七、防治矿井水灾的安全措施.docx

七、防治矿井水灾的安全措施（一）水文地质条件矿区北靠前震旦系达肯大坂群变质岩山，南临第四系冲洪积倾斜平原，区内地形以近南北向走向低山丘陵为主，地势北高南低，水文地质条件相对简单。矿区出露的地层有前震旦系达肯大坂群（Pt1dk）、侏罗系中统大煤沟组二段（J2d1-2）、侏罗系中统大煤沟组三段(J2d1-3)、侏罗系上统红水沟组(J3h)及第四系(Q)。按地下水储水特征及地层岩性，将区内地下水划分为以下两类含水岩组：1、前震旦系达肯大坂群（Pt1dk）变质岩裂隙含水岩组区内变质岩由灰 绿色暗绿色，浅红色花岗片麻岩，绿泥石片岩，云母片岩及角闪质混合岩组成，坚硬，节理、裂隙发育，大气降水直接渗透其中，形成裂隙水，在变质岩系与沉积岩地层接触处以下降泉形式出露，主要分布于勘查区周边的基岩山区，补给条件差，富水性弱。2、侏罗系中统大煤沟组含煤地层中砂岩裂隙含水岩组含煤地层中粗碎屑岩在勘查区出露广泛，其岩性多为各种粒度的砂岩。主要含水岩层为G煤底板的巨厚层状中粗粒长石石英岩屑砂岩，厚度大，出露面积较大，倾向东南，受构造影响，发育有一定的裂隙，大气降水直接渗透其中，形成层间裂隙水，补给条件差，富水性弱。G煤以上含煤地层泥岩中所夹的砂岩，相对厚度较小，补给量小，富水性弱。综上所述，勘查区为基岩裂隙充水简单型矿床。属二类一型。（二）充水因素分析1、地表水对矿井开采的影响由于地表露天开采，在背斜轴部煤层露头区已形成较大的积水露天坑。此坑以北的变质岩冲沟中有一地下潜流汇入此坑（此潜流现已被人工截引为饮用水），加上冲沟中雨季洪流的共同作用，对矿山开发有一定影响。2、采空区积水对矿井开采的影响据调查，区内尚有两个以上平硐有较大规模开采史，由于受当时技术条件的限制，没有留下较详细的开采资料，仅有最后一次平硐硐口大致位置，小窑老空积水为矿山开的较大隐患。普查工作中对探煤巷道实测结果与最后一次平硐口大致位置标高相比较，与HT02探巷底板标高3482m相差约3035m；同时在井下平巷煤层中打探水钻孔探得采空区底板距平巷顶板约30m，因此，采空区底板标高确定为3510m。3、地下水对矿井开采的影响矿井直接充水含水层为煤系地层中的粗碎屑岩中的裂隙水，但相对补给条件差，裂隙不甚发育、富水性弱，对开采影响不大。4、断裂构造对矿井充水的影响勘查区的所有断层均为压扭性断层，断层带一般导水性弱或不导水，不会对矿井构成充水影响。（三）矿井涌水量由于勘查推测矿井涌水量不大。区水文地质条件相对简单，直接充水含水层相对补给条件差，裂隙不甚发育、富水性弱，矿井涌水量为21.6 m3/h。根据目前情况来看，全矿井涌水量为12m昼夜。（四）矿井防治水措施1、防水煤（岩柱）留设（1）背斜东翼3468米以上与原采空区下部边界3510之间均留设防水煤柱；（2）构造两侧留设20米防水煤（岩）柱；（3）井田的边界留设20米防水煤（岩）柱。 2、排水设施（1）井底水仓布置：井底水仓由两条互不渗漏的巷道组成，支护形式采用锚网和混凝土联合支护。水仓内铺设轨道，水仓入口处设置清理水仓绞车硐室、水仓入口通道内水沟设置铁篦子和闸板。按煤矿安全规程要求，正常涌水量小于1000m3/h主水仓的有效容量按容纳8h正常涌水量计算： Q=821.6=173m3/h。设计内环水仓的有效容水量为= 4.450=220 m3，符合煤矿安全规程要求。（2）排水设备选型依据设计依据：矿井涌水量 21.6m3/h；排水扬程 155m。选型计算水泵必须的排水能力：Q1.221.625.92m3/h。排水测地高度：Hc1555160m。估算水泵扬程：H，1.2Hc1.2160.5192.6m。选择排水设备根据矿井涌水量及排水高度，考虑高原降效因素，经计算选用DM46-306型多级离心泵三台，其中一台工作，一台备用，一台检修。水泵电机选用YBZ225M-2型电机，其技术参数为:额定功率 37KW；额定电压 660V；额定转速 2950r/min。3、排水系统排水系统包括水仓、水泵房、排水设备、排水管路等。采用斜井集中排水方式，散布水流由3400m水平运输大巷水沟流入水仓，水仓中水由排水管通过井筒排出地面，排水管路共设二趟，一趟工作，一趟备用。排水管采用1084.5无缝钢管，吸水管采用1505无缝钢管，全部采用焊接连接。主排水泵采用无底阀排水方式，利用喷射泵总成完成开泵前灌水过程。4、排水时间新管时二台泵工作13.3h即可排出24h的涌水；旧管时二台泵工作14.4h即可排出24h的涌水。5、附属设施：考虑水泵安装检修，泵房内每台水泵上方设起重梁。6、防水设施本矿井水文地质条件属“二类一型”，虽然矿区浅部曾有采掘活动，但经加强探放水措施可以避免井下突然涌水，因此按照煤矿安全规程规定，可不设置专门的防水设施。7、安全出口设施：安全出口设施对防治矿井水患的重要性及要求水泵房与变电所联合布置，有三个安全出口，两个高出井底车场底板0.5m和井底车场连通，另一个安全出口通过管子道与主井井筒相连，在通往3400m车场的两个通道中各设密闭门一道，该密闭门通常处于常开状态，当井下发生水患时，能够立即关闭，确保矿井涌水直接淹没水泵房而使矿井排水功能瘫痪。8、采掘工作面或其他地点发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时，必须停止作业，采取措施，立即报告矿调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。 9、矿井必须作好采区、工作面水文地质探查工作，选用物探、钻探、化探和水文地质实验等手段查明构造发育情况及其导水性，主要含水层厚度、岩性、水质、水压以及隔水层岩性和厚度等。 10、 煤层顶板有含水层和水体存在时，应当观测三带发育高度。当导水裂隙带范围内的含水层或老空积水影响安全开采时，必须超前探放水并建立疏排水系统。 11、 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时，可以带水压开采，但必须制订安全措施，报煤矿总工程师审批。 12、承压含水层与开采煤层之间的隔水层能承受的水头值小于实际水头值时，开采前必须采取下列措施，由煤矿总工程师审批： （1）采取疏水降压的方法，把承压含水层的水头值降到隔水层能承受的安全水头值以下，并制订安全措施。 （2）承压含水层不具备疏水降压条件时，必须采取建筑防水闸门、注浆加固底板、留设防水煤柱、增加抗灾强排能力等防水措施。13、主要排水设备应符合下列要求： （1）水泵：必须有工作、备用和检修的水泵。工作水泵的能力，应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量（包括充填水及其他用水）。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%。工作和备用水泵的总能力，应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。 （2）水管：必须有工作和备用的水管。工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排出矿井24h的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20h内排出矿井24h的最大涌水量。 （3）配电设备：应同工作、备用以及检修水泵相适应，并能够同时开动工作和备用水泵。 14、主要水仓必须有主仓和副仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用。 新建矿井正常涌水量在1000m3/h以下时，主要水仓的有效容量应能容纳8h的正常涌水量。 正常涌水量大于1000m3/h的矿井，主要水仓有效容量可按下式计算： 2（Q+3000） 式中 V-主要水仓的有效容量，m3； Q-矿井每小时正常涌水量，m3。 但主要水仓的总有效容量不得小于4h的矿井正常涌水量。 采区水仓的有效容量应能容纳4h的采区正常涌水量。 水仓进口处应设置沉淀池和箅子。水仓的空仓容量必须经常保持在总容量的50%以上。 15、水泵、水管、闸阀、排水用的配电设备和输电线路，必须经常检查和维护。在每年雨季以前，必须全面检修1次，并对全部工作水泵和备用水泵进行1次联合排水试验，发现问题，及时处理。 水仓、沉淀池和水沟中的淤泥，应及时清理，每年雨季前必须清理1次。（五）井下探放水措施1、根据巷探资料矿井开采的上限标高初步设计时确定为3500m，为保证安全，背斜东翼开采上限确定为3468m。2、巷道掘进过程中做到“有疑必探、先探后掘”的探放水原则 ，发现异常情况必须迅速撤离工作人员。3、为防止地质勘探中封孔质量不合格，钻孔同含水层导通，在采掘工作面接近钻孔时，应采取预防措施。4、按照设计要求留设保护煤柱。5、矿井构筑可靠的排水系统，井下水泵房、变电所等硐室通道设防水密闭门。6、探放水设备选择（1）探放水设备选择的依据该矿井存在的水害主要是老空（窑）积水、井田范围内的断层导水及钻孔漏水等。据相关规定，此类水害探水线至积水区的最小距离为60m，并沿探水线外推50m作为警戒线，即距积水区110m处作为选择本矿井探放水设备的依据。（2）探放水设备型号及数量根据技改井水灾分析结果，选择如下探水设备两套：探水钻机型号 TXU150；最大钻进深度 150m200 m；钻孔开孔直径 89mm；钻孔终孔直径 50mm；钻孔倾斜角度 0360；电动机功率 4kw；外形尺寸 12506401265mm；电压 380/660V。7、采掘工作面或其他地点遇到下列情况之一时，必须确定探水线进行探水： （1）接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时。 （2）接近含水层、导水断层和导水陷落柱时。 （3）打开隔离煤柱放水时。 （4）接近可能与蓄水池等相通的断层破碎带时。 （5）接近有出水可能的钻孔时。（6）接近其他可能出水地区时。 经探水确认无突水危险后，方可前进。 8、煤系底部有强承压含水层并有突水危险的工作面，在开采前，必须编制探放水设计，明确安全措施。 9、安装钻机探水前，必须遵守下列规定： （1）加强钻场附近的巷道支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。 （2）清理巷道，挖好排水沟。探水钻孔位于巷道低洼处时，必须配备与探放水量相适应的排水设备。 （3）在打钻地点或附近安设专用电话，同时必须安装监控探头。 （4）测量和防探水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水孔的位置、方位、角度、深度以及钻孔数目。 10、预计水压较大的地区，探水钻进之前，必须先安好孔口管和控制闸阀，进行耐压试验，达到设计承受的水压后，方准继续钻进。特别危险的地区，应有躲避场所，并规定避灾路线。 11、钻孔内水压过大时，应采用反压和有防喷装置的方法钻进，并有防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施。 12、 钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大以及有顶钻等异状时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人员应立即向矿调度室报告，并派人监测水情。如果发现情况危急时，必须立即撤出所有受水威胁地区的人员，然后采取措施，进行处理。 13、探放老空水前，首先要分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压。老空积水区高于探放水点位置时，只准打钻孔探放水，探放水时，必须撤出探放水点以下部位受水害威胁区域内的所有人员。探放水孔必须打中老空水体，并要监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。 14、钻孔接近老空，预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时，必须有瓦斯检查工在现场值班，检查空