推进安全质量标准化建设doc十二五计划.doc

桂箐煤矿矿井防治水害灾害、防滑坡及环境保护工程一、桂箐煤矿矿井防治水害灾害桂箐桂箐煤矿矿井所处地理位置及特征地表水：区内无其它地表水体如河流、水库、大坝等充水水源。对矿床充水无影响，即使在雨季，雨水也通过溶洞、裂隙、溶槽经暗河迅速排走。地下水：地下暗河、断层裂隙，均富含地下水，特别是暗河水是矿井的主要水患威胁，同时暗河也是本区域的主要排泄通道。4、充水因素分析矿井充水的直接来源是煤系地层的风化与构造裂隙水，该水量较小；T1y1+2、P3c之暗河溶洞水是矿井充水的又一来源，而且其量大、迅猛，并直接通过大气降水补给，因开采冒落和裂隙和断层、暗河构通从而引起矿井雨水甚至突水。由于本区小窑开采历史久远，开采情况不明，因此废弃小窑可能存在大量积水，是矿井充水又一威胁。在开采过程中必须采取有效的防治措施。（三）地表水体没有大的地表水体发育但从该矿区的地理位置来看，属长江水系乌江支流。工业场地位于钟山乡以西3km桂箐至钟山公路旁，煤层露头附近，场地自然地形坡度5%左右，海拔标高+1202.5+1207.5m，高差5m，地势开阔、平坦。工业场地内水系不发育，无冲沟和河流。只需在场地内部，沿场地边缘及场区内侧和挡土墙、边坡脚、公路修筑0.5m0.5m排水沟既可满足防洪排涝要求。（四）小窑及老空积水本区煤炭开采历史悠久，井田浅部范围内有少部分老窑，老窑主要开采M1号煤层，现在已经没有小煤矿进行开采，矿区内老窑采空冒落造成地表开裂、塌陷，导致地表水由裂隙渗入蓄积。经调查，老窑大多有积水，水量直接受大气降水控制，并接受大气降水补给。矿井浅部开采时，必须留设永久煤柱与老窑隔离，防止老窑水涌入矿井而影响生产安全。因此，矿井在浅部开采时，必须坚持“先探后掘，有疑必探”的探放水原则，及时撑握老空积水情况，及时填绘水文地质图，并留设足够的防隔水煤柱，严防水灾事故发生。二、水患类型及威胁程度根据贵州蒙特资源勘查开发有限公司2004年11月提交的贵州省黔西煤矿区桂箐煤矿750米标高以上地段勘探地质报告，主要可采煤层储量大部埋藏于地下水位及矿区最低侵蚀基准面以下。虽然附近无大的地表水体存在，主要含水层的富水性也属中等，但井田地质构造发育，断层带及T1y1+2、P2c溶洞暗河含水岩组富水性强，因此，矿井存在较大的水患威胁。本矿井开采的水患类型主要是构造与风化裂隙及暗河溶洞水，顶板直接进水，井田浅部的老窑老空积水，其次是采空区引起的冒裂带形成导水裂隙带的裂隙水水患。2、水文勘探程度及存在的问题1）本矿井属于以构造与风化裂隙及暗河溶洞为主，顶板直接进水，水文地质条件复杂的裂隙、岩溶充水矿床，主要断层均与暗河沟通，但地质报告没有对所列的三个暗河的具体位置作出控制和说明，在生产前必须探明暗河的具体位置、走向、标高，地下水的水量及补给条件，同时建立专职机构，负责观测井下涌水情况变化，找出变化规律，以便采取相应的保护措施。2）收集、调查和核对相邻煤矿和废弃的小窑情况，并在井上、下对照图及采掘工程图上标出其位置、开采范围、积水情况、探水红线等。3）建立地下水动态观测系统，进行地下水动态观测、水害预报，并制定相应的“探、防、堵、截、排”综合防治措施。3、建议1）由于本井田水文地质条件复杂，矿井充水的直接来源是煤系地层的风化与构造裂隙水，该水量较小；T1y1+2、P3c之暗河溶洞水是矿井充水的又一来源，而且其量大、迅猛，并直接通过大气降水补给，因开采冒落和裂隙和断层、暗河构通从而引起矿井涌水甚至突水。因此，矿井在建井及生产过程中必须留设足够的保安煤柱。2）由于本区小窑开采历史久远，开采情况不明，因此废弃小窑可能存在大量积水，是矿井充水又一威胁。在开采过程中必须采取有效的防治措施。3）建议在矿井建设期间补充完整井田内各煤层的抗张强度等资料。 第二节 矿井防治水措施一、矿井开拓、开采所采取的安全保证措施2、采掘工程所采取的防水措施1）留设采区及井田边界隔离防水煤柱。2）对可疑断层及因采动影响而可能导水的断层留设断层防水煤柱。3）井下设排水泵房、水仓、水沟、排水管路等排水系统，并确保足够的排水能力。4）对巷道开拓及回采可能遇到的断层提前进行探放水，查明断层的水文地质要素，经技术经济比较采取留设断层防水煤柱、注浆堵水、疏放等措施。5）对未封闭好的钻孔根据具体情况采取重封、留设防水煤柱、探放钻孔水等措施。6）对于影响采掘的老空水采取探放的措施。7）对主要含水层建立地下水动态观察系统，进行地下水动态观测、水害预报，并制定相应的“探、防、堵、截、排”综合防治措施。8）配备足够的探放水设备及注浆堵水设备。9）主要巷道尽量布置在隔水层或弱含水层中。10）对矿井采掘所影响到的各含水层、断层，必须作出水文地质评价，进行提前预报，以便采取相应的防治水措施。11）断层两侧要留有足够的防隔水煤柱，倾向断层每侧煤柱宽度不得少于20m，走向断层每侧沿煤层不得少于30m。12）对于布置在M9号煤层及底板中的巷道，在施工过程中均应严格执行“先探后掘，边掘边探”的防水措施，以保证安全。二、防水安全煤(岩)柱留设在受水害威胁的地段，预留一定宽度和高度的煤层不采，使工作面和水体保持一定的距离，以防止地下水或其它水源溃入工作面，所留的煤(岩)柱就叫防水煤(岩)柱。（一）防水煤(岩)柱的种类根据防水煤(岩)柱所处的位置，可以分成不同的种类。根据本矿井的实际情况，需留设以下防水煤(岩)柱：断层两侧或四周防水煤（岩）柱、井田边界煤柱、井筒煤柱、采区防水煤（岩）柱、老窑积水区保护煤柱、封闭不良导水钻孔防水煤（岩）柱。（三）防水煤(岩)柱的留设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。断层的某一区段是否导水、导水性强弱等情况取决于断层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。由于断层的导水性和富水性很不均一，同一断层的不同部位或地段，往往出现较大的差异，工作面回采引起的岩层移动，会导致局部应力重新分布，极易使断层的导水性增强，未探明的地质构造，也严重威胁矿井的安全生产。因此，在矿井施工以前要尽量探清地质报告未探明的小构造，在施工及生产过程中还应根据井下应力变化和开采引起的冒落裂隙带情况，分析断层两盘岩性，采取必要的防水措施。（1）含水或导水断层防隔水煤柱的留设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，根据矿井水文地质规程（试行）所推荐公式计算煤柱宽度： L = 0.5 KM 3P/Kp 20（m）式中L煤柱留设的宽度（m）；K安全系数，（一般取25）；M煤层厚度或采高（m）；P水头压力即隔水层所承受的水压，（kgf/cm2或Mpa）；Kp煤的抗张强度，（kgf/cm2或Mpa）。（2）煤层与强含水层或导水断层接触时，并局部被覆盖时，其防水煤柱的留设计算公式：1）当含水层顶面高于最高导水裂隙带上限时，断层防隔水煤柱留设计算公式：LL1+L2+L3H安cse+H裂ctg+ H裂ctg2）当最高导水裂隙带上限高于断层上盘含水层时，防水煤柱的留设计算公式：LL1+L2+L3H安（sin-cosctg）+（H安cos+M1）（ctg+）20（m）式中：L防隔水煤柱高度（m），L1、L2、L3为分段宽度；H安导水裂隙带至含水层间防水岩柱的高度（m）；H裂最大导水裂隙带高度（m）；断层面与煤层夹角（取锐角）（）岩移塌陷边与煤层的夹角（取锐角）（）M1断层上盘含水层层面高出下盘煤层底板的高度（m）。H安值可按以下公式计算：H安P/V+10式中：P防水煤柱所承受的静水压力（kgf/cm2）；V突水系数；10保护带宽度（一般取10m）。H安值应根据矿井实际观测资料来确定，并计算其水压，它与防水煤岩柱厚度的比值作图，找出突水系数的安全临界线。如本矿区无实际突水系数，亦可参照其它矿区的资料。、和断层倾角、岩层倾角、岩层移动角的关系如下：断层与岩层倾向一致时：，+断层与岩层倾向相反时：+，（3）煤层位于含水层上方，断层又导水的情况下，防隔水煤柱的留设主要应考虑两个方向上的压力，一是煤层底部隔水层能否抗住下部含水层水的压不；二是断层水在顺煤层方向上的压力。当考虑底部压力时，应使煤层底板到断层之间的最小距离（垂距），大于安全煤柱的高度（H安）的计算值，并不得小于20m。计算公式为：L=H安/sin20（m）式中：为断层倾角（）。其余同前。根据以上两种方法计算的结果，取用较大的数字，但仍不得少于20m。如果断层不导水，防水煤柱的留设，使（在垂直于断层走向的剖面上）含水层顶面与断层交点至煤层底板间的最小距离，大于安全煤柱的高度H安即可，但不得小于20m。本矿井煤层倾角在54以内，导水裂隙带的高度（包括冒落带最大高度）的计算按矿井水文地质规程所推荐的计算公式：H裂100M（2.4n+2.1）+11.2式中：M累计采厚（m）；n煤分层层数（4）断层防水煤柱的留设计算结果根据地质报告，井田内的断层导水性较强，随着煤炭开采、地层移动、应力重新分布，断层导水性将会发生变化，因此对落差大的断层要严加控制，留足煤柱。地质报告在井田资源量的计算过程中，没有考虑断层防水煤柱的计算，本次煤柱计算由于地质报告没有提供各煤层的抗张强度及隔水层所承受的水压等计算参数，查阅相邻矿区亦无该方面的资料。因此本矿井断层防水煤柱取经验数据进行计算。所定原则暂按如下：1）落差大于15m的断层煤柱两侧各取15m，如断层有导水性则取20m。2）落差大于30m的断层的煤柱两侧各取30m。（5）煤层露头防小煤矿或老窑积水区隔水煤柱的留设1）在小煤矿或老窑积水区下掘进时，留设防水煤柱不少于所掘巷道高度的10倍。2）在小煤矿或老窑积水区下同一煤层开采时，先查明积水区边界，然后用式一、式五计算防水煤柱。3）在小煤矿或老窑积水区下的煤层回采时，防水（岩）柱的尺寸不得小于导水裂隙带最大高度与保护带厚度之和。2、矿井、采区边界防水煤(岩)柱的留设本矿井水文地质条件简单，根据相邻矿区生产矿井的实践经验，井田边界煤柱定为40m；采区边界煤柱两侧各取20m，共40m。 3、导水钻孔防水煤柱的留设鉴于本井田勘探对钻孔的封闭时间较长，考虑到地层的复杂性，仍应考虑导水钻孔防水煤柱的留设。当导水钻孔的位置比较确切，有测斜资料可以定位，但地面启封和井下探查处理都有困难时，按下述公式留设防水煤柱： L= 0.5 KB 3P/Kp 如无测斜资料，必须考虑钻孔可能偏斜的距离。三、井下探放水措施（一)探放水原则采掘工作必须执行“预测预报，有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则，必须经探放水，确认无突水危险才能向前掘进。根据本矿井的具体条件，遇到下列情况之一时，必须探水：1、接近水淹区或情况不明井巷、老空、老窑或小煤矿时；2、接近含水层、可疑断层、含水裂隙密集带、溶洞时；3、打开隔离煤柱放水前；4、接近有水或稀泥的灌浆区时；5、接近未封闭又可能突水的钻孔时；6、接近水文复杂地段又情况不明时；7、采、掘工程接近其它可能突水段时；8、采动影响范围内有承压含水层或含水构造、或煤层与含水层之间的隔水岩柱厚度不清，可能突水时；9、对影响采掘工作面生产安全的煤系砂岩局部富水块段，应采取疏放措施，消除对采掘工作面的不良影响。四、疏水降压措施疏水降压是指煤层顶板或煤层含水层的疏干，以及煤层底板含水层的降压，使底板含水层水压降低至采煤安全时的水压。本矿井煤层赋存于富水性较强的岩层中，断层、破碎带的富水性强，导水性好，在垂直和横向上存在不均匀性和不统一性，增加了开采煤层的水患，因此，矿井生产期间应加强水文地质工作，对具突水或与煤层有直接联系的含水层，应及时进行探放水，确保矿井生产安全。疏水降压地点主要是在煤层开采时从采空巷道顶底板打疏放水孔放水降压。疏水降压设备与井下探放水设备共用，不铺设专门管道，井下疏水通过水沟流入井底水仓中。五、注浆堵水措施注浆堵水广泛应用于封堵突水点恢复被淹矿井，截流堵水减少矿井涌水量，井巷堵水过含水层或导水断层等。巷道需穿过的导水断层时，在穿过前一定距离进行预注浆加固阻水。对影响采煤、掘进安全，有可能突水的其它地点，如巷道距离可能与突水断层距离较近，岩柱有可能不能抵抗水压或回采时由于采动影响，顶板垮落后可能造成可能造成突水等进行预注浆。桂箐矿井井田地质报告说明断层导水性较好，但矿区边界基本上是由条四条断层构成，已经留有了断层保护煤柱，井田范围内只有一些小断层，因此只有当井下遇强导水断层，疏水很不经济时才采取注浆措施。因矿井基建时期和投产初期巷道不过强含水层和大落差断层，因此本设计暂不配备注浆泵及配套设备。矿井投产后，生产单位应根据采掘工程的实际情况，配备注浆堵水设备。六、地表防治水措施由于区内含煤地层裸露，地表冲沟发育，切割较深，地表水与含煤地层间有一定的联系。因此本矿井需专门的地表水防治工程。1、煤层露头风氧化带煤柱应留够，开采时应注意减小对其采动影响。以防地表水直接由露头裂隙直接浸入。2、对于已与地表联通了的裂隙，应及时查明，并采取一定的堵漏措施（如灌浆等）进行封闭，防止地表水直接由裂隙直接浸入。3、要对所开采煤体上方的冲沟，采取一定措施，将地表水，尤其是雨季时期的大气降水疏排或尽量避开开采区域上方。4、加强地表防治水工作，要随时观测地表滑坡及工程地质变化引起的地下水变化，切实做好水文地质工作，搞好综合防治水工作，加强对地表水体的疏、防、排水系统工作，防止地表水大量渗入井下影响矿井安全生产。每次降大到暴雨时和降雨后，必须派专人检查矿区及其附近地表有无裂缝、老窑陷落和岩溶塌陷等现象；发现漏水情况，必须及时处理。5、对勘探钻孔的可能引起的导水，首先要加强排查，开封孔严密，防止钻孔成为导水通道。二、预防井下突水由于本矿井在回风斜井施工至+940m标高左右时，呈发生过一次突水事故，因此做好井下各个可能涌水地点的探测与排放工作显得特别重要，掘进过程中一定要做到“有疑必探，先探后掘”。加强对井下职工防治水知识培训，使职工一旦发现采掘工作面或其它地点有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底鼓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，立即报告调度室，以便撤出所有受突水威胁的各地点人员。四、建议1、采取各种技术手段，探明地下暗河的位置，流量，补给及水力联系。为防治水灾创造条件。2、本区煤炭开采历史悠久，井田浅部范围内老窑分布广泛，大多数采空区有积水，可能会对矿井开采造成危害。建议建设单位查清浅部老窑的位置、深度、积水的范围、积水量和过水通道，留设好保护煤柱，制定切实有效的防范措施。 防滑坡一、场地设计原始资料1）本区气候温和、雨量充沛，属亚热带高原季风气候。年平均气温13.8，最低月平均气温3.3（一月），最高月平均气温23（七月），极端最高气温35.4，极端最低气温10.4。年平均无霜期264天，年日照数为1348.9h。年平均降雨量1267.40mm，最丰年份（1964年）降雨量1414.4mm，最枯年（1966年）704.2mm，多年平均1025.0mm。4月至10月为丰水季节，降雨量908.2mm，占全年降雨量的88.6；11月至翌年3月为枯水季节，降雨量116.9 mm，仅占全年降雨量的11.4。最大风速30.0m/s，平均1.8m/s，以东北风为主，西北风次之。场地总体属岩溶残丘地貌（山间平地），自然地形标高在+1202+1208之间，高差6m，总体地形平坦，主要建构筑物布置在山间平地内部宽阔地段。场区土石方开挖工程量较小。工业场地位于钟山向斜南西段近核部，场区大部分地段为下三叠茅草铺灰岩，岩层产状倾向320，倾角14左右，场内岩石完整，节理不发育但岩溶发育，主要表现为浅部溶隙、溶沟、溶槽、岩溶漏斗及溶洞等。上覆残积红粘土层厚度变化不大，平均厚度1.5m。由于岩溶发育，场区内溶蚀漏斗、溶沟土层厚度变化大，最深达10m左右。由于场区地下水沿岩溶管道迳流排泄，地下水埋藏较深，场内均为旱地和裸露基岩。场区内无断层通过，地质构造简单。2）场地地质概况根据现场工程地质调查和钻孔揭露整个拟建场地的地层岩性、土层成因、工程地质特征，现将其由新至老分述如下：素填土（Qml）：土黄色、灰黄色，为开挖平场回填土及平场开挖留下的碎块石残渣，夹有大量的石灰岩碎块石。松散。主要分布在食堂、区队办公楼、锅炉房及综采设备维修及堆放棚等地段，其它地段偶见零星分布。耕植土（Qpd）：土黄色，松散，厚度在0.40m左右，场地内大部分地段均有分布。第四系残积红粘土（Qe1）：土黄色、灰黄色，质纯，偶见有少量的碎块石，湿，硬-可塑为主。厚度平均为1.50m左右。场地内均有分布。下三叠统茅草铺组灰岩（T1m）：浅灰色，中厚层状，岩芯节长0.10-0.60m，节理裂隙弱发育，岩石完整，是良好的地基持力层。3）岩土物理力学特征场区土以素填土、耕植土、残积红粘土为主，基岩为下三叠统茅草铺组灰岩。由于场地内土层厚度及土质不均，岩层埋深较浅（基岩广泛出露），而下三叠统茅草铺组（T1m）灰岩完整，为较好的持力层，经综合分析并考虑场地各种不利因素后，提出下列指标：1.残积红粘土（硬塑）：=17.5KN/m3,Ck=35Kp