煤礦工作面水害防治實(shí)施方案

1、PAGE 山西中煤華晉能源有限責(zé)任公司王家?guī)X煤礦掘進(jìn)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(zé)任公司王家?guī)X煤礦掘進(jìn)工作面防治水方案王家?guī)X煤礦項(xiàng)目是經(jīng)國(guó)家發(fā)改委核準(zhǔn)（發(fā)改能源1563號(hào)），國(guó)務(wù)院第100次常務(wù)會(huì)議批準(zhǔn)，由華晉焦煤有限責(zé)任公司投資開發(fā)的國(guó)家和山西省重點(diǎn)項(xiàng)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(chǔ)量14.24億噸，主采2號(hào)、10號(hào)煤層。2010年3月28日，井下20101工作面回風(fēng)巷發(fā)生透水后，項(xiàng)目建設(shè)停建。2011年10月15日，經(jīng)上級(jí)主管部門批準(zhǔn)，王家?guī)X煤礦項(xiàng)目開始復(fù)建，為確保復(fù)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(jí)文件

2、規(guī)定要求，特編制王家?guī)X煤礦掘進(jìn)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?gòu)?qiáng)烈侵蝕的低中山地貌，地面標(biāo)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(jiǎn)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(jiǎn)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(xì)粒砂巖。底板大部分為粉砂巖和泥巖，個(gè)別為細(xì)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(xì)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(yán)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(bǔ)充勘探資料，主采煤層頂板裂隙含水層補(bǔ)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(biāo)高為+772.04+952.69m，采掘生產(chǎn)活動(dòng)受水害影響不大，防治水工作易于

5、進(jìn)行。煤層底板奧灰?guī)r溶含水層補(bǔ)給條件一般，補(bǔ)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(biāo)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(fēng)化帶底界距2#煤層頂板距離均在100m以上，而導(dǎo)水裂隙帶高度平均為82.31m，正常地段對(duì)2#煤開采不會(huì)構(gòu)成威脅，但局部溝谷低洼處，長(zhǎng)年存在少量流水，雨季匯水

6、，局部地帶地表水可以通過導(dǎo)水裂隙帶涌入井下，開采時(shí)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(dǎo)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(dǎo)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(duì)較深（389.20659.17m）。根據(jù)奧灰?guī)r溶水水位標(biāo)高和煤層底板標(biāo)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(yàn)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(gè)小煤窯豎井，綜合物探探查發(fā)現(xiàn)首采區(qū)存在11個(gè)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(dǎo)水：斷層導(dǎo)水機(jī)理比較復(fù)雜，與水壓、斷層規(guī)模、開采擾動(dòng)等多種因素有關(guān)。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?dòng)裂隙導(dǎo)水。由于本井田內(nèi)煤層厚度較大，2#、10#煤層的導(dǎo)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(dǎo)水裂隙進(jìn)入礦井。3、封閉不良鉆孔導(dǎo)水。上世紀(jì)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(dǎo)水。小煤窯私挖濫采，是國(guó)有煤礦安全生產(chǎn)的嚴(yán)重水災(zāi)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(dǎo)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(shí)40分，20101工作面回風(fēng)巷掘至開口處向里797.80m時(shí)，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(qiáng)度為42432m3/h，淹沒水位標(biāo)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(cái)產(chǎn)損失。經(jīng)專家

10、調(diào)查組對(duì)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(fù)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(duì)生產(chǎn)掘進(jìn)有一定影響。老空區(qū)透水災(zāi)害隱蔽性強(qiáng)、來勢(shì)兇猛、瞬時(shí)水量大、破壞性強(qiáng)，對(duì)人員生命和財(cái)產(chǎn)威脅巨大，因此，預(yù)防老空區(qū)水任務(wù)十分艱巨。目前，尚無小煤窯開采詳實(shí)資料，井下恢復(fù)生產(chǎn)后，依然存在老空區(qū)水威脅。三、掘進(jìn)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(zāi)預(yù)防十分困難，很容易出現(xiàn)探查盲區(qū)而導(dǎo)致事故發(fā)生，一些老巷道甚至是躲避洞、絞車窩、臨時(shí)水倉(cāng)等，一旦揭露，都有可能大量出水。因此，老空區(qū)水防治技術(shù)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(diǎn)，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(xiàng)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(guān)系，特制訂綜合物探、鉆探、防治水技術(shù)管理工作流程。1、井下所有掘進(jìn)巷道必須采用綜合物探（直流電和瑞利波方法）進(jìn)行探查，井下物探施工結(jié)束后，物探隊(duì)?wèi)?yīng)該在一個(gè)工作日內(nèi)向掘進(jìn)施工單位、礦井項(xiàng)目管理部提交經(jīng)審查簽字的探測(cè)成果。2、礦井項(xiàng)目管理部、31處項(xiàng)

12、目部和物探隊(duì)，結(jié)合施工區(qū)域水文地質(zhì)資料，對(duì)物探成果進(jìn)行分析、研究，審查探測(cè)成果的可靠性和危險(xiǎn)性：（1）如果物探成果顯示掘進(jìn)前方異常危險(xiǎn)，巷道不能正常掘進(jìn)，要求鉆探隊(duì)立即提交單個(gè)鉆窩探放水設(shè)計(jì)，加強(qiáng)探放水。鉆孔設(shè)計(jì)必須符合防治水規(guī)定。鉆探隊(duì)在探放水施工中，應(yīng)經(jīng)常向礦井項(xiàng)目管理部及分管領(lǐng)導(dǎo)反映鉆孔施工情況，礦井項(xiàng)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(jìn)或需采取其他措施。（2）如果物探異常不明顯，經(jīng)鉆探驗(yàn)證后（鉆孔布置可以適當(dāng)減少，一般為35個(gè)），水文條件簡(jiǎn)單，巷道可以掘進(jìn)，礦井項(xiàng)目管理部就及時(shí)下發(fā)掘通知單。 （3）每段鉆探施工結(jié)束后，一個(gè)工作日內(nèi)，31處項(xiàng)目部應(yīng)必須向礦井地質(zhì)組提交鉆探

13、總結(jié)報(bào)告（一式8份，地質(zhì)、安全、技術(shù)、生產(chǎn)副總、地測(cè)副總、總工、礦長(zhǎng)、監(jiān)理），再由地質(zhì)組下發(fā)相關(guān)單位和人員。3、掘進(jìn)區(qū)隊(duì)要積極配合物探、鉆探工作，做好掘進(jìn)巷道的防治水工作。對(duì)掘進(jìn)過程中出現(xiàn)的異常情況，應(yīng)及時(shí)向相關(guān)部門、礦領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)。4、每個(gè)段長(zhǎng)掘進(jìn)施工完成后，由地測(cè)組負(fù)責(zé)通知物探隊(duì)、鉆探隊(duì)按規(guī)定程序進(jìn)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(jìn)過程中，礦井項(xiàng)目管理部應(yīng)安排人員經(jīng)常深入現(xiàn)場(chǎng)掌握情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)匯報(bào)并處理。四、掘進(jìn)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(diǎn)采取以下手段。一是井下超前綜合物探；二是有目的、針對(duì)性地進(jìn)行鉆探放水；三是掘進(jìn)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(shù)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(yán)格執(zhí)行“逢掘必探”。2、隊(duì)伍要求：必須為專職、資質(zhì)證書不低于甲級(jí)，人員長(zhǎng)期駐守在礦、并參與礦上安全生產(chǎn)活動(dòng)。3、地質(zhì)任務(wù)：必須查清掘進(jìn)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(jìn)距離為80m，留20m右的安全距，依次循環(huán)。5、嚴(yán)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(jìn)，逐段探測(cè)、長(zhǎng)短結(jié)合、不探不掘、不探不采；探掘分離、

15、專職隊(duì)伍，專用設(shè)備；鉆探不掘進(jìn)、掘進(jìn)不鉆探。2、31處項(xiàng)目部及時(shí)編制探放水設(shè)計(jì)，鉆探隊(duì)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，對(duì)不按設(shè)計(jì)和規(guī)程、措施進(jìn)行探放水的，探水鉆孔深度不符合設(shè)計(jì)要求或探水超前距小于規(guī)定的，必須停止作業(yè)并嚴(yán)肅處罰。3、鉆探設(shè)計(jì)審批程序：?jiǎn)挝还こ烫椒潘O(shè)計(jì)必須報(bào)31處審批，礦井項(xiàng)目部組織會(huì)審，報(bào)公司備案。單個(gè)鉆窩探放水設(shè)計(jì)，必須經(jīng)31處項(xiàng)目部審批，報(bào)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(diǎn)探查二種。水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單、危險(xiǎn)性較小和地段，物探成果無明顯異常，采用一般鉆探驗(yàn)證，鉆孔孔數(shù)一般為35個(gè)。水文地質(zhì)條件復(fù)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(zhǎng)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(chǎng)內(nèi)進(jìn)行，鉆機(jī)最大鉆深不小于150米。6、正常巷道探測(cè)，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(shù)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(yàn)。每個(gè)鉆孔均安裝孔口閘閥，出水鉆孔應(yīng)安裝有壓力表。終孔孔徑一般不大于70mm。 加強(qiáng)判層，及時(shí)做好與地質(zhì)、水文地質(zhì)有關(guān)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(yàn)收嚴(yán)格按照探放水管理制度執(zhí)行。 鉆進(jìn)時(shí)，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(shí)，必須立即停機(jī)、停電，及時(shí)匯報(bào)調(diào)度。 掘進(jìn)工作面探放水必須實(shí)行掛牌管理和允許掘進(jìn)（停頭）通知單制度。牌板內(nèi)容應(yīng)包括：巷道名稱、施工單位、鉆孔個(gè)數(shù)、鉆孔參數(shù)、迎頭位置、已經(jīng)掘進(jìn)距離、剩余距離、允許掘進(jìn)距離等。（三）、掘進(jìn)區(qū)隊(duì)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(qiáng)。為了更好地減少鉆探盲區(qū)帶來的水害威脅，掘進(jìn)區(qū)隊(duì)必須堅(jiān)持短掘短探、自查自探。1、技術(shù)要求：所有煤巷和半煤巖巷道掘進(jìn)必須進(jìn)行短掘短探，

18、掘進(jìn)區(qū)隊(duì)要安排專人負(fù)責(zé)落實(shí)。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(gè)數(shù)、垂直角應(yīng)在設(shè)計(jì)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(yīng)及時(shí)調(diào)整。施工人員應(yīng)當(dāng)相對(duì)固定，便于更好掌握異常規(guī)律和施工銜接，準(zhǔn)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(bào)，有突水威脅時(shí)，必須及時(shí)將施工人員撤至安全地點(diǎn)，待情況查明后方可施工。3、注意事項(xiàng)：短掘短探要有專門設(shè)計(jì)和施工技術(shù)措施，經(jīng)31處項(xiàng)目部審批后，報(bào)礦井項(xiàng)目部會(huì)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(shí)施

19、。嚴(yán)禁使用煤電鉆進(jìn)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(yù)防突水事故，要求在每個(gè)掘進(jìn)工作面必須建立可靠的排水系，一旦發(fā)生較大涌水時(shí)，保證立即進(jìn)行排水。1、加快主副平硐貫通施工和礦井永久水倉(cāng)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(dú)立系統(tǒng)必須保證設(shè)備運(yùn)行完好，其中碟子溝臨時(shí)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(dú)立的排水系統(tǒng)外，應(yīng)加快啟用硐底水倉(cāng)進(jìn)程，硐底水倉(cāng)系統(tǒng)形成后礦井抗災(zāi)害能力將大大提升。3、進(jìn)入采區(qū)巷道施工，應(yīng)在每個(gè)所掘巷道至少配備2臺(tái)（一臺(tái)工作，一臺(tái)備用）排水能力不低于150m3/h、揚(yáng)程不小于50m的潛水泵和相應(yīng)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(yīng)安裝在巷道最低處，頂板支護(hù)必須完好。5、排水管路必須隨工作面掘進(jìn)及時(shí)延伸，一般距迎頭不大于50m。6、施工單位負(fù)責(zé)排水系統(tǒng)設(shè)備檢修維護(hù)，確保設(shè)備運(yùn)行完好。7、所有排水系統(tǒng)應(yīng)實(shí)行雙回路供電，確保系統(tǒng)供電安全可靠。（五）其他安全、技術(shù)保障措施1、礦井項(xiàng)目管理部和31處項(xiàng)目部必須完善防治水組織機(jī)構(gòu)和技術(shù)保障體系，建立建全六項(xiàng)管理制度、四種圖紙和三種臺(tái)帳（臨煤工發(fā)2011437號(hào)），配齊防治水專職人員，尤其是31處項(xiàng)目部必須配備相應(yīng)的專職防治水人員。六項(xiàng)制度：水害防治崗位責(zé)任制；水害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)制度