煤矿带压开采安全技术措施

1、煤矿带压开采安全技术措施一、矿井地质及水文地质概况1矿井地质概况告成井田位于颖阳 -芦店向斜的南翼东段，处在北西向的嵩山与五指岭 平移断层之间，大部地段受到了芦店 -大金店滑动构造的影响。井田东南部大致以石淙河断层（郜fl）为界，北部以翟门断层（郜f5） 为界，东北部始于一 1 煤层露头。告成煤矿主要开采煤层为二叠系山西组二 1 煤层，煤层平均厚度为4.86m。煤层顶板大部分为滑动构造，滑动构造上盘位于朝阳沟背斜的 南翼，基本为一单斜构造。以朝阳沟河为界，以东地层呈北东走向， 倾向北西，倾角832°与下盘地层产状基本一致。朝阳沟河以西， 地层走向近东西，倾向南偏西，地层倾角 1049

2、°与下盘地层相对而 倾。因受滑动构造影响，告成矿地质构造较为复杂。据勘探资料显示本井田落差大于100m的断层3条，50100m的1条，3050m的1条, 小于 30m 的 12 条。 25 采区目前新发现落差介于 5 20m 的断层 3 条， 对煤层开采影响较大。2.矿井水文地质概况 告成井田位于颖阳 -芦店向斜东段登封告成水文地质区。该单元南北 分别以箕山、嵩山两分水岭为界， 西部和东北部分别以颖河与白降河、 双洎河分水岭为界。从构造上为一不对称向斜，南翼地层出露完整， 北翼被月湾断层破坏，构成阻水边界。据现有资料分析，告成煤矿二 1 煤层主要为底板太原组上段灰岩岩溶 充水及二 1

3、 煤层顶板滑体构造破碎带及上覆碎屑岩类含水层的孔隙-裂隙水。各含水层以缓慢渗入为主，并且动态补给水量不够充分，随着 埋深的增加补给条件变差，富水性变弱，因此告成煤矿顶、底板含水 层虽有一定的补给水源，但补给条件一般。告成煤矿二1煤层底板承压含水层为石炭系太原组17-8灰岩、11-4灰岩（l5-6 灰岩不稳定）、 o2 灰岩含水层。其中：17-8灰岩含水层为煤层底板直接充水含水层， 厚度023.48m,平均厚 度8.55m,距二1煤层平均为11.4m,岩溶裂隙发育不均匀，富水性强， 联通性差,补给水源不足,易疏干,对矿井开采影响小,通常是矿井 的疏放对象；11-4灰岩含水层，厚度13.5131.

4、82m,平均厚度22.09m。该含水层富 水、导水性强,为一 1 煤层顶板直接充水含水层,距二 1 煤层底平均 50.03m，为二1煤层底板间接充水含水层；o2灰岩含水层最大厚度48.50m,距二1煤层平均为81.62m,岩溶裂 隙发育,富水性好,连通性较好,为矿井间接充水含水层,是矿井充 水主要的补给水源。目前我矿有 3 个 o2 水文观测孔,井 3 不能正常观测,其中井 1 、井 2 水位标高为+168m、+159.5m,矿井采掘最低标高为-600m,远低于o2 水位,因此属于承压水带压开采。自告成矿建矿以来，建井十年来矿井平均涌水量为665m3/h ，近三年来平均涌水量为 937.6m3

5、/h，最大矿井涌水量为 1121.7m3/h。原因是 由于我矿加强顶板水疏放工作，造成近三年平均矿井涌水量偏大。 涌水水源的构成：从 1999 年建矿前三年主要是 l7-8 灰岩水，随着人为 对顶板水合底板 l7-8 灰岩水的疏放，顶板水所占比例逐渐增大， 2004 年以后顶板水约占 60%， l7-8 灰岩水约占 30%， l1-4 灰岩水约占 10%。 据矿井开采资料统计，建井以来底板含水层突水 27 次，最大突水 810m3/h （2004年10月9日），20072009年矿井突水4次，全部为 顶板突水。二、二 1 煤层“带压开采 ”可行性计算 根据上述对矿井水文地质条件分析，依据煤矿防

6、治水规定下面对 l1-4 灰岩含水层进行带压开采评价。（一）安全隔水层厚度和突水系数计算公式：1 、安全隔水层厚度计算公式：（该公式适用于掘进工作面） 式中： -安全隔水层厚度， m； -底板隔水层的平均抗拉强度，mpa。取4mpa;I-巷道底板宽度，m;Y底板隔水层的平均重度，mn/m3。取值为0.0265 （mn/m3）;p-底板隔水层承受的水头压力，mpa。根据煤矿防治水规定之规定，以上式计算出的安全隔水层厚度，与矿井实际隔水层厚度比较： （1）实际的底板隔水层厚度大于安全隔水层厚度， 则可认为是安全的， 一般可正常采掘；但在岩石破碎地段，要采取一定的安全措施； （2）实际的底板隔水层厚

7、度小于安全隔水层厚度，则可认为是不安全 的，要保证安全生产，必须采取安全措施。2、突水系数计算公式：式中：t-突水系数，mpa/m ;p-底板隔水层承受的水头压力，mpa;m-底板隔水层厚度，m。计算实际突水系数值t与本矿区临界突水系数值t临进行比较。根据煤 矿防治水规定 ，在具有构造破坏的地段临界突水系数值t 临取0.06mpa/m，正常块段 t 临取 0.01mpa/m。（二）根据以上公式分别计算 t、 t（1 ）参数确定二 1 煤底板以下主要隔水岩性多为泥岩、砂质泥岩及砂岩，结合现有 开采情况，依据告成煤矿地质报告公式中主要参数分别为：t实：实际隔水层厚度为50.03m （取本矿区隔水层

8、平均厚度）；kp :煤层底板隔水层平均抗拉强度 0.4mpa ；I:分别为5.0m （巷道宽度）；h实：取600+50.03+16$ =8.18mpa （矿井最低开采标高为-600m）；：取底板隔水层岩石平均容重 0.0265mn/m3 m：底板隔水层实际厚度(m),同t实。1、掘进巷道 t 计算：(1)安全隔水层厚度计算 当在二1煤层中掘进时，I取5.0m, h实取8.18mpa, t实=50.03m 代入公式 (1)计算得:t=5.02m v t 实(50.03m) 当在I7-8灰岩中掘进时，I取5.0m, h实取8.18mpa, t实=32m代 入公式 (1)计算得 :t=5.02m v

9、 t 实(32m)符合第种情况，即巷道掘进是安全的。2、采煤工作面：突水系数 t 计算矿井二1煤开采最低标高为-600m, p取8.18mpa, m=50.03m,代入公 式二计算得 :t=0.164mpa/m 根据煤矿防治水规定和郑州矿区实际生产经验,该系数大于0.1mpa/m，存在突水危险。再根据公式二进行反算,结果如下：当t=0.06mpa/m时，p=3.002mpa，根据煤矿防治水规定，即开 采-82.17m标高以上的二1煤层，比较安全，基本不受底板水的威胁。 当t=0.1mpa/m时，p=5.003mpa,根据煤矿防治水规定，即开采 -282m标高以上的二1煤层时，存在突水危险；在-

10、282-82.17m标高 之间的正常块段开采二 1 煤层时，受突水威胁不严重。 当t>0.1mpa/m时，p>5.003mpa,开采-282m标高以下二1煤层 时，严重受水害威胁。三、结论 通过以上论述和计算结果，结合 l1-4 灰岩和 o2 灰岩的水文地质特征、 结合我矿水文地质类型等区域水文地质条件，按照煤矿安全规程第 269、270、271、272 条以及煤矿防治水规定第 72、73、74、 75、76、77、78、79 条的规定，综合分析后认为：1 、对 l78 灰岩，在采掘过程中采取施工疏水巷及疏水钻孔，尽快疏放 l78 灰水；2、对 l1 4 灰岩和 o2 灰岩强含水层

11、，由于水头较高，水压较大，因此 治理时应以堵为主，即通过底板超前预注浆改造来充填构造和岩溶裂 隙、增加隔水层的厚度和抗压强度，从而达到防治底板突水的目的。 综上所述，虽然 l1 4+o2 灰岩底板高承压含水层均存在突水可能，但 按照“物探先行， 钻探验证，先探后掘， 先治后采 ”的原则进行治理，只 要设计合理，措施得当，切实贯彻落实到位，不仅能满足安全生产的 需要，又比较符合目前阶段开采的经济技术政策。四、安全技术措施 根据煤矿安全规程、煤矿防治水规定 ，现制定如下安全技术措施：1、成立“带压开采 ”领导小组组 长：周振东副组长：石玉波 王世贤 高国栋 王志军 陈世强韩荣军成 员：地测部负责人

12、及专职水文地质人员。办公室设在地测部，地测部技术人员每年初将当年生产采区及接替采 区的“带压开采”存在的问题上报 “带压开采”领导小组，研究制定相应的 治理方案及安全措施。2、认真制订并落实每年度的防治水工作计划 每年度按照矿井中长期防治水规划的要求，结合矿井中长期采掘接替 计划，在总结上年度防治水工作的同时，认真编写本年度防治水工作 计划，进一步完善防治水安全技术措施，安排防治水专项工程，报集 团公司审批后严格落实。3、做好地质及水文地质基础工作 了解、掌握本区域的断层等地质构造的分布和导水性能、隔水层的含 隔水性、含水层的富水性、导水性、承压水的径流规律，承压水的补 给通道等情况。4、井上

13、下水位实时监测系统 建立和完善完善井上下水位实时监测系统， 根据需要及时增加观测孔， 建立水位动态监测管理制度，设专人及时收集、整理水位观测资料， 加强对 l1-4+o2 灰岩水位的动态实时监测，掌握水位水量变化情况。5、严格贯彻落实煤矿防治水规定 在采掘过程中，严格落实 “预测预报，有疑必探， 先掘后探，先治后采 的防治水原则。、在掘进过程中：、对已知的断裂构造，要先治后掘； 、在掘 进过程中，要采用物探和钻探相结合的办法，先探后掘，既先用物探 进行超前探测，一旦发现低阻异常区要进行钻探验证，经验证无疑问 后方可掘进；若经钻探验证发现发育有断层等导水构造时，就对其进 行超前预注浆，先治后掘；

14、 严格按设计施工，不得擅自破坏断层煤 柱、防隔水煤柱、不得擅自改变设计方位、坡度，误揭深部含水层。、在回采过程中：、对回采工作面，回采前全部进行直流电法物 探。对于突水系数在0.060.1的区段显示的物探低阻异常区，构造发 育地段，进行钻探验证、预注浆改造达到要求后方可回采；对突水系 数大于 0.1 的区段，无论阻值高低，要全面进行底板预注浆加固改造； 、凡经过底板预注浆加固的区段，必须有验证孔，验证结果必须达 到要求； 、超前预注浆加固的距离距回采切巷不得小于 100m.、所有采掘工作面，在施工前都要按规定进行水害评价，只有通过 评价并报经集团公司批准后，严格按整改措施落实，方可开工生产。、对采掘过程中查出的水害安全隐患，严格按集团公司有关规定， 划分等级，实行闭环管理。6、加强矿井防排水系统管理 日常加强对排水设备、设施的管理，使排水设备、设施始终处于完好 状态，按规定组织水泵联合试运转，确保矿井抗灾能力。7、在排水能力允许的情况下，利用主要巷道系统对底板含水层进行疏 水降压。8、在进行水平设计时，