煤礦帶壓開采安全技術(shù)措施詳細版

文件編號：GD/FS-8880（（解決方案范本系列）煤礦帶壓開采安全技術(shù)措施詳細版ASpecificMeasureToSolveACertainProblem,TheProcessIncludesDeterminingTheProblemObjectAndInfluenceScope,AnalyzingTheProblem,CostPlanning,AndFinallyImplementing.編輯：_________________單位：_________________日期：_________________煤礦帶壓開采安全技術(shù)措施詳細版提示語：本解決方案文件適合使用于對某一問題，或行業(yè)提出的一個解決問題的具體措施，過程包含確定問題對象和影響范圍，分析問題，提出解決問題的辦法和建議，成本規(guī)劃和可行性分析，最后執(zhí)行。，文檔所展示內(nèi)容即為所得，可在下載完成后直接進行編輯。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-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(gòu)造的影響。

井田東南部大致以石淙河斷層（郜F(xiàn)1）為界，北部以翟門斷層（郜F(xiàn)5）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(gòu)造，滑動構(gòu)造上盤位于朝陽溝背斜的南翼，基本為一單斜構(gòu)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(chǎn)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°，與下盤地層相對而傾。

因受滑動構(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，50～100m的1條，30～50m的1條，小于30m的12條。25采區(qū)目前新發(fā)現(xiàn)落差介于5～20m的斷層3條，對煤層開采影響較大。

2.礦井水文地質(zhì)概況

告成井田位于穎陽-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?nèi)?，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0～23.48m，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13.51～31.82m，平均厚度22.09m。該含水層富水、導(dǎo)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(biāo)高為+168m、+159.5m，礦井采掘最低標(biāo)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937.6m3/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(gòu)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，20xx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（20xx年10月9日），2007～20xx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(zhì)條件分析，依據(jù)《煤礦防治水規(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）①

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；

γ-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(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）實際的底板隔水層厚度小于安全隔水層厚度，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)計算公式：

②

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(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(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

①當(dāng)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=5.02m＜t實(50.03m)

②當(dāng)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:

t=5.02m＜t實(32m)

符合第⑴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(biāo)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(chǎn)經(jīng)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(jié)果如下：

①當(dāng)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(biāo)高以上的二1煤層，比較安全，基本不受底板水的威脅。

②當(dāng)T=0.1MPa/m時，P=5.003MPa，根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》，即開采-282m標(biāo)高以上的二1煤層時，存在突水危險；在-282～-82.17m標(biāo)高之間的正常塊段開采二1煤層時，受突水威脅不嚴(yán)重。

③當(dāng)T＞0.1MPa/m時，P＞5.003MPa，開采-282m標(biāo)高以下二1煤層時，嚴(yán)重受水害威脅。

三、結(jié)論

通過以上論述和計算結(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L7－8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L7－8灰水；

2、對L1－4灰?guī)r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(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度，從而達到防治底板突水的目的。

綜上所述，雖然L1－4+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(shè)計合理，措施得當(dāng)，切實貫徹落實到位，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：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：地測部負責(zé)人及專職水文地質(zhì)人員。

辦公室設(shè)在地測部，地測部技術(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“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(jié)合礦井中長期采掘接替計劃，在總結(jié)上年度防治水工作的同時，認(rèn)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(shù)措施，安排防治水專項工程，報集團公司審批后嚴(yán)格落實。

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，承壓水的補給通道等情況。

4、井上下水位實時監(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(shè)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(yán)格貫徹落實《煤礦防治水規(guī)定》

在采掘過程中，嚴(yán)格落實“預(yù)測預(yù)報，有疑必探，先掘后探，先治后采”的防治水原則。

⑴、在掘進過程中：①、對已知的斷裂構(gòu)造，要先治后掘；②、在掘進過程中，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(jīng)驗證無疑問后方可掘進；若經(jīng)鉆探驗證發(fā)現(xiàn)發(fā)育有斷層等導(dǎo)水構(gòu)造時，就對其進行超前預(yù)注漿，先治后掘；③嚴(yán)格按設(shè)計施工，不得擅自破壞斷層煤柱、防隔水煤柱、不得擅自改變設(shè)計方位、坡度，誤揭深部含水層。

⑵、在回采過程中：①、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0.06～0.1的區(qū)段顯示的物探低阻異常區(qū)，構(gòu)造發(fā)育地段，進行鉆探驗證、預(yù)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(yù)注漿加固改造；②、凡經(jīng)過底板預(yù)注漿加固的區(qū)段，必須有驗證孔，驗證結(jié)果必須達到要求；③、超前預(yù)注漿加固的距離距回采切巷不得小于100m.

⑶、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(jīng)集團公司批準(zhǔn)后，嚴(yán)格按整改措施落實，方可開工生產(chǎn)。

⑷、對采掘過程中查出的水害安全隱患，嚴(yán)格按集團公司有關(guān)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(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)對底板含水層進行疏水降壓。

8、在進行水平設(shè)計時，嚴(yán)格把下山巷道揭露的最低層位控制在L7－8灰?guī)r內(nèi)，嚴(yán)禁誤揭深部強含水