煤礦帶壓開采安全技術(shù)措施

1、煤礦帶壓開采安全技術(shù)措施一、礦井地質(zhì)及水文地質(zhì)概況1礦井地質(zhì)概況告成井田位于穎陽(yáng) -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(dòng)構(gòu)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(dòng)構(gòu)造，滑動(dòng)構(gòu)造上盤位于朝陽(yáng)溝背斜的南翼，基本為一單斜構(gòu)造。以朝陽(yáng)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(chǎn)狀基本一致。朝陽(yáng)溝河以西，地層走向近東西，傾向南偏西，地層傾角10 49&#

2、176;，與下盤地層相對(duì)而傾。因受滑動(dòng)構(gòu)造影響，告成礦地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜。據(jù)勘探資料顯示本井田落差大于 100m 的斷層 3 條， 50100m 的 1 條， 3050m 的 1 條，小于 30m 的 12 條。25 采區(qū)目前新發(fā)現(xiàn)落差介于520m 的斷層 3 條，對(duì)煤層開采影響較大。2.礦井水文地質(zhì)概況告成井田位于穎陽(yáng) -蘆店向斜東段登封告成水文地質(zhì)區(qū)。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(gòu)造上為一不對(duì)稱向斜，南翼地層出露完整，北翼被月灣斷層破壞，構(gòu)成阻水邊界。據(jù)現(xiàn)有資料分析，告成煤礦二1 煤層主要為底板太原組上段灰?guī)r巖溶充水及二 1

3、煤層頂板滑體構(gòu)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(dòng)態(tài)補(bǔ)給水量不夠充分，隨著埋深的增加補(bǔ)給條件變差，富水性變?nèi)酰虼烁娉擅旱V頂、底板含水層雖有一定的補(bǔ)給水源，但補(bǔ)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?guī)r、l1-4 灰?guī)r（l5-6 灰?guī)r不穩(wěn)定）、o2 灰?guī)r含水層。其中：l7-8 灰?guī)r含水層為煤層底板直接充水含水層，厚度 023.48m，平均厚度 8.55m，距二 1 煤層平均為 11.4m，巖溶裂隙發(fā)育不均勻， 富水性強(qiáng)，聯(lián)通性差，補(bǔ)給水源不足，易疏干，對(duì)礦井開采影響小，通常是礦井的疏放對(duì)象；l1-4 灰?guī)r含水層，厚度 13.

4、5131.82m，平均厚度 22.09m。該含水層富水、導(dǎo)水性強(qiáng)，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?guī)r含水層最大厚度48.50m，距二 1 煤層平均為81.62m，巖溶裂隙發(fā)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(bǔ)給水源。目前我礦有 3 個(gè) o2 水文觀測(cè)孔，井3 不能正常觀測(cè)，其中井1、井 2水位標(biāo)高為 +168m、+159.5m，礦井采掘最低標(biāo)高為-600m，遠(yuǎn)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.

5、6m3/h，最大礦井涌水量為1121.7m3/h。原因是由于我礦加強(qiáng)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(gòu)成：從 1999 年建礦前三年主要是 l7-8 灰?guī)r水，隨著人為對(duì)頂板水合底板 l7-8 灰?guī)r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?guī)r水約占 30%，l1-4 灰?guī)r水約占 10%。據(jù)礦井開采資料統(tǒng)計(jì)，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），20072009 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(jì)算根據(jù)上述對(duì)礦井水文地質(zhì)條件分析，依據(jù)煤礦

6、防治水規(guī)定下面對(duì)l1-4 灰?guī)r含水層進(jìn)行帶壓開采評(píng)價(jià)。（一）安全隔水層厚度和突水系數(shù)計(jì)算公式：1、安全隔水層厚度計(jì)算公式：（該公式適用于掘進(jìn)工作面）式中： -安全隔水層厚度， m；-底板隔水層的平均抗拉強(qiáng)度，mpa。取 4mpa；l-巷道底板寬度， m；-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(jù)煤礦防治水規(guī)定之規(guī)定，以上式計(jì)算出的安全隔水層厚度，與礦井實(shí)際隔水層厚度比較：（1）實(shí)際的底板隔水層厚度大于安全隔水層厚度，則可認(rèn)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(shí)際的底板隔水層厚度小于

7、安全隔水層厚度，則可認(rèn)為是不安全的，要保證安全生產(chǎn)，必須采取安全措施。2、突水系數(shù)計(jì)算公式：式中： 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。計(jì)算實(shí)際突水系數(shù)值t 與本礦區(qū)臨界突水系數(shù)值t 臨進(jìn)行比較。根據(jù)煤礦防治水規(guī)定 ，在具有構(gòu)造破壞的地段臨界突水系數(shù)值t 臨取0.06mpa/m，正常塊段 t 臨取 0.01mpa/m 。（二）根據(jù)以上公式分別計(jì)算t、 t（1）參數(shù)確定二 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，依據(jù)告成煤礦地質(zhì)報(bào)告公式中主要參數(shù)分別為：t 實(shí)：實(shí)際隔水層厚度為50.03m（取本礦區(qū)隔水層平

8、均厚度） ；kp：煤層底板隔水層平均抗拉強(qiáng)度0.4mpa；l：分別為 5.0m（巷道寬度 )；h 實(shí)：取 600+50.03+168）=8.18mpa（礦井最低開采標(biāo)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(shí)際厚度（m），同 t 實(shí)。1、掘進(jìn)巷道 t 計(jì)算：（1）安全隔水層厚度計(jì)算 當(dāng)在二 1 煤層中掘進(jìn)時(shí)， l 取 5.0m，h 實(shí)取 8.18mpa，t 實(shí)=50.03m代入公式 (1)計(jì)算得 :t=5.02mt 實(shí)(50.03m) 當(dāng)在 l7-8 灰?guī)r中掘進(jìn)時(shí)， l 取 5.0m，h 實(shí)取 8.18mpa，t 實(shí)=32m 代入公式 (1)計(jì)算得 :

9、t=5.02mt 實(shí)(32m)符合第種情況，即巷道掘進(jìn)是安全的。2、采煤工作面：突水系數(shù) t 計(jì)算礦井二 1 煤開采最低標(biāo)高為 -600m，p 取 8.18mpa，m=50.03m，代入公式二計(jì)算得 :t=0.164mpa/m根據(jù)煤礦防治水規(guī)定和鄭州礦區(qū)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，該系數(shù)大于0.1mpa/m，存在突水危險(xiǎn)。再根據(jù)公式二進(jìn)行反算，結(jié)果如下： 當(dāng) t=0.06mpa/m 時(shí)， p=3.002mpa，根據(jù)煤礦防治水規(guī)定 ，即開采-82.17m 標(biāo)高以上的二 1 煤層，比較安全，基本不受底板水的威脅。 當(dāng) t=0.1mpa/m 時(shí)，p=5.003mpa，根據(jù)煤礦防治水規(guī)定，即開采 -282m 標(biāo)高以

10、上的二 1 煤層時(shí)，存在突水危險(xiǎn)；在 -282-82.17m 標(biāo)高之間的正常塊段開采二 1 煤層時(shí)，受突水威脅不嚴(yán)重。 當(dāng) t0.1mpa/m 時(shí)， p5.003mpa，開采 -282m 標(biāo)高以下二 1 煤層時(shí)，嚴(yán)重受水害威脅。三、結(jié)論通過以上論述和計(jì)算結(jié)果，結(jié)合l1-4 灰?guī)r和 o2 灰?guī)r的水文地質(zhì)特征、結(jié)合我礦水文地質(zhì)類型等區(qū)域水文地質(zhì)條件，按照煤礦安全規(guī)程第 269、270、271、272 條以及煤礦防治水規(guī)定第72、 73、74、75、76、77、78、79 條的規(guī)定，綜合分析后認(rèn)為：1、對(duì) l78 灰?guī)r，在采掘過程中采取施工疏水巷及疏水鉆孔，盡快疏放 l78 灰水；2、對(duì) l14 灰

11、巖和 o2 灰?guī)r強(qiáng)含水層，由于水頭較高，水壓較大，因此治理時(shí)應(yīng)以堵為主，即通過底板超前預(yù)注漿改造來充填構(gòu)造和巖溶裂隙、增加隔水層的厚度和抗壓強(qiáng)度，從而達(dá)到防治底板突水的目的。綜上所述，雖然l14+o2 灰?guī)r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(yàn)證，先探后掘， 先治后采 ”的原則進(jìn)行治理，只要設(shè)計(jì)合理，措施得當(dāng)，切實(shí)貫徹落實(shí)到位，不僅能滿足安全生產(chǎn)的需要，又比較符合目前階段開采的經(jīng)濟(jì)技術(shù)政策。四、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，現(xiàn)制定如下安全技術(shù)措施：1、成立 “帶壓開采 ”領(lǐng)導(dǎo)小組組 長(zhǎng)：周振東副組長(zhǎng)：石玉波王世賢 高國(guó)棟 王志軍 陳世強(qiáng)韓榮軍成 員：地測(cè)部

12、負(fù)責(zé)人及專職水文地質(zhì)人員。辦公室設(shè)在地測(cè)部，地測(cè)部技術(shù)人員每年初將當(dāng)年生產(chǎn)采區(qū)及接替采區(qū)的 “帶壓開采 ”存在的問題上報(bào) “帶壓開采 ”領(lǐng)導(dǎo)小組，研究制定相應(yīng)的治理方案及安全措施。2、認(rèn)真制訂并落實(shí)每年度的防治水工作計(jì)劃每年度按照礦井中長(zhǎng)期防治水規(guī)劃的要求，結(jié)合礦井中長(zhǎng)期采掘接替計(jì)劃，在總結(jié)上年度防治水工作的同時(shí)，認(rèn)真編寫本年度防治水工作計(jì)劃，進(jìn)一步完善防治水安全技術(shù)措施，安排防治水專項(xiàng)工程，報(bào)集團(tuán)公司審批后嚴(yán)格落實(shí)。3、做好地質(zhì)及水文地質(zhì)基礎(chǔ)工作了解、掌握本區(qū)域的斷層等地質(zhì)構(gòu)造的分布和導(dǎo)水性能、隔水層的含隔水性、含水層的富水性、導(dǎo)水性、承壓水的徑流規(guī)律，承壓水的補(bǔ)給通道等情況。4、井上下水位

13、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建立和完善完善井上下水位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)需要及時(shí)增加觀測(cè)孔，建立水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理制度，設(shè)專人及時(shí)收集、整理水位觀測(cè)資料，加強(qiáng)對(duì) l1-4+o2 灰?guī)r水位的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，掌握水位水量變化情況。5、嚴(yán)格貫徹落實(shí)煤礦防治水規(guī)定在采掘過程中，嚴(yán)格落實(shí) “預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)， 有疑必探， 先掘后探，先治后采 ” 的防治水原則。、在掘進(jìn)過程中： 、對(duì)已知的斷裂構(gòu)造，要先治后掘； 、在掘進(jìn)過程中，要采用物探和鉆探相結(jié)合的辦法，先探后掘，既先用物探進(jìn)行超前探測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)低阻異常區(qū)要進(jìn)行鉆探驗(yàn)證，經(jīng)驗(yàn)證無疑問后方可掘進(jìn)；若經(jīng)鉆探驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)發(fā)育有斷層等導(dǎo)水構(gòu)造時(shí)，就對(duì)其進(jìn)行超前預(yù)注漿，先治后掘； 嚴(yán)格按設(shè)計(jì)施工

14、，不得擅自破壞斷層煤柱、防隔水煤柱、不得擅自改變?cè)O(shè)計(jì)方位、坡度，誤揭深部含水層。、在回采過程中： 、對(duì)回采工作面，回采前全部進(jìn)行直流電法物探。對(duì)于突水系數(shù)在 0.060.1 的區(qū)段顯示的物探低阻異常區(qū)，構(gòu)造發(fā)育地段，進(jìn)行鉆探驗(yàn)證、預(yù)注漿改造達(dá)到要求后方可回采；對(duì)突水系數(shù)大于 0.1 的區(qū)段，無論阻值高低，要全面進(jìn)行底板預(yù)注漿加固改造； 、凡經(jīng)過底板預(yù)注漿加固的區(qū)段，必須有驗(yàn)證孔，驗(yàn)證結(jié)果必須達(dá)到要求； 、超前預(yù)注漿加固的距離距回采切巷不得小于 100m. 、所有采掘工作面，在施工前都要按規(guī)定進(jìn)行水害評(píng)價(jià)，只有通過評(píng)價(jià)并報(bào)經(jīng)集團(tuán)公司批準(zhǔn)后，嚴(yán)格按整改措施落實(shí)，方可開工生產(chǎn)。、對(duì)采掘過程中查出的水害安全隱患，嚴(yán)格按集團(tuán)公司有關(guān)規(guī)定，劃分等級(jí)，實(shí)行閉環(huán)管理。6、加強(qiáng)礦井防排水系統(tǒng)管理日常加強(qiáng)對(duì)排水設(shè)備、設(shè)施的管理，使排水設(shè)備、設(shè)施始終處于完好狀態(tài)，按規(guī)定組織水泵聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)，確保礦井抗災(zāi)能力。7、在排水能力允許的情況下，利用主要巷道系統(tǒng)對(duì)底板含水層進(jìn)行疏水降壓。8、在進(jìn)