带压开采安全技术措施(XXXX年终改)5053.docx
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1、带压开采采安全技技术措施施一、概况况依据山西西省煤矿矿企业兼兼并重组组整合工工作领导导组办公公室文件件以晋煤煤重组办办发【220099】699号关关于临汾汾市安泽泽县煤矿矿企业兼兼并重组组整合方方案的批批复文文件,山山西玉和和泰煤业业有限公公司为单单独保留留矿井,2011年11月17日,山西省国土资源厅为该公司颁发采矿许可证,证号:C1400002009111120043578,批准开采2、3号煤层,生产规模为90万t/a,井田面积5.8525km2。该矿现为为生产矿矿井,采采用立井井开拓方方式。22、3号号煤层选选用联合合布置交交替开采采,采用用长壁综综采一次次采全高高回采工工艺,全全部垮落
2、落法管理理顶板。为了合理理开发有有限的煤煤炭资源源,保证证该矿开开采的安安全,使使矿井能能够“持续、高高效、安安全、有有序、环环保、健健康”的发展展,并符符合国家家有关办办矿的规规定,矿矿方委托托我院编编制带压压开采安安全技术术措施。 二、地地质概况况(一)地地层 该井井田位于于沁水煤煤田西部部边缘沁沁安普查查区内,井田内基岩出露较好,出露有三叠系下统刘家沟组、二叠系上统上石盒子组、石千峰组地层,第四系中更新统黄土主要分布在山梁上。(二)构构造该井田总总体构造造表现为为一单斜斜构造,倾倾向南东东,地层层倾角55155,井田田内煤层层开采时时未发现现大断层层,但小小断层较较多,断断距一般般在0.
3、5-22m。开开采2、33号煤层层时在井井田的东东北部发发现5个个陷落柱柱X1、X2 、XX3、X2 、XX3,基本本上为椭椭圆形,XX1长轴为为15mm,短轴轴为8mm,面积积为1006m22;X2长轴为为18mm,短轴轴为100m,面面积为1108 m2;X3长轴为为45mm,短轴轴为255m,面面积为9950mm2 ,XX4长轴为为45mm,短轴轴为400m,面面积为1123mm2;X5长轴为为60mm,短轴轴为455m,面面积为2228 m2;。目目前未发发现陷落落柱渗水水现象,对对煤层开开采不会会造成影影响。该井田在在以往地地质勘查查过程中中,未发发现有岩岩浆岩活活动。本本井田构构造
4、属简简单类型型。(三)可可采煤层层1、2号号煤层位于山西西组中上上部,据据钻孔及及测点资资料,厚厚度0.68-1.332m,平平均0.97mm,含00-1层层夹矸,结结构简单单。其顶顶板为泥泥岩、粉粉砂岩,底底板为泥泥岩、粉粉、细粒粒砂岩,属属全区稳稳定的可可采煤层层。2、3号号煤层位于山西西组中部部,上距距2号煤煤层平均均11.19mm左右,据据钻孔及及测点资资料,厚厚度0.75-1.889m,平平均1.25mm,结构构简单,含含0-11层夹矸矸,顶板板为泥岩岩、粉、细细粒砂岩岩,底板板为泥岩岩、局部部为中粒粒砂岩,属属全区稳稳定可采采煤层。 三、矿矿井水文文地质 (一一)井田田边界及及水力
5、性性质 本井田田边界不不规则,边边界均是是人为边边界,井井田北邻邻山西安安鑫煤业业有限公公司,西西邻山西西古县老老母坡煤煤业有限限公司与与山西古古县安吉吉欣源煤煤业有限限公司,东东邻山西西安泽玉玉华煤业业有限公公司。井井田边界界无断层层、陷落落柱等导导水构造造,煤系系地层各各含水层层之间无无水力联联系。 本井田田内岩层层裸露,开开采的22、3号号煤层平平均埋深深约3000-5500mm。2、33号煤层层上下含含水层一一般不与与风化裂裂隙带沟沟通发生生水力联联系。(二)含含水层 井田的的含水层层自上而而下有: 1、第第四系砂砂砾层孔孔隙潜水水含水层层 第四系系全新统统Q4,分分布井田田北部三三交
6、河河河床一带带,岩性性为灰白白色砂质质粘土、亚亚粘土砂砂砾层及及砾石层层,厚度度变化大大,层位位不稳,依依地形而而异,该该层渗水水性含水水性均好好,由于于受大气气降水和和地表水水补给条条件好,为为富水性性丰富的的孔隙潜潜水含水水层。 2、上上石盒子子组(KK10砂砂岩)裂裂隙含水水层 砂岩含含水层较较稳定,多多呈透镜镜体,岩岩性为黄黄绿色,浅浅灰绿色色中细细粒厚层层状石英英长石砂砂岩,埋埋藏浅时时,风化化裂隙及及节理发发育,局局部含小小砾。钻钻进消耗耗量达55.5mm3/h,一一般钻进进消耗量量在0.5m33/h以以下,泉泉水流量量0. 22LL/s,因因此,该该层为富富水性弱弱的裂隙隙含水层
7、层。 3、下下石盒子子组(KK9、KK8)砂砂岩裂隙隙含水层层 砂岩含含水层位位于2、33号煤层层以上,KK8为煤煤层直接接充水含含水层,岩岩性为灰灰白色、灰灰绿色、黄黄绿色厚厚层状石石英长石石砂岩,多多为钙质质胶结,裂裂隙稍发发育,钻钻进消耗耗量在11.000m3/h以以下,一一般在00.20.55m3/h之之间,距距本井田田北东部部约2.5kmm处安泽泽宏昌煤煤业9号号水文孔孔(施工工时间119977年7月月31日日19997年110月114日,山山西省煤煤炭地质质公司施施工)抽抽水试验验资料,PP1s+P1xx砂岩含含水层混混合抽水水单位涌涌水量00.0006766 L/sm,渗渗透系数
8、数为0.000033773m/d,总总硬度为为8.444mgg/L,矿矿化度为为4877mg/L,PPH值为为8.776,水水位标高高11331.771m,水水质类型型为HCCO3K+NNa。含含水层为为弱富水水性裂隙隙含水层层。 4、山山西组(KK7)砂砂岩裂隙隙含水层层 砂岩含含水层位位于3号号煤层以以下,为为3号煤煤层间接接充水含含水层,岩岩性为灰灰白色中中细粒砂砂岩,局局部相变变为粉砂砂岩。裂裂隙不发发育,该该含水层层为富水水性弱的的裂隙含含水层。 5、太太原石灰灰岩(KK4、KK3、KK2)岩岩溶裂隙隙含水层层 K4石石灰岩为为7号煤煤直接充充水含水水层,厚厚度2.15-9.335m
9、,平平均为55.511m,岩岩性为深深灰色,致致密、块块状,顶顶部质不不纯含泥泥质,裂裂隙较发发育,多多为方解解石细脉脉充填,钻钻进消耗耗量一般般在0.101.000m33/h之之间。K3石灰灰岩为88号煤直直接顶板板,厚44.822-7.65mm,平均均厚6.07mm, 深深灰色、块块状、坚坚硬,质质不纯含含泥质,裂裂隙较发发育,多多被方解解石细脉脉充填,钻钻进消耗耗量在00.1001.00mm3/h之之间。 K2石石灰岩为为10号号煤层直直接充水水含水层层,也是是太原组组的主要要含水层层,岩性性为深灰灰色,致致密、坚坚硬、性性脆石灰灰岩,一一般含有有燧石层层及透镜镜体。厚厚1.775-88
10、.466m,平平均厚66.199m,99号钻孔孔单位涌涌水量00.0006L/sm,渗渗透系数数为1.4755910-4m/d,总总硬度为为19.30mmg/LL,矿化化度为4496mmg/LL,PHH值为88.633,水位位标高111222.199m,水水质类型型为HCCO3K+NNa。220100年3月月20日日-20010年年9月220日山山西省第第五地质质勘查院院在本井井田北部部施工AAX-11水文孔孔,对KK2、KK3、KK4混合合水进行行了抽水水试验,单单位涌水水量0.000050.000122L/ssm,渗渗透系数数为0.001180.000500m/dd,水位位标高111322
11、.8mm,属于于弱富水水性岩溶溶裂隙含含水层。 6、中中奥陶统统石灰岩岩岩溶裂裂隙含水水层 奥陶系系地层出出露于矿矿区外西西部,峰峰峰组石石灰岩是是本区煤煤系地层层下伏的的主要含含水层,是是开采下下组煤(110号)的的主要威威胁。岩岩性为质质纯、致致密、性性脆的石石灰岩、泥泥灰岩,裂裂隙稍发发育,一一般被方方解石充充填,局局部偶见见有封闭闭式小溶溶洞,可可见有角角砾状石石灰岩,棱棱角状灰灰岩碎块块被泥灰灰岩胶结结,厚度度70.05mm, 钻钻进时冲冲洗液消消耗量一一般在00.5mm3/h以以下。上上马家沟沟组主要要为石灰灰岩、泥泥灰岩、白白云质灰灰岩,具具裂隙,但但大都被被方解石石脉或石石膏充
12、填填,含水水性不大大。钻孔孔消耗量量最大为为1.000m33/h,一一般为00.500m3/h0.880m33/h。220100年3月月7月山山西克瑞瑞通实业业有限公公司在本本井田北北部山西西安鑫煤煤业有限限公司补补充勘探探时施工工了5001、5505号号探岩溶溶水位孔孔。5001号孔孔O2ff石灰岩岩顶界面面埋深3345.28 m,标标高8114.225 mm ,终终孔深度度5477.177 m ,在5545.00 m处上上马家沟沟组出现现大漏水水,观测测岩溶水水位埋深深2955.100 m,水水位标高高8644.133m;5505号号孔O22f石灰灰岩顶界界面埋深深4699.577 m,标
13、标高7559.222 mm ,终终孔深度度6822.311 m ,在6628.00 m处上上马家沟沟组出现现大漏水水,观测测岩溶水水位埋深深2511.855 m,水水位标高高8599.400 m。220100年3月月-220100年9月月山西省省第五地地质勘查查院在北北部山西西安鑫煤煤业有限限公司施施工AXX-1水水文孔,对对O2ffO2ss段混合合水进行行了抽水水试验;单位涌涌水量00.000150.000666L/ssm,渗渗透系数数为0.001180.0011mm/d,水水位标高高8611.400m,属属于弱富富水性岩岩溶裂隙隙含水层层。据探探岩溶水水位孔资资料控制制本井田田奥灰水水水位
14、标标高为8861-8555 mm。 (三三)隔水水层 峰峰组组下段泥泥质灰岩岩夹石膏膏层相对对隔水层层(O22f1),厚度度94.881055.344m,岩岩性以泥泥灰岩、白白云岩角角砾状灰灰岩,致致密较硬硬,纤维维状石膏膏一般以以薄层状状、脉状状、网格格状与泥泥灰岩交交织在一一起,局局部为薄薄层状纯纯硬石膏膏。该段段可视为为良好的的相对隔隔水层。 本溪组组为太原原组基底底隔水层层岩性为为铝土岩岩、含铁铁质铝土土泥岩、粉粉砂岩、泥泥岩、泥泥灰岩等等组成,厚厚1530mm。分布布稳定,连连续性好好岩性致致密,不不透水,对对下伏奥奥灰含水水层具有有良好的的隔水作作用。 太原组组隔水层层主要分分布在
15、KK7砂岩岩与K44灰岩之之间,厚厚1545mm,岩性性以泥岩岩、砂质质泥岩为为主,次次为粉砂砂岩夹中中砂岩,对对下部的的灰岩含含水层具具有一定定的隔水水作用。 山西组组隔水层层主要分分布在KK8砂岩岩与2号号煤层底底部砂岩岩及3号号煤层与与K7之之间,岩岩性以泥泥岩、砂砂质泥岩岩为主,其其中以22号煤层层以上为为主要隔隔水层,厚厚1020mm,一般般呈透镜镜状,具具有半隔隔水作用用。四、对奥奥陶系灰灰岩水带带压开采采的可行行性分析析 奥陶系系地层出出露于矿矿区外西西部,峰峰峰组石石灰岩是是本区煤煤系地层层下伏的的主要含含水层。岩岩性为质质纯、致致密、性性脆的石石灰岩、泥泥灰岩,裂裂隙稍发发育
16、,一一般被方方解石充充填,局局部偶见见有封闭闭式小溶溶洞,可可见有角角砾状石石灰岩,棱棱角状灰灰岩碎块块被泥灰灰岩胶结结,厚度度70.05mm,属于于弱富水水性岩溶溶裂隙含含水层。上上马家沟沟组主要要为石灰灰岩、泥泥灰岩、白白云质灰灰岩,具具裂隙,但但大都被被方解石石脉或石石膏充填填,含水水性不大大。属于于弱富水水性岩溶溶裂隙含含水层。本本井田奥奥灰水水水位标高高为8661-8555m。井田内22、3号号煤层在在井田东东南部均均低于奥奥灰水水水位标高高,在开开采过程程中,由由北向南南带压程程度逐步步加大,奥奥灰水对对我矿安安全生产产是否构构成严重重的安全全威胁,我我矿能否否进行带带压开采采,是
17、我我们首先先需要进进行分析析研究的的问题。 井田内内奥灰水水水位标标高在8861-8555 mm之间,高高于井田田东南角角2、33号煤层层的最低低标高(+6300m),对对本井田田东南角角2、33号煤层层开采有有充水影影响,下下面计算算2、33号煤层层底板最最低点奥奥灰水突突水系数数,以预预测2、33号煤层层奥灰水水突水的的可能性性。 (一一)突水水系数计计算:计算公式式:K=P/MM式中 K突水系系数(MMPa/m)M底板板隔水层层有效厚厚度(mm),取取本溪组组及山西西组3号号煤层下下部地层层厚度,做做为有效效厚度。通过查阅相关资料,可知:2号煤层底板最低点标高为650m,3号煤层底板最低
18、点标高为630m;对应的奥灰水位为855m;2号煤层底板隔水层有效厚度为158m,3号煤层底板隔水层有效厚度为139m。 P隔水层层底板承承受的静静水压力力(MPPa) P=(HHo-HH1+MM)0.000988 22号煤层层隔水层层底板承承受的静静水压力力:P2#=(Hoo-H112#+MM2#)0.000988=(8855mm-6550m+1588)0.000988=3.56MMPa3号煤层层隔水层层底板承承受的静静水压力力:P3#=(Hoo-H113#+MM3#)0.000988=(8855mm-6330m+1399)0.000988=3.57MMPa 其中 Ho奥灰岩岩溶水水水位标高
19、高(m) HH1煤层底底板最低低标高(mm)M底板板隔水层层有效厚厚度(mm)把以上参参数代入入公式进进行突水水系数计计算如下下:2号煤层层的突水水系数:K2#=P2#/MM2#=3.556MPPa/1158mm=0.0233MPaa/m3号煤层层的突水水系数:K3#=P3#/MM3#=3.557MPPa/1139mm=0.0266MPaa/m根据矿矿井防治治水规定定和玉玉和泰矿矿区实际际生产情情况看,具有构造破坏的地区,安全突水系数临界值按0.06MPa/m考虑,无构造破坏的地区,安全突水系数临界值按0.10MPa/m考虑。该井田为有构造破坏地区,安全突水系数临界值按0.06MPa/m考虑。
20、根据以上上计算可可知,井井田内22、3号号煤层最最低点奥奥灰水突突水系数数为0.0233 MPPa/mm、0.0266 MPPa/mm,小于于受构造造破坏区区临界突突水系数数值0.06MMPa/m,因因此我矿矿现开采采时无突突水危险险,工作作面回采采是安全全的。(二) 安全隔水水层厚度度计算:计算公式式: tt=式中:t安安全隔水水层厚度度(m);L巷巷道底板板宽度(mm),结结合现有有井下开开采实际际情况,巷巷道底板板宽度取取4m;r底底板隔水水层的重重度(MMN/mm3),查查山西西玉和泰泰煤业有有限公司司煤矿水水文地质质报告可可知,22号、33号煤层层底板隔隔水层岩岩性为泥泥岩、砂砂质泥
21、岩岩为主,经经测定,底底板隔水水层的平平均重度度为0.02994MNN/m33;Kp底板隔隔水层的的平均抗抗拉强度度(MPPa),查查山西西玉和泰泰煤业有有限公司司煤矿水水文地质质报告可可知,22号、33号煤层层底板隔隔水层岩岩性为泥泥岩、砂砂质泥岩岩为主,经经测定,底底板隔水水层平均均抗拉强强度为00.6 MPaa;P底底板隔水水层承受受的水头头压力(MMPa),根根据以上上计算可可知,22号煤层层隔水层层底板承承受的静静水压力力为3.56MMPa,33号煤层层隔水层层底板承承受的静静水压力力为3.57MMPa;根据以上上公式算算出的安安全隔水水层厚度度,与矿矿井底板板有效隔隔水层厚厚度比较
22、较,若:1)底板板隔水层层实际厚厚度大于于计算值值时,则则可认为为底板稳稳定,开开采安全全,可以以正常采采掘。2)底板板隔水层层实际厚厚度小于于计算值值时,则则可认为为底板不不稳定,开开采不安安全,要要保证安安全生产产,必须须采取安安全措施施。把以上参参数代入入公式进进行安全全隔水层层厚度计计算如下下:2号煤层层底板安安全隔水水层厚度度:t2#=6.68mm3号煤层层底板安安全隔水水层厚度度:t3#=6.72mm 即2号号煤层底底板安全全隔水层层厚度为为6.668m,而而2号煤煤层底板板隔水层层有效厚厚度为1158mm,底板板隔水层层有效厚厚度大于于底板安安全隔水水层厚度度,符合合第(11)种
23、情情况,即即一般情情况下22号煤层层巷道掘掘进是安安全的;3号煤煤层底板板安全隔隔水层厚厚度为66.722m,而而2号煤煤层底板板隔水层层有效厚厚度为1139mm,底板板隔水层层有效厚厚度大于于底板安安全隔水水层厚度度,符合合第(11)种情情况,即即一般情情况下33号煤层层巷道掘掘进是安安全的。根据以上上突水系系数和安安全隔水水层厚度度计算值值可知,工工作面采采煤或巷巷道掘进进均是安安全的,可可以带水水压开采采,但为为确保安安全,仍仍要制定定带压开开采安全全技术措措施。四、承压压水体上上开采技技术方案案1、深降降强排采用疏水水井巷、疏疏水钻孔孔,将含含水层水水位降低低至开采采水平以以下难度度大
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