23409工作面水情水害分析报告及综合防治水措施

汾西矿业（集团）有限责任公司双柳煤矿23409工作面水情水害分析报告及综合防治水措施双柳煤矿地测科2010.0823409工作面水情水害分析报告及综合防治水措施一、工作面概况23409工作面位于二采区前进方向的南翼。东侧是23407工作面，现已回采完毕；西侧是23411工作面，尚未采掘。23409工作面总体位于一单斜构造之上，该区域煤层极不稳定，结构复杂，含二---四层厚约0.02—0.05米的深灰—黑色碳质泥岩、泥岩夹矸层，煤层倾角0—6°，平均3°，在局部由于受到的构造应力比较集中，煤层出现了拉伸、变薄甚至出现了无煤区。3、4#合并煤层顶板为中—粗粒灰白色长石石英砂岩，局部发育有泥页伪顶（灰---黑灰色）；底板为黑---灰黑色泥岩。该工作面切割巷的南部为武家山小煤矿，据相邻工作面的采掘资料可知，该小矿在该区有越界现象。另外，在工作面的西部有S7地质钻孔（封孔良好），据资料显示，该区域内煤层厚度约3.25米左右。二、水情水害分析1、地面水文地质情况23409工作面位于新庄则村东侧，和尚峁西侧（现已搬迁），地表标高823—978米，沟谷纵横，地形复杂；大部为黄土层覆盖,多位耕地，沟底二叠系地层广泛出露；几条山间公路纵横穿过该面，有一条小河从工作面切割巷南部横穿而过。根据采掘区域的地表调查，没有明显发现地表积水渗漏的渗水点，对井下开采的影响较小。2、井下水文地质情况23409工作面掘进过程中所受的水害影响主要有武家山采空区积水、23407采空区积水、煤层顶底板砂岩裂隙水、太原组灰岩水及奥陶系灰岩水。1、在23409工作面靠近切割巷附近，将要受到武家山小煤矿越界的影响，据相邻工作面的资料分析，该矿非法越界开采（约30米左右），而设计切割巷距离武家山井田的保安煤柱约80米，且采空区内存在大量积水，积水量约37万m3，水压在0.5Mpa左右。2、23407采空区积水：在23409工作面的施工过程中主要受相邻23407工作面采空积水的影响，必须加强对相邻采空区积水的排放。3、3、4#煤层顶底板砂岩含水层包括顶板S砂岩及底板K3砂岩,区内砂岩厚度一般均超过6米，但富水性较弱，对掘进基本无影响，主要表现为微量的淋头水。4、太原组灰岩含水层是该区域的间接含水层，L1—L5厚度约为35米，区内水位标高约为580米，3+4#煤层底板标高475-530米，所承受的水压为0.5—1.05MPa。根据《煤矿防治水规定》计算突水系数：Tmin=P/M=0.5/27=0.02MPa/m；Tmax=P/M=1.05/27=0.04MPa/m式中:T—突水系数；P—煤层承受的水压，最小取0.5MPa、最大取1.05MPa；M—底板隔水厚度，取27米。（注：以上数据参照S7钻孔资料）综上所述：0.02MPa/m≤T≤0.04MPa/m据以上计算结果，该区域太灰水的突水系数T值小于《煤矿防治水规定》中的临界值0.1MPa/m，因此在正常块段掘进时没有太灰水突出的威胁，但在断层、陷落柱等地层薄弱地带，也可能会造成突水事故的发生，因此在掘进过程中，必须严格执行“有掘必探，有疑必钻”的原则。5、奥陶系灰岩含水层是重要的含水层，区内奥陶系灰岩岩溶裂隙水水位标高796米左右，上距3+4#煤层约140米，开采3+4#煤层所承受的水压为2.66—3.21Mpa，根据《煤矿防治水规定》计算突水系数：Tmin=P/M=2.66/140=0.02MPa/mTmax=P/M=3.21/140=0.023MPa/m式中:T—突水系数；P—煤层承受的水压，最小取2.66MPa、最大取3.21；M—底板隔水厚度，取140米综上所述：0.02MPa/m≤T≤0.023MPa/m据以上计算结果，该区域奥灰水的突水系数T值远小于《煤矿防治水规定》中的临界值0.1MPa/m，因此在该区开采3+4#煤，一般没有突水的威胁，但在地层比较薄弱的地带（如受陷落柱、断层等地质构造破坏）可能会造成突水，因此在掘进过程中，必须严格执行“有掘必探，有疑必钻”的原则。三、防治水措施根据以上水文地质条件的分析，为了消除23409工作面在掘进、回采过程中受到的水害威胁，故提出以下防治水措施：1）如果在施工过程中出现的顶板淋头水影响正常生产时，必须停止掘进，待其自然卸压，确保安全后方可向前掘进。2）、施工队组必须不间断的对相邻23407工作面的采空区积水进行排放。3）如果在施工过程中发现底板变潮甚至出现渗水现象时，施工队组必须立即向矿调度汇报，根据现场实际情况，有必要时必须撤出受水害威胁区域的所有人员，待其查明原因后方可向前掘进。4）在掘进过程中施工队组必须保证排水系统的安装紧跟工作面，使其排水能力达到50m3/h。5）掘进过程中必须严格执行集团公司关于“有掘必探，有疑必钻”的防治水原则，利用物探、钻探综合法积极探查区内的隐伏构造及水患威胁。6）在掘进过程中一旦意外揭露小型构造及陷落柱，必须停止掘进，汇报矿调度室，查明区内的水文地质情况后方可继续掘进。7）在施工切割巷前必须通过物探、钻探等综合手段探明武家山小煤矿越界的范围，确保23409切割巷与其井田保安煤柱符合《煤矿防治水的规定》，保证安全后方可向前掘进。四、防治水目的为了消除工作面在地层薄弱地带受到的太灰水和奥灰水的水患威胁和查清在掘进区域是否存在影响安全生产的隐伏断层、陷落柱等地质构造体等，因此巷道在掘进（回采）过程中必须坚持“有掘（采）必探、有疑必钻”，尤其在综合分析异常区域，进行重点探测，确保该工作面的顺利采掘。五、防治水设计根据山西焦煤提出的“有掘必探、有疑必钻”的探放水原则，全面推行“物探先行、提供目标、钻探验证、综合治理”的煤矿水害防治方法，故我矿决定在23409工作面的掘进和回采过程中先用物探仪器进行探测，如有物探异常区再进行钻探验证。(一)、掘进过程中的防治水设计1、物探设计（1）、物探目的为落实好“有掘必探、先探后掘”和集团公司提出的“无预报揭露地质构造就是事故”及对地质构造变化全面进行预测预报的总体要求，推行“物探先行、钻探验证”的综合防治水措施，查明在23409工作面掘进过程中的地质构造及水患因素，我矿决定将在掘进和回采过程中用高分辨电法仪对迎头的含水异常体做出定性或定量的解释，从而达到消除水患的目的。（2）、物探设计方案a、掘进过程中的物探设计方案YD32(A)高分辨电法仪将对巷道每掘进60—80米进行一次高密度或三极超前探测掘进头高分辨电法仪B…………M8M7M6M5M4M3M2M1A3A2A1图一A1A2A3为发射电极（两相邻电极之间相距4米）；M3M2M1…为接收电极（两相邻电极之间相距4米）；B为无穷远电极（距仪器距离）300米具体施工时，依据上法布置供电电极，布置好以后，供电电极、无穷远电极及仪器均固定不动，测量电极M、N根据设计的观测系统由仪器自动切换进行探测。2、钻探设计物探结束后，为了保证施工安全，根据物探结果，对异常区再进行钻探验证。1）、单孔设计参数（1）、本次钻进钻机选取SGZL－ⅢB钻机，以孔径75mm开口钻进，钻进12—15米时停止钻进进行安装孔口管封孔，根据《煤矿防治水规定》中第九十七条的规定，本次钻进钻孔的终孔孔径不得大于75mm。（2）、根据《煤矿防治水规定》第九十八条的规定，本次钻进必须安装不得小于10米、直径为75mm的孔口管,在孔口管一端安装高压闸阀。在安装完孔口管后，利用稠的水泥浆将套管封死，待水泥凝固72小时后,必须进行耐压试验，当水压达到2.5Mpa并稳定30分钟后，孔口管周围不漏水时，以孔径50mm钻头向前钻进，否则重新注浆封孔。(见附图一)（3）、根据《煤矿防治水规定》第九十八条中的规定，将此次钻探的超前距定为30米、帮距定为30米，钻孔的孔深根据施工队组的的实际情况而定，但必须保证钻孔的终孔位置始终超前工作面30米。（4）打钻前必须先安装水阀门后才能钻进。2）、钻孔布置对异常区钻探验证时，钻孔根据异常区范围大小呈组布设，每组3个钻孔，在水平面内呈扇形布置，如果异常区范围过大则适当加密钻孔，钻孔沿巷道掘进坡度进行施工，钻孔施工参数根据物探异常区的范围来确定。3）、探放水钻孔施工参数（1）23409运（切割）巷钻孔参数1#钻孔1、开孔位置：迎头，距煤层底板1.5米；2、钻孔参数：钻探方位为180º（90º）；钻探倾角：沿煤层的伪倾角钻进；钻探长度根据物探异常区范围来确定。2#钻孔1、开孔位置：迎头，距煤层底板1.5米；2、钻孔参数：钻探方位根据物探异常区范围来确定；钻探倾角：沿煤层的伪倾角钻进；钻探长度根据物探异常区范围来确定。3#钻孔1、开孔位置：迎头，距煤层底板1.5米；2、钻孔参数：钻探方位根据物探异常区范围来确定；钻探倾角：沿煤层的伪倾角钻进；钻探长度根据物探异常区范围来确定。(二)、回采过程中的防治水设计1、物探设计23409工作面形成后利用WKT—E无线电坑透仪进行坑透。本次坑透点布置从切割巷口开始，分别在23409材巷、23409运巷每隔10米布置一个坑透点，直到布置到停采线附近。然后先从一条巷道每隔50米发射一次，另一条巷道每隔10米接收一次，共接收11个接收点，如此交替重复直到工作面形成。ABCD123430５材巷30５运巷００2、钻探设计坑透结束后，为了保证施工安全，根据坑透结果，对异常区再进行钻探验证。1、单孔设计参数（1）、本次钻进钻机选取SGZL－ⅢB钻机，以孔径75mm开孔钻进，钻进12—15米时停止钻进进行安装孔口管封孔，根据《煤矿防治水规定》中第九十七条的规定，本次钻进钻孔的终孔孔径不得大于75mm。（2）、根据《煤矿防治水规定》第九十八条的规定，本次钻进必须安装不得小于10米、直径为75mm的孔口管,在孔口管一端安装高压闸阀。在安装完孔口管后，利用稠的水泥浆将套管封死，待水泥凝固72小时后,必须进行耐压试验，当水压达到2.5Mpa并稳定30分钟后，孔口管周围不漏水时，以孔径50mm钻头向前钻进，否则重新注浆封孔。(见附图一)（3）、根据《煤矿防治水规定》第九十八条中的规定，将此次钻探的超前距定为30米、帮距定为30米，钻孔的孔深根据施工队组的的实际情况而定，但必须保证钻孔的终孔位置始终超前工作面30米。（4）打钻前必须先安装水阀门后才能钻进。2、钻孔布置根据坑透异常区钻探验证时，钻孔根据异常区范围大小布设，钻孔垂直于工作面进行施工，异常区靠近材（运）巷一侧，钻探先将在材（运）巷一侧进行，初步每隔30米布置一个钻探孔，如相邻钻孔中只有一个钻孔探到异常，则在这两孔中间加密一个钻探孔，孔间距为15米，以此类推，逐步加密钻孔，确保探查精度不大于10米。如果在材（运）巷一侧达不到钻探目的，须根据材（运）巷的实际钻探情况，再在运（材）巷一侧补打钻孔，从而达到钻探目的。3、探放水钻孔施工参数（1）23409工作面钻孔参数1#钻孔1、开孔位置：材（运）巷，距煤层底板1.5米；2、钻孔参数：钻探方位为270º（90º）；钻探倾角：沿煤层的伪倾角钻进；钻探长度根据物探异常区范围来确定。2#钻孔1、开孔位置：材（运）巷，距煤层底板1.5米，距1#钻孔30米；2、钻孔参数：钻探方位为270º（90º）；钻探倾角：沿煤层的伪倾角钻进；钻探长度根据物探异常区范围来确定。3#钻孔1、开孔位置：材（运）巷，距煤层底板1.5米，距2#钻孔30米；2、钻孔参数：钻探方位为270º（90º）；钻探倾角：沿煤层的伪倾角钻进；钻探长度根据物探异常区范围来确定。(三)、注浆设计在物探异常区钻探或掘进（回采）时，如果施工的钻孔或揭露的导水地质体涌水量很大，仅仅靠排水已不可能解决时，则应采取注浆堵水措施，浆堵范围根据导水地质体的范围来确定。1、适用条件在承压区含水层的富水区，强径流带或底板不完整的工作面，采用疏水降压和帷幕注浆难度大、经济不合理时，可通过薄层灰岩含水层注浆改造。煤层底板注浆改造含水层，是沿工作面上下平巷大面积布置注浆钻孔，通过注浆钻孔注浆来充填底板灰层含水层的岩溶裂隙和导水裂隙，从而大大减弱含水层的富水性并切断水源补给通道，使受注含水层被改造为不含水或弱含水层，实现工作面不突水开