簸箕掌矿井带压开采设计

1、山西煤炭运销集团山西煤炭运销集团 簸箕掌煤业有限责任公司簸箕掌煤业有限责任公司 带带 压压 开开 采采 矿矿 井井 防防 治治 水水 专专 项项 设设 计计 第一章 矿井水文地质.3 1.1 水文地质情况.3 1.2 水患类型及威胁程度.12 第二章 矿井防治水措施.14 2.1 矿井开拓开采所采取的安全保证措施.14 2.2 防治水煤（岩）柱的留设.15 2.3 区域、局部探防水措施及设备.16 2.4 地下水动态观测系统.24 2.5 构造导水主要防范措施.26 2.6 井下排水.27 2.7 地表水防治.31 2.8 防治水规划及机构.33 第一章第一章 矿井水文地质矿井水文地质 1.1

2、 水文地质情况水文地质情况 本区位于大同煤田的中东部，即大同向斜中东部的南东翼靠近 核部的位置。大同向斜主干构造线呈北东向展布，南东翼倾角一般 2060，局部直立倒转；北西翼倾角较缓。区域出露的地层由老 到新有：太古界集宁群，古生界寒武系、奥陶系、石炭系，二系， 中生界侏罗系、白垩系、新生界第三系、第四系。 大同煤田岩溶水系统属神头泉水文地质单元的一部分。神头泉 出露标高为 1059-1063m，矿区位于泉域的北东部。 1.1.1 含水层 大同煤田主要含水层有奥陶系碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层、石 炭系上统太原组碎屑岩类夹碳酸岩类岩溶裂隙及二叠系碎屑岩类裂 隙含水层、第四系上更新统松散岩类孔隙含水

3、层。 （1）奥陶系碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层 含水层岩性主要以石灰岩、白云质灰岩为主，岩溶裂隙发育不 均，总体富水性中等-强，单位涌水量 q1.406l/s.m，渗透系数 k1.906m/d，矿化度 0.64g/l，水质类型 hco3ca，富水性强。 本次实测矿井供水水井水位标高为 1093m,水文孔水位标高为 1099m, 推测奥灰水水位在 1090-1100m 之间，高于下部煤层底板标高。 （2）石炭系上统太原组碎屑岩类裂隙含水层 含水层主要是太原组的中-粗粒砂岩，根据钻孔揭露，岩芯较完 整，裂隙不发育，富水性弱，单位涌水量 q0.067l/s.m，渗透系数 k0.120m/d，矿化度 2.

4、08g/l，水质类型 hco3clk+na。 （3）二叠系下统山西组碎屑岩类裂隙含水层 含水层主要是中-细粒砂岩，埋藏较深岩层裂隙不发育，含水性 弱，单位涌水量 q0.0027l/s.m，渗透系数 k0.003535 m/d，矿化 度 0.83g/l。水质类型 hco3clna。 （4）第四系上更新统松散岩类孔隙含水层 含水层主要是底部卵石混合土层即砂质粘土层及基岩强风化碎 屑岩层，在出露较高地区，连续性差，很少有泉水形成，富水性极 弱。在河谷区松散孔隙含水层连续好，透水性强，埋深浅，水位波 动变化较大。其含水层主要接受大气降水补给，向沟谷区下游排泄。 为周边居民主要生活用水来源。 1.1.2

5、 隔水层 矿区内主要隔水层是本溪组隔水层，是一套以泥岩、粘土岩和 铁铝岩粉砂质泥岩、石灰岩岩层，厚度为 30m 左右，隔水性能好， 是太原组与奥陶系之间的重要隔水层。另外在下石盒子组、山西组、 太原组地层中有由泥岩、砂质泥岩及致密块状高岭质泥岩组成的碎 屑岩层间隔水层，主要呈层状分布于各砂岩裂隙含水层间，阻断了 各含水层间的水力联系。 1.1.3 矿井充水因素分析 1、地表水 本区属海河流域桑干河水系。河谷以大峪河为主，支沟有马营 沟、簸箕掌沟等。区内无其他大的地表水体，大峪河在矿区内长度 2000m，最高洪水位 1340m，枯水期河床断流，丰水期有细小水流， 汇入桑干河。大峪河发源于左云县葫

6、芦峪、布山沟、马道头乡分水 岭一带，流域面积 78km2，全长 22.5 km，主河床宽 100-450m，坡 降 0.02-10%，支流树枝状展布，据吴家窑水文站观测资料，历年最 大洪水量为 208m2/s，冬季河床结冰。 2、充水因素分析 (一)、大气降水 本井田属半干旱暖温带大陆性气候，年降水量分配极不均匀， 暴雨强度大，降水多集中在 7、8、9 三个月，约占年降水量的 60-70%。 年最大降水量为 628.3mm，年最小降水量为 259.3mm，年平均降水 量 432.44mm，日最大降水量为 79.90mm。暴雨强度大，来势猛，易 形成集中补给，井田内煤层开采时，在雨季时应加以防范

7、，以防地 表水沿地裂缝涌入矿井造成水害。 (二)、地表水 区内地表水主要为大峪河，发源于左云县葫芦峪、布山沟、马 道头乡分水岭一带，汇入桑干河。流域面积 78km2，全长 22.5 km， 主河床宽 100-450m，坡降 0.02-10%，支流树枝状展布，据吴家窑水 文站观测资料，历年最大洪水量为 208m2/s，冬季河床结冰。大峪河 在矿区内长度 2000m，最高洪水位 1340m，主斜井标高为 1343.36m，高于最高洪水位 3.36m，井田内煤层埋藏较深，地表不 存在直接灌入，但在裂隙构造地段应注意构造导通含水层直接灌入 影响煤层开采。 (三)、基岩裂隙地下水 井田内太原组中细砾砂岩

8、是 22 号、25 号煤层的直接充水含水 层，这些岩层含水层富水性及不均一，局部地段富水性很强，特别 是在构造发育部位易形成较大的储水空间和导水通道，煤层开采到 此部位时，易发生突水事故。因此，在生产过程中必须坚持探放水 原则，以防发生突水事故。 （四） 、岩溶地下水 井田内岩溶水主要含水层是奥陶系下马家沟组灰岩，岩溶水水 位标高 1090-1100m，高于 22 号煤层底板 1050-1120m，部分高于 19 号煤层底板等高 1080-1170m。煤层属于带压开采，矿区内断层发育， 断裂带形成导水通道，易发生突水事故。因此在生产过程中需留设 足够保安煤柱，以防发生突水事故。 （五）构造对煤

9、层开采的影响 矿区内发现 7 条断层，在中南部有三条近东西向的正断层，使 井田构成了地垒、地堑构造格局。 断层势必成为地下水和地表水的导水通道，尤其是在地堑构造 位置，煤层底板标高低于岩溶水水位标高 60 多米，一旦断层形成导 水通道，就会使地表水或岩溶水涌入矿井，造成危害，因此一定要 加强对断层的发现和研究。在发现的断层两侧，及陷落柱周围必须 要留足保安煤墙，以防断层导水，造成危害。 3、采空区分布范围及积水情况 根据计算结果 19 号煤采空区水影响下部煤层开采，采空积水对 下部煤层开采影响较大。 根据煤炭安全手册第五篇矿井防治水中的采空积水估算公 式计算了 19 号煤层采空区积水量。计算公

10、式： q 采=(kmf)/cos(m3) 其中：q 采各积水区总积水量(m3) k采空区的充水系数，一般采用 0.25-0.50 m采空区的平均采高或煤厚(m) f采空区积水的投影面积(m2) 煤层倾角() 则：16、 19 号煤层采空区积水量为 202359m3(采空区的充水系 数采用 0.4，16 号煤平均采高 2.00m，19 号煤平均采高 4.00m)： 采空区积水量统计表采空区积水量统计表 采空区名称 积水区面积 （m2） 采空区积水量 （m3） 积水原因 19 号煤 1 号采 空区 3928463008 低于连接巷道的采空区，其内积 水受阻挡而形成积水 19 号煤 2 号采 空区

11、3790660650 低于连接巷道的采空区，其内积 水受阻挡而形成积水 19 号煤 3 号采 空区 3766760267 低于连接巷道的采空区，其内积 水受阻挡而形成积水 16 号煤采空区2304318434 低于连接巷道的采空区，其内积 水受阻挡而形成积水 总计137900202359 井田南部相邻的水磨湾煤矿在其北部经调查有二处采空积水区， 其中一处采空区积水量为 1000 m3,该积水区距本矿矿界仅 40 m；另 一处采空区积水量为 2000 m3,该积水区距本矿矿界 200 m.。这二处 采空积水区均位于本矿区 19 号煤层的上山部位，在开采南部煤层时 应引起重视。 采空区积水对煤矿开

12、采有较大影响，在开采过程中应加以重视。 4、导水裂隙带水 井田内 16、19 号煤层已部分采空,16、19 号煤采空积水对下部 22 号、25 号煤层开采影响。采用煤矿防治水规定中的厚煤层分 层开采的导水裂隙带最大高度计算公式： hli=30（m）+10 式中： hli 导水裂隙带高度（m） ； m 累计采厚（m） ； 根据计算 22 号煤导水裂隙带高度为 94 米。25 号煤导水裂隙带 高度为 77 米。 冒落带的计算公式： h=m/(k-1)cos 式中：h冒落带的高度，m 煤层倾角，度 m采出煤层厚度，m k岩石碎胀系数。 k=1.5， 22 号煤平均厚度为 8.27m，倾角为 4 度，

13、冒落带高度为 16.58m 。 25 号煤平均厚度为 6.78m，倾角为 4 度，冒落带高度为 13.59m。 5、水文地质类型 根据矿井水文地质条件分析，山西组 19 号煤层，太原组 22 号、 25 号煤层，其直接充水含水层为砂岩裂隙含水层，该含水层补给来 源少，钻孔单位涌水量小于 0.1l/sm，据调查本矿目前开采 19 号 煤矿井涌水量正常为 150m3/d，属于矿井涌水量小的矿井，采掘工作 面不受水害影响，防治水工作简单，但目前 19 号煤已部分采空，且 局部存有积水。奥陶系岩溶水是其间接充水含水层。矿区大部分为 带压开采区，矿区内张性断层发育，在深部煤层开采时具有突水的 可能。根据

14、 2009 年煤矿防治水规定确定本区水文地质条件中等 的矿井。 1.1.4 奥水突水危险性分析 25 号煤层最低底板标高为 1025m，低于奥灰水水位标高 1090m， 属岩溶水带压开采煤层，为了评价其带压开采的可能性，我们计算 了开采 25 号煤层时的岩溶水突水系数。 计算公式选用国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察 局发布的煤矿防治水规定中确定的计算公式： t=p/m 式中：t突水系数(mpa/m) p水头压力(mpa) m隔水层厚度(m) 25 号煤层以下的隔水层厚度用本溪组平均厚度 31.86m，岩溶水 水头差为 106m 计，对 25 号煤层底板压力为 1.075mpa。 经计

15、算 25 号煤层最低点的突水系数为 0.034mpa/m，小于岩层完 整块段突水系数临界值 0.10mpa/m，属岩层完整块段安全区，在没 有断层导水的情况下，一般不会发生岩溶水突水问题。 22 号煤层以下的隔水层厚度用本溪组平均厚度 31.86m，岩溶水 水头差为 81m 计，对 25 号煤层底板压力为 2.542mpa。 经计算 22 号煤层最低点的突水系数为 0.025mpa/m，小于岩层完 整块段突水系数临界值 0.10mpa/m，属岩层完整块段安全区，在没 有断层导水的情况下，一般不会发生岩溶水突水问题。 19 号煤层以下的隔水层厚度用本溪组平均厚度 31.86m，岩溶水 水头差为

16、47m 计，对 25 号煤层底板压力为 1.475mpa。 经计算 19 号煤层最低点的突水系数为 0.015mpa/m，小于岩层完 整块段突水系数临界值 0.10mpa/m，属岩层完整块段安全区，在没 有断层导水的情况下，一般不会发生岩溶水突水问题。 应当注意的是本区断层构造发育，多数为张性断层，当构造导 通岩溶水含水层时，形成水利通道，岩溶水突水的可能性更大，因 此应引起业主重视。 1.1.5 矿井涌水量 山西煤炭运销集团簸箕掌煤业有限责任公司(重组前为山西省左 云县簸箕掌煤矿)为单独保留矿井，批准开采 16、19、22、25 号煤 层，井田面积 6.3708km2,矿井能力由 30 万

17、t/a 提升到 120 万 t/a。 原矿井涌水量为 150m3/d。 山西煤炭运销集团簸箕掌煤业有限责任公司西部为小峪煤矿， 开采能力为 120 万 t/a，正常涌水量为 1200m3/d。吨煤含水系数为 0.3 （每年 300 天） 。 1、矿井涌水量预算 本矿 16、19 号煤层已开采，下步将设计开采下组 22 号和 25 号 煤层，因此计算方法选用了“大井”疏干法和比拟法两种方法。 、参数的选择 本次工作施工的 zk4-5 水文孔对 19 号煤底板上含水层和 25 号 煤底上板含水层分别做了分层抽水试验，因此本次计算选用该获得 的水文地质参数，用储量计算面积代替坑道系统面积，计算了开采

18、 16、19 号和 22、25 号煤层的最大矿井涌水量，应用工作面长 100m，走向长 1000m 的采区面积，计算了一个采区的矿井涌水量。 2、矿井涌水量计算 矿井涌水量采用“大井”疏干法进行了计算，计算公式选用承 压转无压公式： q =1.366k(2hm- m2-h02)/ (lgr0-lgr0) 式中：q：预计矿井涌水量(m3/d) k:渗透系数(m/d) h:含水层(煤层)底板以上水头高度 (m) m:含水层厚度(m) h0:“大井”水头高度，疏干后 h0=0(m) r0:“大井”影响半径，r0=r+r0(m) r：引用影响半径用 r=10sk 求得 r0：大井半径 r0=f/ （m

19、） 预计一个采区的矿井涌水量计算表 表 5-1 参数 煤层号 采区面积 f(m2) 渗透系数 k(m/d) 水头高度 h(m) 含水层厚 度 m(m) “大井” 影响半径 r0 (m) “大井” 半径r0 (m) 涌水量 (m3/d) 16 号1000000.003535220743101781095 19 号1000000.003535230743151781116 22 号1000000.12670454261783884 25 号1000000.12695455151784873 比拟法 本井田西部的小峪煤矿，现开采 19 号煤层，生产能力为 1200kt/a，现矿井涌水量为 1200m

20、3/d,其水文地质条件与本矿基本 相似，因此用小峪矿资料采用富水系数比拟法预算了本矿 1200kt/a 生产能力时的矿井涌水量： 计算公式： q=kpp=q0/p0p 式中： q：设计矿井涌水量（m3/d) q0：现采煤矿矿井涌水量（m3/d) p0：现采煤矿的生产能力（万 t/a) p: 煤矿设计生产能力（万 t/a) 计算结果: q=1200/120120=1200m3/d 井田北部为帽帽山煤矿，矿井涌水量为 240-760m3/d，生产能 力为 300 kt/a，其水文地质条件与本矿基本相似，因此用帽帽山矿 资料采用富水系数法预算了本矿 1200kt/a 生产能力时的矿井涌水量： 计算公

21、式： q=kpp=q0/p0p 式中： q：设计矿井涌水量（m3/d) q0：现采煤矿矿井涌水量（m3/d) p0：现采煤矿的生产能力（万 t/a) p: 煤矿设计生产能力（万 t/a) 计算结果:正常涌水量 q=240/30120=960m3/d 最大涌水量 q=720/30120=2880m3/d 计算结果评述 用“大井”疏干法计算结果，开采 16 煤时一个采区的最大涌水 量为 1095m3/d。开采 19 煤时一个采区的最大涌水量为 1116 m3/d 。开采 22 煤时一个采区的最大涌水量为 3884 m3/d。开采 25 号煤 时一个采区的最大涌水量为 4873 m3/d。 “大井”

22、疏干法计算所取水文地质参数是单孔抽水试验获得的 半实测参数，计算结果应为 d 级精度，允许误差在 60%-80%之间， 加之太原组灰岩含水层的不均-性，计算结果与实际有一定误差，因 此仅供设计部门和业主参考使用。 比拟法计算的开采 19 号煤的矿井涌水量为 1200 m3/d。小峪煤 矿对 19 号煤的开采，矿井正常涌水量 1200 m3/d，利用帽帽山煤矿 计算 19 号煤最大涌水量为 2880 m3/d，与本次“大井”疏干法计算 的一个采区的矿井涌水量 1116 m3/d 基本接近。比拟法计算是利用 邻近水文地质条件近似的矿山的矿井涌水量计算的，应属 c 级精度， 其允许误差为 40-60

23、%，计算结果：首采 19 号煤时矿井正常涌水量 为 1200 m3/d，矿井最大涌水量为 2880 m3/d，与实际基本接近，可 供生产设计使用。 1.2 水患类型及威胁程度水患类型及威胁程度 1.2.1 煤系地层含水层向矿井涌水 根据矿井水文地质条件分析，山西组 19 号煤层，太原组 22 号、 25 号煤层，其直接充水含水层为砂岩裂隙含水层，该含水层补给来 源少，钻孔单位涌水量小于 0.1l/sm，据调查本矿目前开采 19 号 煤矿井涌水量正常为 150m3/d，属于矿井涌水量小的矿井，采掘工作 面不受水害影响，防治水工作简单，但目前 19 号煤已部分采空，且 局部存有积水。奥陶系岩溶水是

24、其间接充水含水层。矿区大部分为 带压开采区，矿区内张性断层发育，在深部煤层开采时具有突水的 可能。 1.2.2 煤矿采空区积水及老窑积水向矿井突水 根据计算结果 19 号煤采空区水影响下部煤层开采，采空积水对 下部煤层开采影响较大。 井田南部相邻的水磨湾煤矿在其北部经调查有二处采空积水区， 其中一处采空区积水量为 1000 m3,该积水区距本矿矿界仅 40 m；另 一处采空区积水量为 2000 m3,该积水区距本矿矿界 200 m.。这二处 采空积水区均位于本矿区 19 号煤层的上山部位，在开采南部煤层时 应引起重视。 1.2.3 奥陶系石炭岩岩溶裂隙水向矿井突水 井田内岩溶水主要含水层是奥陶

25、系下马家沟组灰岩，岩溶水 水位标高 1090-1100m，高于 22 号煤层底板 1050-1120m，部分高 于 19 号煤层底板等高 1080-1170m。煤层属于带压开采，矿区内 断层发育，断裂带形成导水通道，易发生突水事故。因此在生产 过程中需留设足够保安煤柱，在下一步的生产中仍应予以高度重 视，防止奥灰水对矿井造成危害，确保矿井安全生产。 1.1.4 第二章第二章 矿井防治水措施矿井防治水措施 2.1 矿井开拓开采所采取的安全保证措施矿井开拓开采所采取的安全保证措施 （1） 、地面防治措施 根据井田具体条件建立防水、排水系统； 容易积水地点修筑沟渠排水； 地面裂缝塌陷地点必须填塞；

26、排到地面的井下水，要妥善处理，避免倒渗井下； 加强防汛设施的检查。 （2） 、井下防治措施 本井田现开采19号煤层，矿井水的防治重点应是19号煤层采空区 以及北侧帽帽山煤矿、东侧小峪煤矿采空区积水，矿方应制定严格的 防治水安全措施，具体措施如下： 掘进巷道坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采” 的十六字探放水原则。 加强对19号煤层采空区积水的排放工作。 必须安置专人进行水情预报，探水必须有探水设计，并严格按 设计探水。 采掘工作面或其它地点发现挂红、空气变冷，出现雾气，水叫， 顶板淋水量加大，顶板来压，底板鼓起或产生裂缝出现渗水，水色发 浑，有嗅味等突水预兆时，必须停止作业，采取措施

27、，发出警报，撤 出所有受水害威胁的人员，并立即报告调度室。 按照矿井设计留足各处防水保安煤柱，相邻矿井留设防水隔离 煤柱，严禁开采。 每年汛期前必须对井下排水的所有设施进行二次检查检修，并 做联合排水试验。经常进行检查和维护。 及时收集相邻矿井的采掘，水文等技术资料。每次降大雨或暴 雨后，及时检查井下水文变化情况，并向调度室报告。 配有探水钻和专门的探放水人员。 做好井下巷道测量与应密闭巷道的密闭工作，做好井下地质 与水文地质记录与观测工作，井下应有每日矿坑涌水量实测的记录 日志，分析涌水量变化与降雨，开采地质条件变化的关系，一旦发 现异常，应及时分析原因，采取果断的技术措施。 （3） 、随时

28、检查、维修煤矿使用、备用的探放水设备，以充分 应对突发水害。 （4） 、加强安全教育，经常进行安全知识培训，牢固掌握井下 探放水知识、技能，将水害事故消灭在萌芽状态，确保煤矿安全生 产。 2.2 防治水煤（岩）柱的留设防治水煤（岩）柱的留设 井田边界防水煤柱：井田边界防水煤柱依据煤炭工业矿井设计 规范规定，井田边界每侧留设20m。 井筒煤柱：一级保护，围护带宽度20m，然后按照各岩层的移动 角计算出各岩层的水平移动长度，所有岩层水平移动长度之和即为围 护带外煤柱的宽度。 工业场地煤柱：二级保护，围护带宽度15m，然后按照各岩层的 移动角计算出各岩层的水平移动长度，所有岩层水平移动长度之和即 为

29、围护带外煤柱的宽度。 公路煤柱：二级保护，围护带宽度15m，然后按照各岩层的移动 角计算出各岩层的水平移动长度，所有岩层水平移动长度之和即为围 护带外煤柱的宽度。 断层、陷落柱两侧各留煤柱50m。 采区边界防水煤柱依据采矿设计手册规定，煤柱总宽度为 10m，采区边界每侧留5m。 村庄煤柱：三级保护，围护带宽度10m，然后按照各岩层的移动 角计算出各岩层的水平移动长度，所有岩层水平移动长度之和即为围 护带外煤柱的宽度。 地表河流防水煤柱：二级保护，围护带宽度15m，然后按照各岩 层的移动角计算出各岩层的水平移动长度，所有岩层水平移动长度之 和即为围护带外煤柱的宽度。 采空区煤柱：整合后的井田范围

30、内及周边有多处存在大面积的采 空区，根据煤矿防治水规定附录三中的防隔水煤（岩）柱的尺寸 要求计算公式，但由于地质报告中未给出水头压力p的 3 0.5 p p lkm k 数据，因此暂结合以往经验及已开采现状确定在其边界留设煤柱 20m。 大巷煤柱：开拓大巷两侧留设30.0m安全煤柱。 大峪河两侧留设80m安全煤柱。 2.3 区域、局部探防水措施及设备区域、局部探防水措施及设备 2.3.1 探放水原则 （1）采掘工作面必须坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、 先治后采”十六字方针。 （2）采掘工作面接近采空区及老窑采空区时，必须先探明采空 区积水情况及积水量，再确定放水措施。 （3）采掘工作面发

31、现有透水预兆（挂红、挂汗、空气变冷、出 现雾气、水叫、顶板来压、顶板淋水加大、底板膨鼓或产生裂隙， 出现渗水、水色发浑、有臭味等异状）时，必须停止作业，采取措 施,报告矿调度室。如果情况危急，必须立即发出警报，撤出所有井 下人员。 本次设计针对老窑水、断层、陷落柱，分别制定了探放水原则： 探放老窑水原则 井田范围内的小煤窑或矿井采掘的废巷老窑积水，其几何形状 极不规则，积水量较大，一旦采掘工作面接近或揭露它们时，常常 造成突水淹井及人身伤亡事故，故必须预先进行探放。 a、探放老窑水应遵循下列探放老窑水的具体原则： 积极探放 当老窑区不在河沟或重要建筑物下面、排放老窑区内积水不会 过分加重矿井排

32、水负担、积水区之下又有大量的煤炭资源急待开采 时，这部分积水应千方百计地放出来，以彻底解除水患。 先隔离后探放 对于与地表水有密切水力联系且雨季可能接受大量补给的老窑 水，以及老窑的积水量较大，水质不好（酸性大）时，为避免负担 长期排水费用，应先设法隔断或减少其补给水量，然后再进行探水。 若隔断水源有困难、无法进行有效的探放，则应留设煤岩柱与生产 区隔开，待到矿井生产后期再进行处理。 先降压后探放 对水量大、水压高的积水区，应先从顶、底板岩层打穿层放水 孔，把水压降下来，然后再沿煤层打探水钻孔。 先堵后探放 当老窑区为强含水层水或其他水源水所淹没，出水点有很大的 补给量时，一般应先封堵出水点，

33、而后再探放水。 b、探水前应注意的事项： 检查排水系统 准备好水沟、水仓及排水管路；检查排水泵及电动机，使之正 常运转，达到设计的最大排水能力。 准备堵水材料 在探水地点应备用一定数量的坑木、麻袋、木塞、木板、黄泥、 棉线、锯、斧等，以便出水或来压时及时处理。 检查瓦斯 瓦斯浓度超过安全规定时应停止工作，及时加强通风。 检查煤壁 煤壁有松软或膨胀等现象时，要及时处理，闭紧填实，必要时 可打上木垛，防止水流冲垮煤壁，造成事故。 检查水沟 对巷道水沟中的浮煤、碎石等杂物，应随时清理干净。若水沟 被冒顶或片帮堵塞时，应立即修复。 检查安全退路 避灾路线内不许有煤炭、木料、煤车等阻塞，要时刻保证畅通

34、无阻。 探放断层水的原则 采掘工作面前方或附近有含（导）水断层存在，但具体位置 不清或控制不够严密时。 采掘工作面前方或附近预测有断层存在，但其位置和含（导） 水性不清，可能发生突水事故时。 采掘工作面底板隔水层厚度与实际承受的水压都处于临界状 态（即安全隔水层厚度和安全水压的临界值） ，在采煤工作 面前方和采面影响范围内，是否有断层情况不清，一旦触及 很可能发生突水事故时。 断层已被巷道揭露或穿过、暂时没有出水迹象，但由于隔水 层厚度和实际水压已接近临界状态，在采动影响下，有可能 导致断层活化并引起突水，需要探明在深部其是否已与强含 水层或底板水导升高度相连通时。 井巷工程接近或计划穿过的断

35、层浅部不含（导）水，但在深 部有可能突水时。 根据井巷工程和自设断层防水煤柱等的特殊要求，必须探明 断层时。 采掘工作面距已知含水断层 60m 时。 采掘工作面接近推断含水断层 100m 时。 采区内小断层使煤层与强含水层的距离缩短时。 采区内构造不明，含水层水压又大于 23mpa 时。 探放陷落柱水 在探放岩溶陷落往导水性钻孔的布置和施工中，应注意下面一 些问题： 水压大于 23mpa 的岩溶陷落柱原则上不沿煤层布孔，而 应布设在煤层底板岩层中，因为沿煤层埋没的孔口安全止水 套管，很可能被高承压水突破。 孔口安全装置和安全注意事项与探高压断层水的钻孔要求相 同。 要提高岩心采取率，及时进行岩

36、心鉴定，作好断层破碎带和 岩溶陷落柱的分辨工作，编制好水文地质图表。 严格执行钻孔验收和允许掘进距离的审批制度。 监测并记录孔内水压、水量和水质的变化，发现异常应加密 或加深钻孔，争取直接探到岩溶陷落柱。 探到岩溶陷落柱无水或水量很小时，要用水泵进行略大于区 域静水压力的压水试验，以便进一步检验其导水性。同时要 向其深部布孔，了解深部的含（导）水性和煤层底板强岩溶 充水含水层的原始导升高度。 钻孔探测后必须注浆封闭，并作好封孔记录，注浆结束压力 应大于区域静水压力的 1.5 倍。 防止出现导水钻孔的基本措施 各类勘探孔达到勘探目的后，应立即全孔封闭。 为了防止水砂分离或粘土稀释流失，封孔不能用

37、水泥砂浆或 粘土，要用高标号纯水泥。 严重漏水段，应先下木塞止水，然后注浆，防止水泥浆在初 凝前漏失。 要先提出封孔设计，进行分段封孔并分段提取固结的水泥浆 样品，实际检查封孔的深度和质量，由下而上，边检查边封 闭，作好记录，最后提出封孔报告书。 需要长期保留的观测孔、供水孔或其他专门工程孔，必须下 好止水隔离套管。套管和孔壁之间的环状间隙要用优质水泥 注浆固结。 已下套管的各类钻孔，不用之前，也应按 1、2、3 条的要求 加以封孔。 所有钻孔的孔口均应埋设标志，并要准备测斜资料，便于确 定不同深度的偏斜位置。一旦需要时，利于采取措施。 2.3.2 探放水设备选择 根据矿井通风安全装备标准 ，

38、井下探放水钻机型号使用 zyj-400/270 架柱式液压回转钻机，数量为 4 台。 2.3.3 探放水安全措施 在生产过程中要严格执行“预测预报，有掘必探，先探后掘，先 治后采”探放水原则。采掘工作面或其它地点出现挂红、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，立即报告调度室，发出警报，撤出受水威胁地点的人员； 探水或接近积水地区掘进前或排放被淹井巷的积水前，必须编 制探放水设计，并采取防止瓦斯和其他有害气体危害等安全措施。 探煤巷钻孔深度 100 米，钻孔直径 60mm，掘进 70 米，留

39、30 米隔 水煤（岩）柱；探岩巷钻孔深度 50 米，钻孔直径 60mm，掘进 20 米，留 30 米隔水煤（岩）柱。且每掘 50 米需向顶 34打一个探水 孔。 1、探孔开孔位置：1号孔（2号孔向左0.5m）,2号孔（巷中） ，3号孔 （2号孔向右0.5m） ，4（4 ）孔（沿顶掘进向底探4号，沿底掘进向 顶探4号） ，5号孔（每50m向顶34） 。 2、探孔数量：5个 3、探孔技术参数见钻孔技术参数表和钻孔平面布置图： 参数 孔 号 水平角（） 相邻孔倾角 （） 孔深（m）终孔位置孔径(mm) 1 200102.3160 2 0010060 3200102.3160 4（垂直方向） 0 4（

40、顶、 底） 100.2 超前工作面30 米 60 5 顶板探水孔每隔50m探一个，终孔探透19号层底板，掘进不得超过终孔位置，方位、角度见示意图 垂直方向探孔留顶煤向上打探孔,孔号4，留底煤向下打探孔，孔号4 探放水安全措施如下： （1）在接近火烧区、采空区、含水层、导水断层、可能与河流 等水体相通的断层破碎带时，应加强探水工作。 （2）打开水体隔离煤柱前要作好探水工作。 （3）接近断层、陷落柱、未封闭又可能突水的钻孔时应加强探 水工作。 （4）在采动影响范围内有承压水等又存在隔水岩柱厚度不清， 在接近水文复杂地段又情况不明时，要加强探水工作。 （5）在采、掘工程接近其它可能突水段时要加强探水

41、工作。 （6）在矿井建设和生产过程中，要高度重视小断层导水性的探 查工作，必要时应及时注浆预防突水。 （7）在具体地点探水之前，要认真编制探放设计和安全技术措 施，并严格落实。 （8）在进行打眼前，对钻孔附近的有害气体进行检测，当气体 超限时停止作业，采取措施处理完毕后方可施工。 （9）在钻孔接近水区 5m 的位置，钻孔速度减慢，并派专人检 查有害气体。 （10）在钻孔贯通积水区时，不要急于拔出钻杆，观察是否有 有害气体涌出现象，如果有有害气体超限，要及时切断电源，撤出 人员，并采取有效的通风方式进行处理，直到有害气体正常后方可 进行其它作业。 （11）必须及时排查分析本矿井区域内的老空积水情

42、况，定期 收集、调查、核对相邻矿井和废弃老窑情况，并建立台帐。本矿井 积水区和矿井界外 100m 范围内的相邻矿井采掘工程积水区必须标绘 在采掘工程平面图等有关图纸上；每半年至少核实一次积水的积水 量、积水上下限标高，修订积水线、探水线和警戒线。 （12）探放老空水前，应当首先分析查明老空水体的空间位置、 积水量和水压。探放水孔应当钻入老空水体，并监视放水全过程， 核对放水量，直到老空水放完为止。当钻孔接近老空时，雨季可能 发生瓦斯或者其他有害气体涌出的，应当设有瓦斯检查员或者矿山 救护队员在现场值班，随时检查空气成分。如果瓦斯或者其他有害 气体浓度超过有关规定，应当立即停止钻进，切断电源，撤

43、出人员， 并报告矿调度室，及时处理。 （13）对矿井新开拓的采区、掘进工作面受水害威胁程度大时， 应制定相应的防治水措施，确保生产安全。 （14）矿井接近水淹或可能积水的井巷、老空、老窑或相邻矿 井时，不得直接使用巷探；情况不清或存在的可疑地点，应采用物 探、化探或钻探的方法，探查施工区域四周、上下方是否存在积水 区。凡受井巷、老空老窑或相邻矿井积水威胁的作业地点，未进行 探放的，不得进行采掘作业。 （15）矿井探放水时，必须撤出受水害威胁区域的所有无关人 员；有突水预兆时，必须立即撤出井下受水害威胁区域的所有人员。 （16）矿井探、放水工程必须由公司总工程师组织地测、技术、 安监、施工单位等

44、有关人员，对工程质量进行验收、评价。 （17）矿井修建水闸墙封堵老空积水时，必须委托有资质的单 位设计和监理。对已建成的水闸墙，要安装自动监测监控系统，采 取有效的防突水措施并纳入水害应急预案。 （18）矿井在难以排除的水淹区积水面以下的煤岩层中进行采 掘活动时，必须按有关规定编制开采设计，经上级主管部门批准后 方可施工。 2.4 地下水动态观测系统地下水动态观测系统 本地区地下水较丰富，井田内 22、25 号及 19 号部分煤层处于 奥灰水水位标高以下，为带压开采，建议与有资质的院所合作，加 强对奥灰水的分析与研究，建立地下水动态观测系统，对地下水进 行动态观测、水害预报。 2.4.1 观测

45、点线的布置要求 (1) 地下水动态观测点，应尽量利用已有的勘探钻孔、水井和泉。 被利用的观测点，应有完整的水文地质资料。 (2) 观测点、网应结合水文地质参数分区布置，每个参数区均应 设立观测点。 (3) 地下水补给边界处要控制一定数量的观测孔。 (4) 为查明两个水源地的相互影响，应在连接两个开采漏斗中心 线方向上布置观测线，在开采漏斗内应适当加大观测点密度。 (5) 在多层含水层分布地区，应布置分层观测孔组。 (6) 为查明污染源对水源地地下水水质的影响，观测孔应沿污染 源至水源地的方向布置，并使观测线贯穿水源地各个卫生防护带。 (7) 为查明地下水与地表水之间的补排关系，应垂直地表水体的

46、 岸边布置观测线，并对地表水水位、流量、水温、水质进行分段观 测。 (8) 为查明咸水与淡水分界面动态特征，应垂直咸水与淡水的分 界面布置观测线。 (9) 基岩地区应在主要构造富水带、岩溶大泉、地下河出口处及 地下水与地表水相互转化处布置观测点。 2.4.2 地下水动态观测项目 地下水动态观测项目包括水位、水温、水质、涌水量四方面内 容。 (1) 地下水水位观测，一般每 5 天观测一次，丰水期或水位急骤 变化期可增加观测频率。应选择典型观测孔，用自记水位计连续观 测。 (2) 地下水水温观测，一般要求选择控制性观测点，与地下水水 位同时观测。 (3) 地下水水量观测，一般应逐旬对地下水天然露头

47、(泉、地下 河出口等)及自流井进行流量观测，雨季加密观测。 (4) 地下水水质观测，一般在枯、丰水期分别采样，观测水质的 季节性变化。地下水受污染的地区，可增加采样次数和分析项目。 (5) 为查明地下水动态与当地水文、气象因素的相互关系，应系 统搜集测绘范围内多年的水文、气象资料。在水文、气象资料不能 满足地下水均衡计算的地区，应对水文、气象做短期观测工作。 2.4.3 地下水动态观测资料整编 资料整编步骤：考证基本资料，审核原始监测资料，编制成果 图表，编写资料整编说明，整编成果的审查验收、存贮与归档。 统计数值时，平均值采用算术平均法，尾数按四舍五入处理； 挑选极值时，若多次出现同一极值，

48、则记录首次出现者的发生时间。 资料整编说明应包括：资料整编的组织时间、方法、内容及工 作量概况；监测井网的调整变更情况；监测方法精度、高程测量校 测和测具检定概况；监测资料的质量评价；存在问题及改进意见。 2.5 构造导水主要防范措施构造导水主要防范措施 （1）使用科技手段查清矿井构造导水性，准确预测构造位置， 查明构造的导水性，为下一步的生产提供可靠的基础资料。 （2）本次设计对井田内断层及陷落柱均留设了防水煤柱。防水 煤柱宽度 50m。 （3）开采构造附近时，必须确定探水线进行探水，确保无突水 危险后，方可前进，以防构造导水事故的发生。 探水线：掘进巷道附近有断层或陷落柱时，探水线至最大摆

49、动 范围预计煤柱线时的最小距离不得小于 60m。 警戒线：沿探水线外推 50150m 为警戒线。 （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，以及有顶钻等异状时，必须停止钻进，但不得拔出钻 杆，现场负责人员应立即想矿调度室报告，并派人监测水情。如发 现情况危急时，必须立即撤出井下所有人员，然后采取措施，进行 处理。 2.6 井下排水井下排水 2.6.1 排水设施设计依据 矿井采用集中排水系统。现阶段在 25#层井底车场处设临时水仓； 矿井全部涌水由排水设备排至地面。 按照初步设计，矿井在副斜井井底车场处设主水仓和主水泵房， 矿井全部涌水由主排水设备排至地面。 2.6.

50、2 主要排水设施选择 现阶段矿井主排水泵选择 md85-458。 排水设备选型 设备选用 md280437 型矿用耐磨多级离心式水泵。敷设两 趟 2196 无缝钢管排水管路，采用“单泵单管”运行方式。 排水系统单级运行特性方程： 排水管路运行初期： hc=39.08+0.0000668q2m 排水管路淤积后： hc=39.08+0.000112q2m 依据选用水泵特性曲线和排水系统管网特性曲线，确定每台水 泵工况如下： 水泵特性曲线和排水系统管网特性曲线见图： m1 0100200300400 20 10 30 40 50 60 70 80 % pa h-q md280-43(sl) (单级性

51、能) 30 35 40 45 50 h m q=280m3h hi=43m n=1480r/min 3 4 5 20 30 40 50 (npsh)r npsh(r)m kwpa m2 图7-3-1 水泵特性曲线和排水管网特性曲线 排水管路运行初期：流量 257.9m3/h，扬程 304.67m，效率 74%，排水管路 流速 2.13m/s，轴功率 309.97kw，年排水电耗 82.9104kwh/a。 排水管路淤积后：流量 238.1m3/h，扬程 318.26m，效率 72%， 排水管路流速 1.97m/s，轴功率 306.97kw，年排水电耗 88.9104kwh/a。 每台水泵选配

52、yb 型 10kv n0=1500r/min 355kw 隔爆电动 机驱动。 矿井正常及最大涌水量时，均为三台主排水泵一台工作，一台 备用，一台检修。 水泵房按三台水泵两趟管路布置，矿井正常涌水量及最大涌水 时一趟管路工作，一趟备用。 排水管路运行初期水泵昼夜工作时间：矿井正常涌水量时 6.17h，矿井最大涌水量时 12.68h；排水管路淤积后水泵昼夜工作时 间：矿井正常涌水量时 6.68h，矿井最大涌水量时 13.74h。 吸水高度 hs 校验 0 (0.24)()4.327 ssfor hhhhchnpshm 式中： h水泵安装地点的大气压力水头，h=9.1m(泵房标高 +1079.94m

53、)。 hsf吸水管的阻力损失。 2 ()0.293 2 xx sfxx x lv hm dg vx吸水管的流速 2 1.459/ 900 m x x q vm s d h0矿水的饱和蒸汽压力，按 t=10计，h0=0.12m。 c水泵底座高于泵房地坪 120mm。 h0水泵轴心高 480mm。 (npsh)r汽蚀余量 4.0m。 吸水高度取 hx=4.2m 满足要求。 2.6.3 采区排水设备设施选择 采区正常涌水量：954.36m3/d，采区最大涌水量：1962.4m3/d。 采区泵房设在北轨道大巷旁，采区涌水经北轨道大巷、轨道暗 斜井、轨道大巷、集中轨道大巷敷的排水管路设排至矿井主水仓。

54、设计选择 md85456 型矿用耐磨多级离心式水泵。敷设两趟 1084 无缝钢管排水管路，采用“单泵单管”运行方式。 水泵特性曲线和排水系统管网特性曲线见图： h m 0102030405060708090100 2 4 6 6 8 10 12 14 16 10 20 30 40 50 60 70 30 40 50 60 q=85mh hi=45m n=29500r/min 3 md85-45(sl) (单级性能) kwpa npsh(r)m % (npsh)r pa h-q 图7-3-2 水泵特性曲线和排水管网特性曲线 m1 m2 排水管路运行初期：流量 72.5m3/h，扬程 285.34m，效率 70%， 排水管路流速 2.57m/s，轴功率 86.313kw，年排水电耗 49.3104kwh/a。 排水管路淤积后：流量 58.1m3/h，扬程 307.19m，效率 63%，排 水管路流速 2.06m/s，轴功率 82.76kw，年排水电耗 58.9104kwh/a。 每台水泵选配 yb 型 660v n0=3000r/min 110kw