龙东煤矿度矿井防治水工作计划与措施.docx
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龙东煤矿度矿井防治水工作计划与措施
上海大屯能源股份有限公司龙东煤矿
2010年矿井防治工作计划与措施
二○○九年十二月
编制:
张文民
审核:
彭志宏
科长:
计平
总工:
刘忠远
二○○九年十二月
上海大屯能源股份有限公司龙东煤矿
2009年度矿井防治水工作计划与措施
一、矿井概况
龙东煤矿地处江苏省沛县、山东省微山县境内,矿井主井地理坐标:
东经116°48′07″,北纬34°54′22″。
本矿井东南以F1′断层(采矿登记边界点88、89、90、06)为界,与姚桥煤矿相邻;南、西南以孙氏店断层为界,与三河尖矿相邻,西部以F张庄断层(采矿登记边界点17、16-1、16、15-1、15、14-2、14-1、14、13、12)为界,与龙固井田相邻,北部以各煤层露头为界。
井田走向长13Km,倾向宽1~3Km,井田面积24.95Km3。
本区属南温带鲁淮区,具有长江、黄河两流域的过渡性质,而又接近北方气候的特点,即入冬和回春较早,冬寒干燥,夏热多雨。
百年最大降雨量1178.9m(1971年),最小降雨量492.4m(1981年)。
降雨多集中在6~8月份,年蒸发量最高达1178.9mm(1968年),最高气温40.7℃(1966年7月18日),日最低气温-21.3℃(1967年1月4日)。
本区为多季节风,春夏多南风,秋冬多北风,最大风速达70m/s。
本区历史上没有发生过破坏性地震,但有受邻区强地震影响较大的记录。
龙东井田被平均厚195m左右的第四系地层覆盖,为全掩盖式煤田,由于成煤原因等地质环境的作用,形成了一套石炭二迭系含煤地层。
主要有上石炭统太原群的含煤段,下二迭统下部山西组的含煤段及其上部的下石盒子组。
山西组的7煤层和太原组的21煤层为本井田主采煤层,而龙东煤矿自1987年投产至今开采煤层为7煤层,其开采方法为走向长壁跨石门开采,矿井设计生产能力为90万吨/年,现矿井涌水量为87m3/h。
龙东煤矿生产中主要存在的含水层为第四系松散层含水层,7煤顶底板砂岩含水层,太原组L4及L12灰岩溶溶隙含水层,以及奥陶系灰岩含水层,本矿井采空区范围较大,但和周边矿井由于自然边界的存在相互不受采空区的影响,并且本区内未有小窑及古采空区的分布。
井田内含煤地层有太原组、山西组、下石盒子组,含煤地层平均厚度为624.36m,含煤19层,煤层平均厚度为12.33m,含煤系数为1.9%,其中可采或局部可采煤层3层(7、17、21号煤),总厚度平均为7.10m,可采含煤系数为1.1%。
太原组:
该组为海陆交互相沉积,沉积时较大范围内地势平坦,因升降频繁,具有煤层层数多,层位稳定、分布广、厚度小的特点。
本组地层厚度平均为165.0m,含煤16层,煤层平均厚度为6.40m,含煤系数3.9%.17号煤为局部可采煤层,平均厚度0.67m,18号煤厚度0~0.84m,平均厚度为0.45m,为不稳定局部可采薄煤层,其顶板为无名灰岩,21号煤为可采煤层,平均厚度1.27m,可采含煤系数为1.18%,其顶板为十二灰。
22号煤厚度0~0.84m,平均厚度为0.51m,为不稳定的局部可采薄煤层。
山西组:
为滨海三角洲相的含煤建造,该组地层平均厚度约为102m,含煤3层,煤层总厚度为5.46m,含煤系数5.4%,6煤层在本区层位稳定,但发育不好,仅有几个孔见到,少数钻孔见有8号煤,厚度不大,不具工业价值。
本井田被第四系覆盖,地势平坦,地面标高+33.10~+36.80m,第四系堆积厚度154.40~213.50m,且底部发育一层厚6~10m的粘土,有效的隔绝了第四系下部含水组和下伏基岩含水层的水力联系,使得井田区基岩属于埋藏型,地下水的富存和径流受岩性、构造、古地形等因素的控制。
根据历次勘探资料和矿井二十余年的生产揭露,其主要含水层组有:
基岩强风化带含水层,一般厚约为16m左右,最大厚度25~30m;山西组顶板砂岩含水组,是矿井近期生产中的主要充水含水层,但从多年揭露情况分析,最大出水量在48m3/h,为富水性一般的含水层组;太原组L4灰含水层为岩溶溶隙含水层,该含水层在7号煤开采过程中,具有不给采场的可能,但其地下水补给途径较远,主要是以静储量为主,是可疏干的灰岩含水层,而深部21号煤直接顶板L12灰及奥灰含水层在今后的21号煤开采中,将会对生产形成一定的影响。
但从本井田资料分析,该井田为封闭、半封闭型,主要含水层以静储量为主,区内径流条件缓慢,排泄条件较差的水文地质单元。
近几年矿井正常涌水量为90m3/h左右,2009年最大涌水量125m3/h。
其中,矿井工程用水量占40%。
龙东煤矿水文地质条件较为简单。
二、防治水组织机构及职责
(一)领导小组
组长:
韦玉沛
副组长:
刘忠远唐昭信卢如意
组成人员:
李吉田李顺文宋传法计平
刘作新赵本科申兆良胡大成
王清军张玉芬张文桥孙自强
李宗明
(二)责任
1.矿长:
是矿井水害防治工作的第一责任人,在有关人员的协助下,制订相关方案,指挥水害防治工作的进行,并负责向上级汇报。
2.总工程师:
是矿井水害防治全面技术负责人,是矿长的第一助手,负责制订水害防治专门措施,根据实际情况,及时修改水害防治方案。
3.各分管矿长:
根据水害防治方案结合防治措施,组织有关人员及材料等必备用品。
4.矿分管副总:
根据水害防治方案、防治措施、负责分管业务范围内的工作。
5.地测科科长:
组织业务人员进行水害分析,提出相关防治措施,提供有关图纸及资料。
6.生产管理科科长:
在水害防治工作中积极做好协调工作,正确实施水害防治措施的执行。
7.安检监察科科长:
负责检查防治水措施落实情况,发现问题及时向分管领导汇报。
8.通风科、机电科:
积极配合水害防治工作的有序进行。
9.人力资源科:
负责救灾人员协调。
10.供应科:
负责物资供应调配。
三、矿井排水系统及排水设施简介
本矿为-285m单一水平开采,矿井中央泵房排水能力,现有排水泵5台,型号为D450-60×6,泵房内选用φ325的钢管环形布置,中央泵房通往井筒排水管共敷设三趟,其中两趟为φ325钢管,一趟为φ480钢管,并且于2005年都全部更新。
中央泵房附近有内、中、外三个水仓,其容积为9283m3。
龙东矿整个排水系统是由东、西和中央泵房组成,根据现生产状况和矿井水文地质条件,矿井排水能力完全能满足煤矿安全规程的要求。
东翼排水能力:
矿井在生产中设计了一个250m3的水仓,安装有D85-45的专用排水泵,排水管路为φ108钢管,可满足该系统排水的正常工作。
西翼采区的排水能力:
西翼采区深部布设1200m3水仓,进行西翼采区集中排水,水仓内设3台D85-45高扬程排水泵,排水管路为2趟φ108钢管组成。
四、矿井存在的水害隐患
(一)矿井不同水源突水征兆
1.老空水透水征兆
老空水一般积存时间较长,水量补给较差,有机物发生还原反应后,硫含量较高,老空水往往有臭鸡蛋气味。
其透水征兆有:
挂红、酸性大、水叫、发涩的特点。
2.岩溶水透水征兆
由于长期侵蚀岩溶,水多呈灰色或灰黄色,有时有挂红现象。
当采掘巷道接近岩溶含水层时,可能出现顶、底板来压渗水等现象。
3.断层透水征兆
断层破碎带中地下水一般是流动的,补给也较充分,很少出现挂红现象,水无涩味但发甜。
因断层破碎带中有淤泥等杂物,故水较浑浊多呈黄色,并会出现来压、淋水增大等现象。
4.第四系冲积层水透水征兆
当采空区顶板冒落,裂隙沟通冲积层时,发生透水,开始水量较小,呈黄色并夹有沙子,以后便急剧增大。
(二)矿井水害类型分析
1.第四系松散层水
本区第四系厚度为195.6~213.2m。
直接覆盖在基岩之上,根据其成因类型,岩性特征,划分为五个含水层和五个隔水层。
但由于其底部发育有一层厚6~10m的粘土层有效的隔绝了地表水、第四系松散水和下伏基岩含水层组之间的水力联系。
2.7煤顶底板砂岩含水层(组)
7煤顶底板砂岩含水层(组),其厚度分别为27m和30m左右,岩性为中粗砂岩,其富水性受裂隙发育规律控制较为明显,是7煤开采时的直接充水含水层。
7煤底板砂岩含水层在矿井建设初期,运输大巷开拓中,已将其疏放充分;顶板砂岩随着矿井的大面积回采也已基本疏干,正常情况下不会对矿井生产构成危害,该含水层在矿井开采中最大涌水量45m3/h,正常涌水量2m3/h。
3.太原组灰岩含水层
太原组共发育有灰岩14层,其中L4及L12灰富水性较强。
L4灰含水层厚5.15~10.5m。
距上覆7煤70m左右,其单位涌水量0.299L/s·m,原始水位为+30.45m,是7煤开采初期的间接充水含水层之一。
该含水层在矿井生产期间曾三次进行专门疏放水,最大单孔瞬间出水量为349m3/h(1984.12),到目前为止共放出水量958万米3,使其水位降到现开采水平-285m以下,因此一般情况下太原组L4灰强含水层水不会对矿井生产形成危害。
太原组L12灰含水层是21煤层的直接顶板,是该煤层开采时的直接充水含水层,距L4含水层115m左右,厚度1.5~6.28m,q=0.0335L/s·m,原始水位为+26.49m。
1993年龙东矿西翼进行水文补勘过程中,对其进行了放水试验,最大单孔瞬间出水量为281m3/h,到目前共放出水量200余万米3。
现在三个放水孔水量仍有8m3/h左右;2009年4月,21煤试采区回风巷揭露时,最大涌水量27m3/h,三天后降到14m3/h,7天后基本疏干,现L12灰水位标高-160m左右。
因此,对于今后21煤开采仍有一定安全威胁。
4.奥陶系灰岩含水层
奥陶系灰岩含水层厚度大,富含水性为区域强含水层,是煤系地层的主要补给水源,和21煤层间距仅48m左右。
因此对21煤的开采危害较为直接,该含水层现水位标高-90m左右,为了确保今后21煤开采的安全。
龙东矿已于2007年1月8日进行井下奥灰专门放水试验工程,共施工的16个钻孔,总工程量为4102.25m,在施工中仅1-2孔奥灰含水层水量为200m3/h,其它钻孔均表现水量较小的现象。
因此,对奥灰含水层的水文地质条件仍需要进一步研究。
5.本井田老空区及构造导水情况的分析
由于龙东矿,已进行了二十年的正常回采,矿井内已形成了大面积的采空区,但由于煤层赋存呈单斜状倾斜,有利于地下水的自然排泄和人为处理。
因此,采空区仅积存有小范围的地下水。
主要集中在7114南段采空区切眼附近,北辅块段7123采空区的切眼位置,以及东辅的7316、7318采空区内。
从现采空区积水情况及煤层开采情况分析,7316、7318工作面老空区积水将影响7320工作面正常掘进工作。
但从二十余年的生产观察分析,老空区的主要充水水源为7煤顶板砂岩水及注浆水,不存在外部补给的因素。
龙东煤矿现已查明的断层构造落差大于50m以上的19条,大于20m的35条,落差大于5m有70余条;落差大于1m小于2m的断层120条以上。
在矿井揭露中,仅出现断层面潮湿,断层次生裂隙带内有少量淋滴水外,未发现断层本身富、导水现象。
(三)二0一0年度矿井主要水害类型及防治水措施
根据《龙东煤矿二0一0年生产建议计划》,2010年采掘工作面主要水害类型及防治措施如下:
1.7煤顶板砂岩裂隙水
西一采区7183、7162-1工作面,将于2010年进行轻放回采,由于其顶板砂岩裂隙水未得到充分疏放。
因此,预计在回采过程中,将会有出水现象发生。
预计涌水量分别为:
最大15m3/h、正常3m3/h;最大20m3/h、正常3m3/h。
防治措施:
①回采前十五天要完善工作面排水工程,并加强水流管理,要求做到及时疏干。
②合理的选择排水泵窝,并配备备用排水泵。
2.老空区积水
7316、7318老空区内,预计积水量35000m3,直接影响7320工作面安全施工。
防治措施:
①加强对7316、7318老空区的疏排。
②靠近老空积水区前进行探放水工作。
3.L12灰含水层水
太原组L12灰含水层是21煤层的直接顶板,在中央采区21煤回风巷暗斜井、中央采区21煤轨道暗斜井、21煤试采区回风巷及21煤试采区轨道巷施工中,将直接威胁生产安全。
防治措施:
①按《规程》要求,实施探放水工作。
②做好现场排水管理工作。
③深入现场收集资料及时分析,总结其规律,为21煤层开采积累资料。
4.奥陶系灰岩水
奥陶系灰岩含水层距21煤层仅48m左右,虽然对其进行了补勘工作,认为-450m以上可以安全开采。
但由于构造的作用,极易把奥灰水导入采场内,对生产形成危害。
防治措施:
①加强现场资料收集与分析,对构造复杂地带进行专门勘探。
②修建防水闸门,确保突水后有效的控制、隔离。
五、矿井防治水处理计划及工程
(一)水文地质工程
1.21煤试采区封孔
为了确保21煤试采工作的顺利进行,2010年计划启封606、694两个封孔不合格钻孔。
目的,防止封闭不合格钻孔透水,造成淹井事故;工程量520m,计划2010年03月开工,工程费用25万元,达到为21煤试采工作的安全生产。
2.21煤开采上限孔施工
随着对21煤开采的深入研究,确定其开采上限已成为当前的重大问题,为了配合研究工作的有序进行,2010年计划,施工两个上限研究观测孔。
目的,为21煤开采上限研究收集资料;预计2010年06月开工,2010年09月完工,工程量550m,工程费用60万元,达到为上限研究的目的。
3.21煤超前探
目的确保21煤试采区的安全掘进和回采工作,计划在21煤试采区首采工作面进行物理超前探,工程量预计1500m,2010年04月开工,2010年07月完工,达到为矿井防治水提供资料。
4.中央采区21煤开拓巷放水孔
中央采区21煤回风巷的施工,将于2010年全面开展,为了确保掘进过程中的安全,计划在巷道施工时,采取边探边掘的措施。
目的是疏放地下水,确保巷道施工安全,预计工程300m左右,计划2010年05月开工,月底可以完工,计划费用36万元,达到为中央采区21煤回风巷安全生产的目的。
5.21煤试采区防治水技术方案研究
目的对21煤试采区水文地质条件分析研究制定合理的防治水措施。
主要研究内容:
⑴分析21煤试采区(区域性)地下水补给、迳流及排泄条件状况。
⑵查明煤层底板岩性组合、隔水层岩性、厚度、结构及阻水性;并分析计算出有效隔水层厚度。
⑶判明第四系底部含水层、太原组四灰、十二灰、本溪组十四灰、十五灰、奥灰等含水层的富水性、补给条件及彼此水力联系。
⑷分析判断奥灰、十四灰、十五灰含水层水对矿井可能的充水途径和方式。
⑸分析研究21煤试采区安全开采深度。
⑹对21煤试采区带压开采进行分区研究和评价。
⑺对
21煤试采区带压开采防治水技术方法研究:
根据上述分析研究的不同水文地质分区、21煤试采区开采受底板水威胁程度及矿井充水方式和特点,阐明不同分区的防治水技术方法,提出煤岩巷掘进及导水通道、充水水源、采空区附近区域回采前的安全防范技术措施,重点对首采区防治水工作做出合理的、可供分布实施的规划,指导煤矿安全生产工作。
⑻分析评价F6、F7断层的富导水性,并分别计算F6、F7断层两侧的防水煤柱留设宽度。
⑼对21煤试采区涌水量进行预测和评价。
(二)防治水设备、设施检修完善与更新
2010年龙东矿准备对井下基本排水系统、地下水沟、中央水仓进行全部清理;同时,在汛期前一个月,进行井下中央泵房排水泵联合排水试验,确定其完好性。
六、地面防洪计划及工程方案
(一)地面防洪的重点部位及对矿井防治水的影响
龙东矿井田地处平原区,地表水系发育,地表降水、排泄畅通,井田工广标高均高出历史最高洪水水位+36.84m,为+37m以上。
因此地面防洪重点仍是要加强雨季河流(大沙河)河堤巡视工作,确保河堤安全度汛,防止有溃堤现象发生,造成河水倒灌井口,确保矿井汛期安全。
(二)地面防洪工程的完善改造及措施
加强矿井要害场所的防洪意识,特别是西风井井口在雨季前,应做好密闭门检测工作,加强防洪材料配备和检查,同时要求造册登记。
并要求防洪队伍的组建、职责要明细正规。
七、避灾路线及报告程序
(一)矿井透水事故避灾路线
7320工作面东一轨道下山东一回风石门中段回风巷-250回风巷东总回风巷西风井升井
21煤中央采区回风巷暗斜井及21煤中央采区轨道暗斜井井西辅猴车联络巷东总回风巷西风井升井
中心区施工现场东翼集中运输大巷井底车场
副井升井
西一扩区7183轻放工作面7183材料道西扩回风巷西大巷延长巷西总回巷西风井升井
(二)发生事故时报告顺序和通讯联系方式
通讯联系方法采用最快捷的电话联系。
施工现场一旦发生突水,第一知情人立即通知矿调度及现场施工人员,并由班、队长或现场安检人员共同通知周围临近施工队伍。
调度员接报后,通知矿救护队、值班矿长、各单位值班干部、公司调度室及井下各作业点跟班领导和其它有关单位。
机电科接到通知后立即通知井下变电所、中央泵房启动排水泵,疏排水仓积水。
八、存在问题及下一步工作
随着21煤开拓巷道的逐渐深入,特别是巷道靠近断层时,井下生产受奥灰水害的危害程度日益明显,虽然井下已对奥灰进行了专门性的补勘工程,但由于灰岩富水性的不均以及岩层的各向异性等因素的存在,龙东矿21煤开采前仍需要进行局部探测工作,确保矿井生产的安全。
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