灰巖內,嚴禁誤揭深部強含水層或破壞完整的隔水層。根據告成煤礦斷層多,水大的特征,要充分運用三維地震、直流電法、瞬變電磁等物探手段,結合鉆探等手段查明井田內落差大于5m的斷層具體位置、含水性、導水性等水文地質條件,并按《規程》規定留設防水煤(巖)性。

9、改革采區巷道布置:減少過斷層,減少巷道交叉點數目,縮小巷道交叉點面積,巷道交叉點和采煤工作面上下出口要盡量避開小斷層,無法避開時要對小斷層進行加固。

篇2:煤礦安全開采規定

一、必須在批準區域正規開采,嚴禁超層越界或巷道式、木支護采煤。

二、必須嚴格開拓布局和開采順序,嚴禁超過核準數量布置采掘工作面。

三、必須嚴格作業規程編審和落實,嚴禁無規程、無措施施工。

四、必須保證井巷質量和安全出口暢通,嚴禁空頂作業。

五、必須按規定開展沖擊地壓預測預警,落實綜合防沖、解危措施,嚴禁不具備安全條件組織生產。

六、必須由專職人員按爆破作業說明書爆破,堅持“一炮三檢”、“三人連鎖”制度,嚴禁違章放炮。

七、必須按標準及時填繪反映實際生產建設情況的圖紙,保證內容齊全無誤,嚴禁隱瞞作業地點。

篇3:煤礦開采安全一般規定

每個生產礦井必須至少有兩個能行人的通達地面的安全出口,各個出口間的距離不得小于30m。

采用中央式通風系統的新建和改擴建礦井,設計中應規定井田邊界附近的安全出口。當井田一翼走向較長、礦井發生災害不能保證人員安全撤出時,必須掘出井田邊界附近的安全出口。

井下每一個水平到上一個水平和各個采區都必須至少有兩個便于行人的安全出口,并與通達地面的安全出口相連接。未建成兩個安全出口的水平或采區嚴禁生產。

井巷交岔點,必須設置路標,標明所在地點,指明通往安全出口的方向。井下工作人員必須熟悉通往安全出口的路線。

對于通達地面的安全出口和兩個水平之間的安全出口,傾角等于或小于45°時,必須設置人行道,并根據傾角大小和實際需要設置扶手、臺階或梯道。傾角大于45°時,必須設置梯道間或梯子間,斜井梯道間必須分段錯開設置,每段斜長不得大于10m;立井梯子間中的梯子角度不得大于80°,相鄰兩個平臺的垂直距離不得大于8m。

安全出口應經常清理、維護,保持暢通。

主要絞車道不得兼作人行道。提升量不大,保證行車時不行人的,不受此限。

巷道凈斷面必須滿足行人、運輸、通風和安全設施及設備安裝、檢修、施工的需要,并符合下列要求:

(1)主要運輸巷和主要風巷的凈高,自軌面起不得低于2m。架線電機車運輸巷的凈高必須符合煤礦安全規程的有關要求。

(2)采區(包括盤區,以下各條同)內的上山、下山和平巷的凈高不得低于2m,薄煤層內的不得低于1.8m。

采煤工作面運輸巷、回風巷及采區內的溜煤眼等的凈斷面或凈高,由煤礦企業統一規定。

運輸巷兩側(包括管、線、電纜)與運輸設備最突出部分之間的距離,應符合下列要求:

(1)新建礦井、生產礦井新掘運輸巷的一側,從巷道道渣面起1.6m的高度內,必須留有寬0.8m(綜合機械化采煤礦井為1m)以上的人行道,管道吊掛高度不得低于1.8m;巷道另一側的寬度不得小于0.3m(綜合機械化采煤礦井為0.5m)。巷道內安設輸送機時,輸送機與巷幫支護的距離不得小于0.5m;輸送機機頭和機尾處與巷幫支護的距離應滿足設備檢查和維修的需要,并不得小于0.7m。巷道內移動變電站或平板車上綜采設備的最突出部分,與巷幫支護的距離不得小于0.3m。

(2)生產礦井已有巷道人行道的寬度不符合第(1)項的要求時,必須在巷道的一側設置躲避硐,兩個躲避硐之間的距離不得超過40m。躲避硐寬度不得小于1.2m,深度不得小于0.7m,高度不得小于1.8m,躲避硐內嚴禁堆積物料。

(3)在人車停車地點的巷道上下人側,從巷道道渣面起1.6m的高度內,必須留有寬1m以上的人行道,管道吊掛高度不得低于1.8m。

在雙軌運輸巷中,兩列列車最突出部分之間的距離,對開時不得小于0.2m,采區裝載點不得小于0.7m,礦車摘掛鉤地點不得小于1m。

采區結束回撤設備時,必須編制專門措施,加強通風、瓦斯、放火管理。