掘进工作面水文地质情况分析报告和水害防治措施Word下载.doc

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1、地表水本工作面位于补给径流区，李楼河从工作面上部流过，河流流量随季节性变化在～s之间。

地表水会通过冒落裂隙带向深部微弱下渗，由于煤层顶板有厚层砂泥岩隔水层阻隔，因此地表水体对巷道掘进影响微弱。

2、小窑、古空、采空区积水

据以往地测资料及工作面迎头物探报告，工作掘进过程中需穿老巷，可能存在少量积水。

工作面北部为西高一村二矿采空区，因该采面开采产生的顶板沉降及裂隙，局部可能有少量顶板砂裂隙水经老巷渗透至工作面，对工作面掘进施工可能有一定影响。

3、其他

无疏水钻孔、暗河、溶洞和导水陷落柱，不接近有积水的灌浆区。

4、主要含水层、隔水层

1）主要含水层

（1）寒武系灰岩岩溶裂隙承压含水层

根据矿井2018年7月竣工的井下寒武系灰岩含水层观测孔（3#孔），寒武系灰岩水水位标高+，渗透系数m/d，单位涌水量L/（s·

m），目前该水位标高已降至+。

从数据结果看，该含水层相比于勘探时期富水性有所减弱，已经属于弱富水含水层，但在生产过程中，仍要主要防治该含水层通过断层、采动裂隙等通道向矿井突水。

（2）太原组下段灰岩岩溶裂隙承压含水层组

由太原群下段中的L1～L4石灰岩组成，厚～，一般13米左右。

其中L1与L2岩溶裂隙发育差且极不均一。

在矿区北部露头区可直接接受大气降水和第四系潜水补给，该层上距二1煤层～，为二1煤层底板间接充水含水层。

（3）太原组上段灰岩岩溶裂隙承压含水层组

由太原组上段中的L10～L7石灰岩组成，厚～，平均。

其中L7石灰岩层位稳定，厚度～；

L8、L9石灰岩常合并为一层，图所示，矿井西北角石灰岩厚度超过8m，约占矿井面积的5%，其余均小于8m。

0534孔抽水试验，水位标高＋，降深，涌水量s，最大单位涌水量L/（s·

m），渗透系数d；

据2003～2007年该矿巷道底板3个突水点资料，水量均小于20m3/h；

上述资料均说明太原组上段含水层的富水程度弱。

该含水层为二1煤层底板直接充水含水层，一般对开采二1煤层矿井的安全无大的威协。

另据隆源矿业2018年7月竣工的井下太原组上段灰岩含水层观测孔（1#孔）资料，该孔揭穿太原组上段灰岩时无水。

但因太原组上段灰岩含水层为二1煤层的直接充水含水层，在生产过程中，仍要注意观测该含水层水位变化，主要防治该含水层通过断层、采动裂隙等通道向矿井突水。

（4）二1煤层顶板砂岩裂隙承压含水层组

主要由中～粗粒大占砂岩、香炭砂岩和砂锅窑砂岩组成，层位稳定。

厚～，平均，矿区西部局部区域厚度超过45m，约占全矿井面积的10%，中部厚度相对较小，小于25m，约占矿井面积的50%。

大占砂岩厚～，为二1煤层直接顶板。

区内0482、0514、0542三孔在该段循环液漏失量大于1m3/h外，其他钻孔均小于1m3/h。

钻孔抽水试验，单位涌水量为～L/（s·

m），渗透系数～d，水温21℃，水化学类型为HCO3—Ca·

Mg、HCO3—Ca·

（K+Na）·

Mg，矿化度～L，水位标高＋～＋。

为富水性弱的裂隙承压含水层。

主要接受大气降水和第四系潜水补给，为二1煤层顶板直接充水含水层，在浅部开采煤层时为矿井涌水量构成的主要部分，由于其富水性较弱，在没有强含水层补给的条件下，一般不会对开采二1煤层的矿井安全构成威协。

（5）二叠系下石盒子组砂岩裂隙承压含水层

由该组地层中的中～粗粒砂岩组成，厚度较大，但裂隙一般不发育。

钻孔抽水试验，单位涌水量～（s·

m），渗透系数～d，水位标高＋～＋，属富水性弱的裂隙含水层。

（6）第四系潜水含水层

由砂夹砾石、卵石组成，厚0～，一般～，分布面积较广。

其中在矿井西北部李楼河两侧，呈条带状分布，且厚度较大。

钻孔抽水试验，单位涌水量为（s·

m），渗透系数d，水位标高＋。

为富水性弱偏中等的孔隙潜水含水层。

第四系潜水含水层水质良好，水化学类型为HCO3-Ca、HCO3·

SO4-Ca，矿化度～L，受大气降水直接补给。

对浅部二1煤层开采有一定影响，对本工作面影响不大。

2）隔水层

（1）本溪组铝质泥岩隔水层

石炭系本溪组铝土岩，厚～，平均，一般～。

层位稳定，对寒武系灰岩水有一定的隔水作用。

但在厚度薄弱处，或遇断层破坏等，将失去隔水作用。

（2）太原组中部砂泥岩段隔水层

主要由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩组成，平均厚。

其中泥质岩类所占比例较大。

层位稳定，隔水性能较好，可有效阻隔太原组上、下段灰岩含水层之间的水力联系。

（3）二1煤层底板隔水层

二1煤层底板到L10石灰岩之间有一层岩性为泥岩、砂质泥岩与粉砂岩或中粗砂岩互层。

层位稳定，厚～，一般20m左右，在自然条件下阻止二1煤层底板水进入矿井。

（4）二叠系地层中的泥岩和粉砂岩段

二叠系地层中含有大量的泥岩、砂质泥岩和粉砂岩，厚度大、层位稳定，可有效阻隔各砂岩裂隙水之间的水力联系，对二1煤层开采十分有利。

四、工作面充水因素分析

1、充水水源

11011工作面掘进煤层，其上有多个隔水层的存在，地表水、大气降水对矿井影响不大，地下水为矿井主要充水水源。

对工作面掘进有影响的含水层主要有二1煤层顶板砂岩裂隙含水层、太原组岩溶裂隙含水层。

寒武系岩溶水的水压较低，正常情况下寒武系含水层对该工作面影响不大。

11011风、机巷向东掘进可能要穿过老巷，会受到老空水影响。

二1煤层顶板直接充水含水层（B4）为中粒砂岩，厚度约25m，为弱含水层，掘进过程中有滴、淋水现象，水量1～5m3/h，预计回采期间随着顶板冒落，水量可能有增大趋势。

特别是上述描述的老巷的动、静态水是该工作面的主要充水水源。

2、充水通道

充水通道主要有两种，渗入性通道和溃入性通道。

1）渗入性通道：

水源以较小的流量进入工作面的通道，主要是指细小的裂隙，通过渗入性通道的水量一般较小。

通过渗入性通道的水多以淋水、滴水方式进入工作面中。

二1煤层顶板砂岩裂隙水多以此种方式进入工作面，预计顶板淋水1～5m3/h。

2）溃入性通道：

水源以较大的流量进入工作面的通道，主要是指宽大的裂隙，如构造破碎带以及由于高水压引起的煤层底板隆起所产生的裂隙等。

通过溃入性通道的水量一般较大，多以股状方式进入工作面。

二1煤层底板岩溶裂隙水主要是通过溃入性通道进入工作面的。

当然，渗入性通道有时也可发展成为溃入性通道。

工作面掘进过程中如果采空区、老巷动水治理不当，就会造成大的突水事故的发生。

五、工作面突水危险性分析

根据水文地质情况分析，在巷道掘进过程中，太原组上、下段灰岩含水层均不会发生突水事故，预计局部巷道顶板会受滴、淋水影响。

对寒武系灰岩突出危险性进行分析：

1、安全隔水层厚度计算

-100轨道二联巷水文观测孔当前水位，根据水文观测孔资料与区域内水文地质资料进行综合分析，11011机巷最低标高-18m，寒灰水压约为，预测11011工作面二1煤层底板隔水层承受寒灰水压最大约为。

按照《煤矿防治水规定》中附录四公式（4-1）计算安全隔水层厚度。

t=L〔（γ2L2+8KpP）1/2-γL〕/4Kp

式中t-安全隔水层厚度；

P-底板隔水层承受的水头压力，取最大值；

L-巷道宽度；

实际巷道宽度4m+破坏影响带宽度（建议一侧加，两侧共计1m）取5m；

γ-取底板隔水层中重度最小的泥岩重度m3。

Kp-底板隔水层的平均抗拉强度，巷道沿二1煤底板掘进时取～。

取最小值；

①-④段设计巷道安全隔水层厚度计算为：

t=L〔（γ2L2+8KpP）1/2-γL〕/4Kp

=5×

〔×

52+8×

×

1/×

5〕÷

（5×

）

≈（m）

2、实际隔水层厚度选取

根据钻孔揭露资料进行综合对比分析，判断寒武系灰岩顶界上距二1煤层底板约为79m。

太原组底部铝土质泥岩隔水层厚度较小，完整性和连续性差，往往失去隔水性能，使得寒灰与太原组下段L1～L3含水层导通，其他灰岩部分因易有岩溶发育，因此根据岩石强度比值系数工作面底板到寒灰含水层实际隔水层厚度t应取工作面底板到寒灰含水层的等值隔水层厚度36m。

3、工作面突水危险性分析

1）掘进巷道寒灰水突水危险性分析

经计算并对比分析，设计工作面标高大部分在寒灰水位以上，设计巷道实际隔水层厚度大于安全隔水层厚度，在做好老空水防治的前提下，巷道掘进过程中寒武系灰岩水突水可能性不大，但在接近断层处或裂隙发育地带不排除有突水的可能性。

2）工作面回采突水危险性分析

按照《煤矿防治水细则》中附录五公式（附5-2）计算突水系数。

T=P/M

式中P-底板隔水层承受的水头压力，取最大值；

M-底板隔水层厚度，取二1煤层底板至寒灰的距离76m与本区域工作面回采底板破坏深度18m的差值58m。

11011工作面突水系数为：

=58

≈（MPa/m）

设计工作面标高大部分在寒灰水位以上，经计算并对比分析，该工作面突水系数远小于突水临界值m，在做好老空水防治的前提下，工作面回采突水可能性不大，但在接近断层处或裂隙发育地带不排除有突水的可能性。

六、工作面涌水量预算

根据矿井涌水量随深度增加而增大的变化规律，11011工作面涌水量预算选用比拟法公式计算较为适宜，采用现生产工作面实际排水量来比拟11011工作面的设计涌水量，对于工作面正常涌水量的确定则采用现生产工作的正常排水量分别比拟计算。

预算工作面正常涌水量采用如下公式比拟计算：

Q=Q1·

（1）

式中：

Q、Q1—预算工作面正常涌水量及现生产工作面正常排水量（m3/h）

S、S1—设计工作面水位降低及现生产工作面水位降低（m）

F、F1—设计工作面面积及现生产已采空面积。

本区附近矿井均以顶板水为主，尚未发生底板出水。

①参数选取：

现11051工作面正常排水量Q1=6m3/h，最深机巷标高–120m，设计11011工作面开采水平为-15m，静止水位采用顶、底板含水层水位平均值为+，因得S=，S1=，F=45411m2，F1=6371m2。

②涌水量预算结果：

将上述选取的参数代入公式

（1）得隆源煤矿矿井正常涌水量h；

根据区域资料，矿井最大涌水量取正常值的2倍，矿井最大涌水量h。

11011工作面正常涌水量Q=Q1·

=6×

=h

11011工作面最大涌水量Qmax=2Q=2×

七、水害防治措施

根据以上水文地质条件的分析，为了消除11011工作面在掘进、回采过程中受到的水害威胁，故提出以下防治水措施：

1、坚持水情水害预测预报制度，遇到水文地质异常情况必须及时下发临时预报。

2、如果在施工过程中出现的顶板淋水影响正常生产时，必须停止掘进，待其自然卸压，确保安全后方可向前掘进。

3、施工队必须不间断的对11011工作面的老空区积水进行排放。

4、如果在施工过程中发现异常，施工队必须立即向矿调度室汇报，根据现场实际情况，有必要时必须撤出受水害威胁区域的所有人员，待其查明原因后方可向前掘进。

5、在掘进过程中施工队必须保证排水系统的安装紧跟工作面，使其排水能力达到100m3/h。

6、严格落实三专两探一撤措施，掘进过程中必须严格执行“有掘必探”的防治水原则，利用物探、钻探综合法积极探查区内的隐伏构造及水患威胁。

7、在掘进过程中一旦意外揭露小型构造及陷落柱，必须停止掘进，汇报矿调度室，查明区内的水文地质情况后方可继续掘进。

八、防治水目的

为了消除工作面水害威胁，工作面在掘进（回采）过程中必须坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的防治水原则，并根据《河南省煤矿防治水管理办法》兼并重组煤矿要做到“有掘必探”的探放水原则，全面推行“物探先行，提供目标，钻探验证，综合治理”的煤矿水害防治方法，尤其在综合分析异常区域，进行重点探测，杜绝水害事故的发生，为生产提供安全保障，确保该工作面的顺利采掘。

九、防治水设计

11011工作面风、机巷，切眼掘进采取有掘必探，物探先行，钻探验证措施，每循环预留30m钻孔超前距。

允许掘进距离内掘进时再执行短探措施。

11011工作面回采前采取瞬变电磁和电法勘探相互验证，探测工作面富水性。

若存在异常区进行钻探验证。

（一）掘进过程中的防治水设计

1、物探设计

1）物探目的

11011工作面北部的采空区及其他水害对工作面的开采构成威胁，为了满足11011工作面掘进工作安全高效的进行，及做好11011工作面的防治水工作，采用矿井瞬变电磁技术，对11011迎头迎头前方100m扇形区域范围内进行探测，查明探测范围内的视电阻率分布情况情况，对区内可能存在的富水区进行解释处理。

从而达到消除水患目的。

2）物探设计方案

探测使用仪器为YCS360A型瞬变电磁测深仪，在工作面迎头布置探测点，横向布置11个探测角度，纵向布置5个探测角度，角度示意图如图1所示。

设置通以一定波形电流的发射线圈，从而在其周围空间产生一次电磁场，并在地下导电岩矿体中产生感应电流，断电后，感应电流由于热损耗而随时间衰减。

衰减过程一般分为早、中和晚期。

早期的电磁场相当于频率域中的高频成分，衰减快，趋肤深度小，而晚期成分则相当于频率域中的低频成分，衰减慢，趋肤深度大。

通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律，可得到不同深度的地电特征。

图1瞬变电磁探测角度布置示意图

2、钻探设计

物探结束后，工作面掘进时采用超前循环探，根据物探结果，再对异常区再进行钻探验证。

1）单孔设计参数：

开孔选用φ113mm孔径钻进11m后，下一级φ108mm套管，下套管用海带、棉纱缠绕套管进行固管，进行耐压试验，试验压力不低于1Mpa，稳定时间不小于30分钟，合格后，孔口安设DN-100-16闸阀，采用φ75mm三翼钻头钻进至终孔，终孔验收后采取水泥浆封孔

2）钻孔布置

（1）超前循环探钻孔成组布置，每组5个钻孔，在水平面内呈扇形布置，钻孔按钻孔方位煤层伪倾角坡度进行施工。

控帮距为20m，超前距30m。

（2）短探循环探钻孔成组布置，每组5个钻孔，在水平面内呈扇形布置，钻孔按钻孔方位煤层伪倾角坡度进行施工。

控帮距为5m，超前距。

（3）对异常区钻探验证时，钻孔根据异常区范围大小成组布置，每组3个钻孔，在水平面上呈扇形布置，如异常区范围过大则适当加密钻孔，钻孔按煤岩层坡度进行施工，钻孔施工参数根据物探异常区的范围来确定。

3）循环超前探钻孔施工参数

（1）超前循环探钻孔参数

开孔位置：

距巷道底板

钻孔方位：

根据钻孔深度，控制1#、5#终孔距巷帮20m来确定钻孔方位，2#、4#终孔距巷帮10m来确定钻孔方位，3#孔按巷道掘进方位。

钻孔倾角：

按钻孔方位煤层伪倾角钻进

钻孔深度：

根据钻机性能及现场施工具体情况确定

（2）短探循环探钻孔参数

根据钻孔深度，控制1#、5#终孔距巷帮5m来确定钻孔方位，2#、4#终孔距巷帮2m来确定钻孔方位，3#孔按巷道掘进方位。

（3）物探异常区探钻孔参数

根据钻孔开孔位置及物探异常区具体位置、范围确定

根据物探异常区位置、范围确定

（二）回采期间的防治水设计

11011工作面形成后，采用安徽惠洲地质安全研究院股份有限公司自主研制的本安型防爆YBD11型并行电法仪对11011工作面进行电法探测。

根据工作面巷道实际情况，在11011工作面巷道布置测线进行探测。

分别在工作面巷道内底板依次布置电极和电法测线。

并行电法仪每站布置电极数为64个，电极间距，单站实际控制测线长度为。

2、钻探设计

11011工作面，物探结束后，为保证施工安全，根据直流电法探测结果，再对异常区进行钻探验证。

对异常区钻探验证时，钻孔根据异常区范围大小成组布置，每组3个钻孔，在水平面上呈扇形布置，如异常区范围过大则适当加密钻孔，钻孔按煤岩层坡度进行施工，钻孔施工参数根据物探异常区的范围来确定。

3）物探异常区探钻孔参数

（三）物探安全技术措施

1、瞬变电磁探测仪安全技术措施

1）、做好井下施工人员和仪器运送安全工作

2）、按照施工方案指定相关人员，进行仪器组装工作

3）、对物探施工区域环境进行查看，记录探测巷道揭露的地址、水文情况、四周支护情况、顶板淋水情况、底板积水情况，记录铁器等干扰源位置等；

对于存在安全隐患，要先排除，后施工。

4）、调度室安排相关人员为物探工作提供施工条件，将大型铁器后退15m以上，由调度室通知电工对是施工区域进行断电，瓦检员对施工区域做好瓦斯监测工作，保持施工区域通风流畅。

5）、按照仪器操作规程，进行试验工作，检测仪器各项指标是否正常运行，确定数据采集参数，相关施工人员也各就其位，准备正式施工。

6）、布置完装置后，开始数据采集工作，并查看数据质量，对不符合要求数据需进行重复采集，尽量排除干扰，保证数据质量。

7）、数据采集完成后，切断仪器电源，有序收起施工设备，并清点完毕，不要遗留，并通知调度室恢复通电，方可升井。

2、直流电法仪的安全技术措施

1）、打电极使用的榔头必须使用紫铜头或不锈钢铜头，严禁使用铁锤。

2）、供电工作前，确保人员在接受或供电电极2米以外，以防触电，供电时电线应铺开，不能盘绕。

3）、采用有关装置时，“无穷远”电极必须有人专门看守。

4）、探测工作面面顶底板及侧帮一定深度范围内富、含水异常体的分布范围和空间形态，电极要分别布置在巷道顶底板及侧帮。

5）、探测巷道前方100米范围内的含水异常体的分布范围，对异常体的性质进行分析判断，电极要布置在后方已有巷道内。

6）、电极要打结实，接地条件要好，供电电流相对要大，要避开积水区域（或抽排巷道的积水区）。

（四）钻探安全技术措施

1、钻探人员必须经过专门的培训，做到持证上岗。

单台探放水钻机每班作业持证人员不得少于2人，钻探前，钻探人员必须了解钻探设计和钻探施工方法及质量要求；

2、钻探作业人员，必须预先熟悉工作面避灾路线；

3、在探放水施工地点或附近20米范围内安设专用电话，专线专号，不得与其他作业地点串号使用。

4、清理巷道，挖好排水沟。

探水钻孔位于巷道低洼处时，应当施工临时水仓，配备足够能力的排水设备；

在钻场外巷道底板挖两个沉淀池，沉淀池规格长，宽，深，沉淀池间隔1m，钻场流水经沉淀后经铁水槽排出巷道。

5、必须加强钻探地点附近20m范围内的支护，无空顶、片帮情况，巷道杂物清理干净，钻机应安装平稳、牢固，采用地锚加点柱联合稳固方式，点柱不低于4根，若发现支护不牢，有冒顶、片帮危险时，禁止开孔打钻，并及时向队值班人员汇报。

6、防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施：

（1）钻机在施工前必须用锚网对超前探工作面迎头进行加固，并在工作面迎头打好坚固的孔口立柱和拦板；

（2）孔口管采用注浆加固方式稳固，注浆耐压符合设计要求，并用螺丝把立柱和孔口管固定牢固。

7、由测量人员依据设计现场标定探放水钻孔位置，与负责探放水工作的人员共同确定钻孔的方位、倾角、深度和钻孔数量，钻探人员不得擅自更改设计；

8、打钻过程中，瓦斯检查员要检查钻场周围的瓦斯情况，并悬挂瓦斯便携仪。

钻场内必须配备灭火器不少于2台，容量不小于4kg。

钻工下井必须随身携带自救器做好自主保护。

9、钻机运转时，人员必须与旋转的钻杆保持一定距离。

10、必须严格钻具检查制度，不合格的钻具禁止下入孔内，因故停钻时，要把钻具及时提到安全孔段。

禁止钻具在孔内长时间停留，防止出现孔内事故。

11、钻探过程中，瓦斯检查员要随时检查工作面及孔内瓦斯浓度达到1%时，瓦检员必须指挥立即停止作业，切断电源，将人员撤离到新鲜风流地点，并报告矿井调度室，采取相应措施及时处理；

12、在打钻期间如发现巷道底鼓、帮、顶变形严重或出现有冒顶危险时，要及时停钻向调度室汇报,待险情处理后方可继续开钻施工。

13、钻探过程中钻孔出水时，当班施工负责人必须在及时向调度室和地测科汇报；

14、钻进时如水量突然增大，或排水系统出现故障时，必须立即停止施工。

把钻具拧开顶入孔内，关闭阀门并立即汇报调度室及业务科室，待制定相应的安全技术措施后方可提钻或继续施工。

15、钻进中如果水量增大切不可拔出钻杆，应立即向有关部门和领导汇报。

16、对于出水量大于30m3/h钻孔，钻孔放水前，地测科应当估计整个工作面涌水量，并根据排水能力和水仓容量，控制放水流量，防止水漫巷道；

放水时，应当设有专人监测钻孔出水情况，涌水量稳定前，每1～2小时观测1次涌水量；

17、其它方面严格按《煤矿安全规程》、《煤矿防治水细则》及矿井和公司的各项安全管理规定执行。

八、工作面排水系统

1、11011风、切眼排水系统

1）配备排水能力不低于100m3/h；

2）随巷道掘进施工一道规格为300mm×

300mm的水沟并下入铁水槽；

巷道低洼处设置泵窝，配备2台潜水泵一用一热备，两趟排水管。

潜水泵参数要求：

扬程40m，流量70m3/h。

排水管要求Φ108mm。

2、11011机巷排水系统

巷道低洼处设置泵窝，配备两台潜水泵一用一热备，两趟排水管。

扬程40m，流量70m3/h。

3、11011回采工作面排水系统

4、视巷道起伏变化，合理设置排水点和选择排水方式