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1、浅谈山西朔州平鲁区兰花永胜煤业有限公司水害的防治及其方案李生荣二0一一年三月浅谈兰花永胜煤业水害的防治及其方案李生荣（山西朔州平鲁区兰花永胜煤业有限公司） 论文摘要：兰花永胜煤业井田位于管涔山脉东麓，地表多为覆盖深厚黄土，经长期冲刷切割，呈现为低山丘陵地貌，主要由北西向的梁峁及沟谷相间组成，地形陂陀，山丘连绵，沟壑纵横，植被稀少，沟谷主要呈树枝状，地形比较破碎，复杂，起伏大。总的趋势是南高北低，地形最高点为井田东南部的蔡墩山，海拔标高约1537.4m，地形最低点位于井田西北部冲沟中，海拔高程为1339.9m，最大相对高差197.5m。文章论述了兰花永胜煤矿区域水文地质特征及水害特点，提出了兰花
2、永胜煤业水害分类治理技术，以翔实的资料分析了各种技术的特点，提出兰花永胜煤业开采水害防治的主要措施和编制探放水设计。 关键词：兰花永胜煤矿；水害防治及方案；水文地质；透水预测；探放水设计；突水事故抢救及避灾；灾害处理措施。 一、前言山西朔州平鲁区兰花永胜煤业有限公司位于朔州市平鲁区井坪镇东北20krn处，行政区划属平鲁区向阳堡乡、榆林乡管辖。其地理座标为：东经112246.52，北纬39358.58。矿区东西宽约4500m，南北长约2500m，面积7.3562km2。生产规模120万t/a。地质储量13551.16万吨。属兼并重组，资源整合矿井，随着开拓范围不断扩大，开采深度向下延深，矿区的水
3、文地质条件日益复杂，多种类型水害逐渐显现。因此，矿区防治水任务日趋繁重，所以，防治水工作在确保安全、有序和高效生产方面的重要性突显出来。 二、兰花永胜煤业区域水文地质特点 井田内地表河流不发育，大小沟谷平时基本干枯无水，只有在雨季时才有洪水流泄，辗转向北流入马营河。 1风化壳基岩裂隙含水层 井田中部构成基岩风化壳的地层主要为上下石盒子组地层，东部及西部主要为山西组地层。根据野外地质调查，在井田附近石盒子组地层露头区，当下石盒子组底部砂岩位于沟底时，因受下部砂质泥岩隔水层的阻挡，形成小的泉水排入沟谷之内，水量均很小。从井田附近地表出露的泉水和水井水量来看，风化壳含水层富水性较差，水量不大，对下部
4、9号煤层的开采没有影响。根据矿井调查，区内各煤矿井筒穿过风化壳时未见大的涌水现象。 2山西组层间砂岩裂隙含水层组 山西组基底K3砂岩为太原组4号煤层顶板，K3砂岩为浅灰色厚层状中粗粒砂岩，底部含砾。山西组中、上部还有12层厚层状中一粗粒砂岩，厚度不稳定。根据普查钻孔简易水文资料分析，山西组含水层主要为4号煤以上之砂岩段，厚度20m一39.64m，钻进过程中冲洗液消耗量为0.2一10.2mh。根据该矿和附近其它矿井调查，煤矿开采4号煤层，井下涌水量均不大。主要为井筒和顶板渗水，一般对矿井生产影响不大。 3太原组层间砂岩裂隙含水层组 太原组含水层主要为4号煤层至9号煤层之间的砂岩层和基底K2砂岩。
5、4号煤层至9号煤层之间砂岩厚度不稳定，厚度一般32.00m36.00m左右。 根据本煤矿所施工的钻孔资料，太原组砂岩厚度35.97m。4号煤层至9号煤层之间有两个砂岩段，上部砂岩段厚24.91m，主要为灰白色中粗粒砂岩，局部岩石破碎，裂隙发育。钻孔在此层段最大消耗量为7m3h左右。下部砂岩段厚8.76m。主要为细砂岩和粉砂岩。但大多数钻孔钻进中消耗量都比较小。 从以上资料表明井田内太原组含水层为4号煤层至9号煤层之间的砂岩层。根据涌水量资料，属弱含水层，对煤矿开采不会带来大的影响。 4奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层 根据区域水文地质资料分析。井田岩溶含水层主要为马家沟组含水岩组，结合邻区探奥灰钻孔
6、资料和韩村煤矿水井资料，推测井田内奥灰水水位标高1060m一1065m。井田内11号煤层底板标高在l l00m以上，表明奥灰岩溶水水位低于太原组底部可采煤层底板标高3540m以上，对煤矿开采毫无影响。 本井田为一单斜构造，受其控制，地下层间水在井田外地表露头处接受大气降水补给和沿断层破碎带渗漏补给后，大部顺地层倾斜方向向井田南侧运移汇集，于马关河向斜轴部成为相对富水区。由于补给条件差，煤层之上各层间砂岩含水层富水性较弱，加之有单斜构造疏排作用，使井田上部层间含水层多成为弱含水层。 该矿批准开采太原组4号、9号和11号煤层，其直接充水含水层为顶板之上砂岩裂隙含水层，属弱含水层。整合后参与整合的二
7、个矿均开采9号煤层，主要为顶板、井筒处砂岩渗水和断层水，水量48120m3d。本井田奥灰水位标高10601065m，低于1l号煤层底板215220m以上，奥灰水对各煤层开采无影响，综上所述，本矿井水文地质类型属简单型。 该矿顶板、井筒处砂岩渗水和断层水的正常涌水量为48m3d，最大涌水量为120m3d。其富水系数为0.10560.2640 m3t。采用富水系数比拟法，整合后矿井生产能力为120万ta，其矿井涌水量一般为： Q=12000003300.1056=384m3d 其最大涌水量为Q=12000003300.2640=960m3d，推测今后随着开采面积的扩大，井下涌水量可能会有一定增加，
8、但鉴于补给条件不好，估计增加量不会很大。三、兰花永胜煤业面临的主要水害 （一）煤层顶板水水害 1、4、9、11号煤层开采直接充水水源为煤层顶板的太原组砂岩裂隙含水层，但由于该含水层富水性较弱，因此，对煤层开采不会造成影响。在某些块段构造的向斜轴部附近水量可能相对集中，但一般水量有限，在采取一定的防治水措施的情况下不会形成水害事故。但在回采中仍必须采取物探、钻探和适当的防治水工程等措施，减少其对回采期间的影响，以保证煤层安全回采。但经过首采工作面开采对其揭露疏放后水量有所减少，开采过程中影响也相对减少。 （二）煤层底板水水害 底板奥灰水低于1l号煤层底板215220m以上，对开采无影响。（三）周
9、边煤矿采空区水害兰花永胜煤业井田周边废弃的煤矿有8个，由于对周边煤矿的采掘不详，采掘边界不清，在采掘工程中很可能揭露周边煤矿采空区，发生老窑突水，因此，对周边煤矿的采掘边界控制也是防治水非常重要的工作。 总的来看，上组煤开采水文地质条件比较简单，开采过程中形成水害的可能性不大。由于整合后周边煤矿较多，水文地质条件比较复杂，因此，防治水工作严峻，开采过程中要做好采取充分的防治水技术措施，以防发生重大水害事故。 四、发生矿井水灾的原因从很多的案例分析，所发生的矿井水灾，往往是安全意识不强，思想麻痹，从而情况不明，预防措施不当所致。其主要原因有： 1、地面防洪、防水措施不当或管理不善，地表水(多为雨
10、季降水)塌陷区大量灌人井下，造成水灾。2、水文地质情况不清，井巷接近老空积水区、充水断层、陷落柱、强含水层以及打开隔离煤柱；未执行探放水制度，盲目施工，或者虽然进行了探水，但措施不当。3、井巷施工质量伪劣，致使矿井井巷严重塌落、冒顶、跑砂导致透水，或工程钻孔在固井止水前误穿巷道，导致顶板含水透水。4、测量错误，导致巷道穿透积水区。 5、井下无防水闸门或虽有而管理、组织不当，造成透水时无作用而淹井。 6、出现透水预兆未觉察或未被重视或处理不当造成透水。 7、排水设备能力不足或设备不完好。 8、排水设备平时维护不当。如水仓不按时清挖，储水能力不足而淹井。9、其它原因。五、发生矿井水灾(透水)的预兆
11、1、本来是干燥光亮的煤，变得发暗潮湿，无光泽，空气变冷，煤层发潮、暗沉沉有害气体增高，呼吸困难，头痛；2、出现雾气。井下空气中含有大量水蒸汽，湿度较大，当采掘工作面接近积水区时，空气骤然变冷，水蒸气变成雾气。3、煤岩壁挂汗。4、挂红。煤壁浸出的水发涩，有H2S臭味，附着在裂隙表面有暗红色氧化铁水锈。5、煤层出现压力水流并有“嘶、嘶”水叫声。6、地板鼓起，有时出现压力射流，水有甜味。7、顶板来压，产生裂缝，出现淋水。六、发现透水预兆的紧急处理不管发现上述何种透水预兆，都必须立即停止掘进，向上级汇报情况并及时采取安全措施。若是水情紧急，透水即将发生，必须立即发出警报迅速采取果断措施进行处理。防止透
12、水事故发生，防止淹井，并及时撤出所有受水害威胁地点的人员。如果透水已经发生，各工作地点人员必须沿上山向高标、高巷道往上撤离水区。七、兰花永胜煤业水害防治措施 在总结以往煤矿透水淹井事故经验的基础上，兰花永胜煤业的水害防治必须坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则，采取防、堵、疏、排、截的综合治理方针，重点做好以下防治水工作。 （一）、完善矿井水文地质观测系统 兰花永胜煤业防治水害必须从加强水文地质工作，查清兰花永胜煤矿矿区水文地质条件入手，建立和完善矿区主要含水层地下水动态观测系统。主要要做的工作通过井田水质动态分析研究井田各含水层矿化度的变化，可以间接推断各含水层的自然补给条件；提
13、前探测富水区域，做好水文地质预测预报；运用瞬变电磁法对含水断层陷落柱位置精确定位；红外测温法直观了解井下岩层含水状况；超前钻探预测地层水文地质条件；用水化学分析法可有效预测地层不同区域水文地质条件变化。开采煤层之前，应先进行专门水文地质勘探，勘探主要解决的问题：奥灰富水性；疏干水量和受补通道；顶板保护性能；安全评价；安全开采技术方法与布局。 （二）、发展“突水”预测预报技术 实现突水预测预报的可视化和适时化，推进矿井防治水信息系统集成。兰花永胜煤矿的防治水工作的重点放在上组煤开采上，采用综合物探、化探和钻探等到手段，查明陷落柱、断层和裂隙密集等地质“异常体”，以及封闭不良钻孔。并采用留设防水煤
14、柱或底板加固等到手段对地质异常体进行改造，做到采煤工作面顶板不出水或不出大水，以节约排水费用，保护水资源和生态环境。据涌水量预测结果，适当加大矿井和采煤工作面的排水能力，以防不测。首先要做好探水工作。探水又有两种方法，一是钻探。按规范要求探水，整合范围内的周边煤矿都在探水的考虑范围。整合的满贞煤业的断层必探。东北部的无煤区必探。二是物探。考虑到实际效果，采用井下瞬变电磁法，坑透法配合。物探主要用于周边煤矿的采空区，在首采的工作面中必用。其次，要采取必要的隔离措施。实施采区隔离和上山与下山隔离及泵房隔离，这就要设置防水煤柱和防水闸门。（三）完善开采艺术。 八、其它措施： l、要做好职工的教育培训
15、，井下职工均要熟悉透水前的各种预兆，发现透水危害及时汇报并采取(上述)应急处理措施。 2、要建立必要的矿井防治水规章制度，把雨季“三防”、防治水工作落到实处。 3、加强矿井水文地质观测工作，注意收集整理资料，准确将积水巷、水窝、积水老窑绘在图上，以便进行采掘工程时制定采取相应防范措施。4、坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则。边探边掘，探水眼必须超前掘进巷道，达到要求的超前安全距离。5每年汛期前必须将井筒周围的导水渠挖好疏通，并由专人负责。6必须经常检查矿区地表是否存在导水裂隙或其它导水通道，发现裂隙及其它导水通道，应及时将其回填密实。7必须随时观察井下各种涌水现象，做好常规矿井水文地质工作。8密切观察采空区积水情况，在有老空水威胁地区必须进行探水，掘进工作面必须边探边掘，必须严格执行探放水原则，并专门编制探放水设计及安全技术措施，以防发生透水事故。9主、备水泵必须保持完好，要定期检修，必须保证万无一失。 10、采掘工作面在遇到下面任何一种情况时，都必须进行探水，在确认无
