中长期防治水规划及综合防治措施.docx
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中长期防治水规划及综合防治措施
第一章矿井水文地质概况
一、矿井水文地质基础资料
1.含水层组划分及其水文地质特征
根据精查报告及地质资料,本矿区按含煤组、岩性组合及含水层水力性质、埋藏条件等，由上而下划分为以下四个主要含水层组：
新生界松散岩类孔隙含水层（Ⅰ）、二叠系山西组以及山西组以上碎屑岩裂隙含水层（Ⅱ）、石炭系上统太原组碎屑岩夹碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层（Ⅲ）、奥陶系岩溶裂隙含水层（Ⅳ）。
2.井田内主要隔水层
根据物探资料、岩性分析及岩石鉴定资料，隔水层以低阻、高密度的粉砂岩、泥岩为主。
本区侏罗系为陆相地层，岩性、岩相变化较大，地层多为中细砂岩与粉砂岩、泥岩互层，特别是煤层顶底板多由泥岩及粉砂岩组成，岩性致密，和煤层本身形成良好的隔水层。
据统计较为稳定的隔水层有：
石炭系中统本溪组泥岩隔水层、二叠系中统上、下石盒子组泥岩隔水层。
3.地下水的补给迳流及排泄条件
松散岩类孔隙含水层主要接受大气降水的补给，在雨后一定时间内，各民井水位有上升现象，其径流方向与地表水基本一致，向沟谷下游径流。
地面蒸发和人工开采是主要的排泄方式。
4.矿井充水因素分析及勘探区水文地质类型评述
8、9号煤为太原组主采煤层，其直接充水含水层为太原组灰岩岩溶裂隙含水层。
另外，8、9号煤的煤层底板标高在650-990m之间，而深部奥灰水水位标高为810.5-814.5m。
也就是说在矿区南部9号煤810m底板等高线以南8、9号煤层均属带压开采煤层。
根据9号煤下到奥灰顶面的有效隔水层厚度以53.67m计算，开采煤层破坏厚度以16m计，用突水系数计算公式T=P/（m-c），计算了开采9号煤层的突水系数，经计算煤层最低点的突水系数为0.044MPa/m，突水系数小于临界值0.06MPa/m，属突水性安全区，在没有断层的影响下，奥灰水突水的可能性很小。
8、9号煤层主要以灰岩岩溶裂隙充水为主，因此太原组8、9号煤的矿床水文地质类型在9号煤底板等高线810m以北水文地质条件简单定为三类第一亚类一型，在9号煤底板等高线810m以南水文地质条件中等定为三类第一亚类二型。
二、矿井涌水量
根据资源整合地质报告对井田水文地质条件的分析，太原组含水层矿区北东部富水性较强，南西部相对较弱，现采矿井在北东部，生产能力已达1.20Mt/a，现在的矿井涌水量应是最大矿井涌水量。
矿井涌水量采用我矿原井田的实际矿坑排水量，现实际生产能力已达1.20Mt/a，矿坑排水量最小500m3/d，最大800m3/d，正常矿井排水量为700m3/d。
三、地表水体
矿区内没有大的地表水体，仅有数条季节性河流，其中以罗侯沟最大，清水流量0.98L/s。
一般来说河水通过基岩含水层渗透补给的水量是较弱的，但是随着煤矿的开采，顶部岩层将遭到破坏，会使基岩裂隙加大、增多，特别是在北东部煤层浅埋地段甚至形成地面塌陷，沟通断层以及其它构造。
因此在开采过程中一定要采取防范措施，坑口、堆煤场等地面建筑物要建在最高洪水位（973.56）之上，以防洪水袭击，造成危害。
四、小窑及老空积水
我矿是由原寨崖底煤矿、石盘上煤矿和白草耳煤矿整合而成的，原石盘上煤矿开采3号煤层，白草耳煤矿开采4号煤层，寨崖底煤矿开采9号煤层，根据采空区调查情况统计，原石盘上煤矿3号煤采空区共有3处，白草耳煤矿4号煤采空区共有6处，寨崖底9号煤采空区共有9处，其中原石盘上煤矿3号煤1、2、3号采空区、原白草耳煤矿4号煤4、6号采空区和原寨崖底9号煤2、9号采空区，共七个采空区有积水，详见各煤层采掘现状图和表1。
另外据调查这些采空区都有一定积气存在。
采空区内的积水、积气可能会造成矿井水患或瓦斯爆炸事故的发生。
煤矿名称
煤
层
号
编号
采空区位置
（中心坐标）
采空区面积（m2）
积水
面积（m2）
采空
高度
（m）
积气
情况
积水情况
（万m3）
备注
寨
崖
底
煤
业
9
空1
X=4136500;Y=19501500
353813
有
无水
9
空2
X=4136500;Y=19502500
188800
59500
4.2
有
25
9
空3
X=4136500;Y=19502000
242170
有
无水
9
空4
X=4136000;Y=19501500
77005
有
无水
9
空5
X=4136000;Y=19502500
98073
有
无水
9
空6
X=4135700;Y=19502600
80925
有
无水
9
空7
X=4135500;Y=19503000
90729
有
无水
9
空8
X=4135500;Y=19503500
67205
有
无水
9
空9
X=4136500;Y=19503000
357099
19000
4.2
有
8
白
草
耳
煤
矿
4
空1
X=4135000;Y=19501150
19244
有
无水
4
空2
X=4135000;Y=19501500
74352
有
无水
4
空3
X=4135000;Y=19501600
17473
有
无水
4
空4
X=4134800;Y=19501150
14319
12350
0.81
有
1
4
空5
X=4134800;Y=19501250
19211
有
无水
4
空6
X=4134680;Y=16501300
17056
19056
0.81
有
1.4
石盘上煤矿
3
空1
X=4134150;Y=16599400
25671
25671
0.81
有
2.08
3
空2
X=4134000;Y=19599500
162034
64000
1.25
有
8
3
空3
X=4133800;Y=19599200
115708
56000
1.25
有
7
表1采空区积水、积气情况统计表
第二章防治水五年规划
一、矿井五年开采计划
我矿生产能力已达1.20Mt/a，按此进行矿井五年开采规划，我矿的采掘布置仍在原矿井井田范围内。
2007——2011年我矿的采掘规划为，在原井田范围内西采区布置2102、2103、2104、2105四个综采工作面，在东采区布置2205、2206、2207三个高档工作面。
二、地面防治水规划
根据本矿的未来五年开采规划及地形和实际情况，地面防治水害主要以防为主，防、排、疏、堵相结合。
1、治山、治坡以防为主，在未来五年内我矿计划在矿区内及附近山体进行植树造林，挖鳞坑，挖顺水沟，修土埂，修建挡土墙，清理山坡，植树植草。
2、治沟塌陷区小窑以防为主，防、排、疏、堵相结合。
我矿已在工业广场延沟一边修筑了5—15米高的防洪堤，工业场地开挖了五纵八横的排水渠，每年雨季前清理一次经过矿区的河道，如果发现沟内塌陷产生裂隙，可采用混凝土充填裂缝铺底的方法治理。
废弃和关闭的小窑井筒用红粘土填实，并每年在雨季到来前进行检查、复填，保证不会造成洪水灌井事故。
塌陷坑采用围堵、截流、疏导及设泵站排水治理。
3、矿井已成立地表水防治领导组，在雨季到来前，矿井地表水防治领导组必须设专人经常检查地面防洪设施是否完好和附近沟谷是否畅通，发现问题及时向领导组汇报，并及时处理。
地表水防治领导组还必须及时了解矿井采空区地面塌陷情况，并组织人员对塌陷区进行治理。
备好物料、工具，做好防水的一切准备。
附：
地表水防治组织机构表
三、井下防治水规划
我矿计划在矿井开拓至原矿井井田边界处新建采区水仓一座，以解决我矿因下行开采造成的矿坑水涌水量大的问题。
新建水仓主仓容积800m3，付仓500m3。
另外，我矿已成立矿井井下防治水领导组，全面负责井下防治水工作。
井下防治水主要以“查、探、放、排、堵、截”六种方式进行。
1、查：
及时查明矿区和矿井的水文地质条件，加强水害预测，拟定并实施防治水的规划。
2、探：
“有疑必探，先探后掘”，对井下所有掘进工作面进行水情水害分析，制定探放水措施，并严格按规定执行。
3、放：
对威胁性水源制定相应的处理措施，采用地面打钻抽水、井下疏水、钻孔等方法，全部或部分疏放掉。
4、截：
修建水闸墙、水闸门设施，临时或永久地截住涌水，将采掘区与水源隔离，使某一地点突水不致危及其它地区。
5、堵：
用水泥砂浆或化学堵水材料通过钻孔注入到渗水的地层裂隙、溶洞断层破碎带，使其凝结硬化，将裂隙、裂缝和溶洞充填，达到堵水目的。
6、排：
按《煤矿安全规程》规定建立有效的排水系统，进行排放水。
第三章综合防治措施
一、带压开采防治水措施
1.突水系数计算
根据井田地质水文资料和开采煤层的赋存状况，在9号煤810m底板等高线以南，7.85km2的8、9号煤层属带压开采煤层。
9号煤下到奥灰顶面的有效隔水层厚度以53.67m计算，开采煤层破坏厚度以16m计，则根据奥灰突水系数计算公式，本井田突水系数为：
Ts
=
P
M-Cp
式中：
Ts-突水系数（MPa/m）；
P-煤层隔水层底板的承受静水压力（MPa）；
M-底板隔水层系有效厚度（m）；
Cp-煤层开采对底板扰动破坏厚度，取经验值16m。
经计算煤层最低点的突水系数为0.044MPa/m，突水系数小于临界值0.06MPa/m，属突水性安全区，在没有断层的影响下，奥灰水突水的可能性很小。
但一旦有断层存在，有可能形成导水通道，使岩溶水涌入矿井，造成水害，因此一定要重视对隐伏断层以及其它构造形迹的发现与研究。
2.构造的导水性及富水性
矿区内尚未发现大的构造形迹，地层总体倾向南西，呈单斜构造，倾角3-7°。
下一步对带压开采区域进行三维地震勘探，进一步控制小的地质构造分布情况，并研究清楚其导水性及富水性情况。
3.带压开采防治水措施
根据煤层突水系数计算，本井田突水系数值均小于正常突水系数经验值0.06Mpa/m，本矿煤层开采一般不受奥灰水影响，但当遇到断层或接近陷落时，有可能受到奥灰水的威胁，因此在揭露这些区域掘进时，必须采取相应防治水措施：
①当掘进工作面接近断层时，打超前钻孔探水，做到有疑必探，先探后掘。
②对于落差较大的断层要严加控制，开采时留足煤柱，对于设计确定的断层煤柱尺寸，在矿井建设与生产中，应视断层导水性及具体水文条件相应调整，以策安全。
③在矿井建设和生产期间要进一步加强水文勘探工作，建立完善的井下水文观测系统，加强水文地质研究，进一步摸清水文地质条件，切实掌握水文地质资料及其规律，为防治水提供科学依据，做到有针对性的防治。
④矿井建设及生产中必须引起足够的重视，派专人观察、记录和研究煤层底板与奥灰岩隔水岩柱变化，掌握其规律，并作跟踪记录。
⑤本矿井井底车场设有主、副水仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能保证正常使用。
⑥在主排水泵房和变电所硐室通道内设有揸水门，要保证开闭正常使用。
⑦在每个采、掘工作面顺槽内均设有小水泵等排水设施以排除积水。
⑧为了防止钻孔沟通第四系和各含水层，在回采（掘进）工作面接近钻孔前，应严格检查封孔质量。
对于未完全封闭或封闭不合格钻孔，应采取相应措施防止通过钻孔导水，涌入井下。
⑨为确保安全生产，采、掘工作面均配有探水钻。
⑩生产过程中，应根据实际情况需要，采取其它有效防治水措施，如设防水闸门硐室等。
二、周边煤矿采空区情况及防治措施
1.周边情况
本井田煤层赋存稳定，西北与陈家湾村煤矿、哪哈沟煤矿、狮尾沟煤村矿井田为界，南为国统区，东南与赵家庄煤矿相临。
2.安全影响及防治措施
当矿井开采至井田边界且邻近周边煤矿采空区时，若井田边界煤柱不够或是打穿时，周边煤矿采空区积水或是有害气体会渗透或涌泻入本矿井，造成本矿井淹井或是有害气体浓度巨升等事故。
因此靠近这些地带开采时应特别予以重视。
主要防治措施有：
①必须加强对小煤矿的监督与管理，禁止越界开采。
②生产过程中，按规定留足井田边界煤柱。
③超前探水。
矿坑水患，不仅在于水量大、水压高，更重要的是在于其突发性。
超前探水就是在掘进过程中对于可能有水患的地段，提前进行钻探，以查明采掘工作面、侧帮或顶底板的水情，这是确保安全生产的一项重要防水措施。
当煤矿在开拓至井田边界附近区域时，必须引起足够的重视，一定要加强周边小窑采空区的探测、密闭、监测工作。
采掘时要坚持“有疑必探，先探后掘、有水必放”的原则。
④随时检查、维修煤矿使用、备用的探放水设备，以充分应对突发水害。
⑤加强安全教育，经常进行安全知识培训，牢固掌握井下防水知识技能，将水害事故消灭在萌芽状态。
⑥周边煤矿采空区探放水措施同第二章第六项内容。
⑦探水起点的确定：
为了确保采掘工作和人身安全、防止误穿积水区，将采空区积水范围、水位标高、积水量等资料填绘在采掘工程图上，经过分析划出三条界线，分别为积水线（采空区边界）、探水线和警戒线。
对于探水线要求如下：
a.对采掘工作造成的老空、老巷、硐室等积水，如边界准确，水文地质条件清楚，水压不超过10kPa时，探放线至积水区的最小距离：
煤层中不小于30m；岩层中不小于20m。
b.对虽有图纸资料，但不能确定积水区边界位置的积水区，探水线至推断积水区边界的最小距离不小于100m。
c.对有图纸资料的小窑，探水线至积水区边界的最小距离不得小于60m；对没有图纸资料可查的小窑，必须坚持有疑必探，先探后掘的原则，防止发生透水事故。
d.掘进巷道附近有断层或陷落柱时，探水线至最大摆动范围预计煤柱线时的最小距离不得小于60m。
e.石门揭开含水层前，探水线至含水层的最小距离不得小于20m。
三、本矿井采空区情况及防治措施
1.本矿井采空区情况
整合后本矿井采空区情况见第一章第四项内容。
2.防治措施
采空区积水是煤矿的主要水害之一，必须高度重视采空区积水的探放工作。
在探水前，首先应分析查明采空区的空间位置、积水范围、积水量和水压，在采掘工程平面图上标明采空区的积水线、探水线和警戒线；探放水时，要撤出探放水点部位受水害威胁区域的所有人员；探放水孔必须打中采空区水体，并要监视放水全过程，直到积水放完为止；探放水时，要认真检查瓦斯或其它有害气体，确保探放水安全进行。
搞好防治矿井水害的培训教育。
矿井有突水预兆时，应立即撤出井下所有人员。
对于采空区积水，可根据不同情况采用下列两种措施放水：
①直接放水。
当水压不大，不致超过矿井排水能力时，可利用探水钻孔直接放水。
②先堵后放。
当采空区积水与溶洞水或其他巨大水源有关系，动水储量很大，一时排不完或不可能排完的情况下，应先堵住出水点，然后排放积水。
本矿井采空区探放水措施同第二章第六项内容。
四、分层开采
当上层采空区有积水，在下层进行回采工作，两层间距离小于回采工作面采厚的40倍或小于掘进巷道高度的10倍时，应对上覆煤层采空区积水进行探放。
探放水方法有2种：
1、于上层采空区预抽放；
2、于下层巷道进行有控制的疏放。
探放水措施同第二章第六项内容。
五、各类防水煤（岩）柱留设
1、防水煤（岩）柱种类
根据矿井的煤层赋存特征及井田内的地质构造情况，矿井防水煤（岩）柱的种类确定如下：
①工业场地煤柱；
②河流、道路、村庄煤柱；
③构造煤柱；
④风氧化带防水煤柱；
⑤井田、采区边界煤柱。
2、防水煤（岩）柱留设与计算结果
根据矿井的煤层赋存特征及井田内的地质构造情况，矿井防水煤（岩）柱的种类确定如下：
结合本井田周边矿井类似围岩的情况，按松散层移动角45°，基岩移动角：
走向：
δ=74°倾向：
下山界：
β=58°上山界：
γ=66°留设安全煤柱。
①工业场地煤柱
按照以上数值用垂直剖面法设计，留设主、副、风井筒保护煤柱和工业场地保护煤柱。
②村庄、道路、河流煤柱
为了提高资源利用率，充分利用煤炭资源，同时也响应国家建设社会主义新农村的号召，设计建议除了位于井田边界及原采空区附近的寨崖底村、下罗侯村、赵家庄村、石盘上村、柳卜蔫村、李家社村按要求留设保护煤柱外，对开采影响较大的村庄，包括水峪村、寨则上村，设计推荐按计划搬迁，以保证矿井生产的正常接续。
井田内部现有柳（柳林）--中（中阳）三环公路从井田的东北部和西南部穿过本井田，本道路为矿井主要运煤公路，按设计要求留设保护煤柱。
区内没有大的地表水体，仅有数条季节性河流，其中以罗侯沟最大，清水流量0.098L/s。
一般来说河水通过基岩含水层渗透补给的水量是较弱的，但是，随着煤矿的开采，顶部岩层将遭到破坏，会使基岩裂隙加大、增多，特别是在北东部煤层浅埋地段甚至形成地面塌陷，沟通断层以及其它构造形迹。
为防止地表水与井下沟通造成水患，对罗侯沟按设计留设保护煤柱。
煤柱大小按照以上数值用垂直剖面法设计。
③构造煤柱
井田内无断层和其它构造，不需设煤柱。
如在生产中遇到构造，由于受奥灰水的影响，则根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》进行煤柱计算，对井田内每一断层留设防水煤柱，以防突水。
④井田边界煤柱
按《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》规定留设20m保安煤柱。
⑤盘区边界煤柱
根据围岩情况，盘区边界留设10m保安煤柱。
⑥风氧化带煤柱
井田内8-1、8-2、9号煤均在地表有煤层露头，各煤层的风氧化带煤柱按50m留设。
六、井下探放水措施
1、探放水原则
矿井必须做好水害分析预报，坚持有疑必探，先探后掘的探放水原则。
在遇到下列情况之一时，必须探水：
①接近水淹或情况不明的井巷、老空、老窑或小煤矿时；
②接近含水层、导水断层、含水裂隙密集带、溶洞或陷落柱时；
③接近或需要穿过强含水层时；
④接近未封闭或封闭不良的导水钻孔时；
⑤接近各类防水煤柱或打开隔离煤柱放水时；
⑥接近水文地质条件复杂的地段，采掘工作有突（出）水征兆时；
⑦上层采空区有积水，在下层进行回采工作，两层间距离小于回采工作面采厚的40倍或小于掘进巷道高度的10倍；
⑧接近有水或稀泥的灌浆区时；
⑨采掘地点受顶、底板承压含水层的威胁，其岩柱厚度小于计算的安全值时。
由于本矿是资源整合矿井，原各矿整合前采掘层位不同，未进行整体规划，多煤层开采造成上下及周边采空积水量大，所以在开采掘时，将水害威胁放在首位，必须进行探放水工作。
探放水的范围包括：
接近含水层、导水断层及其破碎带时；接近有出水可能的钻孔时；接近同煤层工或上覆煤层采空区时；接近其它可能出水地区时，必须确定探水线进行探水，经探水确认无突水危险后，方可掘进。
2、探放水安全措施
（1）在进行探放水前，必须做好以下工作和准备好必要的设备、设施：
①在探放水前必须编制探放水设计，并采取防止瓦斯和其它有害气体危害等安全措施；
②坚持排水设备的维护制度，保持正常排水；
③坚持水沟、水仓的清理制度，保证流水畅通；
④确定流水路线；
⑤坚持巷道维护制度，保证巷道畅通；
⑥做好安全躲避硐；
⑦制定通风方法和瓦斯检查制度；
⑧制定通讯联络方法和准备好通讯工具及必要堵水材料；
⑨选好避灾路线；
⑩制定钻眼放水措施，包括孔口装置、套管深度和套管固定方法；制定钻机安装及钻机操作的安全措施。
（2）探水前应注意如下问题：
①加强靠近探水工作面的支护，以预防高压水冲垮煤壁及支架；
②检查排水系统，根据预计出水量确定是否加大排水能力，清理水沟、水仓使其畅通和起缓冲作用；
③水压较大时，探水孔要设套管，以便安装水阀控制放水量，特别危险的地区还要选择坚固地点，砌筑水闸墙；
④探水工作地点要安设电话，以便能及时与调度室和中央泵房联系。
（3）探水时注意事项：
①探水地点要确保与相邻地区的工作地点的联系，一旦出水，要马上通知水害威胁地区的工作人员撤到安全地点。
②打钻时，要时刻观察钻孔的情况，发现煤层疏松，钻杆推进突然感到轻松或顺着钻杆流出来的水超过供水量时，都要特别注意，这些都是接近或钻入积水地点的征兆。
碰到这种情况，要立即停止钻进，进行检查。
如果孔内水很大，喷射较远，必须马上固定钻杆，背紧探水工作面，如加固煤壁及顶底板。
③探水工作面要经常检查瓦斯及其他有害气体，当瓦斯含量达1％时，必须停止钻进；达到1.5％时，必须停止工作，使其降至1％以下，方可开动机器。
（4）放水时的注意事项：
①放水前必须估计积水量，并要根据矿井排水能力和水仓容量控制放水数量及放水眼的流量。
②要经常观测钻孔中水量变化情况，特别放老空积水时，当水量变小或无水时，应反复多次下钻至原孔深度或超过原孔深度，以防钻孔被堵塞，造成放干积水的假象，避免掘进时发生事故。
③放水过程中，应经常检查孔内放出的瓦斯及其他有害气体含量，以便采取措施。
3、探放水设备
探水设备设计选择TXU-75A型探水钻机2台，钻进深度75m，用于巷道掘进等需要超前探放水的地段。
七、地表防治水措施
1、依据竖向设计布置的原则，现有工业场地竖向布置采用台阶式和平坡式相结合的布置方式，道路的两侧或单侧有设置排水沟。
矿井工业场地内原始地形标高最低点处为+977.2m，最高点处为+989.93m。
根据地质资料和历年的最高洪水位观察，罗侯沟的最高洪水位为+973.56m，工业场地内标高在980.0m-988.3m之间，两者高差在7m-15m之间。
我矿工业场地位于罗候沟河沟谷内，沿罗候沟河道边砌筑了一条长800m、高5—15m的河堤，有效地阻挡了季节性洪水对矿井工业场地的威胁；矿井井口及工业场地位于较开阔沟谷一侧，汇水面积小，山沟泄洪条件好，并在地面设置了排水明沟和排水涵洞等排水工程，使地表流水尽快流出工业场地，因此工业场地及井口不受洪水威胁。
场地排水方向为向西北排往罗候沟，场内生活污水及井下水经处理达标后，亦排往罗候沟。
场内排雨水采用梯形盖板明沟和自然排水相结合的排水方式。
在场地内道路的两侧或单侧设置排水沟，每一地块内的雨水均排往道路边沟，再根据道路纵坡排向场外。
场内排水沟，一律采用浆砌片石梯形明沟，断面0.4×0.5,沟壁厚0.35m。
2、对整合前白草耳矿井和石盘上矿井原有井筒重新进行检查、充填、夯实，并在井口附近备好堵水沙袋及防洪工具材料等；对工业场地所有排水设施如涵洞、水渠、河沟、采空塌陷裂隙全部进行清挖、疏通、回填灌浆堵塞。
中长期防治水规划及综合防治措施
寨
崖
底
煤
业
有
限
公
司
2007年1月
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