冀中能源集团矿井防治水工作情况介绍(001)

1、冀中能源集团矿井防治水工作情况介绍冀中能源集团矿井防治水工作情况介绍冀中能源集团二 O 一六年五月冀中能源集团矿井防治水工作情况介绍冀中能源集团矿井防治水工作情况介绍冀中能源集团有限责任公司成立于 2008 年 6 月，是以煤炭为主业，医药、机械、物流等多个产业板块综合发展的特大型现代企业集团。集团拥有 7 个产煤子公司，其中：河北省 6 个、山西省 1 个，分别为峰峰集团、冀中股份、邯矿集团、张矿集团、山西冀中、邢矿集团及井矿集团；煤炭储量 150 亿吨，在册职工 10.5 万人，位列世界 500 强第 315位，2015 年原煤产量 1.02 亿吨。冀中能源集团在河北省境内有矿井 39 对

2、，其中：水文地质类型极复杂矿井 2 对，水文地质类型复杂矿井 15 对，这些矿井主要集中在邯邢矿区，大部分已进入深部开采，采深超过 800 米的有 8 对，其中 4 对矿井采深超 1000m，最大采深达到 1341m。邯邢矿区是华北型煤田典型的大水矿区，水文地质条件极其复杂，受煤系地层基底奥灰强岩溶含水层威胁十分严重。邯邢矿区隐伏导水陷落柱和断层发育，发现陷落柱的矿井占总矿井的 67%，其中葛泉矿已探明揭露陷落柱 68 个。历史上曾发生多起突水淹井事故，矿井最大突水量 70000m3/h， 1995 年 12 月峰峰集团梧桐庄矿建井期间发生死亡 17 人的水害事故，1999 年 3 月邢台市临

3、城县澄底煤矿还发生过一次死亡 40 人的水害事故。邯邢矿区煤层底板突水主要有两种类型：一是以隐伏构造为通道的底板突水；二是以微小断裂构造及裂隙带为通道的底板突水。底板突水主要表现为工作面滞后出水，具体组合构造形式有：(1)导水陷落柱+小型断层；(2)导水大断层+小断层或裂隙带；(3)隐显性小断层组+裂隙带。冀中能源集团以“夯基础夯基础、重预防重预防、强科技强科技、抗大灾抗大灾” 、“地面区域治理是治本，井下局部治理是补充地面区域治理是治本，井下局部治理是补充”以及“不掘不掘突水头突水头，不采突水面不采突水面”等理念为指导，严格程序化管理，依靠科技进步，不断推进防治水工作扎实开展，通过努力，实现

4、了矿井“突而不伤亡突而不伤亡”，并逐步向“治而不突水治而不突水”的目标迈进。一、以一、以“四个保障四个保障”强化防治水科学管理体系强化防治水科学管理体系（一）组织保障是前提各子公司、矿成立了以主要领导为第一责任人、以总工程师为技术负责人的防治水领导机构，设置专职防治水部门；水文地质条件复杂的子公司和矿井均设有专职地测副总工程师；峰峰集团实行了矿井防治水首席专家制度，大水矿井还设置了专职的防治水副矿长，完善了防治水管控体系。（二）制度保障是基础根据国家安监总局煤矿防治水规定并结合本单位防治水工作特点，建立健全了各项规章制度。制定了冀中能源集团煤矿防治水管理规定和冀中能源集团煤矿防治水管理补充规定

5、两个规定；各子公司也相应制定了防治水管理规定和实施细则，还制定了防治水工作精细化管理标准，由粗放型管理迈向精细化管理；各矿井均健全了水害防治岗位责任制和水害隐患排查治理制度等制度。各项制度的健全，为矿井防治水工作管理的科学化、程序化、标准化、规范化运行提供了制度保障。（三）装备保障是重点近 3 年来，冀中能源集团投入了 1.18 亿元，购置了钻进能力 300m 以上的大型钻机 209 台及测斜仪 40 套；建设了地面注浆系统 12 座；购置了先进的物探设备 45 台套，主要有瞬变电磁仪、音频电透视仪、直流电法仪、坑透仪和瑞利波探测仪等；构建了井下语音广播预警系统、水文动态监测遥测系统；建立了矿

6、井突水水源快速判别系统；还引进了加拿大产井下瞬变电磁仪 2 套和微震监测仪 1 套、德国产槽波地震仪 1 套；为矿井防治水提供了有力的装备保障。（四）现场保障是关键严格现场管理，增强全员水害防范意识，各生产单位及职能部门全员、全过程、全方位齐抓共管，保证各项防治水措施落实到位，矿井防治水工程从设计、施工、验收、评价严格把关，尤其对现场施工，由地测和安检等部门现场联合验收，确保防治水工程符合设计及质量要求；推行矿井防治水程序化管理，每个环节未达标准不得进入下一环节；在井下各个打钻地点安装了视频监控系统，对钻探的各个环节实时全程监控。利用中澳煤矿安全培训示范中心的井下实训基地，开展防治水专业人员、

7、班组长的防治水业务培训，提升了整体队伍的防治水素质和技能。二、以二、以“四位一体四位一体”创新矿井防治水技术体系创新矿井防治水技术体系冀中能源集团结合邯邢矿区防治水工作的复杂性、艰巨性，将矿井防治水和瓦斯治理摆在同等重要的位置，构建了“预测预报预测预报、综合治理综合治理、效果检验效果检验、安全防护安全防护”的防治水“四位一体”技术体系。（一）预测预报，科学找疑（一）预测预报，科学找疑各矿井新水平、新采区等区域首先进行地面三维地震、地面电法勘探，查明区内陷落柱、断层等构造及含（导）水性，对圈定的异常区进行地面钻探验证。井下巷道掘进前，采用超前钻探并结合瞬变电磁等物探方法进行全程全方位超前探测，查

8、明巷道掘进前方的异常地质体，做到“有掘必探有掘必探、先探后掘先探后掘、见水必注见水必注、先治后掘先治后掘”。工作面回采前，采用音频电透视、瞬变电磁等两种以上物探手段，查明工作面内及外围不小于 60m 范围的底板隐伏导水构造，并对圈定的物探异常区进行钻探验证。（二）综合治理，主动防御（二）综合治理，主动防御1.地面区域超前治理技术(1)治理目标针对大采深高承压水矿井井下钻探作业安全难以保障和微小型底板隐伏陷落柱难以探明的难题，率先提出“区域区域超前治理超前治理”的防治水新理念，应用先进的地面多分支水平定向钻探技术和径向射流造孔技术对奥灰顶部或煤层底板薄层灰岩含水层进行区域注浆改造。定义与内涵定义

9、与内涵：长期以来，我国对承压水上采煤所采取的煤层底板注浆加固和含水层改造，从空间尺度上看，均以单工作面进行；从时闻尺度上看，均是在工作面形成后实施；从治理目标层来看，主要以煤系薄层灰岩含水层治理为主；从治理场地来看，主要以井下为主。区域超前治理就是从以往的一面一治理扩展到采区、水平或相对独立的水文地质单元进行区域治理；从时间上，注浆治理移到掘进之前，实现“先治后掘” 。治理目标：通过井上、下超前定向钻进，将钻探、注浆、异常区验证“三体合一” ；建立井上对煤层底板实施区域超前注浆治理、井下掘前“条带”钻注验证和采前工作面底板全面补强的区域超前治理立体体系，地面区域超前治理是治本，掘前“条带”钻注

10、和采面补强注浆是保障，从而为实现“不掘突水头，不采突水面不掘突水头，不采突水面”探索出一种新的有效途径。(2)(2)地面多分支水平定向钻探区域治理技术地面多分支水平定向钻探区域治理技术为在地面对奥灰进行区域超前治理，引进了先进的地面地面定向水平钻探技术定向水平钻探技术，对奥陶纪灰岩顶部一定范围或煤层底板薄层灰岩进行注浆改造应用研究。地面区域超前治理奥灰水患地面区域超前治理奥灰水患：冀中能源峰峰集团九龙矿自 2012 年开展了对北三、北五、南二下部采区进行地面区域治理防治水工作，截止到 2016 年 4 月底，共施工 7 个主孔，钻孔总工程量 4847lm(其中主孔进尺 5528m，造斜进尺65

11、65.6m, 水 平 孔 36377.1m), 累 计 注 浆 255776t( 水 泥235519t，粉煤灰 20257t)，探查治理了漏失点 127 个，探明并治理了 4 个隐伏含水陷落柱，治理面积 95 万 m2，治理煤量 1246 万 t，安全采出煤量 106 万吨，避免了突水事故的发生，治理效果显著。该矿地面区域治理吨煤成本 1118 元吨。九龙矿区域治理工程量及效果见表 1。区域超前改造薄层灰岩区域超前改造薄层灰岩：冀中能源峰峰集团羊东矿采用地面水平定向钻进技术对羊东矿 4 号煤底板大青灰岩（厚5.5m 薄层灰岩）进行地面治理，目前，已完成 3 个工作面的地面治理，共施工 5 个主

12、孔，分支孔 25 个，钻探总进尺33602.5m（其中主孔进尺 4575m，造斜进尺 6423m，水平孔22604.5m） ，累计注浆 6542.llt（水泥） ，共探查治理漏失点20 个，探明并治理隐伏陷落柱 1 个，治理面积 76 万 m2，治理煤量 706 万 t，安全采出煤量 30 万吨，治理效果显著。该矿地面区域治理吨煤成本 1518 元吨。羊东矿区域治理工程量及效果见表 2。(3)(3)径向射流造孔区域治理技术径向射流造孔区域治理技术径向射流造孔技术优点是造孔速度快、无盲区，并和注浆工作衔接好。今年以来，冀中能源集团开展了“径向射流造孔技术进行地面区域治理研究” ，我们与中煤科工西

13、安研究院合作，以冀中股份邢台矿西井 9 号煤试采区和东庞矿北井 9400 采区作为区域治理范围，引进径向射流造孔技术，利用集成化的注浆装备与工艺，在地面开展奥灰隐伏导水通道探查与注浆治理；对径向射流造孔技术、浆液扩散控制工艺、工程质量检测等关键技术难题进行攻关，目前，邢台矿西井已完成 8 个径向孔注浆，最大单孔注浆量达 1600 吨，已取得初步效果。目前，冀中能源集团公司有 8 对矿井正在开展地面区域治理工作，效果非常明显，但地面区域超前治理与井下防治水治理费用相比稍高，下一步要加大注浆复合材料和注浆机理研究，争取将地面区域治理费用降到井下普通防治水治理费用水平。2.井下煤层底板区域注浆改造技

14、术邯邢矿区冀中能源共有 5 对矿井开采下组煤（9 号煤） ，产量近 300 万吨，由于 9 号煤距离下伏奥灰含水层仅 30m 左右， 9 号煤下 20m 左右还发育一层厚约 8m 的本溪组灰岩含水层，形成了“双层复合”含水层，造成 9 号煤开采受水害威胁十分严重。在 9 号煤工作面开采前，按照浆液扩散距离设计落点间距 40m 进行网格化均匀布孔打钻，对工作面底板的导水构造和薄层灰岩含水层的岩溶裂隙进行全面注浆加固改造，将底板薄层灰岩弱含水层变为相对隔水层，实现了安全开采。 葛泉矿东井 9 煤通过底板注浆改造本溪灰岩含水层，自 2007 年投产至今，已经采完 12 个工作面，没有发生一起底板奥灰

15、出水事故。3.3.陷落柱突水快速封堵治理技术陷落柱突水快速封堵治理技术通过突水陷落柱治理，形成了一整套陷落柱快速封堵技术，主要包括定向分支造孔技术、动水条件下过水巷道“阻水墙”建造技术、陷落柱“堵水塞”建造技术及陷落柱堵水效果评价标准。通过实施大垂深地面定位注浆，并利用封闭高压水射流系统、大孔径输送系统，成功解决了深孔注浆堵孔问题；掌握了动水条件下大埋深阻水墙建造技术，并治理封堵过水通道，采取旋喷、充填、升压、引流等多种注浆方法，达到快速建造“阻水墙” 。根据预探明的导水陷落柱，研究定位封堵技术，利用多阶段、定向分支造孔技术，以及堵水效果评价指标体系，在陷落柱底部构建“堵水塞” ，成功阻断补水

16、通道，有效改变陷落柱导水性。4.充填开采技术随采深加大，煤层开采后底板的扰动破坏深度也逐步增大。据统计在采深小于 500m 时，煤层底板扰动破坏深度在1015m，当采深大于 800m 时，扰动破坏深度大于 30m，邢东矿采深达到 1200 多米，经实测，底板以下 45 米范围已受扰动破坏，减少了煤层底板有效隔水层厚度，降低了底板隔水能力。针对上述问题，将充填采煤技术应用到矿井防治水工作中，已经在郭二庄矿、邢东矿等矿实施了高水充填、矸石充填等多种形式的充填开采，充填法处理采空区，大大减少了底板岩层受开采扰动破坏的深度，防止了工作面底板滞后出水。（三）效果检验（三）效果检验掘进和回采之前，对底板加

17、固效果采用两种以上物探手段进行复测验证，底板注浆加固工程以单孔最终注浆量和最终注浆压力以及一定数量的检查孔作为检验标准，保证了底板注浆加固效果。始终坚持“不评价不评价、不验收不验收、不回采不回采”的原则，当工作面采前所有防治水工作完成后，由子公司组织专家对工作面采前防治水工作进行全面的技术会诊，具备安全开采条件后方可验收回采。（四）安全防护（四）安全防护矿井防治水安全防护就是要做到在矿井发生水害时，最大限度缩小灾害范围，最大限度争取人员逃生时间，实现矿井“突而不伤亡”的目标。我们以“预隔离、大系统、抗大灾”为原则，对水文地质类型复杂、极复杂矿井实施了分区隔离、构建了强排系统、安装了先进的矿井水

18、文动态监测预警系统，提高了矿井安全防护的保障能力。1.1.建设矿井分区隔离设施以保障不淹井建设矿井分区隔离设施以保障不淹井冀中能源集团各水文地质类型复杂、极复杂矿井均构建了分区隔离设施，没条件建水闸门的地区施工了预隔离基础并在现场备足建墙材料；共构筑水闸门 51 道，水闸墙预隔离基础 65 处。2.2.建设强大的防排水能力以保障不伤人建设强大的防排水能力以保障不伤人在强排系统建设上，梧桐庄矿排水能力达 9000m3/h，东庞矿达 5276m3/h、九龙矿和羊东矿均达 5400m3/h，矿井排水抗灾能力的提高，大大增加了矿井人员逃生时间，最大限度保证了人员安全。3.3.安装先进的矿井水文动态监测

19、预警系统安装先进的矿井水文动态监测预警系统在 5 个开采下组煤（9 号煤）矿井都安装了矿井水文动态监测预警系统，对主要含水层水位和矿井涌水量实行动态自动监测，实现了井上下水文动态的自动监测，并能够及时对矿井水害发出预警。三、加强防治水现场管理主要做法三、加强防治水现场管理主要做法l.l.以建设示范矿井为抓手以建设示范矿井为抓手，夯实矿井防治水安全基础工夯实矿井防治水安全基础工作，提升矿井安全保障能力作，提升矿井安全保障能力集团公司结合省煤炭工业安全管理局相关文件要求，2014 年进行了集团公司示范矿井建设安排， 制定了集团公司示范矿井建设验收标准，在水文地质类型复杂、极复杂矿井开展煤矿防治水示

20、范矿井建设活动。2015 年共建成防治水示范矿井 6 对， 通过积极推进防治水示范矿井建设，6 对防治水示范矿井累计投入 3193 万元，购置钻探能力 300m 以上的大功率钻机 25 台套，购置钻孔测斜仪 8 套，建成强排系统 4 个，新建防水闸门 11 道，预隔离基础 5 道，特别是辛安矿不仅在 210 轨道下山、-500 上部皮带道、-500 轨道下山、-500 通风下山、-500 进风下山施工了 5 预隔离墙基础， 而且在基础下方增设了 5 道防水闸门，实现了分区隔离双保险；一旦发生突水灾害，可以在最短时间内实现分水平隔离，钻孔加强工程施工，构建矿井完善的抗灾系统，大大提高了矿井对重大

21、灾害的防范能力，使矿井安全管理基础和安全保障能力得到了有效的夯实和提升。2.加强业务保安检查冀中能源集团公司每季度组织一次防治水业务保安专项检查，对重点矿井进行抽查，对矿井防治水方面存在的隐患以三联单的形式发到子公司和矿井，由子公司监督问题的整改落实，试行闭合式管理。将事故隐患消灭在萌芽状态，杜绝了重大水害事故的发生。四、主要成果四、主要成果1.通过实施 “四位一体” 综合防治水技术， 1996 年以来，冀中能源集团整合的邯邢矿区煤矿企业未发生因水害导致的较大及以上死亡事故；每年安全采出受水威胁的煤炭资源1500 万吨；通过采用陷落柱快速封堵技术，东庞矿 107 天实现复矿，九龙矿 124 天

22、复矿，梧桐庄矿时间最短，仅用 66天就实现复矿；另外梧桐庄矿通过井下注浆加固改造，矿井涌水量从 17.5m3/min，降到 5m3/min，降低了 71.4%；九龙矿通过地面区域治理，获得治理达标煤量 90 万 t，避免了一起突水事故，为类似条件矿井深部开采和下组煤开采提供了新的技术途径。2.多项防治水研究成果获得奖励，其中国家科技进步二等奖 1 项、省部级科技进步一等奖 6 项、二等奖 10 项，并取得专利 15 项，出版专著 1 部。3.与河北省煤矿安全监察局成功承办了全国煤矿水害防治工作现场会。今年 8 月 4 日5 日与河北省煤矿安全监察局共同承办了在冀中能源集团召开的全国煤矿水害防治

23、工作现场会，冀中能源集团组织编制了冀中能源集团煤矿水害防治制度汇编和冀中能源集团煤矿水害防治技术汇编两本会议用书。国家安全监管总局党组成员、副局长、国家煤矿安监局局长黄玉治，河北省副省长张杰辉，国家煤矿安监局副局长桂来保出席会议，会上冀中能源集团等 5 家单位在会上做典型经验发言，29 家煤矿书面交流了防治水经验，并现场参观了煤矿水害防治技术展览，分组到峰峰集团九龙矿、冀中股份邢台矿西井和葛泉矿东井、河北煤科院现场参观了防治水关键工程和技术工艺。这次会议得到了国家局、省局领导的高度赞扬和各省煤监局领导一致好评，提升了冀中能源集团整体防治水管理水平。五、下一步防治水重点研究项目五、下一步防治水重点研究项目1.煤层底板突水综合监测预警技术鉴于矿井突水大多为工作面回采滞后出水，通过煤层底板综合监测，及时在出水前发出预警，降低伤亡事故。综合监测预警系统由光纤传感器