968带压开采安全技术措施(XXXX年终改)精编版[40页].docx
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1、最新资料推荐带压开采安全技术措施一、概况渑池县九六八煤业有限责任公司是由原九六八煤矿、原宏源煤矿以及经深部扩界经资源整合而成的矿井。该矿开采二1煤层,目前保有地质储量1340.5万t,可采储量为759.8万t,设计矿井生产能力为0.45Mt/a。矿井服务年限为14.6a。二、 矿区水文地质条件1 矿区主要含水层组1、奥陶系灰岩含水层岩性主要为青灰色,厚层块状灰岩,夹泥灰岩及角砾状灰岩,厚44m左右,据煤炭部水源开发队抽水试验资料,降深12.0920.97m,涌水量6.2813.48L/s,单位涌水量0.3001.115Lsm。该层局部岩溶较发育,含水性、导水性不均一,属岩溶裂隙承压水。该层上距
2、二1煤层约54m。为底板间接充水含水层,正常情况下该层水不会直接进入矿井,如遇断层使该层水涌入矿井,对矿井安全影响极大,需要特别指出的是90年代以后,由于义马市在洪阳、渑池县第二电厂在坻坞大量抽水,致使本层水位大幅度下降,目前水位标高+500m左右。2、石炭系太原组下段灰岩含水层由L1L4灰岩组成,厚7.50m,岩溶裂隙不发育,含水性较弱,为极不均匀的岩溶裂隙承压水。3、石炭系太原组上段灰岩含水层据煤炭部水源开发队资料,该段由L6L8灰岩组成,以L6、L7为主,厚4.50m,最大降深41.54m,涌水量05L/s,单位涌水量0.012Lsm,渗透系数0.0902md。根据钻孔L7灰岩抽水资料,
3、L7灰岩水位为+600m,单位涌水量较小。本层岩溶裂隙发育较差,含水性及导水性极不均匀。属岩溶裂隙承压水,为二1煤层底板直接充水含水层。4、山西组砂岩含水层由中、粗粒砂岩组成,以香炭砂岩和大占砂岩为主要含水层。平均厚15m左右。岩石较完整,裂隙不发育。为二1煤层顶板直接充水含水层,属孔隙-裂隙承压水,含水性弱,导水性差。据水源开发队资料,水位标高为+580m。5、第四系含水层主要由冲积、洪积、坡积成因的砾石层组成,本区厚94128.13m,平均厚100m,上部为黄土层夹钙质结核,底部有砾石13层,农民饮用水井均在此层中,水位受大气降水影响显著,季节性变化大,属孔隙潜水型含水层。由于有多个煤矿井
4、下排水,使水位下降,现民井多己干涸。2 矿区主要隔水层组1、本溪组隔水层由铝质岩与铝质泥岩组成,厚约9.50m。隔水性能好,一般情况下,能阻隔奥陶系与太原组含水层发生水力联系。但在该层薄弱地带或遇构造破坏将失去隔水作用。2、太原组中段隔水层主要由泥岩、砂质泥岩及细粒砂岩组成。厚约12.5m,正常情况下,具有良好的隔水性能,可以阻止太原组上、下段灰岩含水层发生水力联系。3、二1煤层底板隔水层由太原组灰岩顶界至二1煤层底之间的泥岩、砂质泥岩与细粒砂岩组成。厚20m左右,具有一定隔水性,正常情况下可以阻止山西组砂岩含水层与太原组灰岩含水层发生水力联系。4、二1煤层顶板隔水层由二1煤层以上至砂锅窑砂岩
5、间的泥岩、砂质泥岩、粉砂岩组成。层位稳定,一般可阻止山西组砂岩含水层与其以上砂岩含水层发生水力联系。3、 地表水、地下水之水力联系井田内无常年性地表水体,矿区地表径流主要为洪流,由于排泄较畅,一般情况不会直接进入矿井。开采二1煤层时进入矿井的地下水,主要来自顶板直接充水含水层。奥陶灰岩水与太原组灰岩水在断层破碎带附近、底板隔水层较薄等地段有可能涌入到矿坑。因此在开采过程中应对底板水引起重视。最新精品资料整理推荐,更新于二二一年一月十八日2021年1月18日星期一17:52:16三、 矿井充水因素1 矿井充水因素(1)大气降水大气降水是引起矿井充水的主要因素之一。大气降水主要通过补给各含水层使矿
6、井涌水量增大,还可沿断裂、及其断裂带和采矿引起的地表裂隙等直接进入矿井。据生产矿井调查,雨季矿井涌水量要比枯水季节明显增大。因此,雨季应特别加强防水与排疏工作。(2)地表水井田内无常年性地表水体。矿区地表径流主要为雨季产生的洪流,由于排泄较畅,一般情况不会直接进入矿井。(3)地下水开采二1煤层时进入矿井的地下水,主要来自顶板直接充水含水层。奥陶灰岩水与太原组灰岩水在断层破碎带附近、底板隔水层较薄等地段有可能涌入到矿坑,此在开采过程中应对底板水引起重视。(4)断层水通过本次勘查,未见深部有落差大于10m的断层,但不能排除小断层出现的可能性。小断层破碎带即是地下水赋存空间,又是地下水活动的主要通道
7、之一,一般富水性较强,且比较复杂。断层的存在一是沟通上下含水层的水力联系;二是地表水可通过断裂带直接进入矿井。故开采中需特别警惕,以免突水事故的发生。(5)老窑水矿井属于资源整合矿井,整合前原九六八煤矿和宏远煤矿均在浅部不同程度的开采过,矿井浅部+500m以上为采空区,采空区内是否有水还未查清,还需进一步调查,并在井下采掘中注意老窑水,坚持“有掘必探,先探后掘”的探放水原则。2、 二1煤层顶板砂岩裂隙承压水本矿二1煤层顶板直接含水层为山西组砂岩含水层,该含水层属孔隙裂隙承压水,含水性弱,导水性差。易于排疏,生产中以顶板淋水的方式进入矿坑,对矿井安全生产威胁不大。3、二1煤层底板灰岩岩溶裂隙承压
8、水二1煤层底板直接含水层为石炭系太原组上段灰岩含水层,本层岩溶裂隙发育较差,含水性及导水性极不均匀,属岩溶裂隙承压水。本层含水性弱,二1煤层与下部太原组上段灰岩含水层之间有20m的隔水层相隔,能阻止下部含水层进入到矿井。本层对矿井威胁不大。石炭系太原组下段含水层为二1煤层底板间接含水层,该含水层由L1L4灰岩组成厚7.50m,岩溶裂隙不发育,含水性较弱,为极不均匀的岩溶裂隙承压水。太原组中段隔水层主要由泥岩。砂质泥岩及细粒砂岩组成。厚约12.5m,正常情况下,具有良好的隔水性能,可以阻止太原组上、下段灰岩含水层发生水力联系。因此,正常情况下,石炭系太原组下段灰岩含水层对矿井威胁也不大。二1煤层
9、下部强含水层主要为奥陶系灰岩含水层。该含水层上距二1煤层约54m。为底板间接充水含水层。90年代以后,由于义马市在洪阳、渑池县第二电厂在坻坞大量抽水,致使本层水位大幅度下降,目前水位标高+500m左右。本矿+500m以浅为采空区,开采标高均在+500m以下,故本矿存在带压开采。+500m0m范围内的水头压力为05Mpa。根据国家安全生产监督管理局09年第28号令所公布的煤矿防治水规程附录四中的计算公式:式中:T突水系数。P底板隔水层承受的水头压力,Mpa。M底板隔水岩层厚度,为54m。奥陶系灰岩水上距二1煤层底板约54m,根据煤矿防治水工作条例试行规定,突水系数应根据本区资料确定,一般情况下,
10、在具有构造破坏地区按0.06Mpa/m计算,隔水层完整无断裂构造破坏地区按0.10Mpa/m计算。本矿隔水层比较完整,故突水系数取0.1Mpa/m。P=TM=0.154=5.4Mpa矿井开采+500m0m时,按奥灰水位标高+500m计算,实际水头压力为05Mpa。故+500m0m开采时,实际水压值小于底板隔水层承受的水头压力,故认为正常情况下可以带压开采。但在断层附近或底板隔水层厚度较薄地段,不排除有突水可能,矿井深部开采时更应加强防范。井田+500m以浅为采空区,采空区内积水情况不清,在接近采空区附近开采时,采空区突水对矿井威胁较大。因此,矿井在开采上山浅部的回采工作面时,除留设足够的防水煤
11、柱,还要加强防水措施,坚持执行“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则,防止采空区突水事故的发生。四、矿区主要隔水层组1、本溪组隔水层由铝质岩与铝质泥岩组成,厚约9.50m。隔水性能好,一般情况下,能阻隔奥陶系与太原组含水层发生水力联系。但在该层薄弱地带或遇构造破坏将失去隔水作用。2、太原组中段隔水层主要由泥岩、砂质泥岩及细粒砂岩组成。厚约12.5m,正常情况下,具有良好的隔水性能,可以阻止太原组上、下段灰岩含水层发生水力联系。3、二1煤层底板隔水层由太原组灰岩顶界至二1煤层底之间的泥岩、砂质泥岩与细粒砂岩组成。厚20m左右,具有一定隔水性,正常情况下可以阻止山西组砂岩含水层与太
12、原组灰岩含水层发生水力联系。4、二1煤层顶板隔水层由二1煤层以上至砂锅窑砂岩间的泥岩、砂质泥岩、粉砂岩组成。层位稳定,一般可阻止山西组砂岩含水层与其以上砂岩含水层发生水力联系。五、矿井涌水量预算根据矿井生产资料,九六八煤业+340m水平以浅矿井正常涌水量为52m3/h,最大涌水量为104m3/h。现预算九六八煤矿井田内二1煤层底板标高+340m以深、0m以浅的矿井涌水量,结果如下:预计延深水平涌水量的比拟公式为:式中:Q预算涌水量;Qi比拟矿井的涌水量(+340m水平以浅矿井正常涌水量为52m3/h,最大涌水量为104m3/h)K矿井涌水变化系数(1.91)A预算矿井面积(2351895m2)
13、Ai比拟矿井面积(1538259m2)S预算矿井水位降深(400m)Si比拟矿井水位降深(130m)计算结果得:=521.911.2370.488=60m3/h=1041.911.2370.488=120m3/h所以全矿井正常涌水量Q=52+60=112m3/h;最大涌水量Q=104+120=224m3/h。六、 矿井水文地质类型矿区所采二1煤层是底板岩溶裂隙水充水为主的矿床,单位涌水量小于0.1L/sm。水文地质条件属于简单类型,水文地质勘探类型属三类二亚类一型。七、 煤层及煤质1、 可采煤层本区含煤地层为石炭二叠系,含煤地层总厚200m,共计含煤2层,即二1煤层和二5煤层,其中二1煤层较稳
14、定,为矿井开采的对象。二1煤层层厚0.306.03m,平均厚度2.77m,结构简单,没有夹矸。二1煤层属较稳定煤层,其直接顶为大占砂岩,直接底为灰黑色泥岩。2、 煤质二1煤呈黑色,为土状及鳞片状。含黄铁矿结核,镜面及揉褶镜面发育,主要粒度在1毫米以下,属于以糜棱煤为主的构造煤。视密度为1.35t/m3。原煤灰分(Ad)产率10.6521.89,平均19.84,全硫(st,d)含量1.682.87,平均2.45,收到恒基低位发热量(Onet,v,ar)27.1531.10MJkg,平均28.80MJkg:灰熔融性软化温度(ST)1360。浮煤挥发分产率为16.69,胶质层最大厚度(Y值)为12.
15、2mm,粘结指数(G值)72.6。依据中国煤炭国家分类标准(GB5751-86),属焦煤类(JMl5)。综上所述,本矿区二1煤层属低中灰、中高硫、特高热值、高熔融性粉状焦煤(JMl5)。由于硫分偏高,不易单独炼焦,适宜水泥厂及烧石灰使用。如能降低硫含量或可作为工业动力与炼焦配煤。八、对奥陶系灰岩水带压开采的可行性分析 根据平煤勘探工程处防治水工程队对我公司所建水文观测孔揭露,本井田奥灰水水位标高为500-515m。井田内二1煤层在井田南部均低于奥灰水水位标高,在开采过程中,由北向南带压程度逐步加大,奥灰水对我矿安全生产是否构成严重的安全威胁,我矿能否进行带压开采,是我矿首先需要进行分析研究的问
16、题。 井田内奥灰水水位标高在500-515mm之间,高于井田南部煤层1201采面的最低标高(+345m),对煤层开采有充水影响,下面计算煤层底板最低点奥灰水突水系数,以预测1201采面煤层奥灰水突水的可能性。 突水系数计算:计算公式:K=P/M式中 K突水系数(MPa/m)M底板隔水层有效厚度(m),取二1煤层下部地层厚度,做为有效厚度。通过查阅相关资料,可知:二1煤层底板最低点标高为345m,对应的奥灰水位为515m;煤层底板隔水层有效厚度为58m。 P隔水层底板承受的静水压力(MPa) P=(Ho-H1+M)0.0098 二1 煤层隔水层底板承受的静水压力:P=(Ho-H1+M)0.009
17、8=(515m-345m+58)0.0098=2.24MPa煤层隔水层底板承受的静水压力: 其中 Ho奥灰岩溶水水位标高(m) H1煤层底板最低标高(m) M底板隔水层有效厚度(m)把以上参数代入公式进行突水系数计算如下:二1煤层的突水系数:K=P/M=2.24MPa/58m=0.038MPa/m根据矿井防治水规定和我矿实际生产情况看,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。根据以上计算可知,井田内二1煤层最低点奥灰水突水系数为0.038 M
18、Pa/m,根据国家安全生产监督管理总局(2009)煤矿防治水规定底板受构造破坏块段突水系数一般不大于0.06MPa/m,正常块段不大于0.1 MPa/m,我矿1201采面小于受构造破坏区临界突水系数值0.06MPa/m,因此我矿现开采时无突水危险,工作面回采是安全的。根据以上突水系数计算值可知,工作面采煤或巷道掘进均是安全的,可以带水压开采,但为确保安全,仍要制定带压开采安全技术措施。九、承压水体上开采技术方案1、深降强排采用疏水井巷、疏水钻孔,将含水层水位降低至开采水平以下难度大,但可以适当降低水位标高,以保证安全开采。但疏水工程量大,设备多,电耗大,投资大;若井田内有奥灰,水量大、补给充足
19、,难以实现深降强排方案。2、外截内排 先采用帷幕注浆,截堵补给水源。再疏干降压,将承压水水位降至开采水平以下。要求水文地质条件清楚,补给径流集中,帷幕截流工程易施工。3、带压开采 在开采过程中利用隔水层阻力,防止底板突水。承压水水位高于开采水平,底板要有足够的强度能承受承压水的压力。带压开采方案经济,但要探明水文地质条件,进行论证,并采取安全措施。4、综合治理、带压开采带压开采,开采前,堵截地下水补给水源并进行疏水降压,开采期间可以对部分低阻异常区进行底板改造,增加隔水层厚度,保证正常安全开采,该方案既安全又经济。根据以上方案对比,综合治理、带压开采方案较为可行。十、带压开采方案(一)做好水文
20、地质基础工作、加强动态观测1、建立地下水动态观测系统,并坚持长期观测,逐步掌握地下水动态的可靠资料,为确定防治水方法及确保矿井的安全提供保障。2、在实际生产过程中,坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘(采)、先治后采”的探放水原则,采取“物探先行、化探跟进、钻探验证”的综合探测手段,及时处理生产中遇到的水害隐患。该矿配备有2台ZDY-400型液压架柱式钻机(钻进能力在60米以上)采掘面严格按照968煤业有限公司探放水设计进行钻探验证,并已成立专职探放水队。3、矿井在今后的生产过程中,加强水文地质工作,按规定留设各种防水煤柱,及时发现导水裂隙及隐伏构造导水通道,及时处理,杜绝水害事故发生。4、认真
21、收集各类相关资料,并进行整理,完善矿井有关的水文地质图件,并在生产中不断分析、不断总结,为逐步进入低水平的安全开采奠定坚实的基础。5、在日常工作中严格执行水文地质的有关规程、规定、操作规范以及上级部门下发的各类有关水文地质工作的文件、决定、决议,确保我矿的水文地质工作全面、顺利地开展。 (二)带压开采防治水安全措施由于受到奥灰水的影响,矿井一旦发生突水,将面临全井淹没的威胁。因此加强我矿井下防治水工作需要各级领导及各相关部门齐抓共管,认真做好每一次防治水工作,防止突水事故发生。结合煤矿安全规程第二百七十三条,制定防治水安全措施如下:1、带压开采防治水机构及职责(1)成立带压开采防治水工作领导组
22、: 组 长:李民 副组长:胡志友 雷显功 李聚根 刘国政 陈怀根 成 员:张石头 杨志国 郭 来 王应战 谭金贵 路 帅 马明义 战书臣 翟高飞 王长海 刘红勋 许胜利 带压开采防治水办公室设在防水办,主要负责防治水工作的日常事务,同时指定2-3人专管该项工作,发现问题,及时处理。(2)领导组职责:李 民(矿长):是带压开采防治水的组长,负责定期组织召开专题会议,分析掌握采掘情况,确定带压开采防治水的重点区域和工作面。雷显功(总工程师):在组长的领导下,负责带压开采防治水技术管理,督促地测部门做好图纸资料管理、水文地质收集分析预报、日常探放水技术措施编制及防(隔)水煤柱的设计上报工作,认真分析
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