20201掘进工作面水害预评价及防治水措施

1、煤矿20201工作面水害预评价及防治水措施总工程师：科长:审核：编制:地测科2016年9月ii20201掘进工作面水害预评价及防治水措施一、概况20201工作面位于二盘区，是该盘区第一个综放工作面，开采煤层为2号煤层。该工作面东临井田边界（王家岭碟子沟工业广场），西临二盘区回风大巷，南临 20205设计综放工作面，北临 20203设计综放 工作面。辅运顺槽可采走向长1200m,主运顺槽可采走向长1200m,平均可采走向长 1200ml平均倾斜长2 215m,回米面积 258000m。对应工作面地表南临枣岭外环公路（属县道，是通往陕西、周边县市及周边村庄主要通道），北部、东部、西部地表无标志建筑

2、。工作面地表均为黄土覆盖地带，山高沟深，地形自西向东分布后塔梁、后塔 沟、南沟涯、牛川岭梁，无地面建筑物，有4条高压供电线路穿过，为枣岭变电站输出线路。工作面上履地貌、地物标高 +790+920m井下标高+570+615mi 二、煤层及顶底板特征1、煤层黑色，以亮煤为主，夹有暗煤，裂隙发育，参差状断口，具条带状构造，煤层平均厚度5.8m （参考钻孔HZ8揭露煤厚 5.4m, 1029揭露煤厚 5.48m, 1030揭露煤厚 5.93m, 1034揭露煤厚 6.41m）煤层结构 5.2 （0.25 ） 0.35;夹肝为炭质泥岩。根据小窑调查资料和地面物探成果分析，本工作面老空是由原长咀湾矿、窑咀

3、矿开采造成的，开采层 位为2煤上分层，开采高度一般为 2ml开采方式有巷柱式和后退式，破坏范围目前暂由地面物探成果圈定。本工作面内2号煤整体呈单斜构造，煤层走向北东，煤层倾向北西，煤层平均倾角为6。2、顶底板伪顶：泥岩，仅局部可见，一般厚 0-0.1m。直接顶：粉砂岩和泥岩，平均厚2.65m,浅灰色，石英为主，长石次之，含白云母碎屑，裂隙较发育，钙泥质胶结。基本顶：是灰白色细至中粒长石石英砂岩，平均厚度14.4m左右，顶部为K8砂岩。伪底：炭质泥岩和泥岩，厚度 0-0.5m ,质软。直接底：泥岩及 3号煤层，泥岩平均厚 4.75m, 3号煤层平均厚0.5m,层理比较明显，岩性灰黑色， 块状，性

4、脆。老底：为K7砂岩，平均厚为3.39m,厚层状，粉砂状结构，成分以石英为主，长石次之，坚硬。 三、水文地质评价1、水文地质情况(1) 2煤顶板砂岩裂隙含水层2号煤顶板砂岩裂隙含水层自下而上为下石盒子与山西组分界K8砂岩含水层、下石盒子组与上石盒子组分界K10砂岩含水层组成。据地面钻孔2号煤层顶板以上砂岩裂隙含水层抽水试验资料分析，水位埋深56.06 382.53m,水位标高 +446.758 +795.732m ,单位涌水量0.00003 0.0279L/S - m 渗透系数0.0000370.028m/d ,属富水性弱的裂隙含水层，此含水层为工作面直接充水水源，表现为工作面顶板淋 水。(2

5、)老空积水地面物探成果表明，工作面内有大面积物探异常区：二标段CKJS-3,面积165943 m2,含水性较强，推测存在老空积水，预计积水13万方；二标段采空破坏区3带，面积5645 m2,含水性较强，推测存在老空积水，预计积水 0.4万方；二标段采空破坏区4带，面积4769 m2,含水性较强，推测存在老空积水，预计积水0.4万方(老空充水系数选取0.4)。合计13.8万方。根据小窑调查资料和井下实测成果推测工作面老空由原长咀湾、窑咀矿开采造成，开采高度一般为2.2m,开采方式有巷柱式和后退式。H68空巷h24号点处老巷密闭有?#水流出，水量3n3/h左右，掘进前应重点探测。因此分析20201

6、工作面内局部有老空积水存在，掘进前应措施相应探放水措施。(3)地表水工作面地表均为黄土覆盖地带，山高沟深，利于汇水、泄水，不具备储水条件。(4)钻孔水工作面主运顺槽 960m处巷道右帮74m存有1034号钻孔，钻孔是144地质队于1979年施工，为丙级 钻孔。工作面辅运顺槽280m处巷道右帮50m存有HS5号钻孔，钻孔是中国煤炭地质总局华盛水文地质勘察工程公司于2013年施工，为甲级钻孔，钻孔未封孔，现为长期观测水文孔，观测层位为2煤底至10煤顶，水文标高为591.4m,靠近钻孔时，需进行导水性探测。(5)奥灰水经HSI HS3 HS4水文孔抽水试验资料证实( O2f+s),钻孔单孔涌水量为

7、0.143.9221/s ,单位涌水 量 0.000323 0.4899L/s.m ,渗透系数 0.0025 27.384m/d ,水位标高在 +377.240 +526.650m,属弱中 等富水性含水层，工作面煤层标高高于奥灰水头标高，工作面不存在带压开采。(6)断层水根据井下实际揭露地质情况和地面物探成果分析，20201辅运顺槽开口附近预计揭露F7正断层，断层产状走向170。，彳角33-35 ,落差3m,断层面及断层附近，煤岩不潮湿，无滴水现象。(7)第四系砂砾层孔隙潜水含水层单位涌水量为0.0661/s m）为浅层富水性弱中等的砂砾孔隙含水层。第四系上部含水层，矿化度般小于600mg/I

8、 ,水质类型为 HCM Na?Mg型和HCO?ClNa型。2、最大导水裂隙带高度预计2号煤层倾角一般 6。左右，顶板以砂质泥岩、砂岩、泥岩为主。采用煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准冒落带、导水裂隙带最大高度经验公式表中的煤层倾角054。，顶板岩石抗压强度4060MPa的公式：Ht100M2.4n + 2. 1+ 11.26Ht 导水裂隙带（包括冒落裂隙带）高度（m）;M累计采厚（m ；n一采煤分层层数。根据工作面内钻孔（1034孔）资料：煤层厚度6.41m,煤层顶板埋藏深度 289.1m,预计本工作面回采时最大导水裂隙带高度为 159.2m,不会波及上部第四系地层。3、涌水量预计

9、（1）根据井下单孔涌水量经验公式，q=c.w. V2gh, m3/s 公式 1式中q单孔出水量，m3/sc流量系数， 取值0.06w-钻孔的断面积 m2 ,取值0.004415g重力加速度，取 9.8 , m/s2h-钻孔出水口的水头高度取值20m（根据地面物探异常区高差，预计最大水头高度为 20m,预计最大水压 0.2MP。）通过以上公式计算得，钻孔单孔最大涌水量为19m3/h。（2）根据井下探放水钻孔单孔出水量计算公式:花 D2 J2DgHq 二公式24 V 狂 + D * 3600（ m3/h）式中：q单孔出水量沿程阻力系数，一般取值0.035D钻孔直径取值0.075mH钻孔出水口以上的

10、水头高度取20mg 重力加速度取值9.8 m/s2L钻孔深度取值110m单孔最大出水量：44 （m3/h）根据计算公式1与公式2的计算结果比较，取单孔最大出水量为44m3/h 。四、防治水方案根据对20201工作面水文地质条件分析，工作面主要受老空积水影响，需要提前进行探放。1、煤顶板砂岩裂隙水防治根据资料分析，20201工作面掘进期间受顶板砂岩裂隙水影响较小，施工单位要严格按照排水系统设计要求完善系统，加强水文地质调查，遇到异常情况及时汇报。2、20201采空区水防治针对老空水害采取如下防治方案：(1)物探探查工作面掘进前，由中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院采用矿井瞬变电磁法、直流电法技术

11、手段对 20201工作面煤层赋存、构造发育、老空及积水分布等情况进行探测。(2)长探探查正常长探钻孔为7个，成组布设，扇形分布，其中 1#孔设计目的为探测巷道正前方 80m范围内情况； 2#孔设计目的为探测巷道正前方 110m范围内情况；3#孔设计目的为探测巷道正前方 110m范围内下分层情 况；4#孔设计目的为探测巷道左前方 110m范围内情况；5#孔设计目的为探测巷道左前方 80m范围内情 况；6#孔设计目的为探测巷道右前方 110m范围内情况；7#孔设计目的为探测巷道右前方 80m范围内情况。 单次探测110m,可掘80nli确保前方、两帮留设足够的超前探测距。针对物探异常区要有不少于2

12、个钻孔进行验证，如有地质异常增加补充钻孔，进一步确认。(3)短探探查短探施是在长探的基础上加密施工探测钻孔，消除盲区，短探设计探测钻孔为 6个，成扇形布置，其中1#、2#孔设计目的为探测巷道正前方范围内情况；3#、6#孔设计目的为探测巷道左前方范围内情况；4#、5#孔设计目的为探测巷道右前方范围内情况。单次短探确保5m超前距，如有地质异常增加补充钻孔，进一步确认。回采期间加强工作面水情观测和短探工作，发现异常，立即停止作业，采取相应措施。 3、地表水加强日常地表巡查，特别是雨季。调查地面裂隙发育程度和地表下沉高度，针对裂缝进行及时填充， 构建堤坝，防止地表水进入塌陷区域。五、排水系统1、因为20201为仰采工作面，积水从迎头流出顺槽，故在顺槽低洼处配备排水系统，保证工作面正常排7k聿亚. 小而女 O2、施工探放水钻孔期间的排水系统(包括排水管路、排水泵等)，按根据钻探要求安排落实。3、工作面可从二盘区主运巷6寸管路排至2煤西翼大巷，或从二盘区辅运巷排至2煤西翼大巷。六、其它1、掘进期