中长期防治水规划.docx
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中长期防治水规划
织金县后寨乡精选煤矿
中长期防治水规划
编制:
王明凯
总工:
李黎
矿长:
邹永峰
编制日期:
2012年2月
煤矿中长期防治水规划
煤矿开采过程中,不可避免地要接近、揭露或波及破坏某些含水层,同时可能受雨季大气降水影响,给矿区及矿井生产安全造成威胁。
水害是煤矿五大自然灾害之一,为此,特制定防治水管理规划:
一、成立防治水领导组
组长:
矿长(负责全面工作)
副组长:
公司地测部部长矿总工程师(负责措施的审批、贯彻、落实)
安全副矿长(负责防治水期间的安全工作)机电副矿长生产副矿长
成员:
调度室主任安检科长机电队长技术室主任
通风组长安全员瓦检员电钳工抽水工采煤队长掘进队长
二、职责分工
1、领导组负责中长期防治水的全面工作,领导组办公室设在矿调度室。
2、调度室主任负责统一指挥安排,任何单位及个人不得擅自行动。
3、公司地测部、技术室负责编制防治水措施及水文地质资料的收集工作。
4、机电对负责排水设备、设施的正常运行。
5、生产各队组队长负责防治水工作的具体操作和落实。
6、相关队组要协助好生产队组的工作。
7、安检科长负责监督各单位防水工作的执行情况。
三、具体规划
(一)、矿区水文地质概况
矿区地势为中低山地貌,南西部较高,北东部较低,海拔标高2029.48—1632.0m,最高点位于矿区5号拐点附近的白岩大坡,海拔2029.48m,最低点位于南西侧冲沟,海拔1632.0m,相对高差397.48m,矿区的一般标高1600—1900m,矿区侵蚀基准面标高约为1632.0m。
煤矿地处乌江上游的三岔河流域游,地表水汇成溪沟后流入矿区南西侧龙潭洞形成暗河,区内为第四系、煤系地层,岩性多为粘土岩、粉砂粘土岩,泥砂岩,有一定的隔水性,大气降水不易渗入地下,地表水系不发育,矿区地表水大多为“v”型冲沟水。
冲沟流程短,流量受季节性控制明显,大多在雨季时增大,旱季时减小甚至干涸。
一般小于20s。
(二)、主要含(隔)水层类型
矿区面积1.33Km2,主要分布地层为二叠系、三叠系。
地层富水性简述如下(由上至下):
1、第四系孔隙水:
含水性较弱,但分布面积较广,有一定的蓄水量,对煤矿开采有一定的影响。
2、基岩裂隙水:
1)夜郎组(T1y)第一段:
岩性以以灰色为主,夹绿灰色条带,局部见紫灰色,以钙质粉砂岩、钙质泥岩为主。
厚度66—88m,含裂隙水,富水性弱。
具有一定的隔水性,可视为相对隔水岩组。
2)龙潭组(P3l):
岩性主要为一套以碎屑岩(粉砂岩和细砂岩)为主夹较多的泥岩、石灰岩、硅质岩、含菱铁质粉砂岩的含煤沉积。
厚约350m,富水性弱。
含裂隙水,富水性弱。
3、岩溶含水岩组:
1)长兴组、大隆组(P3c+d):
岩性为硅质岩,灰岩夹碎屑岩及一薄层劣煤或炭质泥岩组成,一般厚33.5m,富水性中等。
因距开采层间距较大,对未来矿井的顶板充水影响不大。
2)茅口组(P2m)含水岩组:
分布在矿区南侧之外,其岩性主要为中—厚层灰岩,厚度大于200m,发育有地下暗河、岩溶等,富水性强。
因距最下部煤层距离大于100m且有玄武岩组(40-60m)隔水层相隔,故对未来矿井的底板充水影响极小。
(三)、矿井水文地质条件、水文地质类型
1、矿井涌水通道
根据涌水途径的类型和地下水的水力学特征,本矿有如下几种涌水通道:
(1)岩层的孔隙:
这种通道多存在于疏松未胶结成岩的岩石中。
其透水性能取决于孔隙的大小和连通情况,而不取决于孔隙度。
岩层的孔隙度大,连通程度好,则巷道穿过时,涌水量大,否则涌水量就小。
(2)岩层的裂隙:
岩层的风化裂隙或成岩裂隙、构造裂隙都能构成矿井涌水通道。
对矿井涌水量有普遍而严重威胁的是构造裂隙(断裂),其中包括各种节理、断层和巨大的破碎带。
在开采过程中,当采掘工作面和它们相遇或接近时,与它有关的水源则会通过它们导入井下,造成突水。
(3)岩层的溶隙:
岩溶可以从细小的溶孔直到巨大的溶洞,可以是彼此连通也可以形成单独的管道或似格架状岩溶体。
其中可赋存大量的水或沟通其它水源,当巷道接近或揭露它们时易造灾害性冲溃。
矿井总涌水量随主要巷道的增长和开拓面积的增大而有规律的增大。
(4)人工作用对矿井涌水条件的影响:
采煤层采空后,矿区压力对采空区上部岩层造成破坏,从而打破井下岩层的原始平衡,局部产生裂隙,形成涌水通道。
2、地下水的补给、径流、排泄条件
A、补给
大气降水是区内地下水的主要补给来源,其补给方式和补给强度受降水量、岩性、地貌及地质构造等因素的综合影响,在非可溶岩分布地带,大气降水部份沿裂隙或孔隙补给地下,大部份则形成地表迳流流向低洼地带。
B、迳流
区内地下水沿岩石的节理、裂隙迳流,以裂隙流为主。
迳流方向由南东向北西方向迳流。
C、排泄
区内地下水的排泄主要是以泉或深部渗流的形式进行排泄。
3、矿井充水因素分析
矿井充水类型为裂隙充水矿床,其充水因素既决定于水文地质条件,又决定于开拓方式。
充水强度受充水水源和通道的影响。
A、充水水源
根据煤层与各含水层之间位置关系,本区矿床充水水源主要是大地降水、地表水和老窑积水。
B、充水通道及充水方式
井田内可采煤层赋存在二叠系龙潭组含煤地层,该地层较厚,煤系底部有玄武岩隔水岩组,区内发育有F1断层,故矿井充水方式主要为通过其顶底板的裂隙和断层裂隙进入矿坑,裂隙发育地段矿坑充水会有所增加。
C、老窑积水及采空区对矿井充水的影响
区内老窑开采历史悠久,老窑采空冒落造成地表开裂、塌陷,导致地表水由裂隙渗入蓄积。
经调查,老窑内有积水。
矿井浅部开采时,应预防老窑水涌入。
在矿区南部有三个老窑,分别为LD3:
开采M23煤层,为斜井开采,有一个斜井,开采深度约20m,斜长约90m,采空区内有少量积水,约270m3,该小窑已于2003年4月关闭。
老窑LD4:
开采M23煤层,为斜井开采,有一个斜井,开采深度约15m,斜长约70m,采空区内有少量积水,约200m3,该小窑已于2003年1月关闭。
老窑LD9:
开采M23煤层,为斜井开采,有一个斜井,开采深度约40m,斜长约160m,采空区内有少量积水,约600m3,该小窑已于2003年2月关闭,技改前矿区范围内也存在采空区,采空区内均有积水。
技改前主要在矿区东北部开采,主采M23煤层,开采标高在1620m至1650m之间,采空面积123355m2,采空区内约有积水1200m3。
随着开采面积和深度的增加,浅部采空区及上覆煤层采空区可能导入井下,在矿井开采下伏煤层时应注意老硐水侵入。
D、含水岩层对矿井充水的影响
井田内可采煤层赋存在二叠系龙潭组含煤地层,该地层较厚,开采M23煤层时距上覆长兴组246m,距下覆茅口组74m。
开采M27煤层时距上覆长兴组260m,距下覆茅口组60m,受含水层的威胁很小。
区内发育有F1断层,故矿井充水方式主要为通过其顶底板的裂隙和断层裂隙进入矿坑,裂隙发育地段矿坑充水会有所增加。
4、水文地质类型
综上所述,矿区内无较大地表水体,大气降水是地下水主要的供给水源,大气降水和老窑积水是矿坑的主要充水水源。
小窑积水情况已查清,矿区水文勘探类型属于基岩裂隙充水为主的矿床,水文地质条件复杂程度属中等类型。
另外,根据徐州大屯工程咨询有限公司2010年10月编制的《织金县后寨乡精选煤矿水文地质调查报告》,该矿的水文地质类型亦为中等。
二、井田临近矿井和小(古)窑涌水及积水情况以及地表水体、废弃的矿井、小窑老塘积水情况、地质构造导水性
1、地表水体
矿区内无大的河流,但冲沟较发育,且多呈树技状分布,切割较深,沟水流量变化较大,雨季常发生山洪,枯季流量小至干涸,动态变化显著。
织金县矿产精选煤加工厂煤矿地处乌江上游的三岔河流域游,地表水汇成溪沟后流入矿区南西侧龙潭洞形成暗河,区内为第四系、煤系地层,岩性多为粘土岩、粉砂粘土岩,泥砂岩,有一定的隔水性,大气降水不易渗入地下,地表水系不发育。
在井口东侧15m处有一季节性小冲沟,冲沟流程短,流量受季节性控制明显,大多在雨季时增大,旱季时减小甚至干涸,最高洪水位为1620m。
2、邻近矿井和小(古)窑涌水及积水情况
据调查了解,精选煤矿矿界周边无紧挨着的矿井,临近矿井后寨乡湘黔距精选煤矿有一定的距离,其矿井涌水对本矿开采无影响,但以往的开采情况不是很清楚,故必须留设好井田边界防水煤柱,确保安全。
设计依据的地质报告未提供精选煤矿临近的小(古)窑开采情况,具调查走访,矿区周边有不少小(古)窑,多为沿煤层露头向下布置开采,采煤方法多位巷采,开采斜长一般都在100m以内,积水量不清。
故矿井开工建设前,要开展调查工作,查清矿界以外至少100m以外范围内临近矿井的井田位置、开采范围、积水情况,并绘制在井上下对照图上,以便指导安全生产。
3、废弃矿井积水情况
精选煤矿为技改矿井,技改前主要在矿区东北部开采,主采M23煤层,开采标高在1620m至1650m之间,原采用斜井开拓下山开采,技改前矿区范围内存在采空区,采空区内均有积水。
采空面积123355m2,采空区内约有积水1200m3。
4、小窑、老空区积水情况
1)小窑积水情况
区内小窑开采历史悠久,小窑采空冒落造成地表开裂、塌陷,导致地表水由裂隙渗入蓄积。
经调查,老窑内有积水。
矿井浅部开采时,应预防老窑水涌入。
在矿区南部有三个老窑,分别为LD3:
开采M23煤层,为斜井开采,有一个斜井,开采深度约20m,斜长约90m,采空区内有少量积水,约270m3,该小窑已于2003年4月关闭。
老窑LD4:
开采M23煤层,为斜井开采,有一个斜井,开采深度约15m,斜长约70m,采空区内有少量积水,约200m3,该小窑已于2003年1月关闭。
老窑LD9:
开采M23煤层,为斜井开采,有一个斜井,开采深度约40m,斜长约160m,采空区内有少量积水,约600m3,该小窑已于2003年2月关闭。
故在浅部开采时,必须严格落实“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采、有疑必停”的探放水措施,防止水灾事故发生。
2)老空区积水情况
精选煤矿为技改矿井,技改前矿区范围内也存在采空区,采空区内均有积水。
技改前主要在矿区东北部开采,主采M23煤层,开采标高在1620m至1650m之间,采空面积123355m2,采空区内约有积水1200m3,采空区范围见变更前采掘工程平面图,设计留设有采空区防水隔离煤柱,生产中严禁开采煤柱并严格执行先探后掘措施,严防误穿采空区。
5、地质构造的导水性
1)构造、断裂对矿床充水的影响
矿区断层破坏了地层的完整性、连续性,降低了岩石的力学强度,塑性岩石中断层破碎带含水性和导水性不强,刚性岩石中断层破碎带有一定含水性和导水性,可能连通含煤地层上部的中强含水层或地表水,加之未来矿床开采中,人工采矿裂隙大量出现,改变了断层带附近应力场和地下水的天然流场,地表水、地下水更可能沿断裂带进入矿井。
在矿区外围的南东部有2条断层。
F1断层:
正断层,位于矿区东部边缘,倾向北西,倾角65°,延伸大于1800m,对矿区煤层及开发无大的影响。
F2断层:
正断层,位于矿区南外部,倾向北,倾角57°,延伸大于1500m,对矿区煤层及开发无大的影响。
2)陷落柱对矿床充水的影响
矿井目前未发现陷落柱,当采空塌陷裂隙形成后,特别是当塌陷裂隙向上连通地表后,除含水带中裂隙水外,将有更大范围的大气降雨(尤其是雨季期间)在沿塌陷裂隙流入渗入矿井,对矿井造成季节性水患。
因此今后矿井生产过程中产生的地表塌陷裂隙、陷落柱要及时采取措施进行处理,防止地表水大量流入井下。
(三)第四系含(隔)水层特征及积水情况
第四系含水性弱,主要分布于沟谷洼地及地势平缓地带,主要由松散的崩塌物、坡积物、沟谷冲积物、粘土等组成,厚度0~10m。
含孔隙水,富水性中等,与大气降水关系密切。
一般不含水,具透水性,对矿床充水不会构成威胁。
(四)封闭不良钻孔情况
根据业主提供的储量核实报告,本矿区内不存在封闭不良或质量可疑、有突水可能的钻孔,故不考虑封闭不良或质量可疑、有突水可能的钻孔的防治水相关措施。
(五)矿井主要含水层或积水区与主要开采煤层之间的关系
矿区主采煤层赋存在龙潭组(P3l),厚度为约350m,由粉砂岩、细砂岩、泥岩及煤层组成,含少量层间裂隙水,富水性、透水性均弱,可视为隔水层。
开采M23煤层时距上覆长兴组含水层约246m,距下覆茅口组含水层约74m;开采M27煤层时距上覆长兴组含水层约260m,距下覆茅口组含水层约60m,区内发育的F1断层切割煤层底板岩层,未波及开采层,故矿床开采受含水层的威胁不大。
(六)矿井正常涌水量和最大涌水量
1.矿井涌水来源
精选煤矿井下涌水来源,主要为顶板裂隙水、小窑水及老空水,其中以顶板裂隙水为主,最小涌水量5.Om3/h,雨季38.0m3/h,正常涌水量12m3/h。
2.矿井涌水量预计
采用水文地质比拟法预计矿井涌水量。
其富水系数为:
富水系数=0.000021m3/m2.h
矿井M27号煤层采终时涌水量预计为:
Q=回采面积×富水系数=1330000×0.000021=27.9m3/h
以上涌水量预计为M27号煤层采终时的正常涌水量,最大涌水量为正常涌水量的3~4倍,预计为83.7m3/h。
由于预测计算的准确性不是很高,本次设计暂按上述计算结果对井底水仓和水泵选型设计,井底水泵房应预留水泵位置,确保矿井安全生产。
,确保矿井安全生产。
二、矿井水文地质特点、水患类型及威胁程度分析、可能发生突水的地点和突水量预计
1、矿井水文地质特点
精选煤矿开采煤层大部分位于最低侵蚀基准面以上,大气降水是地下水主要的供给水源,大气降水和老窑积水是矿坑的主要充水水源。
矿井直接充水含水段主要是含煤地层龙潭组,水文地质类型属裂隙充水矿床,水文地质条件中等。
2、水患类型及威胁程度分析
矿区的主要水害为:
大气降水、老窑采空区积水。
矿井水文地质条件是以裂隙充水为主的矿床,矿区水文地质类型属于中等类型。
1)大气降水
大气降水是本矿区未来矿坑及采空区充水的主要水源,岩层裂隙及采空塌陷是充水的主要途径,降水量的变化和煤层的开采时岩层裂隙的增加是矿井涌水量发生变化的因素,大气降水对矿井有一定的威胁,但无突水的危险。
雨季必须作好防排水工作。
2)老窑、采空区积水
老窑、采空区透水是矿井采掘过程中必须高度注意的问题,对矿井威胁较大,在老窑老空附近采掘时,严格按照“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则执行,可消除小窑、老窑突水淹井的危险。
3、可能发生突水的地点和突水量预计
(1)可能发生突水的地点
不采取措施的情况下该矿可能发生突水的地点为采空区附近,但只要严格落实探放水措施,就不会造成采空区突水的情况。
(2)突水量预计
以往开采形成的空区积水量约1200m3,若不采取探放水措施,其突水量可能达到1200m3甚至更大,因采空区位置已经查清,且设计采取了探放水措施,认真落实后将不再存在采空区突水的情况,即无突水淹井的危险。
(三)防治水规划
由上所示,本矿井的水害为地表裂隙水和老窑水,因此,本矿井的防治水规划主要从这两主面着手。
1、地表水防治
1)进一步查清新增井田的水文地质条件。
2)对井田范围内及相邻矿区回采塌陷所造成的地面裂隙检查、充填、疏通。
3)具体措施:
在近矿区,以蓄为主,蓄防结合,在矿区外围,以防为主,排放结合;在矿区内部,以导流为主,导排结合。
2、井下裂隙防治
本矿区的裂隙水防治以疏放为主,根据各期的开采情况及时建立排水系统,设立水仓、排水管路。
3、其它防治水措施
1)严格执行“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则。
2)根据矿井地质地形条件,必须掌握矿井开采的详细资料,并标记在矿井采掘平面图上,确定矿井涌水的位置及水量、波及范围。
3)相邻矿井的分界处,必须留设60m的防水煤柱;相邻采区必须留设50m的防水煤柱;相邻工作面必须留设20m的隔水煤柱;为防止断层破碎带突水,断层两端留设煤柱(根据实际情况而定),由采掘技术员负责设计,确保安全。
4)严禁在留设的各种防隔水煤柱中采掘,破坏煤柱。
5)在有突水危险的区域,要设置防水闸门或防水闸墙,进行封闭隔离,以减少危险和涌水量。
6)遇地质变化时,及时观察顶、底板及煤壁变化情况,发现有透水预兆(工作面有挂红、挂汗、空气变冷,出现雾气、水叫、顶板淋水加大,顶板来压,底板鼓起或产生裂隙出现渗水、水色发浑,有臭味等),必须停止作业,汇报调度室采取措施进行处理。
7)井下的顶板水、底板水、老空水造成影响时,必须进行排水,排水应符合下列要求及规定:
⑴水泵:
必须有同能力的备用水泵、检修水泵,水泵工作能力应在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量,机电科负责水泵的安装调试及正常运转。
⑵管路:
必须管径相同的备用管路且畅通无阻,能配合水泵在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量,专用排水管路由机电科负责,无专用排水管路时由通风科负责;
⑶配电设备:
应同工作、备用水泵及检修水泵相适应,能够同时开动工作、备用水泵,由机电科负责;
⑷矿井主排水系统必须由双电源双回路由机电队负责;
⑸主要泵房至少有2个出口,主水仓的有效容纳8小时的正常涌水量,采区水仓的有效容量应能容纳4小时的采区正常涌水量,由矿技术室负责设计。
⑹排水设施(水泵、水管、闸阀、排水用的配电设备和输电线路)必须经常检查和维护,由机电队负责。
8)井下各个水仓、水沟必须定期由采掘队负责清理沉淀池内煤泥,保证不影响排水。
9)井下各个水仓的排水由机电队负责,各顺槽内积水及工作面老空水由所辖队组负责排至采区水仓再至主水仓,运输大巷及配重硐室内积水由机电队负责排至采区水仓或主水仓。
(各队的排水工作必须由专人负责)
10)根据矿井水害的危害程度,必须制定相应的防治水管理措施。
探放水安全技术措施
Ⅰ、成立探放水组织机构
Ⅱ、探放水时的工作职责
⑴只要有探水时技术室负责确定探水地点范围,探水方位、角度,探水范围内地质的构造情况,并有专人现场跟班指导。
⑵调度室主任负责探水期间的全面具体指挥工作,安排各级管理人员跟班监督作业。
⑶机电队配合打钻队负责把探水、排水设备安装好,并调试正常运转。
⑷相关队组队长具体负责探水的实际操作,并安排好每班负责此项工作的责任人。
⑸安检科长负责监督探放水措施的执行情况,并对涉及安全设施进行检查,无异常时方可操作探水。
Ⅲ、探水时的技术措施
⑴慎重确定探水地点,避免在危险区内安设钻机,更不可“有疑”不探,盲目前进。
⑵安设前先将探机附近的支护进行加固,防止冒顶和片帮伤人。
⑶技术室合理布置钻孔密度,确定超前距、帮距。
⑷安检科负责检查排水系统中的水仓、水沟及管路、排水水泵及电动机,使之正常运转,达到设计的最大排水能力。
⑸排水设备安装必须采用供电线路,专用排水管路,确保排水时,排水设备的正常运转。
⑹安检科负责检查通风系统、通讯联络系统是否正常,在探水地点附近15m内安设专用电话,以便情况紧急时,及时报告调度室。
⑺瓦检员必须现场跟班随时检查作业地点的瓦斯浓度,以防止钻孔内瓦斯突出,如有异常,及时汇报处理。
⑻探水时调度室必须及时掌握探水情况,确保探水各项工作的安全实施。
⑼当探透老空时,涌水量较小时,采取堵水,在距探水点10m的地点使用双墙闭贯进行堵截。
⑽检查流水路线和人员撤退、避灾路线,避灾路线内不许有煤、矸、物料、矿车等阻塞,时刻保证畅通无阻。
⑾加强探水地点顶帮支护管理,有松动或破损的支架及时修整或更换。
⑿建立健全探水时的各项记录及各责任人签字记录。
11)发生水害事故的事的应急措施
⑴发生水害事故后,队长负责清点人数,告知工人们不要慌及撤离路线。
⑵发生水害事故后,现场及附近地点的工作人员应首先做好自身安全防护,躲避到硐室内、拐弯巷道或其他安全地点,情况紧急时,可抓牢棚梁、棚腿,防止被涌水冲倒。
⑶撤离前,应设法将撤退的行动路线和目的地告知矿值班领导。
⑷水害事故发生后,现场及附近地点工作的人员,在脱离危险后,应迅速观察和判断突水地点、涌水程度、现场被困人员情况等,利用电话或其它联络方式报告调度室,调度室向受威胁区域人员发生警报通知。
⑸如是老空水涌出,使所在地点有毒、有害气体增加时,作业人员立即佩用好隔离式自救器,决不允许任何人以任何借口在不佩带防护器具的情况下,进入灾区。
⑹调集一切可以利用的排水设备,加快排水速度,降低矿井涌水量水位。
⑺如因突水破坏了巷道中的照明和指示牌,迷失了行进方向时,遇险人员应朝着有风流通过的上山巷道方向撤退。
⑻加强灾区的通风,为避难人员创造生存条件。
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