朝阳煤矿矿井防治水专项设计

朝阳煤矿矿井防治水专项设计 二,一三年七月 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 1 目 录 1(概述 .............................................................................................................. 1 1.1目的和任务............................................................................................ 1 1.3水文与气象............................................................................................ 3 1.4地形地貌................................................................................................ 4 1.5以往的水文地质工作 ........................................................................... 4 1.6矿井现状................................................................................................ 4 1.7编制依据及技术 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ........................................................................... 6 2 矿井地质条件................................................................................................ 6 2.1矿井构造................................................................................................ 6 2.1.1构造............................................................................................... 6 2.1.2矿井构造与地震 .......................................................................... 6 2.2地层 ........................................................................................................ 8 2.3煤层及煤质.......................................................................................... 11 2.3.1含煤性 ........................................................................................ 11 2.3.2煤层............................................................................................. 12 2.3.2煤质............................................................................................. 13 3 矿区水文地质条件 ..................................................................................... 14 3.1矿区含(隔)水层 ............................................................................. 15 3.2矿井充水性因素分析 ......................................... 错误～未定义书签。 4 矿井水害防治 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ..................................................................................... 26 4.1水害防治方案的确定 ......................................................................... 26 2 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 4.2水害防治工程的设置 ......................................................................... 26 5 防水安全煤(岩)柱留设 ......................................................................... 27 5.1防水安全煤(岩)柱的种类 ............................................................. 27 5.2防水煤(岩)柱留设 ......................................................................... 28 5.2.1(防水煤(岩)柱的留设原则 ................................................. 28 5.2.2(防水煤(岩)柱的留设 ......................................................... 28 6 矿井防治水措施措施 ................................................................................. 33 6.1矿井开拓、开采所采取的安全保证措施 ......................................... 33 6.1.1矿井开拓工程位置及层位选择 ................................................ 33 6.1.2采掘工程所采取的防治水措施 .............................................. 34 6.2水害防治的组织措施 ......................................................................... 37 6.3疏水降压措施 ..................................................................................... 37 6.4井下探放水措施 ................................................................................. 39 6.4.1区域、局部探放水措施 ............................................................ 39 3 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 6.4.2探放水设备选择 .................................................................................... 47 6.4.4注浆堵水措施 ............................................................................ 49 6.5地表防治水措施 ................................................................................. 49 6.5.1地表水防治设计依据 ................................................................ 49 6.5.3地表水防治工程 ........................................................................ 51 6.6井下防治水安全设施 ......................................................................... 52 6.6.1井下排水 .................................................................................... 52 7.6.2防水设施 .................................................................................... 55 6.7老窑水防治措施 ................................................................................. 55 6.8 封闭不良钻孔防治水措施 .............................................................. 56 6.9 预防井下突水 .................................................................................. 56 6.10 其它 ................................................................................................. 57 7结论 ............................................................................................................... 58 附图: 1、矿井综合水文地质图 2、矿井充水性图 3、矿井水文地质剖面图 4、矿井综合水文地质柱状图 1 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 1(概述 1.1目的和任务 为加强煤矿防治水工作和煤矿水害的治理，防止和减少水害事故，保障煤矿职工生命安全，本着“安全第一、预防为主”的安全生产方针，根据《矿山安全法》、《煤矿安全规程》、《安全生产法》、《煤矿防治水规定》等相关要求，编制了《水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计》。通过对矿井水害基本情况进行调查，建立矿井水害档案，分析矿井水文地质类型及矿井充水特征，对矿井水害和危险程度进行分类，确定防水安全煤(岩)柱，编制针对性防治水专项设计，从而有效遏制煤矿水害事故的发生，促进煤矿安全生产。 1.2位置及交通 朝阳煤矿位于六盘水市水城县城东南方向，属化乐乡管辖。由水城至化乐乡政府有乡村公路可直通矿区，距102国道约6km，距六盘水汽车站约39km，交通较方便。见交通位置图1-1。 2 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 朝阳煤矿 图1-1 交通位置图 根据贵州省国土资源厅批准的水城县化乐乡朝阳煤矿采矿许可证，其地理坐标为: 东经105º12′37″,105º13′12″， 北纬26º27′44″,26º28′39″。 根据2010年11月30日由贵州省国土资源厅颁发的水城县化乐乡朝阳煤矿采矿许可证(证号为:C5200002010111120091535)，朝阳煤矿矿权 22范围由4个拐点圈定，矿区面积2.1366km。井田走向长1.831km,倾向宽1.167km2。开采深度由+1400m至+1000m。 3 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 朝阳煤矿矿区范围坐标表(西安80坐标) 拐点编号 X Y 0 2928116.74 35520723.86 1 2929686.74 35520713.86 2 2929687.74 35521904.86 3 2927656.74 35521907.86 2开采深度:由+1400m至+1000m 矿区面积:2.1366km。 1.3水文与气象 朝阳煤矿矿区内有赵家河穿过，从南西流向北东，属长江流域乌江水系。赵家河发源于茅口灰岩地层内，迳流在含煤地层中，主要靠地表水和老窑水补给，其流量受大气降水影响较大。S1点于2010年11月20日测得流量约300L/s，经处理后可作为生活用水。其余地表水系呈树枝状分布于河流的两侧，且多为季节性溪沟，流量随季节的变化而变化，暴雨时流量骤然增大，雨停时则迅速减小。区域内多年平均降水量950.9mm ，降水多集中在5,9月。 矿区属亚热带季风湿润气候区，冬无严寒，夏无酷暑，气候宜人。根据水城县气象局有关资料:冬季有冰冻和降雪天气，秋季有霜冻天气，每年5,9月为降雨季节，其中6,8月时有暴雨和大暴雨出现。最高气温31.9?， 最低气温-12.6?，年平均气温12.7?;年平均降水量1223.6mm;年日照时数1090,1260小时;年无霜期254天。 根据《中国地震动参数区划图(GB18306-2010)》及《建筑抗震 设计规范 民用建筑抗震设计规范配电网设计规范10kv变电所设计规范220kv变电站通用竖流式沉淀池设计 》(GB50011—2010)附录A—我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组规定，本区地震基本烈度为?度，基本地震加速度值为0.05g。 4 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 1.4地形地貌 矿区地形起伏较大，属构造侵蚀、剥蚀、溶蚀低中山地貌。矿区地势总体东高西低，最高点位于矿区中部的山顶上，标高约1681.7m，最低点(即矿区侵蚀基准面)位于矿区东部的河谷处，标高约1350m，相对高差约331.7m。 1.5以往的水文地质工作 1、2003年5月贵州煤田地质局地测大队对该区进行1:1万地质及水文地质填图工作。 2、2009年12月贵州省煤矿设计研究院提交的《水城县化乐乡朝阳煤矿生产地质报告》。 3、2011年10月黑龙江省904水文地质工程地质勘察院提交的《水城县化乐乡朝阳煤矿水文地质调查报告》。 4、2013年10月贵州煤田地球物理勘探有限责任公司提交的《水城县化乐乡朝阳煤矿水文地质补充勘查(物探)报告》。 1.6矿井现状 1、矿井采矿权和生产许可证取得的情况 《采矿许可证》证号为:C5200002010111120091535 2、矿井开拓、开采方式，生产规模，生产状况，瓦斯等级 根据《水城县大田煤矿开采方案设计(变更)》提供的资料。矿井设计生产能力30万t/a，服务年限17.3a。 设计采用斜井开拓方案，布置有主斜井、副斜井和回风斜井三条井筒进行开拓。矿井采用分组联合布置开采。 5 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 井筒特征表(北京坐标系统) 2井口 井筒 方位) 井口坐标(m) 断面(m井筒 倾角 标高 长度 角 名称 (?) X(m) Y(m) 掘 净 (m) (m) (?) 主斜井 2929325.836 35521143.082 +1387.2 556 10.9 7.86 15 289 副斜井 2929348.344 35521179.015 +1382.6 453 8.6 7.43 17 289 回风斜井 2929291.952 35521132.429 +1391.4 525 8.6 7.43 16 289 注:表中坐标为北京坐标系，黄海高程。 主斜井、副斜井和回风斜井三条井筒，在一采区井筒兼作做上山，布置石门揭各煤层布置采区巷道回采。 在井底段附近施工井底泵房、水仓、管子道等工程，形成主要的排水系统。 3、矿井现有防治水情况。 矿井现排水系统建在+1240m水平，矿井建成后，矿井水自流汇集于+1240m水平井底水仓后，采用水泵机械抽排至地面。 在施工中采取“边探边掘”的方式掘进，防止误穿积水区，出现水灾事故。同时坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的原则。根据矿井水害的实际情况，制定相应的“探、防、堵、疏、排、截”等综合防治措施，有效防治了水的危害。 4、相邻矿井关系 矿区内采煤历史较为悠久，近年来随着煤炭开采秩序的好转，经关、停、整顿，现区内所有无证小煤矿均被取缔。据调查，大部份老窑生产手段和方式落后、简单，小窑多为季节性民采有限开采，采掘斜深均不超过50,100m，一般遇地下水即弃坑。 水城县化乐乡朝阳煤矿为原水城县化乐乡朝阳煤矿、原化乐乡兴化煤矿整合后新设置的采矿权，生产规模30万吨/年。 6 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 1.7编制依据及技术标准 1、《安全生产法》 2、《矿山安全法》 3、《煤矿安全规程》(2011年版) 4、《煤矿防治水规定》 5、地质勘探及实测 6、水文地质图 2 矿井地质条件 2.1矿井构造 2.1.1构造 一、区域构造 1.区域大地构造单元属扬子准地台(?级)上扬子台褶带(?级)黔中早古拱断褶束(?级)，是上扬子台褶带上具菱形边界轮廓的长期发展的相对隆起。 2.区域位于娄山关大断裂，贵阳、黄平深断裂的威宁紫云深断裂之间，构造属黔西北弧西北翼内部部位，区内褶皱断裂无不受其支配，区域构造主要为北西向，其次东西向和北东向，有时三个互相交接、互相穿插干扰，构成长条形构造形态。 二、矿区构造 朝阳煤矿位于比德向斜南西翼。矿区北部地层倾向南东，倾角8,51?，一般为15?。矿区东南部地层受断层影响倾向北东，倾角28,51?，一般为35?。煤层产状与地层产状基本一致，地层沿倾向有一定的波状起伏。在矿区内东南部地表发现断层F10、F11、F11-1。 7 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 F10断层:位于陈家寨，走向NE,SW，长约1km，倾向SE，正断层，断距40m左右，倾角65,70?，在鱼跳笼交于F11断层。 F11断层:位于上陈家寨?新寨，横穿矿区东南部右下角，走向NE,SW，区内长约500m，倾向NW，正断层，断距80m左右，倾角80?。 F11-1断层:为F11派生断层，位于箐脚?鹦鸽咀，走向NE,SW，长约1.5km，倾向SE，正断层，断距35m左右，倾角60,80?。 2.1.2矿井构造与地震 1、矿井构造控制 朝阳煤矿位于比德向斜南西翼。矿区北部地层倾向南东，倾角8,51?，一般为15?。矿区东南部地层受断层影响倾向北东，倾角28,51?，一般为35?。煤层产状与地层产状基本一致，地层沿倾向有一定的波状起伏。在矿区内东南部地表发现断层F10、F11、F11-1。 F10断层:位于陈家寨，走向NE,SW，长约1km，倾向SE，正断层，断距40m左右，倾角65,70?，在鱼跳笼交于F11断层。 F11断层:位于上陈家寨?新寨，横穿矿区东南部右下角，走向NE,SW，区内长约500m，倾向NW，正断层，断距80m左右，倾角80?。 F11-1断层:为F11派生断层，位于箐脚?鹦鸽咀，走向NE,SW，长约1.5km，倾向SE，正断层，断距35m左右，倾角60,80?。 2、构造影响 这些断层对煤层有一定的破坏。 井下发育有小断层，但对矿井开采影响不大。 矿区构造复杂程度属简单类型。 8 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 3、地震 根据《中国地震参数区划图(GB18306-2001)》及《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)附录A—我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组规定，水城县地震基本烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g。 2.2地层 一、区域地层 区域内出露的地层有二叠系中统茅口组(P2m)、上统峨眉山玄武岩组(P3β)、龙潭组(P3L),三叠系下统飞仙关组(T1f)、永宁镇组(T1yn),第四系(Q)。各时代地层、岩性特征见下表: 朝阳煤矿区域地层简表 代厚度系 统 组 段 岩性描述 号 ,m, 第坡积、残积、洪积物表土 四 Q 0-20 层～岩性以砂砾、碎石土、砂 系 质土、粉质土组成。 永岩性上部为浅灰色薄至T宁 中厚层白云质灰岩、隐晶质灰1 550 岩,下部为灰色厚状石灰岩。y镇岩溶发育。 n 组 T岩性为灰紫色薄层状泥第61.34质粉砂岩夹粉砂质泥岩。 1五-107.f三段 16 下5 叠统 飞T岩性为灰色薄至中厚层系 第78.75仙 状粉砂质泥岩及泥质粉砂岩。 1四-130.f关段 45 4 组 T岩性为灰-浅灰色薄层状第粉砂质泥岩及泥质粉砂岩。 1三270 f段 3 9 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 T岩性为灰-浅灰色薄至中第厚层状粉砂岩～顶部为中厚层1一f状鲕粒灰岩。 、330 1 二+ 段 2 长P岩性灰色粉砂岩夹薄层 兴 0-60 泥岩及泥质生物灰岩。 3 组 c 龙P岩性以碎屑岩为主～夹有 潭 400 菱铁岩、铁铝岩、生物灰岩及3 二组 L 煤层。 上叠峨岩性为玄武岩中夹角砾统 系 眉状玄武岩及灰岩和碎屑岩。 山P1玄 320 武β 岩 组 二、矿井地层 二叠系上统峨嵋山玄武岩组(Pβ)、龙潭组(PL)、长兴组(Pc)、333三叠系下统飞仙关组(Tf)及第四系(Q)。现分述如下: 1 1(二叠系上统峨嵋山玄武岩组(Pβ) 3 岩性主要为灰绿色玄武岩，似层状、气孔状、杏仁状，其顶部5m左右为浅灰,灰色凝灰质泥岩或凝灰岩。出露不全，厚度不详。与上覆地层呈假整合接触。 2(二叠系上统龙潭组(PL) 3 龙潭组为本区主要含煤地层，主要由浅灰色、灰色及深灰色，薄至中厚层状细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及煤组成。各类岩石平均总厚在含煤地层中所占的比例依次为:细砂岩占26%，粉砂岩占37%，泥质岩占24%，煤占9%，灰岩占2%，其它占2%。其 10 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 中可采煤层占2.5%。含煤30,50层，一般35,40层。其中可采或局部可采煤层9,13层。标志层5,8层，含腕足类及瓣鳃类动物化石，产大量植物化石，见栉羊齿Pecopteris Brongninart SP.及蕉羊齿Compsopteris Zalessky SP.等。厚度286.88,412.97m，一般为370m，与下伏地层呈假整合接触。 3(二叠系上统长兴组(Pc) 3 本区煤系顶部与飞仙关组之间，处于长兴组与汪家寨组过渡带，现暂定为长兴组，以薄层淡黄色蒙脱石泥岩与绿色层分界为顶界标志，以薄—中厚层状含动物化石泥灰岩与深灰色粉砂岩分界为底界标志。本组上部主要为深灰色钙质泥岩、粉砂岩夹薄层灰岩，偶见1层薄煤，厚0.20m左右;下部以灰色粉砂岩为主，产大量动物化石:中华准全形贝Enteletina Sinensis(Huong)、蕉叶贝Leptodus Kayser、刺围脊贝Spinomarginifara 等。顶部含数层黄绿色蒙脱石泥岩，底部为薄,中厚层状泥灰岩(标二)。全层厚30.99,53.13m，一般为44m，厚度变化不大。 4(三叠系下统飞仙关组(Tf) 1 1+2(1)飞仙关组一、二段(Tf) 1 灰,灰绿色，下部泥质粉砂岩及粉砂岩，薄,中厚层状，水平层理及小型交错层理，夹薄层泥灰岩，含克氏蛤Claraia Clarai等动物化石;上部为鲕粒灰岩，浅灰色，中厚层状，波状层理，鲕粒细小而密集，粒径0.1,0.5 mm不等，具缝合线构造。全层厚220.02,291.09m，一般为270m，区内中部较两端厚。 3(2)飞仙关组三段(Tf) 1 11 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 灰-浅灰色粉砂质泥岩及泥质粉砂岩，薄层状，水平层理。全层厚度一般为100m，厚度变化不大。 5(第四系(Q) 主要为残坡积、冲洪积层为主的碎石土，砂、粘土及亚粘土组成，不整合于各时代地层之上，分布在评估区内低洼地、沟谷及缓坡地带。厚度0-19m，一般为10m。 三、煤系统地层 矿区含煤地层为上统二叠龙潭组,由一套海陆交互相沉积岩系组成。岩性主要由浅灰色、灰色及深灰色，薄至中厚层状细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及煤组成。含煤地层厚厚度286.88,412.97m，一般为370m。共含煤30-50层，矿区内揭露的可采煤层5层， 11即为M2、M3、M5、M6、M32煤层。该地层与下伏峨眉山玄武岩组呈假整合接触。各岩石类型在垂向上分布具较强规律性:煤层主要分布于煤系地层的中部、上部。总的说来，具有较强特征的岩石组合及成煤沉积旋廻。 根据《矿井地质规程》，朝阳煤矿为二类矿井。其地质构造复杂程度为?a类，煤层稳定程度为?d类，其余开采地质条件不高于?f类，根据就最高一项为准的原则，将该矿定为二类矿井(?adf)。 2.3煤层及煤质 2.3.1含煤性 井田含煤地层为二叠系上统龙潭组(Pl)，系海陆交互相沉积为主的3 含煤建造，沉积物主要由碎屑岩及煤组成。地层厚度286.88,412.97m，平均厚度370m，含煤一般35,40层，含煤总厚35.21,56.78m，平均 12 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 47.54m，含煤系数12.8%，可采及局部可采煤层约6层，其中主要可采煤 -1-1-2层有2、3、5、6、6、32等6层，可采总厚平均13.15m，可采含煤系数约4%。 2.3.2煤层 矿区内含煤地层为龙潭组，厚约370m。含煤层36层，矿区内可采煤 11层5层，分别为M2、M3、M5、M6、M32煤层。可采煤层总厚度平均12.49m，可采含煤系数为3.57%。 1.M2煤层 位于龙潭组上部，上距长兴组约10m，煤层厚度为0.60-1.91m，一般含0-1层夹矸，夹矸厚约0.10m，顶板为泥质粉砂岩，底板为细砂岩，厚度变化不大，属较稳定煤层，全区可采。 -12.M3煤层 位于龙潭组上部，上距M2煤层约15m，为黑色，粒状，半亮型煤。煤层厚度为0.53-2.03m，一般含0-1层夹矸，夹矸厚约0.10m结构较简单，顶板为泥质粉砂岩，底板为泥岩，厚度变化不大，属较稳定煤层，全区可采。 3.M5煤层 -1位于龙潭组上部，上距M3煤层约30m，为黑色，块状、粒状，亮煤。煤层厚度为1.18-1.95m，结构简单，顶板为泥质粉砂岩，底板为泥岩，厚度变化不大，属较稳定煤层，全区可采。 -14.M6煤层 位于龙潭组上部，上距M5煤层约 20m，为黑色，块状、粒状，半暗,半亮型煤。一般含0-1层夹矸,煤层厚度为1.60-3.56m，结构简单，顶板为泥质粉砂岩，底板为泥岩，厚度变化不大，属较稳定煤层，全区可采。 13 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 5.M32煤层 -1位于龙潭组下部，上距M6煤层约240m，为黑色，块状、粒状，半暗,半亮型煤。煤层厚度为1.40-3.95m，结构较复杂，一般含1-3层夹矸，夹矸厚约0.20m，顶板为泥质粉砂岩，底板为泥岩，厚度变化不大，属较稳定煤层，全区可采。 表2-2 可采煤层特征表 顶底板岩性 煤层煤层厚度 煤层倾角煤层平 煤层稳定煤层结构 顶板 底板 编号 (m) (?) 均间距(m) 性 0.60-1.91 泥质粉砂岩 M2 细砂岩 9-18 简单 较稳定 1.4 15 0.53-2.03 1泥质粉砂岩 M3 泥岩 8-20 简单 较稳定 1.31 30 1.18-1.95 泥质粉砂岩 M5 10-25 简单 较稳定 泥岩 1.42 20 1.60-3.56 1泥质粉砂岩 M6 8-28 简单 较稳定 泥岩 2.75 240 1.40-3.95 泥质粉砂岩 M32 12-36 简单 较稳定 泥岩 2.84 2.3.2煤质 1、煤的物理性质 全区煤层为黑色,灰黑色，以玻璃光泽为主，次为沥青光泽;块状、粒状为主，次之细粒状，少量粉粒状;线理,中条带状结构，少量宽条带结构;硬度为半坚硬，次为坚硬，少量为松软;裂隙发育，充填有薄膜状及网格状方解石;断口以参差状为主，少数为平坦状;煤岩类型多为半亮型，少数为半暗及暗淡型;黄铁矿赋存状态:在高,富硫煤中一般以透镜 14 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 状、瘤状、层状为主，在低,中硫煤中一般以浸染状、薄膜状、星点状为主。 2、煤的化学性质 1(化学性质 根据贵州省六枝工矿(集团)恒达勘察设计有限公司实验室2005年8月25日提交的《水城县化乐乡朝阳煤矿煤层爆炸性鉴定报告》和《水城县化乐乡朝阳煤矿煤层自燃倾向性鉴定报告》，朝阳煤矿煤质只化验M2(K16)、M5煤层爆炸性鉴定和自燃倾向性鉴定各一件样;2009年12月1日六盘水西站货场森山化验室提交的《贵州省煤炭质量检验协会煤质检测结果报告》，M2煤层的发热量化验一件样;根据2010年1月17日志达化 11验室提交的检验报告，M3、M5、M6发热量化验各一样。M32煤层爆炸性鉴定、自燃倾向性鉴及发热量参照化乐勘查区煤矿普查地质资料。 1M2煤层发热量为28.243MJ/Kg; M3煤层发热量为28.902MJ/Kg;M5 1煤层发热量为29.497MJ/Kg;M6煤层发热量为30.651MJ/Kg。 根据中华人民共和国国家煤炭质量分级标准(GB/T 15224.1—2004)， 1M2煤层为低中灰、低中硫、高热值贫煤;M3煤层为低中灰、特低硫、高 1热值贫煤;M5煤层为低中灰、中高硫、高热值贫煤;M6煤层为低中灰、中高硫、特高热值贫煤;M32煤层为中高灰、高硫、高热值贫煤。可采煤层煤质指标见表4-2。 2(有害组分及含量 11有害组分为硫、磷、砷等。根据M2、M3、M5、M6、M32煤层煤样分析鉴定测试结果: 15 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 M2煤层硫份(S)为1.05,，磷为0.002,0.017%，砷一般为2-4t,d -6×10，属低中硫、低磷、低砷煤; 1M3煤层硫份(S)为0.08,，磷为0.002,0.017%，砷一般为2-4t,d -6×10，属特低硫、低磷、低砷煤; 表4-2 可采煤层煤质分析一览表 基本煤质分析 煤层 煤样 Qgr～编号 类别 Ad(%) Vdaf (%) St～d (%) Pd(%) ad(MJ/kg) M2,K16, 原煤 11.73 15.66 1.05 ,0.05 28.243 1M3 原煤 33.19 11.35 0.08 ,0.05 28.902 M5 原煤 19.12 16.03 2.21 ,0.05 29.497 1M6 原煤 5.42 10.88 2.24 ,0.05 30.651 13.02-21.63 10.57-19.00 M32 原煤 3.39 ,0.05 26.010 19.20 12.90 M5煤层硫份(S)为2.21,，磷为0.002,0.017%%，砷一般为2-4t,d -6×10，属中高硫、低磷、低砷煤; 1M6煤层硫份(S)为2.24,，磷为0.002,0.017%%，砷一般为2-4t,d -6×10，属中高硫、低磷、低砷煤; M32煤层硫份(S)为3.39,，磷为0.002,0.017%%，砷一般为2-4t,d -6×10，属高硫、低磷、低砷煤; 3 矿区水文地质条件 3.1矿区含(隔)水层 一、地表水 矿区内地表水水系发育，地表水和大气降水是矿床充水的主要因素。 矿区内有赵家河穿过，从南西流向北东，S1点于2010年11月20日测得流量约300L/s;其余地表水大多受季节性影响较大，旱季时干涸。 16 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 区内地形起伏较大，排泄条件较好，地表水可沿沟谷排泄，但部分煤层露头被溪流切割，煤矿开采最低标高位于沟谷切割点标高以下，当矿井采煤过程中的防护措施不力时，地表水可能溃入矿井坑道。地表水一般沿基岩裂隙渗入矿井，裂隙发育地段矿井充水会有所增大;地表水对地下水具有一定的补给作用，岩层渗透性好，含水性较弱。地表水与地下水之间可能发生联系，易引起矿床充水,但在开采条件下可通过塌陷裂隙、断层破碎带等渗入矿坑而成为充水水源,对各煤层的开采构成威胁。 二、地下水类型 区内地下水类型为主要为基岩裂隙水,其次为孔隙水。 基岩裂隙水:上二叠统峨眉山玄武岩组(Pβ)、上二叠统龙潭组(PL)、33 1+2上二叠统长兴组(Pc)、飞仙关组一、二段(Tf )、飞仙关组三段(Tf 3113)。其岩性主要为砂、泥岩、粉砂岩组成，中夹薄层灰岩，凝灰质泥岩或凝灰岩。为基岩裂隙水，富水性弱。 孔隙水:含水层位为第四系Q，主要为残坡积、冲洪积层为主，岩性以砂砾、碎石土、砂质土、粉质土组成，为孔隙水。该带透水性好，地下水易于排泄，动态变化大，大部分是季节性泉水，富水性弱。 三、含水岩组及其含水特征 按区内出露地层由新至老叙述如下: ?第四系(Q):主要为残坡积、冲洪积层为主，岩性以砂砾、碎石土、砂质土、粉质土组成，为孔隙水。该带透水性好，地下水易于排泄，动态变化大，大部分是季节性泉水，富水性弱。 3?飞仙关组三段(Tf ):岩性为砂、泥岩、粉砂岩组成，中夹薄层1 17 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 灰岩，矿区内出露不全，厚度不详。含基岩裂隙水，富水性弱。单位涌水量为0.054L/s?m。 1+2?飞仙关组一、二段(Tf ):飞仙关组二段以石灰岩为主，厚度1 30m左右。含岩溶裂隙水。一段岩性以粉砂岩为主，夹泥岩和薄层灰岩，厚度210m左右，地表呈宽条带状沿煤系出露，含风化裂隙水。单位涌水量为0.0086L/s?m，该层是区内较理想的一段相对隔水岩层。对上覆中,强含水层和下伏中等含水层取到最佳的阻隔作用。 ?上二叠统长兴组(Pc):岩性上部含钙质粉砂岩夹薄层灰岩;下部3 为粉砂岩，厚度30.97,63.13m。该层含基岩裂隙水，为弱含水层。单位涌水量为0.0075L/s?m， ?上二叠统龙潭组(PL):岩性为细砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层夹泥3 质灰岩组成。厚度286.88,412.97m，地表呈缓坡出露。含基岩裂隙水，为相对隔水层，富水性弱。单位涌水量为0.0094L/s?m，浅部含风化裂隙水，深部含水微弱而不均匀。 ?上二叠统峨眉山玄武岩组(Pβ):岩性为灰绿色玄武岩，似层状、3 气孔状、杏仁状，其顶部5m左右为浅灰,灰色凝灰质泥岩或凝灰岩。含基岩裂隙水，富水性弱。单位涌水量为0.0059L/s?m，。 四、水力联系情况 由于沟谷切割较深，有利于大气降水的排泄，河流、溪沟上段与下段的流量的不同，明显地反映了地下水补给地表水。 飞仙关组一段粉砂岩夹薄层泥岩厚200m左右，可视为上覆地层含水段和下伏长兴组含水段的相对隔水层。 18 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 长兴组钙质粉砂岩夹薄层灰岩及粉砂岩，厚度30.97,63.13m。该层含基岩裂隙水，为弱含水层。 含煤地层下伏玄武岩组，厚度不详，其顶部5m左右凝灰质泥岩或凝灰岩，该段也是相对隔水层。 含煤地层中，含水层厚度286.88,412.97m，为细砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层夹泥质灰岩组成，各含水层之间水力联系不明显。 综上所述，矿区地形高差较大，基岩裸露，面积较大，含水带与相对隔水带相间分布。大气降水是地下水的主要补给来源，地下水的排泄条件比补给好。煤层大部分赋存在当地侵蚀基准面(1350m)以下，矿井直接充水含水段是龙潭煤组中的碎屑岩夹煤层及薄层碳酸盐岩地层，含水性质属层间裂隙水，富水性弱。断层带水文地质特征为上二叠统地层表现为富水性较弱，导水性差。因此，矿区水文地质类型是以顶板进水的水文地质条件中等复杂的裂隙充水矿床。水文地质条件为中等复杂类型。 五、地下水的补给、径流、排泄条件 地下水主要补给来源为大气降水，由于矿区内岩层节理裂隙发育，大气降水通过基岩裂隙补给地下水，然后经短途径流后，部分迳流排泄通过井泉的形式排出。大部分向冲沟泄流或下渗流后排出矿区外。矿区最低侵蚀基准面为矿区东部的河谷处，海拔高程为1350m。而矿区准采标高下限为1000m，低于矿区最低侵蚀基准面。当开采高于1350m标高时，地下水补给对矿井充水的影响较小;当开采低于1350m标高时，地下水补给对矿井充水的影响较大。 六、构造裂隙水 19 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 矿区地表南部发现较大的正断层F10、F11、F11-1，相互交错，且切穿河流，断层导水对井下开采构成威胁。 3.2矿井充水因素分析 矿井充水类型为裂隙充水矿床,其充水因素既决定于水文地质条件，又决定于开拓方式。充水强度受充水水源和通道的影响。 (1)、大气降水对矿井充水的影响 矿井内龙潭组裸露，风氧化带沿倾向深度普遍达50m左右，地形起伏较大，补给面积大，植被发育较差。尽管岩层富水性弱，由于大气降水的直接补给，可沿节理、裂隙等渗入矿井。当矿井煤层开采后，易对顶部岩层造成破坏，产生“冒落带”、导水裂隙带，增大地表水对矿井的渗入。 (2)、地表水体对矿井充水的影响 矿井筒均位于高处，不受洪水和内涝威胁，建筑物均位于冲沟两侧，布置在地势比较高处，矿井工业场地的雨水均由道路水沟流到排洪沟中。矿井内充水，主要是以大气降水为主要补给源。 (3)采空区积水 矿区内老窑和整合前的二个小矿井窑以斜井开拓为主，老空区内存在着一定的积水，是矿井浅部开采的重要充水因素，在开采浅部煤层时，采空区积水易渗入矿井而成为矿井直接充水水源，对矿坑的安全构成了一定的威胁。 (4)断层裂隙充水 在矿区内东南部地表发现断层F10、F11、F11-1，构造节理裂隙发育， 20 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 富水性及导水性强。断层破碎带在上覆地层岩芯普遍较破碎，可能将上覆含水层中地下水导入矿井，而延伸到下伏地层中的断层也有一定的导水性，为矿井充水的直接或间接通道。 朝阳煤矿为整合矿井，采空区分布较广泛，采空区积水对矿井生产构成较大隐患。矿井由于缺少资料，采空区积水情况不详，采空区可能存在积水，在进行采掘活动时如不加强探放，有可能发生矿井突水事故。 在2010年11月19日，曾将原兴化煤矿采空区水放出。采空区面积 2为0.3152m。 1矿井老系统开采M2、M5、M6煤层，形成采空区。各煤层采空区积水量如下: 由下列公式计算煤矿采空区积水量: 式中:Q——采空区积水量; 采 K——采空区的充水系数(取0.15); M——采空区的平均采高; F——采空积水区的水平投影面积; α——煤层倾角(?); 12矿井老系统M2、M5、M6煤层后，共形成了面积约373704 m的采空 33区，估算充水体积约594113 m，积水量约92264 m。详细情况见采空区充水体积估算表: 采空区充水体积估算表 21 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 233煤层编号 采高(m) 面积(m) 体积(m) 充水系数 积水量(m) M2 1.4 262448 367427 0.15 57060 M5 1.42 59599 84630 0.15 13143 1M6 2.75 51657 142056 0.15 22061 合计 373704 594113 92264 (5)老窑积水对矿井充水的影响 矿井自建井以来，炸封的生产井及老窑积水是矿井的主要水害。老窑多沿主采煤层露头开采，开采深度0-50m，沿倾向开挖。开采煤层时，老窑长期废弃且积水情况不明。当矿井巷道或采空区与之连通时即溃入矿井，造成突水灾害。对低洼处或河沟边的小窑，在洪水期要加强监测，严防其变为地表水灌入矿井的通道，造成水患。 (6)、含水岩层对矿井充水的影响 当井筒和坑道揭露含水层时，便成为矿井充水水源。龙潭组的砂岩为直接充水含水段。含煤地层下伏玄武岩组，厚度不详，其顶部5m左右凝灰质泥岩或凝灰岩，该段也是相对隔水层。含煤地层中，含水层厚度286.88,412.97m，为细砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层夹泥质灰岩组成，各含水层之间水力联系不明显。 (6)断层破碎带对矿井充水的影响 断层破碎带既可储水，也可以导水，当断层破碎带连通了地表水体或强含水层时，大量的水会进入矿井巷道，增大矿井涌水量，甚至形成突水，造成危害。在矿区内东南部地表发现断层F10、F11、F11-1，受采煤活动的影响存在导水，断层水对矿井的充水影响较大。在以后的开采中，当巷道接近断层时须留设足够的保安煤柱。 22 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 二、充水通道 (1)岩石天然节理裂隙 井田内的龙潭组含煤地层在接近地表附近，岩石风化节理、裂隙很发 育，而深部则发育成构造节理、裂隙，它们是地下水活动的良好通道。 (2)采煤冒落裂隙 井田内含煤煤层较多，煤层间距小，煤层顶底板力学性质不好，未来 的采煤活动将产生大量的采矿裂隙，这些人为裂隙也会沟通上覆含水 层与含煤地层的水力联系，在雨季会成为地下水活动的良好通道。矿 方在雨季时要重点调查地裂缝，防止暴雨时，雨水倒灌。 根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》表6-1，按煤层顶板泥质粉砂质岩，岩石等级4-6级，硬度中硬计算，采用全部冒落法开采时，冒落带和导水裂缝带最大高度计算如下: 冒落带最大高度Hm 100ΣM+2.2m=H4.7ΣM+19 式中，ΣM——M2煤层采厚，为1.40m。经计算，M2煤层冒落带最大高度H=7.67m。 m 导水裂缝带高度H L 100ΣM+5.6m=H1.6ΣM+3.6 式中，ΣM——M2煤层采厚，为1.40m。经计算，M2煤层导水裂缝带高度H=29.57m。 L 即M2煤层开采后，导水裂缝带高度为29.57m，冒落带高度最大为 23 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 7.67m。 1依次计算得知:M3煤层开采后，导水裂缝带高度为28.60m，冒落带高度为7.41m;M5煤层开采后，导水裂缝带高度为29.78m，冒落带高度为 17.73m;M6煤层开采后，导水裂缝带高度为39.97m，冒落带高度为10.81m;M32煤层开采后，导水裂缝带高度为40.47m，冒落带高度为10.98m; 1根据各煤层的层间距，M3、M5、M6煤层开采后导水裂缝带高度大于各 煤层层间距，从而在空间上形成连贯的采空导水裂缝带，因此，矿方 在雨季时要重点调查地裂缝，地面塌陷，井下巷道顶板出水情况，发 现异常情况立即采取有效措施，防止暴雨时雨水倒灌。 (3)断层破碎带 在矿区内东南部地表发现断层F10、F11、F11-1，受采矿活动影响可能会发生导水，对矿井的充水影响较大。在以后的开采中，当巷道接近断层时，要严格在断层两侧留设足够的防水煤柱。 三、矿井涌水量的预测 本次生产地质报告调查时，原朝阳煤矿和兴化煤矿现已关闭，矿井涌水量无法测出，只能测量新建系统中测量矿井涌水量，矿井的正常涌水量 33(10.1m/h)和雨季最大涌水量(28.4m/h)。随着开采范围增大和开采标高的加深以及充水因素影响，矿坑涌水量会增大。 本报告采用比拟法计算矿井涌水量如下 。 (1)计算公式: SFQ=Q1×S1F1 24 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 式中: 3Q—预测矿井未来涌水量(m/n); S—未来开采垂直降深(m); 2F—未来采空区面积(km); 3Q—已知矿井实测涌水量(m/n); 1 S—已采矿井垂直降深(m); 1 2F—现有矿井采空区面积(km); 1 (2)计算参数的确定 A、已知矿井实测涌水量(Q):据本次实测矿井涌水量，结合矿山生1 33产实际，最大涌水量为28.4m/h，正常涌水量为10.1m/h。 2B、已知矿井采空区面积(F):0.37km。 1 C、已知矿井垂直降深(S):本矿生产矿井开采最高标高+1400m，现1 有工作面采掘标高+1310m，故开采矿井垂直降深为90m。 D、未来开采区面积(F):矿区开采限于矿界范围，从M32煤层底板 2等高线上读取，约为1.69km。 E、未来采空区垂直降深(S):该矿准采标高为+1400m,+1000m之上 的煤炭资源量，则未来开采矿井垂直深度为300m。 矿井涌水量计算表 SF计算公式 取值 Q=Q1×S1F1 S 未来采空区垂直降深(m) 300 计算参数 2F 未来采空区面积(km) 1.69 25 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 28.4(最大) 3Q 已知矿井实测涌水量(m/h) 1 10.1(正常) S 已采矿井采空区垂直降深(m) 90 1 2F 已知矿井采空区面积(km) 0.37 1 33计算结果 Q最大=202.3(m/h)，Q正常=72.25(m/h) 矿井涌水量系预计，应在生产中加以实测，如与预计值不符，对排水设施应加以及时调整。在开采深部或最低侵蚀基准面以下煤层时，加强水文地质工作及边采边探措施。 四、水文地质条件复杂程度 矿山开采煤层直接充水水源主要为龙潭组裂隙水，矿床直接充水含水层富水性弱。老空区积水、间接充水水源为地表冲沟水，故本矿山属于以顶板进水的水文地质条件中等复杂的裂隙充水矿床。水文地质勘查类型为?类?型。 矿区范围内没有井、泉出露，矿区内有赵家河穿过，流量约300L/s，从南西流向北东，属长江流域乌江水系。此外，还发育有地表季节性的冲沟，地表水排泄条件较好。 本矿及其周边矿井长期的开采，对含水层水已有较大的疏放;第四系潜水对矿井开采影响不大;采空区积水问题及断层切割赵家河地段和赵家河切割可采煤层地段使得水文地质条件变得较为复杂。 综上所述，矿区水文地质条件为中等类型，即以顶板进水的水文地质条件中等复杂的裂隙充水矿床。水文地质勘查类型为?类?型。 26 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 4 矿井水害防治方案 4.1水害防治方案的确定 矿井应根据矿井水害的实际情况，制定相应防治水措施。针对即将进行回采的工作面，在回采前对上部采空区积水进行探放(疏水降压措施)，在掘进中采取边探边掘，防止误穿岩溶裂隙，对地表主要影响井下的漏水区域，采取人工修建排洪沟，尽量减少对井下充水补给，对下水平揭露较大主要出水点进行注浆堵水，减少排水量。 4.2水害防治工程的设置 一、以排为主及井下排水工程 根据“安全第一，预防为主”的方针，在井田有水害区域的地面及井下设置相应的防水害设施。 矿井按照经批准的开采方案设计及安全专篇，在+1240m水平井底车场附近建设水泵房、水仓、管子道等工程，形成完善可靠的排水系统。提高抵御水患的能力。 二、堵疏结合 为防止大气降水渗入矿井，每年雨季来临前，应对矿井范围及周边地表进行调查，对能引起地表水入渗井下的各种通道，如地裂缝、废弃小窑、井筒等，用粘土或水泥进行堵填，防止地表水的渗入。 三、加强探放 探放水是矿井防治水害的主要手段之一，“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”是生产矿井防治水害的基本原则。特别是在接近原朝阳、兴化煤矿采空区掘进施工时。 27 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 5 防水安全煤(岩)柱留设 5.1防水安全煤(岩)柱的种类 在受水害威胁的地方，预留一定宽度和高度的煤层不采，使工作面和水体保持一定的距离，以防止地下水或其它水源溃入井下，必须留设防水煤(岩)柱。 由于井田各含水层之间的垂直水力联系通道目前尚未掌握清楚，含水层的裂隙发育情况以及含水层的水力补给情况有待查明，含水层横向富水性及块段间的差异也不明，因此防水煤(岩)柱的留设尤为重要，设计防水煤(岩)柱主要有以下几种: 1、煤层露头防水煤(岩)柱; 2、地表水体防水煤(岩)柱; 3、断层两侧防水煤(岩)柱; 4、井田技术边界留设防水煤(岩)柱; 5、水平或采区留设边界防水煤(岩)柱; 6、采空区防隔水煤(岩)柱; 7、其它类型防水煤柱。 根据矿井的实际情况，需留设以下防水煤(岩)柱: 1、煤层露头防隔水煤(岩)柱 2、断层防水煤(岩)柱 3、井田边界、相邻水平、采区边界防水煤(岩)柱 4、采空区(老空区)防隔水煤(岩)柱 5、导水钻孔防隔水煤(岩)柱。 28 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 5.2防水煤(岩)柱留设 5.2.1(防水煤(岩)柱的留设原则 1、在有突水威胁但又不宜疏放或注浆堵水(疏放或注浆很不经济时)的地区采掘时，必须留设防水煤(岩)柱。 2、防水煤柱一般不能再利用，故要在安全可靠的基础上把煤柱的宽度或高度降低到最低限度，以提高资源利用率。 为了多采煤炭，充分利用资源，也可以用采后充填，疏水降压、改造含水层(充填岩溶裂隙)等方法，消除突水威胁，创造少留煤柱的条件。 3、留设防水煤(岩)柱必须与矿井的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩的物理力学特性、煤层的组合结构方式等自然因素密切结合，还要与采煤方法、开采强度、支护方式等人为因素相适应。 4、一个井田或一个水文地质单元的防水煤(岩)柱应该在它的总体开采设计中确定。即开采方式和井巷布局必须与各种煤柱的留设相适应，否则会给以后煤柱的留设造成极大的困难，甚至无法留设。 5、在多煤层块段，各煤层的防水煤(岩)柱必须统一考虑确定，以免某一煤层的开采破坏另一煤层的煤(岩)柱，致使整个防水煤(岩)柱失效。 6、在同一地点有两种或两种以上留设煤(岩)柱的条件时，所留设的煤(岩)柱必须满足各留设煤(岩)柱的条件。 7、对防水煤(岩)柱的维护要特别严格，因为煤(岩)柱任何一处被破坏，必将造成整个煤(岩)柱无效。防水煤(岩)柱一经留设即不得破坏，巷道必须穿过煤柱时，必须采取加固巷道、修建防水闸门和其它防 29 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 水措施，保护煤(岩)柱的完整性。 8、留设防水煤在(岩)柱需要的数据必须在本地区取得。邻区或外地的数据只能参考，如果需要采用，应适当加大安全系数。 9、防水岩柱中必须有一定厚度的粘土质隔水层或裂隙不发育、含水层极弱的岩层，否则防水岩柱将无隔水作用。 5.2.3防水煤(岩)柱的留设 (一)断层防水煤(岩)柱的设计 矿区内构造属中等类型，煤层顶底板无富含水层，顶底板无突水可能，即煤柱主要是顺层受压时，常以下述计算公式计算煤柱宽度: 3P/KL,0.5KM P 式中:L——顺层防水煤柱宽度(m); M——煤厚或采高(m)，M2、M3-1、M5、M6-1、M32煤层最大 厚度分别为1.73m、1.31m、1.42m、2.75m、2.84m; 22K——煤的抗张强度(kgf/cm)，K取10kgf/cm; PP 22P——水头压力(kgf/cm)，P,50kgf/cm; K——安全系数，一般取2,5，本设计取5。 则:上煤组M2、M3-1、M5、M6-1煤层开采时 L,0.5×5×1.73,16.8(m) 3，50/10M2 L,0.5×5×1.31,12.9(m) 3，50/10M3-1 L,0.5×5×1.42,13.7(m) 3，50/10M5 L,0.5×5×2.75,26.6(m) 3，50/10M6-1 下煤组M32煤层开采时L,0.5×5×2.84,3，50/10 27.4(m) 30 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 根据上述计算，开采断层两侧煤层时各煤层防水煤柱统一留30m防水煤柱。 (二)井田边界煤(岩)柱的留设 该矿水文地质条件中等，可下述计算公式计算煤柱宽度，但井田边界 煤柱取值不得小于40m。 L,0.5KM3P/K P 式中:L——顺层防水煤柱宽度(m); M——煤厚或采高(m)，M2、M3-1、M5、M6-1、M32煤层最大 厚度分别为1.73m、1.31m、1.42m、2.75m、2.84m; 22K——煤的抗张强度(kgf/cm)，K取10kgf/cm; PP 22P——水头压力(kgf/cm)，P,50kgf/cm; K——安全系数，一般取2,5，本设计取5。 L,0.5×5×1.73,16.8(m) 3，50/10M2 L,0.5×5×1.31,12.9(m) 3，50/10M3-1 L,0.5×5×1.42,13.7(m) 3，50/10M5 L,0.5×5×2.75,26.6(m) 3，50/10M6-1 下煤组M32煤层开采时L,0.5×5×2.84,3，50/1027.4(m) 根据上述计算，井田边界煤柱取40m。 (三)采空区防水煤(岩)柱 1、在采空区或老空积水区下掘进时，巷道与水体之间的最小距离不 得小于巷道高度的10倍，经计算为:10×2.2=22m。(巷道最大高度为2.2m) 31 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 2、采空区或老空积水区下同一煤层中进行开采时，若采空区或老空积水区的界线已基本查明，隔水煤柱的尺寸应按含水或导水断层防隔水煤柱的留设要求留设。 根据生产地质报告及现场调查，矿区范围内M32、M6-1煤层地表未见出露，M2、M3-1、M5煤层露头线附近有老窑存在，为当地村民自用煤开采的小窑，开采斜深大多在50m以内、走向方向各约100m的露头线附近。该矿历年来主要开采矿区范围内+1370m标高以上的K3、K4煤层，为斜井上山开采，矿井水自流出井，本矿采空区基本无积水。为防止浅部老窑积水威胁矿井的安全，老窑开采范围按煤层露头线下斜深50m，老窑采空区防水煤(岩)柱按30m留设。 (四)露头线防水煤(岩)柱 矿区范围内M32、M6-1煤层地表未见出露，M2、M3-1、M5煤层露头线以下已留设老窑采空区防水煤(岩)柱，不再单独留设露头线防水煤(岩)柱。 (五)水平及采区边界煤(岩)柱 可用下述公式计算煤柱宽度: 3P/K L,0.5KMP 式中:L——顺层防水煤柱宽度(m); M——煤厚或采高(m)，M2、M3-1、M5、M6-1、M32煤层最大 厚度分别为1.73m、1.31m、1.42m、2.75m、2.84m; 22K——煤的抗张强度(kgf/cm)，K取10kgf/cm; PP 22P——水头压力(kgf/cm)，P,50kgf/cm; 32 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 K——安全系数，一般取2,5，本设计取5。 L,0.5×5×1.73,16.8(m) 3，50/10M2 L,0.5×5×1.31,12.9(m) 3，50/10M3-1 L,0.5×5×1.42,13.7(m) 3，50/10M5 L,0.5×5×2.75,26.6(m) 3，50/10M6-1 下煤组M32煤层开采时L,0.5×5×2.84,3，50/1027.4(m) 根据上述公式，经计算并结合实际情况，确定相邻水平或采区边界M2、M3-1、M5煤层留20m煤柱， M6-1、M32煤层留30m煤柱。 (六)井筒隔水煤柱 结合该矿的实际情况，设计井筒两侧各留设25m防水煤柱。 (七)钻孔防水煤(岩)柱 矿区范围内不存在封闭不良或质量可疑、有突水可能的钻孔，因此， 无需留设保护煤柱。 (八)地面水体、建筑物保护煤柱 开采影响范围内无地面水体，矿区外赵家河里煤层较远，无需留设 保护煤柱。 开采影响范围内没有重点保护的建筑物、公路等，无需留设保护煤 柱。 各种煤(岩)柱尺寸见下表5。 各种煤(岩)柱尺寸表 煤柱类别 井田边界断层防水采区边防采空区防水 井筒煤柱 煤层编号 煤柱 煤柱 水煤柱 煤柱 33 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 M2 40 30 25 20 30 M3-1 40 30 25 20 30 M5 40 30 25 20 30 M6-1 40 30 25 30 30 M32 40 30 25 30 30 矿井生产过程中，严禁在各种防隔水煤柱中进行采掘，严禁破坏各种防隔水煤柱。 6 矿井防治水措施 6.1矿井开拓、开采所采取的安全保证措施 6.1.1矿井开拓工程位置及层位选择 1、井筒位置 该矿将工业场地选择在高于赵家河沟(+1350 m)30m的平缓高地上。其中:主斜井井口标高均为+1387.2m、副斜井井口标高均为+1382.6m、回风斜井井口标高均为+1391.4m、工业场地、各井口均不受洪水威胁。经现场踏勘、工业场地的地势较为开阔，自然地形坡度在5,15%左右，场区无溶洞、滑坡等不良工程地质。 主斜井:提升方位角289?、坡度15?。井筒开口于M5煤层底板细砂岩中，井筒穿过M6-1煤层掘至+1240m标高施工联络巷与副斜井下部车场贯通。 副斜井:提升方位角289?、坡度17?，直距主斜井井口约34m。井筒开口于M3-1号煤层底板穿层布置，在+1240m标高落平后施工副井井底车场，在副井井底车场副井施工副井井底水仓。 回风斜井:方位角289?、坡度16?，直距主斜井井口约46m。井筒开 34 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 口位于M3-1煤层露头线附近底板板，至+1240m标高落平后与副井井底车场相连，形成回风流系统。 2、水平划分 朝阳煤矿为二水平开采,一水平标高为+1240m，二水平标高为+1000m。 6.1.2采掘工程所采取的防治水措施 矿井的采掘工程除必须严格执行“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的措施，同时还必须坚持“有疑必停”，还应采取以下的措施: (1)矿井应编制矿区水害防治规划、年度水害防治规划和水害应急预案，建立水害预测预报 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 。 (2)持续观测“三带”发育高度。当导水裂隙带范围内的含水层或老空积水影响安全开采时，必须超前探放水并建立疏排水措施。 (3)必须针对主要含水层(段)建立地下水动态观测系统，进行地下水动态观测、水害预测分析，并制定相应综合防治水措施。 (4)严禁在各种防隔水煤柱中采掘。 (5)矿井雨季前必须进行水泵排水联合试运转，并编制联合试运转报告。 (6)矿井在采掘过程中应定期收集、调查和核对废弃的老窑、采空区情况，并在井上、下对照图上标出其位置、开采范围、积水情况等。在此基础上，应采用物探等先进方法，查清采空区分布范围、积水情况，按要求留设保安煤柱。 (7)根据《煤矿防治水规定》第47条规定，矿井应当与气象、水利、防汛等部门进行联系，建立灾害性天气预警和预防机制。煤矿应当及时掌 35 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 握可能危及煤矿安全生产的暴雨洪水灾害信息，密切关注灾害性天气的预报预警信息;及时掌握汛情水情，采取安全防范措施;加强与周边相邻矿井信息沟通，发现矿井出现异常情况时，立即向周边相邻矿井进行预警。 (8)根据《煤矿防治水规定》第48条规定，矿井应当安排专人负责对本井田范围内可能波及的周边废弃老窑、地面塌陷坑、采动裂隙以及可能影响采区安全生产的地表水体等重点部位进行巡视检查。当接到暴雨灾害预警信息和警报后，应当实施24 h不间断巡查。在矿区每次降大到暴雨的前后，应当派专业人员及时观测采区涌水量变化情况。 (9)根据《煤矿防治水规定》第50条规定，矿井在雨季前，应当全面检查防范暴雨洪水引发事故灾难防范措施的落实情况。对检查出的事故隐患，应当落实责任，并限定在汛期前完成整改。防治水工程应当有专门设计，工程竣工后由矿总工程师负责组织验收。 (10)根据《煤矿防治水规定》第51条规定，矿井的采区及井田边界均留设隔离防水煤柱。 (11)根据《煤矿防治水规定》第92条规定，采掘工作面遇有下列情况之一的，应当进行探放水: ?接近水淹或者可能积水的井巷、老空或者相邻煤矿; ?接近含水层、导水断层、暗河、溶洞和导水陷落柱; ?打开防隔水煤(岩)柱进行放水前; ?接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带; ?接近有出水可能的钻孔; ?接近水文地质条件复杂的区域; 36 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 ?采掘破坏影响范围内有承压含水层或者含水构造、煤层与含水层间的防隔水煤(岩)柱厚度不清楚可能发生突水; ?接近有积水的灌浆区; ?接近其他可能突水的地区。 探水前，应当确定探水线并绘制在采掘工程平面图上。 (12)根据《煤矿防治水规定》第93条规定，采掘工作面探水前，应当编制探放水设计，确定探水警戒线，并采取防止瓦斯和其他有害气体危害等安全措施。探放水钻孔的布置和超前距离，应当根据水头高低、煤(岩)层厚度和硬度等确定。 (13)对可疑断层及因采动影响而可能导水的断层留设断层防水煤柱。 (14)井下设水沟等排水系统，并确保足够的排水能力;配备足够的探放水设备及注浆堵水设备。 (15)对巷道开拓及回采可能遇到的断层提前进行探放水，查明断层的水文地质要素，经技术经济比较采取留设断层防水煤柱、注浆堵水、疏放等措施。 (16)对未封闭好的钻孔根据具体情况采取重封、留设防水煤柱、探放钻孔水等措施。 (17)对主要含水层建立地下水动态观察系统，进行地下水动态观测、水害预报，并制定相应的“探、防、堵、截、排”综合防治措施。 (18)主要巷道尽量布置在隔水层或弱含水层中。 (19)对采区采掘所影响到的各含水层、断层，必须作出水文地质评 37 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 价，进行提前预报，以便采取相应的防治水措施。 (20)根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》第48条、第50条规定，不允许煤层开采后导水裂隙带波及到水体。以煤层导水裂隙带高度为基础参数，还须考虑一定的安全参数。 (21)采掘工作面或其他地点发现挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时，必须停止作业、采取措施，立即报告矿调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员，至安全地点后，再通过各安全出口到达地面。 6.2水害防治的组织措施 矿井成立了专门的防治水机构领导小组，由矿长任组长、总工程师任副组长、安全、生产、机电等副矿长为成员，并配备3人专业技术人员，探放水作业人员每班配备4人。 6.3疏水降压措施 疏水降压是指煤层顶板或煤层含水层的疏干，以及煤层底板含水层的降压，使底板含水层水压降低至采煤安全时的水压。 矿井开采中必须注意采动塌陷裂隙的影响，使煤系上覆隔水层发生变化，其采动塌陷裂隙成为上覆含水层中地下水溃入矿井的通道。 根据《贵州省水城县化乐乡朝阳煤矿生产地质报告》，煤系地层顶部基岩裂隙水含水岩组主要赋存于第四系(Q)、二叠系上统长兴组(Pc)，3但都属于弱裂隙含水层;二叠系上统龙潭组(Pl)同样属于弱裂隙含水3 层，其余各地层均可视为相对隔水层，龙潭组(Pl)与其它强含水层基3 38 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 本无水力联系，强含水层对开采煤层影响不大。但后期在开采煤层位于当地侵蚀基准面(+1370m)以下时，应采取疏水降压措施。 根据《贵州省水城县化乐乡朝阳煤矿生产地质报告》，朝阳煤矿的煤层顶、底板不存在强承压含水层。但矿井在建井或生产过程中如发现承压含水层水压超过煤层开采安全临界水压或有突水威胁时，建议根据以下情况制定探放水措施。 1)在采空区下方的回采巷道中，采取疏水降压的方法，把承压含水层的水头值降到隔水层能承受的安全水头值以下，并制订安全措施。 2)承压含水层不具备疏水降压条件时，必须采取建筑防水闸门，注浆加固底板、留设防水煤柱、增建抗灾强排能力等防水措施。 3)做好水文地质工作，做好探放水工作，坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”及“有疑必停”的原则。能放则放，不能放则堵，并划分为禁采区，严禁开采。 4)留设足够的断层和老硐防水煤柱，见防水煤柱留设表。 5)煤层受老空水威胁时，必须编制探放水设计，进行超前探放水，直到老空水全部疏干为止。煤层顶、底板受承压含水层威胁时要进行疏水降压，疏水降压无法保证煤层安全开采时，必须进行注浆加固。 疏水降压有些设备与井下探放水设备相同的可共用，但需补充注浆工艺设备及注浆材料等，井下疏水不铺设专门管道，井下疏水可通过排水沟经副斜井引出地表。 39 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 7.4井下探放水措施 7.4.1区域、局部探放水措施 矿井在防治水措施方面，应首先采用区域性的探放水措施，其次是采用局部性的探放水措施。 一、区域性的探放水措施: 1、根据《煤矿防治水规定》第90条:在矿井受水害威胁的区域，进行巷道掘进前，应当采用物探、化探和钻探等方法查清水文地质条件。地测机构应当提出水文地质情况分析报告，并提出水害防范措施，经矿井总工程师组织生产、安监和地测等有关单位审查批准后，方可进行施工。 2、矿井工作面采煤前，应当采用物探、钻探、巷探和化探等方法查清工作面内断层、陷落柱和含水层(体)富水体等情况。地测机构应当提出专门水文地质情况报告，经矿总工程师组织生产、安监和地测等有关单位审查批准后，方可进行回采。发现断层、裂隙和陷落柱等构造充水的，应当采取注浆加固或者留设防隔水煤(岩)柱等安全措施。否则，不得回采。 3、根据《煤矿防治水规定》第88条:对于采掘工作面受水害影响的矿井，应当坚持预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采的原则，进行充水条件分析，并遵守下列规定: (1)每年年初，根据每年的采掘接续 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 ，结合矿井水文地质资料，全面分析水害隐患，提出水害分析预测表及水害预测图; (2)在采掘过程中，对预测图、表逐月进行检查，不断补充和修整。发现水患险情，及时发出水害通知单，并报告矿调度室，通知可能受水害 40 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 威胁地点的人员撤到安全地点。 (3)采掘工作面年度和月度水害预测资料及时报送矿井总工程师及生产安全部门。 二、局部性的探放水措施 1、探放水原则 采掘工作必须执行“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的原则，根据矿井的具体条件，遇到下列情况之一时，必须探水: (1)接近不明井巷、老空时; (2)接近含水层、导水层和裂隙带等时; (3)接近未封闭、可能突水的钻孔时; (4)采动影响范围内有承压水、隔水岩柱厚度不清时; (5)接近水文地质条件复杂地段、情况不明时;采、掘工程接近其它可能突水地段时。 总之，矿井必须作好水害分析预报，坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的探放水原则。在探水前，必须编制探放水设计。 2、老窑老空区水积水量估算方法 由于水城县大田煤矿界范围内浅部小窑开采历史较为久远，很多小窑已经关闭，对小窑的采空范围的调查工作难以进行。建议在矿井建设生产过程中加强对老窑老空区调查工作，对老窑老空区的积水量有较为准确的估算。 W=K?m?a?h/sinα 式中: 41 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 3W――老空区积水量，m; M――采厚，m; a――老窑老空走向长度，m; h――老窑老空垂高，m; α――煤层倾角，(?); K――老空的充水系数，一般采空区取0.3,0.5，煤巷取0.5,0.8，岩巷取0.8,1.0。 3、探放水方法的确定 (1)探水线的确定 ?老空的探水线 对开采所造成的老空、老巷、水窝等积水区，其边界位置准确，水压不超过1MPa，探积水区的最小距离:在煤层中不得少于30m，在岩层中不得少于20m。对积水区，虽有图纸资料，但不能确定积水区边界位置时，探水线至推断的积水区边界的最小距离不得小于50m。对没有图纸资料可查的老窑，根据已了解到的小窑开采最低水平，作为预测的可疑区，探水线至推断的积水区边界的最小距离不得小于100m。 ?井巷通过导水或可能导水断层前，必须超前探水。探水线(探水起点)至断层交面线的最小距离不得小于25m，水压大于2 MPa时应按每增加0.1MPa增加0.5,1m。 (2)警戒线 沿探水线外推50,150m为警戒线。 (3)探放水钻孔布置 42 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 ?超前距、允许掘进距离、帮距和密度的确定 1)超前距:按以下公式计算 3P/Kα,0.5A K P 式中:α——超前距，m; A——安全系数，一般取2,5，本设计取5; K——巷道宽度(宽或高取大者)，为3 m; 22K——煤的抗张强度(kgf/cm)，K取10kgf/cm; PP 22P——水头压力(kgf/cm)，P,50kgf/cm; 则:α,0.5×5×2.67×,25.8(m)取30 m。 3，50/10 因此，超前距为30m。 2)允许掘进距离 允许掘进距离:每次探放水钻孔施工完毕后，以最短的钻孔长度(水平投影长度)减去超前保护距离之后所剩余的距离。 设计探放水钻孔深度60m，允许掘进距离为30m，每次探水钻孔施工完毕后，以最短钻孔距离减去超前距之后的距离。 3)帮距 为使巷道两帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距离，即呈扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离，其值一般与超前距相同，有时可略比超前距小1,2m，本设计取28m。 4)钻孔密度(孔间距) 竖直扇形面内钻孔间的终孔垂距不得超过1.5m;水平扇形面内各组钻孔间的终孔水平距离不得大于3m。 43 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 5)钻孔孔径 本设计配备TXU-75A探水钻，最大钻进深度75m，开孔直径90mm，终孔直径55mm。 6)钻孔数目及布置 ?煤层平巷钻孔布置 主要是探巷道上帮和巷道前方小窑老空水，钻孔呈扇形布置在巷道上帮和巷道前方。薄煤层一般布置3组，每组1,2个孔;厚煤层一般布置3组，每组不少于3个孔。 钻孔之间的夹角为7,15?为大夹角，1,3?为小夹角，视小窑老空的规模而定，规模大者取大夹角，规模小者取小夹角。 ?煤层上山巷道钻孔布置 钻孔呈扇形布置在巷道前方，薄煤层一般布置5组，每组1,2个孔;厚煤层一般布置5组，每组不少于3个孔，且每组钻孔至少有一孔见顶或底。 钻孔水平及倾斜之间的夹角要求与平巷钻孔相同。 探水钻钻孔布置见图7,2,2、图7,2,3。 薄煤层薄煤层 14'3'2'5'1'23 中厚煤层中厚煤层 2314'3'2'5'1' 平巷钻孔布置上山钻孔布置 图6-2-2 探水钻孔布置断面图图7,2,2 探水钻孔布置断面图 44 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 安全外围线 33帮距(19)m 22帮距(18 掘进工作面11 允许掘进距离(20m)超前保护距(20m) 钻孔深度(40m) 平巷钻孔布置 安全外围线 44帮距(18)m 22 掘进工作面11 )允许掘进距离(20m)m超前保护距(20m) 33 钻孔深度(40m) 55 安全外围线 上山钻孔布置 图7,2,3 探水钻孔布置方式图 4、根据《煤矿防治水规定》第96条:在安装钻机进行探水前，应当 符合下列规定: (1)加强钻孔附近的巷道支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和 拦板; (2)清理巷道，挖好排水沟。探水钻孔位于巷道低洼处时，配备与 探放水量相适应的排水设备; (3)在打钻地点或附近安设专用电话; 45 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 (4)依据设计，确定主要探水孔位置时，由测量人员进行标定。负责探放水工作的人员亲临现场，共同确定钻孔的方位、倾角、深度和钻孔数量; (5)在预计水压大于0.1MPa的地点探水时，预先固结套管。套管口安装阀门，套管深度在探水设计中规定。预先开掘安全躲避硐，制定包括撤人的避灾路线等安全措施，并使每个作业人员了解和掌握; (6)钻孔内水压大于1.5MPa时，采用反压和有防喷装置的方法钻进，并制定防止孔口管和煤(岩)壁突然鼓出的措施。 5、根据《煤矿防治水规定》第98条:探水钻孔超前距离和止水套管长度，应当符合下列规定: (1)探放老空积水的超前钻距，根据水压、煤(岩)层厚度和强度及安全措施等情况确定，但最小水平钻距不得小于30m，止水套管长度不得小于10m; (2)沿岩层探放水含水层、断层和陷落柱等含水体时，按表7,4,1确定探水钻孔超前距离和止水套管长度。 表7,4,1 岩层中探水钻孔超前距离和止水套管长度 水压/MPa 探水钻孔超前距离/m 止水套管长度/m ,1.0 ,10 ,5 1.0,2.0 ,15 ,10 2.0,3.0 ,20 ,15 ,3.0 ,25 ,20 6、探放水的安全措施 (1)进行探放水施工作业前，矿技术负责人必须结合实际探水巷道的实际，另行编制安全技术措施，明确探放水作业人员一旦面临突水威胁 46 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 时的避灾路线。 (2)进行探放水施工作业前，必须提前撤出可能受探水作业地点突水威胁的其它工作面和其它工作地点的所有人员。 (3)清理巷道，保证安全撤退路线畅通无阻。 (4)探水前应加固探水工作区支架，背好帮顶，以免压力水冲垮煤壁和支架。 (5)保证水沟畅通，并有适当的坡度和断面，水仓和排水设备要有足够的容量和能力。 (6)探水地点要安装电话，与所有可能受水威胁的工作地点连通，并事先制定好撤退路线，以防止意外事故的发生。 (7)打钻过程中，如发现煤、岩松软或沿钻杆向外流水超过打钻正常供水量时，要立即停止打钻(不能移动或拔出钻杆)，派人监视水情并报告矿调度室，如果情况危急，要立即通知所有受威胁地点撤人，并采取应急措施。 (8)钻孔接近采空区，可能有有害气体涌出，必须随时进行有害气体监测;探水点通风必须按有关规定进行。 (9)探放老空水前，首先要分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压。探放水孔必须钻入老空水体，并要监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。钻孔接近老空，预计可能有瓦斯或其它有害气体涌出时，必须有瓦斯检查工或矿山救护队员在现场值班，检查空气成分。如果瓦斯或其它有害气体浓度超过有关规定时，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，及时处理。 47 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 (10)钻孔放水前，必须估计积水量，保证水沟畅通，控制放水流量;放水时，必须设专人监测钻孔出水情况，测定水量和水压，做好记录。若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告矿调度室。 6.4.2探放水设备选择 1、探放水设备选择依据 探防水设备选择必须能用于井下探水、放水、煤层注水、断层及巷道底板注浆、灭火、瓦斯抽放等钻孔及勘探地质构造孔的施工，必须防爆及获得煤安标志。其选择的主要依据是钻孔直径及深度，所需钻取的围岩力学性质等。 2、井下探放水设备型号及数量 矿井用1个采煤工作面保证矿井年生产能力，正常生产期间配备2个掘进工作面，配备ZDY-650探水钻2台、ZDY-750探水钻1台、ZDY-1250探水钻1台(采面和2个掘进面各1台)，1台备用。 钻机参数如下表 钻孔直径(开孔序号 名称 生产厂家 规格型号 数量 钻孔深度 ?终孔) 济宁汇业工矿煤矿用液压坑道1 机械设备有限ZDY-1250 1台 95-75mm 200m 钻机 公司 煤矿用液压坑道2 重庆煤科院 ZDY-750 1台 75-65mm 120-150m 钻机 煤矿用液压坑道重庆淑维机电3 ZDY-60 2台 75-65mm 120m 钻机 设备制造厂 3、物探设备及数量 48 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 配备1台YCS150矿用本质安型瞬变电磁仪，根据岩石电磁成像探测识 别技术对矿井含水构造进行三极高分辨电法探测。利用现有的巷道工作， 可探查掘进工作面前方100m内的含水导水异常，包括老窑、断层、破碎 带、陷落柱、裂隙、溶洞等含水构造。主要技术参数如下: 主机技术指标 CPU处理器:低功耗ARM11 操作系统:WINCE6.0 屏幕:5寸LCD液晶屏，触屏操作 供电电源:7.2V 数据导出:无线传输 仪器电源:内置高能电池，容量:7.2V/9AH 适应环境:防潮、防尘、防爆 工作环境:-10,50? 接收机技术指标 高速A/D转换器:24BIT 动态范围:184db 采样速率:1.0μs 叠加次数:64,10240 最小分辩:10nV 同步方式:食品内部同步 工频压制:102db 系统分辩率:29位 49 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 信号分辩率:24位 发射机技术指标 关断时间:0.5μs 最大输出功率:18w 发射输出电压:7.2V 6.4.4注浆堵水措施 注浆堵水广泛应用于封堵突水点恢复被淹矿井，截流堵水减少矿井涌水量，井巷堵水过含水层或导水断层等。 因矿井采掘工程不经过落差大的断层，因此本设计暂不配备注浆泵及配套设备。 6.5地表防治水措施 6.5.1地表水防治设计依据 1、防洪标准及防洪坝墙设计要求 根据《煤炭工业小型矿井设计规范》(GB50399-2006)，矿井井口及工业场地的防洪设计标准见表: 防洪设计标准 防洪标准,重现期(年), 名 称 设计 校核 1/100 1/300 矿井井口 1/100 工业场地 , 朝阳煤矿的工业场地选在地势较高的平缓坡地上，井口及工业场地无洪、涝之患。为满足场地雨水排水，场地雨水采用分区多出口、明沟加盖板为主的排水系统，沿场区边缘及挡土墙、边坡脚、公路修筑0.4m×0.5m排水沟，靠山一侧修筑截水沟，断面为0.5m×0.6m，即可满足防洪排涝 50 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 要求。另外，为防止洪水淹井，矿井应采取可靠的安全应急措施，如在井口旁边堆放沙袋等，以防雨水灌进井筒内。 根据《煤矿防治水规定》第48条规定，矿井应当安排专人对本井田范围内可能涉及的周边废弃老窑、地面塌陷、采动裂隙以及可能影响矿井安全生产的水库、湖泊、河流、堤防工程等重点部位进行巡视检查。当接到暴雨灾害预警信息和警报后，应当实施24h不间断巡查。在矿区每次降大到暴雨的前后，应当派专业人员及时观测矿井涌水量变化情况。 根据《煤矿防治水规定》第49条规定，矿井应当建立暴雨洪水可能引发淹井等事故灾害紧急情况下及时撤出井下人员的制度，明确启动标准、指挥部门、联络人员、撤人程序等。当发现暴雨洪水灾害严重可能引发淹井时，应当立即撤出作业人员到安全地点。经确认隐患消除后，方可恢复生产。 2、地形、水系及汇水面积 朝阳煤矿井田属高原中山地地貌，地形切割强烈，高差悬殊，井田内仅有小溪沟通过，矿内冲沟发育,其冲沟的底面标高均大于可采煤层的最低开采标高，对矿井充水有一定影响。区内大气降水相对集中,煤层露头及风氧化带位于斜坡坡地低处,地表紊流水及冲沟通过裂隙带采空区冒裂带向矿井渗透充水而造成水害，但地表水对矿坑充水影响不大。 3、开采塌陷、裂隙对地表水系和降雨渗漏的影响 根据现场调查，老窑主要开采浅部煤，开采强度小，老窑突水对矿井开采将造成影响。因此除留保安煤柱外，在矿井后期生产中，对采煤可能引起的裂缝应及时用土石进行填平夯实，应对地质环境变化加以监测和防 51 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 护工作。对地表沉陷形成的塌陷坑，要尽量整平，回填造地，易产生滑坡的地方应提前修筑挡土墙，打挡滑桩或削坡减载等，另外，平时应经常有巡视人员，发现问题及时处理。 6.5.3地表水防治工程 1、工业场地防洪措施 由于工业场地选在地势较高的平缓坡地上，井口及工业场地无洪、涝之患。为避免大雨冲毁场地，沿场区边缘及挡土墙、边坡脚、公路修筑0.4m×0.5m排水沟，靠山一侧修筑截水沟，断面为0.5m×0.6m，即可满足防洪排涝要求。矿井地面防洪标准，满足《煤矿安全规程》关于地表防治水的有关规定。 2、其它地表水防治措施 ?根据《煤矿安全规程》第254条规定:煤矿企业、矿井应当查清矿区及其附近地面河流水系的汇水、渗漏、疏水能力和有关水利工程等情况;掌握当地历年降水量和最高洪水位资料，建立疏水、防水和排水系统。 煤矿企业、矿井应当建立灾害性天气预警和预防机制，加强矿井与周边相邻矿井的信息沟通，发现矿井水害可能影响相邻矿井时，立即向周边相邻矿井进行预警。 ?根据《煤矿安全规程》第255条规定:矿井井口和工业场地内建构筑物的地面标高必须高于当地历年最高洪水位;在山区还必须避开可能发生泥石流、滑坡等地质灾害危险的地段。 ?根据《煤矿安全规程》第256条规定:当矿井井口附近或开采塌陷波及区域的地表有水体时，必须采取安全防范措施，并遵守下列规定: 52 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 A、严禁开采和破坏煤层露头的防隔水煤(岩)柱; B、在地表容易积水的地点，修筑泄水沟渠，或者建排水站专门排水，杜绝积水渗入井下; C、当矿井受到河流、山洪威胁时，修筑堤坝和泄洪渠，有效防止洪水渗入; D、对于排到地面的矿井水，妥善疏导，避免渗入井下; E、对于漏水的沟渠和河流，及时堵漏或者改道，地面裂缝和塌陷地点及时添塞，进行添塞工作时，采取相应的安全措施，防止人员陷入塌陷抗内; F、当有滑坡、泥石流等地质灾害威胁煤矿安全时，及时撤出威胁区域的人员，并采取防止滑坡、泥石流的措施。 ?根据《煤矿安全规程》第257条规定:严禁将矸石、炉灰、垃圾等杂物堆放在山洪可能冲刷到的地段。 6.6井下防治水安全设施 6.6.1井下排水 矿井采用斜井开拓，设计二水平开拓全矿井,一水平标高为+1240m。+1240m水平采用一级排水，。 1、设计依据 3(1)正常涌水量:Q=40.25m/h 正 3(2)最大涌水量:Q=120.74m/h 大 (3)排水垂高:排水垂高:1382.6-1240=142.6m; 2、选型计算 53 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 1.水泵参数计算 所需水泵正常流量QB: 3Q=1.2 Q =1.2×40.25=48.3m/h BB 所需水泵最大流量QBm: 3Q=1.2 Q=1.2×120.74=144.89m/hBMmax 2、水泵扬程(Hb)的计算 H,1.25×(142.6，5),184.5m B 式中:H——排水高度，142.6m; p H——吸水高度，5m; 吸 1.25——管道阻力系数，取1.25。 2)水泵型号及台数的确定 根据Q、Q和H值，选用3台MD85-45×5型水泵,正常情况下，一BBmB 台工作、一台备用、一台检修，最大涌水量时三台工作，一台备用检修。 3其额定流量85m/h，扬程为225m;电机功率90kw。 正常涌水时，一台水泵工作，最大涌水时二台水泵工作。 3、泵与管路的运行组合 采用单泵单管工作。 4、水泵的充水方式和起动、调节方式 打开泵吸入阀，关闭泵出口管路闸阀及压力表旋塞，使泵内充满液体。 起动电机，待泵运转正常后，打开压力表旋塞，慢慢开启泵出口闸阀，直 到压力表指针指到所需压力为止。 6、排水管路管径、材质、连接方式和壁厚校验 计算管径:取流速Vp=1.5--2.2(m/s)， 则排水管内径 dpVpm,，,，，,,,485(3600)0.1560.126, 54 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 根据计算，本设计选取2趟排水管，管子为外径D208×4型无缝钢管。 选取外径D208×4型无缝钢管，其内径:dp=208-2×4=200mm=20cm ,,,,,0.4850.40.021195p，，，，z0.510.52010.17dpc,,，,，，,，,,,,,,,,,1.3851.30.021195p,,，，,z,,,, =0.27cm=2.7mm 经验算，所选管路壁厚符合要求。 3、水泵房布置及水仓容量 主要水仓容量为: V=8Qr=8×40.25=340m? 主要水仓长度(水仓有效容积按2/3计算): L=V/S=340/6.1/(2/3)=122.1m 水仓最低标高+1235m。水仓设主、副水仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用，水仓采用三心拱砼支护，净宽3.8m，墙高1.6m，净断 223面6.1m，掘进断面8.8m，主、副水仓各长125m，容量为540m。满足规范 3要求8×40.25,340m容量的要求。 水仓进口处应设置蓖子，并对其中的淤泥及时清理，每年雨季前必须清理一次，水仓的空容量必须经常保持在总容量的50%以上。主排水泵房铺设22kg/m单轨，以备抢险时设备运输。 (6)井下水沟 井下巷道水沟采用混凝土砌筑，水沟净断面根据流水量和巷道坡度经计算选取，主斜井、副斜井排水沟为300×200mm、井底车场的排水沟为400×400mm;其它巷道的的排水沟为200×200mm。 2)安全出口设施 240.00m)布置在副斜井井底附近，井底水仓水泵房水泵房(标高+1 布置有二个出口，一个与井底车场巷道连接，一个与管子道(标高为+1247.00m，比泵房高7.0m)连接，泵房和水仓的连接通道设置配水阀。 55 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 主要水泵房地面标高，分别比其出口与井底车场的底板标高高出0.5m。 根据《煤矿安全规程》第18条、第50条规定，每个矿井、每个采区、每个工作面必须至少有2条便于行人的安全出口。该矿井主斜井、副斜井和回风斜井，直接通往地面，当井下发生突水事故时，井下人员可以经主斜井、副斜井或回风斜井到达地面。 6.6.2防水设施 一、防水闸门 根据《煤矿安全规程》第273条:水文地质条件复杂或有突水淹井危险的矿井，必须在井底车场周围设置防水闸门。在其他有突水危险的地区，只有在其附近设置防水闸门后，方可掘进。 根据《煤矿防治水规定》第66条:水文地质条件复杂、极复杂的矿井，应当在井底车场周围设置防水闸门，或者在正常排水系统基础上安装配备排水能力不小于最大涌水量的潜水电泵排水系统。 该矿水文地质条件属中等类型。设计不考虑设置防水闸门及硐室，也不设置潜水电泵排水系统。 6.7老窑水防治措施 1、小窑、老窑分布范围、积水情况 该矿区内老窑开采历史悠久，由于老窑停采时间较长，均已垮塌封闭，调查难度较大，长期废弃且积水，因此，在采掘过程中，必须严格遵循“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则，采取防、堵、疏、排、截的综合治理措施，防止老窑水对本矿的影响。 矿井在采掘之前，必须对老窑、采空区进行调查，对其分布及积水情 56 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 况进行验证，以采取针对性的防治水措施。 2、防治老窑积水区域的技术途径和安全技术措施 (1)为了防止老窑、采空区积水渗入矿坑，应留足隔水安全煤柱。 (2)为预防采空区积水及地表水下渗的透水事故，必须加强采空区积水情况调查，建议采用三维地震勘探方法进行采空区探测，并将老空区范围绘制在采掘工程平面图上，以指导矿井生产。 (3)采用物探方法、井下钻探等多种方法，有效探测老窑(采空区)积水情况。 (4)矿井在开采前须采取有效的防治措施，避免矿井突水事故。必须做到“预测预报、有疑必探，先探后掘、先治后采”，并留设足够的安全煤柱，并对可能的突水区域采取相应的预防措施，防止突水，确保矿井安全生产。 6.8 封闭不良钻孔防治水措施 《贵州省水城县化乐乡朝阳煤矿生产地质报告》采用的勘探方法为钻探，存在一定数量的钻孔，有可能存在封闭不良或质量可疑、有突水可能的钻孔。因此对封闭不良或质量可疑、有突水可能的钻孔应留设防水煤柱及其有效防治措施。 6.9 预防井下突水 做好井下各个可能涌水地点的探测与排放工作。加强对井下职工防治水知识培训，一旦发现采掘工作面或其它地点有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底鼓或产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时，必须停止作业，采取措施，立即报告调 57 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 度室，撤出所有受突水威胁的各地点人员。 6.10 其它 1、保持井下排水水沟畅通，保证采空区积水通过排水沟自流至水仓。 2、各井口应设防洪沟，并且每年雨季到来之前，均应检查防洪沟是否畅通，防止地表水倒灌入井下。 3、注意探放可能存在的老窖和采空区积水、溶洞水、暗河水。 4、矿井已在+1240m建立完善可靠的排水系统，保证有足够的排水能力。 5、矿井的排水设备及管路必须保持完好，定期检查水泵的运转情况，及时维护和保养。 6、在煤层风氧化带、小窑采空区、断裂破碎带周围留设防水安全煤柱。 7、采、掘工作面或其它地点发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时，必须停止作业，采取措施，立即报告矿调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。 8、水泵、水管、闸阀、排水用的配电设备和输电线路，必须经常检查和维护。在每年雨季以前，必须全面检修一次，并对全部工作水泵和备用水泵进行一次联合排水试验，发现问题及时处理。 9、水仓、沉淀池和水沟中的淤泥应及时清理，每年雨季前必须彻底清理一次。 10、水仓进口处应设置篦子。水仓的空仓容量必须经常保持在总容量 58 水城县化乐乡朝阳煤矿矿井防治水专项设计 的50,以上。 7结论 1、因老窑停采时间过长，资料丢失严重，调查资料多为矿方提供，开采深度不准，故各可采煤层所确定的老窑采空区范围可靠性较差，给水文地质工作带来一定难度，在将来开采过程中应注意含水层发生水力联系带来危害。 2、矿井主要充水水源为大气降水，导水通道主要为采矿冒落带裂隙，因此，在生产过程中，应切实加强地面与井下水的防治工作，尤其在降水集中的夏季。 3、矿区范围内老窑采空区对矿井安全危害较大，因此，在生产过程中，应切实坚持“预防第一，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原则，加强对老空区的探放水工作。 34、本次工作预测最终矿井正常涌水量为72.25m/h，最大涌水量 3202.3m/h，但不包括矿井遇构造带、采空区积水等瞬间突水，矿山应在以后的开采过程中，密切注意构造带及采空区积水问题。 5、尽管目前矿井涌水量较小，预测矿井未来涌水量增量不大，但随着采空变动，矿井充水条件将发生一定的变化，因此，在加强矿井水动态监测的同时，应及时补充或修改矿井防治水技术措施和矿井防治水长期规划，并按照有关规定定期确定矿井的水文地质类型。 6、切实加强防治水的组织工作，确保各项防治水方案和技术措施的落实。 7、该矿以前的技术基础工作较薄弱，应进一步加强和改善矿井水文地质工作，开展资料的收集、整理、分析工作，进一步完善矿山水文地质资料。