2013年奧灰、太灰水帶壓開(kāi)采防治水措施

1、防治奧灰水安全技術(shù)措施隨著礦井巷道延伸深度不斷增加，煤層所承受的水頭壓力越來(lái)越 大，潛在的突水威脅將表現(xiàn)的更為突出，嚴(yán)重威脅著礦井的安全生產(chǎn) 和職工的人身安全。因此根據(jù)煤礦安全規(guī)程、防治水規(guī)定及相關(guān)文件 要求，結(jié)合我礦的實(shí)際承壓水條件下生產(chǎn)生產(chǎn)制定了防治奧灰水安全 技術(shù)措施。一、井田水文地質(zhì)條件概況第一節(jié)區(qū)域水文地質(zhì)一、區(qū)域地質(zhì)本區(qū)位于太原斷陷盆地東南部，沁水盆地西緣，地勢(shì)西部高中間 低。從東南到西北區(qū)域上出露的地層有奧陶系石灰?guī)r、石炭系、二疊 系、三疊系砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、以及第四系沖洪積物。 以地貌形態(tài)和成因類型可劃分為基巖山區(qū)、構(gòu)造剝蝕低山丘陵區(qū)和沖 洪積物平原區(qū)三個(gè)地貌形態(tài)。

2、本區(qū)屬于汾河流域，郭莊泉域，汾河在井田東部。二、含水巖組的劃分及其水文地質(zhì)特征含水巖組是按地下水含水介質(zhì)以及賦存條件、水動(dòng)力特征劃分的。現(xiàn)將各含水巖組的水文地質(zhì)特征分述如下：奧陶系碳酸鹽巖裂隙、巖溶含水巖組該含水巖組在本區(qū)域的出露主要分布在平遙普洞以南及洪山泉以 南，巖性為灰色厚層狀灰?guī)r及泥灰?guī)r，裂隙、溶洞較發(fā)育。郭莊泉位 于本井田西南約51km處。下面簡(jiǎn)述郭莊泉的邊界條件及補(bǔ)、排條件論 述與本井田奧陶系灰?guī)r水的關(guān)系。郭莊泉位于霍縣南7km處東灣村至郭莊村的汾河河谷中，為本省 大型巖溶泉之一，泉口高程516521m，多年平均流量7.59m3/s（1968 年1984 年），如按 1956 年1

3、984 年系列則為 8.17m3/s。1985 年一1999 年平均流量為5.15m3/s。2001年一2003年平均流量為2.12m3/s。西部邊界：北中段：大體平行于紫荊山斷裂帶，為地表分水嶺邊 界。邊界走向由北向南自八道年山一交口縣土灣垴子一棋盤(pán)山一石口 一隰縣五鹿山東一泰山梁。西南段：以青山峁背斜、山頭東地壘以及 其南部短軸背斜與龍子祠泉域?yàn)榻纭＿吔缱呦蛴晌鞅毕驏|南自泰山梁 一青山峁一上村山一青龍山一西莊。北部邊界：為汾河向斜翹起端，亦為地表分水嶺為界，西段與柳 林泉城相鄰。邊界走向由西向東，自土灣垴子一交口縣上頂山一井溝 梁一中陽(yáng)縣上頂山一荒草山東一離石頂天垴南一文水拐嶺底一汾陽(yáng)桑

4、棗坡一宋家莊一文水神堂。東部邊界：北段：汾陽(yáng)市到靈石馬河之間為一北北東向大斷裂， 東盤(pán)新生界地層較西盤(pán)下落8001200m，此斷層不僅構(gòu)成太原盆地與 靈石隆起的邊界，也成為郭莊泉域的阻水邊界。南段：馬河以南為走 向南北的霍山斷裂，形成泉域阻水邊界。整個(gè)邊界走向由北向南，自 神堂一汾陽(yáng)杏花樹(shù)一見(jiàn)喜一孝義司馬一大孝堡一介休義棠東一秦樹(shù)一 靈石西許一霍州馮村一李曹東一閆家莊東。南部邊界：以萬(wàn)安斷層為阻水邊界。邊界走向由西至東自洪洞西 莊一康家坡一堤村南一南溝一閆家莊東。從圖上可以看出本井田位于郭莊泉域東部。石炭系碎屑巖夾碳酸鹽巖裂隙、巖溶含水巖組主要出露在普洞以南及以西地區(qū)，巖性為灰白、灰黑色、鋁土

5、質(zhì)、 砂質(zhì)泥巖及灰?guī)r互層?；?guī)r為黑色厚層塊狀，裂隙較發(fā)育，溶洞不發(fā) 育，其中以太原組中夾四層穩(wěn)定的石灰?guī)r較厚。二疊系及三疊系碎屑巖類裂隙含水巖組分布在東南及東部山區(qū)，巖性主要為紫紅色砂質(zhì)泥巖和灰黃色、 灰紅色細(xì)砂巖以及灰黃、灰紅色帶灰綠色長(zhǎng)石砂巖；紫灰色砂質(zhì)泥巖、 泥巖。裂隙及層理都較發(fā)育，為大氣降水和地表水入滲創(chuàng)造了條件。 大部分泉水都出露于該地層中，泉流量為0.0465.1L/s。第四系中上更新統(tǒng)松散巖類孔隙含水巖組分布在山前丘陵區(qū)及傾斜平原區(qū)，含水層巖性為砂卵石，含水層 厚3070m，單位涌水量0.280.56L/sm，為重碳酸或碳酸鈉鈣鎂 型水，礦化度0.5g/L，水溫13C左右。從丘

6、陵區(qū)到傾斜平原區(qū)，涌水 量有逐漸增大的趨勢(shì)。第四系全新統(tǒng)松散巖類孔隙含水巖組分布在沖積平原區(qū)，含水層巖性大部分為粉細(xì)砂、中砂，少數(shù)為 粗砂夾礫石。野外民井調(diào)查，一般井深40m左右，水位埋深814m之 間，單位涌水量0.281.11L/sm，水化學(xué)類型屬重碳酸鈉鈣鎂型， 水溫 1215C。三、地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件如前所述，井田奧灰水屬郭莊泉域，該泉域的泉水出露標(biāo)高為 512510m。碎屑巖類裂隙水主要指石炭系、二疊系和三疊系砂巖裂隙水，其補(bǔ)給主要來(lái)自裸 露區(qū)大氣降水和上覆松散層地下水的入滲補(bǔ)給。在區(qū)域構(gòu)造的控制下， 地下水沿層面裂隙順層徑流。在溝谷切割深處，以泉的形式排出地表， 或補(bǔ)給河

7、谷第四系松散巖類孔隙水，另外，主要排泄方式還有生產(chǎn)礦 井的礦坑排水和民井人工開(kāi)采。松散巖類孔隙水松散巖類孔隙水除大氣降水的垂直入滲補(bǔ)給外，有地表水體的入滲補(bǔ) 給和基巖裂隙水的側(cè)向補(bǔ)給，地下水的流向一般與地表水的流向大致 相似。排泄方式主要是人工開(kāi)采。一、底板含水層特征1、底部太原組灰?guī)r承壓含水層5(4+5)號(hào)煤層底部發(fā)育L1L5層灰?guī)r含水層，其中L5石灰?guī)r發(fā)育 穩(wěn)定，均厚4.7m，據(jù)1996年勘探期間的資料顯示水位+ 748+ 782m， 為弱富水含水層，經(jīng)過(guò)多年的人為疏排，據(jù)相鄰雙柳煤礦資料顯示， 該含水層水位已下降至+590m； 5(4+5)號(hào)煤層下距L5石灰?guī)r間距平均 為23.38m，5

8、100工作面在試運(yùn)行生產(chǎn)過(guò)程中打鉆探查，單孔疏排水量 達(dá)45m3/h，水量穩(wěn)定，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，可見(jiàn)，太原組灰?guī)r含水層富水 性不均一，局部區(qū)域含水層的富水性大于地質(zhì)勘探期間揭露的區(qū)段。 西坡煤礦一、二采區(qū)5 (4+5)號(hào)煤層開(kāi)采標(biāo)高約為+380m+580m，按 照相鄰井田太灰水水位+590m考慮，一、二采區(qū)5 (4+5)號(hào)煤層開(kāi)采 為帶壓開(kāi)采，如果煤層底板存在導(dǎo)水構(gòu)造或不完整區(qū)段，將發(fā)生底板 出水，影響礦井的安全生產(chǎn)。2、底部奧陶系灰?guī)r含水層水本區(qū)奧灰水位約為+801.26+ 805.80m (原勘探資料)，目前奧灰 水位在+698.3m以下，該數(shù)據(jù)以356鉆孔孔口標(biāo)高，高于開(kāi)采煤層底板 標(biāo)高(

9、最低約為+380m)，如有導(dǎo)水陷落柱或大的導(dǎo)水?dāng)鄬哟嬖冢瑠W灰 水也是本區(qū)5 （4 + 5）號(hào)煤層的充水水源之一。二、底板帶壓開(kāi)采突水分析評(píng)價(jià)帶壓開(kāi)采安全的標(biāo)準(zhǔn)是突水系數(shù)，依據(jù)煤礦防治水規(guī)定要 求，計(jì)算突水系數(shù)公式如下：Ts = PM式中：P 一水壓值（MPa）；M一隔水層厚度（m）。“Ts值應(yīng)根據(jù)本區(qū)資料確定，一般情況下，在具有構(gòu)造破壞的地 區(qū)按0.06MPa/m計(jì)算，隔水層完整無(wú)斷裂構(gòu)造破壞地區(qū)按0.1MPa/m計(jì) 算”。由于本區(qū)沒(méi)有實(shí)際Ts資料，所以選擇上述數(shù)據(jù)作為T(mén)s的臨界值， 在有構(gòu)造破壞的地區(qū)，Ts大于0.06MPa/m，則存在底板突水的可能性， 反之，則一般不發(fā)生底板突水；在沒(méi)有構(gòu)

10、造破壞的地區(qū)， Ts大于 0.1MPa/m，則存在底板突水的可能性，反之，則一般不發(fā)生突水。1、奧灰含水層突水分析由于奧灰含水層頂界面至5 （4+5）號(hào)煤層底板距離平均約為115m， 以?shī)W灰峰峰組灰?guī)r含水層水位+698.3m計(jì)算，得出峰峰組突水系數(shù)約為 0.028MPa/m，小于0.06MPa/m臨界突水系數(shù)值，且?jiàn)W灰為間接充水含 水層水，所以，在此僅進(jìn)行太灰水對(duì)5 （4+5）號(hào)煤層的帶壓開(kāi)采評(píng)價(jià)。2、太原組含水層突水分析因西坡煤礦沒(méi)有進(jìn)行過(guò)水文地質(zhì)勘探，沒(méi)有近期太原組灰?guī)r含水層 的水位等參數(shù)，以山西省河?xùn)|煤田柳林縣鄧家莊井田上組煤勘探（精 查）地質(zhì)報(bào)告（1996.1，148地質(zhì)隊(duì)）中的數(shù)據(jù)和

11、臨近雙柳礦井的數(shù) 據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析、評(píng)價(jià)。選用地質(zhì)勘探報(bào)告中的資料數(shù)據(jù)，通過(guò)公式進(jìn)行計(jì)算，太原組含水 層突水系數(shù)見(jiàn)表2-1。太原組含水層突水系數(shù)表2-1孔號(hào)水位標(biāo) 高 (m)隔水層底板標(biāo)高(m)隔水層厚 度 (m)靜水壓力 (MPa)突水系數(shù) (MPa/m)325+770.13365.89304.040.135356+748.3378.8225.983.690.142359+782.04539.8425.52.420.095太原組灰?guī)r水對(duì)5 (4 + 5)煤突水系數(shù)計(jì)算(地質(zhì)勘探資料)計(jì)算結(jié)果，突水系數(shù)值較大，一、二采區(qū)突水系數(shù)值均超過(guò)了0.1MPa/m，煤層底板有發(fā)生突水的可能。參考雙柳礦太灰

12、水位，目前已降到+520m,計(jì)算太灰突水系數(shù)，見(jiàn) 表 2-2。太原組含水層突水系數(shù)見(jiàn)表2-1孔號(hào)水位標(biāo) 高 (m)隔水層底板標(biāo)高(m)隔水層厚 度 (m)靜水壓力 (MPa)突水系數(shù) (MPa/m)325+520365.85301.540.05356+520378.8225.981.410.05359+520539.8425.50.200.008三、防治措施1、掘進(jìn)工作面物探、鉆探預(yù)防措施掘進(jìn)工作面預(yù)防掘進(jìn)工作面設(shè)計(jì)前實(shí)行超前探查，使用瞬變電磁物探儀或直流電法 儀超前探查，初步查明掘進(jìn)工作面前方與底板承壓含水層水文地質(zhì)條 件，作為掘進(jìn)工作面設(shè)計(jì)安全參考依據(jù)資料。掘進(jìn)工作面施工前實(shí)行 超前鉆探探

13、查，驗(yàn)證物探異常區(qū)域，堅(jiān)持有掘必探，先探后掘的防治 水原則，采用探水與掘進(jìn)循環(huán)作業(yè)，即探水一掘進(jìn)一探水，探水距離 90m,允許掘進(jìn)距離60m,超前距離30m，確保工作面安全掘進(jìn)。（2）建立健全排水系統(tǒng)掘進(jìn)工作面施工前在低洼處開(kāi)挖水倉(cāng)，安裝直徑108mm管路通往 中央泵房、安裝排水能力不低于80m3/h潛水泵，完善掘進(jìn)工作面排水 系統(tǒng)，防備萬(wàn)一掘進(jìn)工作面煤層底板出水。2、回采工作面鉆探、物探預(yù)防措施（1）回采工作面預(yù)防工作面掘進(jìn)期間利用瓦斯預(yù)先抽放鉆孔，初步查明回采工作面內(nèi) 有無(wú)底板承壓含水層導(dǎo)水構(gòu)造，作為回采工作面安全參考依據(jù)資料。 工作面回采前使用YDZ（A）直流電法物探儀進(jìn)行探查，查明回采

14、工作 面底板承壓含水層水文地質(zhì)條件，對(duì)異常區(qū)進(jìn)行鉆探驗(yàn)證，確保工作 面安全回采。（2）建立健全排水系統(tǒng)工作面回采前在低洼處開(kāi)挖水倉(cāng)，安裝排水能力不低于150m3/h排 水泵，安裝直徑127mm管路通往中央泵房，完善回采工作面排水系統(tǒng)， 防備萬(wàn)一回采工作面煤層底板出水。3、加強(qiáng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)（1）技術(shù)部專業(yè)防治水人員首先熟知井田水文地質(zhì)情況，收集齊 全水文地質(zhì)資料，對(duì)周邊礦井水文地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)查摸底。（2）水害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)圖表由技術(shù)部門(mén)專業(yè)水文地質(zhì)人員根據(jù)水文地 質(zhì)資料進(jìn)行編制。（3）水害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)應(yīng)根據(jù)年度、季度、月度施工計(jì)劃，結(jié)合礦井 水文地質(zhì)資料，全面分析、預(yù)測(cè)各工作面及周圍受水害威脅情況，及 時(shí)提供

15、相關(guān)水文地質(zhì)資料，并下發(fā)水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。（4）在施工過(guò)程中，應(yīng)對(duì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)圖表逐月進(jìn)行檢查，不斷補(bǔ)充 和修正。在施工至含水層有可能出水時(shí)應(yīng)提前30米發(fā)出水文預(yù)測(cè)預(yù)報(bào) 單，并報(bào)告調(diào)度室。（5）當(dāng)井下水文地質(zhì)條件發(fā)生變化、出現(xiàn)突（涌）水征兆、接近 可疑水區(qū)時(shí)，必須及時(shí)發(fā)出臨時(shí)水文地質(zhì)預(yù)報(bào)，提出處理措施，并且 必須有文字和圖紙。對(duì)水患險(xiǎn)情應(yīng)發(fā)出水害通知單，立即報(bào)告調(diào)度室，通知可能 受水害威脅地點(diǎn)的人員撤至安全地點(diǎn)。預(yù)報(bào)內(nèi)容應(yīng)包括地點(diǎn)、范圍、對(duì)生產(chǎn)的影響應(yīng)采取的措施等， 預(yù)報(bào)結(jié)果應(yīng)保證礦井正常安全生產(chǎn)，無(wú)因預(yù)報(bào)錯(cuò)誤造成工程事故及透 水事故。若當(dāng)月生產(chǎn)計(jì)劃變更，存在水害隱患，要提前35天發(fā)水 害通知單。

16、水文工程師應(yīng)做好預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)資料整理、報(bào)送、檔存等工作。預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)要準(zhǔn)確詳細(xì)，實(shí)現(xiàn)“三定”(定時(shí)、定點(diǎn)、定量)， 向領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)部門(mén)提供可靠資料，確保安全生產(chǎn)。四、建立礦井應(yīng)急排水系統(tǒng)1、目前礦井排水系統(tǒng)礦井一級(jí)排水礦井中央泵房排水設(shè)置為MD450-60X6型礦用耐磨多級(jí)泵3臺(tái)， 配YB2 5003-4 710kW 10kV礦用防爆電動(dòng)機(jī)，正常涌水時(shí)1臺(tái)工作，1 臺(tái)備用，1臺(tái)檢修。設(shè)計(jì)礦井最大涌水時(shí)1臺(tái)工作，正常排水時(shí)間12.8h， 最大排水時(shí)間18 h。排水管路選用D325X10無(wú)縫鋼管兩趟，沿主斜井 井筒敷設(shè)到地面。水倉(cāng)容積3043 m3，實(shí)際測(cè)量單泵排水能力328m3/h。采區(qū)二級(jí)排水5100工

17、作面泄水巷排水設(shè)置為MD150-30X5型礦用耐磨多級(jí)離 心泵2臺(tái)，配YB2 3155-4 110kW 10kV礦用防爆電動(dòng)機(jī)，正常涌水 時(shí)1臺(tái)工作，1臺(tái)備用，最大涌水時(shí)2臺(tái)工作。排水管路選用D159X 10無(wú)縫鋼管兩趟，沿泄水巷敷設(shè)到中央泵房水倉(cāng)。實(shí)際測(cè)量單泵排水 能力 120 m3/h。另設(shè)立一臺(tái) DQW80-80X30/n-s 污水泵，H=80m，Q =80 m3/h泵，排水管路直徑108mm。泄水巷水倉(cāng)容積1000 m3。南翼大巷南翼大巷及皮帶巷低洼處安裝四臺(tái)流量17 m3/h的風(fēng)泵。北翼第二進(jìn)風(fēng)巷北翼第二回風(fēng)巷安裝一臺(tái)流量17 m3/h的風(fēng)泵，第二進(jìn)風(fēng)巷安裝一 臺(tái)D85-45X2 Q

18、=85 H=90 37KW清水泵。排水管路為D108mm無(wú)縫鋼管 一趟。2、應(yīng)急排水系統(tǒng)建立方案（1）強(qiáng)排水系統(tǒng)一：在一采區(qū)5100工作面泄水巷現(xiàn)有吸水小井內(nèi)安裝兩臺(tái) 80QJ90-123/5大流量，大功率潛水泵，配套D325X10兩趟無(wú)縫鋼管排 水管路，通過(guò)主斜井至地面，一旦發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)緊急情況時(shí)，由地面 變壓房直接供電，實(shí)現(xiàn)地面啟動(dòng)大功率潛水泵目的。隨著采區(qū)延伸至 最低處建立采區(qū)永久泵房（設(shè)計(jì)5101工作面后部進(jìn)風(fēng)巷），強(qiáng)排水系 統(tǒng)管路緊隨延伸至采區(qū)泵房。（2）強(qiáng)排水系統(tǒng)二：在一采區(qū)5100工作面泄水巷現(xiàn)有吸水小井內(nèi)安裝80QJ90-123/5 大流量，大功率兩臺(tái)潛水泵，布置兩趟D325X10無(wú)縫鋼管排水管