煤矿工作面水害防治实施方案

1、PAGE 山西中煤华晋能源有限责任公司王家岭煤矿掘进工作面防治水方案二0一一年十月二十日山西中煤华晋能源有限责任公司王家岭煤矿掘进工作面防治水方案王家岭煤矿项目是经国家发改委核准（发改能源1563号），国务院第100次常务会议批准，由华晋焦煤有限责任公司投资开发的国家和山西省重点项目。井田位于山西省乡宁县和河津市境内，面积118.48km2，地质储量14.24亿吨，主采2号、10号煤层。2010年3月28日，井下20101工作面回风巷发生透水后，项目建设停建。2011年10月15日，经上级主管部门批准，王家岭煤矿项目开始复建，为确保复建后的防治水安全，根据煤矿安全规程、煤矿防治水规定及上级文件

2、规定要求，特编制王家岭煤矿掘进工作面防治水方案。一、地质概况（一）自然地理王家岭矿区属强烈侵蚀的低中山地貌，地面标高+1312+680m，高差632m。低山区地形坡度在1525之间，山坡有基岩出露。梁、峁区山坡较陡，坡度在2540之间，多呈“V”形山谷，大部为黄土覆盖，区内黄土喀斯特发育。地表水属黄河水系，黄河流经井田西部边缘，区内均为季节性河流。（二）地质和水文地质简况根据地层出露和钻孔揭露，地层自上而下有第四系、第三系、二叠系、石炭系、奥陶系。地层总体倾向北西，倾角一般在510之间。井田构造较简单，为大致向西和西北倾向的单倾构造。褶曲、挠曲和断层发育，首采区三维地震发现有陷落柱异常，未见岩

3、浆岩。本区主要含水层有第四系孔隙含水层、石炭二叠系砂岩裂隙含水层、石炭系岩溶裂隙含水层以及奥陶系岩溶裂隙含水层。区内主要隔水层有新生界底部隔水层、石炭二叠系层间泥岩隔水层以及10#煤底板隔水层。其中，10#煤底板隔水层为下组煤带压开采的主要隔水层。（三）主采煤层及其顶底板特征区内主采煤层为2#煤和10#煤。2#煤层位于山西组下部，层位稳定。煤层厚度3.098.5m，平均厚度6.20m。一般含23层夹矸，最多含5层夹矸。煤层顶板大部为泥岩，粉砂岩，其老顶为一层中细粒砂岩。底板大部分为粉砂岩和泥岩，个别为细砂岩和石英砂岩。10#煤层位于太原组下段，煤层厚度0.796.67m，平均厚2.34m。煤层

4、中夹石一般为12层。顶板以K2石灰岩为主，常有厚约0.20m左右的泥岩或粉砂岩直接顶。底板多为泥岩或粉砂岩，局部为炭质泥岩、粘土泥岩或细砂岩。（四）小煤窑井田周边老窑和小煤矿较多，主要分布于埋藏较浅的东、南部，开采历史悠久，越层越界严重，开采煤层均为2#煤层，采煤方法多为房柱式。二、水文地质条件和水害类型分析（一）主采煤层顶底板含水层富水性分析根据水文地质补充勘探资料，主采煤层顶板裂隙含水层补给条件一般，富水性不均一，单位涌水量在0.00270.0478l/s.m之间，渗透系数为0.00470.1376m/d，水位标高为+772.04+952.69m，采掘生产活动受水害影响不大，防治水工作易于

5、进行。煤层底板奥灰岩溶含水层补给条件一般，补给水源不丰富，单位涌水量0.00040.0585l/s.m，渗透系数0.00250.057m/d，水位标高+442.43+560.00m，但局部地段（主要指分布于井田中西部断层附近）岩溶水带压高度较大，构造发育，采掘工程将受到一定程度威胁。（二）充水水源分析地表水、石炭二叠系裂隙水、奥灰岩溶水、老空区积水为矿井主要充水水源。1、地表水：为雨季形成的地表径流及其在沟谷地带形成的积水。由于本区基岩风化带底界距2#煤层顶板距离均在100m以上，而导水裂隙带高度平均为82.31m，正常地段对2#煤开采不会构成威胁，但局部沟谷低洼处，长年存在少量流水，雨季汇水

6、，局部地带地表水可以通过导水裂隙带涌入井下，开采时要引起足够重视。2、石炭二叠系裂隙水：包括2#煤顶板砂岩含水层和10#煤顶板石灰岩含水层。2#煤层顶板埋藏深度为240.42723.69 m，平均511.17m，导水裂隙带高度45.80105.80，平均82.31m，大部分地段沟通K8、K9砂岩，局部地段沟通K10砂岩。10#煤层顶板埋藏深度为290.12790.76 m，平均567.01m，导水裂隙带高度37.87153.42，平均87.27m，大部分地段沟通K2、K3、K4石灰岩及K8砂岩，局部地段沟通K9砂岩。勘探资料表明，石炭二叠系裂隙水富水性一般较差，采掘工程受其影响较小。3、奥灰岩

7、溶水：井田内奥灰埋藏相对较深（389.20659.17m）。根据奥灰岩溶水水位标高和煤层底板标高，2#、10#煤层的带压范围均在井田的西北部，首采区暂不涉及带压影响。抽水试验资料表明，区内奥灰含水层厚度在12.6030.95m之间，单位涌水量0.00350.015l/s.m，渗透系数0.02260.057m/d，为弱富水。 4、老空区积水：根据野外水文地质调查和地面综合物探探查，在井田南部、南西部和南东部相邻地段的地方煤矿均有2#煤开采区。其中在首采区F30断层北部已经发现有7个小煤窑竖井，综合物探探查发现首采区存在11个不等面积的采空区，并且巷道挖掘过程中多处发现有小煤窑废弃巷道的存在，但采

8、空区范围和积水情况仍不清楚，必须高度防范，是今后矿井防治水工作的重中之重。（三）充水途径分析1、断裂导水：断层导水机理比较复杂，与水压、断层规模、开采扰动等多种因素有关。在井田的带压范围内存在有F30、F21、F34、F19断层，这四条断层的断距最小为5m，都有可能成为矿井的充水通道。2、顶底板采动裂隙导水。由于本井田内煤层厚度较大，2#、10#煤层的导水裂隙带平均值高度分别为82.31m和87.27m，在该范围内的砂岩裂隙水和太原组石灰岩岩溶裂隙水将通过开采形成的导水裂隙进入矿井。3、封闭不良钻孔导水。上世纪七、八十年代及前期施工的钻孔较多，有的钻孔虽已封闭，但封孔质量较差，采掘过程中一旦揭

9、露，可能成为矿井的重要充水因素，尤其是揭露奥灰地层的钻孔，其水害隐患更大。4、小煤窑采空区及废弃井筒导水。小煤窑私挖滥采，是国有煤矿安全生产的严重水灾隐患，采空区裂隙带不仅将地表水、煤层顶板含水层水直接导入井下，而且采空区和采空区之间形成密切的水力联系，是矿井开采最大的隐患。（四） “3.28”透水事故分析2010年3月28日13时40分，20101工作面回风巷掘至开口处向里797.80m时，与小煤窑老巷道相透发生透水事故，26分钟淹没18387 m3的巷道体积，峰值透水强度为42432m3/h，淹没水位标高+583.168m，透水总量约为30万m3。突水事故造成大量人员伤亡和财产损失。经专家

10、调查组对突水原因分析，突水水源为老空区水。综合以上分析，王家岭煤矿水文地质条件复杂，主要水害为周边老空区水，煤层顶底板砂岩水、薄层灰岩水对生产掘进有一定影响。老空区透水灾害隐蔽性强、来势凶猛、瞬时水量大、破坏性强，对人员生命和财产威胁巨大，因此，预防老空区水任务十分艰巨。目前，尚无小煤窑开采详实资料，井下恢复生产后，依然存在老空区水威胁。三、掘进工作面水害防治基本原则和工作流程（一）基本思路由于小煤窑开采巷道布置、开采层位、开采方式没有规律，水灾预防十分困难，很容易出现探查盲区而导致事故发生，一些老巷道甚至是躲避洞、绞车窝、临时水仓等，一旦揭露，都有可能大量出水。因此，老空区水防治技术手段不能

11、单一，必须采用物探、钻探等综合探查，方可确保采掘施工安全。总体思路：以防治老空区水为重点，兼顾砂岩水和灰岩水；本着“有掘必探、有疑必钻，先探后掘，先治后采”的防治原则，积极探放，综合治理；以“防”、“堵”、“疏”、“排”、“截”五项措施为手段，确保矿井有序、高效、安全生产。（二）工作流程为提高防治水工作效率，更好地协调好物探、钻探、管理部门之间的工作关系，特制订综合物探、钻探、防治水技术管理工作流程。1、井下所有掘进巷道必须采用综合物探（直流电和瑞利波方法）进行探查，井下物探施工结束后，物探队应该在一个工作日内向掘进施工单位、矿井项目管理部提交经审查签字的探测成果。2、矿井项目管理部、31处项

12、目部和物探队，结合施工区域水文地质资料，对物探成果进行分析、研究，审查探测成果的可靠性和危险性：（1）如果物探成果显示掘进前方异常危险，巷道不能正常掘进，要求钻探队立即提交单个钻窝探放水设计，加强探放水。钻孔设计必须符合防治水规定。钻探队在探放水施工中，应经常向矿井项目管理部及分管领导反映钻孔施工情况，矿井项目管理部根据最终提交的钻探成果，判断巷道能否安全掘进或需采取其他措施。（2）如果物探异常不明显，经钻探验证后（钻孔布置可以适当减少，一般为35个），水文条件简单，巷道可以掘进，矿井项目管理部就及时下发掘通知单。 （3）每段钻探施工结束后，一个工作日内，31处项目部应必须向矿井地质组提交钻探

13、总结报告（一式8份，地质、安全、技术、生产副总、地测副总、总工、矿长、监理），再由地质组下发相关单位和人员。3、掘进区队要积极配合物探、钻探工作，做好掘进巷道的防治水工作。对掘进过程中出现的异常情况，应及时向相关部门、矿领导汇报。4、每个段长掘进施工完成后，由地测组负责通知物探队、钻探队按规定程序进行下一阶段的探查工作。必须做到查明一段，施工一段。5、在物探、钻探和掘进过程中，矿井项目管理部应安排人员经常深入现场掌握情况，发现问题及时汇报并处理。四、掘进工作面水害防治方案和要求为了做到万无一失，老空水防治重点采取以下手段。一是井下超前综合物探；二是有目的、针对性地进行钻探放水；三是掘进施工单位

14、必须做好短掘短探工作；四是建立可靠、有效的排水系统；五是完善技术管理保障体系。（一）综合物探1、综合物探方法：直流电法和瑞利波法。严格执行“逢掘必探”。2、队伍要求：必须为专职、资质证书不低于甲级，人员长期驻守在矿、并参与矿上安全生产活动。3、地质任务：必须查清掘进迎头前方100米、巷道两帮外侧10米的煤层顶板含水层、地质构造、老空区、老巷道等富水异常。4、正常情况，每次超前物探距离为100m，掘进距离为80m，留20m右的安全距，依次循环。5、严禁在水文地质条件不清、采掘前不探的情况下生产作业（二）超前钻探1、探放水原则：物探先行，钻探跟进，逐段探测、长短结合、不探不掘、不探不采；探掘分离、

15、专职队伍，专用设备；钻探不掘进、掘进不钻探。2、31处项目部及时编制探放水设计，钻探队严格按设计进行施工，对不按设计和规程、措施进行探放水的，探水钻孔深度不符合设计要求或探水超前距小于规定的，必须停止作业并严肃处罚。3、钻探设计审批程序：单位工程探放水设计必须报31处审批，矿井项目部组织会审，报公司备案。单个钻窝探放水设计，必须经31处项目部审批，报矿井备案。4、根据地面物探和井下物探资料，结合小煤矿调查成果，井下钻探分为一般探查和重点探查二种。水文地质条件简单、危险性较小和地段，物探成果无明显异常，采用一般钻探验证，钻孔孔数一般为35个。水文地质条件复杂、水害威胁较大，尤其是接近老窑采空区、

16、老巷道规定的探水线、警戒线以内，物探施工结束后，钻孔布置必须符合防治水规定要求，钻孔超前距不少于30m，帮距不少于30m，止水套管长度不小于10m等。详见老窑水探查钻孔布置平剖面示意图。 5、钻孔施工要求在指定的专用钻场内进行，钻机最大钻深不小于150米。6、正常巷道探测，要求物探、钻探同步布置。即物探距离100米、留20米超前；钻探距离110米，留30米超前，循环探查距离为80米。7、技术要求： 钻孔结构：010m孔径130mm，下108mm套管，套管凝固后需做耐压试验。每个钻孔均安装孔口闸阀，出水钻孔应安装有压力表。终孔孔径一般不大于70mm。 加强判层，及时做好与地质、水文地质有关的各种

17、原始记录(出水深度、水量大小、见顶板深度、终孔深度等)。终孔验收严格按照探放水管理制度执行。 钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异状时，必须立即停机、停电，及时汇报调度。 掘进工作面探放水必须实行挂牌管理和允许掘进（停头）通知单制度。牌板内容应包括：巷道名称、施工单位、钻孔个数、钻孔参数、迎头位置、已经掘进距离、剩余距离、允许掘进距离等。（三）、掘进区队自查自探由于小煤窑大多数采用防柱式开采，老空区残留老巷道多，且隐蔽性很强。为了更好地减少钻探盲区带来的水害威胁，掘进区队必须坚持短掘短探、自查自探。1、技术要求：所有煤巷和半煤岩巷道掘进必须进行短掘短探，

18、掘进区队要安排专人负责落实。短掘短探，每10m探查一次，孔深不小于15米，超前距不小于5米。探查孔的方位、个数、垂直角应在设计中规定，但迎头地质条件（如煤层厚度、产状等）发生变化，应及时调整。施工人员应当相对固定，便于更好掌握异常规律和施工衔接，准确判断探查结果。2、异常处理：探查过程中发现异常，如揭露采空区、钻孔大量出水、出气等异常，必须立即停止施工并向矿调度汇报，有突水威胁时，必须及时将施工人员撤至安全地点，待情况查明后方可施工。3、注意事项：短掘短探要有专门设计和施工技术措施，经31处项目部审批后，报矿井项目部会审备案。短掘短探不可代替超前钻探和物探，必须在超前钻探和物探的有效范围内实施

19、。严禁使用煤电钻进行短掘短探。（四）建立完善的排水系统目前矿井永久排水系统尚未形成，为有效预防突水事故，要求在每个掘进工作面必须建立可靠的排水系，一旦发生较大涌水时，保证立即进行排水。1、加快主副平硐贯通施工和矿井永久水仓安装，尽快形成矿井永久排水系统。主副平硐贯通前，碟子沟和西家沟独立系统必须保证设备运行完好，其中碟子沟临时最大排水能力不小于300m3/h，西家沟不小于150m3/h。2、主副平硐贯通后，除继续保持碟子沟、西家沟独立的排水系统外，应加快启用硐底水仓进程，硐底水仓系统形成后矿井抗灾害能力将大大提升。3、进入采区巷道施工，应在每个所掘巷道至少配备2台（一台工作，一台备用）排水能力不低于150m3/h、扬程不小于50m的潜水泵和相应的排水管路，并与通往地面的排水网路联通。4、水泵位置应安装在巷道最低处，顶板支护必须完好。5、排水管路必须随工作面掘进及时延伸，一般距迎头不大于50m。6、施工单位负责排水系统设备检修维护，确保设备运行完好。7、所有排水系统应实行双回路供电，确保系统供电安全可靠。（五）其他安全、技术保障措施1、矿井项目管理部和31处项目部必须完善防治水组织机构和技术保障体系，建立建全六项管理制度、四种图纸和三种台帐（临煤工发2011437号），配齐防治水专职人员，尤其是31处项目部必须配备相应的专职防治水人员。六项制度：水害防治岗位责任制；水害预测预报制度