掘进巷道带压掘防治水安全技术措施.doc

金晖集团万峰煤矿 掘进巷道带压掘进防治水 安全技术措施 编制杜孝杰 审核 生产技术部 防治水科 总工程师 编制日期 2011.10.1 巷道带压掘进防治水 安全技术措施 万峰煤矿巷道掘进，受石炭纪太原组灰岩水、奥陶纪灰岩水的压力影响为带压掘进，为了确保巷道安全掘进，特制定了巷道掘进安全技术措施。 一、万峰煤矿水文地质概况 ㈠石灰岩岩溶裂隙含水层 1、太原组石灰岩岩溶裂隙含水层 K4石灰岩含水层是7号煤的间接顶板，为直接充水含水层，厚度4.00-6.60m，平均4.99m，岩性为生物屑泥晶灰岩，本矿在基建时，清理撒煤斜巷通过断层F3后遇K4石灰岩时突水，2008年2月1日该矿取K4灰岩水委托山西省煤炭工业局综合测试中心进行水样测试，水质类型为HCO3Cl KNa，矿化度902mg/l见附件；K3石灰岩含水层是8号煤的间接顶板，为直接充水含水层，厚度4.008.58m，平均5.87m，岩性为生物屑泥晶灰岩；K2石灰岩含水层是9号煤的直接顶板，为直接充水含水层，厚度4.8010.88m，平均8.52m，为生物屑泥晶灰岩，中、上部含有燧石结核或透镜体，局部溶孔及裂隙发育。 据兴跃井田及义棠煤矿师屯区钻孔抽水试验，单位涌水量0.0591.695 L/sM，水位标高559.70553.47m，太原组含水层富水性弱-中等。 2、奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层段 奥陶系石灰岩是煤系地层的基底，是煤层的间接充水含水层。以下叙述简称为“奥灰”。 根据区域钻孔揭露资料，奥灰裂隙及岩溶现象比较发育。其中峰峰组上段主要为深灰青灰色厚层状灰岩并夹有黄铁矿层及厚层钙质泥岩，见裂隙与溶洞，以裂隙为主；一段主要为灰灰黑色角砾状灰岩夹石膏层互层，裂隙及溶洞发育，裂隙多为石膏所充填。上马家沟组主要为黄褐色角砾状白云质灰岩、豹皮状灰岩，溶洞与裂隙极为发育。钻孔探至此层位时，均见较大的溶洞或溶洞充填物。奥灰岩溶发育呈现垂直方向上的不均一性，峰峰组比较微弱，由峰峰组进入马家沟组，岩溶发育情况由上而下，由裂隙较发育过渡到岩溶发育趋势。 奥灰岩溶裂隙含水层水位埋藏较深，一般均大于227m。据区域资料南部富家滩2号勘探孔抽水结果单位涌水量为14.3L/sm，1号勘探孔抽水结果单位涌水量为40.0L/sm，霍县白龙区823号孔抽水结果单位涌水量为2.13L/sm，张家庄2号勘探孔抽水结果单位涌水量为53.64L/sm，由此可见区域奥灰岩溶含水层水量极为丰富。 本井田位于区域奥灰水的径流区，推断其富水性也应类似上述地区，属强含水层。 1峰峰组二段石灰岩含水层段 该含水层属于开采1011号煤的间接充水含水层，其厚41.8380.80m，一般50m，岩性为较纯的粉晶石灰岩，有时夹有晶粒灰岩，裂隙发育，但多被方解石充填，局部有小溶洞。据义棠煤矿师屯区钻孔抽水试验，单位涌水量0.000420.117 L/sm，水位标高546.46-548.56m（见表4-1、表4-2）。 2上马家沟组三、二段石灰岩岩溶裂隙含水层段 从区域及井田资料来看，该层段的主要岩性为石灰岩夹薄层泥灰岩及白云质灰岩，其中二段主要为豹皮状灰岩，岩溶裂隙发育，是奥陶系中统主要含水层段。井田W3钻孔峰峰组、上马家沟组混合抽水试验表明，单位涌水量0.01 L/sm，水位标高533.60m，井田处于地下水迳流区，由西北向东南流动，水位呈下降趋势。 本井田W3号水文钻孔水位标高为533.60m，按本区域水力坡度约1.0‰推测井田内奥灰水水位标高在528-536m之间，各可采煤层最高底板标高均不同程度低于奥灰水水位标高，所有煤层全部处于带压区，1号煤层最低底板标高为100m，5号煤层最低底板标高为60m，9号煤层最低底板标高为0m，1011号煤层最低底板标高为-10m，有奥灰突水危险，开采时应引起足够的重视。 ㈡隔水层 井田内各含水层之间都有良好的隔水层，当其完整性，连续性未被破坏时，完全可以隔离上下含水层之间的水力联系。区内各含水层之间基本上都有隔水层相间，但主要的有以下三层 1．石炭、二叠系含水层之间的隔水层 由泥岩、砂质泥岩，细粉砂岩组成，夹少量中粗粒砂岩，特别是在下石盒子组顶部及上石盒子组下部各有一层分布全区且厚度稳定的铝土泥岩。是煤系地层上部较好的隔水层，本隔水层将极为有效地阻止上部裂隙水向下渗透补给煤系地层中的含水层。 2．1011号煤层底板至奥灰顶面之间的隔水层 井田内1011号煤层至奥灰顶面正常地段间距为21.85－88.15m，平均厚度为45.00m。其中本溪组厚8.1428.65m，平均19.79m，其岩性为灰浅灰色粘土质泥岩、中砂岩、灰岩偶夹薄煤层，下部为铝质泥岩组成，隔水性能较好，1011号煤层底板至本溪组上界面平均间距为36.20m，由粘土质泥岩、粉细粉砂岩、砂质泥岩及泥岩组成，这一套地层是9、1011号煤层与奥灰顶面之间较好的隔水层。 3．峰峰组一段隔水层 由泥灰岩、角砾状泥灰岩及石膏组成。据邻区资料，该隔水层段能起到良好的隔水作用。 二、编制带压开采防治水安全技术措施必要性 本工作面掘进面临来自下覆太原组石灰岩水及奥陶纪灰岩水的威胁，有可能通过断层等地质构造带涌入矿井，酿成事故。 为了保证煤矿安全生产，根据煤矿安全规程第269条和煤矿防治水规定第77条规定，承压含水层与开采煤层之间的隔水层能承受的水头值大于实际水头值时，可以“带压开采”，但必须编制带压掘进防治水安全技术措施。 三、探放水设备 目前拥有探放水设备为 1、ZDJ-1900型液压钻机两台 2、ZLJ-537型液压钻机两台 四、建立完善的排水系统 1、矿井排水系统 一水平中央水仓容积2000m3，排水设备为3台PJ150-11型排水泵，排水能力300m3/h，排水管Φ27313无缝钢管,，两趟并列布置在副立井井筒。符合煤矿安全规程要求。 2、各掘进工作面排水系统 掘进工作面配备22KW水泵两台，配备Φ127mm排水管，排至轨道巷水沟，由轨道巷水沟排至中央水仓。 五、带压开采的主要防治水安全技术措施 根据带压开采危害程度分析，防治水的关键是防治导水断层、将底板太灰水、奥灰水导入发生突水事故。为此制定如下主要防治水安全技术措施 1、生产技术部、防治水科对此区域有针对性地开展矿井地质和矿井水文地质工作，建立健全矿井防治水有关的水文地质资料，做好水文地质预测预报工作，做好防探水设计工作，坚持“预测预报、有掘必探，先探后掘”。 2、生产技术部、防治水科要加强过断层时涌水量观测，分析对比涌水量的变化原因，对于涌水量异常时必须进行补充预测预报。 3、探水队要根据掘进开拓地质说明书中提供的水文地质资料制定掘进过程中防治水措施，必须配备超过最大涌水量的排水设施，并每班安排专人排水。 4、探水队必须保证工作面配备2台22KW水泵及两趟内径127毫米的排水管，其中一台22kw水泵和内径150毫米的排水管形成系统紧跟工作面，，放置于巷道内支护完好、易于取用的地点，并且配备相应的蛇形管、软管等配套设施若干；另一台22kw水泵和内径127毫米的排水管形成系统且处于热备用状态，放置于距工作面不大于50m的地方。沿途根据实际情况在水窝处增设排水点，每个排水点安装一台22KW潜水泵，并在备件处备此型号水泵、配套开关各一台以便及时安装更换。 6、在正常掘进时钻探队必须严格执行探放水设计和探放水安全技术措施进行超前探。 7、对查明有突水可能的导水断层及导水，要严格按煤矿安全规程及煤矿防治水规定，核实隔水层能承受含水层的最大水头压力值，计算突水系数，留设保安煤柱，必要时采取预注浆封堵断层导水通道、导水通道或采取预注浆加固底板。 8、探水队要加强突水时汇报，煤层底板突水之前，都有明显的征兆，对出现的一系列反常现象都应高度重视，应建立班组长负责制，工人发现问题，应及时向班组长汇报，以便查明原因，及时处理，必要时电话向调度指挥部及时汇报，以采取紧急措施。 9、探水队必须加强排水设备、管路的维护，供电的检修、维护，确保排水设备的正常运行。同时一旦观察到涌水量增大、异常时，必须增开水泵加强排水，及时向矿调度指挥部汇报，并随时观察水位、水量变化。 10、机电科必须加强各排水设备、管路及配套设备的监督、检查，保证排水系统正常运行，负责协调为事故单位提供排水设备及配件，负责通信畅通。 11、物资采供部负责抢险救灾设备及配件的储备工作。 12、一旦发生透水事故，根据情况应立即启动万峰煤矿水灾事故专项应急预案。 13、施工探水队要对以上措施认真贯彻学习，并要求考试合格方可下井。 六、避水灾路线 1、掘进工作面→轨道巷→轨道大巷→副井→地面。 2、工作面发生透水事故后,根据现场情况按照以上避灾路线进行逃生，并按要求汇报调度指挥部和生产技术部、防治水科。 附件安全隔水层厚度计算公式 式中t安全隔水层厚度，m； L巷道底板宽度，m； r底板隔水层的平均重度，MN/m3； Kp底板隔水层的平均抗拉强度，MPa； P底板隔水层承受的水头压力，MPa； 煤巷防水煤柱留设公式 式中 T突水系数，Mpa/m； P底板隔水层承受的水压，MPa； M底板隔水层厚度，m； 9