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    1. 您好!歡迎來到煤礦安全生產網!

      XX煤炭公司防治水中長期規劃及年度計劃

      作者:煤礦安全網 2012-06-22 20:28 來源:煤礦安全網

        準格爾旗公溝煤炭有限責任公司煤礦

        防治水中長期規劃

        及年度計劃

        總 工:李錦明

        礦 長:呂志金

        編 制:張鵬程

        準格爾旗公溝煤炭有限責任公司

        二○一二年五月

        目 錄

        前 言…………………………………………………………………………1第一章 井田概況及開發現狀………………………………………………2 第一節 井田地理概況…………………………………………………6 第二節 井 田 開 發 現 狀…………………………………………………7

        第二章 礦井水文地質的基 本情況……………………………… ………33

        第一節 礦 井 水 文 地 質概況…………………………………… ……33

        第二節 井 下 排 水 系統…………………………………………………37

        第三章 礦井主要水害 …………………………………………………39 第一節 礦井充水因素分析…………………………………………………39

        第二節 礦井主要水害類型…………………………………………………41

        第四章 礦井主要水害及治理方案…………………………………………41

        第一節 礦井發生突水的原因分析…………………………………………41第二節 礦井水防治的整體規劃 ………………………………………42

        第三節 井下水害治理方案 ……………………………………… ……46

        第五章 實施計劃及預期效果………………………………………………50

        第一節 項目實施計劃………………………………………………………50

        第二節 項目實施后的預期效果 …………………………………… 56

        前 言

        礦井水災是煤礦常見的一種災害。隨著煤礦企業重組整合工作進一步深入,礦井水害成為繼瓦斯事故后影響煤礦安全生產的第二主要災害。

        為了貫徹落實好《煤礦安全規程》、《國務院關于進一步加強企業安全生產工作的通知》、國家安監總局的《煤礦防治水規定》和省政府的相關規定,杜絕水害事故的發生,保障從業人員生命及財產的安全,結合我礦的水文地質情況實際,堅持“預防為主,防治結合”的方針,按照當前與長遠、局部與整體、地面與井下、防治與利用相結合的原則,根據不同的水文地質條件,落實“探、防、堵、疏、排、截”等相應的措施。因此編制防治水中長期規劃是非常必要。

        同時要在整體規劃的基礎上,根據輕重緩急,抓好防治水工作,要嚴格檢查,堵塞漏洞,防患于未然,確保整個防治水工作按計劃有條不紊地進行,使防治水規劃落到實處,水害得到有效防治。

        第一章 井田概況及開發現狀

        第一節 井田地理概況

        一、交通位置

        內蒙古準格爾旗公溝煤炭有限責任公司煤礦位于內蒙古自治區鄂爾多斯市準格爾旗境內,行政區劃屬準格爾旗準格爾召鄉,具體位于四道柳川以西、公溝以北一帶。其地理坐標為:東經110°16′14″~110°19′44″,北緯39°40′00″~39°41′14″。

        礦井工業場地西距包府公路20km,其間有公路相通,到達包府公路后,向北10km可到達鄂爾多斯市東勝區,向南可至陜西省大柳塔鎮及府谷縣。此外,從礦井工業場地向北25km經神公公路可與109國道相接,再經109國道向西9km到達東勝區,向東可到達準格爾旗薛家灣鎮。綜上所述,交通十分便利。

        交通位置詳見圖1-1-1。

        二、地形、地勢及河流

        公溝井田位于鄂爾多斯高原的中部,井田內地形總體呈西高東低,最高點海拔標高為1325m,最大地形標高差為111m,一般地形標高在1370~1410m之間,相對高差為40m左右。

        屬典型的高原侵蝕性丘陵地貌特征,地形切割強烈,溝谷縱橫交錯,基巖出露廣泛,植被稀少。

        區內最大的水系為勃牛川,勃牛川呈北西—南東向,旱季一般無水或有小溪流,在豐雨季節,一般可形成洪流。公溝、賈明溝及哈拉慶溝均為次一級溝谷,賈明溝、公溝呈近東西向分布,哈拉慶溝呈北東向延伸。位于本區中部呈東西向分布的高地為區內一小型天然分水嶺,大氣降水經北西向沖溝流入賈明溝、哈拉慶溝后匯入勃牛川,而在其南側的大氣降水則經南東向沖溝流入公溝后匯入勃牛川。這些次一級溝谷均為間歇性流水,在旱季均干涸 ,僅在雨季可形成短暫的溪流或洪流。

        三、氣象與地震

        礦區屬半干旱半沙漠、的高原大陸性氣候,日照豐富,風沙較大,無霜期短,具有冬季漫長寒冷,夏季炎熱短暫的特點。

        據鄂爾多斯市氣象局提供的資料統計:準格爾旗最高氣溫38.3°C(1961年6月1日),最低氣溫-30.9°C(1971年1月20日)。年降水量277.7mm(1980年)~544.1mm(1989年)。平均401.6mm;年蒸發量平均為2108.7mm。年蒸發量大于年平均降水量的5~6倍。區內最大風速為20m/s,一般平均風速為2.3~4.5m/s,最大凍土深度1.50~1.74m。

        據《中國地震動峰值加速度區劃圖》,本區地震動峰值加速度為0.10g,相當于原地震基本烈度Ⅶ度區。

        四、井田開發情況及鄰近礦井概況

        (一)公溝煤礦

        公溝煤礦在原公溝扶貧煤礦基礎上,于2002年7月改造建成,到2004年年底一期井下生產系統基本完成,設計生產能力300kt/a。其主斜井口坐標:x=4393691.281,y=37440855.641,副斜井口坐標:x=4393691.275,y=37440829.519,掘進方位角均為0°,坡角4°,掘進深度130m。現采4號煤層,采用人工炮采,房柱工藝。原公溝扶貧煤礦已基本采空,具備適應小規模生產的工業廣場,電線電路為雙回路35kV線路。原礦井在采掘過程中,未發現涌水、突水、冒頂、鼓底、瓦斯危害等現象,水文地質及開采技術條件屬簡單類型。

        (二)賈明溝煤礦、公溝敖家溝煤礦

        井田北鄰賈明溝煤礦,與井田西北邊界重合,賈明溝煤礦現已開采投產,掘進方向為北西向,掘進深度為300~500m,年生產能力為150kt;南鄰公溝敖家溝煤礦,向南東方向開采,現為投產掘進階段,掘進深度100m左右,年生產能力為150kt。以上兩個煤礦,均與本區煤礦采掘同一煤層。采用人工炮采,四輪車運輸,電燈照明。在開采過程中,未發現頂板垮塌,采面突水、涌水、鼓底等現象,也未發生瓦斯爆炸等事故,水文地質條件及開采技術條件均屬簡單型。

        五、煤炭運銷情況

        (一)市場供需情況

        我國煤炭資源儲量豐富,據1999年第三次煤炭資源預測,資源總量為5.5萬億噸,其中已探明儲量1萬億噸,排在美國、俄羅斯之后,居世界第三位。目前保有儲量10334億噸,其中已利用3469億噸,尚未利用6565億噸。在尚未利用儲量中,精查618億噸,詳查1087億噸,普查1524億噸,找煤3336億噸。

        煤炭資源分布不平衡,主要集中在山西、陜西及內蒙古西部,占全國總儲量的64%,新疆、甘肅、青海占14%,云南、四川、貴州、重慶占9%,其余占13%。尚未利用儲量中,由于地質勘探程度不夠,精查儲量不足10%,多數為找煤、普查及詳查儲量。

        2004年在國民經濟和市場需求快速增長拉動下,原煤產量大幅增加,全年煤炭產量為19.56億噸,比2003年全年16.67億噸的產量超出2.28億t。其中國有重點煤礦產煤9.22億噸,同比增加1.08億噸;國有地方煤礦產煤3.15億噸,同比增加0.35億噸;鄉鎮煤礦產煤7.19億噸,同比增加0.85億噸。

        伴隨著國家賬政政策由積極向穩健的轉變,煤炭需求量增加將有所下降,但總量仍保持在較高水平。預計2005年全國電務、冶金、化工、建材和其它行業煤炭消費需求將分別增加1.2、0.3、0.05、0.2、0.3億噸。在煤炭進出口總量維持2004年水平的基礎上,2005年國內煤炭消費需求將增加2.1億噸。

        國內市場電煤市場占65%以上,公溝煤礦各號煤為屬特低~低中灰分、特低硫~低硫、特低~低磷煤的不粘煤,是很好的動力用煤,具有廣闊的市場。

        (二)煤炭流向及運輸情況

        公溝礦井位于東勝煤田四道柳勘查區,東勝煤田已探明儲量為926億噸。公溝煤礦,作為內蒙古匯能煤電集團有限公司重點投資的大型礦井,其產品煤主要供給本集團電廠、達拉特電廠、托克托電廠及包頭市的用戶,少量產品煤就地銷售。由于目前煤炭市場為賣方市場,本礦井現產原煤均為現金交易,供不應求,所簽訂的供貨合同占礦井設計生產能力份額較少,從長遠考慮,礦方應與有穩定供貨關系的大用戶簽訂合同,確保長期銷路。

        本區煤的灰分以低灰為主,通過對本區煤的各項化驗指標及測試結果分析,煤質尚佳,為不粘煤,有害成分均不高,為高揮發分、中高發熱量、高機械強度、高熔點、粘結性差的不粘煤,為良好的動力用煤,可供當地及周邊大型發電廠。

        原煤按+80mm、80~30mm、-30mm分級。-30mm產品直接供周邊電廠,作為電廠的原料煤;+80mm、80~30mm原煤經人工揀矸后,可供當地及周邊地區民用和其它工業用煤。預計本礦井投產后,具有良好的市場前景。

        根據目前國內電力供應形勢及自治區發展能源戰略安排,不存在產品滯銷或供大于求的問題,市場前景看好。

        各主要可采煤層平均灰分在3.75~18.83%左右,全硫0.12~0.48%,屬屬特低~低中灰分、特低硫~低硫、特低~低磷不粘煤,因此是區內外各大電廠良好的動力用煤。本礦建成后市場定位主要為熔點較高、利于燃燒后排灰的動力煤。因此可單獨供應電廠。

        六、電源、水源情況

        (一)電源情況

        距礦井工業場地2km處建公溝35kV 變電所(兩臺20000kVA變壓器)。由公溝35kV 變電所引兩回電源線路作為公溝礦井的電源。當任一回路故障停電時,另一回路能擔負礦井全部負荷。該變電所由供電部門設計并承建。

        鄂爾多斯電業局在礦井工業場地北方向約15km處已建神山110kV變電站一座;在礦井工業場地西方向約15km處已建納林塔110kV變電站一座。從這兩座變電站各引一回35kV電源,作為公溝35kV變電所的的兩個電源。電源可靠。35kV電源線路導線:LGJ-240。

        (二)水源情況

        礦區位于“東勝梁”分水嶺南側,束會川以東,公溝以北,四道柳川由北向南貫穿本礦區東部。本礦供水水源取用束會川煤電煤化工供水水源,采用管道輸送的方式取水,日供水量為1200m3/h,現已建成并投入使用。

        七、主要建筑材料供應情況

        礦井所需鋼材、木材、水泥、各種設備市場上能夠滿足建設需求;磚、石、砂及石灰等本地可滿足需求。

        第二節 礦區總體規劃及開發現狀

        一、井田開拓開采

        (一)井田境界

        公溝煤礦井田地理座標為:

        東經:110°16′14″~110°19′44″

        北緯:39°40′00″~39°41′14″

        根據證號為1500000530767的采礦許可證,礦區范圍由15個拐點圈定,其拐點直角坐標見表1-3-1。

        礦區南北最長處2.3km,東西最寬處5.0km,礦區面積9.3198km2。

        井田內無其它煤礦開采,相鄰井田生產建設情況詳見第一章第一節,據調查井田周邊無古窯。

        (二)儲量

        1、礦井資源儲量

        礦井資源量計算以批準的《內蒙古自治區東勝煤田公溝煤礦補充勘察報告》為依據。

        根據業主委托要求和補充勘察報告提供的資料及該礦采礦許可證,參與資源量估算的煤層為井田內的2、3、4-1、4、5-1、5-2、5號可采煤層。

        本區煤質牌號為長焰煤、不粘煤。按照現行規范計算儲量的工業指標:能利用儲量最低可采厚度0.8m,最高可采灰分不大于40%,最高可采硫分不大于3%,最低發熱量不小于17.00MJ/kg。

        根據補充勘查報告,礦井煤炭總資源儲量為117.39Mt。其中2號煤層7.30Mt,3號煤儲量為8.24Mt,4-1號煤儲量為11.73Mt,4號煤儲量為36.98Mt,5-1號煤儲量為15.25Mt,5-2號煤儲量為13.05Mt,5號煤儲量為24.84Mt。

        扣除井田內火區煤炭燃燒損失資源儲量:3號煤損失儲量為0.1664Mt,4-1號煤損失儲量為0.0707Mt。333儲量按20%折減。

        經計算,井田內煤炭工業資源/儲量為100.069Mt。其中2號煤5.84Mt,3號煤儲量為6.426Mt,4-1號煤儲量為9.617Mt,4號煤儲量為32.164Mt, 5-1號煤儲量為12.664Mt,5-2號煤儲量為11.618Mt,5號煤儲量為21.74Mt。

        礦井工業資源/儲量見表1-3-2。

        2、礦井設計可采儲量

        (1)礦井的設計儲量

        礦井為改擴建礦井,井筒及部分大巷(4號煤層)利用原有,由于井田內2、3號煤層被煤層露頭切割比較嚴重,布置長壁工作面較為困難,因此設計2、3號煤層采用殘采。在+1330m水平回采工作面形成前,先期開采2、3號煤。

        (2)礦井設計可采儲量

        礦井設計可采儲量按下式計算:

        ZK=(ZS-P)·C

        式中:

        ZK――礦井設計可采儲量,Mt;

        ZS――礦井設計儲量,Mt;

        P――開采煤柱損失,Mt;

        C――采區回采率;

        礦井留設的開采保護煤柱包括:礦井工業場地、開拓大巷、采區巷道及采空區、火燒區等安全煤柱。主要巷道間煤柱按30m寬留設,新掘進巷道及原有巷道兩側煤柱均按30m寬留設。由于原公溝煤礦采用房柱式采煤方法,經實地調查,采空區未發現大面積冒頂,采空區煤柱按30m寬留設。火燒區按照內蒙古自治區煤炭科學研究所編制的滅火專項初步設計圈定的范圍,在其邊線外留設50m煤柱。

        礦井工業場地及井筒保護煤柱是在其邊線外留出保護等級圍護帶寬度,然后按照各巖層的移動角計算出各巖層的水平移動長度,所有巖層水平移動長度之和即為圍護帶外煤柱的寬度。

        (三)礦井設計生產能力及服務年限

        礦井設計生產能力為1.20Mt/a,其服務年限按下式計算:

        T=Z/A·K

        式中:

        T——服務年限,a;

        Z——設計可采儲量,Mt;

        A——設計生產能力,Mt/a;

        K——儲量備用系數,取1.4。

        礦井設計服務年限為:

        T=72.017/(1.4×1.2)=42.9a。

        (四)井田開拓方式

        公溝煤礦井田基本呈長方型,礦井開拓布置依據煤層賦存條件,并考慮兼顧開采全井田的各個煤層,應盡可能減少井巷開拓工程量保證礦井合理開采和安全生產;本設計工程性質為改擴建,故考慮了現有工業場地和井筒開拓布置的現狀。綜合考慮上述兩個基本條件,另外根據設計委托書要求利用現有場地和相關設施,特別是現有場地位于井田中部偏南,工業場地位于山谷無煤區,場地占有保安煤柱少,開拓布置兼顧東西兩翼較為合理,故設計仍選用現有工業場地并加以改造。

        設計從表土層厚度、煤層埋藏深度、煤層產狀以及井田水文地質條件等方面分析,井田適合于斜井開拓方式。結合礦井井型、煤層賦存條件、井筒提升設備、井下開拓布置和回采面裝備水平及礦方意見等因素,考慮了如下開拓方案:

        利用礦井工業場地內原有主副斜井,并新開鑿一個副斜井;在井田北部煤層露頭附近新開鑿一個回風斜井(一采區回風斜井),開采4號煤層后期時在井田東部公1和公2鉆孔中間新開鑿一個回風斜井(二采區回風斜井)。

        根據各煤層的間距、主要可采煤層的賦存特征和主副斜井落底點的層位,設計以+1330m水平開采全井田的4號煤層,以+1290m水平開采全井田的5-1、5-2、5號煤層。

        由于2、3、4-1號的煤層被地面沖溝切割嚴重,布置長壁工作面困難,設計要求對上述煤層采用殘采,先行開采,并要求在+1330m水平(4號煤)回采工作面形成前,先期開采完畢;根據業主提供的情況設計,了解到4號煤上覆的2、3、4-1號煤層現已基本開采完畢。

        +1330m水平共設四組大巷,即膠帶運輸大巷、一副輔助運輸大巷(改造原有巷道)、二副輔助運輸大巷;一采區膠帶運輸、輔助運輸、回風大巷;二采區膠帶運輸、輔助運輸、回風大巷;二采區空、重車道及回風巷。

        每組大巷中的巷道均相互平行,均沿4號煤層布置。其中膠帶運輸、輔助運輸大巷沿煤層底板布置,回風大巷沿煤層頂板布置。

        +1290m與+1330m水平采用直接延深井筒的方式。主斜井落底于4號煤后以15°傾角向下延深至5號煤層;以4°傾角直接延深二副斜井至5號煤層;以25°傾角直接延深一采區回風斜井。后期在井田北部布置一個回風斜井。同時關閉一副斜井。

        主、副斜井井筒落底后向北掘進集中膠帶運輸、輔助運輸大巷至井田北部邊界,沿東西向布置5號煤膠帶運輸、輔助運輸和回風下山。在井田中部沿南北向布置5號煤膠帶運輸、輔助運輸和回風大巷并與三條下山溝通,形成5號煤完整的運輸、通風、排水系統。

        每組大巷的巷道相互平行,均沿5號煤層布置。其中膠帶運輸、輔助運輸巷沿煤層底板布置,回風巷沿煤層頂板布置。

        礦井大巷主運輸采用膠帶輸送機。大巷輔助運輸采用防爆無軌膠輪車運輸,液壓支架租賃神東公司液壓支架車運輸。

        礦井采用分區式通風系統,主斜井、副斜井進風,一(二)采區回風斜井回風。礦井通風方式為機械抽出式。

        全井田5號煤分為二個采區,各采區采用走向長壁或傾斜長壁開采。

        根據推薦的井田開拓方案,全井田以+1330m和+1290m兩個水平開采。+1330m水平開采4號煤層,+1290m水平開采5-1、5-2、5號煤層。依據水平大巷布置,主、副提升井落底點位置,結合井田內保安煤柱的留設情況,設計將+1330m水平劃分為二個采區。礦井先開4號煤二采區。采區接替順序為:4號煤二采區→4號煤一采區。

        設計將+1290m水平(5號煤層)劃分為二個采區。先采5號煤一采區。采區接替順序為:5號煤一采區→5號煤二采區。

        (五)井筒

        根據推薦的井田開拓方案,礦井移交生產及達產時,共布置主斜井、一副斜井、二副斜井、一采區回風斜井四個井筒,后期布置二采區回風斜井井筒。各井筒用途分述如下:

        主斜井:凈寬3.40m,傾角4°,斜長130.0m,凈斷面9.98m2。井筒內裝備一條帶寬1.2m的帶式輸送機,擔負全礦井的煤炭提升任務,兼做進風井。動力、信號電纜和灑水管路沿該井筒敷設。

        一副斜井:凈寬3.40m,傾角4°,斜長130.0m,凈斷面9.98m2。敷設灑水管,擔負全礦井的輔助提升任務,兼做進風井和安全出口。

        二副斜井:凈寬4.50m,傾角4°,斜長164.3m,凈斷面14.70m2。敷設灑水管,擔負液壓支架下放任務,兼做進風井和安全出口。

        一采區回風斜井:凈寬3.40m,傾角25°,斜長121.5m,凈斷面8.28m2。擔負一采區的回風任務,兼做安全出口。排水和壓風管路沿該井筒敷設。

        二采區回風斜井:凈寬3.40m,傾角30°,斜長104.0m,凈斷面8.28m2。擔負二采區的回風任務,兼做安全出口。

        礦井各井筒特征見表1-3-5。

        各井筒平面布置見圖1-3-1、1-3-2、1-3-3、1-3-4。

        (六)井底硐室

        根據生產和安全需要,在井下設有主變電所、采區變電所、主排水泵房、管子道、水倉、井下消防材料庫。

        主變電所設置在井底膠帶運輸大巷和一副輔運大巷之間,主排水泵房設置在回風斜井井底附近。根據主排水泵房位置,設計將水倉布置在二副輔助運輸大巷北側。井下涌水由回風斜井排出。主、副水倉平行布置,長度100m,有效容積300m3。

        主變電所、主排水泵房、井底水倉、井下消防材料庫采用素混凝土砌碹支護。

        (七)采區布置及主要設備

        1、采煤方法

        4號煤層厚度0.95~5.20m,平均3.06m,傾角1°左右,為全區穩定可采的近水平厚煤層。局部含夾石1層,屬簡單~較簡單結構。頂板巖性為灰色細砂巖、砂質泥巖,底板為灰~深灰色砂質泥巖、泥巖、細砂巖。適合于綜合機械化開采。

        5號煤層厚度1.40~3.80m,平均2.20m,其頂板巖性為灰色泥巖、灰白色砂泥巖,底板為灰色砂質泥巖、灰白色細砂巖。為穩定煤層。

        根據4、5號煤層的賦存狀況和井田開拓特征,結合礦井設計規模,確定礦井4、5、5-1、5-2號煤層均采用長壁綜采一次采全高的采煤方法,頂板采用下行全部垮落法管理

        2、采煤工作面主要設備

        礦井以一個生產采區、一個綜采工作面保證礦井設計生產能力。在此前提下,結合工作面采高、4號煤層的煤質特征對工作面采煤、裝煤、運煤方式進行確定和設備選型。

        工作面采煤設備:選用MGTY300/700-1.1D型無鏈雙滾筒采煤機,最大采高3.5m,截深0.6m,電機功率700kW。

        工作面運煤設備:采煤運輸設備選用與采煤機配套的SGZ764/630型可彎曲刮板輸送機,鋪設長度180m,運輸能力800t/h,電機功率2×315kW。

        根據工作面運煤設備的運輸能力,回采工作面膠帶順槽運煤設備選用SSJ1000/2×200kW型可伸縮膠帶輸送機,鋪設長度1300m,運輸能力1200t/h,電功功率2×200kW。

        破碎機選用PCM 110型顎式破碎機,破碎能力1000t/h,電機功率110kW。

        轉載機選用SZZ764/160型刮板轉載機,輸送能力1200t/h,電機功率160kW。

        回采工作面主要設備配備詳見表1-3-6。

        3、掘進工作面主要設備

        根據采煤工作面年推進度,本著以保證礦井正常生產時合理的采掘關系為原則,礦井移交生產及達到設計生產能力時,共布置兩個煤巷綜掘工作面。

        掘進工作面主要設備配備見表1-3-7。

        4、采區布置

        根據礦井開拓部署,結合礦井規模和采煤工作面裝備水平,礦井移交生產和達到設計生產能力時,共布置一采區一個生產采區。一采區位于1號鉆孔以西,采區內4號煤層賦存穩定,儲量可靠,地質構造及水文地質條件簡單,對礦井及早達產和穩產高產均十分有利。一采區南北走向長1.77~2.51km,東西傾斜寬1.41~2.25m,面積5.08km2,4號煤層可采儲量15.5Mt,采區設計生產能力按1.2Mt/a考慮,可服務9.3a。

        采區內設輔助運輸大巷、膠帶運輸大巷及回風大巷,均相互平行,其間距均為30m。膠帶運輸大巷、輔助運輸大巷沿4號煤層底板布置,回風大巷沿4號煤層頂板布置。采區采用單翼布置工作面,傾向長壁開采。在大巷的西側布置回采工作面。回采工作面膠帶、輔運順槽均沿4號煤層底板布置,膠帶順槽(兼進風)直接與膠帶運輸大巷相接,并通過順槽聯絡巷與輔助運輸大巷溝通;輔運順槽(兼回風)直接與回風大巷相連,并通過順槽聯絡巷與輔助運輸大巷相接,形成回采工作面完善的運輸、通風、排水、供電及井下消防灑水系統。

        回采方式為采區內采用前進式開采,工作面采用后退式開采,相鄰工作面依次順序開采。

        首采區巷道布置詳見圖1-3-5。

        (1)采煤工作面采高

        井田內4號煤層平均厚度3.06m,依據4號煤層厚度,設計確定采煤機割煤高度3.06m。

        (2)采煤工作面長度

        礦井首采區為一采區,依據首采區煤層賦存特征和礦井設計規模,參照《煤炭工業礦井設計規范》的有關規定,綜合確定綜采工作面長度為180m。

        (3)采煤工作面年推進度

        采煤工作面采煤機截深為0.6m,設計采工作面每個循環進兩刀,循環進度為1.2m,日循環次數為5次,則日循環進度為1.2×5=6.0m。

        采煤工作面年推進度按下式計算:

        年推進度=日循環進度×年工作日×循環率

        采煤工作面年推進度=6.0×330×0.85=1683(m)

        5、礦井生產能力計算

        (1)采煤工作面生產能力計算

        采煤工作面生產能力按下式計算:

        A采=M·l·L·r·C

        式中:

        A采——采煤工作面年產量,t/a;

        M——采煤工作面機采高度,M=3.06m;

        l——采煤工作面長度,l=180m;

        L——采煤工作面年推進度,L=1683m;

        r——煤的容重,r=1.33t/m3;

        C——采煤工作面機采回采率,取0.95;

        則A采=3.06×180×1683×1.33×0.95

        =1171260(t/a)

        =1171.3(kt/a)

        (2)掘進工作面掘進煤量計算

        礦井移交生產及達到設計產量時,井下共裝備兩個煤巷掘進工作面,掘進斷面平均14.2m2,掘進工作面年總推進度為4000m,則掘進工作面掘進煤量計算如下:

        A掘=4000×14.2×1.33=75544t/a=75.5kt/a

        (3)礦井生產能力計算

        A礦=A采+A掘=1171.3+75.5=1246.8kt/a=1.25Mt/a

        可滿足礦井1.20Mt/a設計生產能力的要求。

        6、采區煤炭運輸、輔助運輸、通風及排水系統

        (1)運煤系統

        采煤工作面(可彎曲刮板輸送機)→膠帶順槽(可伸縮膠帶輸送機)→膠帶運輸大巷(強力帶式輸送機)→主斜井(強力帶式輸送機)→地面。

        (2)材料設備等輔助運輸系統

        地面材料設備→一、二副斜井(防爆無軌膠輪車)→一、二副輔助運輸大巷(防爆無軌膠輪車)→順槽聯絡巷(防爆無軌膠輪車)→工作面輔運順槽(防爆無軌膠輪車)→回采工作面。

        (3)通風系統

        地面新鮮風流→一、二副斜井(主斜井)→一、二副輔助運輸大巷(膠帶運輸大巷)→順槽聯絡巷→膠帶順槽→回采工作面(乏風)→輔運順槽→回風大巷→一采區回風斜井(主扇風機)→地面。

        (4)排水系統

        工作面順槽(小水泵)→順槽聯絡巷(小水泵)→二副輔助運輸大巷(水溝)→水倉→主排水泵房(主排水泵)回風大巷及排水管→一采區回風斜井井筒及排水管→地面→井下水處理站調節池。

        二、提升、通風、排水和壓縮空氣設備

        (一)提升設備

        經計算,主斜井DTⅡ型帶式輸送機的技術參數及選型結果如下:

        帶寬:B=1200mm

        運輸能力:Q=1000t/h

        機長:L=480m

        帶速:V=2.5m/s

        傾角:α=-0°48'31"~4°~9°

        電動機:YB2315L1-4,一臺,功率N=160kW;

        減速器:H3SH13+FAN-25,一臺,速比i=25;

        制動器:BYWZ5-500/121,N=0.33kW,一臺;

        膠帶:ST630,強度630N/mm,阻燃抗靜電;

        自控液壓拉緊裝置:ZYL400型,N=4kW;

        配備保護裝置一套,包括雙向拉緊開關、跑偏保護開關、溜槽堵塞檢測器、打滑檢測器、溫度煙霧保護檢測器、防縱向撕裂、斷帶保護裝置等。

        井口房內設低壓配電室及控制室。低壓配電室選用JDK-1型低壓配電柜為帶式輸送機驅動電動機、附屬低壓用電設備及井口房照明等提供380/220V電源,低壓380V母線結線方式為單母線不分段,兩回380V電源引自礦井工業場地10kV變電所380V母線不同母線段,一回工作,一回備用。

        帶式輸送機采用電氣軟起動柜實現帶式輸送機的軟起動、軟停車;采用PLC控制系統,實現主斜井帶式輸送機與井底給煤機,地面生產系統間順序起停閉鎖。控制系統設煙霧、溫度、灑水滅火、縱撕、斷帶、膠帶跑偏、打滑、料斗堵塞、拉緊裝置極限位置保護、沿線急停閉鎖等保護。

        2、副斜井提升

        副斜井傾角α=4°,采用防爆膠輪車運輸,擔負礦井矸石、材料、坑木及大件設備的提升下放任務。

        (二)礦井通風設備

        礦井所需風量:QK=73m3/s

        礦井所需風壓:通風容易時期Hkmin=689.7Pa

        通風困難時期Hkmax=1378.9Pa

        風機所需風量:QF=KLQK=76.65m3/s

        風機所需風壓:HFmin=889.7Pa

        HFmax=1578.9Pa

        利用現有FBCDZ-6-№19A軸流式通風機兩臺,配YB型 6極,380V,90×2kw電動機驅動,一臺工作,一臺備用,滿足礦井通風需要。

        (三)排水設備

        正常涌水時:Qb=12m3/h;

        最大涌水時:Qbmax=24m3/h;

        揚程:H=73.905m

        根據水泵所必須的排水能力,利用現有MD25-30×4礦用耐磨離心水泵三臺,配YB系列,660V,2950rpm,18.5kw電動機驅動,沿回風斜井井筒敷設兩趟排水管路,滿足礦井正常涌水和最大涌水時排水需要。

        (四)壓風設備

        礦井地面無風動工具,僅在井下掘進工作面配置風動設備,風動工具配備見表1-3-8。

        現根據國家安監總局、國家煤監局8月9日頒發安監總煤行[2007]第167號文件,按用于災害防治時,最大班兩班井下總人數每人0.1m/min計算確定壓風系統供風量,計入管路損失系數,海拔修正系數后,所需風量Q=1.2×1.07×50×2×0.1=12.84m3/min。

        利用現有SM445型空氣壓縮機三臺,兩臺工作,一臺備用。SM445A型空壓機,技術參數:排風量10.3m3/min,排風壓力0.75MPa,380/660V 55kW電動機直聯驅動。

        風井工業場地建地面壓風機站,敷設φ140×6mm無縫鋼管一趟滿足井下用風要求及災害防治。壓風管路經地面由回風斜井、回風大巷送至井下掘進工作面及壓風自救設置地點,壓風自救系統設置在井底車場、中央變電所、主排水泵房、膠帶機裝卸載硐室及距采掘工作面25~40m的巷道內、放炮地點、撤離人員與警戒人員所在的位置以及回風道有人作業處。

        驅動電動機380V供電電源由風井工業場地低壓配電室直配。

        三、井上、下主要運輸設備

        (一)井下主要運輸設備

        1、大巷煤炭運輸方式及設備

        礦井初期大巷煤炭運輸巷道為4號煤膠帶大巷,該巷沿4號煤層底板布置,傾角0.5°~1.0°。該巷全長1356.9m。該巷擔負礦井1.20Mt/a井型時的全部煤炭運輸任務,日運煤量4000t。該巷與一采區工作面膠帶順槽直接相接,中間無煤倉等緩沖設施,因此4號煤膠帶運輸大巷膠帶選型時,既要符合巷道的特點,又要與回采工作面順槽膠帶運輸能力相適應。

        根據上述資料情況及要求,結合回采工作面順槽膠帶的選型情況,4號煤膠帶大巷煤炭運輸設備經計算選用帶寬1200mm的帶式輸送機。

        2、井下輔助運輸方式及設備

        根據我國煤礦設備標準化、系列化和定型化的要求,礦井輔助運輸設備選用了防爆無軌膠輪車。為了方便液壓支架運輸,設計配備了支架搬運車。

        礦井共選用WqC3J自卸型防爆無軌膠輪車3輛,WC5前后絞接自卸式防爆無軌膠輪車1輛。

        選用AMCD支架運輸車2輛,從神東集團設備租賃站租賃。

        選用WrC20/2J型防爆運人膠輪車1臺。

        為了掘進矸石裝車、運輸和巷道清理、平整及大中件設備短途搬運的需要,配備TY3DFB鏟車一輛。

        四、地面生產系統

        (一)煤質及用途

        1、煤的物理性質

        區內各主要可采煤層的物理性質,顏色一般為黑色至褐黑色,條痕黑褐色。弱瀝青~瀝青光澤。內生裂隙較發育,常為方解石、黃鐵礦薄膜充填。煤層中含黃鐵礦結核。斷口一般呈參差狀,條帶狀結構,塊狀或層狀構造。比重小,性脆,易風化,殘灰為灰白色、黃灰色粉末狀。

        2、煤的化學性質、工藝特征

        (1)工業分析

        水份(Mad):各煤層原煤水分在6.62~13.44%之間,平均8.22~9.51%之間。3煤層平均9.46%,4煤層平均9.51%,5煤層平均8.86%,煤層從上至下水分略降低。

        灰份(Ad):各煤層原煤灰分在3.75~18.83%之間,平均6.16~12.12%之間。浮煤灰分在3.34~10.44%之間,平均在4.67~7.01%之間。其中:3號煤層原煤灰分3.75~8.33%,平均6.16%,屬特低~低灰煤;4-1煤層原煤灰分4.11~16.98%,平均8.03%,屬低灰煤;4號煤層原煤灰分6.02~16.27%,平均10.46%,屬低灰-低中灰煤;5-1號煤層原煤灰分3.83~15.22%,平均8.97%,屬低灰煤;5-2號煤層原煤灰分3.88~9.80%,平均7.08%,屬特低灰煤—低灰煤;5號煤層原煤灰分6.67~18.83%,平均11.99%,屬低灰-低中灰煤;6號煤層原煤灰分4.68~17.92%,平均12.12%,屬低中灰煤。

        揮發分(Vdaf):各煤層原煤揮發分30.89~44.45%之間,平均32.39~34.71%之間。洗煤揮發分31.15~46.31%之間,屬中高-高揮發分煤。

        (2)有害元素

        全硫(St,d):區內各煤層原煤全硫含量在0.12%~1.48%之間,平均0.22~1.00%之間。其中:3號煤層屬特低~低硫煤;4-1煤層屬特低硫煤;4號煤層屬特低硫-低硫煤;5-1號煤層屬特低硫煤;5-2號煤層屬特低硫煤;5號煤層屬特低硫煤;6號煤層可屬低中硫煤。

        磷(Pd):區內各煤層磷含量較低,變化不大,磷含量平均值在0.001%~0.013%之間,可屬特低磷分煤。

        砷(As.ad):區內各煤層砷含量較低,變化穩定,平均值在1µg/g~2.5µg/g之間,含量未超過8µg/g,符合釀造和食品工業燃燒用煤。

        氟(Fad):區內各煤層氟含量平均值在57µg/g~155µg/g之間,平均在值67µg/g~98µg/g之間。

        氯(CId):區內各煤層氯含量平均值在0.023%~0.100%之間,屬特低氯~低氯煤。對工業利用影響甚微。

        (3)元素分析

        碳(Cdaf):區內各煤層浮煤干燥無灰基碳含量均較高且變化穩定。各煤層變化在76.43%~79.75%之間。

        氫(Hdaf)

      :區內氫含量較低,各煤層變化在3.97%~5.89%之間。

       

        氧(Odaf):區內氧含量較高,各煤層平均值變化在13.52%~18.07%之間。

        氮(Ndaf):區內氮含量較低,各煤層變化在0.93%~1.46%之間。

        綜上所述:區內浮煤干燥無灰基碳、氫、氧、氮四種元素,含量穩定,原浮煤含量相差不大。

        3、煤的工藝性能

        (1)煤的發熱量

        區內各可采煤層原煤干燥基低位發熱量(Qnet.d)平均值在25.86MJ/kg~28.10 MJ/kg之間,可屬較高熱值煤。

        (2)氣化性能

        區內煤層當試驗溫度在950℃時其對二氧化碳還原率為80.20%,屬反應性較強的煤。

        (3)煤灰成分、灰熔融性

        ① 煤灰成分

        區內各煤層煤灰成分主要為SiO2和CaO,其次為Fe2O3、Al2O3和SO3等。MgO和TiO2少量。

        ② 灰熔融性

        煤灰熔融性與Fe2O3、CaO等堿性氧化物的含量有著密切的負相關關系。經統計,各煤層軟化溫度(ST)在1120℃~>1310℃之間,可屬較低軟化溫度灰~中等軟化溫度灰煤。

        (4)粘結性和結焦性

        區內各煤層浮煤的粘結指數為0,焦渣類型為2,表明本區煤無粘結性,結焦性差。

        4、煤的工業用途

        區內各可采煤層有害成分低,屬低灰,特低硫~低硫,特低磷~低磷,較高熱值煤。是良好的民用和動力用煤,適用于火力發電,各種工業鍋爐等,也可用于食品釀造工業用煤。在建材工業、化學工業中作焙燒材料。粉煤加粘結劑成形還可制作煤磚、煤球、蜂窩煤等。

        (二)地面生產系統

        1、主井生產系統

        礦井原煤由主斜井帶式輸送機提升出井后,經1號轉載站至篩分間帶式輸送機送至篩分間,帶式輸送機上設置兩臺單側卸料器,可將原煤卸載至原煤儲煤場,進入篩分間的原煤經2臺2WZD-2460圓振動篩將原煤分為+80mm,30~80mm,0~30mm三個品種。+80mm大塊煤經帶式輸送機運至儲煤場存放,30~80mm中塊煤及0~30mm末煤經各自帶式輸送機運至筒倉存放。

        礦井建設直徑φ18m筒倉兩座,分別存儲30~80mm中塊煤(容量3.5kt)和-30mm末煤(容量3.5kt)。為防止塊煤破碎,塊煤倉內壁設螺旋滑道。倉下設電動簸箕式裝車閘門,外銷時開啟閘門裝汽車,電子汽車衡計量,公路外運。

        上筒倉末煤帶式輸送機配犁式卸料器,當筒倉裝滿而礦井仍不停產時,可將末煤卸至儲煤場,儲煤場容量為5kt,用裝載機裝汽車外運。

        2、副井生產系統

        副斜井井筒傾角4°,裝備防爆膠輪車提升下放設備、材料、矸石及人員。

        3、矸石系統

        篩分間矸石大約為20kt/a,礦井矸石量100kt/a,共計120kt/a。

        排矸場地選擇在一副井井口東北側約600m的荒溝中。礦井矸石由膠輪車拉至荒溝排棄,手選矸石經汽車拉至荒溝排棄。矸石填溝后分層壓實,表面覆蓋黃土,綠化造田,達到環保要求。

        (三)輔助設施

        1、機修車間

        礦井機修車間擔負礦井的日常中小型維修和維護任務,礦井設備的大修中修委托鄰近的機電修配廠或社會協作完成。

        機修車間的廠房面積為60×15=900m2。

        主要設備有金屬切削機床七臺,電焊機五臺,鍛壓設備五臺,礦車修理專用設備三臺,3t電動單梁起重機一臺。

        2、坑木加工房

        坑木加工房承擔礦用坑木及型材的加工任務。坑木加工房面積為21×12=252m2,主要設備有木工帶鋸機一臺,木工圓鋸機一臺、萬能刃磨機一臺、鋸條輥壓機一臺及自動帶鋸磨鋸機一臺。

        3、綜采庫

        綜采庫面積為33×15=495m2,內設20t/5t雙鉤橋式起重機一臺。

        五、工業場地布置特征、防洪排澇、地面建筑及煤柱

        礦井工業場地距離公溝村約0.5km,現有公路已通至公溝村附近,新建場外公路0.5km,使之與公溝村的公路相連,再與包府公路相連通。

        包府公路是重要的交通干線,經包府公路向北10km可到達鄂爾多斯市東勝區,向南可至陜西省大柳塔鎮及府谷縣。此外,從礦井工業場地向北經神山25km(神公公路)可與109國道相接,在經109國道向西9km到達東勝區,向東可到達準格爾旗薛家灣鎮。東勝區是鄂爾多斯市市政府所在地,是對外交通的樞紐。

        礦井工業場地內已有道路能通至井口及各主要建筑物處,消防、礦山救護及生產車輛可順利通行。

        由于井口兩側山坡很陡,溝底無平地山坡無臺地、巖層裸露多,溝底呈“V”字形沖溝。為滿足生產工藝流程和必要生產建筑物的設置,需要較大的土石方工程量,才能滿足基本的場地需求。結合實際地形場地分兩個主要臺階布置可使土石方工程量相對少。根據場地地形、工程及水文地質條件,井口為現有井口,而井口前的工程地質條件為小煤窯的采空區,為了避開此不良地質條件,故可利用的場地較窄,導致工業場地布置較長。

        依據建、構筑物的功能和性質,工業場地平面布置大致分三個功能區,即生產區、輔助生產區和行政生活區。

        生產區位于工業場地西、南部,主要設有主井井口房、生產系統及汽車外運場地等;輔助生產區位于工業場地的東南部,主要設置礦井修理車間、綜采設備庫、器材庫及器材棚;行政生活區位于工業場地的東部,主要設置單身宿舍、食堂及浴室等。

        從地質報告中除采空區外未見工業場地內有其它不利于建筑物的地質構造。溝兩側基巖裸露較多,絕大多數建筑物處在挖方區,填土淺的地區,建筑物基礎條件較好,只有少量次要建筑物在填土較深的地段。

        地面爆炸材料庫位于單身宿舍東北側,距人口密集區(食堂、宿舍)距離太近,應拆除,本次設計將地面爆炸材料庫布置于主井井口東側約400m沖溝的臺地上。

        礦井工業場地溝谷兩側基巖廣泛出露,植被稀少,主要地質災害是土地沙漠化嚴重,無泥石流、滑坡等地質災害現象。

        井田范圍內有幾條較大的溝,東北有有賈明溝,西有閆家溝,南有公溝。這些溝都以井田中部呈東西展開的高地為分水嶺。各個溝的雨水都流入勃牛川匯入窟野河注入黃河。

        本礦年生產能力為1.2Mt/a,屬大型礦井。依據《煤炭工業礦井設計規范》的要求,井口和工業場地的防洪設計標準[重現期(年)]按100a考慮,井口按300a標準進行校核。

        本礦工業場地位于分水嶺南側的公溝的一條小支溝末端,井口北面距分水嶺不足500m,東西兩側距分水嶺僅150m左右,井口上方匯水面積不足0.2km2,雨季不會形成洪水流。

        具體防洪排澇措施詳見第六章第二節礦井防治水措施

        井田開采時,礦井工業場地及各種建構筑物均設置了安全煤柱。建筑物保安煤柱寬度是根據地面各建筑物圍護寬度,表土層和巖層厚度,移動角計算的,工業場地建筑物圍護寬度取15m,表土層移動角區45°,巖層移動角取72°。

        第二章 礦井水文地質的基本情況

        第一節 礦井水文地質概況

        一、礦井水文地質情況

        (一)區域水文地質

        1、概述

        東勝煤田屬鄂爾多斯黃土高原的一部分,北部是庫布其沙漠,南部是毛烏素沙漠,處于干旱半沙漠高原氣候。大部分地區被黃土覆蓋,地表植被稀少,覆蓋率極低。年降水量少,蒸發量大。大氣降水大部分以地表逕流形式排泄于黃河,地表受后期流水沖蝕作用形成樹枝狀沖溝,溝谷縱橫,形成復雜的地形地貌特征。

        黃河距煤田百余公里,在周邊西北東三面流徑,是區域唯一長年地表徑流河。地形中部高向南北兩側逐漸降低,區內沿泊江海子—東勝—潮腦梁一帶地形較高,呈東西向延伸,海拔標高1400~1500m,俗稱“東勝梁”, 構成區域性分水嶺。在其南北兩側河川、溝谷縱橫分布。南側主要有烏蘭木倫河、勃牛川等,其地表徑流均通過這些溝谷向東南方向流出區外注入黃河。北側主要有西柳河、罕臺川、哈什拉川等,其地表徑流均通過這些溝谷向北流出區外注入黃河。

        所有這些河川、溝谷均屬黃河水系,枯水季節大部分干涸,僅少數有常年性地表溪流,因連年干旱,補給來源貧乏,溪流變得很小,局部形成潛流。主要溝川兩岸發育著河漫灘和對稱階地。豐雨季節河谷可匯成洪流,歷時短,水量大,可造成災害。

        勘查區位于東勝煤田東南部,“東勝梁”以南。區內地形切割強烈,溝谷縱橫。侏羅系中下統延安組裸露地表,局部被第四系風積沙及松散層覆蓋。基本上三面環川,西界為束會川,東界為暖水川、勃牛川。四道柳川由北向南縱貫本區中部。次一級較大的溝谷還有五圪兔溝、圪丑溝等,多為季節間歇性河流。水流總體由北向南流入勃牛川,而后向南匯入陜西省境內的窟野河,最終注入黃河。干旱區地下水的補給主要來自大氣降水,由于大氣降水的貧乏,使地下水的補給受到限制。

        區內最低侵蝕基準面位于勃牛川、束會川的交匯處,標高1139m。區內各煤層均位于其上,直接充水含水層為延安組(J1-2y)含水巖組,富水性微弱(q<0.1l/s.m)。直接充水含水層的補給源均以貧乏的大氣降水為主。將本區水文地質類型劃分為第一類~第二類第一型,即孔隙~裂隙充水礦床水文地質條件簡單型。

        2、含、隔水層簡述

        根據鉆孔成果,區內含水巖組可劃為以下兩大類,現分別簡述如下:

        (1)松散巖類孔隙潛水含水巖組:該含水巖組巖性主要為沖洪積砂礫石以及風積沙。沖洪積砂礫石主要分布于區內各溝谷之中,風積沙主要分布于勘探區南部。該含水巖組厚度小,富水性一般較弱,水位、水量受降水影響較大。一般在雨季水量明顯增加,旱季銳減,個別泉、井甚至干涸。

        (2)碎屑巖類孔隙、裂隙潛水—承壓水含水巖組:本區由于受新生代以來的剝蝕,延安組上部地層大面積被剝蝕,現僅殘存了延安組中、下部及延長組地層。因此區內僅存的碎屑巖類含水巖組為延安組和延長組。延安組在區內大面積分布,由于上部受剝蝕而殘缺不全,殘存厚度變化較大,一般23.05~220.93m,平均93.93m。巖性組合為灰—深灰色砂質泥巖、粉砂巖及煤層,夾灰色、灰白色中、細粒砂巖。含2、3、4、5、6五個煤組。含水層巖性主要為煤層及中、細粒砂巖。由于本區未做專門性水文地質工作,故利用鄰區資料對其作概略評價。據鄰區勃牛川普查勘探區資料:該含水巖組水位埋深67.54~106.19m,水位標高1200.51~1295.00m,水溫8~13℃,q=0.000431~0.00241L/s.m,k=0.00541~0.00715m/d,水質類型為HCO3~K+Na·Ga型及HCO3·CL~K+Na型水,礦化度0.203~0.666g/L、 PH=7.60~7.70。含孔隙、裂隙潛水,局部為承壓水,富水性弱。

        延長組在本區廣泛分布,巖性以灰綠色中、粗粒砂巖為主夾砂質泥巖及泥巖。由于其巖性膠結致密,裂隙不發育富水性不強,相對為隔水層。

        (二)井田水文地質特征

        井田水文地質特征和區域水文地質特征基本相同,因井田面積小又沒有形成單獨的水文地質單元,不再重復多敘,只把本井田所關聯到的水文地質條件加以敘述。

        1、地表水體

        井田的西部邊緣為哈拉慶溝,區內溝谷發育,地形切割較強烈,地形總體趨勢為中部高周邊低,標高為1340m~1436m。最大地形標高差為96m。

        大氣降水主要沿哈拉慶溝快速流進四道柳川。哈拉慶溝只在雨季有短暫的溪流,其余季節均無水為干溝,所以礦區內無地表水體存在。

        2、構造水文地質特征

        井田構造與區域構造形態基本一致,為一向南西傾斜的單斜構造,傾向S45°W,傾角1~3°。井田內地下水的流向從北東向南西。井田內未發現斷層,所以不會有斷層的涌水、漏水現象。

        3、煤層充水條件分析

        井田內各可采煤層均位于延安組,其直接充水含水層為延安組含水巖組即:松散巖類孔隙潛水含水巖組和碎屑巖類孔隙、裂隙潛水—承壓水含水巖組,其補給源均以大氣降水為主,富水性較弱,水位水量受季節影響較大。

        綜上,井田內水文地質類型劃分為第一類~第二類第一型,即孔隙~裂隙充水礦床,水文地質條件簡單型。

        4、本井田范圍內有大片采空區,據調查無老窯積水現象。

        5、礦井涌水量

        預計公溝煤礦達到設計生產能力1.2Mt/a時礦井正常涌水量為10m3/h,最大涌水量為20m3/h。

        6、鉆孔漏水與封孔質量

        礦井井田內鉆孔均未做封孔檢查,因此開采當中一定要注意鉆孔導水而造成淹井事故的發生。建議煤礦在開采過程中進行礦區和井下水文地質動態觀測,對過去施工的鉆孔封孔質量進行評價,井田內使用中的鉆孔,必須安裝孔口蓋,報廢的鉆孔必須及時封孔,以防止地表水體通過鉆孔涌入井下,發生透水事故。

        二、礦井水患類型及威脅程度

        井田內開采的4號煤層直接充水含水層為延安組(J1-2y)含水巖組,富水性微弱(q<0.1l/s.m)。直接充水含水層的補給源均以貧乏的大氣降水為主。井田內水文地質類型劃分為第一類~第二類第一型,即孔隙~裂隙充水礦床水文地質條件簡單型。

        井田內5-1、5-2、5號煤層均位于延安組中下部,其直接充水含水層也為延安組(J1-2y)含水巖組,其水文地質類型為孔隙~裂隙充水礦床水文地質條件簡單型。但在開采5煤組時,由于4煤組已經開采完畢,因此5煤組礦井充水條件還有4號煤采空區積水。

        第二節 井下排水系統

        一、井下排水

        回風斜井井底設主排水泵房,礦井涌水經敷設于管子道與回風斜井中的排水管路排至地面工業場地井下水處理站水池。

        (一)設計依據

        1、礦井正常涌水量Q1=10m3/h,最大涌水量Q1max=20m3/h。

        2、回風斜井井筒垂深Hs=51.35m,排水管路L1=901.5m。

        (二)設計選型

        1、水泵所必須的排水能力

        正常涌水時:Qb=12m3/h;

        最大涌水時:Qbmax=24m3/h;

        揚程:H=73.905m

        2、水泵及電動機選擇:

        根據水泵所必須的排水能力,利用現有MD25-30×4礦用耐磨離心水泵三臺,配YB系列,660V,2950rpm,18.5kw電動機驅動,沿回風斜井井筒敷設兩趟排水管路,滿足礦井正常涌水和最大涌水時排水需要。

        3、管路選擇計算

        排水管利用現有φ140×6型無縫鋼管,吸水管選用φ159×4型無縫鋼管。

        4、水泵運行工況點參數:

        水泵運行工況點參數見圖6-3-1。

        初期:QM1=30.2m3/h,HM1=106.91m,ηM1=63%,電動機計算功率NM1=16.449kw。

        后期(管路積垢后):QM2=28.22m3/h,HM2=110.01m,ηM2=62.5%,電動機計算功率NM2=15.942kw。

        5、排水能力校驗:

        礦井正常及最大涌水時,均為三臺水泵,一臺工作,一臺備用,一臺檢修;兩趟排水管路,一趟工作,一趟備用。

        礦井正常涌水時排水時間:初期7.95h,后期8.5h。

        礦井最大涌水時排水時間:初期15.89h,后期17.01h。

        6、水泵的供電及控制:

        主排水泵驅動電動機660V供電電源,由毗鄰的采區變電所直配,配電設備設在變電所內,水泵房設緊急停止按鈕和聯系信號裝置。

        二、地面沉淀池排水

        礦井水經地面沉淀池沉淀,再進入凈化處理系統后,礦井安設了兩趟外排水管路,外排水能力可達100m3/h以上。外排水由專用管道排入工業場地外小溪流中。

        礦井工業場地內修建了一道1~2.5石拱涵,寬2.0m,高2.5m,縱坡約為10‰,工業場地上游雨水經該涵洞排入公溝。在該涵洞入口處用鐵絲網罩住,防止樹枝等雜物堵塞涵洞,并派專人清理,且應在雨季前及雨季派人巡視,如有塌陷及時處理;

        在工業場地周邊坡頂上設截水溝,截水溝總長度615 m,梯形斷面,底寬0.4m,上寬1.2m,溝深0.4m,以M7.5砂漿砌MU20片石;

        工業場地內雨水排除,采用漫流和排水明溝(局部地段加蓋板)相結合,沿道路設置,總長450m,矩形斷面,0.4×0.4m,以M7.5砂漿砌MU20片石;

        風井場地原處于兩個小沖溝交匯處,建設已對其進行平整,且已在場地內設置一道1~1.5石拱涵,寬1.5m,高1.2m,縱坡約為8‰。經計算,該涵洞可以滿足風井場地防洪要求。

        臨時排矸場地所處的沖溝較小,矸石填溝應由溝頭開始,矸石每堆高5m,覆蓋50cm黃土壓實,溝滿后用1.0m厚的黃土覆蓋,壓實后可種植樹木綠化。在溝口應設置一道攔矸壩,長120m,高12m,并沿溝中心設置一道1-2.5m涵洞,長約130m,將該沖溝的水排出場地外,使臨時排矸場地不受洪水威脅。

        第三章 礦井主要水害

        第一節、礦井充水因素分析

        (一)充水水源

        一)充水水源

        1.地表沖溝水

        沖溝水沿途接受泉水及煤窯水補給,雨季還有較大面積大氣降水匯入,水量較大,這些沖溝多位于含煤地層露頭地帶,沖溝附近的網狀、脈狀裂隙密集,它們與煤層風化、氧化帶直接接觸,沿溝溪一帶開采煤層時,沖溝水沿風化裂隙或采礦裂隙滲入或突入礦井,為礦井淺部開采的直接充水水源。

        2.井田內開采的4號煤層直接充水含水層為延安組(J1-2y)含水巖組,富水性微弱(q<0.1l/s.m)。直接充水含水層的補給源均以貧乏的大氣降水為主。井田內水文地質類型劃分為第一類~第二類第一型,即孔隙~裂隙充水礦床水文地質條件簡單型。

        井田內5-1、5-2、5號煤層均位于延安組中下部,其直接充水含水層也為延安組(J1-2y)含水巖組,其水文地質類型為孔隙~裂隙充水礦床水文地質條件簡單型。但在開采5煤組時,由于4煤組已經開采完畢,因此5煤組礦井充水條件還有4號煤采空區積水。

        3.小煤礦、老窯采空區積水

        本礦區范圍內老窯較多,本次調查老窯6個。根據走訪,6個老窯中基本在風氧化帶附近,對將來開采影響不大。

        二)充水通道

        1.巖石天然節理裂隙

        礦區內的延安組(J1-2y)含水巖組,富水性微弱(q<0.1l/s.m)。直接充水含水層的補給源均以貧乏的大氣降水為主。井田內水文地質類型劃分為第一類~第二類第一型,即孔隙~裂隙充水礦床水文地質條件簡單型。

        2.人為采礦冒落裂隙

        未來的采煤活動將產生大量的采礦裂隙,這些人為裂隙也會溝通上覆含水層與含煤地層的水力聯系,成為地下水活動的良好通道。

        3.斷層破碎帶

        礦區雖無大落差導水斷層,但小落差斷層發育, 其破壞了地層的完整性、連續性,降低了巖石的力學強度,塑性巖石中斷層破碎帶含水性和導水性不強,剛性巖石中斷層破碎帶有一定含水性和導水性,可能連通含煤地層上、下部的中、強含水層或地表水,加之未來礦床開采中,人工采礦裂隙大量出現,改變了斷層帶附近應力場和地下水的天然流場,地表水、地下水更可能沿斷裂帶進入礦井。

        4.小煤礦和老窯采空區

        礦區外圍有大小不一的小煤礦和老窯,其廢棄采面或巷道會成為老窯水、采空區積水、部分地表水進入礦井的通道。

        三)充水方式

        由于礦井直接充水含水層露頭分布廣,接受大氣降水補給強,為中等含水層,充水通道主要以巖石地表風化裂隙和采礦節理、裂隙為主,規模一般不大,少量為斷層、老窯巷道,因此未來礦井充水方式主要以滲水、滴水、淋水為主。

        四)地表水、地下水動態變化

        本區地表水、地下水受大氣降水影響,其流量、水質變化均與降水的季節和強度相對應,雨季流量增大,礦化度減少,枯季則相反。地下水以泉或分散流形式補給溪溝,各含水層無直接的水力聯系,且地下水動態變化顯著,周期性較明顯,并具滯后現象。

        第二節、礦井主要水害類型

        根據充水因素分析,該礦礦井主要水害類型為地表水水害、裂隙水水害構成,其采空區為其提供蓄水空間,是該礦防治水的重點。礦井采終時的涌水量雖不大,但在開采下一層煤時,上一層采空積水會潰入下一層煤,影響礦井正常生產,甚至發生人身傷亡事故,會給礦井防治水工作帶來一定難度。建議礦井在今后生產建設中采取以下防治水措施

        加強礦井地測防治水的預測預報工作,建立和完善水害防治規章制度,編制完善防治水設計,建立水害防治的長效機制,建立合理完善的礦井防排水系統,按照“安全第一,預防為主,綜合治理”的方針,堅持水害防治“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采(掘)”的十六字原則,加強地測防治水技術基礎資料的收集和管理,加強現場涌水量測量及水害預測預報,加強職工教育培訓,了解掌握突(透)水預兆知識。在今后生產和建設過程中,應采取“防、堵、疏、排、截、探、攔”七項水害綜合治理措施,提前對存在采空積水區域進行探放和疏導,加強對茅口灰巖含水層的防范,杜絕礦井透水事故發生,實現礦井安全生產。

        第四章 礦井主要水害治理方案

        第一節 礦井發生突水的原因分析

        礦區充水水源,正常情況下為頂板的孔隙裂隙含水層,并受地表水、大氣降水影響,但因該含水層富水性極弱而水量較小,不會對礦井生產造成威脅。

        根據礦區水文地質條件可能會發生的水害有:

        1.掘進時可能遇到小的地質構造,產生裂隙水;

        2.上部老窯采空區區積水,在采掘過程中可能滲入采掘空間或生產施工過程中管理不善可能造成潰入采掘空間造成透水事故;

        3.鉆孔封孔不徹底,回采或掘進時遇未封孔鉆孔,導致礦井突水。

        4、開層下層煤時 ,上層煤采空區產生積水,滲入開層層造成事故。

        第二節 礦井水防治的整體規劃

        一、礦井水防治整體思路

        礦井水的防治是為了防止水害事故的發生,確保礦井建設和生產的安全,減少礦井正常涌水及降低生產成本,使煤炭資源得到充分合理的回收。為此,就必須做大量的防治水工作。

        根據礦區的主要水害類型,應采取相應的“探、防、堵、截、排、疏”等綜合防治措施。

        1、探:必須配備相應的探、防水設備,編制探防水設計,對采空區積水等情況不明的地段,堅持采取“有疑必探、探防結合”、“先探后掘、長探短掘”的原則。通常在下述情況下需要超前探水:①巷道掘進接近采空區;②巷道掘進接近斷層;③巷道接近或需要穿過強含水層;④采掘工作面接近各類防水煤柱時;⑤采掘工作面有明顯出水征兆時。

        2、防:巷道或工作面接近被淹井巷、積水老窯、隱伏導水斷層時,應根據實際情況,應預留足夠的防水煤柱、隔水煤柱的措施,以防治透水事故的發生,以達到安全生產的目的。

        3、堵:在地表主要徑流地帶修建排水溝、防洪溝,將地表水引出礦區排泄,從源頭上減少地表水的入滲。

        4、截:根據礦井涌水量、突水量及透水量的大小,在礦井下修建水倉,截斷及緩沖礦井涌水、透水對工作場所的危害。

        5、排:井下應修建排水溝等設施,每次下大到暴雨時和降雨后,應及時觀測水情,查看井下涌水情況,應根據涌水量的大小,配足相應的抽排水設備及檢修和備用的抽排水設備,排水能力必須根椐礦井涌水量的大小滿足《防治水規定》、《煤礦安全規程》要求。

        6、探明地下水源后,根據水量大小,有計劃的進行防治,將其疏干,消除水害對生命財產的威脅。

        以上所述防治措施都有一定的使用條件和局限性,在采掘過程進一步加強礦井水文地質工作,觀測礦井內含水巖層出水性質,儲水斷層的導水性質,及附近老窯積水的位置,預測老窯采空區水量,總結活動規律。

        井下探水,在井下掘進工作面,接近含水層斷裂帶、陷落柱、老空區等可能積水地點,必須進行探水工作,堅持“有疑必探、先探后掘、先治后采”的探放水原則。

        探明地下水源后,根據水量大小,有計劃的進行防水,將其疏干,消除水害對生命財產的威脅。

        排水時嚴格控制排水速度和排水量,以免引起地面的塌陷速度增快和地面建筑物的變形、傾斜、墻體開裂和井泉水位急劇下降。

        建立可靠的排水系統和排水設施,加強維護,必須具備應急備用水泵,保證正常排水不淹井。

        水倉的淤積每半年至少清挖一次,雨季前必須清挖一次,保證正常儲水量,水溝的淤積要經常清挖,保證流水暢通。

        保證水泵正常運轉,備用泵保持良好狀態。水泵、水管、閘門、排水的電線路,必須經常檢查和維護,在雨季前,必須全面檢查一次,并對全部工作水泵、備用水泵和檢修水泵進行一次聯合排水試驗,發現問題即時處理。

        水倉水位要經常保持在最低限度,水泵工要嚴守工作崗位,當出現停電或發生其它意外停泵時要即時向值班人員匯報水位上升情況。

        在巷道布置上盡量不揭露富含水層及落差較大的斷面,保證巷道圍巖有足夠的承受水壓能力,當必須揭露富含水層時,必須制定防水措施。

        巷道的排水溝保證暢通,在采掘過程中對一些涌水點采取疏堵結合的原則進行防治,有水害威脅的區域要留設足夠的防水煤柱,保證安全。

        二、礦井水防治整體規劃的確定

        根據搜集、整理到的我礦水文地質資料可以看出,我礦的防治水工作重點和難點在于地層裂隙水及巖溶水底板延安組(J1-2y)含水的防治上,從源頭上掐住或減少對地層破壞,加強的探放水管理,就可以從根本上減少和降低水害的風險,同時再輔以各項地面水防治措施,基本上就可以解決我礦的水害防治工作。

        由于我礦地表為山地地帶,地表有沖溝發育,地形較為崎嶇。經過實地踏勘,發現其對煤礦安全生產存在一定威脅。隨著礦井建成生產進一步形成采空區都市。在采空區上部、斷裂構造帶附近及厚度適宜的地段上,局部可能形成了地面裂隙和塌陷。經查明,在井田周邊現無其它非法小窯進行開采。

        針對上述情況,特提出水害整體防治規劃如下:

        ㈠、防治突水規劃

        1、因井田勘探工程較少,要進行補充勘探,完善水文補勘,分析地層水的賦存規律,明確老空水的靜水位標高及水力聯系,對隔水層的厚度承壓進行專門的驗算,進一步查清老空水對2號煤層開采中的影響及能否造成大的水患,不斷完善4和5號煤層的防治水方案。

        2、對有突水危險的鉆孔必須留設合理的保護煤柱或進行探放水,對已知未封和封孔質量差的鉆孔要視具體情況重新加封,以防鉆孔突水。

        3、在已探明或推測有斷層、陷落柱的地方、向斜柚部附近進行采掘作業時,要用物探、鉆探相接合的地質分析法,堅持按規程要求做好超前防治水工作,對井巷工程需要通過的導水斷層帶,必須進行超前預注漿堵水或疏干,并加強井巷支護,對可能存在隱伏導水構造的回采工作面等,必須經物探,普查鉆探重點驗證。

        4、進行開拓延伸井巷工程時,嚴格按照“有掘必探,先探后掘”的原則,特別是接近揭露或接近主要含水層,必須采取有力措施,配備可靠的排水設施,嚴格按照作業規程、探放水設計、探放水措施進行探放水。禁止在沒有設立可靠的排水設施前,揭露和接近主要含水層。

        ㈡、防地表水入井規劃

        1、對采空區上部形成了地面裂隙和塌陷,采用注漿充填的辦法,堵死或減少采空區內補給源頭,對發現的漏水溝渠和河床要及時堵漏,地面裂隙和塌陷地點必須及時填塞;

        2、在1130(4號煤層開采區)系統巷道及工作面的布置中,由于該區域地質構造較不是很復雜,采掘工作開工前要編制防治水措施和開采方案,確定安全煤(巖)柱的留設參數。在巷道掘進時嚴格執行探放水措施,并對頂板巖性及涌水情況進行定期觀測、分析,回采過程中要嚴格按照批準的設計要求控制開采范圍、開采高度和防隔水煤(巖)柱尺寸,以防地表水通過裂隙滲入井下巷道。

        3、在雨季時防治水部門要派專人定期對井田范圍內地表裂隙、陷落及積水情況進行摸底排查。對容易積水的地點應修筑溝渠,排泄積水;對范圍大的無法填平的低洼地帶,應用水泵抽水,防止水滲入井下;在各井筒附近應修筑防洪堤,并每年汛期前必須將井筒周圍的導水渠挖好疏通,并由專人負責。

        ㈢、防治采空區水規劃

        1、建立地面水文觀測系統,定期觀測各個水文孔情況,分析研究地下水活動規律,保證正常生產。

        2、健全采空區探放水體制

        對采空區要按照規程的有關規定進行密閉,留設導水孔,加強觀測,及時將采空水排出;建立井田及老窯采空區動態管理機制,掌握其采空范圍、涌(積)水情況,防止采空區積水涌入礦井,造成涌(突)水事故的發生。

        第三節 井下水害治理方案

        目前國內采用的防治水害措施主要有留設防水煤巖柱、井下探放水、疏干降壓、注漿堵水等措施。

        一、留設防水煤巖柱

        采用留設防水煤巖柱的方法把導水裂隙、老窯采空區水、地表河流隔離,保證采掘工作面的安全生產。

        二、井下探放水

        采掘工作必須執行“有疑必探,先探后掘、先治后采”的原則,在遇到下列情況之一時,必須探水:

        (1)接近水淹或情況不明的井巷、老空、老窯或小煤礦時;

        (2)接近含水層、導水斷層、含水裂隙密集帶、溶洞或陷落柱時;

        (3)接近或需要穿過強含水層時;

        (4)接近未封閉或封閉不良的導水鉆孔時;

        (5)接近各類防水煤柱或打開隔離煤柱放水時;

        (6)接近水文地質條件復雜的地段,采掘工作有突(出)水征兆時;

        (7)接近有水或有稀泥的灌漿區時;

        (8)采掘地點受頂底板承壓含水層的威脅,其巖柱厚度小于計算的安全值時。

        生產中要加強頂板圍巖裂隙探測工作,防止發生透水事故,每個掘進工作面配備1臺ZLY-500或ZDY-500型液壓鉆機,掘進過程中要邊掘邊探、先探后掘。

        三、疏干降壓

        疏干降壓是指借助于各種不同的排水工程(井筒、巷道、石門、鉆孔、溝渠等)和相應的排水設備,疏干煤層頂板或煤層含水層水,迫使煤層底板含水層水降低到一定水平,使采掘工作得以在水量盡可能小甚至完全疏干的條件下進行。

        (1)疏干降壓方法的選擇:

        礦井疏干降壓主要有三個方法:

        方法一:地表疏干

        地表疏干主要用在預先疏干階段,是在地表鉆孔中用潛水泵預先降低含水層的水位或水壓的疏干方式,常用于煤層賦存淺的露天礦。隨著高揚程、大流量潛水泵的出現,井工礦也可采取此種方式。

        地表潛水泵預先疏干較之井下并行疏干方式,具有施工方便、速度快、投資和管理費用較低、安全可靠等優點,且排出的地下水水質未受煤層污染,便于綜合利用。

        方法二:地下疏干

        地下疏干主要用在并行疏干階段,通常采用巷道疏干和井下鉆孔疏干方式。

        方法三:聯合疏干

        聯合疏干常用于水文地質條件復雜的礦井,或水文地質條件趨向惡化的老礦井。由于經濟上和安全上的考慮,單純疏干或單一礦井的井下疏干不能滿足礦井生產要求時,應考慮采用井上下配合或多井的聯合疏干方式。

        四、安全技術措施

        (一)探放水安全技術措施

        1.在接近采空區、含水層、導水斷層、可能與河流等水體相通的斷層破碎帶時,應加強探水工作。

        2.打開水體隔離煤柱前要作好探水工作。

        3.接近斷層、陷落柱、未封閉又可能突水的鉆孔時應加強探水。

        4.在采動影響范圍內有承壓水等又存在隔水巖柱厚度不清,在接近水文復雜地段又情況不明時,要加強探水。

        5.在采、掘工程接近其它可能突水段時要加強探水。

        6.堅持做到“接近構造前及時探水”、“先探后掘”。

        7.在礦井建設和生產過程中,要高度重視小斷層導水性的探查工作,必要時應及時注漿預防突水。

        8.在具體地點探水之前,要認真編制探放設計和安全技術措施,并嚴格落實。

        9.探放水期間防止有害氣體溢出的措施

        (1)在進行打眼前,對鉆孔附近的有害氣體進行檢測,當氣體超限時停止作業,采取措施處理完畢后方可施工。

        (2)鉆孔接近積水區5m的位置,鉆孔速度減慢,并專人檢查有害氣體。

        (3)在鉆孔貫通積水區時,不要急于拔出鉆桿,觀察是否有有害氣體涌出現象,如果有有害氣體超限,要及時切斷電源,撤出人員,并采取有效的通風方式進行處理,只到有害氣體正常后方可進行其它作業。

        10.必須及時排查分析本礦井區域內的老空積水情況,定期收集、調查、核對相鄰礦井和廢棄老窯情況,并建立臺帳。本礦井積水區和礦井界外100m范圍內的相鄰礦井采掘工程積水區必須標繪在采掘工程平面圖等有關圖紙上;每半年至少核實一次積水區的積水量、積水上下限標高,修訂積水線、探水線和警戒線。

        11.對礦井新開拓的采區、采掘工作面要進行水文地質條件分析,地質“三書”要闡明新開拓的采區、采掘工作面受水害威脅程度,并制定相應的防治水措施,確保生產安全。

        12.礦井接近水淹或可能積水的井巷、老空、老窯或相鄰礦井時,不得直接使用巷探;情況不清或存在的可疑地點,應采用物探、化探或鉆探的方法,探查施工區域四周、上下方是否存在積水區。凡受井巷、老空、老窯或相鄰礦井積水威脅的作業地點,未進行探放水的,不得進行采掘作業。

        13.掘進工作面接近探水線時,必須編制探放水設計,超前探放水,并制定和落實防治瓦斯及其他有害氣體危害等安全措施。采煤工作面受老空區積水威脅時,必須編制專門的探放水設計,嚴格按批準的措施執行。

        14.礦井探放水時,必須撤出受水害威脅區域內的所有無關人員:有突水預兆時,必須立即撤出井下受水害威脅區域內的所有人員。

        15.礦井探、放水工程必須由礦井總工程師組織地測、技術、安監、生產、施工單位等有關人員,對工程質量進行驗收、評價

        16.礦井修建水閘墻封堵老空區積水時,必須委托有資質的單位設計和監理。對已建成的水閘墻,要安裝自動監測監控系統,采取有效的防突水措施并納入水害應急預案

        17.礦井在難以排除的水淹區積水面以下的煤巖層中進行采掘活動時,必須按有關規定編制開采設計,經上級主管部門批準后方可施工。

        18. 相鄰采空區與本礦井相透,無法留設防水安全隔離煤(巖)柱的,應采取有效措施,確保安全。

        (二)疏水降壓安全技術措施

        1.回采工作面回采結束時,應在封閉采空區的密閉上設出水孔,防止采空區積水。

        2.放水前應對水量、水壓及煤層透水性進行分析并預測,根據排水設備能力及水倉容量,制定放水的步驟并控制放水量,避免盲目性。

        3.放水過程中要注意水量的變化、出水清濁、有無雜質以及有無有害氣體等情況,發現異常時及時采取措施。

        4.疏放水前應成立疏放水領導小組,制定出疏放水措施,疏放水由經驗豐富的人員來操作,作業人員應熟知避災路線,在疏放水期間領導小組成員要現場跟班指揮。

        5.疏放水地點撤退路線上要有良好的照明,保證撤退路線暢通。

        6.為防止高壓水和碎石噴射或將鉆具壓出傷人,在水壓過大時,應采用反壓和防噴裝置,并用檔板背緊工作面以防止套管和煤壁突然鼓出,檔板后要安設頂柱或木垛,然后再進行放水。

        7.情況緊急時工作人員應立即撤出工作面。

        8.事先應制定好安全措施,并嚴格貫徹落實。

        (三)合理確定探水線,探水與掘進合理配合

        探水線,即開始探水的邊界線。《礦井水文地質規程》規定,積水老空區探水線(警戒線)是采掘工程平面圖上標注的積水區及其最洼點的具體位置和積水外緣標高,向外推60 m所劃定的積水老空區的警戒線。工作面進入積水警戒線后,必須超前探放水,并在距積水實際邊界20m處停止采掘作業,進行打鉆放水,在確認積水已被基本放凈后,方可繼續進行采掘作業。但在生產過程中,有的煤礦根據“在老空積水區邊界位置準確,水壓不超過1MPa的情況下,探水線至積水區的最小距離,煤層中不小于30m,巖層中不小于20m。”確定探水線,且取下限值,這是不很可靠的。因為在現有手段下,對冒落帶和導水裂隙帶最大高度的計算,因受地質條件變化等影響,得出的數據是不很精確的;對采空區的測量、填圖等由于受時空變化和計算時比例尺換算等因素影響,其采空區的邊界位置,尤其是最洼地是很難準確描述的。對此,必須心中有數,并根據實際情況合理調整確定探水線。

        1.平巷與上山配合探水:在同一煤層內,上部掘進上山,此時應先探水掘進平巷,然后再掘進上山,這樣可避免上山掘進的危險性,又可減少上山掘進的探水工作量。

        2.隔離式探水。在水量大、水壓強、煤層松軟和節理發育的情況下,直接探水很不安全,需要采取隔離方式進行探水,如掘石門時,在石門中預先探放積水;或在巷道掘進迎頭砌隔水墻,在墻外探水;此外,當相鄰的煤層間距大于20m時,還可采用隔離層打孔的方法,探放另一煤層的老空積水。

        第五章 實施計劃及預期效果

        第一節 項目實施計劃

        一、項目組織機構

        公溝煤礦成立由礦長任組長、技術為副組長、各部門負責人為成員的領導小組,統一領導和協調礦井水害綜合防治工作。同時,成立礦防治水工作領導小組辦公室,具體負責防治水的各項工作。對水害綜合防治工作強化管理功能,實行全過程監督,確保水害綜合防治工作的順利完成。

        二、項目資金管理

        制定資金管理辦法,確保水害綜合防治工作資金足額到位;設立專門帳戶,專款專用;資金要統一管理,統一調動,確保資金全部用于水害綜合防治工程之中;總經理要定期對水害綜合防治資金的運作進行監督。

        三、項目實施保障措施

        1.建立健全各項制度,抓好項目的實施和管理;

        2.做好設備購置、到貨驗收、安裝、調試到投入使用全過程的管理工作,確保項目投入的設備充分發揮效能;

        3.制定施工安全技術措施

        四、項目實施計劃

        具體安排如下:

        1.2012年5月前:

        進一步完善雨季防治水措施,建立起井田周邊采空區動態管理臺帳。

        2.2012年5月~7月:

        調研資料,進行采空區水體富水特征的屬性研究,進一步從理論上分析研究公溝礦井水文地質條件特征和水文長觀孔施工地點、層位,確定各含水層徑流、補給、排泄條件。

        3.2012年8月~2013年10月:

        根據水文長觀孔所揭露的地質信息,利用彈塑性理論建立起各主采煤層上覆巖體內的裂紋的非線性應力應變關系;根據裂隙巖體損傷本構模型,進行數值計算。

        4.2012年11月~2013年5月:

        完善采空區上部地面裂隙和塌陷區域治理方案,完成其它采區采煤的防治水措施和開采方案的編制。

        5、2013年12月底前:

        完善井田內其它采區水文補勘工程,分析老空水的賦存規律,明確老空水的靜水位標高及水力聯系,對隔水層的厚度承壓進行專門的驗算,進一步查清老空水對各煤層開采中的影響及能否造成大的水患。

        一、2012年

        1、要建立防治水機構,明確安全生產管理人員在防治水工作中的責任。

        2、購置探放水設備,完善防治水管理制度,探放水工作。

        3、完成水文地質調查工作,完成水文地質調查報告、水文地質物探報告。

        4、編制礦井探放水設計,根據探放水設計編制各工作面的探放水安全技術措施

        5、完成礦井防治水圖件的繪制并逐步完善。

        6、完成地面防洪設施的修建。

        7、編制年度“雨季三防”預案和措施,做好雨季巡查工作。以后每年必須編制年度“雨季三防”預案和措施并認真執行。

        8、完成礦井排水系統的建設。

        二、2013年

        1、建立防治水基礎臺帳。認真收集數據,實行計算機數據管理并及時進行修正。

        2、雨季做一次排水能力全負荷試驗,以后每進行一次。

        3、完成礦井防治水工作質量標準化管理。

        4、認真收集礦井水文地質資料,并與原水文地質報告核實,如有不相符時,必須對礦井水文地質報告進行修改補充。

        5、進一步完善礦井涌水量觀測臺帳,完成礦井涌水量與各種相關因素曲線圖的會制。

        三、2014年

        1、進一步完善防治水圖件和基礎臺帳管理。

        2、認真收集采掘工作面的水文地質資料,分析礦井涌水量與采掘活動的關系,進一步采取有效加強礦井防治水工作。

        3、根據收集的礦井涌量、水文地質資料對礦井防治水案、探放水設計進行修改,進一步完善防治水工作的操作管理。

        4、在設置密閉時必須按要求設反水槽,對采掘空間的涌水量進行觀測。

        四、認真開展安全學習,真強全體員工對礦井防治水工作重要性認識,使每一們作業人員和安全管理人員都能撐握突水預兆、防治水管理要求,有效的避免水害事故發生。

        五、通過對三年的防治水工作的總結,制定一套安全、經濟、行之有效的防治水長效機制。

        第二節 項目實施后的預期效果

        一、預期效果

        通過對采空區上部地面裂隙和塌陷進行注漿充填,可有效阻止地表積水滲入礦井。從根本上杜絕了發生透水淹井事故的可能性,即保證了礦井井下工作的安全條件,又減少了經濟損失。可較大程度的減少礦井涌水量,礦井排水費用將大大降低。

        對臨近斷層、構造帶或可能突水區域的采掘工作編制編制防治水措施和開采方案,解放了水體周邊大量煤柱資源,同時也為礦井的安全生產提供了安全保證;雨季加強防治水管理,減小了大氣降水對礦井水害的影響;建立井田周邊采空區動態管理機制,可有效防止采空區突水的發生。

        井田南部水文補勘的完善,對老空水的賦存規律有了科學的分析,明確了老空水的靜水位標高及水力聯系,對隔水層的厚度承壓進行專門的驗算,查清了老空水對4和5號煤層開采中的影響及能否造成大的水患,健全了4和5號煤層的防治水方案,增強了礦井抗災能力。

        二、應加強的工作

        1.采用適合本礦井的物探、鉆探、化探等綜合探測技術,查明礦井或采區水文地質條件;凡水文地質條件不清楚的區域,不得進行采掘活動。

        2、在井下保證排水設備正常運作,主水泵必須保持完好,要定期檢修;必須保證一臺運行,一臺備有,一臺檢修;

        3、對礦井井下存在的隱伏導水、導氣等構造、采空區、應采用先進的探測方法準確探明其位置及特征,對4和5號煤層采空積水、積氣要重點進行探測排放;在地面無法查明礦井水文地質構造和充水因素時,必須堅持有疑必探。凡井下采掘地點發現有透水征兆,必須嚴格執行控放水原則,有掘先探,先探后掘,并專門編制探水措施,要留設足夠的安全保護煤柱,防止礦井突水事故的發生。密切觀察采空區有積水,探放水要由專業人員使用專用探放水鉆機進行施工,保證探放水鉆孔的超前距離,探放水鉆孔必須打中老空水體并要監視放水全過程,直到老空水放完為止;探放水時,要撤出探放水點位置以下受水害威脅區域的所有人員,發現有突水預兆時,必須立即撒出所有受威脅區域的人員并采取有效措施,水患消除后方可繼續施工。

        4.水患防治在我礦是一項長期而艱巨的任務,即使上述提出的各項措施都落實到位,在實際工作中仍需要時刻注意,不可疏忽大意。

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