煤矿防治水设计方案Word下载.docx

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第三节矿井防治水措施13

一、矿井开拓开采所采取的安全保证措施13

二、防水安全煤岩柱留设15

三、疏水降压措施18

四、井下探放水措施19

五、防水闸门23

六、注浆堵水措施24

七、老窑水防治25

八、井下排水25

九、地表防治水措施27

十、灾害预防和处理29

十一、组织保障措施29

前言

为进一步加大我矿防治水工作，不断提高我矿防治水能力，有效防范水害事故的发生，以科学发展观为统领，坚持安全第一、预防为主、综合治理的方针，牢固树立安全展理念，严格执行《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》等规定和要求，认真贯彻落实省安监局、煤监局《关于煤矿防治水专项治理工作方案的通知》精神，加大我矿防治水工作力度，提升我矿防治水能力，有效防范水害事故发生，特制定本防治水设计方案。

第一章矿井概况

一、矿井概况

矿井建于1958年5月，1959年4月投产。

原朝阳煤矿一井、二井为地方国有矿，2003年转制，由国有企业改制为股份制企业，成立煤业有限责任公司，根据地质报告所提供的煤层赋存情况、开采技术条件及矿方委托设计矿井年能力9万吨/年。

矿井服务年限为10a。

1、地理位置：

朝阳鑫奥煤业有限公司位于辽宁省朝阳市西北部10km处，属向阳煤田南部，朝阳市龙城区七道泉子镇铁匠炉村，行政区划隶属于龙城区管辖。

地理座标为：

东经：

120°

20′09〃～12O°

23′OO〃，北纬：

41°

37′36〃～41°

38′44〃。

矿区范围3.88km²

，开采标高+240m～-600m，由18个拐点圈定。

2、矿井开拓开采：

矿井采用斜井片盘开拓方式，主、副斜井均布置在煤层底板岩石内，主井坡度为24°

，副井坡度为25°

，其中主井斜长,1072m，井底-200m水平，布置主、副水仓、泵房。

主副斜井采用锚喷及料石砌碹支护。

井底车场巷道布置在三煤组煤层底板岩层内，分别是：

主斜井井底车场净断面7.9m2，长度60m，水泵房21m，净断面7.9m2；

主水仓25m，副水仓21m，净断面均为4.8m2，均采用料石砌碹支护。

掘进工作面为-200米水平运输大巷、-140米水平回风大巷和-100米水平运输大巷，均采用梯形工字钢棚子支护。

-100、-200掘进工作面净断面5.17m2，-140掘进工作面净断面4.0m2。

五证一照

工商营业执照

211300004029306

采矿许可证

C210000************4435

安全生产许可证号

（辽）MK安许证字[2012Q133002]

煤炭生产许可证号

202113030003

矿长资格证

MK211311061

矿长安全资格证

11021011311061

二、自然地理

1、地形地貌

矿区地貌由低山及丘陵组成，海拔高度最高为317m。

侵蚀基准面标高为279m，因受洪水作用冲沟较为发育。

井田东部地形平坦，为大陆性气候。

夏季多为南风、东南风，秋冬季为北及西北风。

最高气温37°

C，最低气温-27°

C，平均气温+7.7°

C,平均冻土深1.3m.水系有边杖子河流经井田东部，此河属季节性河流。

最高洪水位线为+228.5m。

两个井口所处地理位置较高，其中主井口标高+236.059m，副井口标高+236.453m。

2、气象

矿区内气候属于大陆半干旱气候，年均降水量为600mm，多集中在七、八两月，易形成洪水。

蒸发量大于降水量，常导致干旱缺水。

C，十一月至下一年四月为封冻期，历时六个月之久。

3、地表水

矿区地表被黄土覆盖，植被稀薄，受地形地貌影响，降水大多呈表流汇集山间谷地迅速排出，不利于地下水补给。

区内地表无常年水体山间谷地雨后有洪流，一般大雨过后很快干枯，井田西部边界有一季节性河流。

三、矿区小煤窑开采情况

1、邻近矿井情况

矿区内目前开采的煤矿只有本矿一个煤矿，没有其他小煤窑开采。

2、老窑情况

矿井西南侧与本公司一井、边杖子煤矿一井相邻，两矿与本矿境界清楚，目前不存在越界开采现象。

生产过程中两个矿井均留设了井田境界保护煤柱。

第二章矿井地质、水文地质及防治水设计

第一节矿井地质

一、区域地质

1、区域地质、构造特征

1）地层

矿区大地构造位置处于中朝准地台（I），燕山台褶带（II），辽西台陷（III）朝阳穹褶断束（Ⅳ）北部，区域广泛出露沉积地层，火山岩广泛分布。

自下而上为：

1）古生界寒武系（￡）

下部岩性为紫色页岩、燧石结核灰岩。

上部岩性为灰质砂岩、竹叶状灰岩。

2）古生界奥陶系（O）

岩性为白云质灰岩、结核灰岩，含燧石条带白云质灰岩。

与下伏地层为整合接触关系。

3）古生界二叠系（P）

主体岩性为砂岩、粉砂岩、页岩。

4）中生界三叠系（T）

主体岩性为砂岩、砾岩、粉砂岩。

与下伏二叠系（P）呈平行不整合接触关系。

二叠系及三叠系地层与寒武系及奥陶系地层呈不整合接触。

5）中生界侏罗系下统兴隆沟组（JlX）

出露于矿区北西侧，厚度81～403m左右。

本组岩性由灰黑色、灰绿色、灰紫色的块状构造，层理不清的安山岩、安山质集块岩、熔岩角砾岩、玄武安山角砾岩夹灰紫色玄武岩组成。

上部夹有安山质砾岩和凝灰质页岩，底部为黄色砾岩夹黄色薄层砂岩。

6）侏罗系下统北票组（Jlb）

经钻探揭露分布在井田西部义县组（Kly）之下，厚度320～850m，为本矿区的主要含煤层位。

岩性以泥岩、砂岩、粉砂岩和煤层组成。

将北票组分上、下两部分叙述如下：

上部岩段：

A：

灰色、灰白色粉砂岩、细砂岩。

成分以石英、长石为主，细粒至微粒结构，层状构造。

厚度约53.67m。

B：

黑色厚层状泥岩与深灰色粉砂岩、灰白色细砂岩互层。

黑色泥岩中夹有炭质泥岩和薄煤层，并含植物碎屑。

下部岩段：

黑色厚层泥岩中夹炭质泥岩和煤层。

下部岩段共赋存五个煤组，其中第三组为主要可采煤层，其余一、二、四、五煤组不可采。

灰绿色厚层状细粒砂岩。

成分以石英长石为主，细粒结构，硅质胶结，硬度较大，厚度

53.50m，含植物碎屑。

7）中生界白垩系下统义县组（Kly）

岩性由上部安山岩段和下部砾岩段组成，分段叙述如下：

下部砾岩段：

黑灰色，灰褐色安山质砾岩与灰白色中厚层凝灰质泥岩、粉砂岩互层。

夹有石英质砾岩，呈次棱角状，下段砾岩总厚度3～15m．

上部安山岩段：

灰褐色、紫红色安山岩、安山质集块岩、安山质熔岩角砾岩、安山质凝灰岩。

中间局部夹砂岩、泥岩。

靠底部为玄武质安山岩。

厚度在375-785之间。

与下伏北票组（J1b）地层呈不整合接触。

8）新生界上更新统（Q3）及全新统（Q4）井田内第四系覆盖面积较大，由黄土、砂质粘土、砂和砾石等组成，厚度在0-2.5之间。

2）构造

1）褶皱

矿区的沿煤层走向呈一弧形，为一倾向由北西～北～北西倾斜的单斜构造，倾角23°

-65°

，东西两侧较陡，中间缓。

2）断裂

矿区内共发现8条，即：

Fl、F4、F6、F3、F10、F11、F12、F13除F1为逆断层外，其余多为正断层，而F3、F10、F13不清。

其中F4、F6断距为50m左右。

这些断层破坏了煤层的完整性，直接影响开采。

3）火山岩：

矿区有小面积出露主要表现为白垩系义县组安山岩、玄武岩、流纹岩与下伏地层呈不整合接触。

二井在开采过程中，没有发现成煤后火山岩。

2、区域矿产地质特征

1、煤层

本区煤系为侏罗系下统，与上伏白垩系下统义县组和下伏侏罗系下统兴隆沟组地层呈不整合接触。

煤系总厚度400m，含分煤层10-69层，单层厚度为0.02-2.76m，含标志层3-5层依此对比，可将各煤层划分为五组，平均总厚为7.29m（0.02～12.99m），平均可采总厚为6.32m（0.52～10.53m）各煤层组煤层结构复杂，分叉变薄现象明显。

全区三煤组为普遍可采煤组，第一、二、四、五煤组为不可采。

三煤组在本矿区分为两个分层，即三-1分层和三-2分层。

三-1分层煤层厚度在0.5～2.71m，平均1.2m。

与三-2分层间距为10～53.6m。

三-2分层煤层厚度在0.65～3.24m，平均1.6m。

三煤组顶板为灰白色砂岩，岩性为中粗粒，层理特别发育（常称条带状砂岩），厚为10～20m。

底板为花斑状泥岩，普遍发育，颜色为灰绿，灰黑色凝灰质泥岩。

2、煤层对比

1）巨厚层黑色泥岩；

位于一煤组以上，厚为60～280m以上，沉积稳定，色调，岩性均较单一，全区大体一致。

2）钙质砂岩：

位于一、二煤组之间，厚为10～15m，白色、中细粒，不显或微显层理，岩性坚硬，滴盐酸起泡。

总之一、二煤组之间是以泥岩为主，当岩性稍变粗即为白色钙质砂岩，此刻即进入了第二煤组的顶板，钻探容易判定。

3）化石层：

该层为灰白色砂岩层，位于第二、三煤组之间，岩性为中粗粒，层理特别发育（常称条带状砂岩），厚为

10～20m，含有较丰富的矽木化石，该层下即为主要可采煤层第三煤组，同时顶板泥岩或泥质粉砂岩中常有砂岩团状，也为之特征，易于认别，便于第三煤组对比。

4）花斑状泥岩：

位于第三煤组底板，普遍发育，颜色为灰绿，灰黑色凝灰质泥岩，由于原生沉积物质不均颜色不一所形成的花斑状；

有时煤层底板含有0.5毫m大小的鲕状砂粒等为辨别标志，以此花斑泥岩，确定三煤组层位较为可靠、准确。

此层层位稳定，无论在井下或钻孔均可见到。

从地段上来看，无论是头道湾子、边杖子和罗鼓杖子三区均可对比。

孤营子区标志层同上述特点，但是三煤组底板岩性与其它地段有些差异。

即孤营子一带三煤组底板仅局部钻孔有所沉积、向北东方向煤系煤层沉积不全，往往缺失三煤组，或有部分三煤组煤层沉积，并与其下段兴隆沟组火山岩直接接触，呈局部不整合现象，这是孤营子区的煤层沉积特点。

5）煤组层间距：

可做为煤层对比的辅助条件。

各煤组层间距离如下表：

煤组

层间距变化（m）

一般数值（m）

备注

1～2

10～45

20～30

2～3

10～36

20～25

3～4

95～140

10

4～5

35～55

40

第四、五煤组总的趋势是每组煤层结构比较简单或单一，组层间隔明显，容易对比，煤层顶板岩性较粗多为石英质砂岩，稍变细即过渡到含煤层位。

3、煤层分布（以三煤组为代表）

孤营子区：

煤层结构极复杂、厚度变化大，由于该区中部煤系基底隆起，孤营子区煤层沉积不稳定，出现无煤和仅有三煤组西部薄层沉积，并且不可采。

煤层只分布在隆起的周围，煤厚为0.75～10.39m平均为1.00m左右，靠近南部煤层较浅的层位，结构极为复杂、煤层夹石层次多，间距加大，分煤层多，如7210、7051和7014等孔，为煤层变化极为复杂的块段。

7014孔1-5每组总厚75m，分煤层有40层，累计总厚10.6m，可采厚度为4.38m。

各勘探线见煤情况详见二井三煤组厚度统计表。

4、煤质及用途

1）煤岩特征

本区煤层结构复杂，煤岩随煤层结构的变化而变化，单一的复煤层多为暗煤及亮煤，较复杂的复合煤层，上部多由丝炭、暗煤过渡到下部为亮煤。

由于煤层结构的变化，在区域上的变化也各地不一，如边杖子小吉为单一的复合煤层，煤岩组成为暗煤夹亮煤；

头道湾子二井为较复杂的复合煤层，上部多为鳞片状夹亮煤薄层，中部多为暗煤及丝炭，下部以块状亮煤为主夹炭质泥岩薄层。

罗鼓杖子一井煤质软，上部为粉末状或鳞片状，煤岩组成以半暗煤为主，下部多为暗煤与亮煤呈条带状。

2）煤质特征：

二井最近在+85m运输大巷取样进行煤质分析（取样点在h2处，见水平投影图）。

分析结果如下：

分析项目分析结果

（1）水分

全水分Mt（％）5.79

空气干燥基水分Mad（％）2.68

（2）灰分

空气干燥基灰分Aad（％）36.47

收到基灰分Aar（％）46.73

（3）挥发分

空气干燥基挥发分Vad（％）23.29

干燥无灰基挥发发分Vdaf（％）47.48

（4）固定碳

收到基固定碳FCar（％）24.94

（5）发热量

收到基低位发热量Qnet，ar（MJ／kg）13.979

根据上述指标，本区第三煤组煤质牌号确定为不粘结煤，其它煤组见煤点较少，根据已取样的点所化验的成果，与三煤组资料相近，其煤质牌号为不粘结煤，可做炼焦配煤。

根据矿山可选性试验结果，属难选煤，精煤回收率良～中等。

5、煤层柱状图

四、其它开采技术条件

1、煤层顶底板

三煤组顶板为灰白色砂岩，岩性为中粗粒，层理特别发育（常称条带状砂岩），厚为10～20米。

岩石较软弱，力学强度小，稳定性差，工程地质条件较差，极易产生不良工程地质问题。

井巷变形、冒顶、片帮等造成人员伤害和设备损害，故此，应加强巷道支护质量，防止事故发生。

2、瓦斯、煤尘、煤的自燃及地温

1）瓦斯

依据辽煤生产[2012]388号《关于对朝阳市地方煤矿2012年度矿井瓦斯等级鉴定结果的批复》。

1、该矿属瓦斯矿井，瓦斯相对涌出量2.5m3/t，绝对涌出量0.1m3/min。

2）煤尘爆炸性

煤尘爆炸倾向性：

煤尘为爆炸，按煤尘爆炸性设计和管理。

在开采过程中要注意煤粉的含量，应尽量降低巷道和工作面中煤尘的含量，作好相应的安全防范措施。

以防止煤尘及瓦斯爆炸造成人员伤亡的事故发生。

3）煤的自燃倾向

煤层自燃倾向性属自燃，按二类（自燃煤层）设计和管理。

矿井开采过程中必须制定防治煤层自燃的措施，控制煤层的暴露面积和暴露时间，预防火灾事故的发生。

第二节矿井水文地质

一、水文地质情况

1、区域水文地质概况

矿区属于低山丘陵地带，侵蚀基准面标高为+279m，因受洪水作用冲沟较为发育。

区内无地表水流，地形地貌利于地表水及地下水径流排泄，而不利于地下水和洪水蓄积。

富水性差，水量贫乏，故本矿区水文地质条件为简单。

2、地形地貌

3、矿井充水条件

经过井区内水文地质调查，根据本区水文地质条件，故对矿床充水因素分析如下：

1、矿床充水因素主要为基岩裂隙水、松散岩类孔隙潜水。

虽然其分布空间不一，富水程度不同，充水方式各异，但都按各自活动规律直接或间接对矿床充水影响，它们都接受大气降水补给，大气降水是矿床充水的补给来源。

矿井充水以基岩裂隙水、松散岩类孔隙潜水为主，其水量取决于地下富水程度及其与采煤层密切程序，同时很大程度也取决于降水强度和时间，由于本区降水量少，加之基岩裂隙水富水性弱，孔隙潜水富水性差，水量贫乏，故其对矿床充水强度不大，影响较弱，是构成矿床充水的一个因素。

2、矿床水文地质勘探类型。

根据井区水文地质条件及矿床充水因素，矿床位于当地侵蚀基准面以上，地质构造较简单，附近无地表水体，矿床充水方式为裂隙充水顶底板间接进水，水文地质条件简单，水文地质勘探类型为简单。

4、地层含、隔水层

含煤地层为侏罗系北票组，其主要岩性为：

粉砂岩细砂岩或砾岩。

地表岩石裸露，风化裂隙发育，老窑较多，为地下水储存提供了空间。

但风化裂隙层含水较弱，通过施工的坑道已得到验证。

含水层虽为粉砂岩、细砂岩或砾岩，但为凝灰质及硅质胶结，裂隙不发育，北票组页岩、泥岩为隔水层，砾岩层为透水层。

根据头道湾子区坑道验证，二井坑道正常涌水量为

30m3／h，最大为45m3／h。

5、矿床开采技术条件

二井在技改施工过程中，没有发现成煤后火山岩。

4）三煤组顶板为灰白色砂岩，岩性为中粗粒，层理特别发育（常称条带状砂岩），厚为10～20米。

5）依资料及本区水文地质条件，矿床充水以基岩裂隙水为主，受补给条件等因素影响，出水量较小，水量有限，井下作业时，如出现挂汗、雾气加大、空气变冷、顶底板淋水加大等突水预兆时，应立即停止作用，撤出人员。

6）除地下水对矿井产生严重的威胁外，煤矿生产也受雨季洪水威胁，在雨季应注意预防洪水通过井口、矿井安全出口、采后塌陷坑等直接或间接透入矿井而造成事故。

6、矿井涌水量

二井坑道正常涌水量为30m3／h，最大为45m3／h。

第三节矿井防治水措施

一、矿井开拓开采所采取的安全保证措施

1、本次设计范围

由于距离底板茅口灰岩仅5m，补勘地质报告中未提供煤层顶板、底板赋存承压含水层情况，建议矿方补作水文地质调查报告，查明煤层是否赋存有灰岩强承压含水层，若有，则水文地质调查报告应编制隔水层或相对隔水层等厚线图（包括水文地质实际资料），并划分突水危险区，同时查清除承压含水层地点，分别计算出承压含水层水压，再考虑是否采取疏水降压措施，并对底板茅口灰岩对开采的影响进行论证。

2、矿井开拓工程位置及层位选择

井筒：

整个系统布置有主斜井、副斜井和回风斜井，三条井筒均采用穿层布置。

大巷：

布置在各个水平M1煤层顶板之上20m的岩层中。

下山：

三条上山均布置在M1煤层顶板之上20m的岩石之中。

石门：

区段运输、掘进回风石门布置在岩层里面，设置排水沟自流排水。

顺槽：

沿煤层布置，由于开采的影响巷道围岩裂隙水将可能进入巷道，对巷道的维护影响较大，因此巷道的坡度须满足排水要求，设置排水沟，排水沟断面满足排水要求，并定期清理，保证排水畅通，对巷道积水须及时处理。

3、采掘工程所采取的防治水措施

1）必须密切观察矿井内的淋水、涌水情况，必须坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先探后采”以及“有疑必停”的原则。

2）定期收集、调查和核对相邻煤矿和废弃的老窑情况，并在井上、下对照图及采掘工程图上标出其位置、开采范围、积水情况、探水红线等。

3）针对主要含水层（段）建立地下水动态观测系统，进行地下水动态观测、水害预报，并制定相应的“探、防、堵、截、排”综合防治措施。

4）井巷在掘进过程中必须先探后掘，掌握前方水文情况，若发现有水患时，应及时采取措施，待确认安全后才向前掘进，若发现出水点应将出水点位置标于井上下对照图及采掘工程图上。

井巷揭露的主要出水点或地段，必须进行水温、水量、水质等地下水动态和松散含水层涌水含砂量综合观测和分析，防止滞后突水。

5）采掘工作面或其他地点发现有挂红、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、有臭味等突出预兆时，必须停止作业，采取措施，立即报告矿调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。

6）井下和地面排水设施保证完好，所设沉淀池、水沟要及时进行清理，每年雨季前必须清理一次。

每年雨季前对矿井防治水工作进行一次全面检查，成立防洪抢险队伍，并储备足够的防洪抢险物资。

7）对于巷道破碎和淋水段特别加强支护，并采取导水等措施以免淋水直接淋至电缆上腐蚀电缆，巷道排水沟按规定设置并及时清理，巷道要保证排水坡度，对于巷道局部地段低洼集水段要设潜水泵或泥浆泵及时排水。

8）以后掘进的开拓、准备巷道应根据井下地层情况选择稳定、淋水小的岩层，尽量避免穿过断层等构造带。

9）矿井回采标高低于矿区最低侵蚀基准面的标高（＋528m），对矿区位于最低侵蚀基准面以下的煤层井巷掘进和开采时候，必须遵循以下规定：

（1）凡掘进巷道顺层布置在最低侵蚀基准面以下的含水层（特别是强含水层）之中，或穿层掘过含水层（特别是强含水层）时，必须采取打钻测压和疏水降压的防治水措施，井下钻孔要及时分段测压、测水量，了解含水层的原始导升高度问题，同时要注意钻孔的封孔质量，防止串导水；

（2）凡掘进巷道顺层布置在最低侵蚀基准面以下的含水层（特别是强含水层）之中，或穿层掘过含水层（特别是强含水层）时，必须采取“先探后掘，有掘必探”的防治水措施；

（3）要加强水文地质预测预报工作，提前预测和查清楚采掘工作面前方“断层、裂隙、陷落柱等构造导水性”的基本情况，以便提前采取针对性的防治水措施。

二、防水安全煤岩柱留设

在矿井可能受到水害威胁的地段留设一定宽度或高度的煤（岩）柱，用以堵截水源流入矿井巷道，这段煤（岩）柱称之为防水煤（岩）柱。

大湾子煤矿地表水不发育，地表水大多为雨季节型冲沟水，冲沟流程短，水量较小，旱季时干涸，故不留设地表水体防水煤柱。

1、防水煤（岩）柱的种类

根据防水煤（岩）柱所处的位置，可以分成不同的种类。

对于本矿井而言主要有：

1煤层露头防隔水煤柱；

2井田边界煤柱；

3采区边界保护煤柱；

4井巷保护煤柱；

2、留设防水煤（岩）柱的条件

通常在下列情况下都应留设防水煤（岩）柱：

1）煤层直接被疏松含水层覆盖或位于疏松含水层以及地表水体之下，而含水层或地表水体又无法疏干时，应留设防水煤柱，以保证开采后顶板冒落及其产生的导水裂隙不波及到含水层或地表水体。

2）煤层局部位于强含水层之下时应留设防水煤柱，以免采空后顶板破坏冒落波及到含水层引起突水。

3）煤层直接与强含水层接触或与强含水层接触又被它局部掩盖时，煤柱的作用前者主要是防止含水层水突入巷道，后者除防止含水层水直接进入巷道外，还应防止煤层采空后顶板冒落波及含水层。

4）巷道接近底板承压含水层时，如有底板突破的危险，则应留设防水煤柱，以防止地下水沿断层或突破底板进入巷道。

5）煤层与充水断层或岩溶陷落柱接触时应留设防水煤（岩）柱，以防止地下水沿断层或陷落柱进入巷道。

6）巷道接近被淹井巷，积水量很大又不宜疏干时，应留设防水煤柱，使矿井生产巷道与被淹井巷隔离。

3、防水煤（岩）柱的留设原则

1）在有突水威胁但又不宜疏放（疏放会造成成本大大提高时）的地区采掘时，必须留设防水煤（岩）柱。

2）防水煤柱一般不能再利用，故要在安全可靠的基础上把煤柱的宽度或高度降低到最低限度，以提高资源利用率。

3）留设防水煤（岩）柱必须与当地