煤矿中长期防治水规划.docx

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煤矿中长期防治水规划

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煤矿中长期防治水规划（总14页）

********煤矿

（2009－2019年）

防治水中长期规划

********煤矿

2009年3月

********煤矿防治水中长期规划

（2009－2019年）

水灾是我国煤矿生产中最常见的灾害事故之一,不仅造成大量人员伤亡,而且严重摧毁井巷设施,中断生产,甚至引起井巷垮塌等二次事故。

矿井水灾的防治通常要从矿井可能的涌水水源开始防治，而矿井可能涌水的水源主要有大气降水、地表水、含水岩层水、岩溶陷落柱水、断层水、以及旧巷或老空区积水等。

大气降水即雨雪水；而地表水就是指河、湖、塘、沟、及水库积水；含水岩层水主要指砂砾层含水、石灰岩溶水等；断层构造的破碎带常含有大量水，而断层水一旦与其它水源导通，涌水补给更丰富，威胁会更大；旧巷和老空区积水常含有有害气体，也极易造成人身事故，上述各种水源，通过裂隙、溶洞与井巷连通就有可能对井下造成威胁，而且一般都不会孤立存在，往往互相沟通，互相补给，所以必须有全局观，进行综合防治。

   大量事实证明，不认真贯彻安全生产方针，思想麻痹，对水文地质及各种水源情况缺乏调查研究，不科学地制定和执行探放水制度、防治水计划是造成事故的主要原因。

所以防治水灾必须牢固树立安全第一，预防为主的思想，防治结合，加强组织管理，为了做好矿井水的防治工作。

结合我矿实际情况，特制定《********煤矿防治中长期规划（2009－2019年）》（以下简称规划）。

一、矿井水文地质安全条件分析

（一）矿井水文地质条件

1、影响地下水形成的自然因素

矿井位于准葛尔盆地南缘，博格达山北麓的山前地带，属低山丘陵区，地势南高北低，东高西低，海拔高程为+863—+815m，最大高差约+40m。

山势走向呈南东—北西向，地表斜切地层的沟谷发育。

垂交于地层走向的主沟为碱泉子沟，是区内天然的泄洪通道。

矿区未见基岩出露，被第四系亚砂土及砂砾石层覆盖。

其厚度一般为30m，大气降水或积雪融化水大多沿沟谷顺流而下，以地表迳流形式排出区外消失，部分渗入地下。

地下水补给微弱。

矿区最低侵蚀基准面在碱泉子沟为+814m。

2、矿区含（隔）水层特征

矿区岩层主要由松散岩土类和碎屑类组成。

根据矿区的水文地质条件工程地质特征将其划分为二部分。

即第四系松散土类和陆源碎屑岩类。

（1）第四系含水层及透水不含水层

第四系堆积为松散及半固结亚砂土和冲洪积、卵砾石层。

上部亚砂土细而均匀，局部含砾石，主要分布于山包阶地之上。

厚度在20—30m，为透水不含水层；下段为灰色砾石层。

厚10—15m。

由于其具有贮水条件，可划为含水层。

（2）烧变岩裂隙含水层（段）

区内火烧层在向斜南翼41—45号煤层火烧严重。

火烧深度在70—85m，最深可达130m。

由于煤层顶底板围岩遭受火烧后孔隙率显著增大，容水空间增大，且受火烧岩层大部分位于侵蚀面以下，又有沟谷中季节性洪水作补给，易在烧变岩区形成裂隙水。

故烧变岩区是较好的含水层。

（3）碎屑岩类含（隔）水组

碎屑岩类包括西山窑组和头屯河组地层。

西山窑组岩性为泥炭沼泽相之灰色、深灰色泥岩、炭质泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩细砂岩夹薄层不稳定之中—粗砂岩等，构成一套以细碎屑岩为主粗细相间，旋回次韵律沉积。

主要含水层岩性为细砂岩，薄层中—粗砂岩，其中含有孔隙、裂隙的岩石，特别是胶结不好的砂岩，含水性较明显。

在向斜南翼其补给源以现代河谷一铁厂沟河水及其孔隙潜水为主，大气降水渗入补给为辅。

地层中泥岩、炭质泥岩、粉砂质泥岩等均属隔水层。

因其粗细相间，亦可细分为多个含水层和隔水层（段）。

3、地下水的补给、径流与排泄

由于上述降落于地表的大气降水及融雪期的冰雪水，在自然状态下多顺山坡沟谷而下汇集到碱泉子沟等较深的大冲沟中，在径流过程中的有部分渗到地下。

沟谷洪水大多数顺流而下排泄到山前地带转化为第四系地下水。

碱泉子沟上游有少量泉水出露，而在矿区只有在融雪期及洪雨期有暂短水流，其它时间多呈干涸状态。

（二）矿井充水因素分析

1、火烧层的积水仍为矿井直接充水含水层。

但随着矿井采掘工作，采空面积扩大，上部烧变岩孔隙、裂隙也会随着加多、加宽，火烧层潜水仍会通过塌陷裂隙直接导入矿坑。

2、西山窑组（J2x）含水层的水对矿坑充水是直接因素，因其富水性微弱，而是次要充水因素。

3、大气降水通过第四系亚砂土补给砾石含水层和烧变岩含水层，尔后再通过陷落裂隙进入矿井，因其量小应是间接的次要充水因素。

4、铁厂沟河（溪）水及河谷潜水，因本矿西部有铁厂沟三矿六号井矿区相隔，所以仅是另一个间接的次要充水因素。

（三）矿井涌水量预测

根据地质报告提供的资料，矿井正常涌水量为24.01m3/h。

最大涌水量为64.65m3/h。

（四）、水患类型及其威胁程度

该矿可能发生的水患类型为：

地面塌陷受季节性洪水的威胁。

因火烧区积水与地表水水力联系密切，井下主要受开采煤层上部火烧区积水的威胁。

（五）、排水设备

该矿井正常涌水量为24.01m3/d，最大涌水量为64.65m3/d。

在+590m水平中央变电所旁的水泵房内敷设两趟排水管通过管子道、混合立井，最后至井口附近的沉淀池内，排水高度为278m。

选择水泵型号为D85－50×7型，额定流量85m3/h，扬程350m，级数7级，转速2950r/min，效率63％。

配套电动机选取YB280M－2，功率132kw，转速2950r/min，电压660V。

选用三台同型号水泵，一台工作，一台检修，一台备用。

　二、指导思想　　预防为主、标本兼治、综合治理、群防群控、联防联控、部门配合、相互合作。

三、目标　　

（一）到2009年，通过开展矿井防治水治理，建立防治水管理体系；在防治水治理的基础上建立起防治水预测预警机制；制定有关防治水措施和管理制度；加强防治水安全教育；制定应急处理预案和完善应急处理体系。

（二）到2019年，****煤矿力争通过井上下水患治理，落实各项防治水措施，巩固和扩大防治水成果，预防和控制水灾事故的发生，建立起矿井防治水可持续发展的防治工作机制。

四、矿井防治水措施及设施

（一）、矿井开拓、开采所采取的安全保证措施

1、矿井开拓工程位置及层位选择

该矿地表南高北低，设计将矿井的工业广场布置在了井田南部，且处在相对较高处，地面工业广场不受洪水危胁。

井筒位置的选择主要是根据地形地貌特点所确定，设计混合提升立井布置在大槽煤底板岩石中，井筒避开了煤层的火烧区。

小槽煤风井井筒位置相对周边地形较高，风井井口处有矿井的排洪渠，因此风井不受洪水危胁。

2、采掘工程采取的防治水措施

矿井在采掘过程中，严格按照设计要求的煤柱尺寸进行采掘工作。

同时，还应严格做到对采空区和火烧区范围内采取探放水措施。

3、防水安全煤柱留设

根据矿井开拓设计及地面矿区公路改道情况，即扩建后矿区公路与井下运输石门对应，且矿区排水沟也沿矿区公路附近布置。

因此矿井留设煤柱有井筒、公路保护煤柱及矿界煤柱。

根据《采矿工程设计手册（上册）》，对于急倾斜煤层（煤层倾角80°左右），根据公式β=53-0.1α可知：

煤层走向移动角取75°，顶板移动角取45°，底板移动角取55°。

井筒围护带宽度按Ⅰ级保护取值为20m，矿区公路围护带宽度按Ⅲ级保护取值为10m。

大槽煤井筒及公路煤柱留设：

风井以西留20m，以东56m，+680m留设煤柱宽度为166m，+590m留设宽度为214m，+500m留设煤柱为262m。

小槽煤矿区公路煤柱留设，地面留设20m，+765m留设煤柱宽度为56m，+680m留设煤柱宽度为102m，+590m留设宽度为150m，+500m留设宽度为198m。

东西矿界煤柱各留20m。

具体见《大槽煤安全煤柱留设立面图》和《小槽煤安全煤柱留设立面图》。

（二）、井下探放水措施

1、矿井回采和掘进过程中，坚持“有疑必探、先探后掘、长探短掘”的原则。

开采浅部煤层时先对火烧区进行探水，没有探水前不得开采。

接近以下地点时需进行探水：

、在采掘工作面接近火烧区或含水层时。

、接近涌水量异常区域时。

、接近上部煤层采空区时。

、接近未封闭又可能突水的钻孔时。

、接近其它存在有积水的区域时。

应对上部及周围可能存有积水的地点进行探测，摸清积水区域的具体位置、积水量和水压等情况，采掘作业时不得破坏防水煤柱的尺寸，防止与积水区掘通造成事故。

采掘过程中如发现煤、岩流水、滴水或变潮等突水征兆时，都应进行探水。

探水时可在接近积水区的巷道中做钻场（2×2m），从钻场向积水区打探眼。

该矿地质报告提供了煤层火烧区的位置，但该位置控制不足，矿井将在2014确定在地质报告提供的火烧区下界外推100m作为探水起点。

探明积水区的位置和积水量后，在确保安全的前提下留设设计的煤柱尺寸，若积水区煤层或岩层较破碎，则应根据现场情况加大煤柱或岩柱尺寸。

2、探放水设备选择

探水设备选择2台TXU-75型探水钻，可以满足井下探放水的要求。

（三）、疏放水措施

1、开采时先对火烧区或本矿已采区进行探水。

本矿回采工作面回采结束时，应在封闭采空区的密闭上设U型反水池，防止采空区积水。

2、探到本矿采空区水源后，可采用探水钻孔放水，放水钻孔直径50—75mm。

孔深为75m，探75m若无水则向前掘进15m，再进行探水，探水时应同时向煤层的走向和倾斜向上的方向探水。

水放完后，可留设50m的隔离煤柱后再布置工作面。

3、放水前应对水量、水压及煤层透水性进行分析并预测，根据排水设备能力及水仓容量，制定放水的步骤并控制放水量，避免盲目性。

4、放水过程中要注意水量的变化、出水清浊、有无杂质以及有无有害气体等情况，发现异常时及时采取措施。

5、疏放水前应成立疏放水领导小组，制定出疏放水措施，疏放水由经验丰富的人员来操作，作业人员应熟知避灾路线，在疏放水期间领导小组成员要现场跟班指挥。

6、疏放水地点撤退路线上要有良好的照明，保证撤退路线畅通。

7、为防止高压水和碎石喷射或将钻具压出伤人，在水压过大时，应采用反压和防喷装置，并用档板背紧工作面以防止套管和煤壁突然鼓出，档板后要安设顶柱或木垛，然后再进行放水。

8、情况紧急时工作人员应立即撤出工作面。

9、事先应制定好安全措施，并严格贯彻落实。

（四）、地表水防治

1、地形、水系和汇水面积

该煤矿地势为西南高，东北低，附近无自然地表水流，混合提升立井井筒以东有10m宽的地面冲沟，春季融雪期及夏季暴雨季节，形成小股水流冲刷地表，对矿井生产会有一定影响，为避免灾害发生，在2009年12月30日前必须完成以下防洪措施，具体如下：

①提高井口、地面建筑及道路路基标高。

②沿工业广场以西设截水渠，渠深600宽400用M10砂浆与片石护砌，渠长共计230m，沿工业广场以东设Φ1000直径排洪涵管，将雨雪水排入碱泉沟。

③工业广场以西截水渠排水能力验算

根据矿井地质地形图，该地区汇水面积为80000m2，本设计按该地区小时最大降雨量10.79mm计算汇水量如下：

矿井汇水量：

0.01079×80000=1035.84m3/h=0.23m3/s

该矿截水渠的断面为0.24m2，流速按1m/s计

排水量为：

0.24×1=0.24m3/s

经验算排水能力满足要求。

④工业广场以东排洪涵管排水能力验算

根据矿井地质地形图，该地区汇水面积为110000m2，本设计按该地区小时最大降雨量10.79mm计算汇水量如下：

（1）矿井汇水量：

0.01079×120000=1294.8m3/h=0.36m3/s

（2）该矿截水渠的断面为0.785m2，流速按1m/s计

排水量为：

0.785×1=0.785m3/s经验算排水能力满足要求。

从计算可以看出本设计工业广场防洪截水渠的排水能力满足要求。

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