煤矿矿井防治水中长期规划方案.doc

0 目录目录 前前 言言.3 第一章、矿井概况及开发现状第一章、矿井概况及开发现状.4 第一节、矿井概况.4 一、矿井位置4 二、矿井地形地貌4 三、矿井交通条件4 四、矿井气象4 五、矿井采矿范围4 六、矿井开采煤层5 七、矿井开采煤层顶底板5 八、矿井地质构造5 九、矿井瓦斯、煤尘、煤层自燃倾向性、地温6 第二节、矿井生产现状.6 一、矿井开拓系统6 二、矿井通风系统7 三、矿井运输系统8 四、矿井供电系统8 五、矿井供水、消防、防尘洒水系统9 六、矿井安全监控系统9 七、矿井通讯联络系统9 八、矿井人员定位系统9 九、矿井压风系统9 十、矿井紧急避险系统9 十一、矿井防灭火系统9 第二章、矿井水文地质的基本情况第二章、矿井水文地质的基本情况.10 第一节、矿井水文地质概况.10 一、矿井区域水文地质10 二、矿井水文地质12 三、断层含、导水特征14 四、矿井涌水量15 五、矿井水文地质类型15 第二节、井下排水系统.15 1 一、矿井排水系统15 二、地面沉淀池排水16 第三章、矿井主要水害第三章、矿井主要水害.16 第一节、矿井充水因素分析.16 一、充水水源16 二、充水通道17 三、充水方式19 第二节、矿井主要水害类型.19 一、大气降水和地表水水害隐患19 二、顶板水水害威胁19 三、老空水水害威胁19 四、封堵不良钻孔20 第四章、矿井主要水害治理方案第四章、矿井主要水害治理方案.21 第一节、矿井发生突水的原因分析.21 第二节、矿井水防治的整体规划.22 一、矿井水防治整体思路22 二、矿井水防治整体规划的确定23 第三节、井下水害治理方案.25 一、留设防水煤岩柱25 二、井下探放水25 三、疏干降压25 四、安全技术措施26 第五章、矿井防治水实施计划及预期效果第五章、矿井防治水实施计划及预期效果.29 第一节、矿井防治水实施计划.29 一、组织机构29 二、资金管理30 三、实施保障措施30 四、实施计划30 第二节、矿井防治水实施后的预期效果.31 一、预期效果31 二、应加强的工作32 2 前前 言言 矿井水灾是煤矿常见的一种灾害。随着我矿步入矿井机械化改造联合 试运转，转入正式生产，矿井水害成为继火灾、瓦斯事故后影响我矿生产 安全的第三主要灾害。 为了贯彻落实好煤矿安全规程第二百八十四条、 国务院关于进 一步加强企业安全生产工作的通知 、国家安监总局的煤矿防治水规定 和上级主管部门的相关规定，杜绝水害事故的发生，保障从业人员生命及 财产的安全，结合我矿的水文地质情况实际及矿井五年生产规划，坚持 “预防为主，防治结合”的方针，按照当前与长远、局部与整体、地面与 井下、防治与利用相结合的原则，根据不同的水文地质条件，落实“探、 防、堵、截、排”等相应的措施。编制防治水中长期（五年）规划。 同时要在整体规划的基础上，根据轻重缓急，抓好年度防治水工作， 要严格检查，堵塞漏洞，防患于未然，确保矿井防治水工作按计划有条不 紊地进行，使防治水规划落到实处，水害得到有效防治。 3 第一章、矿井概况及开发现状第一章、矿井概况及开发现状 第一节、矿井概况第一节、矿井概况 一、矿井位置一、矿井位置 矿井位于 xx 镇 x 内 x，隶属 x 镇管辖。矿井地理坐标：东 。 二、矿井地形地貌二、矿井地形地貌 矿井地处 x 黄土高原南部，亦属 x 黄土高原南部塬梁沟壑区的一部分。 井田内塬梁破碎，沟壑纵横，地表起伏较大，地形轮廓为北高南低，东高 西低，塬面高程一般为 1120 米左右，沟谷标高为+912 米，相对高差 208 米左右。 三、矿井交通条件三、矿井交通条件 矿井距 x 县城 19km，距 x176km,南西距 312 国道、x 高速 18km，x- 矿山-x 公路从矿井东侧通过，道路平坦，交通运输便利。 四、矿井气象四、矿井气象 本区为大陆性半干旱气候，年平均气温 11.1，一月份最低平均 9.1；七月份最高平均 31.5。霜冻期为十月至次年四月。冻土层厚度最 大 50cm。年平均降雨量 553mm，多集中在七、八、九月份，七月份最多， 平均 128.66mm。十二月最少，平均 3.5mm。三至五月为西北季风期，最 大风速为 17m/s。 五、矿井采矿范围五、矿井采矿范围 井田范围由 10 个拐点圈定，井田东西长约 1.5Km，南北宽约 0.8km， 面积约为 0.7599km2，井田大致呈倒三角形状。开采煤层为 5 号、8 号煤 层，采矿许可证号：x 煤层开采标高+871+740m；截止 2017 年底，剩余 保有资源/储量 477.6 万吨（其中 5 号煤层保有资源量 1.503Mt，8 号煤层 保有资源量 3.273Mt） ，矿井剩余可采储量 252.02 万吨。 4 六、矿井开采煤层六、矿井开采煤层 井田含煤地层为中生代中侏罗统延安组，厚度一般 57115m，最大 厚度 158.83m，含 8 个煤层。本矿井内煤层分布有三层，编号 3、5、8 煤 层，其中以 8、5 号煤层可采。煤层倾向，南部北倾，北部南倾，煤层倾 角 58 8 煤层为最下部煤层，厚度 3.005.97m，平均厚度为 3.44mm，属 低中灰、低中硫、低磷、中高发热量、高挥发分、含油、高熔灰分的 不粘结煤弱粘结煤。 5 煤层其下与 8 煤层相距 40.16m，煤层厚度变化 0.104.00m，平均 厚度 1.65m，属富灰、中硫、高挥发分、含油、高熔灰分的不粘结煤弱 粘结煤。 七、矿井开采煤层顶底板七、矿井开采煤层顶底板 5 号煤层顶板为灰色泥岩、砂质泥岩并见炭质泥岩伪顶。底板为含根 土的铝土质砂岩、泥岩及薄层炭质泥岩。 8 号煤层直接顶板为深灰色泥岩、砂质页岩及粉砂岩，并常见炭质泥 岩伪顶，基本顶板为灰色细粒砂岩。直接底板为砂质粘土，多见炭质泥岩 伪底。伪底之下多为灰色含鲕状小结核的铝土质泥岩夹细砂岩，遇水膨胀， 有底鼓现象。 八、矿井地质构造八、矿井地质构造 矿井位于近东西向次级向斜轴部，向斜南翼倾角 8，北翼倾角 5， 在井田南部与二号井边界之间发育一条近东西向的正断层 F2，向东延至旬 邑百子煤矿，向西延伸至二号井田范围，断距 321m，长约 300m400m，除此之外，再未发现断层。由于 F2 断层分布于矿井南部边 界，对少部分煤层开采有所影响，对整个矿井煤层破坏影响不大，总体来 说，矿井构造简单。从目前已有资料和该区已有矿井的开采情况来看，未 发现有火成岩侵入，也未发现煤层有风化现象。 5 九、矿井瓦斯、煤尘、煤层自燃倾向性、地温九、矿井瓦斯、煤尘、煤层自燃倾向性、地温 1、瓦斯 依据陕西省煤炭生产安全监督管理局关于 2014-2015 年度第二批矿井 瓦斯等级鉴定结果的通知“陕煤局发201548 号”文，矿井绝对瓦斯涌出 量为 0.54m3/min，相对瓦斯涌出量为 3.97m3/t； 绝对二氧化碳涌出量为 1.19m3/min，相对二氧化碳涌出量为 8.74m3/t，属低瓦斯矿井， 2、煤尘 根据陕西煤矿安全装备检测中心 2012 年 1 月 17 日出具的煤尘爆炸 性、煤层自燃倾向性鉴定检验报告 ，煤尘火焰长度400mm，抑制煤尘爆 炸最低岩粉量为 75%，开采煤层煤尘有爆炸性。 3、煤层自燃倾向性 根据陕西煤矿安全装备检测中心 2012 年 1 月 17 日出具的煤尘爆炸 性、煤层自燃倾向性鉴定检验报告 ，开采煤层自燃倾向性等级为 I 类容易 自燃煤层。 4、地温、冲击地压 根据我矿多年开采以及邻近矿区开采煤层情况，我矿煤层无地温、冲 击地压现象。 第二节、矿井生产现状第二节、矿井生产现状 x 陈家坪煤炭有限责任公司三号属镇办煤矿，1985 年筹建，1987 年投 产，生产能力 6 万吨。2015 年 9 月开始进行 30 万吨/年机械化改造工作， 2017 年 12 月完成了矿井联合试运转验收工作。 一、矿井开拓系统一、矿井开拓系统 1、矿井井筒 矿井采用主、副、风三个井筒布置，单水平开拓，盘区开采。 主斜井 X：3880754.135，Y：36515865.212，H：+939.860，方位 6 61，坡度 22，斜长 380m； 副立井 X：3880623.248，Y：36515796.840，H：+921.414，垂深 137m； 风立井 X：3880595.182，Y：36515741.276，H：+935.664，垂深 143m。 主斜井采用锚喷半圆拱支护，副立井、风立井为料石砌碹支护。 2、矿井硐室 中央泵房、水仓：布置在 8 号煤层副井底布置，中央水仓（主仓长 56m，副仓长 46m，水仓断面 10.2m2，容积分别为 485.5m3、398.8m3，合 计容积为 884.3m3） 。中央泵房 43m，断面 12m2，中央水仓、泵房均采用 锚喷半圆拱支护，支护厚度为 300mm。 中央变电所：布置在 5 煤北机轨合一大巷和 5 煤北回风大巷之间的联 络巷中。长度 28m，断面积 9.6m2，采用锚网喷支护，采用独立回风。 自救器接力站：布置在五煤西翼专用回风巷与五煤层西翼机轨合一巷 之间的联络巷，长度 28m，断面积 9.6m2，采用锚网喷支护。 3、矿井水平（盘区）大巷 五煤机轨合一大巷：布置在 5 煤层中，采用工字钢支护，巷道断面变 更为 7.8m2，支护间距 0.7m，上口净宽 2.8m，下口净宽 4.0m，净高 2.3m。 五煤回风大巷：布置在 5 煤层中，采用工字钢支护，断面变更为 6.0m2，支护间距 0.7m，上口净宽 2.2m，下口净宽 3.1m，净高 2.3m。 4、采掘工作布置 回采工作面采用倾向长壁一次采全高采煤方法，机械化采煤，单体液 压支柱配 型钢梁控制顶板，全部跨落式管理顶板。 掘进工作面采用爆破破煤，刮板输送机运煤，工字钢梁梯形支护。 7 二、矿井通风系统二、矿井通风系统 矿井通风方式：中央并列式；矿井通风方法：机械抽出式。 主斜井、副立井进风，回风立井回风，地面安装 FBCDZ-NO16A 型防 爆轴流对旋式通风机二台，一台工作，一台备用，电机功率：255KW， 风量 16003/min，反风率：60%。 回采工作面采用“”型通风，掘进工作面采用局部通风机压入式通 风。 三、矿井运输系统三、矿井运输系统 1、主斜井安装一台 DTL-1000/20/2110 胶带运输机运输煤（矸） ，电 机功率 2110kW，带宽 B=1000，带速=1.6/，输送量 Q=150t/h， 输送长度 390 米。 2、副立井安装 2JTP-1.60.9P 型矿用提升绞车，配备 1t 普通标准罐 笼，提升人员、材料、矸石，电机功率 132KW，选用 24.5mm 钢丝绳。 3、采煤工作面运煤（矸） 经工作面刮板运输机运输顺槽刮板运输机运输顺槽带式输送机 五煤机轨合一巷一、二部带式输送机主斜井煤仓主斜井胶带运输机 地面。 4、掘进工作面运煤（矸） 经跟迎头刮板运输机巷道型带式输送机五煤机轨合一巷一、二部 带式输送机主斜井煤仓主斜井胶带运输机地面。 5、采掘工作面材料运输 地面副立井副立井五煤车场五煤机轨合一巷采掘工作面。 四四、矿井供电系统、矿井供电系统 1、地面供电 矿井生产区建有一座 10/0.4KV 变电所,其中一回电源以 LGJ-150/10km 的 10KV 线路引自张洪 35/10KV 变电站，另一回电源以 LGJ-150/5m 的 8 10KV 线路引炭店 35/10KV 变电站。矿井生产区 10KV 变电所安装 2 台 S11-800/10/0.4KVA 型电力变压器，以 380/220V 电压供地面用电。 2、井下供电 井下供电采用两回 10直接下井的供电方式。五煤机轨合一巷布置 中央变电所一座（电压 660v） ，向采掘工作面、辅助设备、排水设备供电。 布置工作面配电点一座，向采煤工作面供电（电压 1140v） 五、矿井供水、消防、防尘洒水系统五、矿井供水、消防、防尘洒水系统 矿井地面修建设 200m静压水池一座，供水、消防、防尘主管路采用 50 无缝钢管，支管 25 无缝钢管。管路已全部铺设至矿井所有巷道及 采掘工作面。 六、矿井安全监控六、矿井安全监控系统系统 矿井安装了 KJ73N 型煤矿综合监控系统。井下安装了 3 组分站，配备 26 个探头，对井下采、掘、运各环节的瓦斯、风速、负压、温度、一氧化 碳等进行安全环境监测。 七、矿井通讯联络系统七、矿井通讯联络系统 矿井调度室安有程控电话，确保矿内外联系方便；在地面调度室设置 有 JSY-2000-03D 型数字程控交换机一台，井下各采掘工作面、运输转载 点及主要硐室均安设有防爆电话，确保了井上下通讯畅通。 八、矿井人员定位系统八、矿井人员定位系统 矿井配置了一套 KJ237 型人员定位系统，井下安装 3 台 KJF82 型分站， 12 个接收器，对入井人员实现全覆盖检测。 九、矿井压风系统九、矿井压风系统 矿井地面配备两台 DH-175A 型喷油螺杆式空压机，一台工作，一台 备用。压风主管选用 1084mm 无缝钢管，支管 504。压风自救系 统管路已全部辐射各避灾路线和采掘工作面。 十、矿井紧急避险系统十、矿井紧急避险系统 矿井在 5 号煤西翼机轨合一巷与 5 号煤西翼总回风巷之间联络巷内建 9 设、安装了自救器接力站，并配套了相关设备和材料。 十一、十一、矿井防灭火系统矿井防灭火系统 矿井在工业广场办公楼北侧设黄泥灌浆搅拌站、泥浆池。黄土经搅拌 机搅拌均匀后，经管路输送至回风立井，通过重力进入五煤机轨合一巷、 工作面运输顺槽，对采空区进行灌浆。 第二章、矿井水文地质的基本情况第二章、矿井水文地质的基本情况 第一节、矿井水文地质概况第一节、矿井水文地质概况 一、矿井区域一、矿井区域水文地质水文地质 1、 地形地表水 矿区位处泾河流域中游，地表水呈树枝状分布，泾河及其支流流量随 季节而动态变化。泾河几个较大支流如四郎河、红星河、西孔河、水帘河、 南沟河、大路河等年均流量不大，多为 0.20.8 m3s。区内 x 河自北向 南穿过矿井东南部边界，流入泾河，为常年流水，平均流量 0.2m3/s，最 小流量 0.0667m3/s，流量甚小且受季节影响明显 2、区域含、隔水层 （1） 、孔隙潜水含水层 、第四系冲洪积孔隙潜水含水层 分布于泾河及支流河谷和部分荒溪中，上部为砂质粘土及粉砂为主， 下部为砂及泥砂填隙的卵砾石层，厚度几米18 米。据泾河滩 A4 水文普 查钻孔抽水资料：单位涌水量为 2.96Lsm；泾河支流简易抽水试验： 单位涌水量 0.65Lsm。在不同的沟谷中矿化度不一，可从 0.29 gL 变 化至 4.58gL。主要受大气降水补给，其次为基岩裂隙水补给，潜水面因 季节动态变化。 、第四系黄土孔隙潜水含水层 10 广泛分布于残塬、梁峁及沟谷斜坡地带，上部为马兰组（Q3m）黄土， 厚度 015m，为浅黄色砂质粉土，发育垂直节理，多见陡壁、落水洞 （孔）和土柱等独特地貌景观，透水而不含水；中部为离石组（Q2L）黄 土，其中夹有 10 余层古土壤层，最大厚度 120m 左右。该层中上部孔隙性 稍好，可见民用水井，是相对弱的含水层，据水文地质普查，邻区 x 境内 五眼井抽水实验，单位涌水量 0.040.58Lsm，由大气降水补给，矿 化度一般在 0.5gL；下部午城组（Q1W）粘土质黄土，致密坚硬程度略 高于夹有的古土壤层及钙质结核层，厚度约 50m 左右，有相对隔水作用。 、新近系保德组粘土隔水层 彬旬地区广泛分布，厚度变化大可由 080m 左右。上部为浅棕 桔红色石化粘土和砂质粘土，具隔水作用；下部夹有不稳定浅棕浅灰褐 色砾石层，最厚可及 10m，是厚度不大的含水层，泉涌流量大者 5Ls， 小者仅 0.005Ls，矿化度一般 0.3gL。补给源以降水渗入为主。此含水 层常与下伏含水层接触（白垩系下统碎屑岩）局部形成联合蓄水构造，其 水质、补给和排泄出现多样化。 （2） 、基岩裂隙承压含、隔水层 、白垩系下统洛河组和宜君组含水层 分布较广，以中粗粒砂岩和砾岩为主，砂岩约占 2030%，砾岩约占 7080%，砂质泥岩甚少。粗碎屑岩类分选差，孔隙接触，砂质填隙，泥 质胶结。据统计单位涌水量平均 0.3305 LSm。富水性中等。 、侏罗系中统安定组相对隔水层 区域分布普遍，厚度 30121m，变化大。岩性以泥岩为主夹有含砾 粗砂岩，两者比例 31，富水性极弱，可视为相对隔水层。 、侏罗系中统直罗组弱含水层 分布普遍，岩性以中细粒砂岩为主，泥质胶结。邻区 x 聚煤盆地， 岩性、结构、胶结物及其类型与本区可以对比，钻孔抽水实验单位涌水量 11 0.000050.0026Ls.m，渗透系数 0.00350.01646md，矿化度为 2.3720.45gL，富水性弱。 、侏罗系中统延安组弱含水层 该组为煤系地层，上部为灰白色中粗粒砂岩间夹泥岩，中下部为炭 质泥岩，粉砂质、炭质泥岩及煤层，涌水量 0.000460.000741s.m，渗 透系数 0.000380.001274md，富水性微弱。 、侏罗系下统富县组为相对隔水层 主要由铝土质粘土岩和细砂岩组成，为较好的隔水层。 、三叠系上统胡家村组相对隔水层 为煤系地层基底，砂质泥岩、泥岩及细粉砂岩间层。该层埋藏深， 裂隙不发育，水量极少。 3、区域地下水补给、径流及排泄条件浅析 由于本区有独特的地质地貌条件，决定了不同类型地下水的补、径、 排条件的一般性和特殊性。地下水主要受大气降水补给，补给量受降水形 式、降水强度、含水层岩性特征、地形地势及地貌等多种因素控制。浅层 地下水接受补给后由地势高处向低处流动，被沟谷切开后以渗流或泉涌的 形式排泄于地表。基岩裂隙水接受潜水、地表水及大气降水补给，向深部 运移，沟谷切出地表后，以泉的形式排泄于地表，部分向深部运移形成高 矿化度的承压水。本区基岩裂隙水顶托补给不太明显。 二、二、矿井水文地质矿井水文地质 1、地表水 矿井井田内仅有一条 x 河自北而南从井田东部穿过，向下游汇入泾河。 x 河为长年流水，春冬季节流量小，夏秋季节流量较大，主要靠大气降水 补给，一般流量 0.2m/s，最大流量 10.7 m/s，最小流量 0.0667 m/s，除此 外，井田内其它沟谷均为季节性流水。 2、含水层 12 根据矿区详勘地质报告及矿井水文地质类型划分报告分析，该矿井田 共有以下几个含水层组，由上至下简述如下： （1) 、第四系松散沉积物孔隙含水层（Q） 该层为沟谷带状分布的全新统洪冲积物，上部以浅棕色砂质粘土为主， 下部为含泥沙的卵砾石层。富水性中等，补给来源以大气降水为主。水质 为 HCO3-CaNa 型，民用水井以此含水层为取水层。 （2） 、下白垩统洛河组砂岩含水层（K1l） 该层岩性以棕红色中粒砂岩为主，局部夹灰色砾岩，泥钙质胶结，松 散，具有大型交错层理，裂隙发育，水质为 HCO3-CaMg 及 HCO3- NaMg 型，为基岩中等富水性含水层。 据邻近燕家河井田水 Y4 号钻孔对洛河组砂岩含水层抽水试验，单位 涌水量 0.1675L/s.m，渗透系数 0.1137m/d，水化学类型 HCO3-CaMg 型， 矿化度 0.485g/L，为中等富水含水层。 （3） 、中侏罗统直罗组下段含水层(J2Z1) 该层岩性主要由中粗粒砂岩组成，底部粒度变粗，为含砾粗砂岩。泉 水出露较多，最大流量为 0.78L/s ，水质为 HCO3-NaMg 型淡水。 据邻近燕家河井田水 Y4 号钻孔对直罗组、延安组含水层混合抽水试 验，单位涌水量 0.0002435L/sm，渗透系数 0.000476m/d，为极弱含水层。 （4） 、中侏罗统延安组砂岩含水层（J2y） 该层普遍分布，岩性以泥岩、砂质泥岩、粉砂岩互层为主，夹炭质泥 岩和煤层，厚度 14.18-64.4m。除部分砂岩层弱含水外，其余均为相对隔水 层。由于含水层是处于封闭状态的裂隙承压含水层，对延安组进行抽水试 验后，确定该组为富水性微弱的含水层。 3、隔水层 根据矿区详勘地质报告及矿井水文地质类型划分报告分析，该矿井田 13 共有以下几个隔水层组： （1） 、新近统保德组红色粘土隔水层（N2b） 该层分布于 x 谷两岸基岩之上。上部以浅棕红色砂质粘土为主、致密、 塑性强，含钙质结核，厚 070m，为良好的隔水层。 （2） 、下白垩统宜君组砾岩隔水层（K1y） 该层岩性为灰色砾岩，砾岩成分有石英岩、砂岩等，钙质胶结，致密 坚硬，视为隔水层。 （3） 、中侏罗统直罗组上段隔水层（(J2Z2) 该层岩性由紫杂色泥岩、粉砂岩组成，厚度 27.9464.36m，该段因厚 度大，分布较稳定，为上、下含水层之间的相对隔水层。 （4） 、下侏罗统富县组隔水层(J1f) 该层一般分布不均匀，岩性以杂色泥岩、砂质泥岩为主，局部夹薄层 粉砂岩，泥质胶结，视为局部隔水层。 4、地下水补给、径流、排泄条件 （1） 、第四系松散沉积层孔隙潜水主要受大气降水补给，其次为地表 泾流补给，潜水由北向南，由高处向低处流动，最终以下降泉的形式在低 洼或沟谷地带排泄于地表；同时地表水体沿下部基岩风化裂隙或其它节理、 裂隙下渗补给。 （2） 、碎屑岩类孔隙、裂隙水 露头区直接受地表水及大气降水渗透补给，埋藏区受区域侧向补给和 上部地下水渗透补给，形成深层承压水，含水基岩岩层被沟谷切割其水以 泉的形式（具承压水性质为上升泉）排泄于地表。 三、断层含、导水特征三、断层含、导水特征 矿井位于近东西向次级向斜轴部，向斜南翼倾角 8，北翼倾角 5， 在井田南部与二号井边界之间发育一条近东西向的正断层 F2，向东延至旬 邑百子煤矿，向西延伸至二号井田范围，断距 321m，长约 14 300m400m。由于 F2 断层分布于矿井南部边界，对少部分煤层开采有所 影响，对整个矿井煤层破坏影响不大，除此之外，在 513 工作面掘进时遇 2.5m 小断层，但无水涌出，总体来说，矿井构造简单导水性较弱。 四、矿井涌水量四、矿井涌水量 1、矿井目前涌水情况 目前，矿井正常涌水量一直稳定在 5080m/h 左右,涌水主要来自斜 井和井底车场越界的 x 矿老巷长流水。由于近两年矿井一直进行技术改造， 工作面无涌水。根据调查，井下巷道掘井过程很少遇到煤层出水现象，8 号煤以上的含水层富水性较弱，工作面回采后顶板仅有少量淋水及底板渗 水现象发生，出水量约 56 m/h。 2、近五年矿井涌水量预测 矿井计划未来 5 年开采 5 号煤层、8 号煤层。513 首采工作面于 2016 年 9 月份掘成，掘进期间虽然无水，但由于 5 号、8 号煤层（以往开采资 料）采后导水裂隙带沟通了延安组与直罗组含水层，预计矿井涌水量会有 一定量的增加。借鉴邻近矿井 5 号、8 号煤层水文资料，采用比拟法，按 矿井 30 万吨/a 的生产能力，计算矿井一般涌水量为 88.75m3/h，最大涌水 量为 139.5 m3/h。 五、矿井水文地质类型五、矿井水文地质类型 矿井涌水主要来自煤层以上的砂岩孔隙裂隙水。根据x 陈家坪煤炭 有限责任公司三号矿井水文地质类型划分报告 ，矿井一般涌水量为 88.75m3/h,最大涌水量为 139.5 m3/h。现矿井实际一般涌水量为 30m3/h,最 大涌水量为 50 m3/h。水文地质勘探类型为二类一型，即 5 号煤层水文地 质为简单型，8 号煤层水文地质为中等型。 15 第二节、井下排水系统第二节、井下排水系统 一、矿井排水系统一、矿井排水系统 矿井中央泵房、水仓布置在 8 号煤层副井底布置，中央水仓（主仓长 56m，副仓长 46m，水仓断面 10.2m2，容积分别为 485.5m3、398.8m3，合 计容积为 884.3m3） 。泵房安装 4 台 150D306 型矿用离心式水泵，正常 涌水时 1 台工作，2 台备用，1 台检修，最大涌水时 2 台同时工作；两趟 排水管路由副立井底水泵房经管子道，沿副立井井筒敷设至地面，矿井涌 水全部排至地面污水处理站。 盘区不设置水仓，工作面涌水通过聚集到临时水窝，采用潜水泵抽排 至大巷水沟，自流至中央水仓。 二、地面沉淀池排水二、地面沉淀池排水 矿井水经地面沉淀池沉淀，再进入净化处理系统后，通过水沟排入 x 内。 第三章、矿井主要水害第三章、矿井主要水害 第一节、矿井充水因素分析第一节、矿井充水因素分析 一、充水水源一、充水水源 1、大气降水 据 x 气象站资料，井田内平均降雨量 553mm，多集中在七、八、九月 份，而蒸发量远大于降雨量，加之地表泄水条件较好，大气降水以面流和 片流的形式很快排泄到沟谷流走，只有少量降雨下渗补给水层。矿井涌水 量与大气降雨没有关系。 2、地表水 区内地表水系只有 x 属常年流水，在井田东部自北而南穿过井田，年 均流量 0.2m3/s，流速 1.3m/s，其他均为季节性沟谷流水。地表水只在局部 16 基岩出露区域与含水层存在较弱的水力联系，与矿井涌水不存在水力联系。 矿井未来 5 年开采位于西南部的 5 号煤层及西南部的 8 号煤层，远离河流， x 河不对矿井充水造成威胁。 3、地下含水层水 8 号煤层位于延安组底部，其开采期间直接充水含水层为延安组砂岩 含水层。由于延安组含水层富水性极弱，裂隙不甚发育，加之煤矿工作面 较短，顶板冒裂带发育不高，含水层对开采影响不大，生产过程涌水量不 大，未发生过集中出水现象，采后顶板冒落区有少量淋水现象，底板有慢 慢向外渗水现象发生。 5 号煤层位于延安组中部，其直接充水含水层将不仅来自延安组砂岩 含水层，还将来自直罗组下段含水层水。 4、采空区积水 矿井井主体构造为一向斜，8 号煤层开采以来，已经形成一定面积的 采空区，采空区主要位于向斜的两翼。从矿井水文地质观测资料反映，矿 井采空区没有积水现象。但从矿井安全管理角度，在准备 8 号煤层盘区巷 道，对采空区留设 40m 的隔水煤柱，巷道留设排水沟，一旦采空区有涌水， 可以自行流入盘区水仓，再由盘区水仓水泵、中央水仓水泵接续排至地表。 5、构造水 513 工作面掘进时遇 2.5m 小断层，但无水涌出，以往开采东南部 8 号 煤层时，未揭露断层，井田内暂未发现构造水的存在。 6、废弃矿井水 目前矿井涌水主要来自东部 x 煤矿越界巷道涌水。 二、充水通道二、充水通道 1、采动裂隙 矿井断裂构造不甚发育，通过调查，矿井的充水通道主要为煤层采空 17 顶板冒裂所形成的导水裂隙。 即将开采的 5、8 号煤层属缓倾斜煤层，采用全部垮落法管理顶板， 上覆岩层主要为泥质胶结的砂岩和砂质泥岩。根据邻近矿井岩石力学试验 结果，属于中硬岩石，分别选取原国家煤炭工业局（2000 年）颁布的建 筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范中介绍的导水裂 隙带计算公式一与公式二对导水裂隙带高度进行了计算： 公式一： 6 . 5 6 . 36 . 1 100 M M Hf 公式二： 1020 M Hf 式中 Hf导水裂隙带最大高度， M累计采厚，取采高 1.65 公式一计算结果 Hf32.04m ，公式二计算结果 Hf35.69m 由以上两个经验公式计算出的导水裂隙带基本相近。为安全其间，采 用数值较大的公式二估算结果。 矿井 5、8 号煤层位于延安组中部，与下白垩统洛河组砂岩中等富水 性含水层之间有中侏罗统直罗组上端隔水层（厚 27.9464.36m)和下白垩 统宜君组砾岩隔水层（厚 3060m） ，5、8 号煤导水裂隙带一般不会沟通 到洛河组砂岩含水层，导水裂隙带高度仅发育至中侏罗统直罗组下段弱含 水层内，未来直罗组砂岩含水层与延安组砂岩砂岩将会成为矿井的直接充 水水源。 2、封堵不良钻孔 井田内仅有的 51 号一个钻孔，由于时间久远，虽已封孔，但不能保 证全部封闭质量合格，封闭不良的钻孔会成为煤层上下各含水层的联系通 道，采动过程中一旦被揭露，煤层顶底板充水含水层地下水将沿着钻孔补 18 给采掘工作面，造成矿井的涌（突）水事故。 3、其他导水通道 煤层上覆基岩以细粒砂岩、粉砂岩、泥岩为主。含水层、隔水层呈互 层结构，相互间隔，煤系地层天然状态下地层裂隙不发育，垂向补给极差， 侧向补给由于其渗透性差而微弱，故其为弱的充水通道。 三、充水方式三、充水方式 矿井充水通道主要来自井筒淋水、采掘工作面顶板淋水和目东部 x 煤 矿越界巷道涌水，因此本矿井充水方式主要以渗水、滴水、淋水为主，局 部（老空及日后灌水灭火遗留下的巷道积水）可能发生突水。 第二节、矿井主要水害类型第二节、矿井主要水害类型 矿井从机械化改造以来，开采活动集中在井田 5 号煤层中，未来 5 年 内煤矿生产主要集中在矿井西南部的 5、8 号煤层，下面主要根据矿井采 掘规划，针对近 5 年内开采情况分析开采受水害影响程度： 一、大气降水和地表水水害隐患一、大气降水和地表水水害隐患 矿井未来五年内，工作面回采集中在井田西南部的 5 号、8 号煤盘区， 该地段远离 x 河流，煤层埋深在 200m 以上，大气降水和地表水对开采的 影响不明显。 二、顶板水水害威胁二、顶板水水害威胁 在未来五年内，该矿井开采 5、8 号煤。5、8 号煤层位于延安组中部， 与下白垩统洛河组砂岩中等富水性含水层之间有中侏罗统直罗组上端隔水 层（厚 27.9464.36m)和下白垩统宜君组砾岩隔水层（厚 3060m） ，5 号 煤导水裂隙带一般不会沟通到洛河组砂岩含水层，导水裂隙带高度仅发育 至中侏罗统直罗组下段弱含水层内，未来直罗组砂岩含水层与延安组砂岩 砂岩将会成为矿井的直接充水水源。直罗组、延安组裂隙含水层整体富水 性为弱到极弱，但是存在新开采地段砂岩静水储量对开采的影响： 19 在回采初期基本顶冒落后，涌水量可能较大，当涌水量达到稳定后逐 渐变小，这部分水对矿井涌水影响有限。 三、老空水水害威胁三、老空水水害威胁 据记载，在明清时期矿井就有小窑采煤，东南边界 x 河西侧曾有老窑 分布，矿井采取过防护措施。矿井投产后在 8 号煤开采过程中未遇到过老 窑。但井田周边矿井越界开采现象严重，并有采掘巷道遇到越界巷道后涌 水事故发生。 井田范围东部百子煤矿主采 8 号煤层，5 号煤层局部进行了开采， 2013 年关闭。尽管两矿井田之间留有 100 米河床保安煤柱，矿井曾在井底 车场附近施工与斜井施工中遇到 x 煤矿的越界开采巷道，并先后发生了两 次透水现象，涌水量分别达 8m3/h 与 45m3/h。由于 x 煤矿地势高，该两处 巷道一直为长流水，且水量一直较为稳定。 井田北侧 x 五矿主采 8 号煤层，该井田西翼 5 号煤层厚度仅为 11.2 米左右，未开采，对陈家坪三号井 5 号煤层开采没有影响，但 8 号煤层有 越界开采形成的采空区。西南边界陈家坪二号矿井已停产关闭，但存在越 界采空区。 矿井曾通过 x 煤炭局及 x 煤炭有限公司协调，对北部边界的 x 煤矿五 号井及西南边界的陈家坪二号井越界范围基本掌握。 矿井未来几年开采 5、8 号煤层，开采区域主要集中于井田西南部西 翼下山区域，北侧 x 五矿 5 号煤层未开采；南侧陈家坪二号井有越界开采 现象，但是和该矿开采区之间有断层阻隔，因此相邻矿井采空区积水的威 胁不大。 四、封堵不良钻孔四、封堵不良钻孔 井田内仅有的 51 号一个钻孔，由于时间久远，虽已封孔，但不能保 证全部封闭质量合格，封闭不良的钻孔会成为煤层上下各含水层的联系通 道，采动过程中一旦被揭露，煤层顶底板充水含水层地下水将沿着钻孔补 20 给采掘工作面，造成矿井的涌（突）水事故。 根据充水因素分析，该矿矿井主要水害类型为顶板砂岩水裂隙水、关 闭的百子煤矿（空）水害构成，是该矿防治水的重点。矿井开采时的涌水 量虽不大，但在准备矿井 8 号煤层盘区，会发生不明老（空）积水，影响 矿井正常生产，甚至发生人身伤亡事故，会给矿井防治水工作带来一定难 度。在今后生产建设中采取以下防治水措施： 加强矿井地测防治水的预测预报工作，建立和完善水害防治规章制度， 编制完善年度防治水设计，建立水害防治的长效机制，建立合理完善的矿 井防排水系统，按照“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，坚持水害 防治“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采(掘)”的十六字原则，加 强地测防治水技术基础资料的收集和管理，加强现场涌水量测量及水害预 测预报，加强职工教育培训，了解掌握突(透)水预兆知识。在今后生产和 建设过程中，应采取“防、堵、疏、排、截、探、拦”七项水害综合治理措 施，提前对存在老（空）积水区域进行探放和疏导，加强对洛河组含水层 的防范，杜绝矿井透水事故发生，实现矿井安全生产。 第四章、矿井主要水害第四章、矿井主要水害治理方案治理方案 第一节、矿井发生突水的原因分析第一节、矿井发生突水的原因分析 矿区充水水源，正常情况下为顶板的孔隙裂隙含水层，并受地表水、 大气降水影响，但因该含水层富水性极弱而水量较小，不会对矿井生产造 成威胁。 根据矿区水文地质条件可能会发生的水害有： 1、掘进时可能遇到小的地质构造，产生裂隙水； 2、目前矿井采空区处于 8 号煤层东部，在西部准备施工过程中管理 不善可能造成防尘及其他生产用水漏入采空区造成积聚而导致事故； 21 3、钻孔封孔不彻底，5 号煤层、8 号煤层在 51 号钻孔附近回采或掘 进时，导致矿井突水； 4、矿井工业场地标高问题，目前工业场地标高虽较高，但下瀑雨时 可能导致部分水流入井下造成事故。 第二节、矿井水防治的整体规划第二节、矿井水防治的整体规划 一、矿井水防治整体思路一、矿井水防治整体思路 矿井水的防治是为了防止水害事故的发生，确保矿井建设和生产的安 全，减少矿井正常涌水及降低生产成本，使煤矿资源得到充分合理的回收。 为此，就必须做大量的防治水工作。 根据矿区的主要水害类型，应采取相应的“探、防、堵、截、排”等 综合防治措施。 1、探：必须配备相应的探放水设备，编制探放水设计，对采空区积 水等情况不明的地段，坚持采取“有疑必探、探防结合” 、 “先探后掘、长 探短掘”的原则。通常在下述情况下需要超前探水：巷道掘进接近采空 区；巷道掘进接近 51 钻孔；巷道接近或需要穿过含水层；采掘工 作面接近各类防水煤柱时；采掘工作面有明显出水征兆时。 2、防：巷道或工作面接近被淹井巷、积水老空时，应根据实际情况， 应预留足够的防水煤柱、隔水煤柱的措施，以防治透水事故的发生，以达 到安全生产的目的。 3、堵：在地表主要径流地带修建排水沟、防洪沟，将地表水引出矿 区排泄，从源头上减少地表水的入渗。 4、截：根据矿井涌水量、突水量及透水量的大小，在矿井下修建水 仓，截断及缓冲矿井涌水、透水对工作场所的危害。 5、排：井下应修建排水沟等设施，每次下大到暴雨时和降雨后，应 及时观测水情，查看井下涌水情况，应根据涌水量的大小，配足相应的抽 22 排水设备及检修和备用的抽排水设备，排水能力必须根椐矿井涌水量的大 小满足防治水规定 、 煤矿安全规程要求。 以上所述防治措施都有一定的使用条件和局限性，在采掘过程进一步 加强矿井水文地质工作，观测矿井内含水岩层出水性质及附近老空积水的 位置，预测老空水量，总结活动规律。 6、井下探水，在井下掘进工作面，接近老空区等可能积水地点，必 须进行探水工作，坚持“先探后掘、有疑必探”的探放水原则。 7、探明地下水源后，根据水量大小，有计划的进行防水，将其疏干， 消除水害对生命财产的威胁。 8、排水时严格控制排水速度和排水量，以免引起地面的塌陷速度增 快和地面建筑物的变形、倾斜、墙体开裂和井泉水位急剧下降。 9、建立可靠的排水系统和排水设施，加强维护，必须具备应急备用 水泵，保证正常排水不淹井。 10、水仓的淤积每半年至少清挖两次，雨季前必须清挖一次，保证正 常储水量，水沟的淤积要经常清挖，保证流水畅通。 11、保证水泵正常运转，备用泵保持良好状态。水泵、水管、闸门、 排水的电线路，必须经常检查和维护，在雨季前，必须全面检查一次，并 对全部工作水泵和备用水泵进行一次联合排水试验，发现问题即时处理。 12、水仓水位要经常保持在最低限度，排水泵工人要严守工作岗位， 当出现停电或发生其它意外停泵时要即时向值班人员汇报水位上升情况。 13、巷道的排水沟保证畅通，在采掘过程中对一些涌水点采取疏堵结 合的原则进行防治，有水害威胁的区域要留设足够的防水煤柱，保证安全。 二、矿井水防治整体规划的确定二、矿井水防治整体规划的确定 根据搜集、整理到的我矿水文地质资料可以看出，我矿的防治水工作 重点和难点在于地层裂隙水及东部百子煤矿老空水防治上，从源头上掐住 23 或减少对地层、保安煤柱的破坏，加强的探放，就可以从根本上减少和降 低水害的风险，同时再辅以各项地面水防治措施，基本上就可以解决我矿 的水害防治工作。针对上述情况，特提出水害整体防治规划如下： （一） 、防治突水规划 1、因井田勘探工程较少，要进行补充勘探，及时修编水文地质报告， 完善水文补勘，分析地层水的赋存规律，明确老空水的静水位标高及水力 联系，对隔水层的厚度承压进行专门的验算，进一步查清老空水对 8 号煤 层开采中的影响及能否造成大的水患，不断完善老空水的防治水方案。 2、对有 51 钻孔必须留设合理的保护煤柱或进行探放水。 3、进行开拓延伸井巷工程时，严格按照“有掘必探，先探后掘”的 原则，特别是接近老空区时，必须采取有力措施，配备可靠的排水设施， 严格按照作业规程、探放水设计、探放水措施进行探放水。禁止在没有设 立可靠的排水设施前，揭露和接近老空区。 （二） 、防地表水入井规划 1、对采空区上部形成了地面裂隙和塌陷，采用注浆充填的办法，堵 死或减少采空区内补给源头，对发现的漏水沟渠和河床要及时堵漏,地面裂 隙和塌陷地点必须及时填塞； 2、在雨季时生产技术科要派专人定期对井田范围内地表裂隙、陷落 及积水情况进行摸底排查。对容易积水的地点应修筑沟渠，排泄积水；对 范围大的无法填平的低洼地带，应用水泵抽水，防止水渗入井下；在各井 筒附近应修筑防洪坝，并每年汛期前必须将井筒周围的导水渠挖好疏通， 并由专人负责。 （三） 、防治空水规划 1、有计划的进行物探等手段，分析研究老空水分布范围，保证正常 生产。 2、健全老空区探放水体制 24 3、对老空区要按照规程的有关规定进行密闭，留设导水孔，加强观 测，及时将采空水排出；建立井田与相邻已关闭的 x、陈家坪二号井、五 号井采空区动态管理机制，掌握其采空范围、涌（积）水情况，防止采空 区积水涌入矿井，造成涌（突）水事故的发生。 第三节、井下水害治理方案第三节、井下水害治理方案 目前国内采用的防治水害措施主要有留设防水煤岩柱、井下探放水、 疏干降压、注浆堵水等措施。 一、留设防水煤岩柱一、留设防水煤岩柱 采用留设防水煤岩柱的方法把导水裂隙、老空区水、地表河流隔离， 保证煤层工作面的安全生产。 二、井下探放水二、井下探放水 采掘工作必须执行“有疑必探，先探后掘”的原则，在遇到下列情况 之一时，必须探水： （1）接近水淹或情况不明的井巷、老空、老巷时； （2）接近含水层、导水断层、含水裂隙密集带时； （3）接近或需要穿过强含水层时； （4）接近未封闭或封闭不良的导水钻孔时； （5）接近各类防水煤柱或打开隔离煤柱放水时； （6）接近水文地质条件复杂的地段，采掘工作有突（出）水征兆时； （7）接近有水或有稀泥的灌浆区时； （8）采掘地点受顶底板承压含水层的威胁，其岩柱厚度小于计算的 安全值时。 三、疏干降压三、疏干降压 疏干降压是指借助于各种不同的排水工程（井筒、巷道、石门、钻孔、 25 沟渠等）和相应的排水设备，疏干煤层顶板或煤层含水层水，迫使煤层底 板含水层水降低到一定水平，使采掘工作得以在水量尽可能小甚至完全疏 干的条件下进行。 矿井疏干降压主要有三个方法： 方法一：地表疏干 地表疏干主要用在预先疏干阶段，是在地表钻孔中用潜水泵预先降低 含水层的水位或水压的疏干方式，常用于煤层赋存浅的露天矿。随着高扬 程、大流量潜水泵的出现，井工矿也可采取此种方式。 地表潜水泵预先疏干较之井下并行疏干方式，具有施工方便、速度快、 投资和管理费用较低、安全可靠等优点，且排出的地下水水质未受煤层污 染，便于综合利用。 方法二：地下疏干 地下疏干主要用在并行疏干阶段，通常采用巷道疏干和井下钻孔疏干 方式。 方法三：联合疏干 联合疏干常用于水文地质条件复杂的矿井，或水文地质条件趋向恶化 的老矿井。由于经济上和安全上的考虑，单纯疏干或单一矿井的井下疏干 不能满足矿井生产要求时，应考虑采用井上下配合或多井的联合疏干方式。 四、四、安全技术措施安全技术措施 （一）探放水安全技术措施 1、在接近老空区、含水层、可能与河流等水体相通的断层破碎带时， 应加强探水工作。 2、打开水体隔离煤柱前要作好探水工作。 3、接近断层、未封闭又可能突水的钻孔时应加强探水。 4、在采动影响范围内有承压水等又存在隔水岩柱厚度不清，在接近 26 水文复杂地段又情况不明时，要加强探水。 5、在采、掘工程接近其它可能突水段时要加强探水。 6、坚持做到“接近构造前及时探水” 、 “先探后掘” 。 7、在矿井建设和生产过程中，要高度重视小断层导水性的探查工作， 必要时应及时注浆预防突水。 8、在具体地点探水之前，要认真编制探放设计和安全技术措施，并 严格落实。 9、探放水期间防止有害气体溢出的措施 （1）在进行打眼前，对钻孔附近的有害气体进行检测，当气体超限 时停止作业，采取措施处理完毕后方可施工。 （2）钻孔接近积水区 5m 的位置，钻孔速度减慢，并专人检查有害气 体。 （3）在钻孔贯通积水区时，不要急于拔出钻杆，观察是否有有害气 体涌出现象，如果有有害气体超限，要及时切断电源，撤出人员，并采取 有效的通风方式进行处理，只到有害气体正常后方可进行其它作业。 10、必须及时排查分析本矿井区域内的老空区积水情况，定期收集、 调查、核对相邻矿井情况，并建立台帐。本矿井积水区和矿井界外 100m 范围内的相邻矿井采掘工程积水区必须标绘在采掘工程平面图等有关图纸 上；每半年至少核实一次积水区的积水量、积水上下限标高，修订积水线、 探水线和警戒线。 11、对矿井新开拓的盘区、采掘工作面要进行水文地质条件分析，地 质“三书”要阐明新开拓的盘区、采掘工作面受水害威胁程度，并制定相 应的防治水措施，确保生产安全。 12、矿井接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻矿井时，不得直接 使用巷探；情况不清或存在的可疑地点，应采用物探、化探或钻探的方法， 探查施工区域四周、上下方是否存在积水区。凡受井巷、老空或相邻矿井 27 积水威胁的作业地点，未进行探放的，不得进行采掘作业。 13、掘进工作面接近探水线时，必须编制探放水设计，超前探放水， 并制定和落实防治瓦斯及其他有害气体危害等安全措施。采煤工作面受老 空区积水威胁时，必须编制专门的探放水设计，严格按批准的措施执行。 14、矿井探放水时，必须撤出受水害威胁区域内的所有无关人员：有 突水预兆时，必须立即撤出井下受水害威胁区域内的所有人