2015年度采掘区域采空区积水调查报告.doc

贵州省盘县紫森源（集团）实业投资发展有限公司盘县响水镇蟒源煤矿采空区积水调查报告及安全技术措施编制人：李引丰二一五年四月目 录一、目的二、矿井概况三、矿井井下采掘现状四、年度采掘区域积水调查5、 防治水煤（岩）柱计算依据、方法与结果六、排水系统七、参考资料八、采掘区域采空区积水隐患九、结论和建议十、技术措施贵州省盘县紫森源（集团）实业投资发展有限公司盘县响水镇蟒源煤矿采空区积水调查报告及安全技术措施一、目的根据煤矿安全规程和煤矿防治水规定及2015年4月19日6点50分，山西省同煤集团地煤公司姜家湾煤矿发生透水事故的教训的要求进一步查清本矿区范围内及周边矿井的水害情况，为矿井防治水工作提供可靠的资料，为探放水设计提供科学依据，确保我矿采掘活动的安全。我矿组织人员与2015年4月20号对本矿区及周边采空区积水进行了走访调查，并结合我矿矿井水文地质调查报告、矿井水文地质类型划分报告，编制盘县响水镇蟒源煤矿采空区积水调查报告及安全技术措施，并绘制矿井水害分布图。二、矿井概况蟒源联营煤矿属盘县合法矿井，2007年煤矿企业整合时作为单独保留的矿井，没有与其他矿井进行整合。该矿始建于2003年，于2006年7月30日由贵州省国土资源厅颁发了采矿许可证，（证号：5200000630606，有效期限自2006年7月至2016年7月），批准的生产规模为6万吨/年，矿区面积0.9549km2，开采深度为1500m1300m标高。2013年该矿申请了采矿权变更，2014年1月15日由贵州省国土资源厅换发为贵州紫森源（集团）实业发展投资有限公司盘县响水镇蟒源联营煤矿采矿许可证（证号：C5200002011111120120145，有效期限：自2014年1月至2016年7月）, 批准的生产规模为30万吨/年，矿区范围平面积0.8046km2，开采深度1500m1300m标高。该矿原生产系统采用斜井、平硐联合开拓方式，共布置有三条井筒，主斜井、回风斜井和副平硐。原主斜井及工业场地布置在矿区中部，井口坐标x2813836.4；y35456148.0；z+1454.8m；开口层位位于M5煤层底板岩层中，掘进方位角为133，坡度-18，斜长约190m处落底（见M3煤层）布置井底车场及水泵房和水仓。然后在M3煤层中往北东翼和南西翼布置M3煤层走向平巷，往南和南东方向布置M3煤层下山，在下山中沿煤层走向布置煤层平巷，形成采煤工作面进行回采。原副平硐位于主斜井西面约164m处，井口坐标x2813849.5；y35455979.7；z+1433.9m；开口层位位于M17煤层底板岩层中，掘进方位角为128，坡度35，在主斜井平面位置两翼均有M3煤层见煤点，并沿M3煤层下山方向布置有轨道下山作运输材料和矸石用，主斜井北东翼的M3煤层轨道下山与主斜井井底车场相联。原回风斜井位于主斜井西南面约110m处，井口坐标x2813776.8；y35456039.1；z+1463.2m；开口层位位于M5煤层底板岩层中，掘进方位角为126，坡度18，揭M3煤层后沿M3煤层下山方向布置有回风下山，并通过联络巷与各采面回风巷联通，形成矿井通风系统。矿井原有系统仅开采M3煤层，现已基本采空，并于2012年5月关闭了原有系统，进行改扩建，并将生产能力6万吨/年的井型改扩成生产能力为30万吨/年的矿井。M3煤层共计形成采空面积169970m2，共计采出煤量约50.6万吨，矿井回采率约80%。矿井原有系统形成的井巷工程量约8600m,其中岩巷1360m。矿井原有采煤方法为走向长壁后退式采煤法；顶板管理采用单体液压支柱支护，全部垮落法管理；回采工艺为人工打眼（电煤钻）人工装药、放炮落煤人工攉煤刮板运输机运煤人工支护（单体液压支柱）人工放顶；矿井通风方式采用中央并列式，通风方法采用抽出式，回采工作面采用“U”型全负压通风，掘进工作面利用局部通风机压入式通风。该矿于2009年12月由贵州兴源煤矿科技有限责任公司编制了盘县响水镇蟒源联营煤矿（改扩建）开采方案设计，设计规模由6万吨/年扩大至30万吨/年。改扩建方案设计在矿区中北部新征工业场地，沿鲁楚河东、西两边布置，主斜井、副斜井和回风斜井布置在鲁楚河南岸，采用斜井开拓方式，以一个水平（+1300m），一个采区，两个区段。采用正、反向石门联合开采全矿区各煤层。改扩建设计新建主斜井井口标高为+1403m，布置在M26煤层底板，掘进方位角为165，倾角为15，长379m，井筒揭穿M26、M24煤层，落底在M20煤层底板+1305m标高；新建副斜井井口标高为+1403m，布置在M26煤层顶板，方位角为165，倾角为15，长379m，井筒揭穿M24煤层，落底在M20煤层底板+1305m标高；新建回风斜井井口标高为+1405m，布置在M26煤层顶板，方位角为165，倾角为15，长386m，井筒揭穿M24煤层，落底在M20煤层底板+1305m标高。设计在新建副井井底（标高+1305m）布置长80m的井底下部车场；副井与主井之间，布置80m长的中央变电所和水泵房联合硐室；用联络平巷与风井井底的回风石门、主井井底的运输石门联通，形成矿井通风系统；联络平巷作井下消防材料库(30m)；在+1300m标高布置总长为110m的主副水仓（其中主水仓55m,副水仓55m）和长18m的配水巷。新建主井安装皮带运输煤炭，并兼作矿井进风巷和安全出口；新建副井安装轨道，用于运输矸石、设备、材料和敷设管线等，并兼作矿井进风巷和安全出口；新风井作矿井专用回风井。矿井工业场地设在新建主井、副井和风井口附近，并沿鲁楚河南、北两边布置。煤炭通过工作面刮板运输机和皮带，机轨石门皮带、区段煤仓、主井皮带运至至地面工业场地，然后装车外运。矿井通风方式为中央并列式，风井服务全矿井；通风方法为抽出式。矿井排水方法为机械排水。现新建系统开拓工程已基本施工完成。新主斜井、副斜井和风井斜井均布置在鲁楚河南岸。新主斜井井口坐标x2814074.639；y35455881.073；z+1411.108m；开口层位位于M26煤层底板岩层中，掘进方位角为162，坡度16，斜长约390m处落底（标高1305.625）。新副斜井位于新主斜井西南面约43m，井口坐标x2814040.055；y35455855.762；z+1410.803m；开口层位位于M26煤层底板岩层中，掘进方位角为162，坡度16，斜长约377m处落底（标高1305.625）。新回风斜井位于新主斜井东北面约43m，井口坐标x2814115.996；y35455909.700；z+1411.013m；开口层位位于M26煤层底板岩层中，掘进方位角为162，坡度16，斜长约393m处落底（标高1305.625）。三条井筒落底后布置了井底车场和变电所、水泵房及水仓等。同时在新主斜井的1410和1360水平布置了轨道石门，长度分别为342m和322m；在新回风斜井的1415和1365水平布置了回风石门，长度分别为378m和400m。目前形成的开拓工程量约3500m。新系统采用一级排水，在主斜井井底车场处布置有水泵房及主、副水仓，水泵房安装有三台MD155-306的水泵，其参数为扬程180m,流量150m3/h,电机功率132kw，主水仓容积350m3，副水仓300m3，排水管为DN219钢管两趟。矿井井下所有涌水均流至该水泵房，然后由水泵排出地表。掘进工作面配备有二台TXU-75A型探水钻。新系统现正常涌水量为18m3/h, 最大涌水量为54m3/h。现有排水设备、水仓及排水管路满足煤矿防治水规定第58条、第60条的要求。3、 矿井井下采掘现状、2015年度掘进计划262015年蟒源煤矿掘进接替计划表队别 掘进巷道2015年进尺(m)2015年总工程量（m）连队进尺(m)一季度二季度三季度四季度巷 道 名 称1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月掘进一队105-102补充回风巷150150850 120301305运输石门160160601001314运输石门80808010504底板抽放巷569460608080808080小计1209010080608080808080掘进二队105-102补充运输巷2807.25 1020 120120401305回风石门24011.08 6080802010702运输巷4207.25 8012012010010503底抽巷44011.08 80小计120120100808010012012010080掘进三队10702回风巷3007.25 1150 1201206010702切眼1506.25 3012010904运输巷4407.25 1201201208010904切眼1406.25 4010010904回风巷4107.25 120小计12012090120120120120120100120全 矿 合 计3020 360 330 290 280 260 300 320 320 280 280 、2015年度采煤计划如下:煤容重:1.4吨/立方米队别采面名称开采工艺走向长度(m)年回采量(万吨)2015年计划量 （万吨）2015年计划产量（万吨）备注月份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月炮采队10501炮采710.85 推进度21 50 产量0.250.6炮采队105-102炮采3203.6 推进度27 54 54 54 54 54 20 产量0.40.8 0.8 0.8 0.8 0.80.3地质构造复杂炮采队10502炮采3351.3 推进度搬家9 29 剩10.4产量0.3 1实际10702全年回采产量5.75 0.251.0 0.8 0.80.80.8 0.0 0.31四、年度采掘区域积水调查1、采空区积水调查、我矿属于技改矿井，根据老系统实测资料，矿井M3煤在+1352m以上范围已采空，采空区积水对今后采掘作业会产生水患威胁，为探明采空区的积水，采取先抽后掘，有疑必探的防治水措施。本年度对M3煤层采空区积水调查进行了详细的采空区积水调查，调查情况如下： 井田内各煤层采（古）空区积水量估算表采空区编号积水量（m3）积水标高（m）1031695691413.8-1436.41032150071381.6-1427.81033417411417.7-1435.0103482331427.8-1458.41035469061361.0-1417.71037798041360.0-1399.01039246071341.7-1376.41031126101309.7-1342.5合计2884771309.7-1458.42、 现目前的采掘工作面及距离M3煤层采空区情况a、 现在矿井布置有10501采煤工作面、10502运输巷及回风巷工作面、105-102运输巷及回风巷掘进工作面。b、 各工作面距离M3煤矿采空区情况，、10501采煤工作面属于M5煤层，M5煤层距离M3煤层采空去层间距为58米。、10502运输巷和回风巷属于M5煤层，M5煤层距离M3煤层采空去层间距为58米。、105-02运输巷和回风巷属于M5-1煤层，M5-1煤层距离M3煤层采空去层间距为51米。五、防治水煤（岩）柱计算依据、方法与结果1、断层防水煤（岩）柱的留设断层破坏了岩层的完整性，常常成为含水层间的联系通道。断层的某一阶段是否导水，导水性强弱等情况取决于两侧岩层的接触关系、含水层的水压以及采矿活动对断层的重复破坏作用。因此，在没有掌握断层各阶段的导水性时，应把整个断层作为导水断层对待。煤层直接和富含水层、导水断层接触，顶底板无突水可能，即煤柱主要是顺层受压时，常以下述计算公式计算煤柱宽度：式中：L断层防水煤柱宽度（m）；M煤厚（m），KP煤的抗张强度（kgf/cm2），KP取10kgf/cm2；P水头压力（kgf/cm2），P取20kgf/cm2；K安全系数，一般取25，本设计取5。经计算断层防水煤柱宽度见表7-2-1：根据分析，矿井断层F14仅对M3、M4、M5-1、M5、M77煤层开采时的矿井充水有较大影响。表1 各煤层断层防水煤柱宽度计算表及煤柱留设宽度煤层编号M3M4M5-1M5M7k55555M(m)3.030.880.842.51.63P （kgf/cm2)2020202020Kp（kgf/cm2）1010101010L（m）18.65.45.115.310根据上述计算，开采上述煤层时，断层每侧留设的防水煤（岩）柱为30m。2、矿井边界、相邻阶段间边界防水煤（岩）柱的留设水文地质条件为中等矿井，可用下述公式计算煤柱宽度：LKM40m式中：L顺层防水煤柱宽度（m）；M煤厚（m）；KP煤的抗张强度（kgf/cm2），KP取10kgf/cm2；P水头压力（kgf/cm2），P取20kgf/cm2；K安全系数，一般取25，本设计取5。经计算矿井边界防水煤柱宽度见表7-2-3。表3矿井边界、相邻阶段间边界防水煤柱宽度计算及煤柱留设宽度煤层编号kM(m)P （kgf/cm2)Kp（kgf/cm2）L（m）M353.03201037.2M450.88201010.8M5-150.84201010.2M552.5201030.6M751.63201020M950.95201011.6M1150.9201011M1753.63201044.4M1952.92201035.8M2051.54201018.8M2450.82201010M2651.13201013.8根据计算，开采M17煤时防水安全煤柱沿井田边界每侧留设宽度不小于50m，开采其他煤层时防水安全煤柱沿井田边界每侧留设宽度不小于40m。3、水淹区(小窑积水区)防水煤柱的留设（1）在水淹区(小窑积水区)下掘进时，巷道与水体的最小距离不得小于巷道高度的10倍留设防水煤(岩)柱。L10H式中：L防水煤柱宽度（m）；H巷道的高度（m），B2.4m；经计算各煤层巷道高度及水淹区(小窑积水区)下掘进时防水煤（岩）柱宽度见表4。表4 各煤层巷道高度及水淹区(小窑积水区)下掘进时防水岩柱宽度煤层编号M3M4M5-1M5M7M9M11M17M19M20M24M26H(m)2.42.42.42.42.42.42.42.42.42.42.42.4L(m)242424242424242424242424为安全起见，矿井在水淹区(小窑积水区)下进行掘进时各煤层各留30m防水煤（岩）柱。（2）在水淹区(小窑积水区)下同一煤层中进行开采时，先查明积水区的边界，然后用“井田边界煤(岩)柱的留设”公式进行计算。水文地质条件为中等类型的矿井，可用下述公式计算煤柱宽度：式中：L顺层防水煤柱宽度（m）；M煤厚（m），KP煤的抗张强度（kgf/cm2），KP取10kgf/cm2；P水头压力（kgf/cm2），P20kgf/cm2；K安全系数，一般取25，本设计取5。经计算在水淹区(小窑积水区)下同一煤层中进行开采时各层煤防水煤柱宽度见表5。表5 水淹区(小窑积水区)下同一煤层中进行开采时各层煤防水煤柱宽煤层编号kM(m)P （kgf/cm2)Kp（kgf/cm2）LM353.03201018.6M450.8820105.4M5-150.8420105.1M552.5201015.3M751.63201010M950.9520105.8M1150.920105.5M1753.63201022.2M1952.92201017.9M2051.5420109.4M2450.8220105M2651.1320106.9为确保安全开采，水淹区(小窑积水区)下同一煤层中进行开采时各煤层防水安全煤柱留设宽度不小于30m。（3）在水淹区(小窑积水区)下的煤层中进行开采时，防水煤(岩)柱的留设不得小于导水裂隙带最大高度与保护带厚度之和计算。积水区下煤层中回采：LH导+H保式中：L顺层防水煤柱宽度（m）；H导导水裂隙带最大高度（m），根据三下采煤规程：HL=20M0.5+10Hb=4M（该矿井煤系地层中的岩层主要为细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及泥岩，多属中硬岩层，故Hb=4M）式中： M煤层最大厚度（m）；根据各煤层最大厚度和层间距计算，在上覆煤层水淹区下开采下伏煤层时所需防隔水岩柱厚度见表7-2-6。表-6 上覆煤层水淹区下开采下伏煤层时所需防隔水岩柱厚度煤层编号煤层最大厚度（m）层间距（m）所需防隔水岩柱厚度（m）M33.30932.9M40.922332.3M5-10.88653.2M52.651342.3M71.651234.1M91.011533.3M110.952062.8M173.652056.2M192.96341.8M201.616232.6M240.901636.7M261.20由上表可知，除M24煤层与上覆M20煤层的层间距62.0m所需防隔水岩柱32.6m外，其余各煤层在上覆煤层水淹区下开采时所需防隔水岩柱厚度均本煤层与上覆煤层的层间距，因此，在上覆煤层水淹区下开采相邻的下伏煤层时，必须对上覆煤层采空区积水采取疏干放水措施，否则，不得在上覆煤层水淹区下开采相邻的下伏煤层，对于M24煤层，虽然所需防隔水岩柱32.6mM20M24煤层的层间距62.0m，但计算所采用的层间距为原储量报告提供的平均层间距，考虑到地质条件的复杂性和多变性，建议开采M24时，仍需对M20煤层的采空区积水采取放水疏干措施。4、煤层露头及风氧带防水煤柱该矿井M3、M4、M5-1煤层浅部已开采，故只考虑其他煤层的露头及风氧化带防水煤柱的留设。煤层露头无覆盖或被粘土微透水层覆盖按下式计算防水煤柱L=H冒落+H保=12M+3M=15M式中：H冒落-地表风化带冒落按防治水规程为12M（M为煤层厚度m）；H保-为保护层高度，软弱岩组按3M（M为煤层厚度m）；表7-2-7 沿煤层露头及风氧带而留设的防水（岩）柱宽度煤层编号M(m)LM52.537.5M71.6324.5M90.9514.3M110.913.5M173.6354.5M192.9243.8M201.5423.1M240.8212.3M261.1317为防止地表水溃入井下沿煤层露头及风氧带而留设的煤柱称煤层露头及风氧带防水煤柱，同时考虑该矿小煤窑开采的影响，沿煤层露头及风氧带而留设的煤柱各层均取60m垂高。5、井筒及大巷煤柱为保护井筒及大巷而留设的煤柱称井筒及大巷防水煤柱。留设宽度20m。6、工业场地煤柱沿工业场地边界外推15m宽围护带，按自然塌陷角用垂线法留取。7、地表水煤柱鲁楚河从矿区内西北侧流过，沿途河岸离M26煤层最小处为28m，离M24煤层最小处为54m，离其他煤层距离更远，煤层倾角平均为22 ，因此除开采M26煤层需留设河流保护煤（岩）柱外，其他煤层可以不留设河流保护煤（岩）柱。M26煤层开采时河流下保护煤柱的预留以楚鲁河河岸每侧外推平距30m作护围带，再按岩层塌陷角计算保护宽度（取经验值为75）留设河流保护煤（岩）柱。煤柱宽度：L=30cos22 +28/tan75 =35.3m开采M26煤层时河流下保护煤柱的预留以楚鲁河河岸每侧留设煤柱宽度为35.3m。8、各种煤（岩）柱尺寸见表8。表8 各种煤（岩）柱尺寸表煤（岩）柱名称M3M4M5-1M5M7M9M11M17M19M20M24M26断层煤（岩）柱（m）3030303030/导水钻孔煤（岩）柱（m）/20203020202020矿井、水平、采区边界煤（岩）柱（m）404040404040405040404040水淹区(小窑积水区)下同一煤层掘进防水煤柱（m）303030303030303030303030水淹区(小窑积水区)下同一煤层采煤防水煤柱（m）/32.932.353.242.334.133.362.856.241.832.636.7水淹区(小窑积水区)下煤层采煤防水煤柱（m）303030303030303030303030煤层露头及风氧带防水煤柱（m）606060606060606060606060井筒及大巷而留设的煤柱（m）202020202020203020202020由于该矿M3、M4、M5-1浅部煤层已开采，故开采M5、M7、M9、M11、M17、M19、M20、M24、M26煤层时，浅部按煤层露头及风氧带防水煤柱留设煤柱，设计煤柱宽度为60m。回采工作面必须在留设煤柱下方作业。六、排水系统矿井正常涌水量为42m/h最大涌水量为100m/h，主水仓容积为700m，副水仓容积为600m。 现1300水平已形成主排水系统。装机为MD155-30*6型水泵3台，一台工作、一台备用、一台检修，配机功率132KW，排水管路为两趟1594.5无缝钢管至地面。水泵机组电源由中央变电所2台KBSG-500-10/0.69型动力变压器提供，电源电缆为MY-3*120型矿用低压橡套电缆，运行方式为一回路工作，一回路带电备用。水泵、管道排水能力及水仓容积均满足煤矿安全规程要求。并配备有ZY-1250煤矿用液压钻机1台、ZY-750煤矿用液压钻机4台，矿用瞬变电磁仪TEMHZ75 一台，专为井下物探使用。七、参考资料矿井水文地质调查报告矿井水文地质类型划分报告盘县响水镇蟒源煤矿2015年度采掘计划八、采掘区域采空区积水隐患根据我矿2015年