煤矿带压开采安全技术措施

1、煤矿带压开采安全技术措施一、矿井地质及水文地质概况1矿井地质概况告成井田位于颖阳 -芦店向斜的南翼东段，处在北西向的嵩山与五指岭平移断层之间，大部地段受到了芦店-大金店滑动构造的影响。井田东南部大致以石淙河断层 （郜 f1）为界，北部以翟门断层 （郜 f5）为界，东北部始于一1 煤层露头。告成煤矿主要开采煤层为二叠系山西组二1 煤层，煤层平均厚度为4.86m。煤层顶板大部分为滑动构造，滑动构造上盘位于朝阳沟背斜的南翼，基本为一单斜构造。以朝阳沟河为界，以东地层呈北东走向，倾向北西，倾角8 32°，与下盘地层产状基本一致。朝阳沟河以西，地层走向近东西，倾向南偏西，地层倾角10 49&#

2、176;，与下盘地层相对而倾。因受滑动构造影响，告成矿地质构造较为复杂。据勘探资料显示本井田落差大于 100m 的断层 3 条， 50100m 的 1 条， 3050m 的 1 条，小于 30m 的 12 条。25 采区目前新发现落差介于520m 的断层 3 条，对煤层开采影响较大。2.矿井水文地质概况告成井田位于颖阳 -芦店向斜东段登封告成水文地质区。该单元南北分别以箕山、嵩山两分水岭为界， 西部和东北部分别以颖河与白降河、双洎河分水岭为界。从构造上为一不对称向斜，南翼地层出露完整，北翼被月湾断层破坏，构成阻水边界。据现有资料分析，告成煤矿二1 煤层主要为底板太原组上段灰岩岩溶充水及二 1

3、煤层顶板滑体构造破碎带及上覆碎屑岩类含水层的孔隙-裂隙水。各含水层以缓慢渗入为主，并且动态补给水量不够充分，随着埋深的增加补给条件变差，富水性变弱，因此告成煤矿顶、底板含水层虽有一定的补给水源，但补给条件一般。告成煤矿二 1 煤层底板承压含水层为石炭系太原组l7-8 灰岩、l1-4 灰岩（l5-6 灰岩不稳定）、o2 灰岩含水层。其中：l7-8 灰岩含水层为煤层底板直接充水含水层，厚度 023.48m，平均厚度 8.55m，距二 1 煤层平均为 11.4m，岩溶裂隙发育不均匀， 富水性强，联通性差，补给水源不足，易疏干，对矿井开采影响小，通常是矿井的疏放对象；l1-4 灰岩含水层，厚度 13.

4、5131.82m，平均厚度 22.09m。该含水层富水、导水性强，为一 1 煤层顶板直接充水含水层，距二 1 煤层底平均50.03m，为二 1 煤层底板间接充水含水层；o2 灰岩含水层最大厚度48.50m，距二 1 煤层平均为81.62m，岩溶裂隙发育，富水性好，连通性较好，为矿井间接充水含水层，是矿井充水主要的补给水源。目前我矿有 3 个 o2 水文观测孔，井3 不能正常观测，其中井1、井 2水位标高为 +168m、+159.5m，矿井采掘最低标高为-600m，远低于 o2水位，因此属于承压水带压开采。自告成矿建矿以来，建井十年来矿井平均涌水量为665m3/h ，近三年来平均涌水量为937.

5、6m3/h，最大矿井涌水量为1121.7m3/h。原因是由于我矿加强顶板水疏放工作，造成近三年平均矿井涌水量偏大。涌水水源的构成：从 1999 年建矿前三年主要是 l7-8 灰岩水，随着人为对顶板水合底板 l7-8 灰岩水的疏放，顶板水所占比例逐渐增大， 2004 年以后顶板水约占 60%，l7-8 灰岩水约占 30%，l1-4 灰岩水约占 10%。据矿井开采资料统计，建井以来底板含水层突水27 次，最大突水810m3/h（ 2004 年 10 月 9 日），20072009 年矿井突水 4 次，全部为顶板突水。二、二 1 煤层 “带压开采 ”可行性计算根据上述对矿井水文地质条件分析，依据煤矿

6、防治水规定下面对l1-4 灰岩含水层进行带压开采评价。（一）安全隔水层厚度和突水系数计算公式：1、安全隔水层厚度计算公式：（该公式适用于掘进工作面）式中： -安全隔水层厚度， m；-底板隔水层的平均抗拉强度，mpa。取 4mpa；l-巷道底板宽度， m；-底板隔水层的平均重度，mn/m3 。取值为 0.0265（mn/m3 ）；p-底板隔水层承受的水头压力，mpa。根据煤矿防治水规定之规定，以上式计算出的安全隔水层厚度，与矿井实际隔水层厚度比较：（1）实际的底板隔水层厚度大于安全隔水层厚度，则可认为是安全的，一般可正常采掘；但在岩石破碎地段，要采取一定的安全措施；（2）实际的底板隔水层厚度小于

7、安全隔水层厚度，则可认为是不安全的，要保证安全生产，必须采取安全措施。2、突水系数计算公式：式中： t- 突水系数， mpa/m ；p-底板隔水层承受的水头压力，mpa；m-底板隔水层厚度， m。计算实际突水系数值t 与本矿区临界突水系数值t 临进行比较。根据煤矿防治水规定 ，在具有构造破坏的地段临界突水系数值t 临取0.06mpa/m，正常块段 t 临取 0.01mpa/m 。（二）根据以上公式分别计算t、 t（1）参数确定二 1 煤底板以下主要隔水岩性多为泥岩、砂质泥岩及砂岩，结合现有开采情况，依据告成煤矿地质报告公式中主要参数分别为：t 实：实际隔水层厚度为50.03m（取本矿区隔水层平

8、均厚度） ；kp：煤层底板隔水层平均抗拉强度0.4mpa；l：分别为 5.0m（巷道宽度 )；h 实：取 600+50.03+168）=8.18mpa（矿井最低开采标高为-600m）；：取底板隔水层岩石平均容重0.0265mn/m3。m：底板隔水层实际厚度（m），同 t 实。1、掘进巷道 t 计算：（1）安全隔水层厚度计算 当在二 1 煤层中掘进时， l 取 5.0m，h 实取 8.18mpa，t 实=50.03m代入公式 (1)计算得 :t=5.02mt 实(50.03m) 当在 l7-8 灰岩中掘进时， l 取 5.0m，h 实取 8.18mpa，t 实=32m 代入公式 (1)计算得 :

9、t=5.02mt 实(32m)符合第种情况，即巷道掘进是安全的。2、采煤工作面：突水系数 t 计算矿井二 1 煤开采最低标高为 -600m，p 取 8.18mpa，m=50.03m，代入公式二计算得 :t=0.164mpa/m根据煤矿防治水规定和郑州矿区实际生产经验，该系数大于0.1mpa/m，存在突水危险。再根据公式二进行反算，结果如下： 当 t=0.06mpa/m 时， p=3.002mpa，根据煤矿防治水规定 ，即开采-82.17m 标高以上的二 1 煤层，比较安全，基本不受底板水的威胁。 当 t=0.1mpa/m 时，p=5.003mpa，根据煤矿防治水规定，即开采 -282m 标高以

10、上的二 1 煤层时，存在突水危险；在 -282-82.17m 标高之间的正常块段开采二 1 煤层时，受突水威胁不严重。 当 t0.1mpa/m 时， p5.003mpa，开采 -282m 标高以下二 1 煤层时，严重受水害威胁。三、结论通过以上论述和计算结果，结合l1-4 灰岩和 o2 灰岩的水文地质特征、结合我矿水文地质类型等区域水文地质条件，按照煤矿安全规程第 269、270、271、272 条以及煤矿防治水规定第72、 73、74、75、76、77、78、79 条的规定，综合分析后认为：1、对 l78 灰岩，在采掘过程中采取施工疏水巷及疏水钻孔，尽快疏放 l78 灰水；2、对 l14 灰

11、岩和 o2 灰岩强含水层，由于水头较高，水压较大，因此治理时应以堵为主，即通过底板超前预注浆改造来充填构造和岩溶裂隙、增加隔水层的厚度和抗压强度，从而达到防治底板突水的目的。综上所述，虽然l14+o2 灰岩底板高承压含水层均存在突水可能，但按照 “物探先行， 钻探验证，先探后掘， 先治后采 ”的原则进行治理，只要设计合理，措施得当，切实贯彻落实到位，不仅能满足安全生产的需要，又比较符合目前阶段开采的经济技术政策。四、安全技术措施根据煤矿安全规程、煤矿防治水规定，现制定如下安全技术措施：1、成立 “带压开采 ”领导小组组 长：周振东副组长：石玉波王世贤 高国栋 王志军 陈世强韩荣军成 员：地测部

12、负责人及专职水文地质人员。办公室设在地测部，地测部技术人员每年初将当年生产采区及接替采区的 “带压开采 ”存在的问题上报 “带压开采 ”领导小组，研究制定相应的治理方案及安全措施。2、认真制订并落实每年度的防治水工作计划每年度按照矿井中长期防治水规划的要求，结合矿井中长期采掘接替计划，在总结上年度防治水工作的同时，认真编写本年度防治水工作计划，进一步完善防治水安全技术措施，安排防治水专项工程，报集团公司审批后严格落实。3、做好地质及水文地质基础工作了解、掌握本区域的断层等地质构造的分布和导水性能、隔水层的含隔水性、含水层的富水性、导水性、承压水的径流规律，承压水的补给通道等情况。4、井上下水位

13、实时监测系统建立和完善完善井上下水位实时监测系统，根据需要及时增加观测孔，建立水位动态监测管理制度，设专人及时收集、整理水位观测资料，加强对 l1-4+o2 灰岩水位的动态实时监测，掌握水位水量变化情况。5、严格贯彻落实煤矿防治水规定在采掘过程中，严格落实 “预测预报， 有疑必探， 先掘后探，先治后采 ” 的防治水原则。、在掘进过程中： 、对已知的断裂构造，要先治后掘； 、在掘进过程中，要采用物探和钻探相结合的办法，先探后掘，既先用物探进行超前探测，一旦发现低阻异常区要进行钻探验证，经验证无疑问后方可掘进；若经钻探验证发现发育有断层等导水构造时，就对其进行超前预注浆，先治后掘； 严格按设计施工

14、，不得擅自破坏断层煤柱、防隔水煤柱、不得擅自改变设计方位、坡度，误揭深部含水层。、在回采过程中： 、对回采工作面，回采前全部进行直流电法物探。对于突水系数在 0.060.1 的区段显示的物探低阻异常区，构造发育地段，进行钻探验证、预注浆改造达到要求后方可回采；对突水系数大于 0.1 的区段，无论阻值高低，要全面进行底板预注浆加固改造； 、凡经过底板预注浆加固的区段，必须有验证孔，验证结果必须达到要求； 、超前预注浆加固的距离距回采切巷不得小于 100m. 、所有采掘工作面，在施工前都要按规定进行水害评价，只有通过评价并报经集团公司批准后，严格按整改措施落实，方可开工生产。、对采掘过程中查出的水害安全隐患，严格按集团公司有关规定，划分等级，实行闭环管理。6、加强矿井防排水系统管理日常加强对排水设备、设施的管理，使排水设备、设施始终处于完好状态，按规定组织水泵联合试运转，确保矿井抗灾能力。7、在排水能力允许的情况下，利用主要巷道系统对底板含水层进行疏水降压。8、在进