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1、目 录一、基建井矿井设计及基建概况1、采区概况2、矿井地质与水文地质3、6 #煤一采区概况二、首采区带压开采情况1、奥灰水对 6#煤层开采影响2、导水通道对 6#煤层开采影响三、带压开采安全技术措施1、地质保障措施2、采矿保障措施3、建立避灾系统四、矿井排水1、矿井涌水量2、矿井排水系统3、水仓布置及容量五、探放水措施1、探放水原则2、探放水方法3、探放水安全措施六、矿井防止水安全技术措施七、灾害预防与处理1、透水预兆2、透水时的措施3、被淹井巷恢复期间措施晋中紫金煤业有限公司首采区（16 采区）带压开采设计预计 2013 年底晋中紫金煤业有限公司 6#煤一采区作为首采面进行试生产。根据二一年
2、八月山西地科勘察有限公司提交的山西煤炭运销集团晋中紫金煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告，第四章第三节矿井充水因素分析及水害防治措施中岩溶水对开采煤层的影响评价，本井田属岩溶水径流区，6# 煤层属岩溶水带压开采煤层。为保障安全生产起见，特编制 6#煤一采区带压开采设计。一、概 况1、采区概况紫金煤业矿井位于榆次区城北约 20km 处的乌金山镇东蒜峪，设计开采 6#、15# 两层煤，矿井资源储量 147.54Mt，矿井建设生产能力为3.0Mt/a。矿井采用立井单水平开拓方式。工业场地布置有主立井、副立井及回风立井 3 个井筒。主、副井井口标高 +1136.5m，井底车场水平标高+450m，落底
3、于 15#煤层。回风立井井口标高 +1152.0m，落底于 6#煤层中，设计井底标高+522.5m，实际标高待定。6#、15#煤层层间距平均 82m，采用分层布置、分采分运的方式，煤炭运输系统和辅助运输系统，相互独立。6#煤开采方式为：通过+450m 水平主要石门联系 6#煤层，在井田中部布置 6#煤轨道上山、胶带上山和 2 条回风上山及采区接力下山开拓全井田 6 号煤层。+450m 标高以上至井田边界为一采区，依次向下划分为二、三、四采区。矿井首采区选定为 6#煤一采区。四条开拓上山作为采区准备巷道，在其侧布置走向长壁式采煤工作面。6# 煤层厚度为 1.40-3.71m，平均 2.41m，设
4、计确定采用综合机械化走向长壁一次采全高采煤方法。工作面采用一面四巷布置方式。2、矿井地质与水文地质本井田位于沁水煤田北部边缘的东山找煤区内，地层由老至新依次为奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系及新生界上第三系、第四系，含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，主要可采煤层为山西组的 6#煤层和太原组的 15#煤层。井田被 F160 区域性大断层分成两块，西部为原泽森煤业有限公司井田，东部为新增区，总体构造为单斜构造，地层倾向南，倾角 5-14。井田内无明显褶曲构造，没有发现明显大断层。井田内地表发现有陷落柱 X26，地表层位石千峰组，形状为椭园形，长轴 170m 短轴100m。在主井南马头门侧
5、井下揭露陷落柱，面积不详，无含水迹象。区域主要含水层组有三层：（1）奥陶系碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层：井田内没有出露，属埋藏型，含水层岩性主要以石灰岩、白云质灰岩为主，一般情况下奥陶系中统上、下马家沟组岩溶发育。据推测本井田奥灰水水位在 770-774m 左右。（2）石炭系上统太原组碎屑岩类夹碳酸岩类岩溶裂隙含水层含水层主要是太原组的三层灰岩和砂岩，灰岩总厚度平均为7.52m，灰岩裂隙、溶隙较发育，富水性中等。（3）二叠系下统山西组、石盒子组碎屑岩类裂隙含水层含水层以中-粗粒砂岩为主，厚度较大，但区内变化大，补给条件差，富水性弱。井田主要隔水层：井田内的隔水层主要为各含水层间的泥岩、砂质泥岩隔水
6、层以及石炭系中统本溪组泥岩隔水层。煤系地层底部的本溪组岩性由铝土质泥岩、砂质泥岩、粘土岩组成，岩性致密、细腻，厚度 27.85-74.55m 井田内连续稳定，隔水性能好，为井田及区域内煤系地层与奥灰水间良好的隔水层。3、6 #煤一采区概况6#煤层一采区开采的 6#煤层位于山西组下部，煤层厚度平均2.41m，含 0-2 层夹矸，结构简单，顶板及底板均为泥岩，属稳定的全区可采煤层。无上覆开采煤层，向下开采煤层为 15#煤层，与 15#煤层间距较稳定，平均层间距为 82.60m，与奥陶纪灰岩石平均层间距为146m。采区北部边界、东部边界为矿井边界煤柱，南部边界为矿井工广煤柱，下部边界为二采区采区煤柱
7、，均为没有开采活动。采区开采上限标高+700m, 下限标高+450m ，采区内地质构造简单，地质勘探中没有发现大的断层、褶曲、陷落柱等导水构造。煤层倾角 8 -14 。矿井首采面预计为 1601 工作面，工作面长度定为 180m 工作面走向长度 2060m，工作面采用综合机械化走向长壁一次采全高采煤方法采煤法。采煤机选用 MG300/700-WD 型采煤机，配套刮板输送机型号为SGZ764/400，综采液压支架选用为 ZY4000/15/32 型号支架。在一采区开采期间，除本采区采掘活动外，仅在矿井中部有矿井延伸开拓活动。二、首采区带压开采情况1、奥灰水对 6#煤层开采影响根据矿井地质报告，矿
8、井井田范围内奥灰水位标高为 770-774m。井田内 6#煤层处于奥灰水水位之下。为评价其带压开采的安全性，计算井田开采 6#煤层时的岩溶水突水系数。计算公式选用国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局发布的煤矿防治水规定中确定的计算公式： T=P/m 式中： T突水系数(MPa/m)P水头压力(MPa)m隔水层厚度(m)根据地质报告 6 号煤层最低底板标高为 -20m，其隔水层厚度为 6号煤层底板至奥灰界面间的距离 146m。岩溶水水头差从奥灰岩顶界面为 938m 计，对 6 号煤层底板压力为 9.571Mpa。经计算 6 号煤层最低点的突水系数为 0.065MPa/m，小于岩层完整块段
9、突水系数临界值 0.10MPa/m。6#煤一采区采区下开采界限标高为+450m ，其隔水层厚度为 6#煤层底板至奥灰界面间的距离 146m，岩溶水水头差从奥灰岩顶界面为478m 计，对 6#煤层底板压力为 4.87Mpa。突水系数为 0.033 MPa/m, 小于岩层复杂块段突水系数临界值 0.06MPa/m，根据地质报告井田内无明显褶曲构造，没有发现明显大断层。仅有陷落柱出现，按照煤矿防治水规定 ， “底板受构造破坏段突水系数一般不大于 0.06 MPa/m，正常块段不大于 0.1 MPa/m”，在没有构造导水的情况下，开采 6#煤不会发生岩溶水突水问题。2、导水通道对 6#煤层开采影响1、
10、封孔质量不佳钻孔可能变成人为导水通道，当掘进巷道或采区工作面经过没有封好的钻孔时，顶、底板含水层地下水将沿着钻孔补给矿层，造成涌（突）水事故。据以往勘查资料，本区施工的钻孔封孔后均未进行启封检查，具体封孔质量不详。因此其中未封好的钻孔也可能成为矿井开采的导水通道。图 1 煤层与奥灰岩对接关系图2、本区内 F160、F161 断层落差分别为 300m、150m，为较大断层，该断层的发育使新增区的煤层直接与奥灰岩接触（见图 1） 。同时也与奥灰水直接联通。井田内发育有 8 条断层和 16 个陷落柱，这些断层性质为张性正断层，其破碎带具有一定的储水性和导水性。井下采掘接近陷落柱，有时有涌水量增大的情
11、况，进入陷落柱内部后，涌水量减少，仅见柱内充填物发湿，穿过陷落柱后，涌水量恢复正常。显示陷落柱具有一定的储水性和导水性。3、6#煤一采区在实际施工中，将揭露小型断层、岩石裂隙带，同时采区位于岩溶水存在区域，或有陷落柱将奥陶纪灰岩与煤层贯通，形成导水通道，给煤层开采带来水利危害。四、安全生产保障措施1、地质保障措施奥陶纪灰岩水主要通过导水通道对 6#煤开采造成危害，为此必须加强地质工作，发挥地质尖兵的保障作用。（1）补充勘探： 矿井工作面采煤前，应当采用物探、钻探、巷探和化探等方法查清工作面内断层、陷落柱和含水层（体）富水性等情况。掌握导水通道，留足防水煤柱。（2）水情观测：设立水位观察井，进行
12、地下水动态观测。在未掌握地下水的动态规律前，应当每 7-10 日观测 1 次；待掌握地下水的动态规律后，应当每月观测 1-3 次；当雨季或者遇有异常情况时，应当适当增加观测次数。水质监测每年不少于 2 次，丰、枯水期各 1 次。观测内容包括水位、水温和水质等。对泉水的观测，还应当观测其流量。观测点应当统一编号，设置固定观测标志，测定坐标和标高，并标绘在综合水文地质图上。观测点的标高应当每年复测 1 次；如有变动，应当随时补测。2、采矿保障措施（1）有掘必探、先探后掘煤岩巷掘进必须采取有掘必探、先探后掘的防治水原则，掘进规程与防止水措施一并贯彻执行。探放水过程中发现有出水现象时，必须制定或检查安
13、全防护措施是否到位，并停止该区域与一切与探放水无关工作。（2）按规定留设煤柱（一）断层保护煤柱按煤矿防治水规定要求核算含水或导水断层煤柱宽度： p3L0.5KM20m 式中：L煤柱留设的宽度，m ；K安全系数，一般取 25 ，设计取 5；M煤层厚度或采高，取 6 号煤最大厚度 3.71m，P水 头 压 力 ， MPa； 6#煤 P=100010(774+20)10-6 =7.94MPa； Kp煤的抗拉强度，取 0.6MPa。经计算：6 号煤，L=58.4m 。考虑井田构造水压影响，结合生产实际经验，井田中的大断层F160 和 F161 每侧留设 100m 防水煤柱，其它非导水断层 F129 每
14、侧留设30m 保护煤柱，其余小断层每侧均留设 20m 的构造保护煤柱。（二）陷落柱留设不少于 20m 的保护煤柱在巷道穿过地段，采用注浆加固围岩方式加强围岩强度。（三）煤层中巷道、石门保护煤柱煤柱宽度按下式计算(倾角小于 35时)：1HMSf（ 2.5+06）；式中：S1巷道保护煤柱的宽度，m ；H巷道的最大垂深，m；本矿井 6 煤取 1150m。M煤厚，m；本矿井 6 煤取最大 3.71m。f煤的强度系数， cf0.1R；Rc煤的单向抗压强度，46MPa 。经计算：6 号煤，S1=50.3m 故此，本矿井大巷每侧留设 50m 煤柱。（四）井田边界煤柱留设 20m，采空区留设 20m 保护煤柱
15、。3、建立避灾系统采区设立紧急避险硐室，硐室按照规定配备救生器材、装备。采区上下山、大巷等行人路线必须设置路标，行人通道保持畅通无阻。五、矿井排水1、矿井涌水量石家庄设计院考虑矿井到矿井扩大生产能力为 3.0Mt/a 时，矿井正常涌水量： 132.92 m3/h，最大涌水量： 201.75 m3/h，能够满足首采区灾害排水需要。2、矿井排水系统根据矿井涌水量和排水高度，设计采用一级排水系统，在+450 水平设中央排水泵房，直接将井下矿井涌水排到地面。根据矿井涌水量、黄泥罐浆水量和井下生产洒水量，设计正常排水量为 224.72m3/h、最大涌水量为 293.55m3/h。所需的水泵排水能力： Q
16、z= 1.2224.72=269.66m3/h排水高度： Hs1=1136.0-450.5+5=690.5m水泵扬程估算： H=1.1690.5=759.55m选用 4 台 MD280-6511（P）型多级离心水泵，正常涌水时，2台水泵、一趟管路工作；最大涌水时，3 台水泵、 2 趟管路工作。排水管路采用 27313 的无缝钢管，由泵房经管子道沿副立井井筒敷设至地面。吸水管路采用 3257 的无缝钢管。考虑到矿井水文地质条件变化，设计安装 2 台 ZQ540-800/16-1900S 型矿用增安防爆型潜水电泵，水泵流量 540m3/h，水泵扬程800m，电动机功率 1900kW。矿井应急排水设备与矿井中央水泵房布置在一起，排水管路选用两趟 27313 的无缝钢管经立风井敷设至地面，作为一套独立的在地面控制的应急排水系统，可以保证矿井排水系统可靠。3、水仓布置及容量
