968带压开采安全技术措施(XXXX年终改)

带压开采安全技术措施一、概况渑池县九六八煤业有限责任公司是由原九六八煤矿、原宏源煤矿以及经深部扩界经资源整合而成的矿井。该矿开采二1煤层，目前保有地质储量1340.5万t，可采储量为759.8万t，设计矿井生产能力为0.45Mt/a。矿井服务年限为14.6a。二、矿区水文地质条件1矿区主要含水层组1、奥陶系灰岩含水层岩性主要为青灰色，厚层块状灰岩，夹泥灰岩及角砾状灰岩，厚44m左右，据煤炭部水源开发队抽水试验资料，降深12.09～20.97m，涌水量6.28～13.48L/s，单位涌水量0.300～1.115L／s·m。该层局部岩溶较发育，含水性、导水性不均一，属岩溶裂隙承压水。该层上距二1煤层约54m。为底板间接充水含水层，正常情况下该层水不会直接进入矿井，如遇断层使该层水涌入矿井，对矿井安全影响极大，需要特别指出的是90年代以后，由于义马市在洪阳、渑池县第二电厂在坻坞大量抽水，致使本层水位大幅度下降，目前水位标高+500m左右。2、石炭系太原组下段灰岩含水层由L1～L4灰岩组成，厚7.50m，岩溶裂隙不发育，含水性较弱，为极不均匀的岩溶裂隙承压水。3、石炭系太原组上段灰岩含水层据煤炭部水源开发队资料，该段由L6～L8灰岩组成，以L6、L7为主，厚4.50m，最大降深41.54m，涌水量0．5L/s，单位涌水量0.012L／s·m，渗透系数0.0902m／d。根据钻孔L7灰岩抽水资料，L7灰岩水位为+600m，单位涌水量较小。本层岩溶裂隙发育较差，含水性及导水性极不均匀。属岩溶裂隙承压水，为二1煤层底板直接充水含水层。4、山西组砂岩含水层由中、粗粒砂岩组成，以香炭砂岩和大占砂岩为主要含水层。平均厚15m左右。岩石较完整，裂隙不发育。为二1煤层顶板直接充水含水层，属孔隙-裂隙承压水，含水性弱，导水性差。据水源开发队资料，水位标高为+580m。5、第四系含水层主要由冲积、洪积、坡积成因的砾石层组成，本区厚94～128.13m，平均厚100m，上部为黄土层夹钙质结核，底部有砾石1～3层，农民饮用水井均在此层中，水位受大气降水影响显著，季节性变化大，属孔隙潜水型含水层。由于有多个煤矿井下排水，使水位下降，现民井多己干涸。2矿区主要隔水层组1、本溪组隔水层由铝质岩与铝质泥岩组成，厚约9.50m。隔水性能好，一般情况下，能阻隔奥陶系与太原组含水层发生水力联系。但在该层薄弱地带或遇构造破坏将失去隔水作用。2、太原组中段隔水层主要由泥岩、砂质泥岩及细粒砂岩组成。厚约12.5m，正常情况下，具有良好的隔水性能，可以阻止太原组上、下段灰岩含水层发生水力联系。3、二1煤层底板隔水层由太原组灰岩顶界至二1煤层底之间的泥岩、砂质泥岩与细粒砂岩组成。厚20m左右，具有一定隔水性，正常情况下可以阻止山西组砂岩含水层与太原组灰岩含水层发生水力联系。4、二1煤层顶板隔水层由二1煤层以上至砂锅窑砂岩间的泥岩、砂质泥岩、粉砂岩组成。层位稳定，一般可阻止山西组砂岩含水层与其以上砂岩含水层发生水力联系。3、地表水、地下水之水力联系井田内无常年性地表水体，矿区地表径流主要为洪流，由于排泄较畅，一般情况不会直接进入矿井。开采二1煤层时进入矿井的地下水，主要来自顶板直接充水含水层。奥陶灰岩水与太原组灰岩水在断层破碎带附近、底板隔水层较薄等地段有可能涌入到矿坑。因此在开采过程中应对底板水引起重视。4三、矿井充水因素1矿井充水因素（1）大气降水大气降水是引起矿井充水的主要因素之一。大气降水主要通过补给各含水层使矿井涌水量增大，还可沿断裂、及其断裂带和采矿引起的地表裂隙等直接进入矿井。据生产矿井调查，雨季矿井涌水量要比枯水季节明显增大。因此，雨季应特别加强防水与排疏工作。（2）地表水井田内无常年性地表水体。矿区地表径流主要为雨季产生的洪流，由于排泄较畅，一般情况不会直接进入矿井。（3）地下水开采二1煤层时进入矿井的地下水，主要来自顶板直接充水含水层。奥陶灰岩水与太原组灰岩水在断层破碎带附近、底板隔水层较薄等地段有可能涌入到矿坑，此在开采过程中应对底板水引起重视。（4）断层水通过本次勘查，未见深部有落差大于10m的断层，但不能排除小断层出现的可能性。小断层破碎带即是地下水赋存空间，又是地下水活动的主要通道之一，一般富水性较强，且比较复杂。断层的存在一是沟通上下含水层的水力联系；二是地表水可通过断裂带直接进入矿井。故开采中需特别警惕，以免突水事故的发生。5（5）老窑水矿井属于资源整合矿井，整合前原九六八煤矿和宏远煤矿均在浅部不同程度的开采过，矿井浅部+500m以上为采空区，采空区内是否有水还未查清，还需进一步调查，并在井下采掘中注意老窑水，坚持“有掘必探，先探后掘”的探放水原则。2、二1煤层顶板砂岩裂隙承压水本矿二1煤层顶板直接含水层为山西组砂岩含水层，该含水层属孔隙～裂隙承压水，含水性弱，导水性差。易于排疏，生产中以顶板淋水的方式进入矿坑，对矿井安全生产威胁不大。3、二1煤层底板灰岩岩溶裂隙承压水二1煤层底板直接含水层为石炭系太原组上段灰岩含水层，本层岩溶裂隙发育较差，含水性及导水性极不均匀，属岩溶裂隙承压水。本层含水性弱，二1煤层与下部太原组上段灰岩含水层之间有20m的隔水层相隔，能阻止下部含水层进入到矿井。本层对矿井威胁不大。石炭系太原组下段含水层为二1煤层底板间接含水层，该含水层由L1～L4灰岩组成厚7.50m，岩溶裂隙不发育，含水性较弱，为极不均匀的岩溶裂隙承压水。太原组中段隔水层主要由泥岩。砂质泥岩及细粒砂岩组成。厚约12.5m，正常情况下，具有良好的隔水性能，可以阻止太原组上、下段灰岩含水层发生水力联系。因此，正常情况下，石炭系太原组下段灰岩含水层对矿井威胁也不大。6二1煤层下部强含水层主要为奥陶系灰岩含水层。该含水层上距二1煤层约54m。为底板间接充水含水层。90年代以后，由于义马市在洪阳、渑池县第二电厂在坻坞大量抽水，致使本层水位大幅度下降，目前水位标高+500m左右。本矿+500m以浅为采空区，开采标高均在+500m以下，故本矿存在带压开采。+500m～0m范围内的水头压力为0～5Mpa。根据国家安全生产监督管理局09年第28号令所公布的《煤矿防治水规程》附录四中的计算公式：PTM式中：T——突水系数。P——底板隔水层承受的水头压力，Mpa。M——底板隔水岩层厚度，为54m。奥陶系灰岩水上距二1煤层底板约54m，根据《煤矿防治水工作条例》试行规定，突水系数应根据本区资料确定，一般情况下，在具有构造破坏地区按0.06Mpa/m计算，隔水层完整无断裂构造破坏地区按0.10Mpa/m计算。本矿隔水层比较完整，故突水系数取0.1Mpa/m。P=T×M=0.1×54=5.4Mpa矿井开采+500m～0m时，按奥灰水位标高+500m计算，实际水头压力为0～5Mpa。故+500m～0m开采时，实际水压值小于底板隔水层承受的水头压力，故认为正常情况下可以带压开采。但在断层附近7或底板隔水层厚度较薄地段，不排除有突水可能，矿井深部开采时更应加强防范。井田+500m以浅为采空区，采空区内积水情况不清，在接近采空区附近开采时，采空区突水对矿井威胁较大。因此，矿井在开采上山浅部的回采工作面时，除留设足够的防水煤柱，还要加强防水措施，坚持执行“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则，防止采空区突水事故的发生。四、矿区主要隔水层组1、本溪组隔水层由铝质岩与铝质泥岩组成，厚约9.50m。隔水性能好，一般情况下，能阻隔奥陶系与太原组含水层发生水力联系。但在该层薄弱地带或遇构造破坏将失去隔水作用。2、太原组中段隔水层主要由泥岩、砂质泥岩及细粒砂岩组成。厚约12.5m，正常情况下，具有良好的隔水性能，可以阻止太原组上、下段灰岩含水层发生水力联系。3、二1煤层底板隔水层由太原组灰岩顶界至二1煤层底之间的泥岩、砂质泥岩与细粒砂岩组成。厚20m左右，具有一定隔水性，正常情况下可以阻止山西组砂岩含水层与太原组灰岩含水层发生水力联系。4、二1煤层顶板隔水层由二1煤层以上至砂锅窑砂岩间的泥岩、砂质泥岩、粉砂岩组成。8层位稳定，一般可阻止山西组砂岩含水层与其以上砂岩含水层发生水力联系。五、矿井涌水量预算根据矿井生产资料，九六八煤业+340m水平以浅矿井正常涌水量为52m3/h，最大涌水量为104m3/h。现预算九六八煤矿井田内二1煤层底板标高+340m以深、±0m以浅的矿井涌水量，结果如下：预计延深水平涌水量的比拟公式为：iiiASQQKlgAS式中：Q——预算涌水量；Qi——比拟矿井的涌水量（+340m水平以浅矿井正常涌水量为52m3/h，最大涌水量为104m3/h）K——矿井涌水变化系数（1.91）A——预算矿井面积（2351895m2）Ai——比拟矿井面积（1538259m2）S——预算矿井水位降深（400m）Si——比拟矿井水位降深（130m）计算结果得：9iiiASQQKlgAS正常2351895400521.91lg1538259130=52×1.91×1.237×0.488=60m3/hiiiASQQKlgAS最大23518954001041.91lg1538259130=104×1.91×1.237×0.488=120m3/h所以全矿井正常涌水量Q=52+60=112m3/h；最大涌水量Q=104+120=224m3/h。六、矿井水文地质类型矿区所采二1煤层是底板岩溶裂隙水充水为主的矿床，单位涌水量小于0.1L/s·m。水文地质条件属于简单类型，水文地质勘探类型属三类二亚类一型。七、煤层及煤质1、可采煤层本区含煤地层为石炭二叠系，含煤地层总厚200m，共计含煤2层，即二1煤层和二5煤层，其中二1煤层较稳定，为矿井开采的对象。10二1煤层层厚0.30～6.03m，平均厚度2.77m，结构简单，没有夹矸。二1煤层属较稳定煤层，其直接顶为大占砂岩，直接底为灰黑色泥岩。2、煤质二1煤呈黑色，为土状及鳞片状。含黄铁矿结核，镜面及揉褶镜面发育，主要粒度在1毫米以下，属于以糜棱煤为主的构造煤。视密度为1.35t/m3。原煤灰分(Ad)产率10.65～21.89％，平均19.84％，全硫(st，d)含量1.68～2.87％，平均2.45％，收到恒基低位发热量(Onet，v，ar)27.15～31.10MJ／kg，平均28.80MJ／kg：灰熔融性软化温度(ST)1360℃。浮煤挥发分产率为16.69％，胶质层最大厚度(Y值)为12.2mm，粘结指数(G值)72.6。依据《中国煤炭国家分类标准(GB5751-86)》，属焦煤类(JMl5)。综上所述，本矿区二1煤层属低中灰、中高硫、特高热值、高熔融性粉状焦煤(JMl5)。由于硫分偏高，不易单独炼焦，适宜水泥厂及烧石灰使用。如能降低硫含量或可作为工业动力与炼焦配煤。八、对奥陶系灰岩水带压开采的可行性分析根据平煤勘探工程处防治水工程队对我公司所建水文观测孔揭露，本井田奥灰水水位标高为500--515m。井田内二1煤层在井田南部均低于奥灰水水位标高，在开采过程中，由北向南带压程度逐步加大，奥灰水对我矿安全生产是否构成11严重的安全威胁，我矿能否进行带压开采，是我矿首先需要进行分析研究的问题。井田内奥灰水水位标高在500--515mm之间，高于井田南部煤层1201采面的最低标高（+345m），对煤层开采有充水影响，下面计算煤层底板最低点奥灰水突水系数，以预测1201采面煤层奥灰水突水的可能性。突水系数计算：计算公式：K=P/M式中K—突水系数（MPa/m）M—底板隔水层有效厚度（m），取二1煤层下部地层厚度，做为有效厚度。通过查阅相关资料，可知：二1煤层底板最低点标高为345m，对应的奥灰水位为515m；煤层底板隔水层有效厚度为58m。P—隔水层底板承受的静水压力（MPa）P=（Ho-H1+M）×0.0098二1煤层隔水层底板承受的静水压力:P=（Ho-H1+M）×0.0098=（515m-345m+58）×0.0098=2.24MPa煤层隔水层底板承受的静水压力:其中Ho—奥灰岩溶水水位标高（m）H1—