51006掘进工作面防治水安全许可评价报告.docx
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51006掘进工作面防治水安全许可评价报告
51006掘进工作面防治水
安全许可评价报告
51006掘进工作面从2015年1月份开始掘进，于2015年12月掘进到位，切巷贯通，共计施工十二个月。
2015年1月份在完成地面调查、地质灾害评价、综合物探、排水系统设计开采安全技术措施等防治水工作后，1月25日由总工程师郭宏伟组织，生产、机电、安全、调度、地质、通风等部门负责人参加，对51006掘进工作面进行了防治水安全评价，形成如下评价报告。
一、51006掘进工作面基本概况
1、井下四邻关系及地面情况
51006掘进工作面地表位于孟家庄以北400m处，东部为原马峪沟村马峪沟煤矿的采空区，已经全部封闭了；南部为孟家庄村，地表形态属山区地貌，地貌形态以黄土梁、岩石特征，黄土冲沟发育，冲沟方向ES。
黄土覆盖厚度10-40m，基岩平均厚度60m。
该工作面内地表大部分为植被覆盖，农田耕地很少。
在工作面停采线附近及正付巷两侧，地面全部为植被覆盖，农田耕地很少。
51006掘进工作面东侧为原马峪沟村马峪沟煤矿的采空区，已经全部封闭了；西侧邻井田边界，南侧为孟家庄村，北侧邻21006掘进工作面及实煤区。
2、煤层及储量
81006回采工作面由51006巷、21006巷和切眼巷组成，51006掘进工作面走向长1400m，倾向长度120m，圈定面积为168000m2，开采煤层9+10号合并层，煤层结构简单，厚度3.4-5.2m，平均厚度4.3m，夹矸0.25m-0.6m。
煤层倾角3°-5°，平均4°。
工作面储量为：
226800t，回采率按93%计算，工作面可采储量为210924t。
二、工作面地质条件
1、煤层赋存情况:
51006掘进工作面总体构造形态为走向北东、倾向西北的背斜构造，靠近切巷煤层局部形态发生变化，走向为北东，倾向为西北。
2、断层：
根据地质报告资料分析该区域无地质构造，只有在工作面开口处有一背斜构造，在生产过程中加强各项地质工作，对回采影响不大。
2、陷落柱：
根据地质报告资料分析该区域无地质构造，只有在工作面开口处有一背斜构造，在生产过程中加强各项地质工作，对回采影响不大。
三、工作面水文地质条件
1、工作面地面标高1397-1427m，井下煤层底板标高为1100-1190m。
2、工作面周围以往出水情况
根据地质报告资料分析该区域和实地调查分析无水害记录，51006掘进工作面在掘进过程中加强探放水工作，严格执行探放制度，“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则。
3、含水层及涌水量分析
工作面在掘进过程中，主要富含充水水源为2#煤层采空区及上覆的砂岩裂隙水，在距10#煤层底板60ｍ-80ｍ，在雨季水量充沛的时候，从地表往地下渗水进入地下，如果地表有裂缝进入工作面水量会增大，过了雨季水量会逐渐减少或者无水。
根据已开采后的长期以来，后沟矿井开采10号煤层，矿井以往最大涌水量约300m3/d，正常涌水量约90m3/d，实际生产能力为30万t/a，重组整合后核准矿井生产能力为90万t/a，则根据富水系数比拟法计算扩大后的矿井涌水量如下：
预算公式Q=P/P0×Q0
式中：
P0——为原矿井生产能力，万t/a；
Q0——为原矿井涌水量，m3/d；
P——为扩大后的生产能力，万t/a；
Q——为扩大后的涌水量，m3/d；
经计算，求得扩大后的涌水量为270—900m3/d，即生产能力扩大为90万t/a时，矿井正常涌水量为270m3/d，最大涌水量为900m3/d。
矿井10号煤层开采已属后期，采空面积较大，以往统计资料属矿井实际涌水情况，具有较大的指导意义，据此采用富水系数比拟法计算的扩大后矿井涌水量值可以作为下步矿井设计的依据使用。
工作面涌水量情况，预计正常涌水量10-30ｍ3/h，最大涌水量50m3/h。
本矿2-101首采工作面在初采初放时遇导水构造，曾经最大出水量达120m3/h，后来稳定到10m3/h，开采过程中应预防构造导通承压水。
四、工作面综合物探情况
该工作面对应地面已经做了地面物探工作面，在掘进过程中必须按规定要求做相应物探和钻探工作，掘进工作面采用两种物探手段进行物探工作，即直流电法和瞬变电磁法，回采工作面形成后，对回采工作进行再次物探工作，确保矿井安全生产。
1、2014年10月，我矿外委有资质单位为矿区做了地面物探工作，并提供了物探报告，结果有两个异常区域，在开采过程中对该区域加强防治水工作。
2、在掘进过程中加强探放水钻探工作，并结合实地调查了解原矿区的采空区情况，进行防治水工作。
3、在每年雨季防汛期间，加强对地面防汛工作的检查工作，每月定期去井田区域内进行勘查，对地面的自然灾害进行及时处理，确保矿井的安全生产工作。
五、工作面钻探验证情况
根据煤矿探放水有关规定要求，“物探先行，化探跟进，钻探验证”的原则工作面各项工作，根据《51006掘进工作面探放设计及安全技术措施》，工作面分两种情况进行布设钻孔，其一：
物探无异常时布设4个钻孔，1#、2#、3#孔打水平钻孔，呈扇形布置，两帮各探20m范围区域，4#孔为探上覆9#层的采空区积水情况；对工作面物探结果有异常区现象时，对工作面的钻探工作进行了加强，分上、下层钻孔布置，各布置15个孔进行钻探验证，呈扇形布置，两帮各探20m范围区域，终孔距不大于3m严格按照探放水规定进行操作。
六、工作面防排水系统情况
51006掘进工作面排水系统如下：
1、51006掘进工作面排水系统：
51006掘进工作面设置两个标准水仓。
水仓安装两台D46-30×-7水泵，一台运行，一台备用，安装两趟Φ104mm排水管路，一趟为专用排水管路，另外一趟为备用排水管路。
两台泵分别接两趟排水电源，其中一趟为专用排水电源。
两趟管路皆与排水泵连接。
2、51006掘进工作面往外100m范围的标准水仓安装两台D46-30×-7水泵，一台运行，一台备用。
51006掘进工作面预计正常涌水量10-30m³/h，最大涌水量50m³/h。
目前工作面最大排水能力为300m³/h，可满足工作面正常排水要求，确保安全生产。
七、工作面地面调查及地质灾害评价
1、工作面范围内地表大部分为植被覆盖面积大，农田耕地少，设计之前对该区域进行了地面调查，并设计留设了一个村庄的保安煤柱（孟家庄），该工作面不会影响到该村庄。
2、81006回采工作面在回采时，将来会对该村庄会产生影响的，地面会产生裂缝，塌陷等，在回采之前必须做好预防工作。
3、在工作面停采线附近及正付巷两侧，地面靠近河沟处，为无人居住区域。
采取措施：
1、对农田的影响：
根据51006掘进工作面地表裂缝调查及岩移进行常期观测，目前未发现有地面裂缝，在开采后随着时间推移，裂缝将自然增多，工作面开采后必须定期上山查看地面的变化情况，并及时填埋，对以后的耕种和环境不会造成影响。
2、工作面开采影响范围内的无公路，在开采后随着时间推移，裂缝将自然增多，工作面开采后必须定期上山查看地面的变化情况，并及时填埋，对以后的耕种和环境不会造成影响。
3、对路边山体，在采动影响范围内的区域，需提前进行山体处理、加固，防止落石和滑坡。
4、对河道进行不定期观测、检查，发现裂缝及时处理、填埋，并尽可能避开洪峰期。
八、工作面带压开采安全技术措施
本地区无带压开采现象，无需考虑无带压开采情况。
九、结论
经过对51006掘进工作面的综合探测和综合分析，工作面内影响安全生产的主要构造已探明，物探异常区已得到验证，地面影响因素已调查清楚，采取措施得力，涌水量预计方法正确，科学合理，排水系统能力满足要求，设备完善达标，工作面地质及水文地质情况已基本清楚，防治水工作到位，可以指导安全生产，评价为安全的，同意通过防治水安全评价。
附：
1、51006掘进工作面地质说明书
2、51006掘进工作面探放水设计及安全技术措施
附件1
51006掘进工作面地质说明书
掘进工作面地质说明书
概
况
煤层名称
10#
水平名称
一水平
采区名称
二采区
工作面
名称
51006巷
地面标高（m）
1300-1500
工作面标高（m）
1125-1190
地面位置
工作面对应地表在矿井西部山梁一带。
（详见附图）
井下位置
及四邻
采掘情况
工作面位于井田西区，工作面东为采区回风大巷，西为井田边界，北为二采区10#设计21006巷，南为10#层实体。
（详见附图）
掘进对地
面设施影响
地面无设施，无影响。
（详见附图）
煤
层
情
况
走向长（m）
1180
倾向长
（m）
3.3
面积（m2）
3894
煤层总厚
（m）
1.88-5.43m
煤层结构（m）
煤层
倾角
（°）
1°～5°
3.23m
0.13（0.48）1.7（0.25）0.2（0.04）0.86（0.08）0.45
3°
可采指数
1
变异系数15.1（%）
稳定
程度
稳定
煤层稳定，条带状结构，为半暗型煤；普遍含有一层0.10-0.40m黑灰色炭质泥岩夹矸，10号煤层为全区发育的煤层，0.13（0.48）1.7（0.25）0.2（0.04）0.86（0.08）0.45。
工作面靠近井田西部的部分9#层煤层与10#层煤层合并，煤层总厚约6米左右。
煤质
情况
Mad
Ad
Vdaf
Qqr.v.d
FCd
St.d
Y
工业牌号
0.89
19.61
32.55
25.81
4.17
39.75
FM26
10号煤层由于含硫高，不宜练焦，采用动力用煤指标。
煤层顶底板情况
顶板
岩石名称
厚度（m）
岩性特征
老顶
石灰岩
3.10—11.97
中厚层状石灰岩，深灰色生物碎屑灰岩、坚硬，稳固性好。
直接顶
9#煤、灰质泥岩
3.00—4.00
灰色、灰黑色，岩性较软。
直接底
炭质泥岩
2.0—3.4
根土岩砂质泥岩高炭质泥岩
老底
11#煤层
0.8-2.88/1.33
半亮型煤煤质好宽条带状
地
质
构
造
情
况
工作面在掘进初期，地质构造情况不详。
地质构造
走向
倾向
倾角
性质
落差
对工作面的影响程度
水文地质情况及防治水措施
上覆2#煤层为实煤区，工作面上覆地表多处在山梁一带，不易积水。
掘进时严格执行探放水制度，做好物探先行钻探跟进的原则，工作面局部在沟谷地段，对地面要进行防洪工作，掘进时应配备满足生产能力的排水系统。
最大涌水量
0.75m3/min
正常涌水量
0.5m3/min
影响掘进的其它地质情况
瓦斯
瓦斯相对涌出量3.15m3/t
煤尘
煤尘具有爆炸危险性，
煤的自燃
自燃
地温
地压
普氏硬度
（f）
煤层
老顶
直接顶
直接底
问
题
及
建
议
1、预计工作面上覆地面沟谷处在雨季时会有渗水流入工作面，掘进时应配备良好的、满足排水能力的排水系统。
2、顶板层理发育，加强顶板管理。
3、掘进工作面上部不排除有采空区存在的可能，在掘进时应做好相应的技术措施。
4、掘进工作面地质构造情况不详，在施工作业时坚持边探边掘。
5、工作面前方采掘情况不详，应落实好“有掘必探”的防治水措施，实行长短探相结合，探测前方古空及构造。
附
图
1、综合柱状图
2、巷道布置图及底板等高线图。
3、井上下对照图
4、上下层对照图
5、51006巷预想剖面图
附件2
51006回风顺槽掘进工作面
探放水设计及安全措施
（结合物探设计）
根据《煤矿安全规程》规定要求，坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的防治水方针，确保安全高效回采，探明回采工作面内的隐伏构造及异常区情况，特编制本钻探设计及安全技术措施。
一、工作面区域位置和地质概况
51006回风顺槽位于井田二采区，沿10#煤层掘进，东部为二采区回风巷，南部为原10#层实体，北部为设计21006掘进工作面，西部为矿界保护煤柱。
区域地质：
根据《51006巷道掘进地质说明书》和现场观察分析揭露情况：
51006掘进面地质构造简单，地层倾角平缓，为太原组、10#煤层，10#煤层位于太原组，上距9号煤层0.00－2.95m，平均1.52m。
煤层厚度厚度为1.88～5.43m，平均3.23m，为全区稳定可采煤层，煤层顶板为泥岩、炭质泥岩,底板为铝土质泥岩，为全区稳定可采的中厚-厚煤层。
二、水患分析
1、根据水文类型划分报告提供资料，太原组灰岩岩溶裂隙含水层主要为K2灰岩含水层，富水性弱—中等，对51006巷今后掘进工作基本没有影响。
2、根据地质报告提供资料，矿井内地层含水层主要有
①石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层，即K2、K3、K4含水层，K2为9#煤直接顶板，属弱—中等富水含水层。
②二叠系下统山西组裂隙含水层，含水层位中、粗粒砂岩，是2#层直接充水含水层，属弱富水性含水层
③松散岩类孔隙含水层，含水层主要为黄土底部的砾石层，连续性较差，储水条件不好，一般富水性弱。
3、奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层
井田内奥灰水位平均标高800m，51006掘进巷10号煤层最低底板标高为1180m，高于奥灰水位约380m，所以奥灰水对掘进工作无影响。
4、根据地面电法勘探报告（山西煤炭水文地质勘查研究院）提供的51006掘进巷上覆9号层不存在异常疑似积水区。
5、根据地质报告，本巷道处在背斜东翼，基本为一单斜构造，东北高、西南低，无其他地质构造发育。
所以无构造断裂带积水区，对本巷道没有影响。
6、根据本矿人员走访调查结果，上覆2号层存在一定的采空区，局部低凹地段可能存在积水区。
7、根据井下物探报告，本工作面正前方有低阻异常区，可能为老空水及岩层裂隙含水层水，对掘进有一定影响，应加密探测异常区。
综上所述，51006巷在掘进过程中，主要水害为上覆2号层采空区积水，及掘进前方未知的同层采空区积水，其它因素居次。
51006回风顺槽掘进工作面巷道参数：
掘进工作面巷道参数为：
51006回风顺槽掘进预计长度为1180m，沿10#煤层掘进，开采煤层为10#层，煤层厚度为1.88m-5.43m。
巷道规格支护方式：
巷道规格：
51006巷设计为矩形巷道，净宽为3.3m，净高2.6m，面积为8.58m2。
支护方式：
锚杆、锚索配合金属网100×100mm，丝径6.0mm进行联合支护。
三、探放水设计依据
1、《煤矿安全规程》。
2、《煤矿防治水规定》。
3、同煤集团公司下发的《矿井探放水设计标准》。
4、山西省煤炭工业厅文件晋煤行发（2012）239号《关于下发2012年全省生产矿井防治水工作安排的通知》“第八条”内容：
“井下探放水工作应执行‘物探先行、化探跟进、钻探验证”综合探测手段”。
5、51006掘进工作面地质说明书。
四、物探设计及钻探设计
（一）物探目的
1.利用两种物探手段（直流电法、瞬变电磁法）分别探测掘进头前方煤层及顶底板，测出其低、高阻体异常及分布范围，探测采集的数据进行处理、解释与成图，得出相关结论，然后进行对比，为掘进工作面提前做好预测预报，为布置探放水钻孔提供设计依据。
2.根据测出的低、高阻体异常及分布范围，分析测区内含水构造形态、水力联系。
两种物探手段相互比较，在相同位置物探中若其中一种物探有异常，另一种物探显示无异常，物探最终结论以有异常进行钻探验证。
物探距离100米，每100米做一次物探，每次物探位置标定或挂牌板。
（二）全方位探测仪设计（直流电法）
1.直流电法超前探测工作布置
应用YTD400（A）矿井全方位探测仪对掘进工作面迎头进行超前探测100米，每掘进100米进行一次超前探测。
测点布置：
（如图所示）
探测施工布置：
第一步：
以皮卷距迎头14m处为起始点按4m为间距，一次标点为1、2、3……22。
第二步：
在１、2和3号布设供电电极A1、A2和A3。
第三步：
在4号点以后均布设为记录点。
第四步：
测量时将供电电极A和B（无穷远）固定，当A1供电时，测量电极M和N在4和5号点处，记录采集数值；然后M电极从4号点移到6号点，A1再次供电记录数据；依次这样交替移动M和N电极，由A1供电分别记录各点数据，直到22号点结束。
第五步：
当第四步结束后，再以A2和A3分别为供电电极重复第四步操作，直至跑极结束。
2.全方位探测仪技术参数
（1） 空载工作输出端开路电压（幅值）：
≤85V
（2） 工作输出端过流保护值（幅值）：
≤65mA
（3） 信号电压采集范围（幅值）：
0mV-500mV
（4） 信号电压采集误差：
≤1%
（5） 发射电流（幅值）：
≤65mA（可调）
（6） 电流测量误差：
≤1%
（7） 信号（发射/接收）频率：
5Hz、15Hz、120Hz、400Hz
（8） A/D转换器：
24bit
（9） 动态范围：
130dB
（10） 非线性度：
0.005%
（11） 连续工作时间：
≥6h
（12） 主机重量：
≤5Kg
（13） 主机外形尺寸（长×宽×高）：
330X216X136mm
（三）瞬变电磁法探测设计
1.瞬变电磁法超前探测工作布置
（1）应用TEMHZ-75型矿用本安型瞬变电磁仪对掘进工作面迎头进行超前探测100米，每掘进100米进行一次瞬变电磁法超前探测，掘进巷道超前探测布点数11个点，每个探测点一般布置三个探测方向：
分别探测向上60度、水平方向、向下60度。
（特殊情况根据现场环境而设计）也可以根据具体情况加密布点。
通过在掘进头移动发射接收线圈，形成3条超前探测的实测剖面。
如图所示：
（2）矿井瞬变电磁法勘探装置类型采用重叠回线组合装置，边长2m的激发和接收正方形线圈，激发线圈匝数4匝，接收线圈匝数40匝。
供电电流档为2.5A，供电脉宽10ms，采样率4µS。
每个测点至少采用25次叠加方式提高信噪比，确保了原始数据的可靠性。
2.瞬变电磁仪技术参数
项目
技术参数
硬件平台
军工级工控板
系统平台
windows操作系统
显示屏
8.4寸高亮液晶屏
端口
USB2.0
激励频率（Hz）
256、75、62.5、12.5、6.25、2.5、1.5625；
发射电压
9.0V
发射电流
25A
测道数
2-600道
A/D转换
24位高速转换
叠加次数
1-9999
工作时间
大于6小时
（四）物探仪的校验
每季度分别对两台物探仪器进行校验，校验方式,可在已知的水体位置进行校验时，如测得结果无异常须与生产厂家联系对物探仪器进行校验或维修。
五、钻探设计
1、探水起点的确定
二采区10#层51006巷
2、警戒线的确定
在采掘工程平面图上，标注积水区域积水量，将积水区圈定即为积水线、积水区往外60-150米即为探水线，在探水线往外推50-100米即为探水警戒线。
3、超前距的确定
a=
=
=5.47m
a-----超前距离
A----安全系数，一般取2-5本巷道取5
L----巷道跨度取巷道宽度4.0m
P----水头压力。
在51006巷掘进过程中主要受上部2#煤层及同层采空区积水影响，51006巷主要开采10#煤层，与2#煤层的平均层间距离高差为80米，即水头压力位0.06MPa
KP---煤的抗拉强度。
参照煤层底板抗拉强度为0.6~0.8MPa，本巷道取0.6MPa
经计算得超前距离为5.47m，根据防治水规定及掘进安全，本巷道超前距离取30m。
4、允许掘进距离的确定
51006巷设计钻孔深度为70m，超前距离为30m，允许掘进40m。
5、帮距的确定
根据《煤矿防治水规定》及超前距离计算结果，本巷道帮距取20m。
6、探放水钻孔孔口安全装置及耐压试验
有下列情况之一的，在探放水施工前必须安装孔口安全装置。
1）当预计水头压力大于0.1Mpa；
2）预计水头压力小于0.1Mpa，且水量较大的长流水区域；
3）采空区（含水层）积水区至工作面附近煤岩层破碎区。
探放水钻孔应选择在帮（顶、底板）完整处施工探放水钻孔。
节理裂隙发育，岩石松软或破碎，无条件另选放水地点时应注浆加固后，再安设孔口管。
当安设孔口安全装置时，孔口安全装置由孔口管、泄水测压三通、孔口水门和钻杆逆止阀（必要时安装）等组成。
孔口管的安装与固定：
选择煤岩层坚硬完整地段开孔，孔径应大于孔口管直径1～2级，钻至预定深度后，将孔内冲洗干净。
注浆时孔口管（管周围应焊扶正肋骨片）与孔壁间充满水泥浆。
待孔口管周围水泥浆凝固后扫孔，扫孔深度应超过孔口管长度0.5m。
扫孔后对孔口管必须进行耐压试验。
试验压力不小于预计水头压力的1.5倍，并稳定30min后，孔口管周围不漏水时，方可钻进。
探放强含水层水或需要收集放水时的水量、水压等资料时，应在孔口管上安装水压表、水表等。
本巷道掘进过程中水压不高于1Map，因此孔口不需要安设防喷逆止阀。
附图：
单孔设计图
7、钻场布置
51006巷在掘进过程中主要沿10#煤层底板掘进，煤层平均倾角3--6°。
钻场的布置主要由掘进机在工作面迎头。
由于巷道主要沿煤层底板掘进，要求支护齐全，选择顶板完好的地方布置钻场。
附图：
钻场布置图
8、探放水目的
探放未知的小窑水、顶板水、断层水和其它水体，以及物探已测出的低阻异常范围，防止掘进过程中发生透水、突水等事故。
9、探放水钻孔的布置：
（1）物探无低阻异常时的钻孔布置
在巷道掘进前，利用两种物探手段（直流电法、瞬变电磁法）探测掘进头前方顺层及顶底板的低、高阻体异常及分布范围。
如果探测前方无低阻异常时用钻探手段进行验证（保证掘进中心水平面上不得少于3个孔、在垂向上每1.5米至少布置1个探放水孔）。
（2）物探有低阻异常时的钻孔布置
严格按扇形方式布置探放水钻孔（保证终孔水平距3m，在垂向上每1.5米至少布置1个探放水孔）。
（3）51006巷沿10#煤层顶板掘进，设计长度1180米，以方位角336°掘进（附51006巷掘进设计图）。
（4）共设计31个钻场，每40米为1组钻场，每组钻场布置4个探水孔，超前距离30米，允许掘进40米，安全帮距30米。
51006巷掘进时，物探无低阻异常探水孔设计参数表：
孔号
方位
相对
倾角
长度
孔号
方位
相对
倾角
长度
1#
294°08′
0°
70米
2#
277°45′
0
72.6米
3#
310°31′
0°
72.6米
4#
294°08′
5°
72米
51006巷掘进时，物探有低阻异常探水孔设计参数表：
孔号
方位
相对
倾角
长度
孔号
方位
相对
倾角
长度
1#
277°45′
0°
70.0米
2#
280°2′
0°
72.6米
3#
282°19′
0°
70.3米
4#
284°36′
5°
72.0米
5#
286°53′
0°
70.9米
6#
289°10′
0°
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