马兰矿带压开采防治措施

1、目 录第一章 矿井概况1I、井田位置1、开拓布置1、排水系统1、水文气象2、地质构造2第二章 水文地质条件2、区域水文地质条件2、井田带压开采水文地质条件3一、含水层3二、隔水层4三、带压开采现状5第三章 带压开采防治水措施6、加强对带压开采防治水工作的领导，成立防治水领导组6、带压开采防治措施6一、带压开采分析6二、带压开采防治措施9第一章 矿井概况 I、井田位置 马兰矿位于西山煤田西部边缘，井田面积2号煤为78.58平方公里， 9号煤为86.87平方公里。井田东部与屯兰矿相邻，西部与周边小煤矿接壤，南部以原相北断层(F165)、原相至上白泉沟南洪水位线与西山煤田后备区分开，北部与星星矿、辽

2、源矿矿界为界。 、开拓布置马兰矿设计井型为400万吨，工业广场位于屯兰河谷，矿井采用立井、斜井联合开拓批；现生产水平为910水平，生产采区为南一下组煤、南五、南七、北三下组煤采区，衔接采区为南六采区及南八、南九采区；衔接水平为550水平；采煤方法为走向长壁一次采全高自动垮落法，工作面逐步加大，走向长度可达2200米，倾斜宽度可达230米，巷道宽度一般为3.25米，02号煤老顶初次垮落步距为1218米，2号煤为1220米，8号煤为2035米。 、排水系统 马兰矿水文地质条件类型为复杂型，矿井正常涌水量为159m3/h，最大涌水量为298m3/h（不包括主斜井底疏放的奥灰水量220m3/h，有单独

3、排水系统），矿井采用中央固定扬升式排水，中央水泵房有型号200D-43×6-200的水泵5台，其中2台使用，2台备用，1台检修，额定排水能力280m3h，排水管路2趟，管径325毫米，2011年联合排水试验使用和备用排水系统排水能力达826m3h；中央水仓容积2900m3，各采区有采区集中水仓1至2个，容积60至160m3。 、水文气象 流经矿区的屯兰河、原平川为季节性河流，属汾河水系。近十年年降雨量214至578毫米，平均353毫米，雨季多集中于七、八、九月份，降雨量129至361毫米，平均217毫米，占年降雨量的62%。、地质构造地层倾角0至35度，一般小于25度，属近水平及缓倾

4、斜煤层；井田内主要褶曲有马兰向斜、屯兰河背斜、北社-常安向斜、白岸西向斜，其中马兰向斜为西山煤田基本控制构造，其西翼岩层倾角较陡 (10。25。)，东翼较缓；井田内正断层发育，断层面挤压紧密，破碎带较小，逆断层不太发育，采掘工程未发现导水断层；井田内陷落柱不太发育，但带状分布规律明显，部分陷落柱顶部发育空洞及裂隙，柱体胶结松散，并且多次出现陷落柱涌水现象，其中18306工作面发生陷落柱导通奥灰水，涌水量10m3/h；节理面多平直、紧闭，局部区域8号煤层顶板灰岩张性发育，张开达10厘米，并伴有淋、滴水现象。井田构造发育，地质条件分类为adef。第二章 水文地质条件 、区域水文地质条件 西山煤田属

5、中、低山区，地形坡度大，植被稀少，大气降水多形成洪流汇入汾河水系，少量入渗，补给地下水。汾河在煤田北部自西向东，在上兰村进入太原盆地折向南流，其较大支流有天池河、屯兰河、原平川、大川河、狮子河，枯水季节这些支流全部入渗补给地下水。 西山地区寒武、奥陶灰岩出露面积约1600Km2，76%分布于煤田北部，其次西部，沿边山断裂也有零星分布。奥灰水主要接受大气降水面状补给，其次为汾河及其支流的线状补给，补给区主体水位(马家沟组)可达920米，地下径流大体自西北向东南，至排泄区降至800米左右，排泄区主要是位于边山断裂的兰村泉、晋祠泉，另外也有部分人工排泄点。 、井田带压开采水文地质条件井田水文地质条件

6、为复杂型，奥灰岩溶裂隙水是矿井主要充水水源之一。井田距西山煤田西部奥灰水补给区较近，井田内奥灰水位940m至 880m，水位西高东低，受马兰向斜影响，奥灰水径流为西北至东南向；依富水程度井田西部为含水区(奥灰侵蚀面标高大于700m)，东都为含水微弱区(侵蚀面标高700600m)或基本不含水区(侵蚀面低于600m，主要为马兰向斜西翼及轴部)；井田带压面积69.91Km2，带压区主要分布于井田中东部，马兰向斜轴部8号煤层底板最大承压5.4MPa，最大突水系数0.120MPa/m；全井田主采煤层带压煤量7.9亿吨，占总资源量的76.7%。附：马兰井田奥灰水等水压线图一、含水层奥陶系灰岩含水组由峰峰组

7、、上马家沟组、下马家沟组含水层组成，为岩溶裂隙承压水，矿井奥灰水文勘探情况见下表。马兰矿及邻区奥灰水勘探情况一览表钻孔编号孔口标高奥灰顶面标高终孔深度水位标高上马水位降/单位涌水量观测日期5471121.24878.20481.46951.250.69/0.641966.11 M941207.94724.38634.56不含水不含水1977.01MS-81145.761023.06504.05891.762000.07GS-5井下921.70940.00275.08892.3011.61/1.1002008.04GS-61220.93768.13760.07905.704.30/2.38820

8、01.09GS-8-11088.65475.85921.50882.8766.37/0.01192003.12GS-8-21170.27430.47920.36899.8459.22/0.01462004.08GS-11282.84735.48825.20908.8436.60/0.00462007.12主斜井底837.59/850.14869.08590.61885.14单孔最大涌水量115m3/h1994.08GS-21216.415653.15972.4不含水不含水2009.01GS-9屯兰1062.30585.50780.19886.0027.22/0.3992000.04GS-221

9、270.616629.82891.68903.966103.80/0.00352011.06GS-231375.424649.824873.09939.84240.40/0.00422011.11 峰峰组含水层 岩性主要由厚层状质纯灰岩组成，夹薄层泥灰岩，揭露厚度25 70m，主料井底揭露段发育有溶隙、小溶洞，裂隙充填方解石脉，主要涌水段标高869840m，而井下Gs-5水文勘探孔及北三910大巷揭露段，岩层破碎，裂隙被方解石脉充填，不含水。峰峰组含水层岩溶发育很不均一，具明显的块段性。上马家沟组含水层 岩性主要由厚层质纯灰岩组成，中夹斑状灰岩及土黄色泥灰岩，溶隙、溶洞发育，并部分充填方解石晶

10、体，工程揭露最大厚度110m，q=0.6410.51/s.m，k=4.0411.84m/d，水质属重碳酸硫酸钙镁型。主料井底疏水降压勘探资料表明，灰岩涌水强弱与地质构造关系极密切，构造发育段涌水量明显变大；随着灰者埋深加大，富水性渐变弱，井田中部GS-6钻孔富水性强，至马兰向斜轴部，灰岩埋深500700m，马兰向斜西翼GS-8-1、GS-8-2孔揭露的上马家沟组基本不含水。 下马家沟组含水层 岩性由灰岩、花斑灰岩组成，岩溶较发育，平均厚度95m，富水性介于峰峰组及上马家沟组之间。 二、隔水层由上而下隔水层段主要有：太原组晋祠段、本溪组、峰峰组下段、上马家沟组下段。太原组晋祠段及本溪组 岩性以砂

11、岩、泥岩、薄层灰岩相间出现为特征，中夹薄煤层及铝土岩，平均厚度52m。朔性、硬性互层出现的岩性组合，尤其本溪组下部的厚层铝土岩(厚度2.510m)具有很强的隔水性能。峰峰组下段 岩性主要为角砾状泥灰岩、白云岩夹少量灰岩、泥岩、石膏条带。本区层厚3797m，局部发育少量溶隙及溶洞，为相对隔水层。 上马家沟组下段 此段岩性矿区没有揭露，依矿区水文普勘资料，岩性为一套灰黄、黄褐色白云质角砾状泥灰岩，间夹薄层灰岩和白云质灰岩，厚度136至210m，为相对隔水层。三、带压开采现状北三下组煤采区大部带压，水位标高890900m，最大承压2.85MPa，隔水层厚8876m，最大突水系数0.0528MPa/m

12、，并且北三下组煤采区构造发育，是防治奥灰水的重点区域；南六采区上组煤东南角局部地段带压，奥灰水位916m，最大承压0.70MPa，隔水层厚160m，最大突水系数0.0144MPa/m；南五和南七上组煤采区不带压；南一下组煤上山采区左翼工作面局部带压，最大承压0.35MPa；南一下组煤下山采区全区带压，奥灰水位890915m，8号煤层至奥灰顶面间距为87m，最大承压1.10MPa，最大突水系数0.0226MPa/m；南五下组煤采区奥灰静水位标高900910米，下组煤底板标高909650米，各煤层均不同程度带压，9号煤底板与奥灰顶界面间距平均68米，最小66米，隔水层底板平均承压1.43MPa，最

13、大承压3.30MPa，根据带压开采突水系数公式T=P/M计算，9号煤层带压开采突水系数平均0.0183MPa/m，采区东北角突水系数最大达0.0500MPa/m。后备区全区带压开采，奥灰水位890940m，2号煤最大承压1.30MPa，2号煤层至奥灰顶面间距为150170m，最大突水系数0.0187MPa/m；8号煤层最大承压2.10MPa，8号煤层至奥灰顶面间距7090m，最大突水系数0.040MPa/m；矿井衔接550水平全区带压开采，奥灰水位880895m，2号煤最大承压4.50MPa，2号煤层至奥灰顶面间距为150165m，最大突水系数0.040MPa/m；号煤最大承压5.40MPa，

14、8号煤层至奥灰顶面的间距为7085m，最大突水系数0.087MPa/m，8号煤大部分处于突水危险区，开采难度大。第三章 带压开采防治水措施、加强对带压开采防治水工作的领导，成立防治水领导组组 长： 矿长 党委书记常务副组长： 总工程师副组长：生产副矿长 安全副矿长 机电副矿长 经营副矿长 后勤副矿长 成 员：各专业副总及六区（科）、地测科、矿调度、安监处、生产科、计划基建科、供应科、企管办、财务科负责人。领导组下设办公室： 主 任： 地测科长 办公室设在地测科，负责办公室日常事务。、带压开采防治措施 一、带压开采分析 （一）、临界隔水层厚度分析 依煤矿防治水规定中计算公式为： t=L(rL)4

15、Kp 式中：t安全隔水厚度; L采掘工作面底板最大宽度; r底板隔水层的平均容重，取0.002744 MN/m3; Kp 底板隔水层的平均抗拉强度，根据岩样力学试验表中相关数据综合分析，取2MPa； P隔水层底板承受的水头压力；奥灰水静水位取GS-1孔资料926.00m，910水平2号、8号煤层的最底标高分别是750m、670m，2号、8号煤层工作面底板最大宽度分别为20m、35m， 2号、8号煤层底板至奥灰顶界面的隔水层平均厚度分别为157m、73m，由于奥灰顶面发育厚层稳定的铝土泥岩， 计算得：2号煤层安全隔水层厚度t=18.11m157 m 8号煤层安全隔水层厚度t=27.57m73 m

16、由此可知，910水平2号、8号煤层底板隔水层在不受大中型构造破坏、松散陷落柱影响和局部矿压显现影响的情况下，带压开采是可行的。 （二）、突水系数分析 突水系数计算公式为：T=P/M 式中：T突水系数（MPa/m）；P隔水层底板承受的水压（MPa）；M底板隔水层的厚度（m）； 结合（一）中有关数据，2号煤层最大突水系数为：T=0.0212MPa/m8#煤层最大突水系数为：T=0.0450MPa/m910水平2号煤层均位于带压开采安全区内(T值小于0.06MPa/m )，不受大中型构造、松散陷落柱、压力集中区影响的工作面突水可能性较小。 依据公式，取T=0.06MPa/m ，则0.06=0.01&

17、#215;(926.00X+73)/ 73 得X=561m由此可知，910水平8号煤层底板标高大于561m时的带压开采区内，不受大中型构造、松散陷落柱、压力集中区影响的工作面可安全采掘；8号煤底板标高小于561m时，位于带压开采临界区内，临界区内采掘工作面遇大中型构造、松散陷落柱、压力集中区时，奥灰水突水的可能性较大，要采取相应的防治措施。 （三）、构造破坏区突水可能性分析 1、陷落柱因素：在带压开采区域，松散陷落柱由于存在松散堆积和空洞带、导水裂隙带，胶结带上部岩体强度也较低，将致使有效隔水层厚度的减小，奥灰突水可能性增大。如图三：松散陷落柱分带示意图所示，在正常情况下，煤层至奥灰顶面的有效

18、隔水层厚度为h，松散陷落柱松散堆积和空洞带存在将导致有效隔水层厚度减小为h，依据突水系数公式T=P/M分析，T增大，奥灰突水的可能性增大；松散陷落柱位于工作面煤层之下，有效隔水层厚度h将更小，或者直接与奥灰含水层勾通。结合全国奥灰水害数据，陷落柱导通奥灰水突水水害，涌水补给充沛，涌水量每小时从几百到几万立方米，并且大大超过矿井或采区的最大排水能力，会给矿井安全生产带来灾难性的后果，防治松散陷落柱突水是防治奥灰水的重点和难点。2断层因素马兰井田构造主要受压扭应力的作用，断层面紧闭，破碎带较小，且发育有断层泥，小型断层（落差小于5m）一般不会造成有效隔水层厚度的大幅减小，本溪组铝土岩段不会断开，奥

19、灰水自然越流高度较小；大中型断层可使煤层与奥灰含水层间距减小，铝土岩段断开，奥灰水自然越流高度依据经验数据10m，在断层成组发育区段，煤岩层破碎，越流高度可达30m，从（二）中突水系数公式可得2号、8号煤层最大突水系数分别为0.0212MPa/m 、0.0450 MPa/m ，奥灰突水的可能性增大，如揭露井田边界大断层，甚至使煤层与奥灰含水层对接，直接发生奥灰突水。根据水文勘探，断层附近奥灰富水性较强，矿井采掘中揭露断层时没有发现过渗水现象，但由于采动影响，地应力重新分布，可能使断层面由压性结构面变为张性结构面，变不导水为导水，从而发生采空区滞后突水，在地应力明显异常区开采，应力沿断层面释放，

20、断层面附近煤岩层变形更大，断层导水的可能性增大。二、带压开采防治措施马兰矿采区石门或采区暗斜井均高于奥灰水位，某个采区发生奥灰水突水，不会波及别的采区，井底车场没有施工防水闸门；后备区南八、南九采区联合开拓，在其联络巷要施工防水闸门，当发生奥灰突水时以实现采区隔离。根据以上分析，910水平防治奥灰水的原则是：加快补充勘探进度，超前物探钻探，采区排水与治理相结合。（一）、进一步做好水文地质勘探工作1、在后备区进行精细化勘探，查明煤层底板隔水层厚度，构造发育情况，奥灰含水层富水情况。2、逐步完善奥灰水水文动态观测网及防突水预警系统，分析奥灰水质数据资料。3、积极采用新技术、新经验加强对充水，导水因

21、素的探测研究工作，加强攻关，有针对性的采取防突水措施。（二）、防止奥灰水突水措施 1、对带压开采临界区边界大中型断层（落差大于5m）和陷落柱，要依煤矿防治水规定规定留设防隔水煤柱；对井巷工程穿过的构造须超前探测，超前距离依带压开采情况确定，但超前距离不能小于20m；掘进工作面位于带压开采区时，施工中执行“有掘必探”措施；。2、带压开采工作面地质说明书中必须有奥灰水水文地质情况及防治奥灰水措施，并报公司地质处审批；各带压开采工作面必须编制综合防治水措施及水灾应急预案，作业规程中要附有防治奥灰水措施及避灾路线；带压开采临界区的采掘工作面，要进行带压开采安全评价。3、带压开采工作面必须悬挂明显的避灾路线图，并贯彻到每一位职工，各避灾路口标识清楚，汛期