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1、 山西吕梁中阳桃园鑫隆煤业有限公司 带压开采防治水安全技术措施带压开采防治水安全技术措施 随着我矿井巷道和水平的不断延伸和拓展，煤层所承受的水头压力愈来愈大，加之我矿井地质及水文地质条件较复杂，潜在的水害威胁将表现的更为突出，严重威胁着矿井的安全生产和职工的生命安全。因此，根据煤矿安全规程第269、270条之规定，特制定矿井带压开采安全技术措施。第一节 矿井水文地质条件井田内沟壑纵横，切割强烈，具典型的黄土地貌特征。在梁峁地带被第四系上更新统黄土所覆盖，沟谷中广泛出露上第三系上新统红土。基岩未见出露。区内最高点在井田中部以东则庄子村西北部的山顶上，标高1302.0m，最低点在井田南部红年洼村西
2、的南川河河床中，标高1010.7m，最大相对高差为291.3m，属中山区。一、地表水井田地表水属黄河流域三川河水系。井田内无常年性水流，仅在雨季沟谷中有短暂洪水向西流入南川河。在雨季应做好防洪、防汛工作。二、地下水1.第四系全新统砂砾石含水层井田西部外围为南川河河床东侧一级阶地，属第四系全新统淤积物，其砂砾层中含有一定潜水，为当地村民重要农业用水资源之一。2.第三系上新统砾石含水层井田内第三系广泛分布于沟谷两侧或沟低。下部为一层胶结或半胶结的砾石层，供人畜用水，水量一般很小，当有较好的补给源时，为较好的孔隙含水层。3. 二叠系上、下石盒子组砂岩含水层本组含水层一般由数层中粒粗砂岩组成，总厚约2
3、0m，其间多隔以泥岩、粘土岩等。据金春乔家沟井田精查时的132号孔(位于本井田北部1700m处朱家店煤矿)抽水试验结果，单位涌水量（q）0.0072 L/sm,渗透系数（K）0.0018m/d，钻孔揭露最大涌水量为0.33L/s，水位最高大于1078m，水量较小，属弱富水性含水层，水质类型为SO4HCO3-CaMgNa。4. 二叠系下统山西组砂岩含水层本组主要含水层为03号煤层与4号煤之间的中粒砂岩，该含水层稳定连续。测井曲线上反映明显，厚度59m，泥质和钙质胶结。据金春乔家沟井田精查时的132号孔抽水试验结果，单位涌水量（q）0.00107L/sm,渗透系数（K）0.00413m/d，水位标
4、高982.52m。110号孔抽水试验结果，单位涌水量（q）0.0065L/sm,渗透系数（K）为0.00153m/d，水位标高1052.92m。属弱富水性含水层，水质类型为SO4HCO3-CaMgNa。5.石炭系上统太原组灰岩、砂岩含水层本组中有L1、L2、L5三层灰岩组成，中间多隔以细砂岩和砂质泥岩等，间距在10m以内，L5灰岩厚度小，岩芯较完整，含水相对较弱；L2灰岩为本组最厚的灰岩，岩芯中见有溶蚀裂隙，其间多充填炭屑，裂隙面凸凹不平，该层为三层灰岩中相对富水的一层。L1灰岩为最下部的灰岩层，节理裂隙较发育，并具有溶蚀现象，富水性较弱。据金春乔家沟精查勘探区抽水试验结果：单位涌水量（q）为
5、0.00261.24L/sm，渗透系数（K）为0.0027510.72m/d，水位标高944.251043.84m。本含水层水质SO4HCO3-MgNa型水。本组10号煤层上部为一层稳定的中粒砂岩，厚约515m，泥质胶结，勘探抽水试验中，该层泥浆消耗量无明显变化，从测井曲线定性分析，其含水性比山西组砂岩含水层差，故其厚度虽大，也为弱富水性含水层。6.奥陶系中统岩溶裂隙含水层奥陶系中统峰峰组岩性以石灰岩、白云岩为主，夹泥灰岩、泥岩、石膏，为相对弱含水层。本区含水层主要为上马家沟组，该组岩溶裂隙发育，为强含水层。据金春乔家沟精查勘探区资料，当灰岩埋藏深度大于347时，其裂隙及岩溶极不发育，钻进时水
6、文钻孔基本无变化。当灰岩埋藏深度小于267时，岩层裂隙及岩溶颇为发育，钻进时水位突降，冲洗液消耗量显著增大或完全漏失，说明含水性显著增强，深度越浅，此种现象越明显。朱家店煤矿工业广场在1997年10月建有深水井，取水层位为奥陶系含水层。井口标高为990.5m，水位埋深为185.0m，水位标高为805.5m，单井出水量50m3/h。据此，本井田奥灰水水位标高为805.5m左右，山西省第三地质工程勘察院于2006年4月3日6月17日，在本井田东北沈家峁村西南施工了一奥灰深井（坐标：x=.299，y=.156，H=1080.12m），降深4.90m时，出水量为33.13m3/h（合795.05m3/
7、d），其水质类型为SO4HCO3CaNaMg型，终孔于奥陶系中统上马家沟组，地层揭露厚度242.10m。经抽水试验，测得静止水位埋深276.80m，计算得本井田内奥灰水水位标高为803.32m左右。三、隔水层井田内煤系中只有03号煤与4号煤之间的砂岩、太原组灰岩含水性较好，其余均可视为相对隔水层，隔水性能较好的主要有：1.第三系红色亚粘土隔水层该层沟谷中有出露，厚约1070m。2.石炭、二叠系灰岩、砂岩含水层之间分布的泥质岩隔水层石炭、二叠系灰岩、砂岩含水层之间分布有厚度不等的泥岩、砂质泥岩，一般不透水，且可起到良好的层间隔水作用。3.石炭系本溪组至太原组10号煤层下泥质岩隔水层石炭系本溪组至
8、太原组10号煤层以下为一套泥岩、砂质泥岩、铁铝岩、粘土岩地层，总厚69m左右，隔水性能较好，为隔断煤系地层与奥灰水力联系的重要隔水层。四、地下水的补给、径流和排泄条件第三系下部的砾石层主要靠大气降水补给，在地形控制有利的情况下，在沟谷中形成小泉。石炭、二叠系的砂岩、灰岩含水层主要接受上覆松散层的入渗补给，少数露头部位直接接受大气降水的补给，另外还有承压含水层之间的越流补给，地下水沿层间裂隙向西北运动。各含水层间水力联系较弱，主要排泄途径是生产矿井的矿坑排水。奥陶系灰岩岩溶水，区域上主要接受大气降水的补给，向西北流向柳林泉。第二节 矿井充水因素分析一、地表水对开采煤矿的影响井田内没有大的地表水体
9、，仅有季节性河流。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，特别是在北部及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。因此在开采过程中一定要采取防范措施，以防洪水袭击，造成危害。二、构造对矿床充水的影响矿区内尚未发现大的构造形迹，总体为一向西倾斜的单斜构造。但由于奥灰水水位部分高于主采10号煤层底板，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。以防断层导水造成淹矿事故。三、构造对水文地质条件的影响井田内未发现大的断层及陷落柱等构造
10、现象，在井下生产过程中发现三条小的断层，这三条断层均具导水作用，因此在开采中应留足断层保安煤柱，并重视井下隐伏小断层的发现和研究，严格坚持“有掘必探，先探后掘”的原则，防止断层带及断层伴生构造导水诱发突水事故的发生。四、采空区积水对开采煤层的影响本矿井有较长的开采历史，根据煤矿提供资料，井田内有较大面积的采空区，南部有两块古空区，矿井充水因素主要是顶板砂岩、灰岩裂隙含水层通过冒落裂隙带向矿井充水为主。本井田存在9块采空（古空）积水区，采空（古空）区都有一定积水、积气存在。全矿井采（古）空积水量49800m3，其中6号煤层采空积水量为8000m3，10号煤层采（古）空积水量为41800m3（见下
11、表）。 采（古）空区积水、积气情况调查结果表 煤矿名称煤层号积水区编号积水区面积(m2)积水量(m3)积气情况备注备注鑫 隆 煤 业10积水区1有原鑫隆煤矿采空区采（古）空区积水位置及范围由我院向矿方进行调查，矿方向我院提供资料积水区230005000有原邢家岭煤矿采空区积水区34100065000有原冯家岭煤矿采空区积水区41260020000有原郝家岭煤矿采空区积水区5650010000有原郝家岭煤矿采空区积水区64500070000有原郝家岭南古空区积水区74500070000有原崔家岭南古空区小计6积水区865002000有原鑫隆煤矿采空区积水区9195006000有原鑫隆煤矿采空区小
12、计260008000合计依据煤炭安全手册第五篇矿井防治水中的采空积水公式估算其积水量： 式中：老空积水的静储量（m3）；小窑老空积水区平面积（m2）；煤层采厚（m）；煤层倾角（）；老空区充水系数，取0.25。根据以上公式，各积水区积水量为(采空区的充水系数采用0.25)：10号煤层：Q积水区1=(0.256.23)/cos10=25万m3Q积水区2=(0.256.233000)/cos10=0.5万m3Q积水区3=(0.256.2341000)/cos10=6.5万m3Q积水区4=(0.256.2312600)/cos10=2万m3Q积水区5=(0.256.236500)/cos10=1万m3
13、Q积水区6=(0.256.2345000)/cos10=7万m3Q积水区7=(0.256.2345000)/cos10=7万m36号煤层：Q积水区8=(0.251.216500)/cos10=0.2万m3Q积水区9=(0.251.2119500)/cos10=0.6万m3井田西部采空区易于积水，下一步开拓、回采到采空区附近时要注意其积水，一定执行经审批的探放水措施。井田北部为山西离柳宏岩煤业有限公司煤矿（原朱家店煤矿二坑）开采4号煤层，采空区距本井田工作面较远，积水、积气对本矿无影响，但在开采两矿边界附近煤层时，应加强探放水工作，留足保安煤柱；东北部为山西中阳联盛照阳煤业有限公司（由原照阳煤矿
14、和原青蒿煤矿整合），原照阳煤矿开采10号煤，采空区位于照阳煤矿的东部，约有积水8500m，原青蒿煤矿现采10号煤，采空区位于青蒿煤矿的中部，约有积水6000m3，也均有一定的积气现象，该矿井采空区距本井田工作面较远，矿井无越层开采现象，在开采两矿边界附近煤层时，应加强探放水工作，留足保安煤柱。因此周边矿井积水、积气对本矿开采不会造成危胁。据煤矿提供资料，本矿煤层露头附近曾有小窑破坏，不会对开采造成影响。五、覆岩破坏高度及地下水对煤层开采的影响覆岩破坏高度包括垮落带高度和导水裂隙带高度。该矿现采10号煤层，根据煤矿提供资料，开采10号煤层时形成的垮落带和导水裂隙带暂没有发现沟通6号煤层的采空区。
15、4号煤层顶板为中细砂岩，局部为泥岩或砂质泥岩，属中硬岩层，煤层厚度为0.70m1.28m，采用全部垮落法管理顶板，根据“三下”采煤工艺技术，垮落带及导水裂隙带高度经验公式，计算覆岩破坏高度如下：垮落带高度：（取+2.2）导水断裂带高度：式中：累计采厚（m）求得4号煤层开采的垮落带高度为5.347.32m，导水裂隙带高度为24.00-35.6m，两带影响的累计高度为29.3442.92m，4号煤层在井田西北部可采区内埋深大于50m，开采4号煤层形成的垮落带和导水裂隙带不会沟通地表水。5上号煤层顶板为泥岩或砂质泥岩，属软弱岩层，煤层厚度为0.70m1.44m，采用全部垮落法管理顶板，根据“三下”采煤工艺技术，垮落带及导水裂隙带高度经验公式，计算覆岩破坏高度如下：垮落带高度：（取+1.5）导水断裂带高度：式中：
