205工作面回采前水文地质安全性评价.doc

汾西矿业（集团）有限责任公司双柳煤矿23405回采工作面地质及水文地质安全性评价编制单位 地测科编 制 赵海鹏审 核 科 长 总工程师 2011.02. 23405回采工作面地质及水文地质安全性评价一、23405工作面基本概况23405回采工作面总体位于一单斜构造之上，煤（岩）层倾向303，倾角在3-10左右。东邻23403采空区；西邻23407采空区；工作面以南为武家山小煤矿采空区，根据23403、23407工作面钻探资料分析，该小煤矿非法越界开采30米左右。 二、23405工作面煤层及储量概况23405工作面所采煤层为3、4#并层煤属二叠系山西组下段顶部煤层，该煤层区内稳定，结构复杂，含二四层厚约0.020.3米的深灰黑色碳质泥岩、泥岩夹矸层。区内煤层倾角310，平均6。3、4#煤顶板以中粒灰白色长石石英砂岩为主，分选磨圆中等，钙质胶结，裂隙发育；局部发育有灰-黑灰色泥页伪顶，团块状，节理发育，未充填，松软，含植物化石；底板为黑黑灰色砂质泥岩、泥岩，半坚硬，节理发育，含植物化石。该工作面走向长1138.5米，倾斜长158.1米，斜面积为179997 m，煤厚3.25米，容重1.39t/m3，工业储量813136吨，回采率95%，可采储量772479吨。三、23405工作面地质及水文地质条件分析1、23405工作面地质条件分析从掘进时巷道揭露情况来看，在23405运巷和切割巷的掘进时没有揭露构造和陷落柱，只在23405材巷的掘进中揭露有X16 、X17两陷落柱。X16陷落柱位于停采线附近，柱体呈斜倒漏斗状，充填物以泥岩和砂质泥岩为主，含少量砂岩，胶结性好，垮落角接近80，周围煤（岩）层产状变化较大，在巷道内影响范围总约30米，地层倾角8-10。另外在距离切割巷1000米的位置处发育有X17陷落柱，柱体呈斜倒漏斗状，填物以泥岩和砂质泥岩为主，含少量砂岩，裂隙中被方解石脉充填，泥质胶结，胶结性较好，垮落角接近80，周围岩层产状变化较小，在巷道内影响范围约38米左右，地层倾角3-5。另外，通过坑透资料分析在工作面内存在有三处坑透异常区。第一处异常区：在距离切割巷100米的范围内，出现了-5-30db的信号衰减，通过井下实地观测，造成此衰减异常的原因可能是切割巷内的液压支架以及运巷一侧大型设备的影响。第二处异常区：运巷从A11点北15米到A17点南15米与材巷从A14 点南45米到A20点南65米处组成的区间内，出现了大面积的-5-35db的信号衰减，通过井下实地观测，造成大面积信号衰减的原因有（1）、可能是该范围内运巷一侧有大面积的积水和铁器或材巷一侧顶板有淋头水；（2）、该范围正好位于向斜构造的轴部，受到的构造应力比较集中，煤（岩）裂隙、节理发育，引起信号衰减的原因也可能是煤层厚度发生变化或隐伏构造、陷落柱的影响所致。第三处异常区：运巷从A3点北11米到A5点南40米与材巷从A4点南15米到A10点南55米这两范围组成的区间内，出现了大面积的-5-30db的信号衰减，通过井下实地观测，造成大面积信号衰减的原因有（1）、在该范围内材巷揭露的X16 、X两陷落柱影响或是两陷落柱伴生、派生次一级的小构造影响所致；（2）、也可能是在材巷一侧有大量的巷道积水影响所致。2、水文地质条件分析23405工作面在回采过程中所受的水害影响主要有武家山采空区积水、23403和23407工作面采空区积水、煤层顶板砂岩裂隙水、底板太原组灰岩水及奥陶系灰岩水。（1）在23405工作面切割巷往南是武家山小煤矿的采空区，根据以前钻探资料显示，该矿曾经非法越界开采（约30米左右），且采空区存在大量积水，预计积水量约37万m3，水压在0.5Mpa左右。通过钻探验证留设的防隔水煤柱符合规定，但由于采后扰动破坏影响，对23405工作面安全回采仍然构成威胁。（2）23403和23407工作面采空区积水，在掘进过程中进行了探放水，由于含水层不断地向采空区补给，仍然对23405工作面安全回采构成威胁。（3）3、4#煤层顶底板砂岩含水层包括顶板S砂岩及底板K3砂岩,区内砂岩厚度一般均超过6米，但富水性较弱，对掘进基本无影响，主要表现为微量的淋头水。（4）太原组灰岩含水层是主要的含水层之一，L1L2厚度约为31.65米，区内水位标高约为620米，开采3、4#煤层所承受的水压为2.3Mpa，根据煤矿防治水规定计算突水系数：式中: T突水系数（Mpa/m）；P底板隔水层承受的水头压力，取2.3MPa；M底板隔水厚度，取30.27米。据以上计算结果，区内开采3、4#煤层的突水系数大于临界值0.06 MPa/m，而小于临界值0.1 MPa/m，因此在该区开采上组煤，在正常块段，一般没有突水的威胁，但在底板受构造影响的块段，可能有突水的威胁，必须密切关注区内的导水陷落柱及断层。（5）奥陶系灰岩含水层是重要的含水层，区内奥陶系灰岩岩溶裂隙水水位标高795米左右，上距3、4#煤层约140米，开采3、4#煤层所承受的水压为3.74.0Mpa，根据煤矿防治水规定计算突水系数：式中: T突水系数（Mpa/m）；P底板隔水层承受的水头压力，取4.0MPa；M底板隔水厚度，取140米。据以上计算结果，区内开采3、4#煤层的突水系数远小于临界值0.1 MPa/m，因此在该区开采上组煤，一般没有突水的威胁，但必须密切关注区内的导水陷落柱及断层。四、结论及意见根据以上地质及水文地质条件的分析，23405工作面在回采过程中受到的地质构造及水害威胁主要有23405材巷揭露的X16 、X17两个陷落柱及坑透异常区和武家山煤矿采空区积水、23403和23407工作面采空区积水、太原组灰岩岩溶裂隙水，故提出以下整改意见：1、在材巷的掘进过程中揭露有X16、X17两个陷落柱，在回采前必须利用钻探、物探、巷探等手段查清其富水性及影响范围，如果发现陷落柱导水，则必须对其进行注浆加固或留设防水煤柱，否则不得回采。2、通过对坑透异常区的资料分析：有3处异常区，1号物探异常区是由于切割巷内的液压支架以及运巷一侧大型设备的影响所致；对于2号物探异常区，我矿必须利用钻探和巷探等手段，查清引起该异常的原因，确保回采时的顺利进行；另外， 对于3号物探异常区，我矿必须利用钻探、巷探、化探等手段查明X16 、X两陷落对回采时的影响范围和导水性以及这两陷落柱伴生或派生的次一级的小构造等。3、对于23403和23407工作面采空区积水，我矿已经进行了打钻放水，（具体情况见23405工作面探放23403采空水和23407采空水的防治水措施）为了安全回采，在回采前必须对两个工作面不间断地放水，定时观察巷道顶板的淋水情况。4、对于武家山煤矿采空区积水，我矿已经严格根据煤矿防治水规定进行了探放水，把武家山井田边界以北30米定为积水线，从积水线开始往北外推60米定为探水线。经过物探、打钻等手段已经查明防隔水煤柱留设符合规定（具体情况见23405探放武家山小煤矿采空区积水设计及安全措施），由于采后扰动破坏影响，在回采过程中必须密切观测工作面的出水情况。5、对于底板太原组灰岩水及奥陶系灰岩水，经过分析,太灰水对区内开采3、4#煤层在正常块段，一般没有突水的威胁，但在底板受构造影响的块段，可能有突水的威胁，必须密切关注区内的导水陷落柱及断层。奥灰水对3、4#煤底板一般没有突出的威胁，但必须密切关注区内的导水陷落柱及断层。6、由于23405工作面位于二采区陷落柱发育条带，在回采过程中一旦意外揭露隐伏构造及陷落柱，必须停止回采，汇报矿调度室，查明区内的水文地质情况后方可继续回采。7、施工队组在回采过程中必须严密监测工作面的水情，如发现异常，必须停止回采，及时汇报矿调度，等候处理，确认安全后方可继续回采。8、在回采工作面回采过程中必须完善区内的排水设施，排水能力不低于50米3/小时。五、工作面水害应急救援预案1、工作面发生水灾事故后，工作面负责人必须立即向矿调度室汇报，内容包括突水地点、来水方向、水量等。2、汇报电话：5。3、工作面负责人必须组织现场作业人员有秩序的撤离到安全地点。4、矿调度室接到水情报告后，必须马上立即启动汾西矿业集团双柳煤矿水害应急预案，根据出水地点、水量等因素，第一时间通知井下所有受水患威胁的人员进行撤离，并告知其撤离方向，然后向值班负责人和矿井负责人汇报，并将水患情况通报周边所有矿井。5、指挥部成员到达调度室后，按照指挥部的统一部署，各专业组按照各自的分工和总指挥的安排立即展开救援行动。6、抢险指挥部应根据突水事故的实际情况，制定抢险方案及安全技术措施，组织抢救；根据事态发展，决定是否请求外部援助，协调物资，设备、医疗、通信、后勤等工作。7、地测科必须在第一时间内分析工作面的突水水源、推算突水点的最大涌水量和稳定流量、预计恢复中的各不同标高段的涌水量、并设计恢复过程中的排水量曲线。8、通风区必须根据工作面突水位置及出水水量对矿井通风系统的影响范围，及时调整井下通风系统，避免风流紊乱、有害气体超限。9、机电科负责工作面抢险救灾设备及配件的储备，并提供井下排水设备及供电。10、安监处负责监督事故抢险方案和安全措施的落实，组织或协助对事故的调查工作。11、调度室必须立即对井下所有被困人员的数目和被困位置作出统计。12、对被困人员所在地高于透水后位置时，可利用打钻等方法供给新鲜空气、饮料及食物；若所在地点低于透水后位置时，则严禁打钻，防止泄压扩大灾情。13、工作面作业人员在第一间没有得到救援后，应该进行自救互救，切莫大喊大叫、乱蹦乱跳、节省体力，寻求机会通知救援人员。14、工作面透水量超过排水能力时，应组织人力、物力抢行排水，在下部水平人员救出后，可向下部水平或采空区放水。若下部水平人员尚未撤出，主要排水设备受到被淹威胁时，可用砂（粘土）袋构筑临时防水墙，堵住泵房口和通往下水平的巷道。15、排除井筒和下山的积水前，通风部门必须制定被水封住的有害气体突然涌出的安全措施，排水过程中，必须有矿山救护队检查水面上的空气成