柳新矿防治水评估.doc

第六章 防治水评估第一节 安全性评价一、必备条件1、柳新煤矿-260m、430m水平泵房，经复核现水泵、电机、输水管路的排水能力及水仓容积（表6-1）与2004年矿井涌水量（表6-2）后，认为两泵房排水系统能满足矿井正常生产的要求。2、柳新煤矿设计开采-600m水平以上的山西组7煤，据该矿提供的与下伏太原组第四层灰岩承压溶隙含水层之间的相对隔水层厚度与太原组四灰水头值资料，按矿井水文地质规程附录五公式（2）计算，突水系数（Ts）为0.0733MPa/m，经初步分析认为在正常块段内开采是安全的，不存在底板“带水压开采”问题。通过以上两点复核与分析，认为该矿防治水评价的必备条件基本具备。二、技术管理1、该矿技术科下设地测组，配有防治水专管人员。岗位责任制、防治水技术管理规定等规章制度较齐全。2、柳新煤矿原属南通煤炭工业公司，1988年11月移交江苏天能集团公司接管，其间通过地质勘探和浅部水平开采，该矿水文地质条件基本查明，能掌握邻近矿井水文地质条件。编制了中长期防治水规划和年度防治水计划，并组织实施。原南通煤炭工业公司在生产期间积累的部分地质、水文地质资料难以查找，给今后的防治水工作带来一定的困难。3、该矿未编制矿井水文地质分类报告。4、该矿按江苏天能集团公司2002年编制的技术管理规定的要求，开展防治水工作和水文地质观测工作。5、该矿按有关规程、规定留设了工业广场、井田边界的防（隔）水煤（岩）柱。鉴于井田南边界矿间煤柱被原张小楼煤矿越掘、部分越采，北边界矿间煤柱被原柳新煤矿、垞城煤矿部分越掘、越采，因此破坏了矿间煤柱的完整性。6、该矿在-260m、-430m水平设观测站，正常观测涌水量；在-90,、-430m水平分别利用防尘水源孔、水闸墙留管观测太灰水位；地面设站观测河流、塌陷区水位。为掌握地表水、主要含水层水位动态，为防治水技术决策提供基础依据，该矿应完善井上、下水文地质观测系统，特别是对太灰水、奥灰水的观测。7、该矿自今年4月份恢复生产以来，开展采掘工作面的水害分析和水害预报工作，年、季度、月度水害预报齐全。今后该项工作应注重提高水害预报质量、提高预防措施的针对性、提高兑现率。8、该矿现有矿井充水性图、矿井涌水量与降水量关系曲线图、综合水文地质柱状图，其图纸的种类可满足水文地质条件简单类型矿井的要求，上述图纸在本次修编矿井地质报告时，应予以翻新、修改补充内容，使之完善。9、该矿现有水文地质台帐基本齐全，但资料零乱且欠规范，在本次修编矿井地质报告时，一并按矿井地质报告附表的要求重新整理成册。10、原徐州矿务局地质勘探处于1987年8月提交了江苏省徐州煤田南通市煤炭工业公司柳新煤矿深部补充勘探精查地质报告，原南通煤炭工业公司自1979年投产以来一直未编制矿井地质报告，超过了矿井地质规程每隔810年修编矿井地质报告的要求。目前该矿正组织专门力量修编矿井地质报告，预计年底前完成编制工作。11、评估组查阅了702工作面地质说明书、736材料道掘进地质说明书、-430m水平南二采区地质说明书，上述地质说明书中缺瓦斯、煤尘、发火期等开采技术条件数据，水文地质内容中缺预计涌水量定量的分析计算。三、地面防治水1、柳新煤矿井田范围内为黄泛冲积平原，地势平坦，地表水系不甚发育，井田北部边界有桃园河，自西向东流入京杭运河（不牢河段）。据“柳新煤矿防治水安全评价”资料，桃园河历史最高洪水位标高33.74m，现该矿主井、副井、风井井口标高分别为36.34m、36.62m、36.94m，工业广场地面标高36.10m，井口和工业场地的建筑物标高均高于当地历年最高洪水位。2、2005年5月，该矿下发了关于做好雨季“三防”工作的通知，编制了2005年汛期防洪预案，对防洪、防雷电、防排水工作作了统一部署，于6月底前基本完成了各项工作及安全措施的落实，准备了防洪抢险物资，成立了抢险队伍，为安渡汛期做好充分准备。四、井下防治水1、根据柳新煤矿接续安排，近期开采-430m水平下的山西组7煤和配采下石盒子组2煤。由于该矿-260m、-430m水平经过长达20年的充分开采，回采已至井田边界，水文地质条件基本查明，单井涌水量比较小，2004年全矿平均涌水量35.92m3/h，历史最大涌水量208.2m3/h，采掘工程受水害影响程度小，防治水工作相对简单，同时本井田南邻庞庄煤矿张小楼井和北邻垞城煤矿均已开采到中深部水平，受到疏干降落漏斗的干扰影响，因此该矿开采下石盒子组、山西组煤层，可考虑界定矿井水文地质类型为简单型。2、柳新煤矿恢复生产后，更换了2台排水泵和部分更换2趟排水管路，完善了排水系统，计算了“三带”发育高度，正常开展水文地质观测，做好采掘面水害预测预报工作，这些都为矿井防治水奠定了良好的基础。3、经查阅地质、水文地质资料，初步分析认为：该矿延深-600m水平开采的7煤与下伏四灰承压含水层之间的隔水层能承受的水头值大于实际水头值，煤层底板属正常块段，可以“带水压开采”；该矿矿井水文地质类型简单，不需在井底车场周围设置防水闸门，不需要实行井下分区隔离开采。4、该矿现有PXU-75型钻机二台，备有钻杆及配件，可满足探放水工作的需要。五、井下排水柳新煤矿-260m、-430m水平泵房，其排水能力见表6-1，矿井涌水量见表6-2。表6-1 矿井排水能力表水平(m)水泵电机输水管水仓容积(m3)型号能力(m3/h.台)台数型号功率(kw)管径(mm)趟数主仓副仓-260200D4392803JS138-4440273223001200-430200D4352803JS138-4030027322100900表6-2 矿井涌水量表 单位：m3/h水平（m）2004年实测涌水量设计涌水量备注最大最小正常最大正常-26014.411.012.08一级排水-43026.822.023.84二级排水以上两泵房的排水能力、水仓有效容积与2004年矿井涌水量、历年最大涌水量参数经复核，符合煤矿安全规程第278、280条的规定。由于该矿未能提供两泵房的设计依据，因此应继续查找或补办-260m、-430m水平预计涌水量资料，以便正确评价排水系统是否完善。以上两泵房均有三个安全出口，分别安装了二个既能防火又能防水的密闭门；泵房和水仓连接通道设置了控制闸门；水仓进口处设置了蓖子。现场检查发现-260泵房一处密闭门下方有一水沟未封堵，-430泵房一处密闭门外侧墙有毛碴，个别电缆孔未封堵，对此该矿已于7月9日整改完毕。该矿6月1日对-260m、-430m水平排水泵房进行联合排水试验，运行正常，编制了联合试验报告。同时两个水平水仓、水沟的清淤工作已完成，经验收合格。第二节 主要危险性辩识与分析柳新煤矿近几年将开采山西组7煤和下石盒子组2煤，属中厚煤层，煤层倾角浅部陡向深部逐渐变缓。开采上限-430m水平，下限为-600m水平。针对该矿开采范围、地质构造和水文地质条件，经分析开采煤层的危险、有害因素有以下几种：一、煤层顶（底）板砂岩水砂岩裂隙水是该矿井主要充水水源。开采2煤时，其顶板覆岩“导水裂隙带”范围内赋存三层砂岩，富水性弱；1、2煤之间砂岩多呈透镜体状，仅局部出现滴水、淋水；7煤顶板砂岩厚58m，富水性弱。砂岩裂隙水对回采工作面安全生产会造成威胁。砂岩裂隙以静水储量为主，动水补给量不充分。据徐州煤矿生产实践，砂岩裂隙涌（突）水受沉积环境、地质构造和地下水动力环境的影响，在浅部、中深部水平赋存富水区和富水带。煤层在富水区、富水带地区或新采区首采工作面开采期间，常发生涌（突）水，影响工作面安全生产，甚至造成停头、淹面、埯面堵人的水害事故。该矿251石门、727、732等工作面曾涌（出）水，涌水量3063.6m3/h，影响安全生产。又如原新庄井205水采工作面，在向斜区开采，顶板来压突水量高达600m3/h，造成停产，但40小时后基本无水。二、老空（老硐）水老空水是开采煤层顶（底）板“导水裂隙带、底板扰动带”内砂岩裂隙水释放后残余的动水、采空区低洼处积存的水体及巷道内不能自溢的老硐水，老空水包括防尘水和注浆注入的水量。老空（老硐）水赋存于同一煤层内及相邻斜上方采区或上覆煤层采后的老空内。原南通煤矿732、737工作面曾发生过老空突水；现-430m水平北三采区老空积水面积32400m3，预计积水量16000m3；现柳新煤矿和邻近矿井的矿间煤柱因越界掘采已不完整，将给矿井后期开采带来隐患；此外在今后的采掘过程中，仍会产生老空（老硐）水，对此若失去警惕，不超前采取针对性防范措施或防范措施不当，极易发生突发生透水、溃水恶性事故。历史上马庄、大吴、旗山、卧牛山、大黄山等煤矿均因老空（老巷道）溃水造成人员伤亡事故，大多数生产矿井有老空（老硐）突水影响生产的记录。三、断层水柳新煤矿经地质勘探和井下巷道揭露的断层，落差大于20m的有16条，断裂构造较发育。井下揭露下石盒子组、山西组煤系地层中的断层，一般呈淋（涌）水，揭示断层带导水性弱，但断层落差大且对盘是太原组富水的含水层时会出现涌（突）水，如1990年1月-430m水平北大巷遇F16号逆断层，落差50m，接通太原组灰岩水，瞬时最大涌水量达208.2m3/h。因此，该矿在今后的采掘中揭露导水断层或落差较大断层与太原组灰岩水联通时，可能发生突水或迟到突水事故。四、未封闭或封闭不良的钻孔水柳新煤矿井田内共有各类钻孔90个。经查其中无封孔资料和封闭不良的钻孔23个，多为1958年和文革期间施工的。多数钻孔在-430m水平下其终孔深度为8煤底板。徐州煤矿在开采实践中曾发生过多起钻孔未封闭或封闭质量低劣串通富含水层而引发钻孔涌（突）水事故，如夏桥井1722工作面在探查BH130钻孔时发生突水，最大突水量达600m3/h，造成工作面停产，重新掘切眼跳面回采，可见对未封闭或封闭质量低劣的钻孔一旦误透或采取防范措施不当，将会引起突水事故。五、底板太灰水柳新煤矿7煤与下伏太原组四灰承压溶隙含水层之间的间距为89m左右，可作为相对隔水层，考虑到采矿对底板隔水层的扰动破坏厚度取14m，四灰水采用-90m风道防尘水源孔水位-45m，预计开采-600m水平山西组7煤时四灰水头值取5.55Mpa，按矿井水文地质规程附录五公司（2）计算，突水系数（Ts）0.733Mpa/m，经初步分析认为：煤层底板属正常块段，开采是安全的，不存在底板“带水压开采”的问题；若煤层底板属受构造破坏块段，开采则是不安全的。第三节 主要安全对策措施与建议针对柳新煤矿在防治水工作中存在的安全隐患，提出如下安全措施和建议：一、预防顶（底）板砂岩水1、研究工作面顶（底）板“导水裂隙带、底板扰动带”范围内砂岩层数、厚度、富水性以及疏干降压情况，分析顶（底）板砂岩裂隙涌（掉）水规律。2、工作面回采前要预计正常、最大涌水量；对富水区、富水块段的工作面及新水平的首采工作面，必须实施采前探疏水，掘放水巷，健全疏导、排水工作。二、预防老空（老硐）水1、查明老空（老硐）水的积存位置、范围，估算积水量、水压，要特别核查有无漏填、错填的积水老硐、老圹和废弃井巷，然后圈定积水危险区的警戒范围。2、坚持“有疑必探，先探后掘（采）”的探放水原则，和“宜疏不能堵”的措施。探放老空（老硐）水前，要编制探放水工程设计及施工安全技术措施，经审批后认真组织实施。3、采区或回采面回采结束后，砌密闭墙时一定要留设放水口，经常监测涌水量动态，防止采空区积存水体升压后突然溃出。三、预防断层水1、核准断层位置、产状，分析断层带导水性及其两盘含水层的富水性，并在平面图、剖面图上确定断层与采掘面的空间几何关系。2、井巷通过导水或可能导水断层前，应编制专门探放水设计及施工安全技术措施，经审批后认真组织施工。3、当井巷通过含（导）水断层时，要严防来压冒顶突水或迟到突水，采取加强支护、护碹等防水措施。四、预防未封闭或封闭不良的钻孔水1、核查穿过煤层顶（底）板主要含水层的未封闭或封闭不良的钻孔，分类进行统计，建立台帐，分析对采掘安全生产的威胁程度。2、采掘工作面遇钻孔之前，可分别采取扫封孔、井下探水、留设防（隔）水煤柱等措施。五、预防底板太灰水柳新煤矿开采-430-600m水平山西组7煤，是否受底板太原组四灰岩溶隙承压含水层的威胁，关键是研究7煤与四灰之间隔水岩层的间距、四灰富水性及承压水头值以及四灰与奥灰有没有水力联系，是否存在“带压开采”的问题。根据矿井水文质规程附录五公式（2）计算，就全国实际资料看，底板受构造破坏块段突水系数一般不大于0.6、正常块段不大于1.5时，是安全的。本章第二节井下防治水，已针对7煤开采进行了初步计算，突水系数（Ts）=0.0733Mpa/m，并初步界定-600m水平以上7煤底板为正常块段，在无切穿与四灰发生水力联系的导水断裂带、无隐伏导水陷落柱的水文地质背景条件下，进行采掘活动是安全的。建议该矿按煤矿安全规程269“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，可以带压开采，但必须制定安全措施，报企业主要负责人审批。”六、对技术管理的几点建议1、加强地质、水文地质基础技术工作，充分利用地质勘探资料和搜集整理原柳新煤矿开采资料以及本井田开采的地质构造、水文地质动态资料，借鉴同一水文地质、地质构造单元的邻近矿井防治水工作的正、反经验，规范的编制水文地质图纸、台帐、专题资料，分析本井田水文地质特征，研究矿井涌（充）水规律和突水机理，针对采掘工作面水害隐患，做好预测预报和防治水害安全技术措施，进一步做好矿井防治水工作。2、加快修编矿井地质报告的进度，在地质勘探、井田开采资料和邻矿开采资料的综合分析研究基础上，阐述和明确矿区当地历年最高洪水位、矿井地质构造类型、矿井水文地质类型、矿井开采技术条件，若-260m、-430m水平泵房原设计的最大、正常涌水量查找不到，需要补办260m、-430m水平预计涌水量工作，使矿井地质报告规范、完整，有利于矿井安全评估（评价）工作。3、重视井巷新出水点的水量、水温、水质、水压动态的跟踪和监测，系统整理相关资料，进行综合分析研究，以捕捉涌（突）水征兆，及时采取应急措施，防止滞后突水事故的发生。第四节 评估小结江苏天能集团公司柳新煤矿开采下石盒子组2煤和山西组7煤，井田水文地质条件基本查明，矿井水文地质类型属简单型。经检查，该矿开展安全整治工作以来，基本健全了防治水技术管理制度，编制中长期防治水规划和年度防治水计划，陆续建立井上、下水文观测系统，具备水文地质图纸、台帐，认真开展水害预报预测和“三防”工作，主副井口、风井及工业广场标高高于当地历史最高洪水位，-260m、-430m水平泵房更换2台水泵和部分排水管，排水能力能满足正常生产要的要求，在收集、整理原南通煤炭工业公司开采资料基础上，正组织专门力量修编矿井地质报告。综上所述，矿井防治水工作在现状开采条件下，能基本满足生产的要求。矿井防治水主要安全隐患有5种：顶（底）板砂岩水、老空（老硐）水、断层水、未封闭或封闭不良的钻孔水、底板太灰水。矿井防治水工作存在的主要问题是：原南通煤炭工业公司在生产期间积累的部分地质、水文地质资料难以查找，给今后的防治水工作带来一定的困难；建矿以来一直未修编矿井地质报告，亦未明确矿井