防治水方案及施工设计.docx

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防治水方案及施工设计

陕西省神府经济开发区

赵家梁煤矿

防治水方案及施工设计

编制:

赵家梁煤矿生产技术科

编制：

审核:

矿长：

总工程师：

生产矿长：

机电矿长：

时间：

年月日

第一节矿井水文地质

一、水文地质情况

赵家梁井田位于神东矿区神府区新民区，地貌单元属黄土沟壑区，梁窄沟密，植被稀少，在沟坡背风面常有风沙堆积，水土流失十分严重。

㈠地表水

由于本区为干旱、半干旱大陆性气候，降雨集中、蒸发强烈，加之地表植被稀疏，使得地表水的侵蚀作用极为明显。

井田内冲沟广泛发育，细沟、悬沟密集分布。

乌兰木伦河、悖牛川呈南北向流经井田西、东边界，两条河流在南部交汇，形成窟野河。

据王道恒塔水文站1989年观测资料，乌兰木伦河流量0.55～4.60m3/s，平均3.97m3/s。

据煤田水文地质勘探队1988年5月至7月的间断观测，悖牛川河流量0.02～3.495m3/s，一般1.339m3/s。

㈡含（隔）水层

1.第四系全新统冲、洪积潜水含水层（Q4al）

主要分布于乌兰木伦河及悖牛川河谷之中，岩性为冲、洪积沙砾石层，厚度0～10m，一般6m左右。

据孙家岔井田在河床施工的S4号钻抽水资料，含水层厚度3.50m，水位埋深2.55m，涌水量0.273L/S，单位涌水量0.24L/S·m，渗透系数为5.49m/d，水质属HC03·S04-Ca·Mg·Na型，矿化度0.481g/L。

该层水与地表水及基岩风化裂隙水有密切的水力联系。

2.第四系中更新统黄土裂隙、孔隙潜水含水层（Q2L）

井田内大部覆盖，主要分布于沟谷上游及分水岭之上。

岩性为灰

黄色、浅黄色亚粘土及亚沙土，含钙质结核，榔头柱状节理发育，厚0～51.29m，平均21.87m。

据下降泉调查，水位标高1020.41m，流量0.14L/S，水质属HCO3--Ca·Mg型，矿化度0.1979/L，富水性弱。

3.第三系上新统红土隔水层（N2）

分布于梁峁项部，沟谷上游两侧及沟脑地带，厚度0～18.39m，一般9.90m。

岩性上部为粘土、亚粘土，隔水性能良好。

底部为砂砾层，呈半胶结状。

4.侏罗系中统延安组砂岩裂隙含水岩组（J2Y）

该组为含煤地层，厚49.30～212.98m，平均152.59m。

该组地层厚度大，含煤层次多，各主要可采煤层底板以泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩为主，相对隔水。

顶板砂岩裂隙较发育，富水性弱，区内下降泉多出露于该地层。

据可采煤层岩性组合及含水特征，将该组地层分为4个含水层段。

⑴3-1煤层上部弱含水层段

3-1煤底面以上至延安组基岩顶面含水层，分布于井田北部，岩性以浅灰色细粒砂岩为主，夹黑色泥岩，厚0～29.37m，水位标高1111.21m，流量0.87L/s，水质HCO3-Ca·Mg型，矿化度0.1839/L。

据海湾井田H3号孔抽水资料，渗透系数0.025036m/d。

⑵3-1～4-2上煤层间弱含水层

即3－1煤层底板至4-2上煤层之间地层，分布于井田中北部，岩性以细粒长石砂岩为主，粉砂岩、泥岩次之，厚0～47.45m。

据泉点调查，水位标高1066.16～1100.90m，平均1081.51m，流量5.89L/s，水质HCO3-Ca·Mg型，矿化度0.219/L。

⑶4-2上～5-2煤层间潜水弱含水层

全井田分布，为5-2煤层直接充水层，岩性以灰白色细～粗粒长石岩屑砂岩、岩屑石英砂岩为主，次为深灰～灰色粉砂岩，砂质泥岩。

厚0～89.10m，平均53.38m。

水位标高1038.08～1066.17m，流量1.74L/S。

据Y7号钻孔抽水资料，水位埋深90.67m，涌水量0.039L/S，单位用水量0.027L/S·M，渗透系数0.0002406m/d，水质CL-Na·Ca型，矿化度2.0g/L。

⑷5-2煤层以下至延安组底面弱含水层段

全井田分布，岩性以浅灰色，灰白色细～粗粒长石石英砂岩、岩屑石英砂岩为主，厚53.34～89.71m，平均77.68m。

据水泉调查，水位标高1016.69～1047.51m，流量1.06L/S，单位用水量0.0027L/S·M。

⑸烧变岩潜水含水段

由于煤层自燃，使上覆岩层烧熔、烧结、烘烤，岩石结构松散，孔洞裂隙发育，为地下水赋存和径流创造了有利条件，烧变岩泉流量0.07～1.83L/S，总流量8.45L/S，钻孔漏失量0.04～12m3/h，一般为2.12m3/h。

由于煤层自燃发生当地侵蚀基准面之上，因此，烧变岩含水层地下水的排泄极为有利，赋水性不强。

㈢地下水的补给、迳流、排泄条件

地下水来源主要接受大气降水的渗入补给，凝结水补给微弱，潜水沿黄土顶面、基岩顶面向低洼处潜流运移，至冲沟出露成泉排泄。

烧变岩潜水是以接受大气降水及第四系潜水的侧向补给，至低洼处成泉排泄。

中生界碎屑岩承压水主要是接受区域的侧向补给和上部地下水越流补给，承压水多沿发育微弱的裂隙顺层运行，除排泄给地表水，部分通过越流形式向发育的小构造、裂隙补给上层潜水。

㈣井田水文地质类型及矿井涌水量预计

综上所述，本井田地质构造简单，岩层含水微弱，钻孔单位涌水量小于0.1L/s·m，以大气降水为主要补给源，基准面以上地形有利于地表水、地下水的天然排泄，构造裂隙、成岩裂隙不发育。

因此，本井田属以裂隙含水层为主的水文地质条件简单型，即二类一型。

据矿井多年实测，最大涌水量为30m3/d，最小涌水量为18m3/d，涌水量主要来各煤层顶板砂岩和烧变岩裂隙带。

借鉴本矿区相邻矿井实际涌水情况，预计本矿井5-2煤层开采时正常涌水量为40m3/h，最大涌水量为100m3/h。

二、水患类型及威胁程度

㈠水患类型

矿井的水患类型为：

含水层水、地表水、采空区积水。

㈡威胁程度

赵家梁井田东西两侧分别有悖牛川及乌兰木伦河经过，均为常年性河流。

乌兰木伦河和悖牛川在井田的南东端交汇后流入窟野河。

乌兰木伦河发源于内蒙东胜附近，全长约188km，年平均流量7.19m3/s，历年最大洪流量9760m3/s，最小流量仅有0.008～0.44m3/s；悖牛川发源于蒙陕边界地带，年均流量2.03m3/s，历年最大洪流量4850m3/s，最小流量仅为0.003m3/s。

井田内主要支沟有车岔沟、前平士梁沟及后平士梁沟，其流量较小，多属季节性沟流，成为矿床充水的又一因素。

开采5-2煤层时，受导水裂隙带的影响，引起地表水和浅层地下潜水的直接入渗补给矿坑，必然增加矿坑涌水量，矿井生产时要密切关注矿井的涌水量。

根据含水层的水文地质特征、裂隙发育程度及富﹑导水性和补给条件综合分析；地下水以大气降水补给为主，补给来源有限，各含水层水量一般较弱，主要充水含水层为裂隙含水层。

地下水对煤层开采影响不大。

井田内除中部已建的开采3-1煤层的斜井外，仅西南角有一小规模开采5-2煤层的赵家梁一号井，该井在5-2煤层主系统形成后将关闭。

除此之外，井田南部边界以外向西尚依次分布有赵家梁二矿、平寺沟煤矿、当中沟煤矿、南沙湾煤矿、燕家塔煤矿等5处生产小煤矿，均以平硐人工开采5-2煤层。

综上所述，井田内构造简单，未见大的断裂构造，根据现行《煤泥、炭地质勘查规范》，本井田水文地质勘探类型为第二类第一型，即以裂隙充水为主的水文地质条件简单的矿床。

根据《煤矿防治水规定》，本矿井水文地质类型属中等类型。

总之，水患对本矿井安全生产的威胁程度较小。

第二节矿井防治水措施的确定

一、矿井开拓、开采所采取的安全保证措施

㈠矿井开拓工程位置及层位

我矿采用斜井开拓方式。

四条井筒已经施工落底。

5-2煤大巷西高东低，设计在大巷东端布置有盘区水仓、水泵房，由盘区水泵房集中排至井底水仓。

本矿井井下排水方式为两级接力排水，矿井移交时在管子井井底附近设井底水仓及主排水泵房，同时51盘区设盘区水仓和盘区水泵房。

盘区涌水汇集于盘区水仓内，经盘区水泵房和敷设于5-2煤西翼带式输送机大巷的排水管路排至井底水仓，再经主排水泵房及敷设于管子井井筒内的主排水管路排至矿井工业场地井下水处理站处理后复用。

㈡采掘工程所采取的防治水措施

我矿采掘工作面均配备了探水钻机；在井下水泵房及井下主变电所与井底车场巷道相连的通道内安设有密闭门；在灌浆区下部进行采掘前，必须查明灌浆区内的浆水积存情况，若发现积存浆水，必须在采掘之前放出；水泵房布置有2个出口，管子道平台高出泵房底板7m以上，以提高泵房的通风能力和便于泵房被淹时撤人；设计井下所有巷道均布置有排水水沟。

本矿井水文地质条件中等，突水淹井的危险性极小，因此不设置防水闸门。

二、防水安全煤（岩）柱留设

㈠河流煤柱

按最高洪水位外推100m留设围护带，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，煤柱按岩层移动角圈定。

㈡火烧边界煤柱：

以火烧边界线内推30m留设。

㈢边界保护煤柱：

以采矿许可证平面范围内推20m留设。

㈣盘区边界线煤柱：

两侧各留10m隔离煤柱。

㈤大巷煤柱：

各煤层主要巷道两侧各留设50m。

㈥采空区隔离煤柱：

以采空区边界线外推20m留设。

在生产掘进过程中要加强探放水工作，在保证探放水安全的前提下，根据探放水所需留设的隔离煤柱对老空区煤柱进行校核调整。

㈦工业场地及焦化厂煤柱：

按照现行《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，工业场地、焦化厂保护面积包括工业场地内工业厂房、服务设施和围护带，煤柱按岩层移动角圈定。

三、井下探、放水措施

㈠探放水原则

1.必须严格坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的十六字方针。

2.在需要探放水前，必须编制探放水设计，并采取安全措施。

3.采掘工作面遇到下列情况之一时，必须确定探水线进行探水，经探水确认无突水危险后，方可前进。

⑴接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时；

⑵接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时；

⑶打开隔离煤柱放水时；

⑷接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时；

⑸接近未封孔或封孔质量不高，有出水可能的钻孔时；

⑹对在采动影响范围内有承压水且隔水岩柱厚度不清，以及在接近水文复杂地段而又情况不明时；

⑺采掘破坏影响范围内有承压含水层或者含水构造、煤层与含水层间的防隔水煤（岩）柱厚度不清楚可能发生突水；

⑻接近有积水的灌浆区及已采采空区；

⑼接近其它可能出水地区时。

㈡探放水设备选择

每个采掘工作面配备有MYZ-150B型探水钻机，采掘过程中必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的十六字方针，确保掘进和矿井生产安全。

四、防水闸门

本矿井水文地质类型中等，突水淹井的危险性极小，因此设计不设置防水闸门。

五、井下排水

我矿井下排水方式为两级接力排水，矿井移交时在管子井井底附近设井底水仓及主排水泵房，同时51盘区设盘区水仓和盘区水泵房。

盘区涌水汇集于盘区水仓内，经盘区水泵房和敷设于5-2煤西翼带式输送机大巷的排水管路排至井底水仓，再经主排水泵房及敷设于管子井井筒内的主排水管路排至矿井工业场地井下水处理站处理后复用。

主排水泵房内安装3台MD155-30×2型矿用耐磨多级离心水泵，矿井正常涌水量时和最大涌水量时水泵均为1台工作、1台备用、1台检修。

排水管路选用Ф219×6无缝钢管，沿管子井井筒敷设2趟，矿井正常涌水量时和最大涌水量时均为1趟工作，1趟备用。

盘区水泵房内安装MD85-45×3型矿用耐磨多级离心泵3台，设置Ф133×4无缝钢管排水管路2趟，水泵工况按照每台水泵对应一趟排水管路运行进行确定。

六、防水设施

主排水泵房及中央变电所与5-2煤辅助运输煤门相连的通道内均设置易于关闭的既能防水又能防火的密闭门，发生水患时，关闭密闭门，可保证矿井排水系统的正常工作。

泵房和水仓的连接通道内，设置有可靠的控制闸门。

七、地表防治水措施

㈠场地防洪

矿井工业场地位于车岔沟下游之南侧，场区自然地形最低标高+1012.63m，最高标高+1058.65m，相对高差46.02m，地貌单元属河谷及风积砂丘地貌。

车岔沟为季节性冲沟，发源于井田中部，北东向从本井田南部流过，最后汇入乌兰木伦河。

由于矿井工业场地副井区及主要生产区的煤场区布置在弧形沟槽内，故需考虑防洪问题。

依据《煤炭企业矿井设计规范》（GB50215-2005）规定，本矿井防洪标准为：

矿井工业场地频率为1/100；井口频率1/100，校核频率1/300。

依据1：

5000地形图勾绘得，该冲沟至工业场地处流域面积为3.47平方公里，流域长度2.8km。

经计算，工业场地处Q1%=74m3/s，Q0.33%=100m3/s。

由于场地布置侵占了原沟槽，为保障顺利行洪，避免洪水威胁工业场地，对流经工业场地段的冲沟进行整治，调整沟槽中线，整治后的排洪明渠沿原沟槽右侧布设，入口段结合地形设置必要的导流工程，使场地上游洪水顺利导入沟槽；下游段经铁路桥下及入场道路，接入原天然沟槽。

根据场地范围，确定排洪明渠长度为700m。

为减少占地、便于场地布置，排洪明渠采用梯形断面。

经计算，排洪明渠底宽6.0m，边坡为1：

0.25，护砌高度3.6m。

边坡护砌采用片石混凝土防护，基础嵌入可靠基岩层内不小于1.0m。

经计算，整治后后的明渠1/100的设计洪水深度为3.0m，1/300的校核洪水深度为2.4m。

因此满足规范防洪要求。

排洪明渠挖方5000m3，片石混凝土6000m3。

工业场地东、南侧山坡地表径流对工业场地形成威胁，为保证场地安全，结合地形及场地布设，在场地外设置截水沟拦截山坡径流，经排水沟将其排入冲沟下游，截排水沟采用浆砌片石砌筑。

结合工业场地布置，确定截排洪沟长度为670m。

结合工业场地布置，为了满足安全、排涝的需要，结合自然地形，场地采用阶梯式平场方式，坡度顺应沟槽方向，场地平场坡度不小于5‰设计，使场内雨水自然排出场外，故本场地不受内涝威胁。

㈡防水、防溃沙措施

本矿井水文地质条件简单，但部分区域5-2煤层埋藏较浅，存在的最大安全隐患是防止工作面透水、溃沙事故的发生。

为防止工作面发生透水、溃沙事故，设计采取综合探、防、截、堵措施。

1.矿井正常涌水量采用“勘探报告”中大井法计算的矿井涌水量（40m3/h）；最大涌水量考虑到5-2煤层开采后导水裂隙带进入风化岩含水层因素，按照正常涌水量2～3倍考虑（100m3/h）。

2.井下主排水泵房设三台水泵，矿井正常涌水量与最大涌水量时均为一台工作，一台检修，一台备用；沿管子井敷设有两趟排水管路，一趟工作，一台趟备用；主排水泵房的管子道高出泵房地坪7m以上，并留有足够的空间，便于下放抢险设备和撒退人员。

3.在小煤矿采空区边界采、掘进过程中，必须打钻探水，经证实无突水危险时，方可继续采掘；遇见钻孔时，要注意观察，以防突然涌水。

4.生产过程中，必须坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的原则，加强井下探放水，对原沙层进行超前探水，截断水源或减少补给量，对含水溃沙带采取降压法疏水，一旦溃沙，则采取密闭及注浆等方法进行封堵。

5.及时处理因井下开采而造成地面裂缝，防止地面积水从采空塌陷区流入井下。

第三节小煤窑采空区积水的防治

一、井田内小煤矿情况

井田内除中部已建的开采3-1煤层的斜井外，仅西南角有一小规模开采5-2煤层的赵家梁一号井，该井在5-2煤层主系统形成后将关闭。

除此之外，井田南部边界以外向西尚依次分布有赵家梁二矿、平寺沟煤矿、当中沟煤矿、南沙湾煤矿、燕家塔煤矿等5处生产小煤矿，均以平硐人工开采5-2煤层，现已全部关闭。

二、小煤窑采空区积水的防治

矿井采掘过程中，必须做好防治水工作，严格执行《煤矿防治水规定》的相关规定，充分做好防、探、堵、排等措施，确保矿井生产安全。

㈠加强探放水工作

矿井成立了探放水队伍，并为每个掘进及回采工作面配备了钻探设备，对掘进及回采工作面进行探放水。

必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则。

在探水过程中若发现老空区存在积水，须及时疏排。

㈡井下开拓及各煤层掘进开采前必须探放掉上部煤层及本煤层上部标高采空区积水，严禁顶水作业。

㈢加强监测，特别在雨季，防止采空区补充新的积水对工作面构成威胁。

㈣保证探放水系统、排水系统的畅通。

㈤采空区的积气也应及时排放掉，防止涌入工作面对回采构成威胁。