鄭煤集團東坪煤礦
「帶水壓開採」安全技術措施
編制單位：鄭煤集團東坪煤礦
編制日期：2023年9月
東坪煤礦二1煤層「帶壓開採」引數計算
一、概況
東坪煤礦位於鄭州礦區登封煤田白坪井田淺部，處於地下水徑流區，主要開採煤層為二疊系下統山西組下部的二1煤和太原組底部的一3煤層。
東坪煤礦設計礦井湧水量為100m3/h，設計最大湧水量157m3/h，水倉容量1130 m3，目前礦井湧水量100m3/h。礦井主排水系統安裝了三颱d155－64×6水幫浦三颱，水幫浦聯絡排水能力為260 m3/h，排水能力滿足《煤礦安全規程》要求。
（一）、地質構造
本礦區位於白坪井田東南部二1煤層露頭附近，屬於嵩山背斜與箕山背斜之間的潁陽～蘆店向斜的南翼東段，嵩箕構造區。從煤層底板等高線圖及礦區地質剖面圖上可以看出，總體構造形態為一地層走向280°，傾向10°，傾角15～23°的單斜構造。區內僅在其東邊界發育一條正斷層（即箕f31）。
在本礦的開採過程中，未遇見大的斷層和褶曲，本礦區地質構造復程度雜應為簡單。
（二）、水文地質條件
該礦水文地質條件中等。
影響開採的主要水源為煤層底板以下的石炭系上統太原組上部的l7—8層石灰岩、下部的l1—4層灰岩和∈石灰岩含水層。以上含水層均為承壓含水層，其中l7—8層灰岩為二1煤層底板含水層，距二1煤層約20m，含水性較若，易疏幹，是礦井疏放物件。l1—4層灰岩為主要承壓含水層，它與下部寒武系灰岩含水層有較密切的水力聯絡，距二1煤層底板平均45m。
另外，該區域二1煤層頂板大佔砂岩含水層，一般含水性較弱，逕流條件差，水源不豐富，不足以對礦井構成影響。
東坪煤礦設計開採最低標高－100m，根據登封分公司水位觀測結果，目前井田內寒灰水位標高為+155.0m.。因此，東坪煤礦「帶水壓開採」主要針對的是l1—4層灰岩含水層和寒武系灰岩含水層。
二、帶壓開採可行性計算：
1、根據斯列沙遼夫公式：
h臨=2kp+rt （公式一）
t臨= (公式二)
式中：h臨—隔水層底板的臨界水壓值（t/m2）
t 臨—隔水層底板的臨界厚度（m）
l—採區巷道底寬或回採工作面最大的控頂距（m）
kp—底板隔水層岩石的抗張強度（t/m2）
r—底板隔水層岩石的容重（t/m3）
h—作用於底板隔水層的水壓值（t/m2）
根據以上兩式算出的臨界值，與礦井實際存在的水壓值及隔水層厚度比較，若：
（1）、作用於隔水層底板的實際水壓值小於h臨，但實際的底板隔水層厚度大於t 臨 ，則可認為底板穩定，一般可以正常採掘。
（2）、作用於隔水層底板的實際水壓值小於h臨 ，而實際的底板隔水層厚度小於t 臨 ，則可認為底板不穩定，要保證安全生產，必須採取安全措施。
（3）、作用於隔水層底板的實際水壓值大於h臨 ，而實際的底板隔水層厚度也大於t 臨 ，則可認為底板基本上是穩定的，但在岩石比較破碎地段，要採取安全措施。
（4）、作用於隔水層底板的實際水壓值大於h臨 ，而實際的底板隔水層厚度小於t臨 ，則可認為底板極不穩定，要保證安全生產，必須採取安全措施。
2、突水系數計算
根據公式： ts= p/(m-cp- m) （公式三）
式中：ts—突水系數mpa/m
p—隔水層底板承受的水壓值(mpa)
m、t—底板隔水層厚度（m）
cp—採礦對底板隔水層的擾動破壞（m）
mr___原始導公升高度m
計算實際突水系數值與本礦區臨界突水系數值ts臨比較，若ts＞ts臨，則工作面回採嚴重受水害威脅。根據《礦井水文地質規程》和鄭州礦區實際生產經驗，富水區或底板受構造破壞塊段臨界突水系數值ts臨取0.06mpa/m，正常塊段ts臨取0.
1mpa/m。
3、根據以上公式分別計算h臨 、t臨、ts
根據2023年鄭州礦務局地質勘探工程公司編制的《資源儲量核查報告》二1煤層底板以下主要隔水層岩性為砂泥岩，結合現有井下開採實際情況，公式中主要引數分別為：
kp—取隔水層最小平均抗張強度42.6t/m2
r—取隔水層岩石的平均容重2.60t/ m3
h—為（100+45+155）=300t/ m2
l—分別為5m和20m
m、t—底板隔水層厚度45m
cp—採礦對底板隔水層的擾動破壞厚度15m
mr—承壓水原始導公升高度5m
(一)掘進巷道
(1)當在煤層中掘進時，l取巷道寬度為5.0m，h取300t/ m2， t實=m=45m
代入公式
一、公式二，經計算得：
h臨=7018.2t/ m2>h實（300t/ m2 ）
t臨=9.01m，實際上（2）當在l7—8層灰岩掘進時，l取巷道寬度為5.0m，h取300t/ m2，t實=20m
代入公式計算得
h臨=2195.0t/ m2>h實（300t/ m2 ）
t臨=9.01m根據斯列沙遼夫公式，符合第（1）種情況，即：巷道掘進是安全的。
（二）採煤工作面
l取工作面初步放頂距20m，h取300t/ m2 ，t實=45m,代入公式
一、公式二，經計算得：
h臨=548.33t/ m2>h實（300t/ m2 ）
t臨=31.92m根據斯列沙遼夫公式，符合第（1）各情況，即：工作面回採時是安全。
突水系數計算
礦井開採最低標高為－100m，p為3.0mpa， m=45.0m，cp根據經驗取15m，m取5m，代入公式(3)計算得:
ts= 0.12mpa/ m
根據《礦井水文地質規程》，該係數大於0.1，存在突水危險。
再根據公式(3)進行反算，結果如下：
⑴當ts= 0.06mpa/m時,經過計算開採＋50m標高以上的二1煤層，不受底板水的威脅。
⑵當ts= 0.1mpa/m時，經過計算開採-50m標高以上的二1煤層，不受底板水的威脅。
三、結論：
通過斯列沙列夫公式計算，承壓含水層與開採煤層之間的隔水層能承受的水頭值大於實際水頭值。根據《煤礦安全規程》269條規定，東坪煤礦可以「帶水壓開採」，但必須制訂安全措施。
根據突水系數公式計算後得知，開採＋50m標高以上的二1煤層，不受突水威脅；在－50～＋50m標高之間的富水區或底板受構造破壞塊段開採二1煤層時，受突水威脅；在－50～＋50m標高之間的正常塊段開採二1煤層時，不受突水威脅；開採-50m標高以下二1煤層時，受水害威脅比較嚴重。為此，東坪煤礦特制訂 「帶壓開採」安全措施。
東坪煤礦二1煤層「帶壓開採」安全技術措施
根據《煤礦安全規程》和《煤礦防治水工作條例》張溝煤礦所採二1煤為帶壓開採。由於煤層底板隔水層平均厚度45m，根據以上計算的引數，依據《煤礦安全規程》第269條規定，是可以帶水壓開採的，特制定以下安全技術措施。
1、加強對「帶壓開採」工作的領導，成立「帶壓開採」領導小組
組長：張旭
副組長：劉羅義袁中亮
成員：王建鋒張海坤李金標趙福超
李四虎劉永坡
辦公室設在地質科，辦公室主任：王建鋒（兼）
帶壓開採領導小組要根據礦井生產接替情況，定期組織對井田內帶壓開採問題進行分析，研究和制定相應治理方案及安全技術措施。
2、充分發揮裝備作用，搞好「帶壓開採」工作。目前擁有的裝置為ixu—150型液壓鑽機2臺，裝置必須保持完好狀態。
3、在開採時要利用物探、鑽探手段，查明煤層底板承壓含水層的賦存及補給水源情況，為安全生產及防治水工作提供可靠的依據。
4、查明各採掘面底板與承壓含水層之間的隔水層厚度，並與安全隔水層厚度比較，當區域性區域煤層底板隔水層厚度小於臨界水層厚度時，採取區域性注漿前措施，加固底板隔水層，改造含水層為隔水層，增加隔水底板的厚度和強度，增強隔水底板的隔水能力等特殊措施或留設煤柱禁止開採。
5、在+50m標高以上時，可以正常開採；在+50m~-50m標高之間正常區域，也可以正常開採；在+50m~-50m標高之間富水區或構造複雜區，採取區域性注漿加固措施，對底板裂隙或構造帶進行加固，確認無突水危險後方可進行採掘活動；在-50m標高以下開採時，必須採取底板物探，對物探異常區進行底板注漿改造加固，確認無突水危險後方可開採。
6、採用物探手段，結合鑽探等手段查明井田內落差大於5m的斷層具體位置、含水性、導水等水文地質條件，分析是否存在與l1—4+∈3灰岩含水層導通的可能性，並按《規程》規定留設防水煤（巖）性。在斷層防水煤柱內嚴禁開採，若巷道必須穿過與l1—4+∈3灰岩含水層有水力聯絡的導水斷層時，要採取超前預注漿的方法封堵加固圍岩特別是加固底板及斷層破碎帶，並採取超前探放水、邊探邊進及增加排水能力等措施。
7、主要岩石巷道設計與布置時，對l1—4+∈3灰岩含水層應當採取隔離或留足防水岩柱的防治措施。
8、在採掘過程中，要嚴格執行「**預報、有疑必探，先探後掘、先治後採」的原則。
9、對有突水危險的地區，需進行區域性注漿加固底板隔水層時，則另行編制專門的防治水措施，並按許可權上報上級有關部門批准後方能進行生產。
10、加強對煤層底板各主要含水層的水位觀測，及時掌握水位變化情況，指導煤礦生產。
11、礦井主排水系統及採區排水系統要定期進行檢修測試，確保正常運轉。
12、每個工作面設計前，要認真查明採區內地質構造及水文地質條件，對工作面湧水量進行**，並提出合理的防治水措施及建議，設計足夠的臨時水倉和排水裝置，投產前一定要建立可靠的排水陣地。
帶壓開採安全技術措施
一 礦井基本情況 山西柳林滙豐興業曹家山煤業 位於柳林縣城東南7km處，行政區劃屬莊上鎮和陳家灣鄉，井田內由北向南有陳家焉村 高獅坡村 付家焉村 長焉村 張家社村 梨樹凹村和郭家山自然村。其地理座標為 東經 110 56 19 110 58 52 北緯 37 21 46 37 24 01 井田南北長...
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本礦4號煤層底板標高為590 700m，為承壓開採，區內4號煤層底板至奧灰頂面133m左右，發育有泥岩 砂質泥岩等數層隔水性強的岩層，井田構造簡單。計算突水系數的公式如下 ts p m cp 式中 ts 突水系數 f cm2 m p 隔水層承受的水壓 f cm2 m 底板隔水層厚度 m cp 採礦對...
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登封市xx煤業帶壓開採 安全技術措施 登封市xx煤業 二0一二年三月 一 礦井及井田基本概況 xx煤業 為2005年資源整合的礦井，是由原登封市宣化鎮岳爻煤礦 嶽窯聯營煤礦 富民煤礦和登封市大龍山 禹州市桃園勘探區進行整合而成。該礦井設計生產能力21萬噸 年，現今實際生產能力21萬噸 年，主要開採二...