08第八章 矿井防治水g

红柳林矿井初步设计安全专篇 修改 第八章 矿井防治水 中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司 134 第八章第八章 矿井防治水矿井防治水 8 18 1 矿井水文地质矿井水文地质 8 1 1 水文地水文地质质情况情况 8 1 1 1 地表水系地表水系 井田所在位置属黄河一级支流窟野河流域 西部边界大致为窟野河与秃尾河之分水 岭 井田南部边界附近的东西向麻家塔河为窟野河一级支流 为长年性流水 于神木县 城北部注入窟野河内 井田内的芦草沟为麻家塔河的最大支流 为长年性流水 井田内 其它沟流均属季节性 流量随季节变化明显 8 1 1 2 含 隔 水含 隔 水层层 依据赋水特征将井田地下水划分为孔隙潜水含水层和基岩裂隙含水层两种含水类 型 详见第二章第二节 2 2 3 相关叙述 1 孔隙潜水含水层 1 第四系全新统冲积层孔隙潜水含水层 Q4aL 2 第四系松散层孔隙 潜水含水层 Q4eoL Q3S 3 中更新统离石组黄土孔隙裂隙潜水含水层 Q2L 2 中生界基岩裂隙承压含水层 1 侏罗系中统直罗组基岩裂隙含水层 2 侏罗系中统延安组基岩裂隙承压含水层 3 三叠系上统永坪组 砂岩裂隙水 4 烧变岩裂隙孔洞潜水含水层 3 新近系上统保德组粘土隔水层 分布于敖包沟 孟家马牙岔沟谷斜坡地带 以棕红色粘土为主 结构致密 坚硬 本 红柳林矿井初步设计安全专篇 修改 第八章 矿井防治水 中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司 135 组厚度 0 84 10m 平均厚度 30 63m 保德组上部红色粘土层是本区地下水潜水主要的隔 水层 据水文地质测绘资料显示 局部地段粘土层底部有一厚度不等的沙砾石层 孟家 马牙岔沟露头区以泉群形式排泄 泉的流量 0 170 2 170L s 水位埋深 5 15 30 70m 水 质类型 HCO3 Ca 型水 矿化度 0 277g L 富水性差 中等 属弱富水层 8 1 1 3 地下水地下水补补 径 排条件 径 排条件 1 第四系松散层孔隙水 沙层潜水以接受大气降水直接补给为主 凝结水补给微弱 该含水层的地下水流向 受粘土隔水层顶面形态控制 由高处向低处径流 最终以下降泉的形式排泄于沟谷或低 洼处 再垂向上通过蒸发作用排泄 在土层缺失区沙层水下渗补给下部风化基岩裂隙水 2 侏罗系碎屑岩孔隙裂隙承压水 主要接受区域侧向补给和上部地下水的渗透补给 在基岩出露区 大气降水则直接 沿裂隙向岩层微弱渗透补给 其次是沙层孔隙水通过透水 天窗 入渗补给 一般沿基岩 面由高向低运移 被沟谷切割后 便以泉的形式排泄出地表 成为地表水 8 1 1 4 水文地水文地质质勘探勘探类类型型 井田煤层直接充水含水层为各煤层顶板砂岩裂隙水 由于地表无大的水体 其上有 黄土与粘土覆盖 补给条件差 据 2 4 6 4 6 8 330 号钻孔抽水试验资料 单位涌水 量 0 000715 0 007841L s m 小于 0 1L s m 故井田水文地质勘探类型为二类一型 即以裂 隙充水为主的水文地质条件简单的矿床 8 1 1 5 充水因素分析充水因素分析 根据井田水文地质条件及煤层赋存特征 矿井充水方式有直接和间接两种 它们分 别受大气降水 地表水和地下水等因素的控制 对矿井生产有不同程度的影响 详见第 一章第二节 2 2 3 相关叙述 8 1 1 6 矿矿井涌水量井涌水量预计预计 矿井涌水量计算是在分析各主采煤层储存条件 含水层充水因素 水文地质特征的 基础上 通过调查同一煤层生产矿井涌水量 选用水文地质条件类同的矿井 利用 大井 法 水文地质比拟法 二种计算公式进行的计算 红柳林矿井初步设计安全专篇 修改 第八章 矿井防治水 中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司 136 由于主采煤层导水裂隙带部分导通地表及松散层和主采煤层间距 故在评价矿井涌 水量最大值时 参照了生产矿井涌水量受大气降水因素影响 考虑到导高因素造成各主 采煤层的水力联系 选用大气降水渗入量与矿井涌水量 大井 法的涌水量进行了最大值 评价 根据红柳林井田勘探地质报告 本矿井正常涌水量 451m3 h 最大涌水量 592 m3 h 8 1 1 7 钻钻孔封孔与孔封孔与钻钻孔漏水孔漏水 井田地质报告编制单位陕西省煤田地质局一九四队 对所有施工钻孔均进行了封闭 封闭办法为冲孔止水清沙净 用 425 水泥 沙及水按体积比 1 2 0 8 配成沙浆用水泵注入 设计封闭段 并在封闭沙浆面下 2m 左右提浆检查 保存浆样 钻孔埋石造标 经验收 104 个钻孔封闭质量均达合格标准 8 1 1 8 小窑及老空小窑及老空积积水水 井田周边有河湾煤矿 开采 5 2煤层 敖包沟煤矿 开采 5 2煤层 和吃开沟煤矿 开 采 3 1煤层 这些地方煤矿有多年的生产历史 其老空区积水情况有待查明 因此在矿 井生产中应加强对临近地方煤矿的区域的水文地质工作 采取预留足够的防水煤 岩 柱 等措施 防止地方煤矿老空区积水威胁矿井安全 井田勘探地质报告中提到 芦草沟内有 l 老窑 巷道方向 N35 E 掘进 500m 左右 沿 主巷向两侧采掘 200m 开采 4 2煤层 因开采手续不全且位于侵蚀基准面以下 已于 1986 年整顿小煤矿时炸毁关闭 2009 年 6 月份 陕煤化集团神木红柳林矿业公司走访了神木 县煤炭局 深入到 小煤窑 现场进行了询问 测量 调查结果 芦草沟村东 芦草沟北岸有一处 3 号煤露头 在 60 年代初 当地村民挖 煤用于生产 生活 有一处硐口 已封 深度有十几米 经实测 硐口坐标 X 4308655 Y 37437407 8 1 1 9 地下供水隧道地下供水隧道 在芦草沟中部何家村 常家沟有一条由南向北输水的地下供水隧道 长 7 70km 标 高位于 3 1煤与 4 2煤层之间 对 4 2煤层开采有着直接影响 8 1 2 水患水患类类型及威型及威胁胁程度程度 本井田水文地质勘探类型为二类一型 即以裂隙充水为主的水文地质条件简单的 红柳林矿井初步设计安全专篇 修改 第八章 矿井防治水 中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司 137 矿床 矿井属多煤层开采矿井 矿井充水主要来源于基岩裂隙承压水和延安组砂岩裂隙 水 其次为导水裂隙带导通各主采煤层的矿坑水 地表潜水 故矿井开采时 不仅要考虑 直接充水因素而且还要考虑因导水裂隙带因素影响的充水因素 以防矿井涌水量增大 发生矿井突水和溃沙等地质灾害 8 28 2 矿井防治水措施矿井防治水措施 8 2 1 矿矿井开拓 开采所采取的安全保井开拓 开采所采取的安全保证证措施措施 根据煤层赋存状况和矿井开拓部署 选择井田东部的南一盘区作为首采盘区 开 采 5 2 4 4煤层 接续盘区为北一盘区 开采 4 2 4 4 5 2号煤层 井田东部覆岩结构类型为土基 虽有松散沙层存在 但富水性极弱 无 属采煤无 水安全区 在开拓及采掘过程中采取以下防治水措施 1 按 预测预报 有疑必探 先探后掘 先治后采 的防治水原则 加强井下探放水 采取防 堵 截 疏 排等措施 保证矿井安全生产 2 掘进工作面均配备探水钻机 在掘进过程中临近火烧区和小窑附近时必须打钻探 水 经证实无突水危险时 方可继续采掘 遇见钻孔时 要注意观察 以防突然涌水 在 开采下层煤时 定期对上煤层的积水探放 防止采空区涌水事故的发生 3 每次降大到暴雨时和降雨后 应及时观测井下水文变化情况 并向矿调度室报告 4 建立健全水害预报制度 要使每一位下井人员熟悉水害避灾路线 遇有水害发生 有关人员要及时汇报调度室 以便采取应急措施 5 在主排水泵房和变电所硐室通道内设有密闭门 要保证开闭正常 6 在每个工作面顺槽内均设有排水设施 确保把工作面涌水顺利排出 7 及时清理巷道水沟 保持其畅通与清洁 水仓要定期清理 保证规定的容量 红柳林矿井初步设计安全专篇 修改 第八章 矿井防治水 中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司 138 8 井田内的芦草沟沟流为麻家塔河的最大支流 为长年性流水 敖包沟等其它沟流 均属季节性 流量随季节变化明显 为了提高资源回采率和利于井下开采 设计芦草沟 敖包沟等沟流不留设保安煤柱 为防止这些沟流中的地表水会通过井下开采引起的导水 裂隙带流入矿井 在开采前后对这些沟流底部进行处置 填加三合土垫层 碾压夯实 同 时雨季时应密切注意井下水量变化 加强矿井探放水工作 加大矿井排水能力 保证井 下生产安全 8 2 2 各各类类防水煤 岩 柱留防水煤 岩 柱留设设 8 2 2 1 防水煤 岩 柱种防水煤 岩 柱种类类 为避免导水裂缝带导通地表水体 造成井下突然溃水 设计在芦草沟沟脑有的四个海 子和敖包沟上游的两座水库 留设安全煤柱 井田范围内留设的其它防水煤柱主要有井田境界煤柱 火烧区边界隔离煤柱 8 2 2 2 防水煤 岩 柱留防水煤 岩 柱留设设与与计计算算结结果果 根据矿井防水煤 岩 柱的种类 结合邻近矿区生产矿井留设煤柱的经验 井田境界 煤柱按 20m 留设 火烧区边界隔离煤柱按 20m 留设 在一盘区开采结束后 设计对井田中部的供水隧道进行改造 将供水隧道改为地面 输水管路 管路沿一 二盘区边界或大巷煤柱敷设 8 2 3 井下探放水措施及井下探放水措施及设备设备 8 2 3 1 探放水原探放水原则则 坚持预测预报 有疑必探 先探后掘 先治后采的探放水原则 由于本矿是新建矿井 矿井建设和生产初期采掘面前进遇到需要探放水的范围包括 接近小窑和老空积水时 导水裂缝带可能导通地面水体时 接近有出水可能的钻孔时 接近其它可能出水地区时 必须确定探水线进行探水 经探水确认无突水危险后 方可前进 8 2 3 2 探放水安全措施探放水安全措施 在进行探放水前 必须做好以下工作和准备好必要的设备 设施 1 在探放水前必须编制探放水设计 并采取防止瓦斯和其它有害气体危害等安全措 施 2 坚持排水设备的维护制度 保持正常排水 红柳林矿井初步设计安全专篇 修改 第八章 矿井防治水 中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司 139 3 坚持水沟 水仓的清理制度 保证流水畅通 4 确定流水路线 5 坚持巷道维护制度 保证巷道畅通 6 做好安全躲避硐 7 制定通风方法和瓦斯检查制度 8 制定通讯联络方法和准备好通讯工具 9 选好避灾路线 10 制定钻眼放水措施 包括孔口装置 套管深度和套管固定方法 11 制定钻机安装及钻机操作的安全措施 8 2 3 3 探放水探放水设备设备 投产期配备 ZDY1900S 型探水钻机 3 台 钻进深度 350m 用于巷道掘进 采煤工作 面等需要超前探放水的地段 8 2 4 地表防治水措施地表防治水措施 本井田地表水主要分布于南部流域的芦草沟 毛驴滩沟 敖包沟及麻家塔河一带 由于河流沟谷区侵蚀面较低 可采煤层顶板上覆基岩较薄 冒落导水裂隙带高度在厚煤 层区部分钻孔有沟通地表或导透上部隔水层 N2b 进入松散层中 使地表水通过导水裂 隙带与煤层沟通 使其成为直接充水水源 并可导致涌水量增大 造成井下局部突水溃 沙的可能 预防措施主要有 1 矿井涌水量预计不仅考虑到直接充水因素 而且也考虑到了因导水裂缝带高度 影响的间接充水因素 依此而确定的矿井排水设施能力是足够的 定期清理井底水仓 保证井下主要水泵等排水设备完好是关键 2 为避免导水裂缝带导通地表水体 造成井下突然溃水 设计在芦草沟沟脑有的四个 海子和敖包沟上游的两座水库 留设安全煤柱 3 开采浅部煤层时 要及时监视地面裂隙情况 及时处理 防止地表水灌入井下 4 每次降大到暴雨时和降雨后 应及时观测井下水文变化情况 并向矿调度室报告 红柳林矿井初步设计安全专篇 修改 第八章 矿井防治水 中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司 140 5 根据实测地形图窟野河该段河床标高 960 00m 而矿井井口标高为 1200 00m 高 出河床 240m 没有洪水威胁 根据矿井工业场地的平面布置 在工业场地挖方边坡及挡 土墙下设排水沟 道路下设雨水管 将场区内雨水经过沙渠壕排入窟野河 以确保井口 及场地安全 8 2 5 小窑 老窑 采空区水防治小窑 老窑 采空区水防治 1 井田边界留设隔离煤柱 本井田境界煤柱按 20m 留设 2 接近小窑和老空积水时 必须确定探水线进行探水 经探水确认无突水危险后 方可前进 3 设法提前查明芦草沟老窑采空区 8 38 3 矿井防治水安全设施矿井防治水安全设施 8 3 1 排水排水设设施施 1 排水设施设计依据 主斜井井口标高 1200m 排水泵房标高 1060m 正常涌水量 451m3 h 最大涌水量 592m3 h 井筒斜长 564m 胶带大巷管道长 2100 m 主斜井井口至矿井水处理站的管道长度 200m 主斜井井口与矿井水处理站的高差 4m 2 排水系统方案选择 矿井采用直接排水系统 在回风斜井井底附近设有主排水泵房和主水仓 利用排水 设备及管道将井下涌水排至地面矿井水处理站 经处理后作为生产补充用水及井下消防 洒水 排水管沿 5 2煤胶带输送机大巷及主斜井敷设 红柳林矿井初步设计安全专篇 修改 第八章 矿井防治水 中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司 141 3 主要水仓的主 副水仓布置及容量 水仓设置在回风斜井井底附近 5 2煤辅运大巷南侧 入口与 5 2煤辅运大巷相连 矿 井的正常涌水量为 451m3 h 最大涌水量为 592m3 h 所需水仓有效容量应为 Qo 451 8 3608m3 设计水仓长度 499 8m 净断面积 8 2m2 水仓容量 4098m3 水仓有效容量 3688m3 大 于 8h 的矿井正常涌水量 4 主要水泵的选择 工作泵的排水能力应满足 Q 1 2 Q正 1 2 451 541 2 m3 h Qmax 1 2 Q最大 1 2 592 710 4 m3 h 水泵扬程为吸水高度 排水高度及管道阻力损失之和 根据所需的水泵排水能力的要求 经技术经济综合比较 设计选用 3 台 MD580 60 4 型矿用耐磨多级离心泵 配 YB560S2 4 型 560kW 1480r min 10kV 矿用隔爆电动机 正常 涌水时 1 台工作 1 台备用 1 台检修 最大涌水时 2 台水泵工作 1 台检修 推荐排水泵的工况点计算 管道特性曲线方程 新管 H Ht R1Q2 150 1 5737 10 4 Q2 旧管 H Ht R2Q2 150 2 502 10 4 Q2 式中 R1 R2 管道阻力 新管时 R1 1 5737 10 4 旧管时 R2 2 502 10 4 Ht 吸水面至排水口几何高差 m MD580 60 4 型矿用耐磨多级离心泵特性曲线及工况点参数见图 6 3 1 主排水泵房 排水管道系统图见图 6 3 2 水泵新管工况点参数 新管 流量 646 1m3 h 扬程 214 7m 效率 80 8 轴功率 481 8kW 最大吸水高度 5 23m 旧管 流量 591m3 h 扬程 236 4m 效率 81 8 轴功率 478 4kW 最大吸水高度 5 86m 正常涌水时水泵为 1 台工作 1 台备用 1 台检修 最大涌水时 2 台水泵工作 1 台检 修 新管正常排水时间为 16 75h 20h 最大排水时间为 11h 20h 旧管正常排水时间为 红柳林矿井初步设计安全专篇 修改 第八章 矿井防治水 中煤国际工程