煤礦工作面水害防治實施方案

1、PAGE 山西中煤華晉能源有限責任公司王家?guī)X煤礦掘進工作面防治水方案二0一一年十月二十日山西中煤華晉能源有限責任公司王家?guī)X煤礦掘進工作面防治水方案王家?guī)X煤礦項目是經(jīng)國家發(fā)改委核準（發(fā)改能源1563號），國務院第100次常務會議批準，由華晉焦煤有限責任公司投資開發(fā)的國家和山西省重點項目。井田位于山西省鄉(xiāng)寧縣和河津市境內(nèi)，面積118.48km2，地質(zhì)儲量14.24億噸，主采2號、10號煤層。2010年3月28日，井下20101工作面回風巷發(fā)生透水后，項目建設停建。2011年10月15日，經(jīng)上級主管部門批準，王家?guī)X煤礦項目開始復建，為確保復建后的防治水安全，根據(jù)煤礦安全規(guī)程、煤礦防治水規(guī)定及上級文件

2、規(guī)定要求，特編制王家?guī)X煤礦掘進工作面防治水方案。一、地質(zhì)概況（一）自然地理王家?guī)X礦區(qū)屬強烈侵蝕的低中山地貌，地面標高+1312+680m，高差632m。低山區(qū)地形坡度在1525之間，山坡有基巖出露。梁、峁區(qū)山坡較陡，坡度在2540之間，多呈“V”形山谷，大部為黃土覆蓋，區(qū)內(nèi)黃土喀斯特發(fā)育。地表水屬黃河水系，黃河流經(jīng)井田西部邊緣，區(qū)內(nèi)均為季節(jié)性河流。（二）地質(zhì)和水文地質(zhì)簡況根據(jù)地層出露和鉆孔揭露，地層自上而下有第四系、第三系、二疊系、石炭系、奧陶系。地層總體傾向北西，傾角一般在510之間。井田構(gòu)造較簡單，為大致向西和西北傾向的單傾構(gòu)造。褶曲、撓曲和斷層發(fā)育，首采區(qū)三維地震發(fā)現(xiàn)有陷落柱異常，未見巖

3、漿巖。本區(qū)主要含水層有第四系孔隙含水層、石炭二疊系砂巖裂隙含水層、石炭系巖溶裂隙含水層以及奧陶系巖溶裂隙含水層。區(qū)內(nèi)主要隔水層有新生界底部隔水層、石炭二疊系層間泥巖隔水層以及10#煤底板隔水層。其中，10#煤底板隔水層為下組煤帶壓開采的主要隔水層。（三）主采煤層及其頂?shù)装逄卣鲄^(qū)內(nèi)主采煤層為2#煤和10#煤。2#煤層位于山西組下部，層位穩(wěn)定。煤層厚度3.098.5m，平均厚度6.20m。一般含23層夾矸，最多含5層夾矸。煤層頂板大部為泥巖，粉砂巖，其老頂為一層中細粒砂巖。底板大部分為粉砂巖和泥巖，個別為細砂巖和石英砂巖。10#煤層位于太原組下段，煤層厚度0.796.67m，平均厚2.34m。煤層

4、中夾石一般為12層。頂板以K2石灰?guī)r為主，常有厚約0.20m左右的泥巖或粉砂巖直接頂。底板多為泥巖或粉砂巖，局部為炭質(zhì)泥巖、粘土泥巖或細砂巖。（四）小煤窯井田周邊老窯和小煤礦較多，主要分布于埋藏較淺的東、南部，開采歷史悠久，越層越界嚴重，開采煤層均為2#煤層，采煤方法多為房柱式。二、水文地質(zhì)條件和水害類型分析（一）主采煤層頂?shù)装搴畬痈凰苑治龈鶕?jù)水文地質(zhì)補充勘探資料，主采煤層頂板裂隙含水層補給條件一般，富水性不均一，單位涌水量在0.00270.0478l/s.m之間，滲透系數(shù)為0.00470.1376m/d，水位標高為+772.04+952.69m，采掘生產(chǎn)活動受水害影響不大，防治水工作易于

5、進行。煤層底板奧灰?guī)r溶含水層補給條件一般，補給水源不豐富，單位涌水量0.00040.0585l/s.m，滲透系數(shù)0.00250.057m/d，水位標高+442.43+560.00m，但局部地段（主要指分布于井田中西部斷層附近）巖溶水帶壓高度較大，構(gòu)造發(fā)育，采掘工程將受到一定程度威脅。（二）充水水源分析地表水、石炭二疊系裂隙水、奧灰?guī)r溶水、老空區(qū)積水為礦井主要充水水源。1、地表水：為雨季形成的地表徑流及其在溝谷地帶形成的積水。由于本區(qū)基巖風化帶底界距2#煤層頂板距離均在100m以上，而導水裂隙帶高度平均為82.31m，正常地段對2#煤開采不會構(gòu)成威脅，但局部溝谷低洼處，長年存在少量流水，雨季匯水

6、，局部地帶地表水可以通過導水裂隙帶涌入井下，開采時要引起足夠重視。2、石炭二疊系裂隙水：包括2#煤頂板砂巖含水層和10#煤頂板石灰?guī)r含水層。2#煤層頂板埋藏深度為240.42723.69 m，平均511.17m，導水裂隙帶高度45.80105.80，平均82.31m，大部分地段溝通K8、K9砂巖，局部地段溝通K10砂巖。10#煤層頂板埋藏深度為290.12790.76 m，平均567.01m，導水裂隙帶高度37.87153.42，平均87.27m，大部分地段溝通K2、K3、K4石灰?guī)r及K8砂巖，局部地段溝通K9砂巖?？碧劫Y料表明，石炭二疊系裂隙水富水性一般較差，采掘工程受其影響較小。3、奧灰?guī)r

7、溶水：井田內(nèi)奧灰埋藏相對較深（389.20659.17m）。根據(jù)奧灰?guī)r溶水水位標高和煤層底板標高，2#、10#煤層的帶壓范圍均在井田的西北部，首采區(qū)暫不涉及帶壓影響。抽水試驗資料表明，區(qū)內(nèi)奧灰含水層厚度在12.6030.95m之間，單位涌水量0.00350.015l/s.m，滲透系數(shù)0.02260.057m/d，為弱富水。 4、老空區(qū)積水：根據(jù)野外水文地質(zhì)調(diào)查和地面綜合物探探查，在井田南部、南西部和南東部相鄰地段的地方煤礦均有2#煤開采區(qū)。其中在首采區(qū)F30斷層北部已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有7個小煤窯豎井，綜合物探探查發(fā)現(xiàn)首采區(qū)存在11個不等面積的采空區(qū)，并且巷道挖掘過程中多處發(fā)現(xiàn)有小煤窯廢棄巷道的存在，但采

8、空區(qū)范圍和積水情況仍不清楚，必須高度防范，是今后礦井防治水工作的重中之重。（三）充水途徑分析1、斷裂導水：斷層導水機理比較復雜，與水壓、斷層規(guī)模、開采擾動等多種因素有關。在井田的帶壓范圍內(nèi)存在有F30、F21、F34、F19斷層，這四條斷層的斷距最小為5m，都有可能成為礦井的充水通道。2、頂?shù)装宀蓜恿严秾Ｓ捎诒揪飪?nèi)煤層厚度較大，2#、10#煤層的導水裂隙帶平均值高度分別為82.31m和87.27m，在該范圍內(nèi)的砂巖裂隙水和太原組石灰?guī)r巖溶裂隙水將通過開采形成的導水裂隙進入礦井。3、封閉不良鉆孔導水。上世紀七、八十年代及前期施工的鉆孔較多，有的鉆孔雖已封閉，但封孔質(zhì)量較差，采掘過程中一旦揭

9、露，可能成為礦井的重要充水因素，尤其是揭露奧灰地層的鉆孔，其水害隱患更大。4、小煤窯采空區(qū)及廢棄井筒導水。小煤窯私挖濫采，是國有煤礦安全生產(chǎn)的嚴重水災隱患，采空區(qū)裂隙帶不僅將地表水、煤層頂板含水層水直接導入井下，而且采空區(qū)和采空區(qū)之間形成密切的水力聯(lián)系，是礦井開采最大的隱患。（四） “3.28”透水事故分析2010年3月28日13時40分，20101工作面回風巷掘至開口處向里797.80m時，與小煤窯老巷道相透發(fā)生透水事故，26分鐘淹沒18387 m3的巷道體積，峰值透水強度為42432m3/h，淹沒水位標高+583.168m，透水總量約為30萬m3。突水事故造成大量人員傷亡和財產(chǎn)損失。經(jīng)專家

10、調(diào)查組對突水原因分析，突水水源為老空區(qū)水。綜合以上分析，王家?guī)X煤礦水文地質(zhì)條件復雜，主要水害為周邊老空區(qū)水，煤層頂?shù)装迳皫r水、薄層灰?guī)r水對生產(chǎn)掘進有一定影響。老空區(qū)透水災害隱蔽性強、來勢兇猛、瞬時水量大、破壞性強，對人員生命和財產(chǎn)威脅巨大，因此，預防老空區(qū)水任務十分艱巨。目前，尚無小煤窯開采詳實資料，井下恢復生產(chǎn)后，依然存在老空區(qū)水威脅。三、掘進工作面水害防治基本原則和工作流程（一）基本思路由于小煤窯開采巷道布置、開采層位、開采方式?jīng)]有規(guī)律，水災預防十分困難，很容易出現(xiàn)探查盲區(qū)而導致事故發(fā)生，一些老巷道甚至是躲避洞、絞車窩、臨時水倉等，一旦揭露，都有可能大量出水。因此，老空區(qū)水防治技術手段不能

11、單一，必須采用物探、鉆探等綜合探查，方可確保采掘施工安全?？傮w思路：以防治老空區(qū)水為重點，兼顧砂巖水和灰?guī)r水；本著“有掘必探、有疑必鉆，先探后掘，先治后采”的防治原則，積極探放，綜合治理；以“防”、“堵”、“疏”、“排”、“截”五項措施為手段，確保礦井有序、高效、安全生產(chǎn)。（二）工作流程為提高防治水工作效率，更好地協(xié)調(diào)好物探、鉆探、管理部門之間的工作關系，特制訂綜合物探、鉆探、防治水技術管理工作流程。1、井下所有掘進巷道必須采用綜合物探（直流電和瑞利波方法）進行探查，井下物探施工結(jié)束后，物探隊應該在一個工作日內(nèi)向掘進施工單位、礦井項目管理部提交經(jīng)審查簽字的探測成果。2、礦井項目管理部、31處項

12、目部和物探隊，結(jié)合施工區(qū)域水文地質(zhì)資料，對物探成果進行分析、研究，審查探測成果的可靠性和危險性：（1）如果物探成果顯示掘進前方異常危險，巷道不能正常掘進，要求鉆探隊立即提交單個鉆窩探放水設計，加強探放水。鉆孔設計必須符合防治水規(guī)定。鉆探隊在探放水施工中，應經(jīng)常向礦井項目管理部及分管領導反映鉆孔施工情況，礦井項目管理部根據(jù)最終提交的鉆探成果，判斷巷道能否安全掘進或需采取其他措施。（2）如果物探異常不明顯，經(jīng)鉆探驗證后（鉆孔布置可以適當減少，一般為35個），水文條件簡單，巷道可以掘進，礦井項目管理部就及時下發(fā)掘通知單。 （3）每段鉆探施工結(jié)束后，一個工作日內(nèi)，31處項目部應必須向礦井地質(zhì)組提交鉆探

13、總結(jié)報告（一式8份，地質(zhì)、安全、技術、生產(chǎn)副總、地測副總、總工、礦長、監(jiān)理），再由地質(zhì)組下發(fā)相關單位和人員。3、掘進區(qū)隊要積極配合物探、鉆探工作，做好掘進巷道的防治水工作。對掘進過程中出現(xiàn)的異常情況，應及時向相關部門、礦領導匯報。4、每個段長掘進施工完成后，由地測組負責通知物探隊、鉆探隊按規(guī)定程序進行下一階段的探查工作。必須做到查明一段，施工一段。5、在物探、鉆探和掘進過程中，礦井項目管理部應安排人員經(jīng)常深入現(xiàn)場掌握情況，發(fā)現(xiàn)問題及時匯報并處理。四、掘進工作面水害防治方案和要求為了做到萬無一失，老空水防治重點采取以下手段。一是井下超前綜合物探；二是有目的、針對性地進行鉆探放水；三是掘進施工單位

14、必須做好短掘短探工作；四是建立可靠、有效的排水系統(tǒng)；五是完善技術管理保障體系。（一）綜合物探1、綜合物探方法：直流電法和瑞利波法。嚴格執(zhí)行“逢掘必探”。2、隊伍要求：必須為專職、資質(zhì)證書不低于甲級，人員長期駐守在礦、并參與礦上安全生產(chǎn)活動。3、地質(zhì)任務：必須查清掘進迎頭前方100米、巷道兩幫外側(cè)10米的煤層頂板含水層、地質(zhì)構(gòu)造、老空區(qū)、老巷道等富水異常。4、正常情況，每次超前物探距離為100m，掘進距離為80m，留20m右的安全距，依次循環(huán)。5、嚴禁在水文地質(zhì)條件不清、采掘前不探的情況下生產(chǎn)作業(yè)（二）超前鉆探1、探放水原則：物探先行，鉆探跟進，逐段探測、長短結(jié)合、不探不掘、不探不采；探掘分離、

15、專職隊伍，專用設備；鉆探不掘進、掘進不鉆探。2、31處項目部及時編制探放水設計，鉆探隊嚴格按設計進行施工，對不按設計和規(guī)程、措施進行探放水的，探水鉆孔深度不符合設計要求或探水超前距小于規(guī)定的，必須停止作業(yè)并嚴肅處罰。3、鉆探設計審批程序：單位工程探放水設計必須報31處審批，礦井項目部組織會審，報公司備案。單個鉆窩探放水設計，必須經(jīng)31處項目部審批，報礦井備案。4、根據(jù)地面物探和井下物探資料，結(jié)合小煤礦調(diào)查成果，井下鉆探分為一般探查和重點探查二種。水文地質(zhì)條件簡單、危險性較小和地段，物探成果無明顯異常，采用一般鉆探驗證，鉆孔孔數(shù)一般為35個。水文地質(zhì)條件復雜、水害威脅較大，尤其是接近老窯采空區(qū)、

16、老巷道規(guī)定的探水線、警戒線以內(nèi)，物探施工結(jié)束后，鉆孔布置必須符合防治水規(guī)定要求，鉆孔超前距不少于30m，幫距不少于30m，止水套管長度不小于10m等。詳見老窯水探查鉆孔布置平剖面示意圖。 5、鉆孔施工要求在指定的專用鉆場內(nèi)進行，鉆機最大鉆深不小于150米。6、正常巷道探測，要求物探、鉆探同步布置。即物探距離100米、留20米超前；鉆探距離110米，留30米超前，循環(huán)探查距離為80米。7、技術要求： 鉆孔結(jié)構(gòu)：010m孔徑130mm，下108mm套管，套管凝固后需做耐壓試驗。每個鉆孔均安裝孔口閘閥，出水鉆孔應安裝有壓力表。終孔孔徑一般不大于70mm。 加強判層，及時做好與地質(zhì)、水文地質(zhì)有關的各種

17、原始記錄(出水深度、水量大小、見頂板深度、終孔深度等)。終孔驗收嚴格按照探放水管理制度執(zhí)行。 鉆進時，發(fā)現(xiàn)煤巖松軟、片幫、來壓或鉆孔中的水壓、水量突然增大，以及有頂鉆等異狀時，必須立即停機、停電，及時匯報調(diào)度。 掘進工作面探放水必須實行掛牌管理和允許掘進（停頭）通知單制度。牌板內(nèi)容應包括：巷道名稱、施工單位、鉆孔個數(shù)、鉆孔參數(shù)、迎頭位置、已經(jīng)掘進距離、剩余距離、允許掘進距離等。（三）、掘進區(qū)隊自查自探由于小煤窯大多數(shù)采用防柱式開采，老空區(qū)殘留老巷道多，且隱蔽性很強。為了更好地減少鉆探盲區(qū)帶來的水害威脅，掘進區(qū)隊必須堅持短掘短探、自查自探。1、技術要求：所有煤巷和半煤巖巷道掘進必須進行短掘短探，

18、掘進區(qū)隊要安排專人負責落實。短掘短探，每10m探查一次，孔深不小于15米，超前距不小于5米。探查孔的方位、個數(shù)、垂直角應在設計中規(guī)定，但迎頭地質(zhì)條件（如煤層厚度、產(chǎn)狀等）發(fā)生變化，應及時調(diào)整。施工人員應當相對固定，便于更好掌握異常規(guī)律和施工銜接，準確判斷探查結(jié)果。2、異常處理：探查過程中發(fā)現(xiàn)異常，如揭露采空區(qū)、鉆孔大量出水、出氣等異常，必須立即停止施工并向礦調(diào)度匯報，有突水威脅時，必須及時將施工人員撤至安全地點，待情況查明后方可施工。3、注意事項：短掘短探要有專門設計和施工技術措施，經(jīng)31處項目部審批后，報礦井項目部會審備案。短掘短探不可代替超前鉆探和物探，必須在超前鉆探和物探的有效范圍內(nèi)實施

19、。嚴禁使用煤電鉆進行短掘短探。（四）建立完善的排水系統(tǒng)目前礦井永久排水系統(tǒng)尚未形成，為有效預防突水事故，要求在每個掘進工作面必須建立可靠的排水系，一旦發(fā)生較大涌水時，保證立即進行排水。1、加快主副平硐貫通施工和礦井永久水倉安裝，盡快形成礦井永久排水系統(tǒng)。主副平硐貫通前，碟子溝和西家溝獨立系統(tǒng)必須保證設備運行完好，其中碟子溝臨時最大排水能力不小于300m3/h，西家溝不小于150m3/h。2、主副平硐貫通后，除繼續(xù)保持碟子溝、西家溝獨立的排水系統(tǒng)外，應加快啟用硐底水倉進程，硐底水倉系統(tǒng)形成后礦井抗災害能力將大大提升。3、進入采區(qū)巷道施工，應在每個所掘巷道至少配備2臺（一臺工作，一臺備用）排水能力不低于150m3/h、揚程不小于50m的潛水泵和相應的排水管路，并與通往地面的排水網(wǎng)路聯(lián)通。4、水泵位置應安裝在巷道最低處，頂板支護必須完好。5、排水管路必須隨工作面掘進及時延伸，一般距迎頭不大于50m。6、施工單位負責排水系統(tǒng)設備檢修維護，確保設備運行完好。7、所有排水系統(tǒng)應實行雙回路供電，確保系統(tǒng)供電安全可靠。（五）其他安全、技術保障措施1、礦井項目管理部和31處項目部必須完善防治水組織機構(gòu)和技術保障體系，建立建全六項管理制度、四種圖紙和三種臺帳（臨煤工發(fā)2011437號），配齊防治水專職人員，尤其是31處項目部必須配備相應的專職防治水人員。六項制度：水害防治崗位責任制；水害預測預報制度