带压开采措施

内蒙古蒙泰不连沟煤矿带压开采安全技术措施编制单位：不连沟煤矿编制日期：2013年10月1日（不连沟煤矿带压开采措施）会审记录时间地点会议室主持人许刚组织单位地测组参加会审人员矿长机电副总总工程师调度室生产副矿长安全监察科安全副矿长机电科机电副矿长生产技术科党总支副书记综合办公室通防副总经营管理科生产副总地测组安全副总通风队会审意见（不连沟煤矿带压开采措施）审批会签单矿长总工程师生产副矿长安全副矿长机电副矿长党总支副书记通防副总生产副总安全副总机电副总调度室安全监察科机电科生产技术科综合办公室经营管理科地测组通风队会审意见内蒙古蒙泰不连沟煤矿带压开采安全技术措施随着不连沟矿井巷道延伸深度的不断增加，不连沟煤矿所开采煤层逐渐进入承压区域，煤层所承受的水头压力愈来愈大，潜在的突水威胁将表现的更为突出，严重威胁着矿井的安全生产和职工的人身安全。因此，根据煤矿安全规程、防治水规定及相关文件要求，特制定我矿井带压开采安全技术保障措施，望认真遵照执行。一、矿井水文地质概况井田位于准格尔煤田北部偏东，面积33.2114km2。构造为一总体倾向SW、具次一级波状起伏的单斜，产状平缓，未见断层。区内各岩层中不同程度发育有裂隙，地下水补给来源贫乏，以大气降水为主，地下水位埋深均在百米以下。主要可采煤层直接充水含水岩组之上普遍有数层较稳定的泥岩、砂质泥岩为隔水层，致使大气降水渗入地下者甚微，补给直接充水含水岩组的水量极为有限。本井田北部即为准格尔煤田北部隐伏煤层露头的东北界，属煤田主要可采煤层直接充水含水层的补给区之一。现将井田内各地层岩性及含(隔)水性特征由新至老分述如下：1.第四系全新统风积沙（Q4eol）：井田内仅零星分布，一般在背风（东南）坡的地形低洼处呈很小的新月形沙丘、沙梁，由石英、燧石粒组成。厚度小，因受风力作用，位置不固定，透水而不含水。2.第四系全新统冲、洪积层（Q4al＋pl）：分布范围小，连续性差。主要零星分布于大、小不连沟，厚度0.5m～5.5m。岩性以中、细砂为主夹粗砂、砾石、卵石及淤泥。含孔隙潜水，因受厚度、分布面积的限制，富水性差。补给源为大气降水，潜水水位变化幅度大，对矿床充水无影响。3.第四系上更新统马兰组（Q3m）：岩性为浅黄色黄土层，垂直节理发育，含钙质结核。基本全井田分布，厚度0～84.55m，透水性好。在该层钻进中钻井液消耗量大，尤其钻至该层底部钻井液消耗量极大。4.白垩系下统志丹群（K1zh）：全井田分布，各大沟谷中均有出露。钻孔揭露最大厚度224.49m，一般为100m左右。岩性以紫红色砂质砾岩为主，夹紫红色砂质泥岩。下部普遍有一层绿黑色玄武岩，厚度4.00m～15.48m。本群地层孔、裂隙均较发育，富水性差异极大。本次水文地质测绘范围内（包括井田外边缘），共见31个出露于黄土与志丹群接触面的下降泉，流量0.05L/s～0.16L/s，仅见4个出露于志丹群上部的下降泉，流量0.05L/s～0.08L/s。小鱼沟勘探区曾在此层布孔进行抽水试验（14号孔），经试抽证实，水位埋深162.99m，标高1017.43m，水柱高仅4.04m，因水柱不足未进行正式抽水试验，试抽单位涌水量q＜0.001L/s即抽干。小鱼沟区14号孔位于本井田东部边界外约2.3km。在前房子一带（距本井田东北部边界约8km），揭露此层300m，进行简易抽水试验（前人访问、收集、供水井施工资料）单位涌水量＜0.001L/s·。与下伏地层呈角度不整合。5.二叠系上统上石盒子组（P2s）：本组地层井田内剥蚀不全，地表无出露，仅分布于10线以南。以紫红色砂质泥岩为主，夹灰绿色细－粉砂岩、浅灰白色粗砂岩。厚度0～130.37m，富水性差。6.二叠系下统下石盒子组（P1x）：井田内无出露，分布于6线以南，平均厚度63m。上部以各种粒级的砂岩为主，下部以紫红色、绛紫色砂质泥岩、泥岩、粘土岩为主夹砂岩。钻探中钻至上部的砂岩段、冲洗液消耗量大。下部泥岩段隔水性较好。7.二叠系下统山西组（P1s）：井田内无出露，全井田分布，厚度6.32m～78.77m，平均58.13m。岩性由灰白色粗砂岩、浅灰及灰黑色砂质泥岩、泥岩、褐灰色粘土岩、煤层组成，以砂岩为主，其间有3层较稳定的粘土岩、煤层（1、3、5号）。下部砂岩为泥质胶结，分选差，较疏松，裂隙较发育，钻至该层钻井液消耗量增大，甚至严重漏失至不返水。杨四圪咀勘探阶段施工的Y0806号抽水试验孔，水位埋深233.30m，水位标高1000.78m，水柱高度32.88m，单位涌水量0.00713L/s，渗透系数0.0311m/d，矿化度0.402g/L，为HCO3－－Ca2＋、Mg2＋型水。该组地层含砂岩裂隙承压水，为开采6号煤的直接充水含水岩组。富水性差，且不均匀。8.石炭系上统太原组上段（C2t2）：全井田分布，地表无出露，厚度34.95m～89.45m，为本井田主要含煤地层。顶部为6号煤或6上煤，之下为灰白色粗砂岩、中、细砂岩，灰及灰黑色泥岩、砂质泥岩与9号煤。6号煤全井田发育、稳定，是山西组砂岩裂隙含水岩组与太原组砂岩裂隙含水岩组间的稳定隔水层，隔水性良好。杨四圪咀勘探阶段施工的Y0406号水文孔，水位埋深268.10m，水位标高933.00m，单位涌水量0.00831L/s，渗透系数0.0347m/d，矿化度0.39g/L，HCO3－－Ca2＋、Mg2＋型水。含砂岩裂隙承压水，是开采9号煤的直接充水含水岩组。富水性差，且不均匀。9.石炭系上统太原组下段（C2t1）：全井田分布，地表无出露，厚度约12m，岩性以灰、深灰色泥岩、砂质泥岩为主，夹薄层细、粉砂岩，底部为铝土质泥岩。该组地层以泥岩类为主，厚度稳定，硬度大（单轴抗压强度普遍大于30MPa），岩体完整性好，裂隙不发育，为全煤田及井田稳定的良好隔水层。10.石炭系中统本溪组（C2b）：本组地层厚度1.50m～25.38m，平均11.62m，全井田分布。与下伏地层下奥陶统平行不整合接触。井田内无出露。为一套浅海—过渡相细碎屑岩沉积。岩性由灰色、深灰色粘土岩、泥岩、砂岩组成，上部夹有不稳定的煤线。底部为较稳定的灰色、灰白色厚层状铝土质泥岩，相当于G层铝土矿层位和一层鸡窝状褐铁矿层，即“山西式铁矿”层。11.下奥陶统（O1）：井田内无出露，全井田分布，厚度大于100m。岩性为：浅灰黄、棕灰色泥质白云岩、白云质灰岩，灰色灰岩、局部为豹皮状灰岩。井田内及边缘有9个孔揭露此层，厚度1.60m～24.55m，岩溶较发育，存在裂隙较多。在钻进过程中，冲洗液消耗量较大，且不反水。二、矿井充水分析1.大气降水、地表水本井田属山、陕、宁、晋、蒙黄土高原的一部分，以黄土梁、峁、沟为主，植被稀少，沟谷纵横，气候干燥，蒸发强烈，本区大气降水多集中在7、8、9三个月，大气降水为本井田煤层直接充水含水岩组的主要补给来源。但因地形起伏较大，沟谷切割深，易于排泄，渗入地下者甚微。但雨季降水极有可能沿工作面塌陷裂缝溃入井下，造成回采工作面淹面甚至淹井事故的发生。2.顶、底板砂岩水6号煤层的顶板含水层为砂岩含水层。补给源以大气降水为主，本地区的降水量少且集中加之地形起伏大、再加上含水层上方有隔水层，不利于降水的下渗,故顶板含水层补给条件及富水性较差，在正常情况下对生产影响较小，但在断层、裂隙发育及封孔不良的钻孔等导水通道附近时，工作面涌水量将增大，对生产有一定影响。3.采空区积水据调查资料显示，矿井附近无历史上遗留的老窑和生产矿井的采空区，故周边矿井对本矿开采无影响；目前我矿已回采完的工作面有五个，虽然对采空区积水进行了排放，但仍有部分积水未排出。故采空区积水对相邻掘进工作面威胁较大，建议相邻工作面加强探放水。4.奥灰水6号煤层底板以下影响开采的灰岩含水层为奥陶系下统灰岩含水层，该含水层为承压含水层，经调查矿井奥灰承压水位在+880m左右。奥陶统灰岩岩溶、裂隙较为发育，但与煤系地层间有太原组下段、本溪组隔水层相隔，故正常情况下对6煤的开采影响较小；但煤层底板标高低于奥灰水承压水位的煤层开采至缺失隔水层的区域、导水陷落柱、导水断层、导水裂隙等垂向导水通道发育的区域时极有可能发生奥灰水突水，造成淹面及甚至淹井事故的发生。三、带压开采可行性计算一、安全隔水层厚度计算公式pp224)8(KLpKLLt式中t——安全隔水层厚度（m）；L——巷道底板宽度（m），结合现有井下开采实际情况，巷道底板宽度取5.5m；——底板隔水层的平均重度（MN/m3），根据唐家会井田水文资料显示太原组泥岩段的平均重度为0.03MN/m3；Kp—底板隔水层的平均抗拉强度（MPa），因我矿隔水层未做抗拉强度试验，故采用相近矿井唐家会井田的水文资料，唐家会太原组底板泥岩平均抗拉强度系数为1.65MPa；p——底板隔水层承受的水头压力（MPa），目前太原组底板隔水层承受的最大静水压力为0.92MPa。带入公式计算得t=2.77m即6号煤层底板安全隔水层厚度为2.77m，而6号煤层底板隔水层平均有效厚度为17.55m，即一般情况下6号煤层巷道掘进是安全的，但在存在导水陷落柱、导水断层、导水裂隙等垂向导水通道的区域内，极有可能发生奥灰突水事故；缺失隔水层区域不得进行带压开采。二、根据突水系数计算公式MpT式中p——底板隔水层承受的水压，奥灰承压水位取+880m，因本区钻孔多数未揭露本溪组隔水层，故取太原组下段隔水层计算得P=0.92MPM——底板隔水层厚度，根据《杨四圪咀井田勘探报告》及《不连沟煤矿补勘报告》得带压开采区域（太原组下段）隔水层平均厚度约为17.55m（部分区域缺失隔水层）。计算得：Ｔ=0.052MPa/m由上公式得6煤突水系数全部在临界值0.06MPa/m线以下，基本可以带压开采，但在存在导水陷落柱、导水断层、导水裂隙等垂向导水通道的区域内，极有可能发生奥灰突水事故；缺失隔水层区域不得进行带压开采。结论：通过以上计算后得知，不连沟煤矿一般情况下6号煤层的采掘活动是安全的，但在缺失隔水层区域不得进行带压开采。建议：在缺失隔水层区域进行地面勘探，进一步掌握隔水层缺失区域。五、奥灰水防治专项措施1.每月定期由领导组成员组织召开专题会议，认真分析采掘情况，确定带压开采防治水重点区域和工作面。2.地测组做好防治水的日常技术管理，水文地质要有年、季、月预报，必要时还要增加临时预报，要对现有施工的掘进巷道拿出切实可行的防探水方案，各队组必须进行认真的贯彻落实，防止巷道遇构造突水。3.各区队负责各工作面的钻探工作，施工前由地测组给出钻孔位置、方向及角度。在钻探期间要严格按照探放水要求认真填写各班钻探记录，钻探结束验收合格后，方可掘进。4.每个巷道掘进前采用物探手段探测巷道四周的地质及水文地质条件，保证超前探测距离不得小于30米。5.坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则，巷道掘进前必须进行钻探，且找钻孔超前距离不得小于30米。6.对地质及水文地质条件不清和物探存在异常的区域编制专项钻探方案，查明地质构造情况及异常区域富水、导水等情况。7.巷道前方如有预测构造及勘探钻孔时应提前编制专项钻探方案，查明前方地质及水文地质情况。8.工作面回采前采用物探手段探测工作面内地质及水文地质条件。9.对地质及水文地质条件不清和物探存在异常的区域编制专项钻探方案，查明地质构造情况及异常区域富水、导水等情况。10.工作面内存在钻孔区域、勘探时预测有断层的区域应编制专项钻探方案，查明地质及水文地质情况，编制工作面的地质及水文地质分析报告。11.地测组要建立各含水层水文动态监测系统并加强各个工作面的水量、水温、水压观测，并及时制定相应台账。12.各采掘工作面防治水措施，必须由队长负责落实到现场，否则不准生产。在采掘期间出现异常情况要立即停止掘进，撤出人员并向调度室汇报。13.机电科要根据地测组提供的设防能力做好排水系统的设计，并负责落实。14.机电队在排水过程中要经常检查水仓的有效容量，如果有效容量减少1/3以上时要通知调度室安排清理，以确保水仓的有效容量。15.对已查明的断层和陷落柱，在施工前应编制探测构造措施进行探测