煤礦帶壓開(kāi)采安全技術(shù)措施詳細(xì)版

文件編號(hào)：GD/FS-8880（（解決方案范本系列）煤礦帶壓開(kāi)采安全技術(shù)措施詳細(xì)版ASpecificMeasureToSolveACertainProblem,TheProcessIncludesDeterminingTheProblemObjectAndInfluenceScope,AnalyzingTheProblem,CostPlanning,AndFinallyImplementing.編輯：_________________單位：_________________日期：_________________煤礦帶壓開(kāi)采安全技術(shù)措施詳細(xì)版提示語(yǔ)：本解決方案文件適合使用于對(duì)某一問(wèn)題，或行業(yè)提出的一個(gè)解決問(wèn)題的具體措施，過(guò)程包含確定問(wèn)題對(duì)象和影響范圍，分析問(wèn)題，提出解決問(wèn)題的辦法和建議，成本規(guī)劃和可行性分析，最后執(zhí)行。，文檔所展示內(nèi)容即為所得，可在下載完成后直接進(jìn)行編輯。一、礦井地質(zhì)及水文地質(zhì)概況

1．礦井地質(zhì)概況

告成井田位于穎陽(yáng)-蘆店向斜的南翼東段，處在北西向的嵩山與五指嶺平移斷層之間，大部地段受到了蘆店-大金店滑動(dòng)構(gòu)造的影響。

井田東南部大致以石淙河斷層（郜F(xiàn)1）為界，北部以翟門(mén)斷層（郜F(xiàn)5）為界，東北部始于一1煤層露頭。

告成煤礦主要開(kāi)采煤層為二疊系山西組二1煤層，煤層平均厚度為4.86m。煤層頂板大部分為滑動(dòng)構(gòu)造，滑動(dòng)構(gòu)造上盤(pán)位于朝陽(yáng)溝背斜的南翼，基本為一單斜構(gòu)造。以朝陽(yáng)溝河為界，以東地層呈北東走向，傾向北西，傾角8～32°，與下盤(pán)地層產(chǎn)狀基本一致。朝陽(yáng)溝河以西，地層走向近東西，傾向南偏西，地層傾角10～49°，與下盤(pán)地層相對(duì)而傾。

因受滑動(dòng)構(gòu)造影響，告成礦地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜。據(jù)勘探資料顯示本井田落差大于100m的斷層3條，50～100m的1條，30～50m的1條，小于30m的12條。25采區(qū)目前新發(fā)現(xiàn)落差介于5～20m的斷層3條，對(duì)煤層開(kāi)采影響較大。

2.礦井水文地質(zhì)概況

告成井田位于穎陽(yáng)-蘆店向斜東段登封～告成水文地質(zhì)區(qū)。該單元南北分別以箕山、嵩山兩分水嶺為界，西部和東北部分別以穎河與白降河、雙洎河分水嶺為界。從構(gòu)造上為一不對(duì)稱(chēng)向斜，南翼地層出露完整，北翼被月灣斷層破壞，構(gòu)成阻水邊界。

據(jù)現(xiàn)有資料分析，告成煤礦二1煤層主要為底板太原組上段灰?guī)r巖溶充水及二1煤層頂板滑體構(gòu)造破碎帶及上覆碎屑巖類(lèi)含水層的孔隙-裂隙水。各含水層以緩慢滲入為主，并且動(dòng)態(tài)補(bǔ)給水量不夠充分，隨著埋深的增加補(bǔ)給條件變差，富水性變?nèi)酰虼烁娉擅旱V頂、底板含水層雖有一定的補(bǔ)給水源，但補(bǔ)給條件一般。

告成煤礦二1煤層底板承壓含水層為石炭系太原組L7-8灰?guī)r、L1-4灰?guī)r（L5-6灰?guī)r不穩(wěn)定）、O2灰?guī)r含水層。其中：

L7-8灰?guī)r含水層為煤層底板直接充水含水層，厚度0～23.48m，平均厚度8.55m，距二1煤層平均為11.4m，巖溶裂隙發(fā)育不均勻，富水性強(qiáng)，聯(lián)通性差，補(bǔ)給水源不足，易疏干，對(duì)礦井開(kāi)采影響小，通常是礦井的疏放對(duì)象；

L1-4灰?guī)r含水層，厚度13.51～31.82m，平均厚度22.09m。該含水層富水、導(dǎo)水性強(qiáng)，為一1煤層頂板直接充水含水層，距二1煤層底平均50.03m，為二1煤層底板間接充水含水層；

O2灰?guī)r含水層最大厚度48.50m，距二1煤層平均為81.62m，巖溶裂隙發(fā)育，富水性好，連通性較好，為礦井間接充水含水層，是礦井充水主要的補(bǔ)給水源。

目前我礦有3個(gè)O2水文觀(guān)測(cè)孔，井3不能正常觀(guān)測(cè)，其中井1、井2水位標(biāo)高為+168m、+159.5m，礦井采掘最低標(biāo)高為-600m，遠(yuǎn)低于O2水位，因此屬于承壓水帶壓開(kāi)采。

自告成礦建礦以來(lái)，建井十年來(lái)礦井平均涌水量為665m3/h，近三年來(lái)平均涌水量為937.6m3/h，最大礦井涌水量為1121.7m3/h。原因是由于我礦加強(qiáng)頂板水疏放工作，造成近三年平均礦井涌水量偏大。

涌水水源的構(gòu)成：從1999年建礦前三年主要是L7-8灰?guī)r水，隨著人為對(duì)頂板水合底板L7-8灰?guī)r水的疏放，頂板水所占比例逐漸增大，20xx年以后頂板水約占60%，L7-8灰?guī)r水約占30%，L1-4灰?guī)r水約占10%。

據(jù)礦井開(kāi)采資料統(tǒng)計(jì)，建井以來(lái)底板含水層突水27次，最大突水810m3/h（20xx年10月9日），2007～20xx年礦井突水4次，全部為頂板突水。

二、二1煤層“帶壓開(kāi)采”可行性計(jì)算

根據(jù)上述對(duì)礦井水文地質(zhì)條件分析，依據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》下面對(duì)L1-4灰?guī)r含水層進(jìn)行帶壓開(kāi)采評(píng)價(jià)。

（一）安全隔水層厚度和突水系數(shù)計(jì)算公式：

1、安全隔水層厚度計(jì)算公式：

（該公式適用于掘進(jìn)工作面）①

式中：

-安全隔水層厚度，m；

-底板隔水層的平均抗拉強(qiáng)度，MPa。取4MPa；

L-巷道底板寬度，m；

γ-底板隔水層的平均重度，MN/m3。取值為0.0265（MN/m3）；

p-底板隔水層承受的水頭壓力，MPa。

根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》之規(guī)定，以上式計(jì)算出的安全隔水層厚度，與礦井實(shí)際隔水層厚度比較：

（1）實(shí)際的底板隔水層厚度大于安全隔水層厚度，則可認(rèn)為是安全的，一般可正常采掘；但在巖石破碎地段，要采取一定的安全措施；

（2）實(shí)際的底板隔水層厚度小于安全隔水層厚度，則可認(rèn)為是不安全的，要保證安全生產(chǎn)，必須采取安全措施。

2、突水系數(shù)計(jì)算公式：

②

式中：T-突水系數(shù)，MPa/m；

P-底板隔水層承受的水頭壓力，MPa；

M-底板隔水層厚度，m。

計(jì)算實(shí)際突水系數(shù)值T與本礦區(qū)臨界突水系數(shù)值T臨進(jìn)行比較。根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》，在具有構(gòu)造破壞的地段臨界突水系數(shù)值T臨取0.06MPa/m，正常塊段T臨取0.01MPa/m。

（二）根據(jù)以上公式分別計(jì)算t、T

（1）參數(shù)確定

二1煤底板以下主要隔水巖性多為泥巖、砂質(zhì)泥巖及砂巖，結(jié)合現(xiàn)有開(kāi)采情況，依據(jù)《告成煤礦地質(zhì)報(bào)告》公式中主要參數(shù)分別為：

t實(shí)：實(shí)際隔水層厚度為50.03m（取本礦區(qū)隔水層平均厚度）；Kp：煤層底板隔水層平均抗拉強(qiáng)度0.4Mpa；

L：分別為5.0m（巷道寬度)；

H實(shí)：取600+50.03+168）=8.18MPa（礦井最低開(kāi)采標(biāo)高為-600m）；

：取底板隔水層巖石平均容重0.0265MN/m3。

M：底板隔水層實(shí)際厚度（m），同t實(shí)。

1、掘進(jìn)巷道t計(jì)算：

（1）安全隔水層厚度計(jì)算

①當(dāng)在二1煤層中掘進(jìn)時(shí)，L取5.0m，H實(shí)取8.18Mpa，t實(shí)=50.03m代入公式(1)計(jì)算得:

t=5.02m＜t實(shí)(50.03m)

②當(dāng)在L7-8灰?guī)r中掘進(jìn)時(shí)，L取5.0m，H實(shí)取8.18Mpa，t實(shí)=32m代入公式(1)計(jì)算得:

t=5.02m＜t實(shí)(32m)

符合第⑴種情況，即巷道掘進(jìn)是安全的。

2、采煤工作面：

突水系數(shù)T計(jì)算

礦井二1煤開(kāi)采最低標(biāo)高為-600m，P取8.18Mpa，M=50.03m，代入公式二計(jì)算得:

T=0.164MPa/m

根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》和鄭州礦區(qū)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，該系數(shù)大于0.1MPa/m，存在突水危險(xiǎn)。

再根據(jù)公式二進(jìn)行反算，結(jié)果如下：

①當(dāng)T=0.06MPa/m時(shí)，P=3.002MPa，根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》，即開(kāi)采-82.17m標(biāo)高以上的二1煤層，比較安全，基本不受底板水的威脅。

②當(dāng)T=0.1MPa/m時(shí)，P=5.003MPa，根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》，即開(kāi)采-282m標(biāo)高以上的二1煤層時(shí)，存在突水危險(xiǎn)；在-282～-82.17m標(biāo)高之間的正常塊段開(kāi)采二1煤層時(shí)，受突水威脅不嚴(yán)重。

③當(dāng)T＞0.1MPa/m時(shí)，P＞5.003MPa，開(kāi)采-282m標(biāo)高以下二1煤層時(shí)，嚴(yán)重受水害威脅。

三、結(jié)論

通過(guò)以上論述和計(jì)算結(jié)果，結(jié)合L1-4灰?guī)r和O2灰?guī)r的水文地質(zhì)特征、結(jié)合我礦水文地質(zhì)類(lèi)型等區(qū)域水文地質(zhì)條件，按照《煤礦安全規(guī)程》第269、270、271、272條以及《煤礦防治水規(guī)定》第72、73、74、75、76、77、78、79條的規(guī)定，綜合分析后認(rèn)為：

1、對(duì)L7－8灰?guī)r，在采掘過(guò)程中采取施工疏水巷及疏水鉆孔，盡快疏放L7－8灰水；

2、對(duì)L1－4灰?guī)r和O2灰?guī)r強(qiáng)含水層，由于水頭較高，水壓較大，因此治理時(shí)應(yīng)以堵為主，即通過(guò)底板超前預(yù)注漿改造來(lái)充填構(gòu)造和巖溶裂隙、增加隔水層的厚度和抗壓強(qiáng)度，從而達(dá)到防治底板突水的目的。

綜上所述，雖然L1－4+O2灰?guī)r底板高承壓含水層均存在突水可能，但按照“物探先行，鉆探驗(yàn)證，先探后掘，先治后采”的原則進(jìn)行治理，只要設(shè)計(jì)合理，措施得當(dāng)，切實(shí)貫徹落實(shí)到位，不僅能滿(mǎn)足安全生產(chǎn)的需要，又比較符合目前階段開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)技術(shù)政策。

四、安全技術(shù)措施

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦防治水規(guī)定》，現(xiàn)制定如下安全技術(shù)措施：

1、成立“帶壓開(kāi)采”領(lǐng)導(dǎo)小組

組

長(zhǎng)：周振東

副組長(zhǎng)：石玉波

王世賢

高國(guó)棟

王志軍

陳世強(qiáng)

韓榮軍

成

員：地測(cè)部負(fù)責(zé)人及專(zhuān)職水文地質(zhì)人員。

辦公室設(shè)在地測(cè)部，地測(cè)部技術(shù)人員每年初將當(dāng)年生產(chǎn)采區(qū)及接替采區(qū)的“帶壓開(kāi)采”存在的問(wèn)題上報(bào)“帶壓開(kāi)采”領(lǐng)導(dǎo)小組，研究制定相應(yīng)的治理方案及安全措施。

2、認(rèn)真制訂并落實(shí)每年度的防治水工作計(jì)劃

每年度按照礦井中長(zhǎng)期防治水規(guī)劃的要求，結(jié)合礦井中長(zhǎng)期采掘接替計(jì)劃，在總結(jié)上年度防治水工作的同時(shí)，認(rèn)真編寫(xiě)本年度防治水工作計(jì)劃，進(jìn)一步完善防治水安全技術(shù)措施，安排防治水專(zhuān)項(xiàng)工程，報(bào)集團(tuán)公司審批后嚴(yán)格落實(shí)。

3、做好地質(zhì)及水文地質(zhì)基礎(chǔ)工作

了解、掌握本區(qū)域的斷層等地質(zhì)構(gòu)造的分布和導(dǎo)水性能、隔水層的含隔水性、含水層的富水性、導(dǎo)水性、承壓水的徑流規(guī)律，承壓水的補(bǔ)給通道等情況。

4、井上下水位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

建立和完善完善井上下水位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)需要及時(shí)增加觀(guān)測(cè)孔，建立水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理制度，設(shè)專(zhuān)人及時(shí)收集、整理水位觀(guān)測(cè)資料，加強(qiáng)對(duì)L1-4+O2灰?guī)r水位的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，掌握水位水量變化情況。

5、嚴(yán)格貫徹落實(shí)《煤礦防治水規(guī)定》

在采掘過(guò)程中，嚴(yán)格落實(shí)“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，有疑必探，先掘后探，先治后采”的防治水原則。

⑴、在掘進(jìn)過(guò)程中：①、對(duì)已知的斷裂構(gòu)造，要先治后掘；②、在掘進(jìn)過(guò)程中，要采用物探和鉆探相結(jié)合的辦法，先探后掘，既先用物探進(jìn)行超前探測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)低阻異常區(qū)要進(jìn)行鉆探驗(yàn)證，經(jīng)驗(yàn)證無(wú)疑問(wèn)后方可掘進(jìn)；若經(jīng)鉆探驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)發(fā)育有斷層等導(dǎo)水構(gòu)造時(shí)，就對(duì)其進(jìn)行超前預(yù)注漿，先治后掘；③嚴(yán)格按設(shè)計(jì)施工，不得擅自破壞斷層煤柱、防隔水煤柱、不得擅自改變?cè)O(shè)計(jì)方位、坡度，誤揭深部含水層。

⑵、在回采過(guò)程中：①、對(duì)回采工作面，回采前全部進(jìn)行直流電法物探。對(duì)于突水系數(shù)在0.06～0.1的區(qū)段顯示的物探低阻異常區(qū)，構(gòu)造發(fā)育地段，進(jìn)行鉆探驗(yàn)證、預(yù)注漿改造達(dá)到要求后方可回采；對(duì)突水系數(shù)大于0.1的區(qū)段，無(wú)論阻值高低，要全面進(jìn)行底板預(yù)注漿加固改造；②、凡經(jīng)過(guò)底板預(yù)注漿加固的區(qū)段，必須有驗(yàn)證孔，驗(yàn)證結(jié)果必須達(dá)到要求；③、超前預(yù)注漿加固的距離距回采切巷不得小于100m.

⑶、所有采掘工作面，在施工前都要按規(guī)定進(jìn)行水害評(píng)價(jià)，只有通過(guò)評(píng)價(jià)并報(bào)經(jīng)集團(tuán)公司批準(zhǔn)后，嚴(yán)格按整改措施落實(shí)，方可開(kāi)工生產(chǎn)。

⑷、對(duì)采掘過(guò)程中查出的水害安全隱患，嚴(yán)格按集團(tuán)公司有關(guān)規(guī)定，劃分等級(jí)，實(shí)行閉環(huán)管理。

6、加強(qiáng)礦井防排水系統(tǒng)管理

日常加強(qiáng)對(duì)排水設(shè)備、設(shè)施的管理，使排水設(shè)備、設(shè)施始終處于完好狀態(tài)，按規(guī)定組織水泵聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)，確保礦井抗災(zāi)能力。

7、在排水能力允許的情況下，利用主要巷道系統(tǒng)對(duì)底板含水層進(jìn)行疏水降壓。

8、在進(jìn)行水平設(shè)計(jì)時(shí)，嚴(yán)格把下山巷道揭露的最低層位控制在L7－8灰?guī)r內(nèi)，嚴(yán)禁誤揭深部強(qiáng)含水