昌隆煤矿带压开采安全技术措施.docx
- 文档编号:25203734
- 上传时间:2023-06-06
- 格式:DOCX
- 页数:9
- 大小:27.79KB
昌隆煤矿带压开采安全技术措施.docx
《昌隆煤矿带压开采安全技术措施.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《昌隆煤矿带压开采安全技术措施.docx(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
昌隆煤矿带压开采安全技术措施
郑州嵘昌集团实业有限公司
郑州市昌隆煤业有限公司
一1煤层“带压开采”安全技术措施
一、矿井地质及水文地质概况
1.矿井地质概况
郑州市昌隆煤业有限公司位于登封市大冶镇东施村境内,行政区划属登封市大冶镇管辖。
距登封市区25km,距新密市27km。
登封~大冶~新密公路和大冶~伊川铁路从区外南部约2km处通过,区内有简易公路与其相通,交通较便利。
本区为低山丘陵地形。
区内地势呈北高南低,最高海拔标高为+314m,最低海拔标高为+272m,相对高差42m。
地面冲沟较发育,有利于大气降水的迳流和排泄。
本区属淮河流域颍河水系。
区内无常年性地表水体,季节性冲沟较发育,平时干涸无水,雨季细流潺潺,暴雨时段洪流滚滚。
地表汇流自北向南流入双洎河,向东经大冶、超化、新郑、扶沟等地后又折向南,于周口市汇入颍河。
本区属大陆性半干旱型季风气候区。
夏、秋两季炎热多雨,冬、舂两季寒冷干燥。
年降雨量416.50~1102.90mm,一般600~800mm;降雨多集中在7~9月份,约占全年降雨量的65%.年平均气温14.2℃,七月份最热,历年最高气温高达44.6℃;元月份最冷,历年最低气温达-18.2℃。
最大冻土深度为20cm。
春、夏、秋三季以东北风、东风为主,冬季以西北风为主,冬、春季风力较大,最大风速可达20m/s。
2.矿井水文地质概况
本区地层划分属华北地层区豫西~豫东南分区嵩箕小区,主要发育地层为寒武系、奥陶系中下统、石炭系中上统、二叠系、新近系和第四系,其中石炭系和二叠系为主要含煤地层。
本区位于嵩山背斜与荟翠山背斜之间的新密向斜西端南翼。
区域基本构造形态为轴向近东西向的复式背斜,且断裂构造较发育,主要有近东西向、北西向、北东向三组,以正断层为主,并伴有少量逆断层。
区域矿产以煤矿床为主,主要可采煤层为赋存于山西组下部的二1煤层,发育稳定,普遍可采的厚煤层;太原组底部的一1煤层,在矿区范围内,为大部可采煤层。
上统本溪组(C2b):
以浅灰色铝土质泥岩为主,局部为铝土矿,具鲕状和豆状结构,含黄铁矿结核及团块,局部呈层状出现。
在HG曲线上呈下低上高的异常反映,主要是该组地层中镓元素含量较高所致。
该层铝土质泥岩是对比一1煤层的主要标志层。
本组厚度为6.01~12.23m,平均9.12m。
以滨海泻湖相沉积为主。
上统太原组(C2t):
为区内主要含煤地层之一,由灰、深灰色中~厚层状石灰岩、深灰色泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤层组成,厚70.88m。
共含煤7层,仅底部的一1煤层为大部可采煤层,其它煤层均不可采。
昌隆煤矿地表无河流、湖泊等地表水体,地下水的补给水源有大气降水、地表水和含水层之间及其侧向径流补给,另外还有工农业生产及废水的渗入补给等,其中降水补给是本区地下水的主要补给水源。
地下水在运移过程中,一部分在地质构造及地形适宜地段益处地表,构成天然排泄点,如土观泉、任村泉、龙头泉等;一部分则继续向深部径流排泄;而区内各矿井则为主要的人工排泄点。
由于近年来矿井大量疏排地下水,而造成区域地下水位呈逐年下降趋势。
奥陶系灰岩含水层段:
主要由厚层状、中厚层状灰岩及白云质灰岩组成,在矿区北部零星出露。
矿区范围内该含水层岩溶裂隙发育不均一,浅部发育较强,含水相对较丰富,导水性较强,属岩溶裂隙承压含水层。
上距一1煤层平均14m,为一1煤层底板直接含水层;上距二1煤层平均50m,为二1煤层底板的间接充水含水层。
上部灰岩段含水层:
由L5~L8灰岩组成,主要以L7灰岩为主。
该含水层含水性一般较弱,且极不均一,一般浅部比深部含水性强,属岩溶裂隙承压含水层。
该含水层为二1煤层底板的直接充水含水层,为一1煤层顶板间接充水含水层。
铝土质泥岩隔水层:
位于本溪组底部,是奥陶系灰岩与太原组下段灰岩含水层之间的隔水层,隔水性能一般。
为一1煤层底板直接隔水层,二1煤层底板间接隔水层。
山西组砂岩含水层为一1煤层顶板间接充水含水层。
该含水层含水性弱,且不均匀,以静态储量为主,易于疏干,一般随二1煤层的开采而以淋水形式出现,初期开采时涌水量会大,但随后将逐渐减少。
太原组下段灰岩承压水,为开采一1煤层时矿井的主要充水水源之一,对二1煤层开采影响相对较弱。
奥陶系灰岩岩溶裂承压水,为开采一1煤层时矿井的主要充水水源之一,对二1煤层开采影响相对较弱。
太原组上、下段灰岩岩溶裂承压水层和奥陶系灰岩岩溶裂承压水层,在矿区范围内,都存在含水性不均一,在矿区范围内还没有发现较强的含水带,同时,因矿区内一1煤层、二1煤层赋存标高较高,深部的郑煤集团同兴煤矿和登封市向阳煤矿的长期疏放,目前,奥灰含水层的水位已下降到+86m以下,对本矿的开采影响相对减弱。
二、一1煤层“带压开采”可行性计算
根据上述对矿井水文地质条件分析,依据《煤矿防治水规定》下面对L1-4灰岩含水层进行带压开采评价。
(一)安全隔水层厚度和突水系数计算公式:
1、安全隔水层厚度计算公式:
式中:
—安全隔水层厚度,m;
—底板隔水层的平均抗拉强度,MPa。
取4MPa;
L—巷道底板宽度,m;
γ—底板隔水层的平均重度,MN/m3。
取值为0.0265(MN/m3);
p—底板隔水层承受的水头压力,MPa。
根据《煤矿防治水规定》之规定,以上式计算出的安全隔水层厚度,与矿井实际隔水层厚度比较:
(1)实际的底板隔水层厚度大于安全隔水层厚度,则可认为是安全的,一般可正常采掘;但在岩石破碎地段,要采取一定的安全措施;
(2)实际的底板隔水层厚度小于安全隔水层厚度,则可认为是不安全的,要保证安全生产,必须采取安全措施。
2、突水系数计算公式:
式中:
T—突水系数,MPa/m;
P—底板隔水层承受的水头压力,MPa;
M—底板隔水层厚度,m。
计算实际突水系数值T与本矿区临界突水系数值T临进行比较。
根据《煤矿防治水规定》,在具有构造破坏的地段临界突水系数值T临取0.06MPa/m,正常块段T临取0.01MPa/m。
(二)根据以上公式分别计算t、T
(1)参数确定
一1煤底板以下主要隔水岩性多为泥岩、砂质泥岩及砂岩,结合现有开采情况,依据《昌隆资源储量(扩层)核实报告》公式中主要参数分别为:
t实:
实际隔水层厚度为50.03m(取本矿区隔水层平均厚度);
Kp:
煤层底板隔水层平均抗拉强度0.4Mpa;
L:
分别为5.0m(巷道宽度);
H实:
取600+50.03+168)=8.18MPa(矿井最低开采标高为-600m);
:
取底板隔水层岩石平均容重0.0265MN/m3。
M:
底板隔水层实际厚度(m),同t实。
1、掘进巷道t计算:
(1)安全隔水层厚度计算
①当在一1煤层中掘进时,L取5.0m,H实取8.18Mpa,t实=50.03m代入公式
(1)计算得:
t=5.02m<t实(50.03m)
②当在L7-8灰岩中掘进时,L取5.0m,H实取8.18Mpa,t实=32m代入公式
(1)计算得:
t=5.02m<t实(32m)
符合第⑴种情况,即巷道掘进是安全的。
2、采煤工作面:
突水系数T计算
矿井二1煤开采最低标高为-600m,P取8.18Mpa,M=50.03m,代入公式二计算得:
T=0.164MPa/m
根据《煤矿防治水规定》和郑州矿区实际生产经验,该系数大于0.1MPa/m,存在突水危险。
再根据公式二进行反算,结果如下:
①当T=0.06MPa/m时,P=3.002MPa,根据《煤矿防治水规定》,即开采-82.17m标高以上的一1煤层,比较安全,基本不受底板水的威胁。
②当T=0.1MPa/m时,P=5.003MPa,根据《煤矿防治水规定》,即开采-282m标高以上的一1煤层时,存在突水危险;在-282~-82.17m标高之间的正常块段开采一1煤层时,受突水威胁不严重。
当T>0.1MPa/m时,P>5.003MPa,开采-282m标高以下一1煤层时,严重受水害威胁。
三、结论
通过以上论述和计算结果,结合L1-4灰岩和O2灰岩的水文地质特征、结合我矿水文地质类型等区域水文地质条件,按照《煤矿安全规程》第269、270、271、272条以及《煤矿防治水规定》第72、73、74、75、76、77、78、79条的规定,综合分析后认为:
1、对L7-8灰岩,在采掘过程中采取施工疏水巷及疏水钻孔,尽快疏放L7-8灰水;
2、对L1-4灰岩和O2灰岩强含水层,由于水头较高,水压较大,因此治理时应以堵为主,即通过底板超前预注浆改造来充填构造和岩溶裂隙、增加隔水层的厚度和抗压强度,从而达到防治底板突水的目的。
综上所述,虽然L1-4+O2灰岩底板高承压含水层均存在突水可能,但按照“物探先行,钻探验证,先探后掘,先治后采”的原则进行治理,只要设计合理,措施得当,切实贯彻落实到位,不仅能满足安全生产的需要,又比较符合目前阶段开采的经济技术政策。
四、安全技术措施
根据《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》,现制定如下安全技术措施:
1、成立“带压开采”领导小组
组长:
赵松森
副组长:
景俊锋徐志德赵嵩亚赵振铎
成员:
张松昌秦俊敏石跃锋孙艳伟
杨利君董俊省刘志敏刘彦超
李跃伟李进营丁建涛刘永杰
办公室设在地测防治水科,带压开采领导小组要根据矿井生产接替情况,定期组织对井田内带压开采问题进行分析,研究和制定相应治理方案及安全技术措施。
2、认真制订并落实每年度的防治水工作计划
在开采时要通过勘探(井下物探、钻探)查明煤层底板承压含水层的赋存及补给水源情况,为安全生产及防治水工作提供可靠的依据,安排防治水专项工程,报集团公司审批后严格落实。
3、做好地质及水文地质基础工作
了解、掌握本区域的断层等地质构造的分布和导水性能、隔水层的含隔水性、含水层的富水性、导水性、承压水的径流规律,承压水的补给通道等情况。
4、查明各采掘面底板与承压含水层之间的隔水层厚度,并与安全隔水层厚度比较,当局部区域煤层底板隔水层厚度小于临界层厚度时,应采取局部注浆加固底板隔水层,改造含水层为隔水层,增加隔水底板的厚度和强度,增强隔水底板的隔水能力等特殊措施或留设煤柱禁止开采。
5、严格贯彻落实《煤矿防治水规定》
在采掘过程中,严格落实“预测预报,有疑必探,先掘后探,先治后采”的防治水原则。
⑴、在掘进过程中:
①、对已知的断裂构造,要先治后掘;②、在掘进过程中,要采用物探和钻探相结合的办法,先探后掘,既先用物探进行超前探测,一旦发现低阻异常区要进行钻探验证,经验证无疑问后方可掘进;若经钻探验证发现发育有断层等导水构造时,就对其进行超前预注浆,先治后掘;③严格按设计施工,不得擅自破坏断层煤柱、防隔水煤柱、不得擅自改变设计方位、坡度,误揭深部含水层。
⑵、在回采过程中:
①、对回采工作面,回采前全部进行直流电法物探。
对于突水系数在0.06~0.1的区段显示的物探低阻异常区,构造发育地段,进行钻探验证、预注浆改造达到要求后方可回采;对突水系数大于0.1的区段,无论阻值高低,要全面进行底板预注浆加固改造;②、凡经过底板预注浆加固的区段,必须有验证孔,验证结果必须达到要求;③、超前预注浆加固的距离距回采切巷不得小于100m。
⑶、所有采掘工作面,在施工前都要按规定进行水害评价,只有通过评价并报经集团公司批准后,严格按整改措施落实,方可开工生产。
⑷、对采掘过程中查出的水害安全隐患,严格按集团公司有关规定,划分等级,实行闭环管理。
6、加强矿井防排水系统管理
日常加强对排水设备、设施的管理,使排水设备、设施始终处于完好状态,按规定组织水泵联合试运转,确保矿井抗灾能力。
7、在排水能力允许的情况下,利用主要巷道系统对底板含水层进行疏水降压。
8、在进行水平设计时,严格把下山巷道揭露的最低层位控制在铝质泥岩内,严禁误揭深部强含水层或破坏完整的隔水层。
根据一1煤层断层多,水大的特征,要充分运用三维地震、直流电法、瞬变电磁等物探手段,结合钻探等手段查明井田内落差大于5m的断层具体位置、含水性、导水性等水文地质条件,并按《煤矿规程》规定留设防水煤(岩)性。
9、在采掘过程中,对有怀疑的地区,要严格执行“有疑必探,先探后掘”的原则。
10、对有突水危险的地区,需进行局部注浆加固底板隔水层时,则另行编制专门的防治水措施,并按权限上报上级有关部门批准后方能进行生产。
11、每个采区施工前,要认真查明采区内地质构造及水文地质条件,对采区涌水量进行预测,并提出合理的防治水措施及建议,设计足够的水仓和排水设备。
开拓系统形成后,采区投产前,一定要建立可靠的排水阵地。
12、根据我矿2015年度采掘生产作业计划,11采区运输轨道下山掘进长度为75m,最低标高为+70m。
21050下付巷掘进巷标高预计在+75m~+85m之间
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 昌隆 煤矿 开采 安全技术 措施
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)