最新22802工作面水害隐患防治专项技术措施.docx
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最新22802工作面水害隐患防治专项技术措施
22802工作面水害隐患防治专项技术措施
一、工作面概况
22802工作面位于井田中西部，按照设计，本工作面是19-22号煤层的第二个工作面，在两顺槽巷道开拓掘进期间留有足够的保安煤柱，工作面西部为我公司正在进行综放顶煤回采的22801工作面，北部相邻七峰山煤业，南部为三条盘区大巷；东部相邻的22803工作面未开拓。
22802工作面均沿19—22号煤层布置，煤层赋存稳定，结构复杂，煤层物理性质为黑色—暗黑色—亮黑色，条痕为褐黑色。
弱玻璃—沥青光泽，参差状、阶梯状、贝壳状断口常见，层状—块状构造，内生裂隙不发育。
宏观煤岩为暗煤组分居多，局部夹有镜煤条带，19-22号复合煤层上距18号煤层2.50-9.64m，平均5.32m，煤厚29.40-53.72m，平均厚34.50m，坚固性系数f=0.98-2.1，属于软-中硬煤层，煤层走向N40°E，倾向N50°W，倾角10-14°，煤层结构极复杂，含4-21层夹矸，夹矸岩性为高岭质泥岩、泥岩。
其顶板岩性为砂质泥岩或粉砂岩，底板岩性为高岭质泥岩及砂质泥岩。
属稳定的全区可采煤层。
以上资料、数据收集至《山西煤炭运销集团炭窑峪煤业有限公司矿山生产地质报告》，2016年度我公司22801综放顶煤工作面回采时揭露煤层实际厚度为11.4m，现我公司计划委托山西省煤炭地质115勘查院实施井下钻探，查明煤层真实厚度。
22802备采工作面于2016年12月底圈成，布置在井田中西部，22802工作面走向长935.5m，工作面长155m，面积145002.5㎡，走向倾角约为2°-13°。
二、工作面地质构造
22802工作面在两条顺槽掘进期间揭露了一条正断层，位于22502回风顺槽至切眼位置起按回采推进方向至889.6m处，落差2.2m左右，走向N35º40′W，倾角45°，对22802工作面回采期间有一定程度的影响。
对此，要编制专项的过断层安全技术措施确保工作面安全生产。
根据现有资料和矿井开采揭露，在开采18号煤层81801、81802工作面在掘进、回采期间揭露辉绿岩墙长度15m，宽度0.5m，近直立状，走向N5ºE；在22801工作面回采推进过程中实际揭露，辉绿岩墙在井田内长度640m，贯穿22801工作面，且与18号层揭露方位、宽度完全吻合，在和18号煤层揭露的岩墙进行对比，分析发现岩墙南北位置相差21m，推断该岩墙辉绿岩墙是同一条。
在22802工作面至切眼位置起推进至621m-646m处，在22202运输顺槽揭露该岩墙，经分析该岩墙可能延伸至22802工作面内，在22802工作面回采推进过程中，可能伴随工作面推进，但该岩墙侵入处两侧煤层有微弱的烘烤现象，据同位素年龄测定，岩浆岩属于印支期，对煤层破坏程度较小，在推进过程中应密切观测工作面顶底板地质岩性，如有异常及时向调度指挥中心、地测防治水科汇报。
三、水文地质概况
本矿井地处大同煤田中东部，在区域地下水系统中，位于口泉山脉线状补给区西侧，大同向斜东翼地下水补给区附近。
井田西部矿界、南部矿界和北部矿界为排泄边界，东部矿界为补给边界。
大气降水是地下水的主要补给来源，矿井充水都直接或间接地与大气降水有关。
本井田位于干旱、半干旱气候区，历年年平均降水量约400mm，主要集中在7-9月份；年平均蒸发量一般为降雨量的3-4倍，蒸发量大于降雨量。
另外，受地形、地貌特征的控制，大气降水易于地表径流排泄而不利于向地下渗透，所以大气降水入渗补给地下水水量很小，对煤矿将来的开采影响较小。
1.地表水、地下水
本井田内及周边相邻矿区无常年地表水体径流，区内发育的“V”字型沟谷，平时干枯无水，仅在雨季到来时可成为泄洪通道，其地表水在井田中部南北向分水岭的控制下，沿沟谷向东、西两个方向径流。
据以往本矿井及相邻同煤塔山矿井，对开采石炭系太原组煤层的经验，当采掘工作面掘进到位于地面沟谷下方时，暴雨过后顺沟谷排泄的洪水对煤矿井下采掘并无较大影响。
井田东部煤层露头处存在一些以往小煤窑私采乱挖后遗留下的废弃坑槽，会成为雨季大气降水的聚集地段，对煤矿将来的开采会带来一定的影响。
进风行人斜井井口附近最高洪水位标高为1290.00m，进风行人斜井井口标高为1365.51m，回风井口附近最高洪水位标高为1300.00m，回风井口标高为1367.345m，主平硐井口附近最高洪水位标高为1186.00m，主平硐井口标高为1242.422m，主、副、风井井口位置均位于最高洪水位线之上，洪水对井口没有影响。
井田地处大同煤田中东部，在区域地下水系统中，位于口泉山脉线状补给区西侧，大同向斜东翼地下水补给区附近。
井田由多条边界圈定，均为人为边界，属透水边界。
其中西部矿界、南部矿界和北部矿界为排泄边界，东部矿界为补给边界。
地下水充水水源包括河床冲积层裂隙含水层、风化壳裂隙含水层和煤系砂岩裂隙含水层，前两类含水层多为间接充水水源。
采动导水裂隙带内的太原组上伏砂岩裂隙含水层及煤层间砂岩含水层为直接充水含水层。
2.矿井范围主要主要含水层及其富水性
（1）第四系冲—洪积松散孔隙含水层
主要分布在井田西部沟谷部位。
厚0-7.00m,水质类型SO4·HCO3-Ca·Mg型，固形物895-1083mg/L，总硬度38-40.5德国度，PH值7.1—7.9。
（2）风化壳裂隙含水层
属侏罗系大同组碎屑岩，风化裂隙一般发育深度40-50m。
山区风化壳接受大气降水补给后在重力作用下顺坡向河谷汇流，故只透水而不含水。
在河谷地段风化壳含水层与地表水及冲洪积层潜水有水力联系，裂隙发育最深达90m。
（3）侏罗系大同组层间砂岩裂隙含水岩组
本组地层岩性主要由灰白色、灰色、深灰色，砂质泥岩、中细砂岩及煤组成。
井田内大同组厚0.00—74.70m，平均48.91m。
在每个可采煤层（组）之间均发育有厚薄不一的砂岩带，这些砂岩带构成了层间裂隙含水层，本组含水岩组总厚约45m。
据邻区同煤塔山矿（雁15）以往对该含水层的抽水试验，单位涌水量在0.0063L/s.m，为一弱富水性含水层。
（4）永定庄组砂岩裂隙含水岩层
岩性为灰、灰黄色砂岩、砂质泥岩、中粗砂岩及薄层灰色铝土泥岩，裂隙少，埋藏较深，含水性极弱。
井田内永定庄组组厚0.00—140.25m，平均127.71.00m。
在本组之间均发育有厚薄不一的砂岩带，这些砂岩带构成了层间裂隙含水层，本组含水岩组总厚约79.20m。
另据邻区塔山井田以往水文钻孔对该含水层的抽水试验，单位涌水量小于0.001L/s.m，为一弱富水性含水层。
（5）山西组、上下石盒子组砂岩裂隙含水层组：
岩性由灰色、深灰色砂质泥岩、中、细砂岩组成，岩石埋藏深，胶结致密，渗透性不良，裂隙不发育，补给条件差，含水性极弱-弱。
井田内山西组，上下石盒子组砂岩裂隙含水层组厚54.67—253.17m，平均232.60m，本组含水岩组总厚约195.91m。
据补充勘查区施工的TZK2水文钻孔对二叠系山西组和石炭系太原组含水层混合抽水试验成果，单位涌水量为0.00889L/s.m，为一富水性弱含水层。
（6）太原组砂岩裂隙含水岩组
该组岩性由灰、灰白色石英砂砾岩、粗砂岩、细砂岩及黑色砂质泥岩、煤组成。
井田内太原组砂岩裂隙含水层组厚87.15—140.35m，平均112.86m，在每个可采煤层（组）之间均发育有厚薄不一的砂岩带，这些砂岩带构成了层间裂隙含水层。
据补充勘查区施工的TZK-2水文钻孔对二叠系山西组和石炭系太原组含水层混合抽水试验成果，静止水位标高1299.03m，单位涌水量为0.00889L/s.m，渗透系数为0.0249m/d，为一富水性弱的含水层。
水质类型为HCO3·SO4-Ca·Mg型，其试验成果见下表。
山西组和太原组混合抽水试验成果一览表
钻孔编号
静止水
位标高
含水层
水位降深
（m）
涌水量（L/s）
单位涌水量（L/s·m）
渗透系数（m/d）
水质类型
TZK-2
1299.03
P1s+C3t
14.18
0.126
0.00889
0.0249
HCO3·SO4-Ca·Mg
（7）奥陶系灰岩含水层
据邻区口泉煤业公司井田内的KQ5水文钻孔资料，揭露奥陶系灰岩101.09m，所属地层为奥陶系下统亮甲山组。
局部灰岩裂隙较发育，岩芯多呈碎块状。
其抽水试验成果，静止水位标高1132.29m，单位涌水量0.0004L/s.m，渗透系数0.001386m/d，为一富水性弱的含水层。
水质类型为HCO3·Cl-[K+Na]，总硬度74.0mg/L，矿化度1005.0mg/L，PH值为9.14。
其试验成果见表5-2-2。
推测井田内的奥陶系灰岩岩溶水位标高在1133.00—1117.00m之间。
（资料来源矿井水文地质类型划分报告）
奥陶系灰岩抽水试验成果表
钻孔
编号
静止水
位标高
（m）
含水层
水位降深
（m）
涌水量（L/s）
单位涌水量（L/s·m）
渗透系数（m/d）
水质类型
KQ-5
1132.29
O1
42.10
0.015
0.00040
0.001386
HCO3·Cl-[K+Na]
3.隔水层
太原组煤系下伏本溪组地层，为本区煤系地层主要隔水层，岩性以灰黑色砂质泥岩、泥岩为主，底部有紫红色山西式铁矿（不稳定）及1-2层灰色铝土泥岩，中间夹1-2层泥灰岩及砂岩，这些软硬相间的岩层组合，构成了隔水层，具有一定的隔水能力，隔断了下伏奥陶系岩溶裂隙含水层与上覆太原组砂岩裂隙含水层的水力联系。
井田内该层厚36.99-46.96m，平均41.96m。
4.矿井充水通道分析
（1）构造裂隙通道
①线状断裂型通道：
本井田断层不发育，对采掘生产影响小。
②面状裂隙网络型通道：
在基岩露头部位已发现有“×”型共轭剪节理，在深部厚层砂岩中，在地质历史的多期构造应力作用下，这些脆性岩石以破裂形式释放应力，在岩层中产生了不同方向的较为密集的裂隙和节理，形成呈面状展布的裂隙网络，这些裂隙网络勾通上下充水含水层，形成矿井充水通道。
如在煤层采掘初期，巷道和采空区顶板局部有面状淋头水，表明裂隙网络型通道的存在。
（2）导水裂隙带
根据石炭系太原组18、19-22、25号煤层顶板岩性及抗压强度分析，本矿井内煤层之间的岩性均属于中硬岩。
现按照《矿区水文地质工程地质勘探规范》（GB12719-91）和《煤矿防治水规定》导水裂隙带经验公式，分别代入各个钻孔的煤层厚度，并与其上覆煤层底板间距对比，导水裂隙带最大高度大于上覆煤层底板间距者，导水裂隙可沟通上层采空区积水，否则不能成为采空区积水导水通道。
①按《煤矿防治水规定》中的导水裂隙带经验公式：
H=20
+10式中：
H—导水裂隙带高度（包括冒落带高度）；
∑M-煤层累计采厚。
通过计算，18号煤层导水裂隙带高度在43.47-55.83m之间，最大导水裂隙带高度55.83m；19-22号煤层导水裂隙带高度在118.44-157.53m之间，最大导水裂隙带高度157.53m；25号煤层导水裂隙带高度在46.33-57.12m之间，最大导水裂隙带高度57.12m。
其各煤层导水裂隙带高度计算结果见下表。
可采煤层导水裂隙带高度一览表
孔号
18号煤层
19-22号煤层
25号煤层
顶深
（m）
厚度
（m）
导水裂
隙带高度（m）
煤层
间距
（m）
厚度
（m）
导水裂
隙带高度（m）
煤层间距（m）
厚度
（m）
导水裂
隙带高度（m）
TZK1
400.95
5.25
55.83
6.90
41.63
139.04
22.17
4.65
53.13
TZK2
452.82
2.80
43.47
6.01
54.41
157.53
17.46
5.50
56.90
TZK3
387.75
4.25
51.23
4.80
38.90
134.74
15.80
5.55
57.12
TZK4
409.35
2.85
43.76
5.25
29.40
9.在SQL查询时，使用WHERE子句指出的是________。
118.44
c=t18.15
3.30
【答案】符合条件46.33
简历M4经对上述方法计算结果分析，18号煤层最大导水裂隙带高度为55.83m，19-22号煤层最大导水裂隙带高度为157.53m，25号煤层最大导水裂隙带高度为57.12m。
?
"圆环的面积为：
",s②依据《矿区水文地质工程地质勘探规范》中的导水裂隙带经验公式，18、25号煤层开采高度小于12m，其导水裂隙带高度适用公式Hli=
；19-22煤层综采高度大于12m，其导水裂隙带高度适用公式Hli=20M+10。
式中Hli为导水裂隙带高度，M为煤层有效厚度。
1.存储在计算机内、有结构的相关数据的集合称为______。
通过计算，18号煤层导水裂隙带高度在47.39-75.16m之间，最大导水裂隙带高度75.16m；19-22号煤层按最大综采厚度为25m计算，最大导水裂隙带高度510m；25号煤层导水裂隙带高度在54.14-78.17m之间，最大导水裂隙带高度78.17m。
可采煤层导水裂隙带高度一览表
A.2个字节B.4个字节C.8个字节D.10个字节孔号
C.条件、排序依据、分组依据D.条件、筛选、杂项18号煤层
19-22号煤层
25号煤层
顶深
【答案】字符型（m）
厚度
（m）
导水
裂隙带
高度
（m）
煤层
间距
（m）
厚度
（m）
最大
综采
厚度
（m）
导水
裂隙带
高度
（m）
煤层间距（m）
厚度
（m）
导水
裂隙带
高度
（m）
TZK1
400.95
5.25
75.16
6.90
41.63
25
510
22.17
4.65
68.98
TZK2
452.82
2.80
48.29
6.01
54.41
25
510
17.46
5.50
77.68
TZK3
387.75
4.25
63.22
4.80
38.90
25
510
15.80
5.55
78.17
TZK4
409.35
2.85
47.39
5.25
29.40
25
510
18.15
3.30
54.14
在开采18号煤层时，形成的最大导水裂隙带高度为75.16m，裂隙带以延伸至山西组地层，可导通上覆山西组含水层。
但由于二叠系山西组含水层和石炭系太原组砂岩裂隙含水层富水性弱，充水强度较低。
因此，对煤层的开采影响较小。
开采19-22号煤层时，形成的最大导水裂隙带高度为510m，与18-（19-22）号煤层间距（2.80-5.25m）相比，裂隙带已延伸至18号煤层采空区，裂隙带也会延伸至地表。
如果地表有积水经过或上覆18号煤层存在采空积水时，对下伏煤层影响很大，对此要足够重视，加强井下探放水和地表巡查。
开采25号煤层时，形成的最大导水裂隙带高度为78.17m，与（19-22）-25号煤层间距（15.80-22.17m）相比，裂隙带已延伸至19-22号煤层采空区，同时也与18号煤层采空区及地表相连通。
如果地表有水或上覆18、19-22煤层存在采空积水时，对25号煤层影响很大，对此在开拓25号层时要加以重视。
5.涌水量预测
我矿委托大同煤田地质勘探队编制的《矿井水文类型划分报告》中根据整合前以往生产情况观测和18号煤层，19-22号煤层开采多年，正常情况下矿井涌水量已趋于稳定的原因，采用比拟法计算对我矿18号、19-22号复合层巷道开拓掘进和煤层开采时矿井涌水量做出预测。
根据南部邻区原口泉联营煤矿矿井开采石炭系煤层生产情况观测资料，原生产能力为30万t/a，主要开采18、19-22号煤层，矿井正常涌水量为120m3/d，最大涌水量达到200m3/d。
按全年工作天数为330天计算，矿井最大含水系数为0.22m3/t，正常含水系数0.132m3/t。
北部邻区原七峰山煤矿日产量1000t，主要开采18、19-22号煤层，矿井正常涌水量100m3/d，最大涌水量120m3/d。
按全年工作天数为330天计算，最大含水系数为0.12m3/t，一般含水系数0.10m3/t。
Q=KpP式中：
Kp—含水系数，P—扩大后的原煤日产量（t）。
开采18、19-22号煤层的矿井涌水量预算：
Q最大=0.22m3/t×1818t/d=398m3/d（16.6m3/h）；Q正常=0.10×1818=181m3/d（7.5m3/h）。
采用比拟法计算22802工作面涌水量：
22802工作面回采时最大涌水量预测为396.7m3/d，正常涌水量为180.3m3/d。
6.矿井水文地质类型
矿井的充水类型为老空充水型，充水水源主要来自本矿及周边矿井（包括关闭小窑）的老塘积水和本矿的采空区积水，充水途径浅部煤层为以往的贯通巷道、矿界煤柱的薄弱带，深部煤层以矿山采动裂隙为主。
在丰水期，大气降水通过地面塌陷区或地面裂隙带补给老空积水，造成矿井多年周期性的峰值涌水。
近年来，随着本矿探放水制度的落实和矿井排水系统的完善，老空积水对矿井生产的威胁逐步减小，根据《煤矿防治水规定》所列标准，矿井水文地质类型19-22号煤层划分为中等型。
7.排水系统
在主平硐井底设中央水仓主副水仓。
中央主水仓净断面7.13m²，长度84.826m，有效容量604.8m³。
中央副水仓净断面7.13m²，长度72.668m，有效容量518.3m³。
在皮带下山设立采区水仓，有效容量200m³。
水仓清理方式采用人工清理法，当主水仓清理时副水仓能够正常使用，能够满足矿井8小时的正常涌水量。
在中央水仓安装3台MD155-30×7型主水泵，排水能力155m³/h，一台工作，一台备用，一台检修。
水管直径159mm，两趟排水管。
在19-22号层皮带下山底部设采区水仓（容量200m³）安装3台型号：
BQW30-150-37水泵，流量30m³/h，扬程150米，功率37kw，一台工作，一台备用，一台检修。
排水管径108mm，趟数2。
工作面安装2台型号：
BQW30-150-37，扬程：
150m，流量：
30m³/h，功率：
37KW的水泵，经临时水仓将积水排至采区水仓。
形成了辅助排水系统：
工作面—采区水仓—主水仓。
四、水害隐患分析、措施
22802工作面两顺槽在开拓掘进过程中一直坚持“有掘必探”的探放水原则，消除水害隐患。
工作面北部相邻山西煤炭运销集团七峰山煤业，经查看图纸资料了解七峰山煤业未采动19-22号煤层。
西部为22801工作面综放顶煤工作面，西部400m左右至露头煤为实体煤，我公司掘进巷道在开拓过程中一直坚持“有掘必探”的探放水原则及时消除水害威胁，确保工作面东部、西部安全。
南部为三条盘区下山巷。
针对上覆层水患威胁（采空区积水）已编制专项探放水设计进行探放，已将上覆18号煤层综采采空区积水排放干净。
1、带压问题
22802工作面局部（北部、中部）存在带压，根据山西省地质勘查局二一七地质队编制的《山西煤炭运销集团炭窑峪煤业有限公司矿井奥灰水带压开采评价报告》确定井田内奥灰水位1108.00-1122.00m，奥灰水压力范围为0-1.83MPa，总体趋势是井田西部大，向中东部逐渐减小，井田内奥灰水据《煤矿防治水规定》计算18号煤层底板突水系数最大值0.0132MPa/m；19-22号煤层底板突水系数最大值0.0233MPa/m；25号煤层底板突水系数最大值0.0328MPa/m。
各煤层底板隔水层隔水性能稳定，带压区属于相对安全区。
对此，在采掘过程中不断收集揭露断层等地质构造资料，始终坚持“预测预报，有掘必探，有采必探，先探后掘，先探后采”的基本原则，建立矿井综合防治水体系，确保安全生产，建立健全防排水系统，对淋水区域进行专项探测，必要时进行水质化验，安排专人进行观察。
2、采空区积水与水害防治
根据对上覆18号煤层巷道布置与22802工作面的位置关系分析，经查看图纸资料在22502巷开口位置前433.5m—536.5m处上覆18号煤层有整合前采空区，2013年8月我公司根据编制的专项探放水设计在51801回风顺槽掘进过程中针对前掘方向东部采空积水区组织实施完成了采空积水区探放水工作，并预留了观测孔。
该采空区累计放水5905m³，已将该采空区积水排放干净。
根据18号煤层实际揭露煤层赋存产状，确定该采空区为东南高、西北地，如有残留或补充积水，积水向西北方向汇聚，该区域留有我公司51801回风顺槽掘进时针对该采空区的探放水孔，如有大的积水应已顺放水孔自流入81801工作面采空区内（81801工作面采空区积水已排），故22502回风顺槽上覆采空区内不会有大的充水，但不排除局部低洼处留有少量积水。
在2014年12月81801工作面推进至采空区观测孔位置时，对预留观测孔进行观察，并未发现有渗水。
但为确保安全，在22502回风顺槽掘进至此范围时我公司编制专项验证方案，分别于22502回风顺槽H8号前34米处（巷道掘进方向）和H8号前60米处实施钻探探测。
其中4钻探空，孔内无积水无有害气体，其余4钻探入18号煤层顶板，探明了采空实际范围。
经查看图纸资料（资料来源矿井地质报告）和联系19-22号煤层采掘现状分析，在22801工作面两顺槽开拓过程中根据煤层赋存情况和上下层巷道位置关系，我公司于2015年7月4日组织探放水已将上覆采空积水排放干净。
根据矿井煤田赋存情况（东南高、西北低，22202运输顺槽上覆81801工作面补充水源（补充来源为雨季裂隙淋水）可随22801工作面回采（放顶煤）时18号层底板自然垮落将补充水源自流至22801工作面采空区内，现22801综放顶煤工作面已将回采结束，回采过程中未发现顶板有大的淋水，在22802工作面回采过程中上覆18号煤层81801工作面采空区残余局部低洼存水对22802工作面回采影响不大，对此施工队组在回采过程中要安排专人观察并记录工作面水文地质变化情况，如有异常立即组织撤人并上报调度指挥中心。
3、裂隙水防治
根据井上下对照图和18号煤层81801工作面、19-22号煤层22801工作面回采情况、22802工作面巷道掘进揭露情况、22502回风顺槽切眼位置南15m处4号钻孔孔内渗水情况分析（水质色清、甘甜，渗水量小且逐渐渐渐至无），在22202运输顺槽掘进至巷道中段、尾部，22502回风顺槽尾部、22802工作面切眼处于矿井西北部上覆地表山沟下，且地层内裂隙较为发育，在此范围内出现一定的顶板淋水情况，对此在回采过程中要勤加观测，如有异常、变化，施工队组立即上报，地测防治水科联系现场实际情况，必要时编制专项探放水设计和进行水质化验。
根据对本矿井井下涌水量进行观察、效验的结果显示，井下出水形式多为滴渗、裂隙导水渗水。
涌水量小且未对生产造成任何影响。
对此要做好水文地质观测与矿井地质工作：
①注意观测井田内采空区的积水及其变化情况，清楚采空区与开采煤层的空间位置关系，调查采空区的开采范围与积水情况。
②掌握周边矿井生产及采空区的积水情况，及时填堵地面塌陷裂缝，防止地表水涌入井下。
4、22502回风顺槽上覆18号煤层遗留空巷情况分析说明及防治措施
我公司19-22号复合煤层上覆18号煤层已综采回采结束，采空区积水情况清楚，19-22号复合煤层22801工作面已开拓完成并开始综放顶煤开采，根据矿井采煤接替，公司开拓19-22号复合煤层22502回风顺槽，联系上覆18号煤层巷道布置与本巷的位置关系分析，22502回风顺槽在前掘至H1号点前113.5m处、167m处时上覆18号
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