彭家灣煤礦礦井防治水措施

2022-04-04 05:51:18 字數 4709 閱讀 9480

一、礦井開拓、開採所採取的安全保證措施

1、礦井開拓位置及層位選擇

該礦井為整合礦井,建設規模為15萬噸/年,整合後礦區範圍由12個拐點座標圈定,面積1.1398平方公里,開採標高由1400m至1300m。

設計採用斜井開拓方式。主井、副井和回風井的井口位置位於工業場地內,主井井口座標:x=2969056,y=35566024,z:

+1390;副井井口座標:x=2969036,y=35566051,z:+1390m; 回風井井口座標為x=2969052,y=35566105,z=1400m。

主井、副井和回風井井筒均穿層布置在煤層基岩之中,採用半圓拱型錨噴支護, 1535m軌道石門、1535回風石門布置在基岩之中,採用錨噴支護;1號回風斜巷、1號材料斜巷、2號回風斜巷和2號材料斜巷傾斜布置在基岩之中,採用錨噴支護。

首採工作面布置在上覆煤層的c14煤層的一採區的11401採面。回採時同時布置兩個掘進工作面(11402運輸順槽和11402回風順槽)。兩個掘進工作面布置在c14煤層之中,採用11號礦用工字鋼梯形棚支護。

三條主井筒在穿過煤層時、1535石門揭煤時、11401採面巷道掘進過程中均有遇到老窯水的可能,所以所有巷道的掘井和維護過程中為預防老窯積水突然湧出,必須做到「有掘必探,先探後掘」。

2、採掘工程所採取的防水措施

根據礦井煤層賦存條件和水文地質條件,礦井開拓開採主要採取以下安全保證措施:

(1)針對煤層淺部小窯較多、老空區不准的特點,在地質部門所做工作的基礎上,礦井生產單位必須採用先進的手段,查清老空區分布範圍,留設安全煤柱。精確掌握老窯開採範圍,保證邊界煤柱的寬度。

(2)按《煤礦安全規程》規定留設防水煤柱,露頭附近留設防水煤岩柱;禁止巷道進入防水煤柱。

(3)留設採區及井田邊界隔離防水煤柱。

(4)對可疑斷層及因採動影響而可能導水的斷層留設斷層防水煤柱。

(5)對巷道開拓及回採所可能遇到的斷層提前進行探放水,查明斷層的水文地質要素,據此經技術經濟比較採取留設防水煤柱、注漿堵水、疏放等措施。

(6)如在勘探中發現有陷落柱,則必須查明陷落柱的水文地質要素(包括陷落柱頂面到達的巖(煤)層高度、陷落柱定位、對煤層開採的影響程度,陷落柱的導水性、水壓、預計的湧水量等),據此經技術經濟比較採取留設防水煤柱、井下或地面注漿堵水、井下探放水等措施。

(7)對未封閉好的鑽孔根據具體情況採取重封、留設防水煤柱、探放鑽孔水等措施。

(8)對於影響採掘的老空水採取探放疏水的措施。

(9)對主要含水層建立地下水動態觀察系統,進行地下水動態觀測、水害預報,並制定相應的「探、防、堵、截、排」綜合防治措施。

(10)配備足夠數量的探放水裝置及hfv~c型液壓驅動注漿堵水裝置。

(11)主要巷道盡量布置在隔水層或弱含水層中。

(12)對礦井採掘工程所影響到的各含水層、斷層,必須作出水文地質評價,進行提前預報,以便採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絡。

(14)c14煤層中存在大量採空區,積水量大,在c4煤層採空區必須留設足夠的防水煤柱,在掘進的過程中必須堅持「有掘必探,先探後掘」的原則。

(15)c16煤層中掘進,必須進行探水和疏放水。

二、防水安全煤(巖)柱留設

(一)防水安全煤(巖)柱的種類與原則

1、防水安全煤(巖)柱的種類

本礦井水文地質條件簡單,但井田內各含水層之間的垂直水力聯絡通道不清楚,含水層的裂隙發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絡有待進一步查明, 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)側防水煤(巖)柱;

(2)煤層露頭防水煤(巖)柱;

(3)井田邊界安全(防水)煤(巖)柱;

(4)採區邊界防水煤(巖)柱;

(5)水淹區或老窯積水區四周留設防水(巖)柱;

(6)井筒防水煤(巖)柱。

2、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(疏放或注漿很不經濟時)的地區採掘時,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。

為了多採煤炭,充分利用資源,也可以用採後充填、疏水降壓、改造含水層(充填岩溶裂隙)等方法,消除突水威脅,創造少留煤柱的條件。

(3)留設防水煤(巖)柱必須與礦井的地質構造、水文地質條件、煤層賦存條件、圍岩的物理力學特性、煤層的組合結構方式等自然因素密切結合,還要與採煤方法、開採強度、支護方式等人為因素相適應。

(4)乙個井田或乙個水文地質單元的防水煤(巖)柱應該在它的總體開採設計中確定。即開採方式和井巷布局必須與各種煤柱的留設相適應,否則會給以後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)柱必須統一考慮確定,以免某一煤層的開採破壞另一煤層的煤(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)柱一經留設即不得破壞,巷道必須穿過煤柱時,必須採取加固巷道、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)柱所需要的資料必須在本地區取得。鄰區或外地的資料只能參考,如果需要採用,應適當加大安全係數。

(9)防水岩柱中必須有一定厚度的粘土質隔水岩層或裂隙不發育、含水層極弱的岩層,否則防水岩柱將無隔水作用。

(二)防水煤(巖)柱計算方法與計算結果

(1)斷層防水煤(巖)柱計算方法與計算結果

①斷層導水性**

根據資源儲量核實報告,礦區範圍內有一條較大的p1斷層從西到東橫穿礦區。根據生產礦井實踐經驗,回採引起岩層移動,導致區域性應力重新分布,極易使斷層的導水性增強。未探明的地質構造,嚴重威脅礦井的安全生產。

因此,施工及生產過程中還應從井下應力變化以及開採引起的冒落裂隙帶的實際情況,分析斷層兩盤岩性,採取必要的防水安全措施。

②斷層煤柱留設

根據「煤礦安全規程」及「礦井水文地質規程(試行)」,應留設斷層防水煤柱,根據「礦井水文地質規程(試行)」附錄八,斷層上盤防水煤柱留設寬度按下式計算:

式中:i一煤柱留設的寬度,m;

k一安全係數,取5;

m一煤層厚度或採高;

p一水頭壓力mpa; 100x9.8x10000x10—6二9.8mpa

kp一煤的抗張強度,根據經驗暫取1.5mpa。

根據要求,斷層煤柱的留設不得低於20m,本設計取20m。

(2)井田邊界煤柱和採區邊界煤柱:本井田南部為煤層露頭,屬人為邊界,邊界留煤柱寬20m。

井田邊界煤柱:

根據要求採區邊界煤柱留設20m。

採區邊界煤柱:該礦井只劃分為乙個採區開採,不考慮採區煤柱的留設。

(3)煤層露頭防水及沖溝防水煤岩柱的計算方法與計算結果本礦井的c14和c16煤層均出露地表,以及部分沖溝距離煤層較近,應防止地表水和風化基岩水滲入井下,根據「三下開採規程」的規定留設防水煤柱。按「三下開採規程」水體型別的規定,本礦井水體採動等級屬i級,設計採用下列公式計算防水煤柱高度:

hsh≥hli+hb+hbili

式中:hsh一防水煤柱高度,m;

hli一導水裂隙帶高度,m;

hb一保護層厚度,m;

hbil,一地表裂縫深度,m。

c14煤層頂板為粉砂質泥岩及泥質粉砂岩,少部分泥岩。根據上覆岩層岩性及硬度,按中硬岩計算導水裂隙帶高度:

地表裂縫深度hbili,因本區無實測資料,根據「三下開採規程」附表6-7(部分煤礦地表裂縫深度實測資料),取其中資料平均值的1.1倍(考慮到大部分地段無第四系覆蓋層),c14煤層的地裂縫深度為hbili=1.1m=1.

1×l.9=2.09(m)。

c16煤層的地裂縫深度為hbili=1.1m=1.1×2.38=2.62(m)

因此,c14煤層的煤層露頭防水及沖溝防水煤岩柱為

hsh≥h1i+hb+hbili=37.57+9.5+2.09m=49.16m

c16煤層的煤層露頭防水及沖溝防水煤岩柱為

hsh≥hli+hb+hbili= 40.85+11.9+2.62m=55.37m

需要指出的是,由於地質條件的不確定性,設計與實際情況難以完全吻合。生產時應加強「三帶」觀測,積累經驗,必要時調整安全煤柱,以使安全煤柱符合安全、經濟的原則。

(5)c14煤層採空區四周防水煤柱的留設

礦區範圍內m14煤層被原有小窯採空,採空的範圍無法測量,只能根據貴州奇星資源勘查開發****提交的《貴州省織金縣彭家灣煤礦資源儲量核實報告》中的開採範圍確定,煤柱的留設考慮為25m。

(6)井筒防水煤柱留設

主要井筒布置在基岩之中,考慮留設20m寬然後按65°的角度留設防水煤柱。

三、疏水降壓措施

疏水降壓是指煤層頂板或煤層含水層的疏幹,以及煤層頂底板含水層的降壓,使頂底板含水層水壓降低至採煤安全時的水壓。

《礦井水文地質規程》第39條規定,煤層(組)頂板導水裂隙帶範圍內分布有富含水層,或煤層底板以下賦存岩溶、裂隙富含水層,而「底板安全隔水厚度」不足的礦井,必須進行疏幹或降壓開採。同時第40條規定被鬆散富含水層所覆蓋、埋藏淺的緩傾斜煤層,需要進行疏幹開採時,應進行專門水文地質勘探或補充勘探,查明水文地質條件,並根據勘探成果選定疏幹方法,制定疏千方案。

由於本礦淺部煤層老窯較多、採空範圍較大,採空區及老窯積水情況不清除,礦井存在採空區及老窯形成的承壓水的可能,礦井建設和生產中須採用疏水降壓措施,同時在礦井生產期間加強水文地質工作,對具突水危險性區域,必須應及時進行探放水,以保證礦井生產安全。

疏水降壓地點主要是在煤層開採時從採空巷道頂底板打疏放水孔放水降壓。

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