礦井防治水措施

精品文庫礦井防治水措施礦井防治水以“安全第一、預防為主，綜合治理”為方針，以“預測預報、有疑必探、先探后掘和先治后采”為原則，主要采取“防、堵、疏、排、截”五項措施，加強“預測預報、科技攻關和治理整改”的三個防治水環(huán)節(jié)。一、礦井開拓、開采所采取的安全保證措施根據(jù)礦井煤層賦存條件和水文地質(zhì)條件，礦井開拓開采主要采取以下安全保證措施：1、針對煤層淺部小窯老空區(qū)較多的特點，在地質(zhì)部門所做工作的基礎上，礦井生產(chǎn)單位必須采用先進的手段，查清老空區(qū)分布范圍，留設安全煤柱。2、按煤礦安全規(guī)程規(guī)定留設防水煤柱。對于斷層，特別是造成煤系地層與含水層對盤或接近的斷層，留設足夠的斷層防水煤柱，禁止巷道進入防水煤柱。3、配備足夠數(shù)量的探放水及注漿堵水設備。4、留設井田邊界煤柱和采區(qū)隔離煤柱。5、對可疑斷層及因采動影響而可能導水的斷層留設斷層防水煤柱。6、井下設排水泵房、水倉、水溝、排水管路等排水系統(tǒng)。并保證足夠的排水能力。7、對巷道開拓及回采所可能遇到的斷層提前進行探放水，查明斷層的水文地質(zhì)要素，據(jù)此經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較采取留設防水煤柱、注漿堵水、疏放等措施。8、對未封閉好的鉆孔根據(jù)具體情況采取重封、留設防水煤柱、探放鉆孔水等措施。9、礦井開拓開采巷道均布置在不含水或弱含水的隔水層中。10、必要時對主要含水層建立地下水動態(tài)觀察系統(tǒng)，進行地下水動態(tài)觀測、水害預報，并制定相應的“探、防、堵、截、排”綜合防治措施。11、對于井筒需要穿過的含水層，施工中采取提前探放水或注漿賭水等措施；對于影響采掘的老空水采取探放的措施。12、對礦井采掘工程所影響到的各含水層、斷層，必須作出水文地質(zhì)評價，進行提前預報，以便采取相應的防治水措施。13、進行群孔抽水試驗，掌握各含水層之間、斷層與含水層之間的水力聯(lián)系。14、巷道穿越斷層時，應采取有效支護和防治水措施，避免斷層出水或滯后出水。二、防水煤（巖）柱留設（一）防水安全煤（巖）柱的種類本礦井水文地質(zhì)條件中等，但井田內(nèi)各含水層之間的垂直水力聯(lián)系通道不清楚，含水層的裂隙發(fā)育情況以及含水層間的水力補給情況有待查明，含水層橫向富水性及塊段間的差異也不明，斷層的含水性及與各含水層的水力聯(lián)系有待進一步查明，因此防水煤（巖）柱的留設尤為重要，設計的防水煤（巖）柱主要有以下幾種：1、斷層兩側(cè)防水煤（巖）柱。2、井田邊界安全（防水）煤（巖）柱。3、采區(qū)邊界防水煤（巖）柱。（二）防水煤（巖）柱留設原則1、在有突水威脅但又不宜疏放或注漿堵水（疏放或注漿很不經(jīng)濟時）的地區(qū)采掘時，必須留設防水煤（巖）柱。2、防水煤柱一般不能再利用，故要在安全可靠的基礎上把煤柱的寬度或高度降低到最低限度，以提高資源利用率。為了多采煤炭，充分利用資源，也可以用采后充填、疏水降壓、改造含水層（充填巖溶裂隙）等方法，消除突水威脅，創(chuàng)造少留煤柱的條件。3、留設防水煤（巖）柱必須與礦井的地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、煤層賦存條件、圍巖的物理力學特性、煤層的組合結(jié)構(gòu)方式等自然因素密切結(jié)合，還要與采煤方法、開采強度、支護方式等人為因素相適應。4、一個井田或一個水文地質(zhì)單元的防水煤（巖）柱應該在它的總體開采設計中確定。即開采方式和井巷布局必須與各種煤柱的留設相適應，否則會給以后煤柱的留設造成極大困難，甚至無法留設。5、在多煤層塊段，各煤層的防水煤（巖）柱必須統(tǒng)一考慮確定，以免某一煤層的開采破壞另一煤層的煤（巖）柱，致使整個防水煤（巖）柱失效。6、在同一地點有兩種或兩種以上留設煤（巖）柱的條件時，所留設的煤（巖）柱必須滿足各個留設煤（巖）柱的條件。7、對防水煤（巖）柱的維護要特別嚴格，因為煤（巖）柱任何一處被破壞，必將造成整個煤（巖）柱無效。防水煤（巖）柱一經(jīng)留設即不得破壞，巷道必須穿過煤柱時，必須采取加固巷道、修建防水閘門和其它防水措施，保護煤（巖）柱的完整性。8、留設防水煤（巖）柱所需要的數(shù)據(jù)必須在本地區(qū)取得。鄰區(qū)或外地的數(shù)據(jù)只能參考，如果需要采用，應適當加大安全系數(shù)。9、防水巖柱中必須有一定厚度的粘土質(zhì)隔水巖層或裂隙不發(fā)育、含水層極弱的巖層，否則防水巖柱將無隔水作用。（三）斷層防水煤（巖）柱計算方法與計算結(jié)果1、斷層導水性預測根據(jù)地質(zhì)報告提供的數(shù)據(jù)，井田邊界斷層淺部有較強的導水性，深部導水性趨弱。應當指出，斷層的導水性和富水性是很不均一的，即使是同一斷層的不同部位或地段，也往往存在較大差異。根據(jù)生產(chǎn)礦井實踐經(jīng)驗，回采引起巖層移動，導致局部應力重新分布，極易使斷層的導水性增強。未探明的地質(zhì)構(gòu)造，嚴重威脅礦井的安全生產(chǎn)。因此，施工及生產(chǎn)過程中還應從井下應力變化以及開采引起的冒落裂隙帶的實際情況，分析斷層兩盤巖性，采取必要的防水安全措施。2、斷層煤柱留設根據(jù)“礦井水文地質(zhì)規(guī)程（試行）”附錄八，斷層上盤防水煤柱留設寬度按下式計算：式中：L煤柱留設的寬度，m；K安全系數(shù)，取5；M煤層厚度或采高；P水頭壓力，59130kgf/cm2；Kp煤的抗張強度，精查地質(zhì)報告未給出，根據(jù)經(jīng)驗暫取4kgf/cm2。根據(jù)上式計算，斷層煤柱留設如下：F1、F2及F23斷層煤系地層與強含水層對盤，留設煤柱寬度100m；F3、F501、F16斷層留設煤柱寬度50m，F(xiàn)4斷層留設煤柱寬度30m；3、井田邊界煤柱和采區(qū)邊界煤柱井田邊界為斷層所圍，均留有斷層防水煤柱；本井田與小煤礦人為邊界兩側(cè)各留設煤柱寬度30m。在小礦留設的邊界煤柱不清的情況下，本礦井田邊界煤柱寬度留設40m。采區(qū)邊界煤柱：根據(jù)經(jīng)驗煤柱寬取20m。（四）防水煤巖柱的留設本井田無煤層出露地表。經(jīng)計算，各煤層開采時，其導水裂隙帶高度亦不會波及地表，故不留設防水煤巖柱。井田南部平橋河為礦區(qū)主要地表水體，但該河流河床均處于井田南部邊界之外，因此，無需留設河流煤柱。井田內(nèi)的幾條溪溝，均為季節(jié)性溪流，一般流量很小，旱季無水。而且本井田煤層埋藏均有一定的深度，各煤層開采時，其導水裂隙帶高度亦不會波及地表，故不留設防水煤巖柱。嚴禁在各種防隔水煤柱中采掘。三、疏水降壓本礦井上部巖溶裂隙含水層遠離煤層，均位于采煤裂隙帶之上，且有隔水層和弱含水層阻隔，正常情況下對開采沒有影響。煤層頂板富水性弱，補給條件差，以靜儲量為主，易于開采疏干。煤系地層中菱鐵質(zhì)灰?guī)r局部富水性強，但該層厚度小，儲量少，采動裂隙即可將其疏排掉。煤層底含水層與煤系地層相距很遠，對開采無影響。本礦井無須疏水降壓。四、井下探放水措施（一）探放水原則礦井生產(chǎn)過程中，必須作好水害分析預報，堅持有疑必探，先探后掘的探放水原則。采掘工作面遇到下列情況之一時，必須確定探水線進行探水：1、接近水淹或可能積水的井巷、老空或相鄰煤礦時。2、接近含水層、導水斷層、溶洞和導水陷落柱時。3、打開隔離煤柱放水時。4、接近可能與河流、溶洞等相通的斷層破碎帶時。5、接近水文地質(zhì)復雜區(qū)域，并有出水征兆時。6、接近有出水可能的鉆孔時。7、接近有水或稀泥的灌漿區(qū)時。8、底板原始導水裂隙有透水危險時。9、接近其他可能出水地區(qū)時。本井田鉆孔封孔質(zhì)量未予評述，生產(chǎn)期間應特別注意，防止鉆孔出水。因此要求礦井生產(chǎn)期間密切注意鉆孔和采掘工作面的相對位置，當采掘工作面接近鉆孔時，注意工作面涌水量變化，一旦發(fā)現(xiàn)鉆孔有導水跡象，停止采掘，采取措施防治水患。（二）探水眼的布置和超前距離，應根據(jù)水頭高低、煤（巖）層厚度和硬度以及安全措施等在探放水設計中具體規(guī)定。一般可按以下確定：（1）超前距： 式中：L超前距，m；A安全系數(shù)，取25；l巷道跨度（寬或高取其大者），m；P水頭壓力，Pa；Kp煤或巖體的抗張強度，Pa。（2）允許掘進距離：經(jīng)探水后，證實無水害威脅，可以安全掘進的長度。（3）幫距：即扇形布置的最外側(cè)探水孔所控制的范圍外圍線與巷道幫的距離，一般應與超前距相同，或小12m。（4）孔間距：允許掘進距離終點處探水鉆孔之間的間距，一般不得超過3m，并按具體情況而定（如應小于老空區(qū)的寬度等）。（三）疏水降壓本井田未采用疏水降壓措施的主要理由如下：本井田以大氣降水和弱含水層為主要充水水源，直接充水含水層單位涌水量小于0.1l/sm，水文地質(zhì)條件為簡單至中等的礦床。最上一層煤層2號煤層上距三岔河床140318m。在自然條件下，三岔河水，沖積層水與宣威組水力聯(lián)系差。且河流暫按留設煤柱考慮。由于斷層兩盤均在粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、故斷層透水性、富水性均弱。在正常情況下，對煤層開采無影響。煤系地層距下部矛口灰?guī)r含水層約160m，在自然條件下，對煤層開采無影響。（四）防鉆孔水1、準確掌握各鉆孔的位置、深度及與采掘工作面的關系。2、對未封鉆孔重新啟封。3、采掘工作面距鉆孔30m前，必須打探放水鉆防水。（五）探放水設備選擇確定積水范圍后，探水線應沿積水線外推60150m，根據(jù)這一經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定探水鉆機的鉆進深度應達到150m。據(jù)此選擇MAZ200型探水鉆機2臺，最大鉆進深度200m，用于工作面超前探放水。五、注漿堵水措施（一）注漿堵水地點的確定1、注漿堵水應符合以下原則：（1）減輕礦井排水負擔，節(jié)省排水用電，從而降低噸煤成本。（2）有利于地下水資源的保護和利用。（3）加固井巷或工作面的薄弱地段，減少突水幾率。（4）能使被淹礦井迅速恢復生產(chǎn)。2、可能注漿地點的確定（1）對井筒和巷道需穿過的導水斷層在穿過前一定距離進行預注漿加固阻水。（2）對影響采煤、掘進安全，有可能突水的其它地點，如巷道距離可能突水斷層距離較近，巖柱有可能不能抵抗水壓；回采時由于采動影響，頂板垮落后可能造成突水等，進行預注漿。（二）注漿堵水設備選擇由于地質(zhì)報告說明斷層導水性差，只有當井下遇強導水斷層時，疏放水很不經(jīng)濟時，方可采取注漿措施。注漿堵水設備暫選用HFVC型液壓驅(qū)動注漿泵。六、避災措施本礦井排水泵房設有管子道與回風大巷相連（連接處高出泵房底板20m左右）。鋪設窄軌供設備運輸及搶險用。泵房地坪高出井底車場巷道0.5m。礦井本礦分別在主、副、風井井口處設置了通往地面的安全出口，井下盤區(qū)內(nèi)，通過車場或聯(lián)絡巷道分別與各個大巷、斜井井筒相連。七、地表防治水措施1、防洪標準根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范（GB 50215-2005）第10.2.1條，礦井不應受洪水威脅。井口及工業(yè)場地的防洪設計標準如下：防洪標準 重現(xiàn)期(年)工程性質(zhì)設計校核礦井井口100300礦井工業(yè)場地100注：當觀測洪水高于上述標準時，應按觀測洪水設計，當觀測洪水低于防洪標準時，應按防洪標準設計該防洪標準是在原規(guī)范（GB 50215-94）的基礎上修訂的，滿足煤礦安全規(guī)程關于地表防治水的有關規(guī)定。2、地形及地表水系本井田位于貴州省安順市以北14km。井田內(nèi)最高點為燈籠山，海拔標高+1703.6m，最低點為磨石河與右仲河的交匯處，河床海拔標高+1298m，相對高差200m400m。屬低中山地形。區(qū)內(nèi)各河流均匯入烏江支流的三岔河，屬于烏江水系。井田南部平橋河為礦區(qū)主要河流，源于安順縣蔡官屯附近。從井田東部進入井田后，大致沿F1斷裂流向西南。到水洞附近潛入地下，以伏流形式排入白巖附近高羊河，流向轉(zhuǎn)為正北。后又以伏流形式注入烏江支流三岔河。在大洞口村附近最大洪水位標高為+1407.06m。洪水期流量77.43m3/s。井田北部主要有右仲河、磨石河、寨頭河三條地表溪流，流量季節(jié)性差異較大，其主要補給水源為兩側(cè)地下水。烏江上游支流三岔河，從本煤田北部流過。距本井田約4km，自南西流向北東，河床標高+1091.5m降至+1041.2m，落差50.3m，坡降0.18%。3、地表水防治措施工業(yè)場地豎向布置格局已基本形成，主、副斜井及回風斜井井口均已施工，其井口標高分別為：主、副井口標高均為+1415.00m，回風斜井井口標高為+1430.00m。場區(qū)最低標高為+1410.00m。其標高均高于平橋河在大洞口村莊附近的最高洪水位（+1407.06m），故場地不受洪水威脅。結(jié)合地形，工業(yè)場地豎向采用臺階式布置，各平臺標高如下：主、副斜井井口標高均為+1415.00m，回風斜井井口標高為+1430.00m。場前區(qū)場地標高為+1412.00m和+1415.2 m +1418.5 m；規(guī)劃之選煤車間、機修（材料）場地以及機修車間西側(cè)預留的瓦斯綜合利用場地（瓦斯發(fā)電站）標高為+1415.00m；儲煤場場地標高為+1420.00 m；礦井水及生活污水處理站場地標高為+1416.00m+1423.00m；瓦斯抽放站場地標高為+1425.50m；風井場地標高為+1428.00m+1430.00m。各臺階之間以邊坡或擋墻連接，為滿足運輸和消防要求，臺階之間均有道路相通。為有利排水，各平臺場地平整坡度均大于5 。場地雨水采用分區(qū)多出口、明溝加蓋板為主的排水系統(tǒng)，雨水匯集到蓋板明溝（寬0.6m、平均深0.8m，采用磚砌或漿砌片石結(jié)構(gòu)）后進入場地主排水溝，將雨水引入涵洞或經(jīng)場地西端排出場外。雨水溝起點深0.4m，溝底縱坡大于3，長度560 m。在場區(qū)中部、副斜井東側(cè)已形成的排水涵洞（孔徑2.5m）與場地北側(cè)山坡設置的截水溝相結(jié)合，排除場地背后的山坡匯水，確保場地及井口免受山洪