淺析奧灰水帶壓開采安全技術(shù)

精品文檔-下載后可編輯淺析奧灰水帶壓開采安全技術(shù)【摘要】礦井開采深度不斷延伸，奧灰水水壓逐漸加大，對深部開采帶來很大的水害威脅，鶴煤八礦通過對本礦井奧陶系灰?guī)r含水層進(jìn)行水害威脅分析，采區(qū)帶壓開采技術(shù)，對奧灰水水害威脅進(jìn)行有效防治。

【關(guān)鍵詞】奧陶系灰?guī)r含水層；水害威脅分析；帶壓開采安全技術(shù)措施

前言

隨著淺部煤炭資源的枯竭，礦井開采深度不斷延伸，來自煤層底部奧陶紀(jì)灰?guī)r高承壓水的危害日趨加劇，對深部開采帶來很大的水害威脅?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定，在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時，可以“帶壓開采”，但因我國地質(zhì)條件復(fù)雜，開采方法各異，帶壓開采理論、技術(shù)還不夠完善，以至于礦井突水事故時有發(fā)生，因此帶壓開采的研究多年來一直是許多礦井防治水人員關(guān)注的問題。鶴煤八礦隨著開采深度的延伸，即將面臨來自奧灰水的威脅，為有效防治水害，鶴煤八礦防治水人員積極探索帶壓開采技術(shù)。

1.概況

鶴煤八礦始建于1958年6月，1960年5月投產(chǎn)，通過改擴建，2022年核定生產(chǎn)能力為81萬t/a，本井田第三系礫巖裂隙孔隙含水層直接覆蓋于二1煤露頭之上，對開采有直接充水作用，屬于水文地質(zhì)條件中等礦井。

奧陶系中統(tǒng)馬家溝灰?guī)r，出露于井田西部，總厚599.70米，奧陶系灰?guī)r含水層，主要以碳酸鹽巖組成，灰?guī)r巖溶發(fā)育，距離二1煤124.66～164.57米，平均152.30米，富水性強，含水量大，由于奧陶系灰?guī)r西山大面積廣泛出露，以大氣降水補給為主。井田西部奧陶系灰?guī)r出露區(qū)，裂隙發(fā)育有三組，平均每3～4米發(fā)育裂隙一條。奧陶系灰?guī)r含水層，距離二1煤124.66～164.57米，平均152.30米。在淺部奧陶系灰?guī)r水通過斷層有可能補給八層灰?guī)r和二1煤底板砂巖含水層，成為回采二1煤的間接充水因素。

2.水害威脅分析

奧灰水水位海拔標(biāo)高為+116～137m，年升降幅度3～5m，現(xiàn)八礦奧灰水水位海拔標(biāo)高為+117m左右。奧灰距離礦區(qū)主要開采煤層山西組二1煤層150～180m，距太原組一11煤層約30m。生產(chǎn)礦井現(xiàn)在開采活動在海拔標(biāo)高-400～-600m之間，二1煤層底板承受奧灰水壓42kg/cm2～73kg/cm2。由于太原組、本溪組地層阻隔，正常情況下開采二1煤層奧灰水不會進(jìn)入礦井。安全隔水層厚度和突水系數(shù)計算如下：

（1）根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》，附錄四提供的安全隔水厚度計算公式：

……①

式中：t—安全隔水厚度（m）；L—采掘工作面底板最大寬度（3.8m）取工作面老頂初次來壓步距20m；γ—隔水層巖石的容重（22.5MN/m3）；KP—隔水層巖石的抗張強度（26Mpa）；P—底板隔水層承受的水頭壓力6.95Mpa。

（2）奧陶系灰?guī)r安全隔水厚度

根據(jù)補堪報告，奧陶系灰?guī)r的原始水位標(biāo)高為116.87—120.34米，取其最大值。礦井現(xiàn)最低標(biāo)高為-575米，因此，奧陶系理論水頭壓力為6.95Mpa。帶入①式計算出t=29.9米。奧陶系灰?guī)r含水層距離二1煤層平均距離為152.30米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于29.9米的安全隔水厚度。

（3）突水系數(shù)計算：T=P/M……②

底板隔水層承受的水頭壓力6.95Mpa；奧陶系灰?guī)r的原始水位標(biāo)高為116.87—120.34米，取其最大值。礦井現(xiàn)最低標(biāo)高為-575米，帶入②式計算出T=0.043Mpa/m。小于《煤礦防治水規(guī)定》要求的不大于0.1Mpa/m。

綜上所述，礦井的二個主要含水層的隔水厚度均大于所需的安全隔水厚度，屬于安全帶壓，但是由于奧陶系灰?guī)r含水量較大，一旦發(fā)生突水，將造成礦井被淹。因此，對奧陶系灰?guī)r含水層礦井應(yīng)采用以防為主的防治水措施，即采取措施防止奧陶系灰?guī)r突水。

3.帶壓開采安全技術(shù)措施

防止奧陶系灰?guī)r突水的措施主要是：在礦井開拓巷道必須通過落差較大的斷層時，必須堅持“預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的探放水工作原則，對斷層的導(dǎo)水性進(jìn)行超前探測，在斷層導(dǎo)水的情況下采取注漿的方式進(jìn)行堵水，在斷層不導(dǎo)水的情況下，在斷層附近進(jìn)行采掘活動時必須留設(shè)防水煤柱，以防止因采掘活動導(dǎo)致斷層產(chǎn)生遲后導(dǎo)水效應(yīng)。

因此，在上述情況下，鶴煤八礦在開采二1煤層時，采取帶壓開采安全技術(shù)措施：

（一）、綜合探查，查清水文地質(zhì)條件

①地面采用三維地震、鉆探、井下采取直流電發(fā)儀、超前探測等技術(shù)手段，查明礦井水文地質(zhì)條件，探明落差大于20m斷層的位置、產(chǎn)狀及導(dǎo)水性，了解奧灰至開采煤層的間距及其變化，了解奧灰與含水層之間的水力聯(lián)系。

②堅持奧灰地下水觀測，并堅持定期（每月三次）觀測，了解掌握奧灰水水位動態(tài)。

（二）、定期礦培訓(xùn)中心組織職工進(jìn)行防治水及水害避災(zāi)知識的學(xué)習(xí)，認(rèn)真學(xué)習(xí)掛紅、掛汗，空氣變冷，出現(xiàn)霧氣，頂板淋水加大，底板鼓起，有臭味等突水征兆，讓每個職工都能清楚的知道發(fā)生水災(zāi)事故后，應(yīng)該采取的急救措施，熟記自己所在的地區(qū)的避災(zāi)路線，并定期進(jìn)行水災(zāi)事故演習(xí)。

（三）、定期安排人員檢查礦井或地區(qū)的防水或密閉的情況，并將檢查情況記錄在記錄本上，確保礦井或地區(qū)的防水或密閉的可靠性。

（四）、礦井每年進(jìn)行一次聯(lián)合排水試驗，確保礦井綜合排水能力達(dá)到《煤礦防治水規(guī)定》要求。

（五）、留設(shè)防水煤柱是防止奧灰突水的主要措施。在查明斷層的基礎(chǔ)上，對礦區(qū)較大規(guī)模的斷層（落差大于80m），按有關(guān)規(guī)程留設(shè)防水煤柱界線，防水煤柱內(nèi)不準(zhǔn)進(jìn)行任何采掘活動；對中等規(guī)模的斷層（落差30～80m），防水煤柱留設(shè)根據(jù)斷層的導(dǎo)水性確定。

（六）、突水后封堵治理措施。奧灰水水壓高、水量大，水源充沛，不易疏干，一旦發(fā)生突水，必須進(jìn)行封堵。采用地面打鉆注漿封堵突水