帶壓開采措施

1、鄭煤集團東坪煤礦"帶水壓開采"安全技術(shù)措施編制單位：鄭煤集團東坪煤礦編制日期：2009年9月東坪煤礦二1煤層"帶壓開采"參數(shù)計算一、概況東坪煤礦位于鄭州礦區(qū)登封煤田白坪井田淺部，處于地下水徑流區(qū)，主要開采煤層為二疊系下統(tǒng)山西組下部的二1煤和太原組底部的一3煤層。東坪煤礦設(shè)計礦井涌水量為100m3/h，設(shè)計最大涌水量157m3/h，水倉容量1130 m3，目前礦井涌水量100m3/h。礦井主排水系統(tǒng)安裝了三臺D15564×6水泵三臺，水泵聯(lián)系排水能力為260 m3/h，排水能力滿足煤礦安全規(guī)程要求。（一）、地質(zhì)構(gòu)造本礦區(qū)位于白坪井田東南部二1煤層

2、露頭附近，屬于嵩山背斜與箕山背斜之間的潁陽蘆店向斜的南翼東段，嵩箕構(gòu)造區(qū)。從煤層底板等高線圖及礦區(qū)地質(zhì)剖面圖上可以看出，總體構(gòu)造形態(tài)為一地層走向280°，傾向10°，傾角1523°的單斜構(gòu)造。區(qū)內(nèi)僅在其東邊界發(fā)育一條正斷層（即箕F31）。在本礦的開采過程中，未遇見大的斷層和褶曲，本礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)程度雜應(yīng)為簡單。（二）、水文地質(zhì)條件該礦水文地質(zhì)條件中等。影響開采的主要水源為煤層底板以下的石炭系上統(tǒng)太原組上部的L7-8層石灰?guī)r、下部的L1-4層灰?guī)r和石灰?guī)r含水層。以上含水層均為承壓含水層，其中L7-8層灰?guī)r為二1煤層底板含水層，距二1煤層約20m，含水性較若，易疏干，

3、是礦井疏放對象。L1-4層灰?guī)r為主要承壓含水層，它與下部寒武系灰?guī)r含水層有較密切的水力聯(lián)系，距二1煤層底板平均45m。另外，該區(qū)域二1煤層頂板大占砂巖含水層，一般含水性較弱，逕流條件差，水源不豐富，不足以對礦井構(gòu)成影響。東坪煤礦設(shè)計開采最低標(biāo)高100m，根據(jù)登封分公司水位觀測結(jié)果，目前井田內(nèi)寒灰水位標(biāo)高為+155.0m.。因此，東坪煤礦"帶水壓開采"主要針對的是L1-4層灰?guī)r含水層和寒武系灰?guī)r含水層。二、帶壓開采可行性計算：1、根據(jù)斯列沙遼夫公式：H臨=2Kp+rt （公式一）T臨=(公式二)式中：H臨-隔水層底板的臨界水壓值（t/m2）t 臨-隔水層底板的臨界厚度（m）L

4、-采區(qū)巷道底寬或回采工作面最大的控頂距（m）Kp-底板隔水層巖石的抗張強度（t/m2）r-底板隔水層巖石的容重（t/m3）H-作用于底板隔水層的水壓值（t/m2）根據(jù)以上兩式算出的臨界值，與礦井實際存在的水壓值及隔水層厚度比較，若：（1）、作用于隔水層底板的實際水壓值小于H臨，但實際的底板隔水層厚度大于t 臨 ，則可認為底板穩(wěn)定，一般可以正常采掘。（2）、作用于隔水層底板的實際水壓值小于H臨 ，而實際的底板隔水層厚度小于t 臨 ，則可認為底板不穩(wěn)定，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際水壓值大于H臨 ，而實際的底板隔水層厚度也大于t 臨 ，則可認為底板基本上是穩(wěn)定的

5、，但在巖石比較破碎地段，要采取安全措施。（4）、作用于隔水層底板的實際水壓值大于H臨 ，而實際的底板隔水層厚度小于t臨 ，則可認為底板極不穩(wěn)定，要保證安全生產(chǎn)，必須采取安全措施。2、突水系數(shù)計算根據(jù)公式： ts= P/(M-CP- MI) （公式三）式中：ts-突水系數(shù)Mpa/mP-隔水層底板承受的水壓值(Mpa)M、t-底板隔水層厚度（m）Cp-采礦對底板隔水層的擾動破壞（m）Mr_原始導(dǎo)升高度m計算實際突水系數(shù)值與本礦區(qū)臨界突水系數(shù)值ts臨比較，若tsts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)程和鄭州礦區(qū)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，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0.06Mp

6、a/m，正常塊段ts臨取0.1Mpa/m。3、根據(jù)以上公式分別計算H臨 、t臨、ts根據(jù)2004年鄭州礦務(wù)局地質(zhì)勘探工程公司編制的資源儲量核查報告二1煤層底板以下主要隔水層巖性為砂泥巖，結(jié)合現(xiàn)有井下開采實際情況，公式中主要參數(shù)分別為： Kp-取隔水層最小平均抗張強度42.6t/m2r-取隔水層巖石的平均容重2.60t/ m3H-為（100+45+155）=300t/ m2L-分別為5m和20mM、t-底板隔水層厚度45mCp-采礦對底板隔水層的擾動破壞厚度15mMr-承壓水原始導(dǎo)升高度5m(一)掘進巷道(1)當(dāng)在煤層中掘進時，L取巷道寬度為5.0m，H取300t/ m2， t實=M=45m 代

7、入公式一、公式二，經(jīng)計算得：H臨=7018.2t/ m2>H實（300t/ m2 ）t臨=9.01m，實際上<t實（45m）（2）當(dāng)在L7-8層灰?guī)r掘進時，L取巷道寬度為5.0m，H取300t/ m2，t實=20m 代入公式計算得H臨=2195.0t/ m2>H實（300t/ m2 ）t臨=9.01m<t實（20m）根據(jù)斯列沙遼夫公式，符合第（1）種情況，即：巷道掘進是安全的。（二）采煤工作面L取工作面初步放頂距20m，H取300t/ m2 ，t實=45m,代入公式一、公式二，經(jīng)計算得：H臨=548.33t/ m2>H實（300t/ m2 ）t臨=31.92m&l

8、t;t實（45m）根據(jù)斯列沙遼夫公式，符合第（1）各情況，即：工作面回采時是安全。突水系數(shù)計算礦井開采最低標(biāo)高為100m，P為3.0Mpa， M=45.0m，Cp根據(jù)經(jīng)驗取15m，MI取5m，代入公式(3)計算得:ts= 0.12Mpa/ m根據(jù)礦井水文地質(zhì)規(guī)程，該系數(shù)大于0.1，存在突水危險。再根據(jù)公式(3)進行反算，結(jié)果如下：當(dāng)ts= 0.06Mpa/m時,經(jīng)過計算開采50m標(biāo)高以上的二1煤層，不受底板水的威脅。 當(dāng)ts= 0.1Mpa/m時，經(jīng)過計算開采-50m標(biāo)高以上的二1煤層，不受底板水的威脅。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際水

9、頭值。根據(jù)煤礦安全規(guī)程269條規(guī)定，東坪煤礦可以"帶水壓開采"，但必須制訂安全措施。根據(jù)突水系數(shù)公式計算后得知，開采50m標(biāo)高以上的二1煤層，不受突水威脅；在5050m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，受突水威脅；在5050m標(biāo)高之間的正常塊段開采二1煤層時，不受突水威脅；開采-50m標(biāo)高以下二1煤層時，受水害威脅比較嚴(yán)重。為此，東坪煤礦特制訂 "帶壓開采"安全措施。東坪煤礦二1煤層"帶壓開采"安全技術(shù)措施根據(jù)煤礦安全規(guī)程和煤礦防治水工作條例張溝煤礦所采二1煤為帶壓開采。由于煤層底板隔水層平均厚度45m，根據(jù)以上計算

10、的參數(shù)，依據(jù)煤礦安全規(guī)程第269條規(guī)定，是可以帶水壓開采的，特制定以下安全技術(shù)措施。1、加強對"帶壓開采"工作的領(lǐng)導(dǎo)，成立"帶壓開采"領(lǐng)導(dǎo)小組組 長：張旭副組長：劉羅義 袁中亮成 員：王建鋒 張海坤 李金標(biāo) 趙福超李四虎 劉永坡辦公室設(shè)在地質(zhì)科，辦公室主任：王建鋒（兼）帶壓開采領(lǐng)導(dǎo)小組要根據(jù)礦井生產(chǎn)接替情況，定期組織對井田內(nèi)帶壓開采問題進行分析，研究和制定相應(yīng)治理方案及安全技術(shù)措施。2、充分發(fā)揮裝備作用，搞好"帶壓開采"工作。目前擁有的設(shè)備為IXU-150型液壓鉆機2臺，設(shè)備必須保持完好狀態(tài)。3、在開采時要利用物探、鉆探手段，查明煤層

11、底板承壓含水層的賦存及補給水源情況，為安全生產(chǎn)及防治水工作提供可靠的依據(jù)。4、查明各采掘面底板與承壓含水層之間的隔水層厚度，并與安全隔水層厚度比較，當(dāng)局部區(qū)域煤層底板隔水層厚度小于臨界水層厚度時，采取局部注漿前措施，加固底板隔水層，改造含水層為隔水層，增加隔水底板的厚度和強度，增強隔水底板的隔水能力等特殊措施或留設(shè)煤柱禁止開采。5、在+50m標(biāo)高以上時，可以正常開采；在+50m-50m標(biāo)高之間正常區(qū)域，也可以正常開采；在+50m-50m標(biāo)高之間富水區(qū)或構(gòu)造復(fù)雜區(qū)，采取局部注漿加固措施，對底板裂隙或構(gòu)造帶進行加固，確認無突水危險后方可進行采掘活動；在-50m標(biāo)高以下開采時，必須采取底板物探，對物

12、探異常區(qū)進行底板注漿改造加固，確認無突水危險后方可開采。6、采用物探手段，結(jié)合鉆探等手段查明井田內(nèi)落差大于5m的斷層具體位置、含水性、導(dǎo)水等水文地質(zhì)條件，分析是否存在與L1-4+3灰?guī)r含水層導(dǎo)通的可能性，并按規(guī)程規(guī)定留設(shè)防水煤（巖）性。在斷層防水煤柱內(nèi)嚴(yán)禁開采，若巷道必須穿過與L1-4+3灰?guī)r含水層有水力聯(lián)系的導(dǎo)水?dāng)鄬訒r，要采取超前預(yù)注漿的方法封堵加固圍巖特別是加固底板及斷層破碎帶，并采取超前探放水、邊探邊進及增加排水能力等措施。7、主要巖石巷道設(shè)計與布置時，對L1-4+3灰?guī)r含水層應(yīng)當(dāng)采取隔離或留足防水巖柱的防治措施。8、在采掘過程中，要嚴(yán)格執(zhí)行"預(yù)測預(yù)報、有疑必探，先探后掘、先治后采"的原則。9、對有突水危險的地區(qū)，需進行局部注漿加固底板隔水層時，則另行編制專門的防