带压开采措施.docVIP

_ 郑煤集团东坪煤矿带水压开采安全技术措施编制单位：郑煤集团东坪煤矿编制日期：2009年9月东坪煤矿二1煤层带压开采参数计算一、概况东坪煤矿位于郑州矿区登封煤田白坪井田浅部，处于地下水径流区，主要开采煤层为二叠系下统山西组下部的二1煤和太原组底部的一3煤层。东坪煤矿设计矿井涌水量为100m3/h，设计最大涌水量157m3/h，水仓容量1130 m3，目前矿井涌水量100m3/h。矿井主排水系统安装了三台D155646水泵三台，水泵联系排水能力为260 m3/h，排水能力满足煤矿安全规程要求。（一）、地质构造本矿区位于白坪井田东南部二1煤层露头附近，属于嵩山背斜与箕山背斜之间的颍阳芦店向斜的南翼东段，嵩箕构造区。从煤层底板等高线图及矿区地质剖面图上可以看出，总体构造形态为一地层走向280，倾向10，倾角1523的单斜构造。区内仅在其东边界发育一条正断层（即箕F31）。在本矿的开采过程中，未遇见大的断层和褶曲，本矿区地质构造复程度杂应为简单。（二）、水文地质条件该矿水文地质条件中等。影响开采的主要水源为煤层底板以下的石炭系上统太原组上部的L7-8层石灰岩、下部的L1-4层灰岩和石灰岩含水层。以上含水层均为承压含水层，其中L7-8层灰岩为二1煤层底板含水层，距二1煤层约20m，含水性较若，易疏干，是矿井疏放对象。L1-4层灰岩为主要承压含水层，它与下部寒武系灰岩含水层有较密切的水力联系，距二1煤层底板平均45m。另外，该区域二1煤层顶板大占砂岩含水层，一般含水性较弱，迳流条件差，水源不丰富，不足以对矿井构成影响。东坪煤矿设计开采最低标高100m，根据登封分公司水位观测结果，目前井田内寒灰水位标高为+155.0m.。因此，东坪煤矿带水压开采主要针对的是L1-4层灰岩含水层和寒武系灰岩含水层。二、带压开采可行性计算：1、根据斯列沙辽夫公式：H临=2Kp+rt （公式一）T临=(公式二)式中：H临-隔水层底板的临界水压值（t/m2） t 临-隔水层底板的临界厚度（m）L-采区巷道底宽或回采工作面最大的控顶距（m）Kp-底板隔水层岩石的抗张强度（t/m2）r-底板隔水层岩石的容重（t/m3）H-作用于底板隔水层的水压值（t/m2）根据以上两式算出的临界值，与矿井实际存在的水压值及隔水层厚度比较，若：（1）、作用于隔水层底板的实际水压值小于H临，但实际的底板隔水层厚度大于t 临 ，则可认为底板稳定，一般可以正常采掘。（2）、作用于隔水层底板的实际水压值小于H临 ，而实际的底板隔水层厚度小于t 临 ，则可认为底板不稳定，要保证安全生产，必须采取安全措施。（3）、作用于隔水层底板的实际水压值大于H临 ，而实际的底板隔水层厚度也大于t 临 ，则可认为底板基本上是稳定的，但在岩石比较破碎地段，要采取安全措施。（4）、作用于隔水层底板的实际水压值大于H临 ，而实际的底板隔水层厚度小于t临 ，则可认为底板极不稳定，要保证安全生产，必须采取安全措施。2、突水系数计算根据公式： ts= P/(M-CP- MI) （公式三）式中：ts-突水系数Mpa/mP-隔水层底板承受的水压值(Mpa)M、t-底板隔水层厚度（m）Cp-采矿对底板隔水层的扰动破坏（m） Mr_原始导升高度m 计算实际突水系数值与本矿区临界突水系数值ts临比较，若tsts临，则工作面回采严重受水害威胁。根据矿井水文地质规程和郑州矿区实际生产经验，富水区或底板受构造破坏块段临界突水系数值ts临取0.06Mpa/m，正常块段ts临取0.1Mpa/m。3、根据以上公式分别计算H临 、t临、ts根据2004年郑州矿务局地质勘探工程公司编制的资源储量核查报告二1煤层底板以下主要隔水层岩性为砂泥岩，结合现有井下开采实际情况，公式中主要参数分别为：Kp-取隔水层最小平均抗张强度42.6t/m2r-取隔水层岩石的平均容重2.60t/ m3H-为（100+45+155）=300t/ m2 L-分别为5m和20m M、t-底板隔水层厚度45m Cp-采矿对底板隔水层的扰动破坏厚度15m Mr-承压水原始导升高度5m(一)掘进巷道(1)当在煤层中掘进时，L取巷道宽度为5.0m，H取300t/ m2， t实=M=45m 代入公式一、公式二，经计算得： H临=7018.2t/ m2H实（300t/ m2 ） t临=9.01m，实际上H实（300t/ m2 ）t临=9.01mH实（300t/ m2 ）t临=31.92mt实（45m）根据斯列沙辽夫公式，符合第（1）各情况，即：工作面回采时是安全。突水系数计算矿井开采最低标高为100m，P为3.0Mpa， M=45.0m，Cp根据经验取15m，MI取5m，代入公式(3)计算得:ts= 0.12Mpa/ m根据矿井水文地质规程，该系数大于0.1，存在突水危险。再根据公式(3)进行反算，结果如下：当ts= 0.06Mpa/m时,经过计算开采50m标高以上的二1煤层，不受底板水的威胁。当ts= 0.1Mpa/m时，经过计算开采-50m标高以上的二1煤层，不受底板水的威胁。三、结论：通过斯列沙列夫公式计算，承压含水层与开采煤层之间的隔水层能承受的水头值大于实际水头值。根据煤矿安全规程269条规定，东坪煤矿可以带水压开采，但必须制订安全措施。根据突水系数公式计算后得知，开采50m标高以上的二1煤层，不受突水威胁；在5050m标高之间的富水区或底板受构造破坏块段开采二1煤层时，受突水威胁；在5050m标高之间的正常块段开采二1煤层时，不受突水威胁；开采-50m标高以下二1煤层时，受水害威胁比较严重。为此，东坪煤矿特制订 带压开采安全措施。东坪煤矿二1煤层带压开采安全技术措施根据煤矿安全规程和煤矿防治水工作条例张沟煤矿所采二1煤为带压开采。由于煤层底板隔水层平均厚度45m，根据以上计算的参数，依据煤矿安全规程第269条规定，是可以带水压开采的，特制定以下安全技术措施。1、加强对带压开采工作的领导，成立带压开采领导小组组 长：张旭副组长：刘罗义 袁中亮成 员：王建锋 张海坤 李金标 赵福超 李四虎 刘永坡 办公室设在地质科，办公室主任：王建锋（兼）带压开采领导小组要根据矿井生产接替情况，定期组织对井田内带压开采问题进行分析，研究和制定相应治理方案及安全技术措施。2、充分发挥装备作用，搞好带压开采工作。目前拥有的设备为IXU-150型液压钻机2台，设备必须保持完好状态。3、在开采时要利用物探、钻探手段，查明煤层底板承压含水层的赋存及补给水源情况，为安全生产及防治水工作提供可靠的依据。4、查明各采掘面底板与承压含水层之间的隔水层厚度，并与安全隔水层厚度比较，当局部区域煤层底板隔水层厚度小于临界水层厚度时，采取局部注浆前措施，加固底板隔水层，改造含水层为隔水层，增加隔水底板的厚度和强度，增强隔水底板的隔水能力等特殊措施或留设煤柱禁止开采。5、在+50m标高以上时，可以正常开采；在+50m-50m标高之间正常区域，也可以正常开采；在+50m-50m标高之间富水区或构造复杂区，采取局部注浆加固措施，对底板裂隙或构造带进行加固，确认无突水危险后方可进行采掘活动；在-50m标高以下开采时，必须采取底板物探，对物探异常区进行底板注浆改造加固，确认无突水危险后方可开采。6、采用物探手段，结合钻探等手段查明井田内落差大于5m的断层具体位置、含水性、导水等水文地质条件，分析是否存在与L1-4+3灰岩含水层导通的可能性，并按规程规定留设防水煤（岩）性。在断层防水煤柱内严禁开采，若巷道必须穿过与L1-4+3灰岩含水层有水力联系的导水断层时，要采取超前预注浆的方法封堵加固围岩特别是加固底板及断层破碎带，并采取超前探放水、边探边进及增加排水能力等措施。 7、主要岩石巷道设计与布置时，对L1-4+3灰岩含水层应当采取隔离或留足防水岩柱的防治措施。8、在采掘过程中，要严格执行预测预报、有疑必探，先探后掘、先治后采的原则。9、对有突水危险的地区，需进行局部注浆加固底板隔水层时，则另行编制专门的防治水措施，并按权限上报上级有关部门批准后方能进行生产。10、加强对煤层底板各主要含水层的水位观测，及时掌握