帶壓開采措施

1、鄭煤集團(tuán)東坪煤礦"帶水壓開采"安全技術(shù)措施編制單位：鄭煤集團(tuán)東坪煤礦編制日期：2009年9月東坪煤礦二1煤層"帶壓開采"參數(shù)計(jì)算一、概況東坪煤礦位于鄭州礦區(qū)登封煤田白坪井田淺部，處于地下水徑流區(qū)，主要開采煤層為二疊系下統(tǒng)山西組下部的二1煤和太原組底部的一3煤層。東坪煤礦設(shè)計(jì)礦井涌水量為100m3/h，設(shè)計(jì)最大涌水量157m3/h，水倉容量1130 m3，目前礦井涌水量100m3/h。礦井主排水系統(tǒng)安裝了三臺(tái)D15564×6水泵三臺(tái)，水泵聯(lián)系排水能力為260 m3/h，排水能力滿足煤礦安全規(guī)程要求。（一）、地質(zhì)構(gòu)造本礦區(qū)位于白坪井田東南部二1煤層

2、露頭附近，屬于嵩山背斜與箕山背斜之間的潁陽蘆店向斜的南翼東段，嵩箕構(gòu)造區(qū)。從煤層底板等高線圖及礦區(qū)地質(zhì)剖面圖上可以看出，總體構(gòu)造形態(tài)為一地層走向280°，傾向10°，傾角1523°的單斜構(gòu)造。區(qū)內(nèi)僅在其東邊界發(fā)育一條正斷層（即箕F31）。在本礦的開采過程中，未遇見大的斷層和褶曲，本礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)程度雜應(yīng)為簡(jiǎn)單。（二）、水文地質(zhì)條件該礦水文地質(zhì)條件中等。影響開采的主要水源為煤層底板以下的石炭系上統(tǒng)太原組上部的L7-8層石灰?guī)r、下部的L1-4層灰?guī)r和石灰?guī)r含水層。以上含水層均為承壓含水層，其中L7-8層灰?guī)r為二1煤層底板含水層，距二1煤層約20m，含水性較若，易疏干，

3、是礦井疏放對(duì)象。L1-4層灰?guī)r為主要承壓含水層，它與下部寒武系灰?guī)r含水層有較密切的水力聯(lián)系，距二1煤層底板平均45m。另外，該區(qū)域二1煤層頂板大占砂巖含水層，一般含水性較弱，逕流條件差，水源不豐富，不足以對(duì)礦井構(gòu)成影響。東坪煤礦設(shè)計(jì)開采最低標(biāo)高100m，根據(jù)登封分公司水位觀測(cè)結(jié)果，目前井田內(nèi)寒灰水位標(biāo)高為+155.0m.。因此，東坪煤礦"帶水壓開采"主要針對(duì)的是L1-4層灰?guī)r含水層和寒武系灰?guī)r含水層。二、帶壓開采可行性計(jì)算：1、根據(jù)斯列沙遼夫公式：H臨=2Kp+rt （公式一）T臨=(公式二)式中：H臨-隔水層底板的臨界水壓值（t/m2）t 臨-隔水層底板的臨界厚度（m）L

4、-采區(qū)巷道底寬或回采工作面最大的控頂距（m）Kp-底板隔水層巖石的抗張強(qiáng)度（t/m2）r-底板隔水層巖石的容重（t/m3）H-作用于底板隔水層的水壓值（t/m2）根據(jù)以上兩式算出的臨界值，與礦井實(shí)際存在的水壓值及隔水層厚度比較，若：（1）、作用于隔水層底板的實(shí)際水壓值小于H臨，但實(shí)際的底板隔水層厚度大于t 臨 ，則可認(rèn)為底板穩(wěn)定，一般可以正常采掘。（2）、作用于隔水層底板的實(shí)際水壓值小于H臨 ，而實(shí)際的底板隔水層厚度小于t 臨 ，則可認(rèn)為底板不穩(wěn)定，要保證安全生產(chǎn)，必須采取安全措施。（3）、作用于隔水層底板的實(shí)際水壓值大于H臨 ，而實(shí)際的底板隔水層厚度也大于t 臨 ，則可認(rèn)為底板基本上是穩(wěn)定的

5、，但在巖石比較破碎地段，要采取安全措施。（4）、作用于隔水層底板的實(shí)際水壓值大于H臨 ，而實(shí)際的底板隔水層厚度小于t臨 ，則可認(rèn)為底板極不穩(wěn)定，要保證安全生產(chǎn)，必須采取安全措施。2、突水系數(shù)計(jì)算根據(jù)公式： ts= P/(M-CP- MI) （公式三）式中：ts-突水系數(shù)Mpa/mP-隔水層底板承受的水壓值(Mpa)M、t-底板隔水層厚度（m）Cp-采礦對(duì)底板隔水層的擾動(dòng)破壞（m）Mr_原始導(dǎo)升高度m計(jì)算實(shí)際突水系數(shù)值與本礦區(qū)臨界突水系數(shù)值ts臨比較，若tsts臨，則工作面回采嚴(yán)重受水害威脅。根據(jù)礦井水文地質(zhì)規(guī)程和鄭州礦區(qū)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，富水區(qū)或底板受構(gòu)造破壞塊段臨界突水系數(shù)值ts臨取0.06Mp

6、a/m，正常塊段ts臨取0.1Mpa/m。3、根據(jù)以上公式分別計(jì)算H臨 、t臨、ts根據(jù)2004年鄭州礦務(wù)局地質(zhì)勘探工程公司編制的資源儲(chǔ)量核查報(bào)告二1煤層底板以下主要隔水層巖性為砂泥巖，結(jié)合現(xiàn)有井下開采實(shí)際情況，公式中主要參數(shù)分別為： Kp-取隔水層最小平均抗張強(qiáng)度42.6t/m2r-取隔水層巖石的平均容重2.60t/ m3H-為（100+45+155）=300t/ m2L-分別為5m和20mM、t-底板隔水層厚度45mCp-采礦對(duì)底板隔水層的擾動(dòng)破壞厚度15mMr-承壓水原始導(dǎo)升高度5m(一)掘進(jìn)巷道(1)當(dāng)在煤層中掘進(jìn)時(shí)，L取巷道寬度為5.0m，H取300t/ m2， t實(shí)=M=45m 代

7、入公式一、公式二，經(jīng)計(jì)算得：H臨=7018.2t/ m2>H實(shí)（300t/ m2 ）t臨=9.01m，實(shí)際上<t實(shí)（45m）（2）當(dāng)在L7-8層灰?guī)r掘進(jìn)時(shí)，L取巷道寬度為5.0m，H取300t/ m2，t實(shí)=20m 代入公式計(jì)算得H臨=2195.0t/ m2>H實(shí)（300t/ m2 ）t臨=9.01m<t實(shí)（20m）根據(jù)斯列沙遼夫公式，符合第（1）種情況，即：巷道掘進(jìn)是安全的。（二）采煤工作面L取工作面初步放頂距20m，H取300t/ m2 ，t實(shí)=45m,代入公式一、公式二，經(jīng)計(jì)算得：H臨=548.33t/ m2>H實(shí)（300t/ m2 ）t臨=31.92m&l

8、t;t實(shí)（45m）根據(jù)斯列沙遼夫公式，符合第（1）各情況，即：工作面回采時(shí)是安全。突水系數(shù)計(jì)算礦井開采最低標(biāo)高為100m，P為3.0Mpa， M=45.0m，Cp根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取15m，MI取5m，代入公式(3)計(jì)算得:ts= 0.12Mpa/ m根據(jù)礦井水文地質(zhì)規(guī)程，該系數(shù)大于0.1，存在突水危險(xiǎn)。再根據(jù)公式(3)進(jìn)行反算，結(jié)果如下：當(dāng)ts= 0.06Mpa/m時(shí),經(jīng)過計(jì)算開采50m標(biāo)高以上的二1煤層，不受底板水的威脅。 當(dāng)ts= 0.1Mpa/m時(shí)，經(jīng)過計(jì)算開采-50m標(biāo)高以上的二1煤層，不受底板水的威脅。三、結(jié)論：通過斯列沙列夫公式計(jì)算，承壓含水層與開采煤層之間的隔水層能承受的水頭值大于實(shí)際水

9、頭值。根據(jù)煤礦安全規(guī)程269條規(guī)定，東坪煤礦可以"帶水壓開采"，但必須制訂安全措施。根據(jù)突水系數(shù)公式計(jì)算后得知，開采50m標(biāo)高以上的二1煤層，不受突水威脅；在5050m標(biāo)高之間的富水區(qū)或底板受構(gòu)造破壞塊段開采二1煤層時(shí)，受突水威脅；在5050m標(biāo)高之間的正常塊段開采二1煤層時(shí)，不受突水威脅；開采-50m標(biāo)高以下二1煤層時(shí)，受水害威脅比較嚴(yán)重。為此，東坪煤礦特制訂 "帶壓開采"安全措施。東坪煤礦二1煤層"帶壓開采"安全技術(shù)措施根據(jù)煤礦安全規(guī)程和煤礦防治水工作條例張溝煤礦所采二1煤為帶壓開采。由于煤層底板隔水層平均厚度45m，根據(jù)以上計(jì)算

10、的參數(shù)，依據(jù)煤礦安全規(guī)程第269條規(guī)定，是可以帶水壓開采的，特制定以下安全技術(shù)措施。1、加強(qiáng)對(duì)"帶壓開采"工作的領(lǐng)導(dǎo)，成立"帶壓開采"領(lǐng)導(dǎo)小組組 長：張旭副組長：劉羅義 袁中亮成 員：王建鋒 張海坤 李金標(biāo) 趙福超李四虎 劉永坡辦公室設(shè)在地質(zhì)科，辦公室主任：王建鋒（兼）帶壓開采領(lǐng)導(dǎo)小組要根據(jù)礦井生產(chǎn)接替情況，定期組織對(duì)井田內(nèi)帶壓開采問題進(jìn)行分析，研究和制定相應(yīng)治理方案及安全技術(shù)措施。2、充分發(fā)揮裝備作用，搞好"帶壓開采"工作。目前擁有的設(shè)備為IXU-150型液壓鉆機(jī)2臺(tái)，設(shè)備必須保持完好狀態(tài)。3、在開采時(shí)要利用物探、鉆探手段，查明煤層

11、底板承壓含水層的賦存及補(bǔ)給水源情況，為安全生產(chǎn)及防治水工作提供可靠的依據(jù)。4、查明各采掘面底板與承壓含水層之間的隔水層厚度，并與安全隔水層厚度比較，當(dāng)局部區(qū)域煤層底板隔水層厚度小于臨界水層厚度時(shí)，采取局部注漿前措施，加固底板隔水層，改造含水層為隔水層，增加隔水底板的厚度和強(qiáng)度，增強(qiáng)隔水底板的隔水能力等特殊措施或留設(shè)煤柱禁止開采。5、在+50m標(biāo)高以上時(shí)，可以正常開采；在+50m-50m標(biāo)高之間正常區(qū)域，也可以正常開采；在+50m-50m標(biāo)高之間富水區(qū)或構(gòu)造復(fù)雜區(qū)，采取局部注漿加固措施，對(duì)底板裂隙或構(gòu)造帶進(jìn)行加固，確認(rèn)無突水危險(xiǎn)后方可進(jìn)行采掘活動(dòng)；在-50m標(biāo)高以下開采時(shí)，必須采取底板物探，對(duì)物

12、探異常區(qū)進(jìn)行底板注漿改造加固，確認(rèn)無突水危險(xiǎn)后方可開采。6、采用物探手段，結(jié)合鉆探等手段查明井田內(nèi)落差大于5m的斷層具體位置、含水性、導(dǎo)水等水文地質(zhì)條件，分析是否存在與L1-4+3灰?guī)r含水層導(dǎo)通的可能性，并按規(guī)程規(guī)定留設(shè)防水煤（巖）性。在斷層防水煤柱內(nèi)嚴(yán)禁開采，若巷道必須穿過與L1-4+3灰?guī)r含水層有水力聯(lián)系的導(dǎo)水?dāng)鄬訒r(shí)，要采取超前預(yù)注漿的方法封堵加固圍巖特別是加固底板及斷層破碎帶，并采取超前探放水、邊探邊進(jìn)及增加排水能力等措施。7、主要巖石巷道設(shè)計(jì)與布置時(shí)，對(duì)L1-4+3灰?guī)r含水層應(yīng)當(dāng)采取隔離或留足防水巖柱的防治措施。8、在采掘過程中，要嚴(yán)格執(zhí)行"預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探，先探后掘、先治后采"的原則。9、對(duì)有突水危險(xiǎn)的地區(qū)，需進(jìn)行局部注漿加固底板隔水層時(shí)，則另行編制專門的防