煤礦帶壓開采安全技術措施

1、煤礦帶壓開采安全技術措施一、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&#

2、176;，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(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(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(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(tài)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?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，聯(lián)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?guī)r含水層，厚度 13.

4、5131.82m，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?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.

5、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?guī)r水，隨著人為對頂板水合底板 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，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 ”可行性計算根據(jù)上述對礦井水文地質條件分析，依據(jù)煤礦

6、防治水規(guī)定下面對l1-4 灰?guī)r含水層進行帶壓開采評價。（一）安全隔水層厚度和突水系數(shù)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）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；-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

7、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(shù)計算公式：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。計算實際突水系數(shù)值t 與本礦區(qū)臨界突水系數(shù)值t 臨進行比較。根據(jù)煤礦防治水規(guī)定 ，在具有構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、砂質泥巖及砂巖，結合現(xiàn)有開采情況，依據(jù)告成煤礦地質報告公式中主要參數(shù)分別為：t 實：實際隔水層厚度為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 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=5.02mt 實(50.03m) 當在 l7-8 灰?guī)r中掘進時， l 取 5.0m，h 實取 8.18mpa，t 實=32m 代入公式 (1)計算得 :

9、t=5.02mt 實(32m)符合第種情況，即巷道掘進是安全的。2、采煤工作面：突水系數(shù) 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(jù)煤礦防治水規(guī)定和鄭州礦區(qū)實際生產經驗，該系數(shù)大于0.1mpa/m，存在突水危險。再根據(jù)公式二進行反算，結果如下： 當 t=0.06mpa/m 時， p=3.002mpa，根據(jù)煤礦防治水規(guī)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。 當 t=0.1mpa/m 時，p=5.003mpa，根據(jù)煤礦防治水規(guī)定，即開采 -282m 標高以

10、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。 當 t0.1mpa/m 時， p5.003mpa，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?guī)r和 o2 灰?guī)r的水文地質特征、結合我礦水文地質類型等區(qū)域水文地質條件，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，綜合分析后認為：1、對 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 l14 灰

11、巖和 o2 灰?guī)r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(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

12、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(qū)及接替采區(qū)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(guī)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(qū)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(guī)律，承壓水的補給通道等情況。4、井上下水位

13、實時監(jiān)測系統(tǒng)建立和完善完善井上下水位實時監(jiān)測系統(tǒng)，根據(jù)需要及時增加觀測孔，建立水位動態(tài)監(jiān)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?guī)r水位的動態(tài)實時監(jiān)測，掌握水位水量變化情況。5、嚴格貫徹落實煤礦防治水規(guī)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。、在掘進過程中： 、對已知的斷裂構造，要先治后掘； 、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(fā)現(xiàn)低阻異常區(qū)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(fā)現(xiàn)發(fā)育有斷層等導水構造時，就對其進行超前預注漿，先治后掘； 嚴格按設計施工

14、，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。、在回采過程中： 、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(shù)在 0.060.1 的區(qū)段顯示的物探低阻異常區(qū)，構造發(fā)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(shù)大于 0.1 的區(qū)段，無論阻值高低，要全面進行底板預注漿加固改造； 、凡經過底板預注漿加固的區(qū)段，必須有驗證孔，驗證結果必須達到要求； 、超前預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。、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(guī)定，劃分等級，實行閉環(huán)管理。6、加強礦井防排水系統(tǒng)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(tài)，按規(guī)定組織水泵聯(lián)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(tǒng)對底板含水層進行疏水降壓。8、在進