采煤工作面带压开采分析及综合防治水措施.pdf

1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 采煤工作面带压开采分析及综合防治水措施 娄彦辉,姜玉海 义马煤业集团 新义煤业公司,河南 新安471821 摘 要根据矿井水文地质条件,计算新义煤矿一水平工作面底板岩层采动导水裂隙带深度,对计算出的突水系数 绘制成等值线图进行带压开采可行性分区,并根据存在的问题提出针对性的防治水措施,为矿井防治水工作提供 参考依据和建议。 关键词带压开采;下三带;突水系数;等值线分区;防治水措施 中图分类号TD74 文献标识码A 文章编号1008 - 8725200906 - 0091 - 03 Research on Mining under Pressure and Comprehensive Water Prevention and Control Countermeasures at Coal Face LOU Yan - hui , JIANG Yu - hai Xinyi Coal Industry Comp. , Y ima Coal Industry Group , Xin’an 471841 , China AbstractAccording to the hydrogeologic conditions of Xinyi Coal Mine , the depth of hydraulic conductivity fracture zone was calculated , which was caused by the coal mining at No. 1 level in the floor rock seam , and then , the water inrush coefficient was subareaed for the coal mining under pressure. The water prevention and control countermeasures were put forward against the existing problems. Some important recommendations were provided for water prevention and control. Key wordsmining under pressure ; down - three - zone ; water inrush coefficient ; isoline subarea ; water pre2 vention and control countermeasure 0 概况 新义井田位于新安煤田的深部,区外浅部毗邻 新安煤矿,井田面积为4918 km 2 ,矿井设计生产能力 112 Mt/ a ,服务年限为5613 a ,矿井开采二叠系山西 组二1煤,一水平首采区标高- 300 m。新义煤矿于 2003年12月开始筹建,2005年11月开始建设,预计 2009年6月试生产。因此对带压开采安全区与危 险区的划分及防治水措施的探讨就尤为重要。 1 矿井水文地质特征 111 底板主要含水层与隔水层特征 奥陶系灰岩含水层由灰岩、 白云质灰岩组成,总 厚度为273 m。钻孔单位涌水量01000 61～4103 L/ s1m ,渗透系数01000 45～9102 m/ d ,为中等富水性 的含水层。该含水层距二1煤层底界44130～79168 m ,一般58 m ,其间有两层主要隔水层阻止该含水层 水进入矿井,井田奥灰水位标高变化范围 240～ 300 m ,一水平承受水压514～610 MPa。据上邻新安 煤矿资料,该矿在井下5个采区施工水文观测孔,进 入奥灰深度0178～15616 m ,出水量518～130 m 3Π h; 02号水文孔进入奥灰013 m突然出黄水,0178 m水 量达130 m 3Π h;05号水文孔进入奥灰15616 m水量 仅518 m 3Π h ,说明井田内富水不均匀。 1995年11月5日,新安煤矿12161掘进工作面 下巷发生突水,最大突水量4 257 m 3Π h ,48 h后淹井。 此次突水水源是奥灰水,突水通道是F3断层,落差 316 m左右,水压仅为213 MPa。突水原因为在构 造、 水压、 矿山压力等综合因素作用下,奥灰水突破 隔水层而发生特大突水。突水期间区域奥灰水位大 面积、 大幅度下降,距突水点214 km的新大9孔水 位累计降幅近42 m ,说明井田内奥灰水力联系较 好。综上所述,奥灰水为该井田有突水淹井威胁的 底板间接充水含水层,是矿井防治水工作的重点。 本溪组铝土质泥岩或铝土岩隔水层,上覆于奥 陶系灰岩之上,呈平行不整合接触,厚6150～26112 m ,平均13136 m。该层井田内普遍发育,层位稳定, 岩性致密,裂隙不发育,不透水。在正常条件下可阻 止奥陶系灰岩水与太原组灰岩水之间的水力联系, 隔水条件良好,隔水性能可靠。 112 构造特征分析 该区位于新安倾伏向斜北翼深部,为一平缓的 单斜构造,构造简单。井田内未发现落差大于20 m 以上的断层。矿建过程中揭露断层近20条,均属正 断层,落差014～215 m ,倾角35～70,走向无明显规 律性;巷道揭露平面延伸长度3～28 m ,垂向切割深 收稿日期2009 - 01 - 06;修订日期2009 - 03 - 13 作者简介娄彦辉1971 - ,男,河南临颖人,工程师,从事煤矿技术管理工作,现任义马煤业集团新义煤业公司总工程师,Tel 13503799561。 第28卷第6期 2009年6月 煤 炭 技 术 Coal Technology Vol128 ,No106 Jun ,2009 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 度不详,断层面特征明显,富水性较弱,多有破碎带 存在,宽度0105～016 m;充填物有断层泥、 断层角砾 岩及方解石脉;沟通上下含水层的情况下,受采动影 响后将成为矿井突水的主要通道。 2 带压开采可行性分析 211 底板破坏深度h1的确定 按经验公式估算底板破坏深度 h1 01700 7 01107 9L 14173 m 或h11186 0111L 16116 m 式中h1 底板采动导水裂隙带深度; L 开采工作面斜长,按工作面斜长130 m 计算。 212 底板导升高度h3的确定 指含水层中的承压水沿隔水底板中的裂隙或断 裂破碎带上升的高度。奥陶系灰岩上覆有厚约10 m的铝土岩。该岩层裂隙很少,不利于原始导高带的 发育。据井田内揭露奥灰的钻孔统计资料,在地层完 整地段,钻进至奥灰顶面左右时,钻孔水位、 水量基本 未发生变化,说明正常区原始导高带基本不存在或局 部存在。因此,将正常区原始导高带暂定为0 m,实际 生产中按物探、 钻探结果参与分析计算进行修正,特 别是在构造发育影响区应作为探查重点。 213 突水系数分析 就整个华北型煤田而言,关于底板奥灰突水可 能性分区问题,可以考虑以下方案 Ⅰ 区奥灰承压水面以上的地区,不存在底板奥 灰突水问题; Ⅱ 区奥灰承压水面以下,但突水系数Ts 0115的地区,是发生底板 突水最危险地段,底板突水是不可避免的。只有在 采取疏水降压把突水系数Ts减小到0115以下,才 能实施带压开采或进行注浆加固。 根据区内所有见奥陶系灰岩钻孔资料,结合上 述计算的h1,h3数值,在首采区开采一水平条件下 - 300 m水平 , 底板最大承压近6 MPa ,按 矿井水 文地质规程 所列公式TPΠh-h1-h3可计算 出每点突水系数,并绘制出井田隔水层等值线图和 突水系数等值线图见图 1 。结果显示,该井田内 突水系数均超过临界突水系数,大部分地段位于 Ⅲ 区,可以进行 “带压开采”,在底板隔水层完整地段进 行采煤生产是安全的;但若揭露严重破坏底板隔水 层完整性的断裂构造,就仍可能诱发突水事故发生。 局部地段为 Ⅳ 区,需要进行底板改造和底板水防治 后才可以进行带压开采。 图1 突水系数等值线图 3 矿井防治水措施 311 加强矿井水文地质基础工作 按质量标准化要求做好矿井地质和日常水文工 作,及时收集矿井水文地质资料,查明开掘过程中出 水点的水量、 位置、 来源及补给关系,特别是断层、 褶 皱构造的含导水性及空间展布情况;及时采用物探 手段进行探测,查明和下伏奥灰水水力联系。加强 预测预报,使有关部门据此制定符合实际的技术措 施和做好防排水设备的选型配备工作。 312 建立主要含水层水位动态观测网 施工奥灰水文观测孔,掌握奥灰水的动态变化, 结合邻区水位资料进行综合分析,对日常已知水化 学资料进行归类,运用突水水源化学快速判别技术 和聚类分析技术对井水突水点进行快速判别,为防 治水工作提供参考依据。 313 切实作好防治奥灰岩溶水基础工作 根据资料绘制二1煤底板隔水层等厚线图、 矿 井地质构造分布图、 矿井充水性图、 二1煤距O2灰 岩顶界厚度等值线图等,将物探异常区、 隔水层厚度 变薄区、 地质构造发育富水区作为防治水重点,做到 有的放矢,对有突水威胁的工作面进行有针对性的 防治水工作,实现工作面安全回采。 314 加强矿井物探工作,查清工作面水文地质条件 地面采用三维地震勘探,把握较大的断层等构 造,采用瞬变电磁法探测富水带分布,参照地面三维 地震资料和地面瞬变电磁异常区的分布情况,有针 对性地进行井下直流电法勘探和钻探进行验证。工 作面构成后及时采用多种物探方法探测底板岩层的 富水异常区和构造发育富水带,并进行综合对比,特 别是底板的隔水层厚度、 奥灰水的导升高度及断层 的富含水性,现场实测断层应作为重点使防治水工 作有明确的针对性。 315 优化工作面设计,采用合理采煤方法,减小底 板破坏深度 根据矿压对底板破坏突水规律,可采用合理布 置巷道,适当缩短工作面长度,尽可能避开构造发育 区或对其提前进行注浆加固,提高工作面推进速度, 92 煤 炭 技 术 第27卷 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 采煤工作面动态防治自燃发火实践 苗 宇 淮南矿业集团 潘一矿,安徽 淮南232082 摘 要针对潘一矿11317采煤工作面回采期间出现自燃发火隐患的事实,认真分析了产生自燃发火隐患的原因, 准确找到了发生自燃发火隐患的地点;并根据自燃发火隐患的时空关系,结合矿井生产实际,采取了经济可靠的防 火措施,保证了矿井安全生产。 关键词采煤工作面;自燃发火;综合防灭火 中图分类号TD75 文献标识码A 文章编号1008 - 8725200906 - 0093 - 03 Practice of Dynamic Control Spontaneous Combustion at Coal Face MIAO Yu Panji No.1 Coal Mine ,Huainan Mining Industry Group , Huainan 232082 , China Abstract Aimed at the actual situation that No. 11317 coal face in Panji No. 1 appeared spontaneous combus2 tion during the coal mining , the reasonsfor spontaneous combustion are analyzed , and the location at where the hidden danger of spontaneous combustion occurred is found out. In accordance with the spontaneous combus2 tion of the potential relationship between time and space , combined with the practical mine production , the economic and reliable prevention measures were adopted in order to ensure the mine safety production. Key wordscoal face ; spontaneous combustion; comprehensive fire prevention and control 0 概况 淮南矿业集团潘一矿11317工作面位于东一采 区7 - 1煤层东翼,是该矿7 - 1煤层首采工作面。 工作面走向长833 m ,倾斜长200 m ,工作面标高- 444～- 540 m ,煤层倾角14～30,平均19,煤层平 均厚度2129 m。该面东邻F5逆断层,根据已有资料 分析,工作面局部地段小构造较发育,整体构造较复 杂。工作面采用走向长壁区内后退式全部垮落综合 机械化采煤法,采高2～213 m;U型通风方式,顺槽 进风,上风巷回风,预计回采期间工作面瓦斯涌出量 20 m 3Π min。 在工作面初次来压、 周期来压、 初停采线附近及时放 顶,在时间和空间上采取措施,减小采动对底板的破 坏,降低突水机率。 316 坚持 “有疑必探,先探后掘”,进行底板预注浆 加固工作 底板加固的部位为工作面实测导水断层及物探 富水异常区,要求按有关探放水标准进行,采用高压 注浆方法,可建立井下移动注浆泵站用于断层的探 查及物探异常区的验证,地面注浆泵站用于工作面 的大用量、 大面积富水区的注浆工作。 317 合理留设防水煤柱 较大的断层和水文异常区是矿井突水的重大隐 患,应查明分布范围,按有关规定留设防水煤柱,以避 免深部奥灰水沿断层带涌出,降低矿井突水的风险。 318 积极加强与科研单位的合作,探索矿井防治水 工作新方法 通过和科研单位的合作,探索对巷道前方地质 构造、 富水异常区进行综合探测与预测方法,提高预 测准确率;通过原位测试查明采场受矿压影响的底 板破坏规律,放水试验进行奥灰水的水动力条件分 析,配合物探查明奥灰水径流带的分布范围,并进行 底板隔水层阻水性能分析,建立该井田高水压、 复杂 岩性组合情况下底板隔水层阻水能力评价指标体系 和评价标准,提出防治水技术方案。 4 结束语 通过对新义井田带压开采条件进行分析,根据 存在的问题提出针对性的防治水措施,为矿井防治 水工作提供参考依据。建议在矿建过程中加强资料 收集工作,采用综合手段查清矿井充水因素,对首采 面进行水害综合评价,积累防治水工作经验,为创建 高产高效矿井保驾护航。 参考文献 [1] 煤矿防治水综合技术手册[M].长春吉林音像出版社,2003. [2] 郑修平,等.鹤壁一矿下夹煤带压开采技术应用分析[J ].中州 煤炭,2001 ,1 8 - 9. 责任编辑 王凤英 收稿日期2008 - 12 - 15;修订日期2009 - 03 - 15 作者简介苗宇1977 - ,男,安徽蚌埠人,工程师,现任淮南矿业集团潘一矿通风防突科科长, E - mial tongtong617322 1631com。 第28卷第6期 2009年6月 煤 炭 技 术 Coal Technology Vol128 ,No106 Jun ,2009