朝阳煤矿2013年度矿井防治水计划

朝阳煤矿2013年度矿井防治水计划第一节 矿井水文安全条件一、 矿区开采、老窑、采空区、塌陷区等情况1、矿井开拓工程及层位选择：利用原有主平硐，主平硐井口标高+1765m，方位角322，原有的皮带下山布置在M1煤层中，向深部继续延伸时必须布置在距M1煤层10m距离的顶板中，二采区轨道下山和二采区回风上山则布置在M1和M2煤层之间的岩层中，往上直接连接回风斜井。在+1758m标高沿煤层走向布置2011回风顺槽，在+1713m标高沿着煤层走向布置2011运输顺槽及2011回采工作面，运输顺槽直接连通皮带下山，形成矿井生产、运输、通风及排水系统。2、各煤层开采情况：M1煤层：M1煤层在一采区范围内西面1765标高以上、一采区北东面至矿井边界、西南面350m、+1765标高以上全部为采空区，采空区水可通过东西平巷流到主平硐，经主平硐流出地面。M2煤层：M2煤层未进行过开采。M3煤层：M3煤层在原一采区范围内1817标高以上全部为采空区。矿井范围内的所有煤层都有小煤窑开采的历史，经过调查，多数矿井开采深度在煤层露头以下60m左右，少数可达到100m，且多为平巷或上山开采。3、在施工二采区期间，施工过程中受水害威胁不大，主要为顶板淋水。4、塌陷区由于整合前煤矿的开采，导致地面部分区域出现裂隙和小型滑坡现象，主要裂隙区域分布在采空区按65度角的范围内，在今后煤矿的开采过程中应对地面建筑物留设足够的安全保护煤柱。井田内地面建、构筑物必须留设足够的安全保护煤柱，同时需随时观察地面的滑坡、塌陷等情况。必须为民房、公路等留设保护煤柱，民房可以协商进行搬迁，在民房等搬迁之前必须留设保护煤柱，并不得开采。5、积水情况由于矿区内各煤层顶底板岩性较软，顶板容易跨落，而且矿区内煤炭开采历史不长，采空区均在+1765水平以上，积水的可能性不大，只是小窑积水未探清，因此煤矿在开采过程中应加强对井田内老窑积水情况的调查，在采掘过程中，坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采“的探放水原则，同时必须坚持“有疑必停”，防止老窑、采空积水对矿井开采的影响。必须对采空区积水进行疏放，并对可能的突水区域采取相应的预防措施，防止突水，保证矿井安全生产。二、地质构造导水性情况该矿矿权范围内无区域性断层和褶皱，次级断层和褶皱较发育，未见次级断层和褶皱对煤层的开采产生影响，但在开采中要考虑隐伏断层的影响。矿区整体呈一单斜构造，平均煤层倾角为14，矿山地质构造条件简单。（1）矿区无大的断层、裂隙等地质构造，在建井和生产过程中，加强水文地质和地质勘察工作，掌握矿区内各小断层和小裂隙的性质、分布情况和导水性质，为煤矿的安全生产提供依据。（2）区域范围内地下水主要分为碳酸盐岩溶水、裂隙水、部分为松散堆积物中的孔隙水。裂隙水为大气降水渗入风化裂隙、构造裂隙而形成，泉水流量小；孔隙水主要为第四系松散堆积物中。（3）本区地表水、地下水受大气降水影响，其流量、水质变化均与降水的季节和强度相对应，雨季流量增大，矿化度减少，枯季则相反。地下水以泉或分散流形式补给溪沟，各含水层无直接的水力联系，且地下水动态变化显著，周期性较明显，并具滞后现象。三、矿井水文地质情况1、含、隔水层1）第四系（Q）含水岩组：主要为砂、泥岩、腐殖土、亚粘土等松散堆积层、冲积层，多分布与洼地、沟谷两侧及缓坡地带，厚度变化较大（0-5m），它是直接受大气降水补给。同时又是地表水汇集渗流的场所，形成井泉流量一般在0.2-0.5升之间。2）含水层：该井田的间接含水层为下山叠统飞仙关组，为一套海滨至浅海相泥岩及砂岩的岩性组合，区域地层厚度393684m，为一弱含水层组，单位涌水量（Q）一般小于0.036升/秒。煤矿的直接充水岩层为上二叠统长兴一大隆组，前者为一套以陆相为主的海陆交替含煤砂页岩，厚242-250m；后者为一套海陆交替相含煤砂页岩及泥灰岩沉积，厚约100m。直接充水岩组仍为一弱含水岩组，单位涌水（Q）约大于飞仙关组。3）隔水岩层：广义而言，为区域上的上二叠统峨眉山玄武岩组，其特征是裂隙发育，含较丰富的潜水，但随深度的增加而减弱。单位涌水量（Q）一般在0.00041升/秒以下，因而是煤层底板很好的隔水层。4）水力联系 煤矿区属单面山地形，上覆飞仙关组又属弱含水层，与含煤地层无水力联系。长兴组弱含水段，覆于煤系地层上，补给条件差，地下水循环微弱，对煤开采影响不大。下伏强含水段远离开采煤层，又有峨眉山玄武岩相隔，故与可采煤层无水力联系。2、矿区地下水补、迳、排条件矿区地下水主要来源于大气降水，另外一部分是地表浅层潜水及风化裂隙水，多数不产生深部迳流循环，而是地下降泉的形式排出低洼地带及小溪沟。 根据区内水文地质特征分析，可能构成矿区充水的因素的主要水源有以下几点： 大气降水、老窑积水是矿井充水的主要因素。大气降水、滑坡水沿基岩裂隙渗入矿井，裂隙发育地段矿井主充水会有所增加，一般承受开采深度增加，水量愈来愈大。 矿井附近有泉点出露，且水质好，矿井供水距离短，供水方便。工业用水采用井下水经处理后进行使用。 区内多以大气降水补给，受季节性影响大。矿井范围内主要含水层有第四系（Q）含水岩组、飞仙关组（T1f）弱含水岩组、长兴组一大隆组（P2c-d）直接充水岩层，受大气降水补给条件差，水量受大气降水的影响而呈季节性变化。本矿井直接充水因素为煤层顶板裂隙水，本矿井水文地质条件属中等类型。 3、矿井涌水量预测 本矿井的水文地质条件简单，煤系地层含水性弱。据贵州省兴义市雄武煤矿区朝阳井田勘察地质报告，矿山开采过程中的实际测量及本次调查，煤层开采时无淋水现象，对矿井开采没有很大影响；矿井水主要来源于大气降水，考虑本矿区湿度大，降水量集中，雨季长，细雨频繁的特征采用大气降水渗入法预算年平均、雨季平均、雨季月最大平均的矿坑涌水量。根据矿山开采资料：矿井最小涌水量为72m/d；正常涌水量为100m/d左右；最大涌水量为240m/d。本次调查实测矿山涌水量为2.20L/s。该矿是以平硐开拓，主采M1、M2、M3煤层，主井口标高1765.0米，开采煤层标高+1850米。经预测计算： 矿井末期采区正常涌水量为1142.2m/d（47.59m/h）； 矿井末期采区最大涌水量为2741.32m/d（114.23m/h）。综上所述，矿井水文地质条件复杂类型为简单矿井。四、水患类型及威胁程度1、矿井水害类型 朝阳煤矿矿区水文地质条件属简单矿井，矿井水害类型主要有采空区积水，大气降水，地表水。从地表观察及井下施工过程中，未发现有裂隙和较大的断层，因此，顶底板裂隙水威胁不大。2、突水水源与地下水导水通道1）突水水源 突水水源主要为采空区积水。矿井为走向长壁开采，采空区水能自然流出，只要在封闭采空区时流出反水池，并保持反水池畅通，采空区就不会积聚大量的水，就能极大地减少采空区积水的威胁。2）地下导水通道 朝阳煤矿各含水层之间一般无水力联系。如出现断层时，含水层会通过断层裂隙导入井下。在生产过程中应留足隔水煤柱，避免因开采隔离煤柱，造成采动影响，使地面水及各含水层通过采动裂隙窜入井下。五、矿井水文安全条件评价1.对水文地质基础资料来源及可靠性评价 该矿区兴义市朝阳煤矿生产地质报告，对区域水文地质情况、地层的富水性、矿井的充水进行了初步分析，对矿井的生产能起到一定的指导作用。2.水文勘探程度及存在问题(1)地质报告中以对大气降水、地表水、直接充水含水层以及部分含水层等充水因素进行了较详细的分析，但对断层等地质构造掌握程度不够，使得无法分析断层导水对水文地质条件的影响，因此，对断层的水文地质情况了解不够，在断层附近掘进时，必须充分注意，对较大的断层应留有一定保安煤柱。（2）根据生产地质报告，矿区水文地质控制程度在代表性方面，有不够的地方，反映在矿井涌水量采用的数据上，难免有片面的可能，建议进一步地作好矿井水文地质调查，并作好编录，在井巷掘进过程中逐步校正矿井涌水量资料。（3）生产地质报告未对井田范围内的小窑进行充分的调查，故建议矿井在采掘之前，对全矿区小窑进行全面的调查，对其分布范围、可疑的积水性及积水量做出调查及预测并标注在矿井采掘平面图及井上下对照图上，以指导矿井实际防水工作。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1.矿井开拓系统布置 本矿采用平硐开拓。矿井可采煤层3层，设计考虑联合布置开采3层煤。根据雄武背斜各煤矿的实际情况，M3煤与瓦斯突出情况较为严重，M1煤层突出的可能性较小。因此设计拟考虑M1煤层作为开采各煤层的第一解放层，设计首采面布置在M1煤层中。本矿井按突出矿井进行设计，井筒和主要巷道不得布置在煤层中，采掘工作面实行独立回风。2、采掘工程所采取的防治水措施1）定期收集、调查和核对相邻煤矿和废弃的老窑情况，并在井上、下对照图上标出其位置、开采范围、开采年限、积水情况等。2）针对主要含水层（段）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）井巷在掘进过程中必须先探后掘，掌握前方水文情况，若发现有水患时，应及时采取措施，待确定安全后再向前掘进，并将出水点位置标于井上下对照图或采掘工程图上。井巷揭露的主要出水点或地段，必须进行水温、水量、水质等地下水动态和松散含水层涌水含砂量综合观测和分析，防止滞后突水。4）在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，立即报告矿调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。5）井下和地面排水设施保证完好，井下主、副水仓、沉淀池、水沟要及时进行清理，每年雨季前对矿井防治水工作进行一次全面检查，成立防洪抢险队伍，并储备足够的防洪抢险物资。6）应加强对地面小窑、老窑的调查并标注在实测的采掘工程图中，划定其探放水红线，在接近探放水线时，必须采取探放水措施。7）工业场地内建筑物，必须修筑防洪沟渠或采取其它防、排水措施。8）鉴于井口附近及裂隙区内的地表水体有可能溃入井下，因此，应遵守下列规定：严禁开采煤层露头线的防水煤柱。容易积水的地点应修筑沟渠排泄积水。修筑沟渠时，应避开露头、裂隙和导水岩层，特别是低洼地点不能修筑沟渠排水时，应填平压实，防止积水进入井下。排到地面的矿井水，必须妥善处理，避免再次渗入井下。对漏水的排洪沟，应及时堵漏，地面裂缝和塌陷必须填塞，填塞工作必须有安全措施，防止人员陷入塌陷坑内。9）矿井建设期间，几条主要巷道都是向下施工，这些巷道离地表较远，距离小窑采空区也较远，施工范围内也无大的断层，M1M3煤层之间无强含水层，不受大的水害影响，可采取正常的防治水措施。关于顶板淋水和少量的底板积水，可施工临时水仓安装临时水泵排至主平硐，再由主平硐流出地面。二、防水安全煤柱留设 在受水害威胁的地方，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，以防止地下水或其他水源溃入工作面，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。根据该矿井的实际情况，需留设以下防水煤（岩）柱： 1、断层防水煤（岩）柱在导水或含水断层两侧，为防止断层水馈入井下而留设的煤柱；当断层使煤层与强含水层接触或接近时，为防止含水层馈入井下而留设的煤柱。2、导水钻孔防水煤柱勘探阶段施工的钻孔，往往能贯穿若干个含水层，若封孔质量不好，则人为地沟通了本来没有水力联系的含水层，使煤层开采的充水条件复杂化，为防止上覆含水层中的水馈入井下而留设的煤柱称为钻孔防水煤柱。3、相邻水平或采区边界防水煤（岩）柱。4、老窑积水区防水煤柱。在矿区开发开采过程中部分煤层已经开采后形成的区域形成采空区，采空区积水有可能积水，因此为了防止老窑积水涌入采掘工作面，必须在老窑积水区域周围留设防水煤柱。（二）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。因此，在没有掌握断层各区段的导水性时，应把整个断层作为导水断层对待。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，常以下述计算公式计算煤柱宽度：L=0.5KM式中：L-顺层防水煤柱宽度（m）； M-煤厚或采高， Kp-煤的抗张强度（kgf/cm），Kp取8kgf/cm； P-水头压力（kgf/cm），P=17kgf/cm； K-安全系数，一般取25，本设计取5。 则：M1煤层开采时L=0.551.12=4.54（m） M2煤层开采时L=0.550.84=3.4（m） M3煤层开采时L=0.551.5=6.1（m） 根据本矿的实际情况，可能存在10m以下落差的断层，根据上述计算，并考虑到该矿断层导水性和富水性差，故开采断层两侧煤层时各留20m防水煤柱。2、导水钻孔防水煤柱的留设本矿范围内未进行过打钻工作，因此不留设导水钻孔煤柱。3、相邻水平或采区边界防水煤（岩）柱的留设水文地质条件复杂型的矿井，可用下述公式计算煤柱宽度：L=0.5KM式中：L-顺层防水煤柱宽度（m）； M-煤厚或采高，KP-煤的抗张强度（kgf/cm），KP=8kgf/cm；P-水头压力（kgf/cm），P=20kgf/cm；K-安全系数，一般取25，本设计取5。则：M1煤层开采时L=0.551.12=4.54（m） M2煤层开采时L=0.550.84=3.4（m） M3煤层开采时L=0.551.5=6.1（m） 经计算并结合实际情况确定，相邻水平或采区边界防水留20m煤柱。4、老窑积水区防水煤（岩）柱的留设 矿区内的小窑（现均以关闭）开采历史悠久，主要分布于矿区煤层露头线附近。据调查，这些小窑虽然开采深度不深，但估计采空区内的积水、积瓦斯较多，对矿井开采影响较大。矿井必须留足足够的老窑积水区防水煤（岩）柱，按下述公式留设防水煤柱。L=0.5KM式中：L-老窑积水区防水煤柱宽度（m）； M-煤厚或采高，KP-煤的抗张强度（kgf/cm），KP=8kgf/cm；P-水头压力（kgf/cm），P=20kgf/cm；K-安全系数，一般取25，本设计取5。则：M1煤层开采时L=0.551.12=4.54（m） M2煤层开采时L=0.550.84=3.4（m） M3煤层开采时L=0.551.5=6.1（m）经计算并结合实际情况确定，老窑积水区防水留20m煤柱5、矿井边界防水煤（岩）柱的留设 矿区内的小窑（现均已关闭）开采历史悠久，主要分布于矿区煤层露头线附近。据调查，这些小窑虽然开采深度不深，但估计采空区内的积水、积瓦斯较多，对矿井开采影响较大。矿井必须留足足够的老窑积水区防水煤（岩）柱，按下述公式留设防水煤柱。L=0.5KM式中：L-老窑积水区防水煤柱宽度（m）； M-煤厚或采高，KP-煤的抗张强度（kgf/cm），KP=8kgf/cm；P-水头压力（kgf/cm），P=20kgf/cm；K-安全系数，一般取410，本设计取10。则：M1煤层开采时L=0.5101.12=9.08（m） M2煤层开采时L=0.5100.84=6.8（m） M3煤层开采时L=0.5101.5=12.2（m）经计算并结合实际情况确定，矿井边界防水留20m煤柱表6-2-1 各种煤（岩）柱尺寸表序号名称尺寸（m）备注1断层煤（岩）柱202相邻水平或采区边界防水煤（岩）柱203老硐、小窑、上部采空采空区防水煤（岩）柱204井筒煤柱（井筒煤柱须作专项设计）205区段煤柱206井田边界煤柱20三、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。矿区水文地质条件属中等类型，矿井建设和生产中不存在煤层顶板或煤层含水层的威胁，不需采用疏水降压措施。四、井下探放水措施（一）探放水原则 本矿井地下水补给来源主要为：采空区积水，大气降水，地表水。本区域溶洞、落水洞强烈发育，是本区域最大的水患。根据水患特点，探放水主要为：岩巷掘进时，探岩溶水；煤巷掘进时探采空区水。所以矿井建设、生产中所以巷道掘进都必须进行探放水。根据整合前两个矿井的水文地质调查，掘进前必须做好水害分析，坚持“有掘必探、先探后掘、有疑必停”的探放水原则。（二）、探放水注意事项（1）安装钻机探水前，要遵守下列规定：加强钻场附近的支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。清理巷道、挖好排水沟。探水钻孔位于巷道低洼处时，必须配备与探放水量相适应的排水设备。在打钻孔地点或附近安设专用电话。测量和防探水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水孔的位置、方位、角度、深度以及钻孔数目。（2）预计水压较大的地区，探水钻进之前，必须安好孔口管和控制闸阀，进行耐压试验，达到设计承受的水压后，方可继续钻进。特别危险的地区，应有躲避场所，并规定避灾路线。五、水灾避灾线路2011工作面工作面回风顺槽一片口联络石门轨道下山主平硐地面。掘进工作面二采区回风上山主平硐地面。上图为：上山钻孔布置 下图为：平巷钻孔布置（3）钻孔水压过大时，采用反压和有防喷装置的方法钻进，并有防止孔口管和煤（岩）避突然鼓出的措施。（4）钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异常状况时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人应立即向调度室报告，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的人员，然后采取措施，进行处理。（5）探放老空水前，首先要分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压。老空积水高于探放水点位置时，只准用钻机探放水。探放水孔必须打中老空水体，并要监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。钻孔接近老空，预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时，必须有瓦斯检查员或矿山救护队员在现场值班，检查空气成分。如果瓦斯或其他有害气体浓度超过规程规定时，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告调度室，及时处理。（6）钻孔放水前，必须估计积水量，根据矿井排水能力和水仓容量，控制放水流量；放水时，必须设专人监测钻孔出水情况，测定水量、水压，做好记录。若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告矿调度室。（7）排除上山的积水以及恢复被淹井巷前，必须有矿山救护队检查水面上的空气成分，发现有害气体，必须及时处理。排水过程中，有害气体有突然涌出的可能，必须制定安全措施。（8）进行探放水施工作业前，矿技术负责人必须结合探水巷道的实际，另行编制安全技术措施，明确探放水作业人员一旦面临突水威胁时的避灾线路。（9）进行探放水施工作业前，必须提前撤出可能受探水作业地点突水威胁的其他采掘工作面和其他工作地点的所有人员。（二）探放水设备选择1）探放水设备选择依据矿井用一个采煤工作面保证矿井年生产能力，配备两个掘进工作面。2）探放水设备及数量配备TXU-75探水钻4台，3台工作，1台备用。3）老窑积水的防治为防止浅部的老窑积水威胁矿井的安全，采面主要留浅部防老窑水防水安全煤（岩）柱和井田