煤矿防治水工程设计方案和施工安全技术措施1

盘县鸡场坪乡云脚煤矿防治水工程设计方案和施工安全技术措施云脚煤矿技术科二零一五年-2-云脚煤矿会审表会审内容主持人会审地点参加会审人员签字职务姓名时间备注机电矿长生产矿长安全矿长调度主任总工程师矿长煤矿会审意见-3-前言为进一步加大我矿防治水工作，不断提高我矿防治水能力，有效防范水害事故的发生，以科学发展观为统领，坚持安全第一、预防为主、综合治理的方针，牢固树立安全展理念，严格执行《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》等规定和要求，认真贯彻落实省安监局、煤监局《关于煤矿防治水专项治理工作方案的通知》精神，加大我矿防治水工作力度，提升我矿防治水能力，有效防范水害事故发生，特制定本防治水设计方案。第一章矿井概况一、矿井概况盘县云脚煤矿属新建矿井，生产能力15万t/年，根据黔国土资矿管函〔2003〕253号－《准予划定盘县鸡场坪乡云脚煤矿矿区范围的批复》，批复了云脚煤矿的矿区范围。2004年11月19日贵州省国土资源厅颁发了盘县鸡场坪乡云脚煤矿采矿许可证（证号：5200000410232），矿区面积：0.7127km2，开采深度：由1750米～1450米标高。1、地理位置：矿区位于贵州省盘县特区北部，直距盘县城关镇约21km，东距鸡场坪乡3.5km，行政区划属盘县鸡场坪乡管辖。地理坐标：东经104°36′54″～104°38′00″，北纬25°57′43″～25°58′33″。矿区范围由4个拐点圈定，矿区面积：0.7127km2，开采深度：由1750米～1450米标高。矿区拐点坐标(北京坐标系)。2、矿井开拓开采：采用斜井开拓方式：以一个水平开拓全井田，水平标高为＋1600m，共-4-划分为六个采区。设计三个井筒，即主斜井、副斜井和回风斜井。副斜井利用原设计的主井，井口选择矿区中部5号煤层露之下，井口坐标：x＝2873629，y＝35460964，z＝1740m，方位角331°，倾角23°。以伪倾斜方式布置在5号煤层底板，最终至+1600m水平标高，然后在此标高作井底车场和中央水仓。主斜井为新建，井口位置选择在5号煤层露头与3号煤层露头之间，井口坐标：x＝2873612，y＝35460936，z＝1741m，方位角331°，倾角23°，平行于副斜井布置，以伪倾斜方式由3号煤层底板依次穿过3号和1号煤层，最终进入1号煤层顶板至+1600m水平标高，然后与井底车场连通。回风井变更位置，布置在主斜井西34m，平行于主井布置在1号煤层顶板岩石中，井口坐标：x＝2873591，y＝35460904，z＝1745m，方位角331°，倾角25°。（1）、主斜井全长364m，S净＝7.0m2，S掘＝9.5m2，采用料石砌碹支护；主斜井主要用于原煤、矸石、材料的运输，安设JT-1.6型单滚筒绞车。铺设600mm轨距18kg钢轨，采用MF1.1－6A型翻转式矿车进行运输。（2）、副斜井副斜井，全长380m，S净＝7.0m2，S掘＝9.5m2，采用料石砌碹支护；主要用运送人员、进风及安设管线等。（3）回风斜井回风斜井：全长350m，S净＝7.0m2，S掘＝9.5m2，采用料石砌碹支护；回风斜井主要用于一采区、二采区回风。二、自然地理1、地形地貌评估区属于单面山剥蚀坡地貌，地形坡度一般都在30°左右，在井田中西部及西部横向冲沟繁育，沟深坡陡，致使井田内地形复杂。井田内最低高-5-程点位于井田北端，标高1700m；最高点为井田南部山头，标高1910m，相对高差210m。属地中山地形。2、气象矿区地处贵州高原西部，气候温暖湿润，雨量充沛，属亚热带高原季风气候区。据盘县气象站资料：年平均降水量1382.9mm，月平均气温15.2℃，日极端最高气温36.7℃，日极端最低气温－7.9℃，年平均相对湿度78%。3、地表水矿区内无大的地表水体，暴雨汇集地表散流，平水期受源头及沿途泉水补给。由于地表多为缓坡，十分有利于地表水的排泄。矿区第四系零星分布，主要为坡积物、残积物，厚度较小，富水性较弱。三、矿区小煤窑开采情况1、邻近矿井情况据调查，当地小煤窑开采历史悠久，老窑遍布煤层露头。小大多是利用冬春农闲时自采自用，由于受通风、涌水等限制，一般开采巷道不长。从上世纪80年代开始，小煤矿滥挖乱采现象比较普遍。近年经政府大力整顿、清理，关闭了不具备生产条件的非法小窑，目前现已全部闭。小窑内存在着一定的积水，但由于小窑炸封后井巷毁坏，无法调查，积水量不详。2、老窑情况矿井西翼与新达煤矿一井相邻，两矿与本矿境界清楚，目前不存在越界开采现象。生产过程中两个矿井均留设了井田境界保护煤柱。-6-第二章矿井地质、水文地质及防治水设计第一节矿井地质一、区域地质1、区域地质、构造特征1）地层矿区出露的地层为二叠系上统龙潭组上段、三叠系下统飞仙关组下段、三叠系下统飞仙关组上段段及第四系。二叠龙潭组上段为矿区含煤地层。现由老自新分述如下:1）二叠系上统龙潭组上段（P2l）厚度约90米左右。岩性以灰色、浅灰色粉砂岩、粉砂质泥岩为主，夹泥岩、细砂岩及菱矿薄层。产植物化石和少量的动物化石，含煤层12～15层，总厚度13米左右。其中，可采煤层6～7层，总后度10米左右。与上覆地层整合接触。2）三叠系下统飞仙关组下段（T1f1）平均厚度70米。绿灰色细砂岩、粉砂岩为主，灰暗紫色粉砂岩条带。下部粒度变细为粉砂岩及粉砂质泥岩。3）三叠系下统飞仙关组下段（T1f2）平均厚度580米。上部为灰紫色粉砂岩、灰白色泥质灰岩及紫红色泥岩；中部为暗紫色粉砂岩、粉砂质泥岩、夹细砂岩，富产瓣鳃类动物化石；下部为暗紫灰色细砂岩及粉砂质泥岩，产少量瓣鳃类动物化石。4）第四系（Q）主要出露于矿区地势平缓、低洼地段，多为耕地、稻田，岩性主要为P3l-7-风化残积产物，厚度0～10m。2）构造（1）矿区总体构造形态矿区位于照子河向斜北翼。为一单斜构造，地层走向北55°西，倾向南西，倾角58°左右。井田内共发现断层8条，均属逆断层，其中有四条是钻孔中发现的隐伏断层。（2）断层分述F1走向逆断层为井田北东边界，区域性较大的断层。断层走向北60°西，倾向南西，倾角58～60°左右。地面所见断层上盘龙潭组顶部与断层下盘飞仙关组上段下部地层接触，最大地层断距300米左右。该断层虽说是边界断层，但断层的产状与地层产状相近，井田内主要可采煤层（1、3号煤层）贴近断层面，起距离为数米至数十米，最大100米左右，而断层附近发育小构造，这些小构造对煤层的完整性、连续性有一定的破坏作用。F2走向逆断层属F1的分支断层，产于F1断层下盘，本井田地表无出露，据邻区资料，断层走向北55°西，倾向南西，倾角60～70°左右，地层断距大于150米。该断层对井田无影响。F3走向逆断层属F1的分支断层，产于F1断层上盘，在本井田中部有出露，西端交于F1，可见长度0.55公里，断层走向北50°西，倾向南西，倾角35～70°，地层面呈波状，断层落差50米左右。F4走向逆断层位于井田东南的边缘。断层走向北60°西，倾向南西，倾角70°，全长-8-0.7公里，断层落差175米。F105横向正断层为井田南东边界。断层走向北50°东，倾向北西，倾角70～80°.地层断距400米左右。F5、F6、F7断层是一组隐伏断层，仅一个工程点揭穿，剖面上显示煤层重复，地层断距分别在10米左右，产状不清。（3）构造类型矿区含煤地层沿走向、倾向的产状有一定的变化，局部断层较发育，构造复杂程度属中等偏复杂构造类型。二、煤层及煤质1、煤层1）含煤性本矿区龙潭组（P2l）地层含煤一般12～15层，含煤平均总厚13m，含煤系数14.4%，含可采1、3号煤。可采煤层平均总厚度5.68m，可采含煤系数约6.1%，可采煤层分布于龙潭组地层的顶部。2）可采煤层本矿区龙潭组（P2l）地层含煤一般12～15层，含煤平均总厚13m，含可采煤层2，即1、3煤，可采煤层平均总厚度5.68m。钻孔揭露的5号煤层厚度不稳定，为不可采煤层。1煤层：位于龙潭组最上部，属较稳定煤层，煤层厚度0.63～13.76m，平均厚3.78m，含夹矸0～9层，单层厚度0.18～0.59米，煤层结构复杂，但矿区内全区可采。顶板岩性：岩性为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩-9-底板岩性：岩性为0.5米左右的泥岩，其下为粉砂岩。3煤层：位于龙潭组上部，属较稳定煤层，煤层偶含夹矸1层，全层厚度0.84～5.03米，平均厚度2.10米，采用厚度0.77～4.53m，平均厚1.9m。顶板岩性：以细砂岩为主。底板岩性：以泥岩、粉砂质泥岩为主（少量泥质粉砂岩、粉砂岩）。上距1号煤层7.81m。5煤层：位于龙潭组中部，上距3号煤层约27m。属不稳定煤层，煤层偶含夹矸1层，全层厚度0.16～0.87米，平均厚度0.52米，为局部可采煤层。顶板岩性：以细砂岩为主。底板岩性：以泥岩、粉砂质泥岩为主（少量泥质粉砂岩、粉砂岩）。上距3号煤层27m。其余煤层不可采。2、煤质根据煤炭分类国家标准（GB5751—86），确定矿区内可采煤层均为肥煤，根据国家标准GB/T15224.1-2004，1号、2号煤层均属中灰、中硫、特高热值肥煤。煤层煤质特征见表2－1－2。表2－1－2可采煤层煤质分析结果表煤层号工业分析St,dQgr,d(MJ/kg)MadAdVdaf1原煤0.95-3.102.0315.55-29.8222.6930.74-35.8933.320.42-2.101.2634.6-35.635.1精煤1.15-2.101.636.57-12.69.5931.11-35.2333.170.38-0.880.6335.8-36.236.0-10-3原煤0.98-2.081.5315.78-33.7824.7831.57-35.3633.470.24-2.321.2834.4-35.434.9精煤1.18-2.822.08.31-12.3410.3330.67-37.6334.150.34-1.510.9335.83、煤层露头及风氧化带情况对于风化带界定目前尚无定量指标，据地表及坑道内对煤的观察，本区煤层风化带一般在由地表露头向下斜深6～12m左右，个别地形平缓，煤层上覆岩层较薄地段可达斜深15～20m。5、煤层柱状图-11-四、其它开采技术条件1、煤层顶底板-12-1煤层：岩性为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩；底板岩性：岩性为0.5米左右的泥岩，其下为粉砂岩。3煤层：以细砂岩为主；底板岩性：以泥岩、粉砂质泥岩为主（少量泥质粉砂岩、粉砂岩）。（5）地质构造及破坏程度矿区位于照子河向斜北翼。为一单斜构造，地层走向北55°西，倾向南西，倾角58°左右。井田内共发现断层8条，均属逆断层，其中有四条是钻孔中发现的隐伏断层。2、瓦斯、煤尘、煤的自燃及地温1）瓦斯涌出量（1）回采工作面瓦斯涌出量回采面瓦斯涌出来源于开采层瓦斯涌出、邻近层瓦斯涌出。根据预测，采煤工作面相对瓦斯涌出量为18.66m3/t，绝对瓦斯涌出量为5.5m3/t。（2）掘进工作面绝对瓦斯涌出量为1.9m3/min（3）矿井瓦斯涌出量根据对回采工作面、掘进工作面瓦斯涌出量的计算，最后得到预计矿井的相对瓦斯涌出量为42.5m3/t，绝对瓦斯涌出量为13.9m3/min。2）煤尘爆炸性根据贵州省煤田地质局实验室于2003年12月12日提供的盘县鸡场坪乡云脚煤矿《煤尘爆炸性鉴定报告》（2003－W1449），该矿井1号煤煤尘有爆炸性，3号煤层未作鉴定，本设计按煤尘有爆炸性进行设计。3）煤的自燃倾向根据贵州省煤田地质局实验室于2003年12月12日提供的盘县鸡场坪乡云脚煤矿《煤炭自燃倾向性鉴定报告》（2003－W1449），该矿井1号煤层自燃倾向性为二类，属自燃煤层。3号煤层未作鉴定，故本设计按煤层自燃倾向性为一类容易自燃设计。-13-第二节矿井水文地质一、水文地质情况1．矿井水文地质类型及变化规律根据各含隔水层水文地质特征、断层导水性及动态变化特征，区内地下水补给来源主要为大气降水，地表水及地下水排泄条件良好，最低开采标高+1450m，水平低于侵蚀基准面（本区最低侵蚀基准面1650m）200m左右。在今后开采中要注意地下水的涌入。本