煤礦300水平二1煤帶壓開采安全技術(shù)措施

1、煤礦-300水平二 1煤“帶壓開采 ”安全技術(shù)措施一、概況超化煤礦 -300 水平是本礦井的第二個開采水平，主要開采煤 層為二疊系山西組二 1 煤層，煤層平均厚度約 6.46 米，其充水承壓含 水層為 L7-8、 L1-4 和 O2 灰?guī)r含水層，其中 L7-8 灰?guī)r含水層為礦井直 接充水含水層，02灰?guī)r含水層為礦井間接充水含水層，L1-4灰?guī)r含水 層為奧灰水補(bǔ)給L7-8灰?guī)r含水層的橋梁和通道。L7-8灰?guī)r含水層：厚度2.9013.19米，平均厚度9.55米，距 二 1 煤底板平均為 13.96 米，巖溶裂隙發(fā)育不均勻， 富水性強(qiáng)， 連通性 差，補(bǔ)給水源不足，極易疏干，對礦井對開采影響小。因此，

2、 L7-8 灰 巖水是礦井的疏放對象。L1-4灰?guī)r含水層，厚度13.8917.34米，平均厚度15.58米， 距二 1 煤底板平均為 48.14米；02灰?guī)r含水層：厚度 46.6米，上距二 1煤底距離72.46米，巖溶裂隙發(fā)育，含水豐富，連通性較好；L1-4灰 巖含水層距02灰?guī)r含水層10m左右，一般認(rèn)為，L1-4灰?guī)r含水層水 位與 02 灰?guī)r含水層水位一致。根據(jù)目前我礦水位觀測資料：觀 6 號及長觀井 1 孔觀測， 02 水位標(biāo)高為 87.5米，開采標(biāo)高為 -300-480米，低于 02灰?guī)r含水層 水位。為保證礦井正常安全 “帶壓開采 ”，制定以下安全技術(shù)措施。二、二 1 煤層“帶壓開采 ”

3、可行性計算 根據(jù)上述水文地質(zhì)條件的分析 ,下面主要針對 L1-4 灰和 02 灰?guī)r 含水層進(jìn)行帶壓開采評價1、根據(jù)斯列沙列夫公式：式中： t 臨臨界隔水厚度 (m);t 實實際隔水厚度 (m);Kl煤層底板隔水層抗張強(qiáng)度(t/m2);L巷道寬度或回采工作面最大控頂距(m);H 實作用于二 1 煤底板的實際水壓值 (t/m2);H 臨隔水層底板的臨界水壓值 (t/m2);R底板隔水層巖石容重(t/m3)。根據(jù)以上兩式計算出的臨界值，與礦井實際水壓值及隔水層厚度 比較：、作用于隔水層底板的實際水壓值小于H臨，實際的底板隔水層厚度大于 t 臨，則可認(rèn)為底板是穩(wěn)定的，一般可正常采掘 ;、作用于隔水層底

4、板的實際水壓值小于 H臨，實際的底板隔水 層厚度小于 t 臨，則可認(rèn)為底板不穩(wěn)定的， 要保證安全生產(chǎn)， 必須采取 安全措施;、作用于隔水層底板的實際水壓值大于 H臨，而實際的底板隔 水層厚度也大于 t 臨，則可認(rèn)為底板基本是穩(wěn)定的， 但在巖石破碎地段， 要采取一定的安全措施 ;、作用于隔水層底板的實際水壓值大于H臨，而實際的底板隔水層厚度小于 t 臨，則可認(rèn)為底板極不穩(wěn)定的，必須采取安全措施2、突水系數(shù)計算：計算公式：ts=P/（M-CP-MI）（3）式中：ts 突水系數(shù)（kg/cm2.m）;P隔水層底板承受的水壓值（kg/cm2）;M 底板隔水層實際厚度（m）;CP-采礦對底板隔水層的擾動破

5、壞厚度（m）;Ml原始導(dǎo)升帶厚度（m）。計算實際突水系數(shù)值與本礦區(qū)臨界突水系數(shù)值 ts 臨比較，若 ts>ts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)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，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 0.6kg/（cm2.m），正常塊段 ts 臨取 1.0kg/（cm2.m）。3、根據(jù)以上公式分別計算H臨、t臨、ts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)有開采情況，公式中主要參數(shù)分別為：t 實：實際隔水層厚度為 48.14m;Kp：煤層底板隔水層抗張強(qiáng)度42.6t/m2;L:分別為5.0m（巷道寬度）和 15m（工作面最大控頂

6、距）;H 實：取 480+87.5+48.14=615.64t/m2（礦井最低開采標(biāo)高為-480m）;r:取底板隔水層巖石平均容重2.6t/m3。掘進(jìn)巷道：當(dāng)在換行二 1煤層中掘進(jìn)時，L取5.0m, H實取615.64t/m2 , t實=48.14m代入公式(1)、(2)分別計算得：H 臨=8023.1t/m2>H 實(615.64t/m2)t 臨=13.06m當(dāng)在L7-8灰?guī)r中掘進(jìn)時，L取5.0m, H實取615.64t/m2，t實=24.63m代入公式(1)、(2)分別計算得：H 臨=2131.5t/m2>H 實(615.64t/m2)t 臨=13.06m符合第種情況，即巷道掘

7、進(jìn)是安全的。采煤工作面：回采工作面最大控頂距 L=15m, H實取615.64t/m2，t實=48.14m代入公式 (1)、 (2)分別計算得 ：H 臨= 1002.7t/m2>H 實(615.64t/m2)t 臨=37.0m符合第種情況，即工作面回采時是安全的。突水系數(shù)計算礦井開采最低標(biāo)高為-480m，P取61.56kg/cm2，M=48.14m，Cp根據(jù)經(jīng)驗取15m，Ml取5m，代入公式(3)計算得：當(dāng) ts=2.19kg/cm2.m根據(jù)礦井水文地質(zhì)規(guī)程 ，該系數(shù)大于 1.0，存在突水危險。再根據(jù)公式 (3)進(jìn)行反算，結(jié)果如下：當(dāng)ts=0.6kg/cm2.m時，P=16.884kg/

8、cm2,根據(jù)礦井水文地質(zhì) 規(guī)程，即開采 -33.2m 標(biāo)高以上的二 1 煤層，基本不受底板水的威脅。當(dāng)ts=1.0kg/cm2.m時，P=28.14kg/cm2,根據(jù)礦井水文地質(zhì)規(guī)程在-145.76-68m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，存在底板突水危險；在-145.76-68m標(biāo)高之間的正常塊段 開采二 1 煤層時，受突水威脅不嚴(yán)重。當(dāng) ts>1.0kg/cm2.m 時，P>28.14kg/cm2,開采-145.76m 標(biāo)高以下二1 煤層時，嚴(yán)重受水害威脅。三、結(jié)論： 通過斯列沙列夫公式計算，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際水頭值。根

9、據(jù)煤礦安全規(guī)程 269 條規(guī)定， 超化煤礦 -300 水平可以 “帶水壓開采 ”，但必須制訂安全措施。根據(jù)突水系數(shù)公式計算后得知， 超化礦-300水平開采標(biāo)高均在 -300 以下，屬嚴(yán)重受水害威脅。必須制訂并嚴(yán)格落實 “帶壓開采”安全措施。四、承壓水體上開采技術(shù)方案1 、深降強(qiáng)排采用疏水井巷、疏水鉆孔，將含水層水位降低至開采水平以下，以保證安全開采。但疏水工程量大，設(shè)備多，電耗大，投資大 ； 若井田 內(nèi)有奧灰，水量大、補(bǔ)給充足，難以實現(xiàn)深降強(qiáng)排方案。2、外截內(nèi)排先采用帷幕注漿，截堵補(bǔ)給水源。再疏干降壓，將承壓水水位降 至開采水平以下。要求水文地質(zhì)條件清楚，補(bǔ)給徑流集中，帷幕截流 工程易施工。3

10、、帶壓開采 在開采過程中利用隔水層阻力，防止底板突水。承壓水水位高于 開采水平，底板要有足夠的強(qiáng)度能承受承壓水的壓力。帶壓開采方案 經(jīng)濟(jì)，但要探明水文地質(zhì)條件，進(jìn)行論證，并采取安全措施。4、綜合治理、帶壓開采帶壓開采，開采前，堵截地下水補(bǔ)給水源 ;開采過程中， 疏水降壓。 該方案既安全又經(jīng)濟(jì)。五、安全技術(shù)措施 根據(jù)以上方案對比，綜合治理、帶壓開采較為可行，具體措施如 下：1、防治水 換行 安全技術(shù)措施(1) 做好水文地質(zhì)及構(gòu)造地質(zhì)工作：了解含水層、隔水層、巖溶、 斷層、裂隙分布、承壓水賦存徑流、補(bǔ)給水源通路等情況。地質(zhì)構(gòu)造 方面尤其要盡量查明井田內(nèi)落差大于 5 米斷層的水文情況，并按規(guī)定 留設(shè)

11、防水煤 (巖)柱。必須揭露時，要采取預(yù)注漿封堵加固等安全技術(shù)措 施。(2) 加強(qiáng)防探水工作：超前探明底板隔水層厚度、底板含水層含水 性能、地下水導(dǎo)升高度、斷層含水性能及裂隙富水程度，要查明各采 掘工作面煤層與承壓含水層之間的隔水層厚度變化情況，以及臨界隔 水層厚度變化情況，以便及時為生產(chǎn)提供安全保證。當(dāng)局部區(qū)域煤層 底板隔水層厚度小于臨界隔水層厚度時應(yīng)制定特殊措施或禁止開采。(3) 建立井上下水位水量實時監(jiān)測系統(tǒng)，繼續(xù)增加井上下水文觀測孔的數(shù)量，分別形成02和L1-3水位觀測系統(tǒng)，設(shè)置井下水量觀測站， 建立水文觀測制度，及時收集和整理水文觀測資料，及時掌握水位水 量變化情況。(4) 對于查明的

12、底板較為破碎的地段以及低阻異常區(qū)，要對其進(jìn)行 注漿加固處理后，確保安全生產(chǎn)。(5) 嚴(yán)格執(zhí)行 "工作面在投產(chǎn)前必須進(jìn)行直流電法物探 "制度和底板 注漿加固改造的有關(guān)規(guī)定，對物探出的底板富水低阻異常區(qū)，提前打 鉆對太原組L14灰?guī)r富水區(qū)注漿改造加固。(6) 在采掘過程中，嚴(yán)格執(zhí)行 “預(yù)測預(yù)報，有疑必探，先探后掘，先 治后采”的原則和 “防、堵、疏、截、排 ”的防治水方針。(7) 井下主排水設(shè)備和各地點排水設(shè)備經(jīng)常處于完好狀態(tài)，特別是 在雨季前要組織一次試運(yùn)轉(zhuǎn)，增加排水設(shè)備，提高排水能力，確保各 設(shè)備能正常投入使用。(8) 必要時設(shè)置專門的疏水巷道和疏水鉆孔， 對局部塊段降壓疏干， 降低高承壓含水層水壓至安全水頭值以下。(9) 每年要編制年度防治水工作計劃，并對上年度防治水工作進(jìn)行 總結(jié)，完善防治水措施(10)完善 31 采區(qū)排水系統(tǒng)： 31 采區(qū)涌水自流至 31 采區(qū)水倉，經(jīng) 31 采區(qū)泵房排水設(shè)施將涌水排至 -300水平水倉，最后經(jīng) -300主泵房排 水設(shè)施通過排水鉆孔排至地面。(11)對水壓大于3MPa的回采工作面，全部對L1-3灰進(jìn)行底板預(yù)注 漿加固。2、開采安全技術(shù)措施(1) 選擇開采：按先易后難、由淺入深、先簡單后復(fù)雜的原則進(jìn)行 開采;對條件相同的煤層，先進(jìn)行試采，總結(jié)經(jīng)驗，找出規(guī)律，再逐步 推廣應(yīng)用。(2) 設(shè)置