帶水壓采掘安全技術措施
一、礦井概況
河南宏福煤業有限公司徐莊礦位于滎陽市南部,礦井設計生產能力為15萬噸/年,核定生產能力為21萬/年。開采石炭系太原組一1煤層,平均厚度1.15m,煤質為無煙煤,頂板L1-L2灰巖,底板本溪組鋁土泥巖,下部奧陶系灰巖。不存在火成巖侵入情況。低瓦斯礦井,屬低沼煤層,煤層傾角平均15°,煤層無自然發火和無煤塵爆炸危險。礦井采用立井單水平上下山開拓,中央邊界式通風,通風方法為抽出式。目前主要采區為西翼12采區和東翼11采區。回采工作面采用走向長壁式采煤方法,炮采陷落法管理頂板,工作面采用單體液壓支柱支護,刮板運輸機運輸。掘進巷道均為裸體巷道,采用點柱支護形式,人力推車運輸。皮帶下山采用膠帶運輸機運輸,大巷采用7噸電機車,一噸標準礦車運輸,井筒提升采用一噸標準罐籠提升。
1、主要含水層:
(1)中寒武-奧陶系灰巖巖溶裂隙含水層,奧陶系灰巖巖溶裂隙較發育,但不均勻,在斷層破碎地段,巖溶裂隙發育,富水性強。奧陶系灰巖含水層富含巖溶承壓水,上距一1煤層底板10m左右,是威脅煤礦安全開采的主要含水層。礦井正常涌水量444m3/h,最大涌水量為1332m3/h(新修編地質報告提供),充水水源主要以頂底板灰巖巖溶裂隙水為主,故將其礦床水文地質類型劃歸為復雜型,即以巖溶裂隙水充水為主的水文地質條件復雜的煤礦床類型。(2)石炭系太原組下段灰巖含水層(L1-3)由石炭系太原組L1-3灰巖構成,厚度為10.34~14.37m,平均10m左右。巖溶發育程度一般,除淺部風化帶及斷裂帶附近巖溶較發育和富水性較強外,其余地區巖溶不太發育,富水性較差。L1-3灰巖距離奧陶系灰巖較近,與奧灰水水力聯系密切。是礦井的另一主要含水層。(3)其他:石炭系太原組上段灰巖含水層(L7-9),二1煤頂板砂巖含水層、二疊系砂巖含水層,第四系松散沉積物孔隙水含水層。以上含水層有的因厚度不夠,含水性不強;有的距本煤層較遠,故均不做考慮。
2、主要隔水層:
由位于一1煤層底板的本溪組鋁土泥巖組成,層位穩定,厚度一般為4.63-19.44m,平均厚度8.97m,局部厚度較大。
該隔水層雖有一定隔水作用,但由于3方面的原因,隔水效果有限。主要原因是:(1)鋁土泥巖厚度較小,抗壓強度較低;(2)在采動影響下,隔水層受到破壞,有效隔水層厚度減小;(3)礦區構造裂隙發育,大裂隙常能將煤層及頂底板含水層相互溝通。
礦區的奧灰水經過多年的疏排,水位呈逐年下降趨勢,自開采之初的+160米下降到現在的-20米左右,采掘工程范圍內的水壓為2-2.2Mpa。據礦井涌水量資料統計,礦井11采區涌水量正常為273m3/h,12采區涌水量正常為197m3/h,礦井總涌水量為470m3/h,礦井水文地質條件復雜。
二、安全水頭壓力值計算
1、根據《煤礦防治水規定》和地質報告提供有關數據,現對采煤工作面安全水壓計算如下:
P=TsM=0.1×8.97=0.897Mpa
式中?M-底板隔水層厚度,平均8.97m;
P-安全水壓,Mpa;
Ts-臨界突水系數,Mpa/m。
Ts值應當根據本區資料確定,一般情況下,在具有構造破壞的地段按0.06Mpa/m計算,隔水層完整無斷裂構造破壞地段按0.1Mpa/m計算。本區隔水層完好,所以按0.1Mpa/m計算。
2、根據近兩年鉆孔水文觀測,目前水位在-20左右,開采標高在-160--240之間,開采區域水壓1.4-2.2Mpa,綜上所述,安全水壓為0.897Mpa,開采區域水壓大于安全水壓,屬帶壓開采,特制訂帶壓開采安全技術措施如下:
三、礦井防治水安全技術措施
1、根據“防、排、疏、堵、截”礦井防治水原則
(1)防水
①調查清楚礦井所在區域的水文地質情況,包括以下方面的內容:含水層與隔水層;巖溶水的補給、徑流和排泄;巖溶發育特征及規律;礦井出水因素分析;富水性及分區。
②建立防水隔離設施,根據礦井生產地區布局,已在東西翼大巷分別各建筑了一道防水閘門,保證兩翼水的隔離。
③根據《煤礦防治水規定》的要求,結合本礦井田地質、水文地質條件留設出足夠的防水隔離煤柱。
④建立礦井地下水動態觀測系統,在礦區井下設計奧灰水文觀測孔3個,目前已施工完畢2個,及時了解奧灰水位的變化情況。
⑤搞好礦井水文地質預測預報工作,對所有采掘頭面必須有月預報和臨時預報,預報要求準確,能夠指導生產。
⑥搞好超前探查工作,堅持“有掘必探、先探后掘、先治后采”的原則,各項采掘工程堅持采用兩種以上的探測手段對于富水區作出準確的預報,提前采取措施,保證采掘工作面不發生突水事故。
⑦在本井田范圍內,留設足夠的邊界防水煤柱40m和斷層防水煤柱50m,對可疑地點預先建筑防水閘門或堵水墻,以便及時的隔絕水源。
(2)排水
礦井正常涌水量為444m3/h,最大涌水量為1332m3/h,最大排水能為為3000m3/h,采用中央立井集中排水,中央水倉總容量為3680m3,中央泵房安裝有7臺MD600-55×4型水泵,綜合井筒內布置有4趟排水管路直徑為325mm,預留水泵位置一臺。西翼12采區-120m水平水倉容量1500m3,泵房安裝2臺MD600-55×4型和1臺MD450-60×4型水泵;-240m水平水倉容量3600m3,泵房安裝4臺水泵,型號均為MD450-60×4型水泵。東翼11采區-120m水平水倉容量3000m3,泵房安裝有4臺MD450-60×4型水泵;-240m水平水倉容量3800m3,安裝有4臺MD450-60×4型水泵。所有泵房的水泵均實現有用有備,礦井排水能力能滿足安全生產之需。
(3)疏水
①對于L1-3含水層在采掘活動前,進行排水疏降,保證其水位降至開采標高之下。
②對于奧灰含水層,由于其含水量豐富,補給來源充足,目前疏降至開采標高之下難度很大,只能采取加強探測,預防為主的辦法。
(4)堵水
①井田內有部分鉆孔缺乏原始資料,封孔情況不詳,同時因二1煤層頂板滑動構造帶的存在,封孔好壞直接關系到今后生產,如發現漏水及時封閉。
②要及時查清采掘工作面前方的地質及水文地質情況,掘進巷道要保持20m的超前距,鉆探先行,掘進過程中實行長探短掘,如遇異常水量大于30m3/h立即進行封堵。
(5)截水
根據滎鞏煤田的地質及水文地質情況,不具備截水條件。
2、按照公司文件有關規定嚴格執行“預測預報、有掘必探、先探后掘、先治后采”十六字方針。礦井對采掘工作面實施物探先行,鉆探驗證,、長探短掘、長探短采跟蹤預防。
3、掌握沖積層的厚度和組成,各分層的透水性和含水性。
4、馬泉溝斷層為東、西向展布北升南降正斷層,落差0-25m,在礦井北部邊界以外,根據11采區開拓揭露,未發現有構造,對11采區影響不大,將來開采南側一1煤時,將會受到北側太原組上段灰巖和奧灰巖的威脅,應引起足夠的重視,所以必須查清斷層、裂隙的位置,錯動距離,延伸長度,破碎帶范圍和含水、導水性能。
5、利用地質資料分析含水層和隔水層的數量、位置、厚度,各含水層的涌水量,滲透性及其到開采煤層的距離。
6、調查老窯和現采小窯的老空和廢棄井巷的出水點、積水區位置、范圍、標高、積水時間和積水量。定期對礦井周邊小窯的采掘工程進行監督檢查并標注在有關圖件上,要在礦井充水性圖上用藍線圈出積水范圍,并外推60m用紅線圈出探水警戒線。
7、開采過程中圍巖破壞及地表塌陷情況,觀測塌陷帶、裂隙帶、沉降帶的高度,以及對涌水量的影響,判斷是否透水等情況。
8、加強地質、水文地質預報、臨時水情水害預報工作,堅決杜絕漏報現象。
9、超前探測要采用物探、鉆探、巷探等不少于兩種以上探測方法。
10、各采掘工作面編制有專項防治水措施、地質及水文地質說明書。
11、井下所有泵房每天必須把水倉存水排完,保證最低水位,24小時有人值班,不能空崗。機電隊要不斷對井下所有泵房水泵進行檢修,做到水泵完好率100%。如泵房水泵臨時出現故障(特別是中央泵房和東翼泵房),應及時向調度室匯報。
12、地面變電所必須24小時有人值班,確保井下正常供電。
13、編制礦井中長期防治水規劃,并組織實施。
14、完善隔水層等厚線圖、主要含水層水位線圖。
15、各采掘區隊要設專職水情監視員,水情監視員應具備很強的責任心和一定的防水經驗。采掘面還應建立水情記錄,設置專門電話和警報器;一旦發現惡性突水征兆,能及時發出信號,組織撤離;報警制度和細則應使全體人員熟知。
16、加強礦井水文動態監測工作,及時掌握奧灰動態水位變化情況,并根據水文變化及時采取相應措施。
17、堅持周、月水情水害分析制度。
18、定期對兩翼防水閘門試驗,保持關閉靈活。
19、對采區一線職工進行防治水專業知識培訓,使他們掌握防治水基本常識,井巷突水征兆及避災路線,以便應對突發事件發生。
20、承壓含水層與開采煤層之間的隔水層能承受水頭值大于實際水頭值時,可帶壓開采,在采掘時,加強對頂、底板涌水情況觀測,發現問題及時撤出井下工作地點人員,并向礦調度室匯報,對可疑地點采取封閉、堵墻或使用水閘門進行隔離措施。
21、承壓含水層與開采層之間的隔水層能承受的水頭值小于實際水頭值時,采取疏水降壓的方法,把承壓含水層的水頭值降到隔水層承受的安全水頭值以下,以防突水事故的發生。
采取疏水降壓方法是在具有底板或頂板承壓含水層的條件下,如果隔水巖柱的厚度不足要求的安全厚度,為了充分利用“巖柱”強度的前提下以達到安全開采,必須采用疏水降壓開采方案,把承壓水頭降到安全壓力以下。
(1)要查明承壓含水層的水文地質邊界條件
(2)要查明承壓含水區的地質構造和含水層,隔水層的情況,通過各含水層、隔水層情況、含水層動態觀測、各含水層間接觸關系和地質構造等因素的綜合分析,查明要疏放水層的主要補給水源和補給途徑。
(3)要根據所掌握的資料編制各種專用圖紙,對水文地質資料進行分析,確定合理的降壓值和安全水壓,預計疏降到設計安全水位時的正常水量和最大水量。
(4)在查清水文地質條件的基礎上編制疏干方案,疏水工程應與采掘工程密切結合,疏水工程按其進行階段可分為預先疏和并行疏干。預先疏干方式有地表式、地下式和聯合式。
22、承壓含水量不具備疏水降壓條件時,必須采取建筑防水閘門,注漿加固底板,留設足夠的防水煤柱,增加抗災強排能力等防水措施。對防水措施的選擇要在查明水文地質條件的基礎上,根據具體情況,按照既保證安全又經濟合理的原則選擇。
23、在開拓巷道時,當開拓到設計水平時,只有在建成防、排水系統后,方可開始向有突水危險地區開拓掘進。
24、礦井必須堅持每月一次逐頭逐面的水害分析評價、預測預報,經礦總工程師審批,報公司業務主管部門,同時制定相應的防治措施。
25、礦井進行采掘編制設計時,應根據工作面底板的破壞深度所波及到的深度,編制水害防治工程方案。
26、采取綜合措施預防高壓水,以保證礦井安全生產。
篇2:帶水壓采掘安全技術措施
一、礦井概況
河南宏福煤業有限公司徐莊礦位于滎陽市南部,礦井設計生產能力為15萬噸/年,核定生產能力為21萬/年。開采石炭系太原組一1煤層,平均厚度1.15m,煤質為無煙煤,頂板L1-L2灰巖,底板本溪組鋁土泥巖,下部奧陶系灰巖。不存在火成巖侵入情況。低瓦斯礦井,屬低沼煤層,煤層傾角平均15°,煤層無自然發火和無煤塵爆炸危險。礦井采用立井單水平上下山開拓,中央邊界式通風,通風方法為抽出式。目前主要采區為西翼12采區和東翼11采區。回采工作面采用走向長壁式采煤方法,炮采陷落法管理頂板,工作面采用單體液壓支柱支護,刮板運輸機運輸。掘進巷道均為裸體巷道,采用點柱支護形式,人力推車運輸。皮帶下山采用膠帶運輸機運輸,大巷采用7噸電機車,一噸標準礦車運輸,井筒提升采用一噸標準罐籠提升。
1、主要含水層:
(1)中寒武-奧陶系灰巖巖溶裂隙含水層,奧陶系灰巖巖溶裂隙較發育,但不均勻,在斷層破碎地段,巖溶裂隙發育,富水性強。奧陶系灰巖含水層富含巖溶承壓水,上距一1煤層底板10m左右,是威脅煤礦安全開采的主要含水層。礦井正常涌水量444m3/h,最大涌水量為1332m3/h(新修編地質報告提供),充水水源主要以頂底板灰巖巖溶裂隙水為主,故將其礦床水文地質類型劃歸為復雜型,即以巖溶裂隙水充水為主的水文地質條件復雜的煤礦床類型。(2)石炭系太原組下段灰巖含水層(L1-3)由石炭系太原組L1-3灰巖構成,厚度為10.34~14.37m,平均10m左右。巖溶發育程度一般,除淺部風化帶及斷裂帶附近巖溶較發育和富水性較強外,其余地區巖溶不太發育,富水性較差。L1-3灰巖距離奧陶系灰巖較近,與奧灰水水力聯系密切。是礦井的另一主要含水層。(3)其他:石炭系太原組上段灰巖含水層(L7-9),二1煤頂板砂巖含水層、二疊系砂巖含水層,第四系松散沉積物孔隙水含水層。以上含水層有的因厚度不夠,含水性不強;有的距本煤層較遠,故均不做考慮。
2、主要隔水層:
由位于一1煤層底板的本溪組鋁土泥巖組成,層位穩定,厚度一般為4.63-19.44m,平均厚度8.97m,局部厚度較大。
該隔水層雖有一定隔水作用,但由于3方面的原因,隔水效果有限。主要原因是:(1)鋁土泥巖厚度較小,抗壓強度較低;(2)在采動影響下,隔水層受到破壞,有效隔水層厚度減小;(3)礦區構造裂隙發育,大裂隙常能將煤層及頂底板含水層相互溝通。
礦區的奧灰水經過多年的疏排,水位呈逐年下降趨勢,自開采之初的+160米下降到現在的-20米左右,采掘工程范圍內的水壓為2-2.2Mpa。據礦井涌水量資料統計,礦井11采區涌水量正常為273m3/h,12采區涌水量正常為197m3/h,礦井總涌水量為470m3/h,礦井水文地質條件復雜。
二、安全水頭壓力值計算
1、根據《煤礦防治水規定》和地質報告提供有關數據,現對采煤工作面安全水壓計算如下:
P=TsM=0.1×8.97=0.897Mpa
式中?M-底板隔水層厚度,平均8.97m;
P-安全水壓,Mpa;
Ts-臨界突水系數,Mpa/m。
Ts值應當根據本區資料確定,一般情況下,在具有構造破壞的地段按0.06Mpa/m計算,隔水層完整無斷裂構造破壞地段按0.1Mpa/m計算。本區隔水層完好,所以按0.1Mpa/m計算。
2、根據近兩年鉆孔水文觀測,目前水位在-20左右,開采標高在-160--240之間,開采區域水壓1.4-2.2Mpa,綜上所述,安全水壓為0.897Mpa,開采區域水壓大于安全水壓,屬帶壓開采,特制訂帶壓開采安全技術措施如下:
三、礦井防治水安全技術措施
1、根據“防、排、疏、堵、截”礦井防治水原則
(1)防水
①調查清楚礦井所在區域的水文地質情況,包括以下方面的內容:含水層與隔水層;巖溶水的補給、徑流和排泄;巖溶發育特征及規律;礦井出水因素分析;富水性及分區。
②建立防水隔離設施,根據礦井生產地區布局,已在東西翼大巷分別各建筑了一道防水閘門,保證兩翼水的隔離。
③根據《煤礦防治水規定》的要求,結合本礦井田地質、水文地質條件留設出足夠的防水隔離煤柱。
④建立礦井地下水動態觀測系統,在礦區井下設計奧灰水文觀測孔3個,目前已施工完畢2個,及時了解奧灰水位的變化情況。
⑤搞好礦井水文地質預測預報工作,對所有采掘頭面必須有月預報和臨時預報,預報要求準確,能夠指導生產。
⑥搞好超前探查工作,堅持“有掘必探、先探后掘、先治后采”的原則,各項采掘工程堅持采用兩種以上的探測手段對于富水區作出準確的預報,提前采取措施,保證采掘工作面不發生突水事故。
⑦在本井田范圍內,留設足夠的邊界防水煤柱40m和斷層防水煤柱50m,對可疑地點預先建筑防水閘門或堵水墻,以便及時的隔絕水源。
(2)排水
礦井正常涌水量為444m3/h,最大涌水量為1332m3/h,最大排水能為為3000m3/h,采用中央立井集中排水,中央水倉總容量為3680m3,中央泵房安裝有7臺MD600-55×4型水泵,綜合井筒內布置有4趟排水管路直徑為325mm,預留水泵位置一臺。西翼12采區-120m水平水倉容量1500m3,泵房安裝2臺MD600-55×4型和1臺MD450-60×4型水泵;-240m水平水倉容量3600m3,泵房安裝4臺水泵,型號均為MD450-60×4型水泵。東翼11采區-120m水平水倉容量3000m3,泵房安裝有4臺MD450-60×4型水泵;-240m水平水倉容量3800m3,安裝有4臺MD450-60×4型水泵。所有泵房的水泵均實現有用有備,礦井排水能力能滿足安全生產之需。
(3)疏水
①對于L1-3含水層在采掘活動前,進行排水疏降,保證其水位降至開采標高之下。
②對于奧灰含水層,由于其含水量豐富,補給來源充足,目前疏降至開采標高之下難度很大,只能采取加強探測,預防為主的辦法。
(4)堵水
①井田內有部分鉆孔缺乏原始資料,封孔情況不詳,同時因二1煤層頂板滑動構造帶的存在,封孔好壞直接關系到今后生產,如發現漏水及時封閉。
②要及時查清采掘工作面前方的地質及水文地質情況,掘進巷道要保持20m的超前距,鉆探先行,掘進過程中實行長探短掘,如遇異常水量大于30m3/h立即進行封堵。
(5)截水
根據滎鞏煤田的地質及水文地質情況,不具備截水條件。
2、按照公司文件有關規定嚴格執行“預測預報、有掘必探、先探后掘、先治后采”十六字方針。礦井對采掘工作面實施物探先行,鉆探驗證,、長探短掘、長探短采跟蹤預防。
3、掌握沖積層的厚度和組成,各分層的透水性和含水性。
4、馬泉溝斷層為東、西向展布北升南降正斷層,落差0-25m,在礦井北部邊界以外,根據11采區開拓揭露,未發現有構造,對11采區影響不大,將來開采南側一1煤時,將會受到北側太原組上段灰巖和奧灰巖的威脅,應引起足夠的重視,所以必須查清斷層、裂隙的位置,錯動距離,延伸長度,破碎帶范圍和含水、導水性能。
5、利用地質資料分析含水層和隔水層的數量、位置、厚度,各含水層的涌水量,滲透性及其到開采煤層的距離。
6、調查老窯和現采小窯的老空和廢棄井巷的出水點、積水區位置、范圍、標高、積水時間和積水量。定期對礦井周邊小窯的采掘工程進行監督檢查并標注在有關圖件上,要在礦井充水性圖上用藍線圈出積水范圍,并外推60m用紅線圈出探水警戒線。
7、開采過程中圍巖破壞及地表塌陷情況,觀測塌陷帶、裂隙帶、沉降帶的高度,以及對涌水量的影響,判斷是否透水等情況。
8、加強地質、水文地質預報、臨時水情水害預報工作,堅決杜絕漏報現象。
9、超前探測要采用物探、鉆探、巷探等不少于兩種以上探測方法。
10、各采掘工作面編制有專項防治水措施、地質及水文地質說明書。
11、井下所有泵房每天必須把水倉存水排完,保證最低水位,24小時有人值班,不能空崗。機電隊要不斷對井下所有泵房水泵進行檢修,做到水泵完好率100%。如泵房水泵臨時出現故障(特別是中央泵房和東翼泵房),應及時向調度室匯報。
12、地面變電所必須24小時有人值班,確保井下正常供電。
13、編制礦井中長期防治水規劃,并組織實施。
14、完善隔水層等厚線圖、主要含水層水位線圖。
15、各采掘區隊要設專職水情監視員,水情監視員應具備很強的責任心和一定的防水經驗。采掘面還應建立水情記錄,設置專門電話和警報器;一旦發現惡性突水征兆,能及時發出信號,組織撤離;報警制度和細則應使全體人員熟知。
16、加強礦井水文動態監測工作,及時掌握奧灰動態水位變化情況,并根據水文變化及時采取相應措施。
17、堅持周、月水情水害分析制度。
18、定期對兩翼防水閘門試驗,保持關閉靈活。
19、對采區一線職工進行防治水專業知識培訓,使他們掌握防治水基本常識,井巷突水征兆及避災路線,以便應對突發事件發生。
20、承壓含水層與開采煤層之間的隔水層能承受水頭值大于實際水頭值時,可帶壓開采,在采掘時,加強對頂、底板涌水情況觀測,發現問題及時撤出井下工作地點人員,并向礦調度室匯報,對可疑地點采取封閉、堵墻或使用水閘門進行隔離措施。
21、承壓含水層與開采層之間的隔水層能承受的水頭值小于實際水頭值時,采取疏水降壓的方法,把承壓含水層的水頭值降到隔水層承受的安全水頭值以下,以防突水事故的發生。
采取疏水降壓方法是在具有底板或頂板承壓含水層的條件下,如果隔水巖柱的厚度不足要求的安全厚度,為了充分利用“巖柱”強度的前提下以達到安全開采,必須采用疏水降壓開采方案,把承壓水頭降到安全壓力以下。
(1)要查明承壓含水層的水文地質邊界條件
(2)要查明承壓含水區的地質構造和含水層,隔水層的情況,通過各含水層、隔水層情況、含水層動態觀測、各含水層間接觸關系和地質構造等因素的綜合分析,查明要疏放水層的主要補給水源和補給途徑。
(3)要根據所掌握的資料編制各種專用圖紙,對水文地質資料進行分析,確定合理的降壓值和安全水壓,預計疏降到設計安全水位時的正常水量和最大水量。
(4)在查清水文地質條件的基礎上編制疏干方案,疏水工程應與采掘工程密切結合,疏水工程按其進行階段可分為預先疏和并行疏干。預先疏干方式有地表式、地下式和聯合式。
22、承壓含水量不具備疏水降壓條件時,必須采取建筑防水閘門,注漿加固底板,留設足夠的防水煤柱,增加抗災強排能力等防水措施。對防水措施的選擇要在查明水文地質條件的基礎上,根據具體情況,按照既保證安全又經濟合理的原則選擇。
23、在開拓巷道時,當開拓到設計水平時,只有在建成防、排水系統后,方可開始向有突水危險地區開拓掘進。
24、礦井必須堅持每月一次逐頭逐面的水害分析評價、預測預報,經礦總工程師審批,報公司業務主管部門,同時制定相應的防治措施。
25、礦井進行采掘編制設計時,應根據工作面底板的破壞深度所波及到的深度,編制水害防治工程方案。
26、采取綜合措施預防高壓水,以保證礦井安全生產。
篇3:帶水壓采掘安全技術措施
一、礦井概況
河南宏福煤業有限公司徐莊礦位于滎陽市南部,礦井設計生產能力為15萬噸/年,核定生產能力為21萬/年。開采石炭系太原組一1煤層,平均厚度1.15m,煤質為無煙煤,頂板l1-l2灰巖,底板本溪組鋁土泥巖,下部奧陶系灰巖。不存在火成巖侵入情況。低瓦斯礦井,屬低沼煤層,煤層傾角平均15°,煤層無自然發火和無煤塵爆炸危險。礦井采用立井單水平上下山開拓,中央邊界式通風,通風方法為抽出式。目前主要采區為西翼12采區和東翼11采區。回采工作面采用走向長壁式采煤方法,炮采陷落法管理頂板,工作面采用單體液壓支柱支護,刮板運輸機運輸。掘進巷道均為裸體巷道,采用點柱支護形式,人力推車運輸。皮帶下山采用膠帶運輸機運輸,大巷采用7噸電機車,一噸標準礦車運輸,井筒提升采用一噸標準罐籠提升。
1、主要含水層:
(1)中寒武-奧陶系灰巖巖溶裂隙含水層,奧陶系灰巖巖溶裂隙較發育,但不均勻,在斷層破碎地段,巖溶裂隙發育,富水性強。奧陶系灰巖含水層富含巖溶承壓水,上距一1煤層底板10m左右,是威脅煤礦安全開采的主要含水層。礦井正常涌水量444m3/h,最大涌水量為1332m3/h(新修編地質報告提供),充水水源主要以頂底板灰巖巖溶裂隙水為主,故將其礦床水文地質類型劃歸為復雜型,即以巖溶裂隙水充水為主的水文地質條件復雜的煤礦床類型。(2)石炭系太原組下段灰巖含水層(l1-3)由石炭系太原組l1-3灰巖構成,厚度為10.34~14.37m,平均10m左右。巖溶發育程度一般,除淺部風化帶及斷裂帶附近巖溶較發育和富水性較強外,其余地區巖溶不太發育,富水性較差。l1-3灰巖距離奧陶系灰巖較近,與奧灰水水力聯系密切。是礦井的另一主要含水層。(3)其他:石炭系太原組上段灰巖含水層(l7-9),二1煤頂板砂巖含水層、二疊系砂巖含水層,第四系松散沉積物孔隙水含水層。以上含水層有的因厚度不夠,含水性不強;有的距本煤層較遠,故均不做考慮。
2、主要隔水層:
由位于一1煤層底板的本溪組鋁土泥巖組成,層位穩定,厚度一般為4.63-19.44m,平均厚度8.97m,局部厚度較大。
該隔水層雖有一定隔水作用,但由于3方面的原因,隔水效果有限。主要原因是:(1)鋁土泥巖厚度較小,抗壓強度較低;(2)在采動影響下,隔水層受到破壞,有效隔水層厚度減小;(3)礦區構造裂隙發育,大裂隙常能將煤層及頂底板含水層相互溝通。
礦區的奧灰水經過多年的疏排,水位呈逐年下降趨勢,自開采之初的+160米下降到現在的-20米左右,采掘工程范圍內的水壓為2-2.2mpa。據礦井涌水量資料統計,礦井11采區涌水量正常為273m3/h,12采區涌水量正常為197m3/h,礦井總涌水量為470m3/h,礦井水文地質條件復雜。
二、安全水頭壓力值計算
1、根據《煤礦防治水規定》和地質報告提供有關數據,現對采煤工作面安全水壓計算如下:
p=tsm=0.1×8.97=0.897mpa
式中?m-底板隔水層厚度,平均8.97m;
p-安全水壓,mpa;
ts-臨界突水系數,mpa/m。
ts值應當根據本區資料確定,一般情況下,在具有構造破壞的地段按0.06mpa/m計算,隔水層完整無斷裂構造破壞地段按0.1mpa/m計算。本區隔水層完好,所以按0.1mpa/m計算。
2、根據近兩年鉆孔水文觀測,目前水位在-20左右,開采標高在-160--240之間,開采區域水壓1.4-2.2mpa,綜上所述,安全水壓為0.897mpa,開采區域水壓大于安全水壓,屬帶壓開采,特制訂帶壓開采安全技術措施如下:
三、礦井防治水安全技術措施
1、根據“防、排、疏、堵、截”礦井防治水原則
(1)防水
①調查清楚礦井所在區域的水文地質情況,包括以下方面的內容:含水層與隔水層;巖溶水的補給、徑流和排泄;巖溶發育特征及規律;礦井出水因素分析;富水性及分區。
②建立防水隔離設施,根據礦井生產地區布局,已在東西翼大巷分別各建筑了一道防水閘門,保證兩翼水的隔離。
③根據《煤礦防治水規定》的要求,結合本礦井田地質、水文地質條件留設出足夠的防水隔離煤柱。
④建立礦井地下水動態觀測系統,在礦區井下設計奧灰水文觀測孔3個,目前已施工完畢2個,及時了解奧灰水位的變化情況。
⑤搞好礦井水文地質預測預報工作,對所有采掘頭面必須有月預報和臨時預報,預報要求準確,能夠指導生產。
⑥搞好超前探查工作,堅持“有掘必探、先探后掘、先治后采”的原則,各項采掘工程堅持采用兩種以上的探測手段對于富水區作出準確的預報,提前采取措施,保證采掘工作面不發生突水事故。
⑦在本井田范圍內,留設足夠的邊界防水煤柱40m和斷層防水煤柱50m,對可疑地點預先建筑防水閘門或堵水墻,以便及時的隔絕水源。
(2)排水
礦井正常涌水量為444m3/h,最大涌水量為1332m3/h,最大排水能為為3000m3/h,采用中央立井集中排水,中央水倉總容量為3680m3,中央泵房安裝有7臺md600-55×4型水泵,綜合井筒內布置有4趟排水管路直徑為325mm,預留水泵位置一臺。西翼12采區-120m水平水倉容量1500m3,泵房安裝2臺md600-55×4型和1臺md450-60×4型水泵;-240m水平水倉容量3600m3,泵房安裝4臺水泵,型號均為md450-60×4型水泵。東翼11采區-120m水平水倉容量3000m3,泵房安裝有4臺md450-60×4型水泵;-240m水平水倉容量3800m3,安裝有4臺md450-60×4型水泵。所有泵房的水泵均實現有用有備,礦井排水能力能滿足安全生產之需。
(3)疏水
①對于l1-3含水層在采掘活動前,進行排水疏降,保證其水位降至開采標高之下。
②對于奧灰含水層,由于其含水量豐富,補給來源充足,目前疏降至開采標高之下難度很大,只能采取加強探測,預防為主的辦法。
(4)堵水
①井田內有部分鉆孔缺乏原始資料,封孔情況不詳,同時因二1煤層頂板滑動構造帶的存在,封孔好壞直接關系到今后生產,如發現漏水及時封閉。
②要及時查清采掘工作面前方的地質及水文地質情況,掘進巷道要保持20m的超前距,鉆探先行,掘進過程中實行長探短掘,如遇異常水量大于30m3/h立即進行封堵。
(5)截水
根據滎鞏煤田的地質及水文地質情況,不具備截水條件。
2、按照公司文件有關規定嚴格執行“預測預報、有掘必探、先探后掘、先治后采”十六字方針。礦井對采掘工作面實施物探先行,鉆探驗證,、長探短掘、長探短采跟蹤預防。
3、掌握沖積層的厚度和組成,各分層的透水性和含水性。
4、馬泉溝斷層為東、西向展布北升南降正斷層,落差0-25m,在礦井北部邊界以外,根據11采區開拓揭露,未發現有構造,對11采區影響不大,將來開采南側一1煤時,將會受到北側太原組上段灰巖和奧灰巖的威脅,應引起足夠的重視,所以必須查清斷層、裂隙的位置,錯動距離,延伸長度,破碎帶范圍和含水、導水性能。
5、利用地質資料分析含水層和隔水層的數量、位置、厚度,各含水層的涌水量,滲透性及其到開采煤層的距離。
6、調查老窯和現采小窯的老空和廢棄井巷的出水點、積水區位置、范圍、標高、積水時間和積水量。定期對礦井周邊小窯的采掘工程進行監督檢查并標注在有關圖件上,要在礦井充水性圖上用藍線圈出積水范圍,并外推60m用紅線圈出探水警戒線。
7、開采過程中圍巖破壞及地表塌陷情況,觀測塌陷帶、裂隙帶、沉降帶的高度,以及對涌水量的影響,判斷是否透水等情況。
8、加強地質、水文地質預報、臨時水情水害預報工作,堅決杜絕漏報現象。
9、超前探測要采用物探、鉆探、巷探等不少于兩種以上探測方法。
10、各采掘工作面編制有專項防治水措施、地質及水文地質說明書。
11、井下所有泵房每天必須把水倉存水排完,保證最低水位,24小時有人值班,不能空崗。機電隊要不斷對井下所有泵房水泵進行檢修,做到水泵完好率100%。如泵房水泵臨時出現故障(特別是中央泵房和東翼泵房),應及時向調度室匯報。
12、地面變電所必須24小時有人值班,確保井下正常供電。
13、編制礦井中長期防治水規劃,并組織實施。
14、完善隔水層等厚線圖、主要含水層水位線圖。
15、各采掘區隊要設專職水情監視員,水情監視員應具備很強的責任心和一定的防水經驗。采掘面還應建立水情記錄,設置專門電話和警報器;一旦發現惡性突水征兆,能及時發出信號,組織撤離;報警制度和細則應使全體人員熟知。
16、加強礦井水文動態監測工作,及時掌握奧灰動態水位變化情況,并根據水文變化及時采取相應措施。
17、堅持周、月水情水害分析制度。
18、定期對兩翼防水閘門試驗,保持關閉靈活。
19、對采區一線職工進行防治水專業知識培訓,使他們掌握防治水基本常識,井巷突水征兆及避災路線,以便應對突發事件發生。
20、承壓含水層與開采煤層之間的隔水層能承受水頭值大于實際水頭值時,可帶壓開采,在采掘時,加強對頂、底板涌水情況觀測,發現問題及時撤出井下工作地點人員,并向礦調度室匯報,對可疑地點采取封閉、堵墻或使用水閘門進行隔離措施。
21、承壓含水層與開采層之間的隔水層能承受的水頭值小于實際水頭值時,采取疏水降壓的方法,把承壓含水層的水頭值降到隔水層承受的安全水頭值以下,以防突水事故的發生。
采取疏水降壓方法是在具有底板或頂板承壓含水層的條件下,如果隔水巖柱的厚度不足要求的安全厚度,為了充分利用“巖柱”強度的前提下以達到安全開采,必須采用疏水降壓開采方案,把承壓水頭降到安全壓力以下。
(1)要查明承壓含水層的水文地質邊界條件
(2)要查明承壓含水區的地質構造和含水層,隔水層的情況,通過各含水層、隔水層情況、含水層動態觀測、各含水層間接觸關系和地質構造等因素的綜合分析,查明要疏放水層的主要補給水源和補給途徑。
(3)要根據所掌握的資料編制各種專用圖紙,對水文地質資料進行分析,確定合理的降壓值和安全水壓,預計疏降到設計安全水位時的正常水量和最大水量。
(4)在查清水文地質條件的基礎上編制疏干方案,疏水工程應與采掘工程密切結合,疏水工程按其進行階段可分為預先疏和并行疏干。預先疏干方式有地表式、地下式和聯合式。
22、承壓含水量不具備疏水降壓條件時,必須采取建筑防水閘門,注漿加固底板,留設足夠的防水煤柱,增加抗災強排能力等防水措施。對防水措施的選擇要在查明水文地質條件的基礎上,根據具體情況,按照既保證安全又經濟合理的原則選擇。
23、在開拓巷道時,當開拓到設計水平時,只有在建成防、排水系統后,方可開始向有突水危險地區開拓掘進。
24、礦井必須堅持每月一次逐頭逐面的水害分析評價、預測預報,經礦總工程師審批,報公司業務主管部門,同時制定相應的防治措施。
25、礦井進行采掘編制設計時,應根據工作面底板的破壞深度所波及到的深度,編制水害防治工程方案。
26、采取綜合措施預防高壓水,以保證礦井安全生產。