家温沟煤矿中长期防治水规划.docx

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家温沟煤矿中长期防治水规划

山西平遥县兴盛煤化有限责任公司温家沟煤矿中长期防治水规划（2012——2017年）

单位：

总工：

部长：

编制：

二○一六年十二月

目　录

　　1概况1

　　1.1以往地质、水文地质工作简述1

　　1.2矿井四邻关系2

　　1.3地质概况4

　　1.4水文地质概况6

　　2矿井防治水系统安全评价7

　　2.1主要水害因素分析评价7

　　2.2带压开采条件初步评价8

　　2.3主排水系统能力评价9

　　2.4矿井水文地质类型划分10

　　3矿井防治水规划总体思路11

　　4矿井防治水规划目标12

　　4.1安全指标12

　　4.2业务指标12

　　5矿井防治水总体规划13

　　5.1水文地质补充勘探13

　　5.2底板奥灰承压水探查和防治14

　　5.3构造水的探查与防治14

　　5.4采空区水的探查与防治15

　　5.5顶板砂岩水的探查与防治15

　　5.6地表水防治15

　　6矿井生产衔接规划17

　　7矿井日常防治水工作19

　　7.1掘进工作面防治水工程19

　　7.2回采工作面防治水工程19

　　8矿井防治水重点工程项目24

　　8.1防治水系统建设24

　　8.2防治水工程项目26

　　8.3防治水科研项目27

　　8.4地测防治水报告修编29

　　9矿井防治水配套措施32

　　9.1建立应急救援体系32

　　9.2成立防治水指挥部32

　　9.3明确避灾路线32

　　9.4组织抢险队伍33

　　9.5配备抢险材料33

　　9.6突水应急处理33

　　9.7建立奖惩机制35

　　10结论36

　　*****煤矿

矿井中长期防治水规划

（2012——2017年）

　　*****煤矿地质条件相对复杂，矿井水文地质条件为中等类型。

2009年，*****煤矿特委托煤炭科学研究总院西安研究院进行《*****煤矿带压开采防治水技术研究》项目研究，该项目研究成果中，提交了《*****煤矿中长期防治水规划》（以下简称西安院规划）。

该《规划》主要完成了以下任务：

　　1、分析、研究*****煤矿已有区域地质、水文地质资料（包括15#煤）;

　　2、进行矿井主要水害因素分析及受水威胁程度评价;

　　3、提出矿井水害防治总体思路和技术路线;

　　4、提出矿井防治水技术方案和相应的防治水研究项目及工程项目;

　　5、结合矿井中长期采掘计划，提出矿井防治水工程和研究项目进度安排，并提出防治水工程费用概算。

　　2009-2011年，矿井依据该规划完成了三维地震勘探、补充地质勘探、水文监测孔等地质勘探工程，进一步查明了水文地质条件，收集了一些水文地质资料，根据2011年省安全监察检查时相关水文专家的建议，特结合最新的实际情况对该规划进行修编。

　　本次修编的期限为2012年—2016年，共五年。

因矿井概况、地质概况、水文地质概况变化较小，相关内容从略，只对变动部分进行补充。

其它部分特别是中长期防治水工程计划进行了详细说明和规划。

　　1概况

　　1.1以往地质、水文地质工作简述

　　一、地质工作

　　1、2004年10月至2005年6月，****煤田地质勘探114队共施工钻孔20个，进尺9967.53m。

其中水文孔3个，进尺1697.86m，抽水6层次。

　　2、2011年11月至今，***********有限责任公司勘探队正在施工西盘区补充地质勘探工程，设计4个钻孔（即补1、补2、补3和补4钻孔），计划进尺2462m。

未完工。

　　二、水文地质工作

　　1、2004年10月至2005年6月，****煤田地质勘探114队共施工水文孔3个，做了6次抽水试验，其中5次抽水试验质量评定为合格，一次为抽干。

　　2、2010年10月—2011年8月，***********公司施工******（G1#水文孔），进尺终孔深度889.82m，终孔层位为奥陶系中统上马家沟组（O2s）。

　　3、2011年10月至今，***********公司正在施工郭家庄、西田良水文孔，设计孔深分别为1018m和600m。

未完工。

　　4、2012年2月，***********有限责任公司勘探队正在施工兴旺庄水文孔，设计孔深为805m。

未完工。

　　三、物探工作

　　1、***********省煤田地质局物探测量队2004年9月、2005年4月分别对*****煤矿田东翼大巷和首采盘区1.367km2、西翼西一盘区2.023km2的范围进行了三维地震勘探，在三维地震勘探范围内发现了落差3～18m的断层20个，陷落柱9个。

　　2、2010年11月—2011年1月，****地宝能源公司实施了东盘区三维地震勘探项目，勘探面积1.3km2。

　　3、2010年11月—2011年1月，******水文物测队实施了西盘区三维地震勘探项目，勘探面积2.6km2。

至此，全区完成三维地震勘探工程。

　　4、2011年4月—2011年12月，****省地球物理化学勘探院实施了东盘区瞬变电磁勘探工程，勘探面积2.6km2。

　　5、2011年11月至今，***********省煤田地质局物探测量队正在实施西盘区瞬变电磁勘探工程，勘探面积5.51km2。

　　1.2矿井四邻关系

　　2009年前调查，*****煤矿周围矿井主要有赵庄煤矿、慈林山煤矿、色头煤矿、望云煤矿、长平煤矿等。

据到******县国土资源部门最新的调查资料，*****煤矿除上述矿井外，还有******煤矿、******煤业、******煤矿等，均批准15#煤层。

已经掌握的具体资料见下表1和附图：

　　图1　*****煤矿与相邻矿井位置关系图

　　1.3地质概况

　　2.1.1井田构造

　　本井田位于晋（城）—获（鹿）褶断带南段的韩店至******间褶断带西侧，武（乡）—阳（城）凹褶带东侧。

区内构造主要受新华夏构造体系的控制，全井田总的为一走向北北东，倾向北西，倾角5°左右的单斜构造，在此基础上伴有次级宽缓褶曲和小型断裂，断层附近地层倾角达15°以上。

区内主要断层和褶曲的走向多为北北东向;西北部褶曲因受后期构造运动的影响向西偏转成北东东向，如郭家庄向斜。

本井田大部为黄土覆盖，局部有基岩出露。

　　1、断层

　　目前*****煤矿经三维地震勘探，共发现72条大中型断层。

断层大都为正断层，延伸长度不大，从几十米到数百米不等，落差3～290米，一般只有几米。

其中对安全影响较大的断距大于30m的断层共五条，即东南部的庄头正断层、DF31、DF32和DF55等正断层，西部的兴旺庄南正断层。

上述断层均属于张性断层，可能形成导水通道，将会沟通岩溶水主要含水层，因煤层都在奥灰水位之下，岩溶水就会沿断层侵入含煤地层和矿井，造成水害事故。

（1）庄头正断层：

位于团山、东田良、庄头、黄耳沟、北王庄、柏枝庄一带，北与长治断层斜交。

呈“S”型展布，倾向北西，倾角大约为70-75°。

落差290m，区外有钻孔控制。

根据《****省沁水煤田******矿区赵庄勘探区详查地质报告》报告，施工1601钻孔孔深接近断层时，岩芯强烈破碎，钻进中冲洗液消耗量为11.808m3/h，说明该断层破碎带不仅导水而且可能富水。

该断层使太原组各可采煤层与中奥陶统灰岩强含水带直接接触，对煤层开采具有一定的威胁。

慈林山煤矿在断层附近开采时，发现顶板淋水现象严重，排水量增加，说明该断层具有一定导水性。

（2）兴旺庄南正断层：

由西南至东北穿过整个井田，是本井田内最大的一条断层。

走向NE，倾向SE，倾角70～80°。

区内最大落差30m，控制长度1310m。

落差两端小，中间大。

该断层使太原组各可采煤层与中奥陶统灰岩含水层与松散岩类含水层发生水力联系，增加了煤层的充水性。

（3）DF31正断层：

位于井田东部，由南到北，贯穿全区，走向N49°E，倾向NW，倾角70°左右，区内控制长度700m，并向南、北边界延伸出区外。

该断层错断3号、15号煤层，控制最大落差40m。

（4）DF32：

位于井田东部，由南到北，贯穿全区，走向N52°E，倾向NW，倾角70°左右，区内控制长度1190m，并向南、北边界延伸出区外。

该断层错断3号、15号煤层，控制最大落差36m。

　　（5）DF55：

位于井田东部，走向N56°E转S82°E，倾向SE，倾角78°左右，区内控制长度1076m，断层两端均延伸至庄头正断层，该断层错断3号、15号煤层，控制最大落差51m。

　　2、陷落柱

　　根据目前三维地震勘探资料，在三维地震勘探范围内发现陷落柱34个。

　　据最新的东翼瞬变电磁探测结论，东盘区勘探区内共有陷落柱4个，推断解释了富水导水陷落柱1个，为DX24;推断解释了中富水弱导水陷落柱2个，分别为DX17和DX25;推断解释了弱富水弱导水陷落柱1个，为DX16。

　　西盘区瞬变电磁工程正在进行中。

　　1.4水文地质概况

　　3.1.1主要含水层

　　2010年10月—2011年8月，***********公司施工******（G1#水文孔），进尺终孔深度889.82m，地面标高1005.763m，3#煤煤层底板标高为575.063m。

终孔层位为奥陶系中统上马家沟组（O2s）。

根据该孔的水文地质资料，仅对奥陶系中统的水文地质资料进行补充：

　　1.中奥陶统峰峰组石灰岩岩溶裂隙含水层

　　区内稳伏于煤系地层之下，未见出露。

由石灰岩、泥质灰岩及白云岩等组成，为区内主要含水层组。

该含水层组富水性中～强。

据邻近收集的抽水资料单位涌水量40L/s.m左右，水位标高在+640～+680m左右，水质类型为HCO3-·SO42--Ca2+·Mg2+型。

　　井田内4602号钻孔O2含水层抽水试验资料为：

q=0.0460L/s.m，水位标高+724.8m，水质类型为HCO3--K++Na+型。

　　******（G1#水文孔）施工情况，3号煤层长度采取率90%，重量采取率90%，煤层结构清楚，无污染;钻探确定煤层埋深425.87~430.99m，煤层厚5.12m，夹一层泥岩,煤层结构4.55（0.25）0.32，测井解释煤层埋深425.50~430.70m，厚5.20m，煤层结构4.60（0.20）0.40，厚度误差0.07m，深度误差：

顶面0.37m，底面0.29m。

取测井资料计算煤层底板标高。

　　该孔共进行了五个试段的抽水试验。

第四抽水试段是对峰峰组及上马家沟组顶部含水试段进行抽水试验，抽水试验日期开始于2011年4月6日，结束于4月10日，抽水试验进行了3个降深，降深分别为10.28m、6.85m、3.96m,对应的稳定涌水量为3.522L/s、2.884L/s、2.030L/s,单位涌水量为0.343L/s.m、0.421L/s.m、0.513L/s.m，静止水位为371.48m，恢复水位为371.90m;第五抽水试段是对峰峰组及上马家沟组含水试段进行抽水试验，抽水试验日期开始于2011年8月7日，结束于8月9日，抽水试验进行了3个降深，降深分别为25.94m、17.85m、8.28m,对应的稳定涌水量为8.696L/s、7.278L/s、4.883L/s,单位涌水量为0.335L/s.m、0.408L/s.m、0.590L/s.m。

静止水位为374.89m，恢复水位为374.91m。

计算采用水位为374.89m，水位标高630.873m。

　　2矿井防治水系统安全评价

　　2.1主要水害因素分析评价

　　根据西安院规划，矿井主要有水害有顶板含水层水、太原组灰岩岩溶裂隙含水层水、奥陶系灰岩含水层水和采空区水四项。

　　1、顶板含水层水

　　3#煤层顶板主要含水层为第四系松散岩类孔隙含水层、二叠系上统上石盒子组砂岩裂隙含水层和二叠系下统下石盒子组裂隙含水层等。

　　根据《*****煤矿采掘工作面防治水技术措施》中对顶板导水裂隙带发育高度计算结果，*****煤矿顶板导水裂隙带发育高度约为65.1～73.25m。

根据钻探资料判断，在这一范围内主要涉及3#煤顶板二叠系下统****组K砂岩裂隙含水层和二叠系下统下石盒子组K8砂岩裂隙含水层。

上述两含水层都为富水性不均匀的裂隙承压弱含水层。

根据现井下涌水观测资料，井下涌水主要来自顶板砂岩裂隙含水层。

顶板淋水水压、水量随时间推移减少，这是矿井顶板涌水的显著特征之一。

　　从地层上下关系看，第四系松散岩类孔隙含水层、二叠系上统上石盒子组砂岩裂隙含水层是3#煤层间接充水源，可广泛接受大气降水，缓慢地由上而下渗透，补给下伏各砂岩含水层以及下部灰岩含水层隐伏露头区。

二叠系下统****组K砂岩裂隙含水层和二叠系下统下石盒子组K8砂岩裂隙含水层是3#煤层直接充水水源，是矿井水害的主要影响因素之一。

　　2、太原组灰岩岩溶裂隙含水层水

　　太原组灰岩岩溶裂隙含水层含K2、K3、K4等薄层石灰岩岩溶含水层，据钻孔抽水资料，单位涌水量为0.004L/m.s，属弱含水层，底板不突水或突水可能性小主要是对较完整的底板而言，如果隔水层存在陷落柱或断层等导水构造，不仅使岩层承受水压能力降低，而且各层灰岩水会发生水力联系，甚至与奥灰水沟通，所以要重视井田内各层灰岩发生突水的可能性，其中K2灰岩厚度较大，富水性较好对矿井充水影响较大，是构成矿井水害的主要影响因素之一。

　　3、奥陶系灰岩含水层水

　　奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层厚度大，富水性好，与3#煤层间距平均123.86m左右，一般不可能直接发生突水。

奥灰水有可能通过隐伏导水陷落柱、断层和裂隙密集带等地质异常体突入矿井，成为煤层底板发生突水的最重要的水源，是构成矿井水害的主要影响因素之一。

　　4、采空区水

　　采空区中大量裂隙的存在，为地下水的径流创造了良好条件，沟通或加强了与上覆含水层的水力联系，并成为这些含水层水进入矿井采空区的通道，裂隙以及顶板冒落岩块间的空隙，成为储存地下水的巨大空间。

　　根据最新调研资料，在井田东南部有******煤矿、******煤矿和******煤矿等。

虽然受庄头正断层的阻隔，对本矿井的安全采掘影响较少，但也应引起高度重视。

同时随着*****煤矿未来采空区面积的不断增加，应特别重视对采空区水的探查与防范，在将来采空区水也是构成矿井水害的主要因素之一。

　　2.2带压开采条件初步评价

　　煤层底板受承压水威胁，在不疏降承压水头，或经济、技术条件许可情况下，有限疏降承压水头条件下，充分利用煤层底板至承压含水层间隔水层的阻水性能，实施安全开采的技术称为带水压开采技术，或简称为带压开采技术。

与华北型煤田类似，*****煤矿3#煤开采主要应采用带压开采技术。

　　1、突水系数公式

　　评价带压开采安全的标准是突水系数。

六十年代由煤炭工业部组织的焦作会战提出的突水系数是：

　　式中：

　　P-水压值（Mpa）

　　M-隔水层厚度（m）

　　2、突水危险性评价标准

　　3#煤层底板含水层包括K2、K3、K4、K5等岩溶裂隙含水层及奥灰含水层，其中K3、K4、K5含水层富水性弱，虽然水压较高，对3#煤层威胁很小。

奥灰含水层是本井田威胁3#煤层开采主要含水层，本次带压开采条件评价主要针对奥灰含水层进行。

　　根据峰峰、焦作、淄博、井陉等四大矿区突水系数的统计成果确定临界突水系数为0.06MPa/m。

其突水的判别模式为：

　　T>Ts则突水;

　　T=Ts临界状态;

　　T

　　式中Ts为临界突水系数，上述判别模式成为判断承压水能否突水的标准，并成为带（水）压开采技术的依托，对推广和应用带压开采技术起着推动和促进作用。

根据实践经验，突水系数理论比较适用于完整地段带压开采安全性评价。

　　3、3﹟煤层带压开采条件初步评价

　　西安院规划只利用4602号一个奥灰水文孔资料。

4602号水文孔奥灰水位平均标高+724m，3#煤层底板标高+438.41m，属带压开采，3#煤层底板至奥灰顶面厚度约109.01m，计算得3#煤层底板奥灰含水层水的突水系数为：

0.0362Mpa/m，小于临界突水系数0.06Mpa/m。

　　本次施工完毕******（G1）水文孔，该孔处水位标高630.873m。

3#煤煤层底板标高为575.063m。

属带压开采。

隔水层厚度方面，经过分析，本区奥灰顶面至3#煤层底面地层总厚度平均123.86m左右，3#煤层底板采动破坏带深度16.92m，据本井田地质勘探资料钻孔钻进至K5薄层灰岩含水层上覆岩层时消耗量及水位均无明显变化，所以3#煤层底板隔水层原始导高带可以暂时忽略。

经计算，3#煤层底板的有效保护层厚度为106.94m。

其中薄层灰岩、砂岩类岩层和煤层属抗变形好的岩层，平均占56.79%左右，而隔水性好的岩层，即泥岩类岩层占43.21%，这些岩层在垂向上成平行复合结构，说明该底板具有较好的带压开采条件。

　　因此重新计算全区突水系数，奥灰水水压值为0.56—2.85Mpa，3#煤层底板奥灰含水层水的突水系数为：

0.0052—0.0267Mpa/m，小于临界突水系数0.06Mpa/m。

　　在无导水断层、导水陷落柱等异常地质构造沟通的情况下一般不会发生突水，应在加强矿井防治水工作的情况下进行带压开采。

但是奥灰突水的发生受多种因素的影响，导水断层、裂隙密集带或导水陷落柱是主导因素，采矿活动为诱发条件，采矿一旦扰动和激活这些导水构造，有可能发生透水事故。

　　2.3主排水系统能力评价

　　1、矿井涌水量预计

　　据西安院规划，矿井正常涌水量主要由矿井掘进工作面及大巷涌水量和回采工作面涌水量等组成。

矿井正常涌水量预计为125.25m3/h。

矿井最大涌水量预计为214.71m3/h。

随着矿井开采，采空区面积增加时，矿井涌水量也会随之增大。

　　截止目前，矿井正常涌水量为61.4m3/h，最大涌水量为162.3m3/h。

　　2、矿井排水能力评价

　　*****煤矿采用单水平开采。

副立井井底附近设有井底水仓和水泵房，排水管路沿副立井敷设，矿井涌水排至地面经处理后排放，排水高度482.5m。

排水选用5台MD155-67×9矿用耐磨泵，两台工作，两台备用，一台检修。

正常涌水时两台工作，最大涌水时四台工作。

MD155-67×9水泵额定流量为155m3/h，额定扬程为603m，配套电动机功率为450kW，电压为10kV。

　　排水管路钢管选取Ф273无缝钢管。

井筒的管路分为Ф273×12和Ф273×9两种规格，共两趟，一趟工作，一趟备用。

排水管路在泵房内采用法兰连接，在井筒中采用快速管接头连接。

为防止水锤冲击，有效保护排水管路和水泵设备，选用微阻缓闭止回阀。

　　井底水仓开口设在井底车场北端绕道、最低点处，分主水仓和副水仓。

设计水仓有效长度270m，净断面9.1m2，有效容量2457m3。

　　经计算，矿井主要水仓有效容量满足《煤矿安全规程》规定要求。

水泵、水管数量满足《煤矿安全规程》要求。

　　2.4矿井水文地质类型划分

　　根据西安院规划和《*****煤矿水文地质条件类型划分报告》，*****煤矿田3#煤开采矿井水文地质类型均为中等类型。

　　3矿井防治水规划总体思路

　　依据《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》，结合目前矿井采掘现状和防治水研究现状，防治水规划的总体思路如下：

　　坚持“生命高于一切，一切服从安全”的理念，牢固树立“有掘（采）不探就是事故”,“水害隐患不查明就是事故”的理念，着力构建“探测超前、预报准确、防治科学、管理到位”的煤矿防治水工作体系，坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”规定，落实“防、堵、疏、排、截”五项综合措施。

深入推进“31·32·33·35”承压水开采安全管控体系，持续完善分类分级分色的水害预警机制，扎实开展好矿井防治水各项工作。

　　3个“一”：

即建立一个机制，执行一个标准，落实一个方法。

建立一个机制，就是结合矿井实际，建立分类分色分级水害预警机制，预警机制根据《煤矿防治水规定》，将矿井水害分为地表水、孔隙水等十项，预警信号按照灾害的严重性和紧急程度，分为蓝色、黄色、橙色和红色四种颜色，分别代表一般、较重、严重和特别严重四种级别，并根据不同类型水害的特点，建立了地质水文勘探、预警信息、应急反应、处置措施等四步识别标准。

执行一个标准，就是加强地测防治水安全质量标准化工作，高标准严要求，认真搞好本专业标准化资料建档，归档工作，认真建立健全各种水文基础图纸，努力实现水文地质信息计算机管理。

落实一个方法，就是在地测防治水工作中，形成了一套“地面和井下相结合，物探、化探和钻探相验证”的综合探测方法。

　　3个“二”：

即坚持两个原则，执行两项措施，做好两个预报。

坚持两个原则就是坚持“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的防治水原则，坚持“有掘必探，先探后掘，有采必探，先探后采”的探放水原则;执行两项措施就是严格执行掘进工作面承压水防治措施和回采工作面承压水防治措施等两个措施;做好两个预报就是坚持做好地质构造预报和水文地质预报两项预报，通过年报、季报、月报、周报和临时性预报等不同的方式，对各采掘工作面进行了详细的预测预报工作。

　　3个“三”：

即加强三专保障，固化三项流程，建设三不工程。

加强三专保障，就是为防治水工作提供“专业技术人员”、“专用探放水设备”、“专门探放水队伍”三项保障;固化三项流程，就是根据管理层、技术层和操作层等层次的不同，形成了业务管理流程、专业技术流程和工序操作流程三套流程;建设三不工程，就是强化“不超掘、不淹巷、不透水”的地测防治水专业的三不工程建设。

其中不超掘是指：

确定四项探放水指标（探测距离、准掘距离、已掘距离、剩余距离），循环探测，班班交接，保证巷道不发生超掘现象;不淹巷是指：

掘进前安装满足最大涌水量排水要求的热备排水系统，系统终端距掘进面迎头不超过30m，回采前安装满足2倍最大涌水量排水要求的热备排水系统，系统终端距切眼不超过50m;不透水是指：

通过勘探、物探、钻探、化探和巷探等综合探测手段，彻底查清水文地质资料，确保采掘工作面不发生透水事故。

　　3个“五”：

即执行“五步”管理，加强五层监查，防范五类水害。

执行“五步”管理，就是地质测量部牵头加强水害隐患排查，严格执行“五步”闭合管理法。

加强五层监查，就是加强探放队现场检查、技术员技术监督、地测部业务监管、安监部安全监察、集团公司督导督查等五层管理监督检查工作。

防范五类水害，就是根据我矿水文地质类型和特征，重点防范底板奥灰承压水、构造水防治、顶板砂岩水防治、地表水防治、采空区积水防治，确保防治水各项措施落实到位。

　　4矿井防治水规划目标

　　4.1安全指标

　　1、杜绝水害伤亡事故及重大非伤亡事故;

　　2、做到不突水、不淹面、不超掘;

　　3、矿井地测防治水安全质量标准化工作保持企业一级水平。

　　4.2业务指标

　　1、物探总进尺≥8000m/年;

　　2、钻探总进尺≥60000m/年;

　　3、地质构造钻探进尺≥5000m/年;

　　4、疏放水进尺≥3000m/年;

　　5、疏放水量≥80000m3/年。

　　5矿井防治水总体规划

　　5.1水文地质补充勘探

　　1、水文地质钻探

　　根据西安院规划，井田内共需要布设水文地质钻孔4个，全部都为地面孔，其中2个奥灰孔，1个K2灰岩孔，1个K8砂岩孔。

根据井田开拓和掘进实际，以及中南铁路影响，经过讨论研究，对钻探位置进行了调整，调整后的钻孔相关信息见附图。

　　同时根据西安院规划，利用本次设计的4个水文地质钻孔，初步建立地下水动态观测网。

　　2、水文地质物探

　　西安院规划共选取了五种水文物探方法，具体见下图2。

三维地震勘探和瞬变电磁技术在地面应用，井下坑道无线透视探测技术和音频电穿透法用