凤凰山矿防治水的特点及措施

凤凰山矿防治水的特点及措施陈永新副总地质测量部提纲凤凰山矿矿井防治水的特点凤凰山矿矿井防治水采取的措施凤凰山矿矿井防治水的特点凤凰山矿3#煤回采已结束，现全面进入下水平9#和15#煤的开采。由于历史原因，我矿井田内地方煤矿最多时达52座，井口129个，资源整合后我矿井田内仅保留3座基建矿井，其余全部关闭。地方煤矿关闭后停止排水导致采空区积水将逐渐增多，安全生产面临严重的水害威胁。为杜绝水害事故的发生，我矿创建了“防、治、排、撤、救”五位一体防治水综合保障体系，通过有效运行实现了水患“可防、可控、可治”，达到了预期目的。凤凰山矿矿井防治水的特点一、确立防治水管理理念防治水工程优先制有疑必停、有险必撤防排水系统不达标不生产排水能力宁过剩毋不足物探先行、钻探验证凤凰山矿矿井防治水的特点二、防治水工作程序防（预防）：基础工作精细化；治（治理）：水患治理科学化；排（排水）：排水系统规范化；撤（撤离）：避灾撤离有序化；救（救援）：救援组织严密化。凤凰山矿矿井防治水的特点三、防治水组织保障重置机构、整章建制、完善标准，从严规范防治水管控流程。成立了由矿长、党委书记任组长的防治水工作领导组，建立了以总工程师为首的技术管理体系，总工程师在矿长的领导下独立开展防治水工作，并设有地测防治水副总配合总工程师开展工作。2010年8月矿成立专门的防治水管理机构地质测量部及专业探放水队伍钻探队，极大地提升了凤凰山矿防治水工作的组织保障能力。凤凰山矿矿井防治水的特点凤凰山矿矿井防治水的特点四、五位一体防治水综合保障体系管控流程化系统规范化作业标准化排查日常化（一）管控流程化1、回采工作面防治水管控流程（另附）2、掘进工作面防治水管控流程（另附）3、超前探管控流程为规范超前探作业程序，强化探掘分离、异体监督考核，我矿制定了一套完整严密的管控流程：超前探设计、措施业务部门会审，总工程师批准→队组上报超前探业务联系单→钻探队安排施工→安监工、跟班干部现场验收→填写探放水记录交接单、探放水管理牌板→上井汇报调度台、安全信息室→安监工监督当班进尺、允许掘进距离→班班移交。凤凰山矿矿井防治水的特点（二）系统规范化1、盘区排水系统规范：（1）盘区水仓至中央水仓至少有两趟独立的排水管路，且不能分接其它任何排水点。（2）新建盘区水仓必须有主、副仓，主、副仓的有效容量应能单独容纳盘区4个小时的正常涌水量。（3）盘区水泵房两台水泵均具备能从任何一趟盘区排水管路向中央水仓排水的能力。（4）盘区排水管路的总排水能力必须大于盘区水泵的排水能力。凤凰山矿矿井防治水的特点2、掘进巷道排水系统规范：⑴掘进工作面实现“双电源、双系统”。⑵距掌面不超50米热备5.5kw，距掌面不超150米冷备15kw或30kw潜水泵。⑶掘进工作面1000米以内必须有一个容量不小于30m3集中水仓，1500米以内两个集中水仓，2000米以内三个集中水仓。⑷第一个集中水仓可以使用两台22kw离心泵，第二个集中水仓开始必须使用45kw、75KW或132kw离心泵，集中水仓内不允许使用潜水泵。⑸以上内容列入防治水检查验收一票否决项，不达标不生产。凤凰山矿矿井防治水的特点（三）作业标准化1、掘进工作面在接到业务联系单后，安排钻探工到现场施工超前探眼。要求现场钻机和钻杆摆放整齐。凤凰山矿矿井防治水的特点（四）排查日常化根据井下给区队划分的责任区，确定其责任区内的防治水职责，并且生产队组均设有防治水负责人，每班设一名防治水信息员，严格按照排查表格规定内容进行水患排查，一般水患每天汇报，重大隐患第一时间向调度台汇报，在汛期坚持班班汇报，确保“重大水患不过班，一般水患不过天”。另外，每天地测部在矿早会汇报上一天（周、月）的水情。凤凰山矿矿井防治水的特点五、建立地质和水害事故预警标准，制定预警响应措施见凤煤防水字[2012]57号文《凤凰山矿水害预警管理办法》凤凰山矿矿井防治水的特点一、矿井充水条件在采矿过程中，一方面揭露破坏了含水层、隔水层和导水断层，另一方面引起围岩岩层移动和地表塌陷，从而产生地下水或地表水向井筒或巷道涌水的现象，称为矿井充水。充水水源和充水通道构成了矿井的充水条件。矿井充水补给的来源，称为充水水源。水流入矿井的通路，称为充水通道。凤凰山矿矿井防治水采取的措施在采掘过程中，充水水源的水直接向矿井充水的称为直接充水水源。它的富水性和导水性对矿井涌水量大小起主导作用。间接充水水源则是需要经过一定渗透途径才能与矿井或直接充水含水层发生密切水力联系的水源。通常情况下，间接充水水源与矿井之间有一定厚度的隔水层。充水水源分类大气降水地表水地下水老空水（一）大气降水从云中降落到地面上的液态水或固态水，统称为大气降水，包括雨、雪、霰、冰雹等。大气降水降水强度等级等级24小时强度等级（mm）小雨10中雨10~24.9大雨25~49.9暴雨＞50小雪≤2.5中雪2.5~5.0大雪＞5.0凤凰山矿位于山区，井筒口全部高于最高洪水位，自建矿以来从未出现地面大气降水直接沿井筒灌入井下的情况。另外，由于本井田开采煤层盖山厚度较大，隔水层较发育，降大到暴雨时，雨水大部分都沿河道流走，不会形成大的积水区。（二）地表水分别存在于河流、湖泊、沼泽、冰川和冰盖等地表水体中的水的总称。凤凰山矿井田范围内共有四个大的水体，分别为山耳东水库、车渠水库、东四义湖和柏杨坪水库。地表水井田内大的积水区山耳东水库东四义湖车渠水库柏杨坪水库山耳东水库：为井田内最大的地表水体，常年积水，由于附近已没有小矿向其排水，因此今年以来水位一直处于溢洪道以下，对凤凰山矿生产无危险，我矿对所有3层煤都按规定留设有防水保护煤柱。东四义湖：分为东湖和西湖，西湖积水很少，东湖一直有水，需要我矿定期向其补水。由于该湖位于3号煤露头风化带上方，其积水沿岩层裂隙大量下渗并流至3318采空区内，由此造成我矿3318必须一直出水。车渠水库：也叫人民水库，凤凰山又叫水上公园，去年到今年对其进行了治理，下方铺有隔水层。今年水库内存水比较少，现需要由工业污水处理厂补水，其对矿井安全生产无危险。柏杨坪水库：其积水面积较小，位于矿井的西南角，为了151304工作面的安全回采，经协调回采前已将积水放至最低水位，通过地表观测发现151304工作面回采对其基本无影响，主要是该处盖山厚度达400米左右。地表水向井下严重渗漏，汛期威胁矿井安全时，应在漏水段进行河床铺底或修建人工河床，也可采用河流改道的办法。当河谷下煤层顶底板坚硬，采后形成塌陷沟(坑)，无条件充填或修人工河床时，应在塌陷沟的上游外围挖截水沟，在沟谷处修建渡槽。地形有利时，沟河可以改道。井田内有两条河流，分别是车渠河和四义河，全部为季节性河流，雨季才会流水，水流通畅，对井下无影响。94盘区在回采94301工作面时造成工作面上方塌陷严重，河水流到此处时出现断流现象，为此在工作面回采结束后专门进行了河道疏通，确保了水流通畅。今年为了彻底治理好河道矿下拨了一大批资金。若矿井井口、平硐硐口存在洪水威胁时，应作如下处理：治理小窑、采空区的塌陷坑或岩溶塌陷坑。可根据情况，分别采用围、堵、截流、疏导、填土夯实及设泵站排水等措施。有泥石流灾害的矿区，应治山治坡，植树种草。工业场区和生活区要避开泥石流，必要时应修建栏洪坝和疏导工程。在易发生滑坡和塌方处的上游，应修建排水截流设施，下部修建档土墙。（三）地下水是贮存于包气带以下地层空隙，包括岩石孔隙、裂隙和溶洞之中的水。地下水具有地域分布广、随时接受降水和地表水体补给、便于开采、水质良好、径流缓慢等特点。地下水按含水层性质分类，又分为孔隙水裂隙水岩溶水孔隙水：疏松岩石孔隙中的水。孔隙水是储存于第四系松散沉积物及第三系少数胶结不良的沉积物的孔隙中的地下水。沉积物形成时期的沉积环境对于沉积物的特征影响很大，使其空间几何形态、物质成分、粒度以及分选程度等均具有不同的特点。裂隙水：赋存于坚硬、半坚硬基岩裂隙中的重力水。裂隙水的埋藏和分布具有不均一性和一定的方向性；含水层的形态多种多样；明显受地质构造的因素的控制；水动力条件比较复杂。岩溶水：赋存于岩溶空隙中的水。水量丰富而分布不均一，在不均一之中又有相对均一的地段；含水系统中多重含水介质并存，既有具统一水位面的含水网络，又具有相对孤立的管道流；既有向排泄区的运动，又有导水通道与蓄水网络之间的互相补排运动；水质水量动态受岩溶发育程度的控制，在强烈发育区，动态变化大，对大气降水或地表水的补给响应快；岩溶水既是赋存于溶孔、溶隙、溶洞中的水，又是改造其赋存环境的动力，不断促进含水空间的演化。承压水：埋藏并充满两个稳定隔水层之间的含水层中的重力水。承压水为静水压；补给区与分布区不一致；动态变化不显著；承压水不具有潜水那样的自由水面，所以它的运动方式不是在重力作用下的自由流动，而是在静水压力的作用下，以水交替的形式进行运动。地下水是煤矿开采区域内生活用水的主要来源，凤凰山井田范围内有四层含水层，但由于开采塌陷的影响，仅剩下一层奥灰含水层，在承压区内奥灰水对生产存在一定潜在危险，因此在承压区开采需采取一些措施防范。（四）老空水是指已采掘的旧巷及空洞内，常有大量积水，称为老空水。老空水常为矿井水灾事故的主要原因。老空水特点是水压大，一旦掘透，来势凶猛，具有很大破坏性，但是涌水持续时间短，易疏干。老空水酸度大，不能饮用，而且对井下轨道、金属支架、钢丝绳等金属设备有腐蚀作用。老空水透出一般伴有有害气体的涌出。小窑老空水一般积存时间长，水量补给差，属于“死水”，所以有“挂红”、酸度大、水味发涩的特点。小窑、老空水多以静贮量为主，犹如地下水库，一旦突水，来势凶猛，涌水量大，破坏性强。但涌水持续时间短，易疏干。以上对各种充水水源分别进行了介绍。但对晋城煤业集团凤凰山矿来说，由于历史的原因，周边小煤窑和老窑开采范围较大，因此在其关闭后产生的积水对其开采来说是影响最大的因素，是矿井防治水的关键。只要采取措施到位，可以说矿井基本上就不出现水害事故。矿井充水通道决定着矿井涌水形式、涌水地点和涌水量的大小。依据充水通道的形式和对矿井涌水作用的大小，充水通道分为断裂构造带（包括岩溶发育带、天窗）、顶板和底板采动裂隙（带）、矿井地表塌陷、岩溶陷落柱、工程充水通道（井筒、小煤窑和钻孔）等。充水通道（五）断裂构造带煤矿生产中遇到的各种断裂构造，其规模大小及水文地质性质不尽相同，对煤矿的充水影响各有差异。不过，国内外煤矿的突水有90%以上是断层和裂隙引起的。根据它们与矿井充水水源的关系，以及断裂构造对采矿的影响，可将断裂构造分为含水的、导水的、隔水的三类。凤凰山矿在已揭露的断裂构造中，大部分不出水，但在15号煤掘进过程中一些地段K2顶板裂隙和裂缝出水较大，甚至锚杆（索）孔出水。例如：三水平五盘区水仓附近顶板裂隙掘进出水最大达5m3/h；155303轨道巷掘进时顶板裂缝出水最大达10m3/h；154307工作面巷道掘进过程中揭露的部分断层也有少量涌水，但几个班后就不在出水。（六）顶板采动裂隙回采工作面上方岩层，因其强度及距离采空区距离的不同，通常在采动条件下表现出不同的变形破坏特征。随着工作面的不断推进，在老顶跨落的同时，煤层上覆岩层的移动变形和破坏也开始了。这种破坏是直接顶板冒落、老顶裂开，向上发展为弯曲、下沉，直至地表。一般将采动破坏的顶板冒落带、裂隙带统称为导水裂隙带。开采缓倾斜煤层，覆岩导水裂隙带的高度为开采厚度的10-16倍。凤凰山矿井下9号煤采动后导水裂隙带可到达3号煤采空区，15号煤采动后导水裂隙带可到达9号煤采空区，因此对于上方采空区有积水时回采前必须对其进行打钻放水，否则回采过程中极易造成水害事故。（七）底板采动裂隙采掘活动在破坏顶板的同时，同样也破坏了底板岩层的天然受力状态，造成煤层底板破坏，从而造成煤层与下伏含水层之间有效隔水层厚度的减小。凤凰山矿由于底板下方不存在影响开采的含水层，所以未对其进行研究。