鳳凰山礦防治水的特點(diǎn)及措施

1、陳永新 副總 地質(zhì)測(cè)量部 鳳凰山礦礦井防治水的特點(diǎn) 鳳凰山礦礦井防治水采取的措施 鳳凰山礦3#煤回采已結(jié)束，現(xiàn)全面進(jìn)入下 水平9#和15#煤的開采。由于歷史原因，我礦 井田內(nèi)地方煤礦最多時(shí)達(dá)52座，井口129個(gè)， 資源整合后我礦井田內(nèi)僅保留3座基建礦井， 其余全部關(guān)閉。地方煤礦關(guān)閉后停止排水導(dǎo) 致采空區(qū)積水將逐漸增多，安全生產(chǎn)面臨嚴(yán) 重的水害威脅。為杜絕水害事故的發(fā)生，我 礦創(chuàng)建了“防、治、排、撤、救”五位一體 防治水綜合保障體系，通過有效運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了 水患“可防、可控、可治”，達(dá)到了預(yù)期目 的。 一、確立防治水管理理念 防治水工程優(yōu)先制 有疑必停、有險(xiǎn)必撤 防排水系統(tǒng)不達(dá)標(biāo)不生產(chǎn) 排水能力寧過

2、剩毋不足 物探先行、鉆探驗(yàn)證 二、防治水工作程序 防（預(yù)防）防（預(yù)防）：基礎(chǔ)工作精細(xì)化； 治（治理）治（治理）：水患治理科學(xué)化； 排（排水）排（排水）：排水系統(tǒng)規(guī)范化； 撤（撤離）撤（撤離）：避災(zāi)撤離有序化； 救（救援）救（救援）：救援組織嚴(yán)密化。 三、防治水組織保障 重置機(jī)構(gòu)、整章建制、完善 標(biāo)準(zhǔn)，從嚴(yán)規(guī)范防治水管控流程。成立 了由礦長(zhǎng)、黨委書記任組長(zhǎng)的防治水工 作領(lǐng)導(dǎo)組，建立了以總工程師為首的技 術(shù)管理體系，總工程師在礦長(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo)下 獨(dú)立開展防治水工作，并設(shè)有地測(cè)防治 水副總配合總工程師開展工作。 2010年8月礦成立專門的防治 水管理機(jī)構(gòu)地質(zhì)測(cè)量部及專業(yè)探 放水隊(duì)伍鉆探隊(duì)，極大地提升了 鳳

3、凰山礦防治水工作的組織保障 能力。 四、五位一體防治水綜合保障體系 v管控流程化 v系統(tǒng)規(guī)范化 v作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化 v排查日?；?（一）管控流程化 1、回采工作面防治水管控流程（另附） 2、掘進(jìn)工作面防治水管控流程（另附） 3、超前探管控流程 為規(guī)范超前探作業(yè)程序，強(qiáng)化 考核，我礦制定了一套完整嚴(yán)密的管控流 程：超前探設(shè)計(jì)、措施業(yè)務(wù)部門會(huì)審，總工程師批 準(zhǔn)隊(duì)組上報(bào)超前探業(yè)務(wù)聯(lián)系單鉆探隊(duì)安排施工 安監(jiān)工、跟班干部現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收填寫探放水記錄交 接單、探放水管理牌板上井匯報(bào)調(diào)度臺(tái)、安全信 息室安監(jiān)工監(jiān)督當(dāng)班進(jìn)尺、允許掘進(jìn)距離班班 移交。 （二）系統(tǒng)規(guī)范化 1、盤區(qū)排水系統(tǒng)規(guī)范： （1）盤區(qū)水倉至中央水倉至少有

4、兩趟獨(dú)立的 排水管路，且不能分接其它任何排水點(diǎn)。 （2）新建盤區(qū)水倉必須有主、副倉，主、副 倉的有效容量應(yīng)能單獨(dú)容納盤區(qū)4個(gè)小時(shí)的正常涌 水量。 （3）盤區(qū)水泵房?jī)膳_(tái)水泵均具備能從任何一 趟盤區(qū)排水管路向中央水倉排水的能力。 （4）盤區(qū)排水管路的總排水能力必須大于盤 區(qū)水泵的排水能力。 2、掘進(jìn)巷道排水系統(tǒng)規(guī)范： 掘進(jìn)工作面實(shí)現(xiàn)“雙電源、雙系統(tǒng)”。 距掌面不超50米熱備5.5kw，距掌面不超150米冷 備15kw或30kw潛水泵。 掘進(jìn)工作面1000米以內(nèi)必須有一個(gè)容量不小于 30m3集中水倉，1500米以內(nèi)兩個(gè)集中水倉，2000米 以內(nèi)三個(gè)集中水倉。 第一個(gè)集中水倉可以使用兩臺(tái)22kw離心泵

5、，第二 個(gè)集中水倉開始必須使用45kw、75KW或132kw離心泵 ，集中水倉內(nèi)不允許使用潛水泵。 以上內(nèi)容列入防治水檢查驗(yàn)收一票否決項(xiàng)，不達(dá) 標(biāo)不生產(chǎn)。 （三）作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化 1、掘進(jìn)工作面在接到業(yè)務(wù)聯(lián)系單后，安排鉆探 工到現(xiàn)場(chǎng)施工超前探眼。要求現(xiàn)場(chǎng)鉆機(jī)和鉆桿擺 放整齊。 （四）排查日?；?根據(jù)井下給區(qū)隊(duì)劃分的責(zé)任區(qū)，確定其責(zé)任區(qū)內(nèi)的 防治水職責(zé)，并且生產(chǎn)隊(duì)組均設(shè)有防治水負(fù)責(zé)人，每 班設(shè)一名防治水信息員，嚴(yán)格按照排查表格規(guī)定內(nèi)容 進(jìn)行水患排查，一般水患每天匯報(bào)，重大隱患第一時(shí) 間向調(diào)度臺(tái)匯報(bào)，在汛期堅(jiān)持班班匯報(bào)，確保“重大 水患不過班，一般水患不過天”。另外，每天地測(cè)部 在礦早會(huì)匯報(bào)上一天（周、

6、月）的水情。 五、建立地質(zhì)和水害事故預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，制 定預(yù)警響應(yīng)措施 見鳳煤防水字201257號(hào)文鳳凰山礦 水害預(yù)警管理辦法 一、礦井充水條件一、礦井充水條件 在采礦過程中，一方面揭露破壞了 含水層、隔水層和導(dǎo)水?dāng)鄬樱硪环矫?引起圍巖巖層移動(dòng)和地表塌陷，從而產(chǎn) 生地下水或地表水向井筒或巷道涌水的 現(xiàn)象，稱為礦井充水。 和構(gòu)成了礦井的 充水條件。 礦井充水補(bǔ)給的來源，稱為充水水 源。水流入礦井的通路，稱為充水通道。 鳳凰山礦礦井防治水采取的措施 在采掘過程中，充水水源的水直接 向礦井充水的稱為直接充水水源。它的 富水性和導(dǎo)水性對(duì)礦井涌水量大小起主 導(dǎo)作用。間接充水水源則是需要經(jīng)過一 定滲透途徑才能

7、與礦井或直接充水含水 層發(fā)生密切水力聯(lián)系的水源。通常情況 下，間接充水水源與礦井之間有一定厚 度的隔水層。 充水水源 大氣降水 地表水 地下水 老空水 （一）大氣降水 從云中降落 到地面上的液態(tài) 水或固態(tài)水，統(tǒng) 稱為大氣降水， 包括雨、雪、霰、 冰雹等。 大氣降水大氣降水 等級(jí)等級(jí) 2424小時(shí)強(qiáng)度等級(jí)（小時(shí)強(qiáng)度等級(jí)（mmmm） 小雨 10 中雨 1024.9 大雨 2549.9 暴雨 50 小雪 2.5 中雪 2.55.0 大雪 5.0 鳳凰山礦位于山區(qū)，井筒口全部高 于最高洪水位，自建礦以來從未出現(xiàn)地 面大氣降水直接沿井筒灌入井下的情況。 另外，由于本井田開采煤層蓋山厚度較 大，隔水層較發(fā)

8、育，降大到暴雨時(shí)，雨 水大部分都沿河道流走，不會(huì)形成大的 積水區(qū)。 （二）地表水 分別存在于河 流、湖泊、沼澤、冰 川和冰蓋等地表水體 中的水的總稱。 鳳凰山礦井田范圍內(nèi) 共有四個(gè)大的水體， 分別為山耳東水庫、 車渠水庫、東四義湖 和柏楊坪水庫。 地表水地表水 山耳東水庫 東四義湖 車渠水庫 柏楊坪水庫 山耳東水庫：為井田內(nèi)最大的地 表水體，常年積水，由于附近已 沒有小礦向其排水，因此今年以 來水位一直處于溢洪道以下，對(duì) 鳳凰山礦生產(chǎn)無危險(xiǎn)，我礦對(duì)所 有3層煤都按規(guī)定留設(shè)有防水保護(hù) 煤柱。 東四義湖：分為東湖和西湖，西 湖積水很少，東湖一直有水，需 要我礦定期向其補(bǔ)水。由于該湖 位于3號(hào)煤露頭

9、風(fēng)化帶上方，其積 水沿巖層裂隙大量下滲并流至 3318采空區(qū)內(nèi)，由此造成我礦 3318必須一直出水。 車渠水庫：也叫人民水庫，鳳凰 山又叫水上公園，去年到今年對(duì) 其進(jìn)行了治理，下方鋪有隔水層。 今年水庫內(nèi)存水比較少，現(xiàn)需要 由工業(yè)污水處理廠補(bǔ)水，其對(duì)礦 井安全生產(chǎn)無危險(xiǎn)。 柏楊坪水庫：其積水面積較小， 位于礦井的西南角，為了151304 工作面的安全回采，經(jīng)協(xié)調(diào)回采 前已將積水放至最低水位，通過 地表觀測(cè)發(fā)現(xiàn)151304工作面回采 對(duì)其基本無影響，主要是該處蓋 山厚度達(dá)400米左右。 地表水向井下嚴(yán)重滲漏，汛期威脅礦井安全 時(shí)，應(yīng)在漏水段進(jìn)行河床鋪底或修建人工河 床，也可采用河流改道的辦法。

10、當(dāng)河谷下煤層頂?shù)装鍒?jiān)硬，采后形成塌陷溝 (坑)，無條件充填或修人工河床時(shí)，應(yīng)在塌 陷溝的上游外圍挖截水溝，在溝谷處修建渡 槽。地形有利時(shí)，溝河可以改道。 井田內(nèi)有兩條河流，分別是車渠河 和四義河，全部為季節(jié)性河流，雨 季才會(huì)流水，水流通暢，對(duì)井下無 影響。 94盤區(qū)在回采94301工作面時(shí)造成工 作面上方塌陷嚴(yán)重，河水流到此處 時(shí)出現(xiàn)斷流現(xiàn)象，為此在工作面回 采結(jié)束后專門進(jìn)行了河道疏通，確 保了水流通暢。今年為了徹底治理 好河道礦下?lián)芰艘淮笈Y金。 若礦井井口、平硐硐口存在洪水威脅時(shí)，應(yīng) 作如下處理： 治理小窯、采空區(qū)的塌陷坑或巖溶塌陷坑。 可根據(jù)情況，分別采用圍、堵、截流、疏導(dǎo)、填 土夯實(shí)及

11、設(shè)泵站排水等措施。 有泥石流災(zāi)害的礦區(qū)，應(yīng)治山治坡，植樹 種草。工業(yè)場(chǎng)區(qū)和生活區(qū)要避開泥石流，必要時(shí) 應(yīng)修建欄洪壩和疏導(dǎo)工程。在易發(fā)生滑坡和塌方 處的上游，應(yīng)修建排水截流設(shè)施，下部修建檔土 墻。 （三）地下水 是貯存于包氣帶 以下地層空隙，包括 巖石孔隙、裂隙和溶 洞之中的水。地下水 具有地域分布廣、隨 時(shí)接受降水和地表水 體補(bǔ)給、便于開采、 水質(zhì)良好、徑流緩慢 等特點(diǎn)。 地下水地下水 按含水層性質(zhì)分類，又分為 孔隙水 裂隙水 巖溶水 ：疏松巖石孔隙中的水?？紫端莾?chǔ) 存于第四系松散沉積物及第三系少數(shù)膠結(jié)不 良的沉積物的孔隙中的地下水。沉積物形成 時(shí)期的沉積環(huán)境對(duì)于沉積物的特征影響很大， 使其

12、空間幾何形態(tài)、物質(zhì)成分、粒度以及分 選程度等均具有不同的特點(diǎn)。 賦存于堅(jiān)硬、半堅(jiān)硬基巖裂隙 中的重力水。裂隙水的埋藏和分布具有 不均一性和一定的方向性；含水層的形 態(tài)多種多樣；明顯受地質(zhì)構(gòu)造的因素的 控制；水動(dòng)力條件比較復(fù)雜。 賦存于巖溶空隙中的水。水量豐富而分 布不均一，在不均一之中又有相對(duì)均一的地段； 含水系統(tǒng)中多重含水介質(zhì)并存，既有具統(tǒng)一水位 面的含水網(wǎng)絡(luò)，又具有相對(duì)孤立的管道流；既有 向的運(yùn)動(dòng)，又有導(dǎo)水通道與蓄水網(wǎng)絡(luò)之間 的運(yùn)動(dòng)；水質(zhì)水量動(dòng)態(tài)受巖溶發(fā)育程度 的控制，在強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)，動(dòng)態(tài)變化大，對(duì)大氣降 水或地表水的補(bǔ)給響應(yīng)快；巖溶水既是賦存于溶 孔、溶隙、溶洞中的水，又是改造其賦存環(huán)境的

13、 動(dòng)力，不斷促進(jìn)含水空間的演化。 ：埋藏并充滿兩個(gè)穩(wěn)定隔水層之間的 含水層中的重力水。承壓水為靜水壓；補(bǔ)給 區(qū)與分布區(qū)不一致；動(dòng)態(tài)變化不顯著；承壓 水不具有潛水那樣的自由水面，所以它的運(yùn) 動(dòng)方式不是在重力作用下的自由流動(dòng)，而是 在靜水壓力的作用下，以水交替的形式進(jìn)行 運(yùn)動(dòng)。 地下水是煤礦開采區(qū)域內(nèi)生活用水的主要來 源，鳳凰山井田范圍內(nèi)有四層含水層，但由 于開采塌陷的影響，僅剩下一層奧灰含水層， 在承壓區(qū)內(nèi)奧灰水對(duì)生產(chǎn)存在一定潛在危險(xiǎn)， 因此在承壓區(qū)開采需采取一些措施防范。 （四）老空水 是指已采掘的舊 巷及空洞內(nèi)，常有大 量積水，稱為老空水。 老空水常為礦井水災(zāi) 事故的主要原因。 老空水特點(diǎn)是

14、水壓大，一旦掘透，來勢(shì) 兇猛，具有很大破壞性，但是涌水持續(xù)時(shí)間 短，易疏干。老空水酸度大，不能飲用，而 且對(duì)井下軌道、金屬支架、鋼絲繩等金屬設(shè) 備有腐蝕作用。老空水透出一般伴有有害氣 體的涌出。 小窯老空水一般積存時(shí)間長(zhǎng)，水量補(bǔ)給 差，屬于“死水”，所以有“掛紅”、酸度 大、水味發(fā)澀的特點(diǎn)。小窯、老空水多以靜 貯量為主，猶如地下水庫，一旦突水，來勢(shì) 兇猛，涌水量大，破壞性強(qiáng)。但涌水持續(xù)時(shí) 間短，易疏干。 以上對(duì)各種充水水源分別進(jìn)行了介紹。但對(duì) 晉城煤業(yè)集團(tuán)鳳凰山礦來說，由于歷史的原 因，周邊小煤窯和老窯開采范圍較大，因此 在其關(guān)閉后產(chǎn)生的積水對(duì)其開采來說是影響 最大的因素，是礦井防治水的關(guān)鍵。

15、只要采 取措施到位，可以說礦井基本上就不出現(xiàn)水 害事故。 礦井充水通道決定著礦井涌水形式、涌水 地點(diǎn)和涌水量的大小。依據(jù)充水通道的形 式和對(duì)礦井涌水作用的大小，充水通道分 為斷裂構(gòu)造帶（包括巖溶發(fā)育帶、天窗）、 頂板和底板采動(dòng)裂隙（帶）、礦井地表塌 陷、巖溶陷落柱、工程充水通道（井筒、 小煤窯和鉆孔）等。 充水通道 （五）斷裂構(gòu)造帶 煤礦生產(chǎn)中遇到的各種斷裂構(gòu)造，其 規(guī)模大小及水文地質(zhì)性質(zhì)不盡相同，對(duì)煤 礦的充水影響各有差異。不過，國內(nèi)外煤 礦的突水有90%以上是斷層和裂隙引起的。 根據(jù)它們與礦井充水水源的關(guān)系，以及斷 裂構(gòu)造對(duì)采礦的影響，可將斷裂構(gòu)造分為 含水的、導(dǎo)水的、隔水的三類。 鳳凰山

16、礦在已揭露的斷裂構(gòu)造中，大部 分不出水，但在15號(hào)煤掘進(jìn)過程中一些地段 K2頂板裂隙和裂縫出水較大，甚至錨桿（索） 孔出水。例如：三水平五盤區(qū)水倉附近頂板 裂隙掘進(jìn)出水最大達(dá)5m3/h；155303軌道巷掘 進(jìn)時(shí)頂板裂縫出水最大達(dá)10m3/h；154307工 作面巷道掘進(jìn)過程中揭露的部分?jǐn)鄬右灿猩?量涌水，但幾個(gè)班后就不在出水。 （六）頂板采動(dòng)裂隙 回采工作面上方巖層，因其強(qiáng)度及距離采空區(qū)距 離的不同，通常在采動(dòng)條件下表現(xiàn)出不同的變形破 壞特征。隨著工作面的不斷推進(jìn)，在老頂跨落的同 時(shí)，煤層上覆巖層的移動(dòng)變形和破壞也開始了。這 種破壞是直接頂板冒落、老頂裂開，向上發(fā)展為彎 曲、下沉，直至地表。

17、一般將采動(dòng)破壞的頂板冒落 帶、裂隙帶統(tǒng)稱為導(dǎo)水裂隙帶。 開采緩傾斜煤層，覆巖導(dǎo)水裂隙帶的高度為開采 厚度的10-16倍。 鳳凰山礦井下9號(hào)煤采動(dòng)后導(dǎo)水裂隙帶可 到達(dá)3號(hào)煤采空區(qū)，15號(hào)煤采動(dòng)后導(dǎo)水裂隙帶 可到達(dá)9號(hào)煤采空區(qū)，因此對(duì)于上方采空區(qū)有 積水時(shí)回采前必須對(duì)其進(jìn)行打鉆放水，否則 回采過程中極易造成水害事故。 （七）底板采動(dòng)裂隙 采掘活動(dòng)在破壞頂板的同時(shí)，同樣也破 壞了底板巖層的天然受力狀態(tài)，造成煤層底 板破壞，從而造成煤層與下伏含水層之間有 效隔水層厚度的減小。 鳳凰山礦由于底板下方不存在影響開采 的含水層，所以未對(duì)其進(jìn)行研究。 二、采取的措施 鳳凰山礦礦井防治水采取的措施 1 1、物探

18、物探 2 2、鉆探鉆探 3 3、留設(shè)防水煤（巖）柱留設(shè)防水煤（巖）柱 4 4、閉墻上留設(shè)返水池或、閉墻上留設(shè)返水池或 返水管返水管 5 5、加強(qiáng)排水與日常排查加強(qiáng)排水與日常排查 1 1、物探、物探：鳳凰山礦主要采取地面瞬 變電磁探測(cè)，目前已進(jìn)行的區(qū)域有三 水平四盤區(qū)、三水平一、二盤區(qū)，一 五三盤區(qū)將在2013年開展物探工作。 通過實(shí)驗(yàn)可以基本判明各采空區(qū)的積 水分布情況。 井下物探可以為工作面鉆探驗(yàn)證 提供依據(jù)，掘進(jìn)工作面只有進(jìn)行物探 后才允許在探放水線以外實(shí)施3個(gè)鉆 孔驗(yàn)證。 2 2、鉆探、鉆探：鉆探是井下主要的防治水措 施。 掘進(jìn)工作面：為了防治與前方積水 體無計(jì)劃貫通形成水害事故，必須在

19、物 探基礎(chǔ)上使用鉆機(jī)施工2-3個(gè)鉆孔進(jìn)行 驗(yàn)證，有水放水，積水放出后方可向前 掘進(jìn)。無水情況下需留足安全煤柱再向 前掘進(jìn)。 案例：95305進(jìn)風(fēng)巷（現(xiàn)95305東工 作面西側(cè)）施工過程中，地測(cè)部門調(diào)查 上方興王莊煤礦曾越層由3號(hào)煤進(jìn)入9號(hào) 煤非法開采，及時(shí)下發(fā)了隱患通知單， 機(jī)掘二隊(duì)嚴(yán)格執(zhí)行先探后掘規(guī)定，掘進(jìn) 70余米與興王莊九號(hào)煤層巷道探透出水 ，機(jī)掘二隊(duì)根據(jù)事先制定的安全措施安 全通過，避免了水淹巷道事故。 回采工作面：為了確保工作面的安全 回采，工作面在回采前都將進(jìn)行探放水設(shè) 計(jì)與施工，分兩部分進(jìn)行，一部分為同煤 層探放水，主要在兩巷垂直工作面沿煤層 施工探放水孔，確保工作面內(nèi)無積水。另

20、 一部分為探放上方老空區(qū)積水，兩巷掘進(jìn) 過程中都將在指定位置施工探放水鉆場(chǎng)或 探放水巷，在排水系統(tǒng)到位情況下，方可 進(jìn)行該項(xiàng)工作。只有將上方積水徹底放盡 后，才允許工作面進(jìn)行回采。 案例一：151304工作面上方為 91324工作面采空區(qū)，其內(nèi)有大量積水 ，回采前分別在151207巷、151208巷和 151304泄水巷進(jìn)行了探放水，最大放水 量達(dá)220m3/h，放水總量 萬方。 案例二：155303工作面上方為 95310工作面采空區(qū)和小窯采空區(qū)，其 中95310工作面采空區(qū)內(nèi)有大量積水， 回采前在其皮帶巷內(nèi)施工的兩條探放水 巷內(nèi)進(jìn)行了探放水，最終將其內(nèi)的大量 積水進(jìn)行了釋放。另外，在155303工作 面切眼也進(jìn)行了探放水，將其上方3號(hào) 煤小窯采空區(qū)內(nèi)的積水成功放出，最大 單孔出水量達(dá)100m3/h。該工作面共放 水量達(dá)40萬方。 3 3、留設(shè)防水煤（巖）柱、留設(shè)防水煤（巖）柱 對(duì)于大的地表水體、主要鉆孔、 礦界等全部按規(guī)定留設(shè)防水煤（巖）柱 對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。地表水體和主要鉆孔煤 柱主要通過一定理論計(jì)算后進(jìn)行留設(shè)。 礦界煤柱一般規(guī)定為20米，在導(dǎo)水?dāng)鄬?附近時(shí)按公式留設(shè)，但不得小于20米。 4 4、閉墻上留設(shè)返水池或返水管、閉墻上留設(shè)返水池或返水管 為了確保閉墻施工后，在采空區(qū)內(nèi) 積水長(zhǎng)期的作用下出現(xiàn)事故，鳳凰山礦 目前