郑宏中鑫带压开采安全技术措施.doc

郑宏中鑫（新密）煤业有限公司公司二1煤层“带压开采”安全技术措施2013年1月19日郑宏中鑫（新密）煤业有限公司二1煤层“带压开采”安全技术措施一、概况：郑宏中鑫（新密）煤业有限公司位于新密市岳村镇岳村村，新密煤田新密复式向斜北翼东段，矿区面积0.218km2，开采二1煤层，设计生产能力15万吨/年。矿区是一个倾向南东的单斜构造，地层走向60-75，倾向150-165，倾角13-20，在勘察开掘中均没有遇见断层，未发现岩浆岩，矿区构造复杂程度为简单类型。矿床冲水主要来源为顶板砂岩水，水文地质条件属中等。本矿的开采对象为山西组下部的二1煤层，煤厚3.00-17.60m，平均7.76m，属厚煤层，煤层较稳定，埋深130.00-256.00m，煤底标高在+5-+140m之间，其充水承压含水层为L7-8和O2灰岩含水层，其中L7-8灰岩含水层为矿井直接充水含水层，O2灰岩含水层为矿井间接充水含水层，L1-4灰岩含水层为奥灰水补给L7-8灰岩含水层的桥梁和通道。奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水含水层为厚白色、浅灰色厚层状隐晶质灰岩，该含水层最大厚度达70m以上，岩溶裂隙发育，但不均一；富水性强、导水性好，该区B7/CK14和6-补39两孔揭露该含水层，现观测水位标高为71m。该含水层上距二1煤层底板56.28-108.97m，平均81.04m。上石炭统太原组下段灰岩岩溶裂隙承压含水层主要由L1、L2、L3、L4灰岩组成，L1-3灰岩厚度6.99m-22.99m，平均厚度15.94m，岩溶裂隙发育，富水性强，但不均一，上距二1煤层45.75m-80.44m，平均54.34m。根据卢沟煤矿-150水1观测孔测得L1-3灰岩水位标高为+70m。上石炭统太原组上段灰岩岩溶裂隙承压含水层主要由L7-L9三层深灰色中厚层状灰岩组成。L7-8灰岩稳定，厚1.50-23.16m，平均10.98m，岩溶裂隙发育，局部见0.5m高溶洞。L9灰岩不稳定，有的地段缺失。该含水层上距二1煤层0.10-28.17m，平均7.04m。根据卢沟煤矿13-补48孔注水资料，原水位标高+80.24m，现经过深部卢沟煤矿的排疏水位标高已降至-75m，位于本矿开采标高以深，对矿井开采没有影响。根据中鑫煤矿矿井地质报告，中鑫矿井正常涌水量为34m3/h，矿井最大涌水量68 m3/h。现矿井涌水量在32m3/h左右，矿井主水仓容量450 m3，泵房安装有D85-456多级离心水泵3台，2趟D1086排水管路，最大排水量为148.2 m3/h。二、水害分析及奥灰水突水威胁评价二1煤层底板下奥灰水含水层水位标高为+71m。二1煤层底板标高为+5m-+140m，巷道掘进期间存在含水层水头值高于巷道的情况，故为带压开采。在奥灰承压水上采煤过程中，主要关注的是煤层底板是否会发生突水，突水的性质与突水量的大小及发展的趋势。突水系数作为评价底板突水可能性的一种方法，方法简便，应用比较普遍。依据煤矿防治水规定，突水系数计算公式：T=P/M式中 T突水系数，MPa/m；P隔水层底板承受的水压（MPa）；M底板隔水层厚度（m）；当开采到煤层标高+5m时（本矿深部限采标高），奥陶系灰岩含水层突水系数0.0181 MPa/m，太原组下段灰岩含水层突水系数0.0220 MPa/m（详见表1），小于底板受构造破坏块段突水系数临界值0.06 MPa/m，正常开采期间隔水层足以抵抗其水头压力，不会突入生产矿井，但可通过其它导水通道对开采造成水害。表1 底板各含水层突水系数含水层水位标高（m）上距二1煤层底板平均距离（m）突水系数（MPa/m）奥陶系灰岩岩溶裂隙承压含水层+7181.040.0181太原组下段 灰岩含水层+7054.340.0220太原组上段 灰岩含水层-757.040三、带压开采出水前的预兆（一）、突水一般预兆1、煤层变潮湿、松软，煤帮出现滴水现象，且淋水由小变大，有时煤帮出现铁锈色水迹；2、工作面气温降低，出现雾气或硫化氢气味；3、有时可闻到水的嘶嘶声；4、矿压增大，发生片帮，冒顶及底臌。（二）、工作面底板灰岩含水层突水预兆1、工作面压力增大，底板臌起，底臌量有时可达500mm以上；2、工作面底板产生裂隙，并逐渐增大；3、沿裂隙或煤帮向外渗水，随着裂隙的增大，水量增加，当底板渗水量增大到一定程度时，煤帮渗水可能停止，此时水色时清时浊，底板活动时水变浑浊，底板稳定时水色变清；4、底板破裂，沿裂缝有高压水喷出，并伴有嘶嘶声，或刺耳的水声；5、底板发生底爆，伴有巨响，地下水大量涌出，水色呈乳白或黄色。（三）、松散孔隙含水层水突水预兆1、突水部位发潮、滴水，且滴水现象逐渐增大，仔细观察可以发现水中含有少量细砂；2、发生局部冒顶，水量突增并出现流砂、硫砂，常呈间歇性，水色时清时混，总的趋势是水量、砂量增加，直至流砂大量涌出；3、顶板发生溃水、溃砂，这种现象可能影响到地表，致使地表出现塌陷坑。四、带压开采的防治方法1、带压开采区的采掘工作面如发生底板出水或煤层淋水等情况时，应及时调查出水点的出水时间、位置、标高、出水范围和出水形式、水量、水温、水质，如有顶板岩石露出，调查其岩性与裂隙发育情况，断层构造情况等，并分析判断水源，水量大于3m3/h时，应每日观察其水量。施工队组在开掘回采过程中应注意观察各类地质构造，导阻水性能，系统分析研究构造、断裂与含水层的相应关系，工作面与含水层间距，出水点位于断层附近、产状要素、断层特征、两盘岩性和节理裂隙发育情况、出水原因，判断水源，采取措施。2、受底板岩溶水的威胁在开采前必须进行疏水降压，使灰岩岩溶的水压降到安全水压值以下，煤采后底板移动破坏带以下，否则不准开采。3、在带压开采过程中，虽经疏水降压达到安全水压值以下，还应特别注意工作面范围内的小断层和小褶曲，当这些小构造与含水灰岩或切割灰岩的较大断层相通过时，往往形成突水通道，矿井水文人员及回采队工作人员发现构造，遇有出水征兆及时汇报，以便处理。4、为了防治带压开采区段煤底板岩溶水，矿井水文人员及有关领导要研究灰岩突水机理，研究“下三带”（即底板采后导水破坏带，有效保护带和地下水导升带）在煤层开采后的发育规律，指导煤矿安全生产。5、当水文地质条件差异，分别采取不同方法防治底板水害的发生：A、当地质构造复杂程度高的区块，突水事故极易发生；B、当底板隔水岩层厚度较大时，采用大面积注浆加固底板隔水层的方法来解决；C、当底板隔水岩层厚度较小时，采用大降深疏降的方法；D、当底板高承压含水层为薄层灰岩时，采用帷幕疏的方法，实现大降深疏降；E、当底板隔水层厚度处于中间状态时，采用大面积加固底板隔水层，小面积开导相结合；F、在地质构造复杂程度低的区块：a、当底板隔水层厚度较大时，采用构造地段局部注浆加固；b、当底板隔水层厚度较中等时，采用构造地段局部注浆加固和小面积开采相结合；c、当底板隔水层厚度较小时，除以上方法外，还应考虑岩石充填法。五、井下防治水1、相邻矿井的分界处，必须留设防水煤柱。矿井以断层分界时，必须在断层两侧留有防水煤柱。防水煤柱的尺寸，应根据相邻矿井中的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩性质、开采方法以及岩层移动规律等因素，在矿井设计中规定。2、井田内有与河流、湖泊、溶洞、含水层等有水力联系的导水断层、裂隙带、陷落柱时，必须查出其确切位置，并按规定留设防水煤柱。巷道必须穿过上述构造时，必须探水前进。3、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，出现溢水、水色发浑、有嗅味等突水预兆时，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。4、在其他有突水危险的地区，只有在其附近设置防水闸门后方可掘进。5、防水闸门符合下列要求：（一）、防水闸门必须采用定型设计。（二）、防水闸门的施工及其质量，必须符合设计要求。闸门和闸门硐室不得漏水。（三）、防水闸门硐室前、后两端，应分别砌筑不小于5m的混凝土护碹，碹后用混凝土填实，不得空帮、空顶。防水闸门硐室和护碹必须采用高标号水泥进行注浆加固，注浆压力应符合设计要求。（四）、防水闸门来水一侧1525m处，应加设1道挡物篦子门。防水闸门与篦子门之间不得停放车辆或堆放杂物。来水时先关篦子门，后关防水闸门。如果系双向防水闸门，应在两侧各设1道篦子门。（五）、通过防水闸门的轨道、电机车架空线、带式输送机等必须灵活易拆；通过防水闸门墙体的各种管路和安设在闸门外侧的闸阀的耐压能力，都必须与防水闸门所设计压力相一致；电缆、管道通过防水闸门墙体时，必须用堵头和阀门封堵严密，不得漏水。（六）、防水闸门必须安设观测水压的装置并有放水管和放水闸阀。（七）、防水闸门施工竣工后，必须按设计要求进行验收；对新掘进的巷道内建筑的防水闸门，必须进行注水耐压试验，水闸门内巷道长度不得小于15m，试验的压力不得低于设计水压，其稳定时间应在24h以上，试压时应专门安全措施。6、探放水规定（1）、在防治水规程第十条，在受水害威胁的地区，必须坚持“有疑必探、先探后掘”的原则，在巷道掘进之前，必须采用钻探、物探等方法查清水文地质赋存条件，地测部门要写出水文地质情况分析报告，并有措施，经总工程师组织生产、安监、地测部门审查后，报矿务局、安监局及防治水机构批准后，方可进行掘进工作。（2）、工作面回采前，必须采用物探、钻探和巷探等方法查靠的安全措施或留设防水煤柱，否则不可开采。（3）、沿断层防水煤柱边缘布置的工作面，在煤柱附近开切割眼时，必须边掘边探，随时对防水煤柱进行探查，探查防水煤柱尺寸是否符合设计规定，如不符合规定，按煤柱尺寸要求重新开切割眼，探查后，所有钻孔必须封孔。（4）、对小窖老空充水区、充水巷道、导水断层、强含水层、陷落柱、老钻孔等到需探放水的地区，都必须确定探水警戒线，并准确地绘制在采掘工程平面图上，开拓掘进到达警戒进，必须先探后掘，严格掌握钻孔的超前距离。钻进时发现煤岩松软、片帮、来压或钻眼中水压、水量突然增大，顶钻等异常时，必须立即停止钻进，但不得拔出钻杆。要立即向矿调度汇报，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。（5）、探放断层及底板岩溶水的钻孔，必