煤層帶壓開采安全措施
一、概況:
我礦目前開采的煤層為二1煤,煤層厚度為0.95~16.26m,平均厚度為6.17m,其充水承壓含水層為L7-8、L1-4和O2灰?guī)r含水層,其中L7-8灰?guī)r含水層為礦井直接充水含水層,O2灰?guī)r含水層為礦井間接充水含水層,L1-4灰?guī)r含水層為奧灰水補(bǔ)給。
L7-8灰?guī)r含水層:厚度為3.42~15.96m,平均厚度為10.02m,上距二1煤10m左右,巖溶裂隙發(fā)育不均勻,富水性強(qiáng),連通性差,補(bǔ)給水源不足,極易疏干,對礦井開采影響較小。因此,L7-8灰?guī)r水是礦井的疏放對象。
L1-4灰?guī)r含水層:厚度2.65~18.46m,平均厚度為13.20m,上距二1煤底平均59m;O2灰?guī)r含水層:厚度52.29m,上距二1煤底板平均75m,巖溶裂隙發(fā)育,含水豐富,連通性較好;L1-4灰?guī)r含水層距O2灰?guī)r含水層10m左右,一般認(rèn)為,L1-4灰?guī)r含水層與O2灰?guī)r含水層水位一致。
根據(jù)相鄰礦井水文孔觀測得知,井田O2灰?guī)r含水層水位為+107m。我礦開采標(biāo)高為-270m~-100m,低于O2灰?guī)r含水層水位。
二、二1層“帶壓開采”可行性計算
根據(jù)上述水文地質(zhì)條件的分析,下面主要針對L1-4灰和O2灰?guī)r含水層進(jìn)行帶壓開采評價。
1、根據(jù)斯列沙列夫公式:
H臨=2KPt實(shí)2/L2+rt實(shí)?(1)
t臨=L[(r2L2+8KPH實(shí))1/2-rL]/4KP?(2)
式中:t臨-臨界隔水厚度(m);
t實(shí)-實(shí)際隔水厚度(m);
KP-煤層底板隔水層抗張強(qiáng)度(t/m2);
L-巷道寬度或回采工作面最大控頂距(m);
H實(shí)-作用于二1煤底板的實(shí)際水壓值(t/m2);
H臨-隔水層底板的臨界水壓值(t/m2);
r-底板隔水層巖石容重(t/m3)。
根據(jù)以上兩式計算出的臨界值,與礦井實(shí)際水壓值及隔水層厚度比較:
(1)作用于隔水層底板的實(shí)際水壓值小于H臨,實(shí)際的底板隔水層厚度大于t臨,則可認(rèn)為底板是穩(wěn)定的,一般可正常采掘;
(2)作用于隔水層底板的實(shí)際水壓值小于H臨,實(shí)際的底板隔水層厚度小于t臨,則可認(rèn)為底板不穩(wěn)定的,要保證安全生產(chǎn),必須采取安全措施;
(3)作用于隔水層底板的實(shí)際水壓值大于H臨,而實(shí)際的底板隔水層厚度也大于t臨,則可認(rèn)為底板基本是穩(wěn)定的,但在巖石破碎地段,要采取一定的安全措施;
(4)作用于隔水層底板的實(shí)際水壓值大于H臨,實(shí)際的底板隔水層厚度小于t臨,則可認(rèn)為底板極不穩(wěn)定的,必須采取安全措施。
2、突水系數(shù)計算:
計算公式:
TS=P/(M-CP-M1)
式中:TS-突水系數(shù)(kg/cm2.m);
P-隔水層底板承受的水壓值(kg/cm2);
M-底板隔水層實(shí)際厚度(m);
CP-采礦對底板隔水層的擾動破壞厚度(m);
M1-原始導(dǎo)升帶厚度(m)。
計算實(shí)際突水系數(shù)值Ts與本礦臨界突水系數(shù)值TS臨比較,若TS>TS臨,則工作面回采嚴(yán)重受水害威脅。根據(jù)《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》和臨近礦區(qū)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),富水區(qū)或底板受構(gòu)造破壞塊段臨界突水系數(shù)值TS臨取0.6kg/(cm2.m),正常塊段TS臨取1.0kg/(cm2.m)。
3、根據(jù)以上公式分別計算H臨、t臨、TS
二1煤底板以下主要隔水巖性多為泥巖、砂質(zhì)泥巖及砂巖,結(jié)合現(xiàn)有開采情況,公式中主要參數(shù)分別為:
t實(shí):實(shí)際隔水層厚度為59m;
Kp:煤層底板隔水層抗張強(qiáng)度42.6t/m2;
L:分別為4.0m(巷道寬度)和4m(工作面最大控頂距);
H實(shí):取280+107+59=446t/m2(礦井最低開采標(biāo)高為-270m);
r:取底板隔水層巖石平均容重2.6t/m3。
(一)掘進(jìn)巷道:
(1)當(dāng)在二1煤層中掘進(jìn)時,L取4.0m,H實(shí)取446t/m2,t實(shí)=59m代入公式(1)(2)分別計算得:
H臨=12016.8t/m2>H實(shí)(446t/m2)
t臨=12.51m (2)當(dāng)在L7-8灰?guī)r中掘進(jìn)時,L取4.0m,H實(shí)取446t/m2,t實(shí)=40m代入公式(1)(2)分別計算得: H臨=5606.2t/m2>H實(shí)(446t/m2) t臨=12.51m 符合第(1)種情況,即巷道掘進(jìn)是安全的 (二)采煤工作面: 回采工作面最大控頂距L=4m,H實(shí)取446t/m2,t實(shí)=59m代入公式(1)(2)分別計算得: H臨=1471.5t/m2>H實(shí)(446t/m2) t臨=35.2m 符合第(1)種情況,即工作面回采時是安全的 (三)突水系數(shù)計算 礦井開采最低標(biāo)高為-280m,P取56.6kg/cm2,M=59m,CP根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取20m,M取5m,代入公式(3)計算得:TS=1.66kg/cm2.m 當(dāng)TS=1.66kg/cm2.m,根據(jù)《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》,該系數(shù)大于1.0,存在突水危險。 再根據(jù)公式(3)進(jìn)行反算,結(jié)果如下: (1)當(dāng)TS=0.6kg/cm2.m時,P=23.4kg/cm2,根據(jù)《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》,即開采-68m標(biāo)高以上的二1煤層,基本不受底板水的威脅。 (2)當(dāng)TS=1.0kg/cm2.m時,P=39.0kg/cm2,根據(jù)《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》,在-224~-68m標(biāo)高之間的富水區(qū)或底板受構(gòu)造破壞塊段開采二1煤層時,存在底板突水危險;在-224~-68m標(biāo)高之間的正常塊段開采二1煤層時,受突水威脅不嚴(yán)重。 (3)當(dāng)TS>1.0kg/cm2.m時,P>39.0kg/cm2,開采-224m標(biāo)高以下二1煤層時,嚴(yán)重受水害威脅。 三、結(jié)論 通過斯列沙列夫公式計算,承壓含水層與開采煤層之間的隔水層能承受的水頭值大于實(shí)際水頭值。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》269條規(guī)定,我礦可以“帶水壓開采”,但必須制訂安全措施。 根據(jù)突水系數(shù)公式計算得知,開采-68m標(biāo)高以上的二1煤層,受突水威脅不嚴(yán)重,在-224~-68m標(biāo)高之間的富水區(qū)或底板構(gòu)造破壞地段開采二1煤層時,嚴(yán)重受水害威脅;在-224~-68m標(biāo)高之間的正常塊段開采二1煤層時,受突水威脅不嚴(yán)重;開采-224m標(biāo)高以下二1煤層時,嚴(yán)重受水害威脅。為此,我礦將制訂并嚴(yán)格落實(shí)“帶壓開采”安全措施。 四、安全措施 根據(jù)有關(guān)規(guī)程及我礦實(shí)際,特制訂以下“帶壓開采”安全措施: 1、礦成立以總工程師為組長的防治水工作領(lǐng)導(dǎo)小組,專門負(fù)責(zé)落實(shí)各項(xiàng)“帶壓開采”安全措施。 2、在采區(qū)設(shè)計和工作面回采之前,必須認(rèn)真做好采區(qū)和工作面的水文地質(zhì)勘查工作,充分利用物探、電測、鉆探、水文地質(zhì)試驗(yàn)等手段查明采區(qū)和工作面的構(gòu)造發(fā)育情況及其導(dǎo)水性,主要含水層厚度、巖性、水壓及隔水層巖性和厚度,分析是否存在O2或L1-4灰?guī)r水層導(dǎo)通的可能性。 3、必須建立完善的排水系統(tǒng),水倉的有效容量,排水泵和排水管路的排水能力必須符合《煤礦安全規(guī)程》要求,并建立一套嚴(yán)格的管理制度,確保排水系統(tǒng)能隨時投入使用。 4、開拓巷道設(shè)計和布置時,必須認(rèn)真分析地質(zhì)資料,嚴(yán)禁揭露或接近L1-4灰?guī)r。 5、采區(qū)和巷道布置接近可能與O2或L1-4導(dǎo)通的含水構(gòu)造時,必須根據(jù)有關(guān)規(guī)程定留足防隔水煤柱。若巷道必須穿越導(dǎo)水構(gòu)造,必須先采用地面或井下預(yù)注漿的方法堵住導(dǎo)水通道和補(bǔ)給水源后方可揭露。 6、防隔水煤柱內(nèi)嚴(yán)禁進(jìn)行采掘活動,防隔水煤柱一經(jīng)留設(shè),任何人不得隨意變動。 7、采掘過程中,必須嚴(yán)格堅持“有掘必探,先探后掘”的原則,各采掘工作面嚴(yán)禁誤揭5米以上的斷層。采掘工程經(jīng)過水壓較高的地區(qū)、斷層附近及易突水地區(qū)或底板破碎帶時,必須超前探放水,降低水壓,或采用預(yù)注漿的方法堵住導(dǎo)水通道并加固后方可進(jìn)行采掘活動。 8、各采掘隊(duì)職工必須熟悉突水預(yù)兆和避災(zāi)路線,一旦采掘工作面出現(xiàn)突水征兆時,必須立即停止采掘活動,向礦調(diào)度室匯報,并立即撤人至安全地點(diǎn),聽候處理。 9考慮到井下有底板灰?guī)r突水的危險,針對主要含水層建立地下水動態(tài)觀測系統(tǒng),進(jìn)行地下水動態(tài)觀測,水害預(yù)測分析,并制定相應(yīng)的“探、防、堵、截、排”等綜合防治措施。 篇2:煤層帶壓開采安全措施 一、概況: 我礦目前開采的煤層為二1煤,煤層厚度為0.95~16.26m,平均厚度為6.17m,其充水承壓含水層為l7-8、l1-4和o2灰?guī)r含水層,其中l(wèi)7-8灰?guī)r含水層為礦井直接充水含水層,o2灰?guī)r含水層為礦井間接充水含水層,l1-4灰?guī)r含水層為奧灰水補(bǔ)給。 l7-8灰?guī)r含水層:厚度為3.42~15.96m,平均厚度為10.02m,上距二1煤10m左右,巖溶裂隙發(fā)育不均勻,富水性強(qiáng),連通性差,補(bǔ)給水源不足,極易疏干,對礦井開采影響較小。因此,l7-8灰?guī)r水是礦井的疏放對象。 l1-4灰?guī)r含水層:厚度2.65~18.46m,平均厚度為13.20m,上距二1煤底平均59m;o2灰?guī)r含水層:厚度52.29m,上距二1煤底板平均75m,巖溶裂隙發(fā)育,含水豐富,連通性較好;l1-4灰?guī)r含水層距o2灰?guī)r含水層10m左右,一般認(rèn)為,l1-4灰?guī)r含水層與o2灰?guī)r含水層水位一致。 根據(jù)相鄰礦井水文孔觀測得知,井田o2灰?guī)r含水層水位為+107m。我礦開采標(biāo)高為-270m~-100m,低于o2灰?guī)r含水層水位。 二、二1層“帶壓開采”可行性計算 根據(jù)上述水文地質(zhì)條件的分析,下面主要針對l1-4灰和o2灰?guī)r含水層進(jìn)行帶壓開采評價。 1、根據(jù)斯列沙列夫公式: h臨=2kpt實(shí)2/l2+rt實(shí)?(1) t臨=l[(r2l2+8kph實(shí))1/2-rl]/4kp?(2) 式中:t臨-臨界隔水厚度(m); t實(shí)-實(shí)際隔水厚度(m); kp-煤層底板隔水層抗張強(qiáng)度(t/m2); l-巷道寬度或回采工作面最大控頂距(m); h實(shí)-作用于二1煤底板的實(shí)際水壓值(t/m2); h臨-隔水層底板的臨界水壓值(t/m2); r-底板隔水層巖石容重(t/m3)。 根據(jù)以上兩式計算出的臨界值,與礦井實(shí)際水壓值及隔水層厚度比較: (1)作用于隔水層底板的實(shí)際水壓值小于h臨,實(shí)際的底板隔水層厚度大于t臨,則可認(rèn)為底板是穩(wěn)定的,一般可正常采掘; (2)作用于隔水層底板的實(shí)際水壓值小于h臨,實(shí)際的底板隔水層厚度小于t臨,則可認(rèn)為底板不穩(wěn)定的,要保證安全生產(chǎn),必須采取安全措施; (3)作用于隔水層底板的實(shí)際水壓值大于h臨,而實(shí)際的底板隔水層厚度也大于t臨,則可認(rèn)為底板基本是穩(wěn)定的,但在巖石破碎地段,要采取一定的安全措施; (4)作用于隔水層底板的實(shí)際水壓值大于h臨,實(shí)際的底板隔水層厚度小于t臨,則可認(rèn)為底板極不穩(wěn)定的,必須采取安全措施。 2、突水系數(shù)計算: 計算公式: ts=p/(m-cp-m1) 式中:ts-突水系數(shù)(kg/cm2.m); p-隔水層底板承受的水壓值(kg/cm2); m-底板隔水層實(shí)際厚度(m); cp-采礦對底板隔水層的擾動破壞厚度(m); m1-原始導(dǎo)升帶厚度(m)。 計算實(shí)際突水系數(shù)值ts與本礦臨界突水系數(shù)值ts臨比較,若ts>ts臨,則工作面回采嚴(yán)重受水害威脅。根據(jù)《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》和臨近礦區(qū)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),富水區(qū)或底板受構(gòu)造破壞塊段臨界突水系數(shù)值ts臨取0.6kg/(cm2.m),正常塊段ts臨取1.0kg/(cm2.m)。 3、根據(jù)以上公式分別計算h臨、t臨、ts 二1煤底板以下主要隔水巖性多為泥巖、砂質(zhì)泥巖及砂巖,結(jié)合現(xiàn)有開采情況,公式中主要參數(shù)分別為: t實(shí):實(shí)際隔水層厚度為59m; kp:煤層底板隔水層抗張強(qiáng)度42.6t/m2; l:分別為4.0m(巷道寬度)和4m(工作面最大控頂距); h實(shí):取280+107+59=446t/m2(礦井最低開采標(biāo)高為-270m); r:取底板隔水層巖石平均容重2.6t/m3。 (一)掘進(jìn)巷道: (1)當(dāng)在二1煤層中掘進(jìn)時,l取4.0m,h實(shí)取446t/m2,t實(shí)=59m代入公式(1)(2)分別計算得: h臨=12016.8t/m2>h實(shí)(446t/m2) t臨=12.51m (2)當(dāng)在l7-8灰?guī)r中掘進(jìn)時,l取4.0m,h實(shí)取446t/m2,t實(shí)=40m代入公式(1)(2)分別計算得: h臨=5606.2t/m2>h實(shí)(446t/m2) t臨=12.51m 符合第(1)種情況,即巷道掘進(jìn)是安全的 (二)采煤工作面: 回采工作面最大控頂距l(xiāng)=4m,h實(shí)取446t/m2,t實(shí)=59m代入公式(1)(2)分別計算得: h臨=1471.5t/m2>h實(shí)(446t/m2) t臨=35.2m 符合第(1)種情況,即工作面回采時是安全的 (三)突水系數(shù)計算 礦井開采最低標(biāo)高為-280m,p取56.6kg/cm2,m=59m,cp根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取20m,m取5m,代入公式(3)計算得:ts=1.66kg/cm2.m 當(dāng)ts=1.66kg/cm2.m,根據(jù)《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》,該系數(shù)大于1.0,存在突水危險。 再根據(jù)公式(3)進(jìn)行反算,結(jié)果如下: (1)當(dāng)ts=0.6kg/cm2.m時,p=23.4kg/cm2,根據(jù)《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》,即開采-68m標(biāo)高以上的二1煤層,基本不受底板水的威脅。 (2)當(dāng)ts=1.0kg/cm2.m時,p=39.0kg/cm2,根據(jù)《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》,在-224~-68m標(biāo)高之間的富水區(qū)或底板受構(gòu)造破壞塊段開采二1煤層時,存在底板突水危險;在-224~-68m標(biāo)高之間的正常塊段開采二1煤層時,受突水威脅不嚴(yán)重。 (3)當(dāng)ts>1.0kg/cm2.m時,p>39.0kg/cm2,開采-224m標(biāo)高以下二1煤層時,嚴(yán)重受水害威脅。 三、結(jié)論 通過斯列沙列夫公式計算,承壓含水層與開采煤層之間的隔水層能承受的水頭值大于實(shí)際水頭值。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》269條規(guī)定,我礦可以“帶水壓開采”,但必須制訂安全措施。 根據(jù)突水系數(shù)公式計算得知,開采-68m標(biāo)高以上的二1煤層,受突水威脅不嚴(yán)重,在-224~-68m標(biāo)高之間的富水區(qū)或底板構(gòu)造破壞地段開采二1煤層時,嚴(yán)重受水害威脅;在-224~-68m標(biāo)高之間的正常塊段開采二1煤層時,受突水威脅不嚴(yán)重;開采-224m標(biāo)高以下二1煤層時,嚴(yán)重受水害威脅。為此,我礦將制訂并嚴(yán)格落實(shí)“帶壓開采”安全措施。 四、安全措施 根據(jù)有關(guān)規(guī)程及我礦實(shí)際,特制訂以下“帶壓開采”安全措施: 1、礦成立以總工程師為組長的防治水工作領(lǐng)導(dǎo)小組,專門負(fù)責(zé)落實(shí)各項(xiàng)“帶壓開采”安全措施。 2、在采區(qū)設(shè)計和工作面回采之前,必須認(rèn)真做好采區(qū)和工作面的水文地質(zhì)勘查工作,充分利用物探、電測、鉆探、水文地質(zhì)試驗(yàn)等手段查明采區(qū)和工作面的構(gòu)造發(fā)育情況及其導(dǎo)水性,主要含水層厚度、巖性、水壓及隔水層巖性和厚度,分析是否存在o2或l1-4灰?guī)r水層導(dǎo)通的可能性。 3、必須建立完善的排水系統(tǒng),水倉的有效容量,排水泵和排水管路的排水能力必須符合《煤礦安全規(guī)程》要求,并建立一套嚴(yán)格的管理制度,確保排水系統(tǒng)能隨時投入使用。 4、開拓巷道設(shè)計和布置時,必須認(rèn)真分析地質(zhì)資料,嚴(yán)禁揭露或接近l1-4灰?guī)r。 5、采區(qū)和巷道布置接近可能與o2或l1-4導(dǎo)通的含水構(gòu)造時,必須根據(jù)有關(guān)規(guī)程定留足防隔水煤柱。若巷道必須穿越導(dǎo)水構(gòu)造,必須先采用地面或井下預(yù)注漿的方法堵住導(dǎo)水通道和補(bǔ)給水源后方可揭露。 6、防隔水煤柱內(nèi)嚴(yán)禁進(jìn)行采掘活動,防隔水煤柱一經(jīng)留設(shè),任何人不得隨意變動。 7、采掘過程中,必須嚴(yán)格堅持“有掘必探,先探后掘”的原則,各采掘工作面嚴(yán)禁誤揭5米以上的斷層。采掘工程經(jīng)過水壓較高的地區(qū)、斷層附近及易突水地區(qū)或底板破碎帶時,必須超前探放水,降低水壓,或采用預(yù)注漿的方法堵住導(dǎo)水通道并加固后方可進(jìn)行采掘活動。 8、各采掘隊(duì)職工必須熟悉突水預(yù)兆和避災(zāi)路線,一旦采掘工作面出現(xiàn)突水征兆時,必須立即停止采掘活動,向礦調(diào)度室匯報,并立即撤人至安全地點(diǎn),聽候處理。 9考慮到井下有底板灰?guī)r突水的危險,針對主要含水層建立地下水動態(tài)觀測系統(tǒng),進(jìn)行地下水動態(tài)觀測,水害預(yù)測分析,并制定相應(yīng)的“探、防、堵、截、排”等綜合防治措施。 篇3:帶壓開采安全技術(shù)措施 一、礦井基本情況山西柳林匯豐興業(yè)曹家山煤業(yè)有限公司位于柳林縣城東南7km處,行政區(qū)劃屬莊上鎮(zhèn)和陳家灣鄉(xiāng),井田內(nèi)由北向南有陳家焉村、高獅坡村、付家焉村、長焉村、張家社村、梨樹凹村和郭家山自然村。其地理坐標(biāo)為:東經(jīng):110°56′19″—110°58′52″;北緯:37°21′46″—37°24′01″。井田南北長4.145km,東西寬3.752km,井田面積8.441km2,批準(zhǔn)開采4—10號煤層,設(shè)計生產(chǎn)能力90萬t/a。二、地質(zhì)概況(一)含煤地層含煤地層主要有石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組。1、石炭系上統(tǒng)太原組太原組為井田主要含煤地層之一,為海陸相含煤沉積建造,根據(jù)本組巖性特征可分為三段:(1)下段本段從K1砂巖底至10號煤底。地層厚34.26~37.80m,平均35.29m。巖性主要為細(xì)碎屑巖,即灰~灰黑色泥巖、粘土巖、灰白色砂巖。泥巖中富含植物化石。(2)中段本段從10號煤層底至L3灰?guī)r底,厚度15.22~25.15m,平均21.48m,橫向上變化不大。巖性主要為灰黑色泥巖、煤層、砂質(zhì)泥巖及灰白色砂巖。沉積層之間發(fā)育有8上、8下、9、10號煤層。9、10號煤層為全區(qū)可采煤層,8上號為穩(wěn)定大部可采煤層。9、10號煤層之間沉積一套灰黑色泥巖,由北向南厚度逐漸變小,于井田南部邊緣9、10號兩煤層合并;8、9號煤層之間沉積一套灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、灰白色中砂巖、細(xì)砂巖,垂向上呈反粒序,橫向上由北向南粒序?yàn)橹辛細(xì)粒,然后相變?yōu)槟鄮r。反映了砂體沉積過程中具有明顯的側(cè)向遷移特點(diǎn),說明了該砂體為一分流河道砂。(3)本段地層由L3灰?guī)r底至K3砂巖底,厚度28.80~40.26m,平均33.19m。巖性主要為3層石灰?guī)r、煤層、灰黑色泥巖及少許粘土巖。其中L3、L4、L5三層灰?guī)r全區(qū)發(fā)育穩(wěn)定,發(fā)育有6上、6、7號煤層,均為不穩(wěn)定不可采煤層。2、二疊系下統(tǒng)山西組為井田內(nèi)另一個主要含煤地層,為陸相含煤沉積建造,巖性主要為灰色、灰黑色砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤層,含2、3、4、5上、5下號煤層,其中4號煤層為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層,其余均為不穩(wěn)定不可采煤層。(二)井田構(gòu)造本井田主體為一單斜構(gòu)造,走向NW,傾向SW,傾角2°~9°,局部發(fā)育有向背斜構(gòu)造,目前未發(fā)現(xiàn)斷層,在井田北部長焉煤礦內(nèi)9號采掘發(fā)現(xiàn)有一個橢圓狀陷落柱(*1),長軸50m,短軸25m,無巖漿巖侵入。S1向斜:位于井田中部,軸向由北北東向轉(zhuǎn)為南西向,東翼較西翼陡,東翼走向北東,傾向北西,傾角4°左右,西翼走向北東,傾向南東,傾角3°左右,向斜軸在井田內(nèi)延伸長度2300m左右。S2背斜:位于井田東北部,軸向由北東東向轉(zhuǎn)為北東向,南翼較北翼陡,南翼走向北東,傾向南東,傾角6°左右,北翼走向北東,傾向北西,傾角4°左右,背斜軸在井田內(nèi)延伸長度1300m左右?？傊?井田地質(zhì)構(gòu)造簡單為一類。三、礦井水文地質(zhì)井田為黃土丘陵區(qū),大部分被中、上更新統(tǒng)黃土覆蓋,只在溝谷中出露少部分基巖。井田內(nèi)無常年性河流,溝谷中多為短暫的季節(jié)性河流或煤礦排水形成的小溪流。(一)抽水試驗(yàn)及參數(shù)計算井田西南部CZK4號孔為水文地質(zhì)勘探孔。孔深208.12m,終孔于奧陶系灰?guī)r中。抽水分兩個試驗(yàn)段:第一試驗(yàn)段0~82m,為下石盒子組和山西組含水層。第二試驗(yàn)段0~178m,為下石盒子組、山西組和太原組含水層。參數(shù)計算采用裘布衣公式和經(jīng)驗(yàn)公式,計算結(jié)果見表;收集到井田外《河?xùn)|煤田柳林勘探區(qū)地質(zhì)勘探最終報告》中7—5水文孔抽水試驗(yàn)和2—6孔注水試驗(yàn)資料見表。抽水試驗(yàn)計算成果表孔號試驗(yàn)層位含水層厚度(m)靜止水位(m)降次降深(m)涌水量(L/s)單位涌水量(L/s.m)滲透系數(shù)(M/d)影響半徑(m)CK4P1s11.87875.84135.820.0140.000390.0026318.37P1s+C3t25.47825.52112.050.1700.014110.033023.167—5C3t27.57801.71123.630.9850.04120.17422—6P1s841.0110.0004140.000696(二)井田主要含水層組1、奧陶系巖溶含水層組奧陶系在井田內(nèi)全部被覆蓋,本區(qū)共施工奧陶系延深孔二個(CZK4、601)號鉆孔),鉆孔揭露最大厚度31.42m,均只打到峰峰組上部石灰?guī)r,巖性主要為深灰色厚層狀石灰?guī)r,據(jù)區(qū)域資料,本區(qū)峰峰組富水性弱。本井田西側(cè)興無煤礦為了解決生產(chǎn)生活用水,于1991年委托呂梁地區(qū)鑿井隊(duì)在礦區(qū)東部施工了三個水源井,終孔層位均為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組,巖性主要為厚層狀石灰?guī)r,豹皮狀灰?guī)r、泥灰?guī)r和角礫狀泥灰?guī)r,巖溶裂隙發(fā)育,含水層富水性中等—強(qiáng)。其具體情況見下表:水源井特征表煤礦水井編號座標(biāo)井深(m)水位埋深(m)水位標(biāo)高(m)涌水量t/d終孔層位*YZ興無煤礦14140629.15.812854.57342.0053.39801.18968.46O2s24139972.50.20862.00395.6660.75801.25968.46O2s34141577.21.71840.46401.2539.45801.011348.27O2s綜上所述,本井田奧陶系灰?guī)r含水層水位標(biāo)高為801m左右。2、石炭系太原組巖溶裂隙含水層組井田內(nèi)東北角溝谷中僅局部出露,含水層主要為3層灰?guī)r,灰?guī)r從上至下依次為L5、L4、L3。鉆孔揭露總平均厚度為21.69m,在曹家山井田、陳莊井田9個精查孔中有5個鉆孔遇第一層灰?guī)r即孔漏(不返水),其中包括在本井田施工的CZK2、CZK3、CZK10三個鉆孔。另外CZK4水文孔消耗量增大,其余三孔消耗量無明顯變化。鉆孔中遇到溶孔直徑15—20cm,巖溶發(fā)育程度及富水性反映出明顯的垂直分帶性。當(dāng)太原組灰?guī)r標(biāo)高大于800m時巖溶發(fā)育,鉆孔沖洗液漏失嚴(yán)重不返水。低于800m時巖溶發(fā)育差,鉆孔無一漏水現(xiàn)象發(fā)生?？梢娞M灰?guī)r巖溶發(fā)育具等高性,同時表現(xiàn)出等深性,即灰?guī)r距基巖面距離小于100m,鉆孔孔漏,巖溶裂隙發(fā)育,當(dāng)灰?guī)r距基巖面距離大于100m,鉆孔沖洗液消耗量不大,巖溶裂隙不發(fā)育。而與其上覆松散層的厚度無關(guān)。CZK4孔山西組、太原組混合抽水結(jié)果:單位涌水量0.01411L/s.m,水位標(biāo)高825.52m,滲透系數(shù)0.0330m/d,水質(zhì)屬HCO3—Mg.Na型,礦化度0.65g/L。3、二疊系山西組砂巖裂隙含水層組井田大面積被覆蓋,僅在井田西南有出露。含水層以中粗粒砂巖為主,平均厚度14.88m。含水層裂隙發(fā)育差,單層厚度小,富水性弱。CZK4孔抽水試驗(yàn)結(jié)果,單位涌水量0.00039L/s.m,水位標(biāo)高875.84m。滲透系數(shù)0.00263m/d,水質(zhì)類型為HCO3·SO4—Na.Mg型,礦化度0.77g/L。4、二疊系上下石盒子組砂巖含水層組含水層主要為中粗粒砂巖,含水層平均厚度18.08m,溝谷中有小泉點(diǎn)出露,泉流量25m3/d,富水性弱,水質(zhì)屬HCO3·SO4—Na.Mg型,礦化度0.46g/L。5、第四系、上第三系孔隙含水層組上第三系上新統(tǒng)溝谷中出露較普遍,含水層主要為底礫巖,厚度不穩(wěn)定,單井出水量小于5m3/d,富水性弱。第四系中、上更新統(tǒng)廣泛分布于井田內(nèi),其含水層補(bǔ)給條件不好,連續(xù)性差,單井出水量小于5m3/d,富水性弱。(三)地下水的補(bǔ)、徑、排條件井田奧灰?guī)r溶水屬區(qū)域巖溶水的徑流區(qū),奧灰?guī)r溶水向北西排向區(qū)外柳林泉,井田距柳林泉群排泄區(qū)較近,水力坡度小,柳林泉群出露標(biāo)高790—801m。石炭系和二疊系含水層在裸露區(qū)接受大氣降水及季節(jié)性河流補(bǔ)給,順巖層傾向方向運(yùn)動。上部含水層(主要是下石盒子組含水層)在溝谷中以侵蝕下降泉的形式排泄。泉流量一般不大。下部含水層順巖層向西南排出井田外,礦坑排水量是主要排泄途徑。(四)主要隔水層1、山西組隔水層山西組4號煤層以下到太原組是以泥巖為主砂泥巖互層的一套地層,厚度近10m,泥巖及粘土巖隔水性好,砂巖富水性弱,可視為山西組和太原組間較好隔水層。2、本溪組隔水層本溪組厚31.89m,巖性主要為泥巖、粘土巖、粉砂巖夾薄層石灰?guī)r和中砂巖,隔水性能好,區(qū)域穩(wěn)定,加之10號煤到本溪組頂界以泥巖為主的無煤段(厚35.29m)一同構(gòu)成了奧灰?guī)r與9、10號煤間的重要隔水層。四、對奧陶系灰?guī)r水帶壓開采的可行性分析奧陶系在井田內(nèi)全部被覆蓋,根據(jù)水文勘探資料,奧陶系峰峰組上部巖性主要為深灰色層狀石灰?guī)r,本區(qū)峰峰組厚約100m,富水性弱;奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組,巖性主要為厚層狀石灰?guī)r,豹皮狀灰?guī)r、泥灰?guī)r和角礫狀泥灰?guī)r,巖溶裂隙發(fā)育,含水層富水性中等—強(qiáng)。本井田奧陶系灰?guī)r含水層水位標(biāo)高為801m左右。井田內(nèi)各可采煤層在井田西南部均低于奧陶系灰?guī)r水靜止水位標(biāo)高,在開采過程中,由北向南帶壓程度逐步加大,奧灰水對我礦安全生產(chǎn)是否構(gòu)成嚴(yán)重的安全威脅,我礦能否進(jìn)行帶壓開采,是我們首先需要進(jìn)行分析研究的問題。我礦4#煤層最低底板標(biāo)高720m,8上#煤層最低底板標(biāo)高650m,9號煤層最低底板標(biāo)高640m,10#煤層(合并區(qū)內(nèi))最低底板標(biāo)高660m,均低于奧陶系灰?guī)r含水層水位標(biāo)高。4#煤層與奧陶系灰?guī)r之間厚度為140.03m,8上#煤層與奧陶系灰?guī)r之間厚度為87.87m,9#煤層與奧陶系灰?guī)r之間厚度為76.43m,10#煤層與奧陶系灰?guī)r之間厚度為67.18m。根據(jù)突水計算公式:?T=P/M其中:?T—突水系數(shù)(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)。4#煤層突水系數(shù):T=(801-720+140.03)×9.8×10-3/140.03=0.015(MPa/m)8上#煤層突水系數(shù):T=(801-650+87.87)×9.8×10-3/87.87=0.027(MPa/m)9#煤層突水系數(shù):T=(801-640+76.43)×9.8×10-3/76.43=0.031(MPa/m)10#煤層突水系數(shù):T=(801-660+67.18)×9.8×10-3/67.18=0.030(MPa/m)由以上計算結(jié)果可知,井田內(nèi)4、8上、9、10號煤層突水系數(shù)均小于受構(gòu)造破壞段臨界突水系數(shù)0.06MPa/m,承壓含水層與開采煤層之間的隔水層能承受的水頭值大于實(shí)際水頭值,根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》269條規(guī)定,我礦可以“帶水壓開采”,但必須制訂安全措施。五、帶壓開采的安全技術(shù)措施根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦防治水規(guī)定釋義》及我礦實(shí)際,特制訂以下安全技術(shù)措施:(一)做好日常水文地質(zhì)工作1、建立地下水動態(tài)觀測系統(tǒng),并堅持長期觀測,逐步掌握地下水動態(tài)的可靠資料,為確定防治水方法及確保礦井的安全提供保障。2、在實(shí)際生產(chǎn)過程中,堅持“預(yù)測預(yù)報、有掘必探、先探后掘(采)、先治后采”的探放水原則,及時處理生產(chǎn)中遇到的水害隱患。3、認(rèn)真收集各類相關(guān)資料,并進(jìn)行整理,完善礦井有關(guān)的水文地質(zhì)圖件,并在生產(chǎn)中不斷分析、不斷總結(jié),為逐步進(jìn)入低水平的安全開采奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。4、在日常工作中嚴(yán)格執(zhí)行水文地質(zhì)的有關(guān)規(guī)程、規(guī)定、操作規(guī)范以及上級部門下發(fā)的給類有關(guān)水文地質(zhì)工作的文件、決定、決議,確保我礦的水文地質(zhì)工作全面、順利地開展。(二)斷層的處理在歷年的采掘活動或勘探過程中,我礦尚未發(fā)現(xiàn)或揭露斷層,但不排除隱伏斷層存在,應(yīng)采用鉆探、物探、化探等手段進(jìn)行探測。一旦發(fā)現(xiàn)斷層,首先對其進(jìn)行導(dǎo)水性定論,并從以下兩方面著手,進(jìn)行防治水:1、在導(dǎo)水或易于突水的斷層帶按照《煤礦防治水規(guī)定釋義》對其進(jìn)行隔水保安煤柱的留設(shè)。防隔水煤柱一經(jīng)留設(shè),嚴(yán)禁在煤柱內(nèi)進(jìn)行采掘活動。2、巷道必須穿越導(dǎo)水?dāng)鄬訒r,必須先采用地面或井下預(yù)注漿的方法堵住導(dǎo)水通道和補(bǔ)給水源后方可揭露。(三)巖溶陷落柱的處理1、利用綜合勘探的手段,對開采區(qū)(一般是掘進(jìn)區(qū)域)內(nèi)有征兆或是有疑問的地點(diǎn)進(jìn)行探查,查清陷落柱是否存在,以及存在時對其位置進(jìn)行精確定位,并用水文地質(zhì)試驗(yàn)方法對其含水性、導(dǎo)水性進(jìn)行確定。2、如果陷落柱不導(dǎo)水,且陷落柱密實(shí),柱體內(nèi)充填物膠結(jié)性好,可以不處理;陷落柱內(nèi)裂隙發(fā)育,柱體內(nèi)充填物膠結(jié)性差,在工作面巷道內(nèi)的陷落柱進(jìn)行簡單注漿或在采掘區(qū)域加強(qiáng)永久性支護(hù)。3、對于導(dǎo)水陷落柱必須進(jìn)行注漿處理。4、在生產(chǎn)過程中,在沒有明顯征兆的情況下揭露陷落柱后,首先停止生產(chǎn),按照以上方法進(jìn)行處理。(四)開采技術(shù)管理1、在承壓開采區(qū),開拓巷道設(shè)計和布置時,必須認(rèn)真分析地質(zhì)資料,按照先易后難,由淺入深,先簡單后復(fù)雜的原則進(jìn)行開采,并在4#煤層二采區(qū)先布置4203工作面進(jìn)行試采,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),找出規(guī)律,在逐步推廣應(yīng)用。2、工作面布置時應(yīng)盡量縮短工作面長度,并在采煤方法上要控制采高、均勻、間歇開采,減小工作面對底板的破環(huán)程度。3、合理確定工作面邊界和推采方向,盡可能減輕或避免開采對斷層的擾動作用。4、采區(qū)巷道布置應(yīng)減少過斷層,減少巷道及交叉點(diǎn)數(shù)目,縮小巷道交叉點(diǎn)面積,巷道交叉點(diǎn)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(jìn)行加固。(五)防治水設(shè)施的設(shè)置由于受到奧灰水的影響,礦井一旦發(fā)生突水,將面臨全井淹沒的威脅,因此,必須考慮泄水巷道、防水閘門、閘墻等防水設(shè)施的設(shè)置,以便在必要時封閉整個采掘工作面或采區(qū)。(六)防排水系統(tǒng)我礦8上、9、10號煤層主排水系統(tǒng)設(shè)在副斜井井底車場,設(shè)有主、副水倉,長度分別為100m、70m,容積470m3、329m3,合計為799m3,選用3臺MD85-67×3型水泵,該型水泵額定流量為85m3/h,正常涌水時為1臺工作,1臺備用,1臺檢修;最大涌水時為2臺工作,1臺備用,排水管選用兩趟Φ159×4.5型無縫鋼管,dp=150mm,一趟工作,一趟備用;4#煤層主排水系統(tǒng)設(shè)在舊副斜井底,水倉容量200m3,配備D46—30×4型水泵三臺,一臺工作,一臺備用,一臺檢修,配套電機(jī)功率均為30kw,排水系統(tǒng)為兩趟無縫三寸管路,一趟工作,一趟備用;排水系統(tǒng)均滿足設(shè)計要求。隨著采掘工作面的推進(jìn),在巷道低洼處挖好相當(dāng)容積的水倉,安設(shè)兩臺37kw,型號為IS80-50-315ZF的離心泵排放水,一臺使用,一臺備用,安設(shè)兩趟3寸鋼管排到主水倉,再由主水倉管路排到地面。排水溝、水倉要及時清理,空倉容量必須經(jīng)常保持在總?cè)萘康?0﹪以上。(七)做到防治水工作“五專”1、配備防治水專業(yè)技術(shù)人員:我礦配備有受過正規(guī)院校地質(zhì)專業(yè)教育的技術(shù)人員3名,滿足工作需要。2、配齊探放水設(shè)備和專業(yè)隊(duì)伍:我礦配備有2臺ZLJ-700型、兩臺ZLJ-400型探放水鉆機(jī)和兩臺YD32(A)高分辨電法儀,并已成立專職探放水隊(duì)。3、設(shè)置專門防治水機(jī)構(gòu):本礦已成立專門的地測防治水科,并是在總工程師和地測副總的直屬領(lǐng)導(dǎo)下。4、建立健全防治水制度:制定各項(xiàng)防治水制度,并組織宣傳學(xué)習(xí)。5、裝備必要的防治水搶險救災(zāi)設(shè)備:各項(xiàng)防治水搶險救災(zāi)設(shè)備必須到位,并設(shè)專人定期檢查。(八)避災(zāi)與信號聯(lián)系1、建立通訊系統(tǒng)通訊系統(tǒng)是保障水災(zāi)應(yīng)急救援工作正常開展的一個關(guān)鍵。水災(zāi)應(yīng)急救援體系必須有可靠的通訊保障系統(tǒng),保證整個水災(zāi)應(yīng)急救援組織內(nèi)部以及內(nèi)部與外部之間暢通的通訊網(wǎng)絡(luò)。為此,我礦設(shè)有專用的地面、井下通訊網(wǎng)絡(luò),井下安裝防爆電話與地面各部門相連,遇到緊急情況時,及時通知受水威脅地區(qū)的人員及礦調(diào)度室。2、避災(zāi)路線制定井下人員遭遇水險的撤退路線,并掛牌管理,在沿線特別是分岔點(diǎn)都要懸掛牌板,并使井下作業(yè)人員對此熟悉。具體如下4#煤采掘面→回風(fēng)下山→南軌道巷→總回風(fēng)巷→副斜井→地面4#煤采掘面→皮帶下山→主運(yùn)輸巷→主立井→地面8上、9、10#煤采掘面→運(yùn)輸大巷/軌道大巷→主斜井/副斜井→地面六、防突安全與組織措施加強(qiáng)我礦井下防治水工作需要礦、隊(duì)、組各級領(lǐng)導(dǎo)及各相關(guān)部門齊抓共管,認(rèn)真做好每一次防治水工作,防止突水事故發(fā)生。措施如下:1、成立防治水工作領(lǐng)導(dǎo)組:組長:礦長副組長:總工程師生產(chǎn)礦長安全礦長礦長助理機(jī)電礦長地測副總成員:技術(shù)科長安監(jiān)站長機(jī)電科長通風(fēng)科長地測防治水科長防治水辦公室設(shè)在地測防治水科,主要負(fù)責(zé)防治水工作的日常事務(wù),同時指定2-3人專管該項(xiàng)工作,發(fā)現(xiàn)問題,及時處理。2、防治水宣傳、教育工作首先是要提高認(rèn)識,使全礦各單位領(lǐng)導(dǎo)干部、基層員工認(rèn)識到我礦開采防治水工作的重要性和必要性,提高防治水意識,其次是基本教育、培訓(xùn),全礦各生產(chǎn)、輔助隊(duì)組要充分認(rèn)識礦井水患威脅的嚴(yán)重性,利用班前學(xué)習(xí)培訓(xùn)認(rèn)真向工人介紹我礦的基本水文地質(zhì)情況及面臨的威脅,使工人自覺地投入防治水工作當(dāng)中來;職工學(xué)校在培訓(xùn)教育、崗前培訓(xùn)中務(wù)必加大水文地質(zhì)基礎(chǔ)知識的培訓(xùn)量,提高我礦防治水的整體素質(zhì)。3、井下防治水設(shè)施的管理井下防治水設(shè)施是礦井防治水工作的一道重要關(guān)卡,每年必須按規(guī)程要求定期做相關(guān)試驗(yàn),如聯(lián)合排水試驗(yàn)、主要排水設(shè)施性能測試,以確保各類實(shí)施的可靠,除了做好以上工作外,必須經(jīng)常對其進(jìn)行檢修、維護(hù)以確保各類實(shí)施的完好,只有這樣才能把好防治水工作的最后一道關(guān)。5、技術(shù)保證主要是在管理上,針對日常傳送資料和專項(xiàng)工作,建立嚴(yán)格的審批制度,層層把關(guān),確保防治水工作周密的布置安排。6、物資保障對于我礦的防治水,任重道遠(yuǎn),必須引起各級領(lǐng)導(dǎo)的高度重視,在人力、物力、資金上予以保證和支持,確保各項(xiàng)防治水工作的逐一落實(shí)。