冀中能源集团矿井防治水工作情况的介绍

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1、冀中能源集团矿井防治水工作情况介绍冀中能源集团O 一六年五月冀中能源集团矿井防治水工作情况介绍冀中能源集团有限责任公司成立于 2008 年 6 月，是以 煤炭为主业，医药、机械、物流等多个产业板块综合发展的 特大型现代企业集团。集团拥有 7 个产煤子公司，其中：河 北省 6 个、山西省 1 个，分别为峰峰集团、冀中股份、邯矿 集团、张矿集团、山西冀中、邢矿集团及井矿集团；煤炭储 量 150 亿吨，在册职工 10.5 万人，位列世界 500 强第 315 位， 2015 年原煤产量 1.02 亿吨。冀中能源集团在河北省境内有矿井 39 对，其中：水文 地质类型极复杂矿井 2 对，水文地质类型复杂

2、矿井 15 对， 这些矿井主要集中在邯邢矿区，大部分已进入深部开采，采 深超过 800 米的有 8 对，其中 4 对矿井采深超 1000m ，最 大采深达到 1341m 。邯邢矿区是华北型煤田典型的大水矿 区，水文地质条件极其复杂，受煤系地层基底奥灰强岩溶含 水层威胁十分严重。邯邢矿区隐伏导水陷落柱和断层发育， 发现陷落柱的矿井占总矿井的 67% ，其中葛泉矿已探明揭露 陷落柱 68 个。历史上曾发生多起突水淹井事故，矿井最大 突水量 70000m 3 /h ，1995 年 12 月峰峰集团梧桐庄矿建井 期间发生死亡 17 人的水害事故， 1999 年 3 月邢台市临城 县澄底煤矿还发生过一次

3、死亡 40 人的水害事故。邯邢矿区煤层底板突水主要有两种类型：一是以隐伏构 造为通道的底板突水；二是以微小断裂构造及裂隙带为通道 的底板突水。底板突水主要表现为工作面滞后出水，具体组合构造形式有：(1) 导水陷落柱 +小型断层；(2) 导水大断层 +小断层或裂隙带；(3) 隐显性小断层组 +裂隙带。冀中能源集团以 “夯基础、重预防、强科技、抗大灾” “地面区域治理是治本，井下局部治理是补充”以及 “不掘突水头，不采突水面” 等理念为指导，严格程序化管理，依 靠科技进步，不断推进防治水工作扎实开展，通过努力，实 现了矿井 “突而不伤亡” ，并逐步向 “治而不突水” 的目标 迈进。一、以“四个保障

4、”强化防治水科学管理体系(一) 组织保障是前提 各子公司、矿成立了以主要领导为第一责任人、以总工 程师为技术负责人的防治水领导机构，设置专职防治水部 门；水文地质条件复杂的子公司和矿井均设有专职地测副总 工程师；峰峰集团实行了矿井防治水首席专家制度，大水矿 井还设置了专职的防治水副矿长，完善了防治水管控体系。(二) 制度保障是基础 根据国家安监总局煤矿防治水规定并结合本单位防 治水工作特点，建立健全了各项规章制度。制定了冀中能 源集团煤矿防治水管理规定和冀中能源集团煤矿防治水 管理补充规定两个规定；各子公司也相应制定了防治水管 理规定和实施细则，还制定了防治水工作精细化管理标准， 由粗放型管理

5、迈向精细化管理；各矿井均健全了水害防治 岗位责任制和水害隐患排查治理制度等制度。各项制 度的健全，为矿井防治水工作管理的科学化、程序化、标准 化、规范化运行提供了制度保障。（三）装备保障是重点近 3 年来，冀中能源集团投入了 1.18 亿元，购置了钻 进能力 300m 以上的大型钻机 209 台及测斜仪 40 套；建设 了地面注浆系统 12 座；购置了先进的物探设备 45 台套， 主要有瞬变电磁仪、音频电透视仪、直流电法仪、坑透仪和 瑞利波探测仪等；构建了井下语音广播预警系统、水文动态 监测遥测系统；建立了矿井突水水源快速判别系统；还引进 了加拿大产井下瞬变电磁仪 2 套和微震监测仪 1 套、

6、德国产 槽波地震仪 1 套；为矿井防治水提供了有力的装备保障。（四）现场保障是关键 严格现场管理，增强全员水害防范意识，各生产单位及 职能部门全员、全过程、全方位齐抓共管，保证各项防治水 措施落实到位，矿井防治水工程从设计、施工、验收、评价 严格把关，尤其对现场施工，由地测和安检等部门现场联合 验收，确保防治水工程符合设计及质量要求；推行矿井防治 水程序化管理，每个环节未达标准不得进入下一环节；在井 下各个打钻地点安装了视频监控系统，对钻探的各个环节实 时全程监控。利用中澳煤矿安全培训示范中心的井下实训基 地，开展防治水专业人员、班组长的防治水业务培训，提升 了整体队伍的防治水素质和技能。二、

7、以“四位一体”创新矿井防治水技术体系冀中能源集团结合邯邢矿区防治水工作的复杂性、艰巨 性，将矿井防治水和瓦斯治理摆在同等重要的位置，构建了 “预测预报、 综合治理、 效果检验、 安全防护” 的防治水“四 位一体”技术体系。（一）预测预报，科学找疑 各矿井新水平、新采区等区域首先进行地面三维地震、 地面电法勘探，查明区内陷落柱、断层等构造及含（导）水 性，对圈定的异常区进行地面钻探验证。井下巷道掘进前，采用超前钻探并结合瞬变电磁等物探 方法进行全程全方位超前探测，查明巷道掘进前方的异常地 质体，做到 “有掘必探、先探后掘、见水必注、先治后掘”。工作面回采前，采用音频电透视、瞬变电磁等两种以上 物

8、探手段，查明工作面内及外围不小于 60m 范围的底板隐 伏导水构造，并对圈定的物探异常区进行钻探验证。（二）综合治理，主动防御1. 地面区域超前治理技术（1）治理目标 针对大采深高承压水矿井井下钻探作业安全难以保障 和微小型底板隐伏陷落柱难以探明的难题，率先提出 “区域 超前治理” 的防治水新理念，应用先进的地面多分支水平定 向钻探技术和径向射流造孔技术对奥灰顶部或煤层底板薄 层灰岩含水层进行区域注浆改造。定义与内涵： 长期以来，我国对承压水上采煤所采取的 煤层底板注浆加固和含水层改造，从空间尺度上看，均以单 工作面进行；从时闻尺度上看，均是在工作面形成后实施； 从治理目标层来看，主要以煤系薄

9、层灰岩含水层治理为主； 从治理场地来看，主要以井下为主。区域超前治理就是从以 往的一面一治理扩展到采区、水平或相对独立的水文地质单 元进行区域治理；从时间上，注浆治理移到掘进之前，实现 “先治后掘” 。治理目标： 通过井上、 下超前定向钻进， 将钻探、 注浆、 异常区验证“三体合一” ；建立井上对煤层底板实施区域超 前注浆治理、井下掘前“条带”钻注验证和采前工作面底板 全面补强的区域超前治理立体体系，地面区域超前治理是治 本，掘前“条带”钻注和采面补强注浆是保障，从而为实现 “不掘突水头，不采突水面” 探索出一种新的有效途径。（2）地面多分支水平定向钻探区域治理技术 为在地面对奥灰进行区域超前

10、治理，引进了先进的 地面 定向水平钻探技术 ，对奥陶纪灰岩顶部一定范围或煤层底板 薄层灰岩进行注浆改造应用研究。地面区域超前治理奥灰水患： 冀中能源峰峰集团九龙矿 自 2012 年开展了对北三、北五、南二下部采区进行地面区 域治理防治水工作，截止到 2016 年 4 月底，共施工 7 个主 孔，钻孔总工程量 4847lm（ 其中主孔进尺 5528m ，造斜进 尺 6565.6m, 水平孔 36377.1m）, 累计注浆 255776t（ 水泥 235519t ，粉煤灰 20257t） ，探查治理了漏失点 127 个， 探明并治理了 4 个隐伏含水陷落柱， 治理面积 95 万 m 2，治 理煤量

11、 1246 万 t ，安全采出煤量 106 万吨，避免了突水事 故的发生，治理效果显著。该矿地面区域治理吨煤成本1118 元吨。九龙矿区域治理工程量及效果见表 1 。表1九龙虻区城治理工程醤及兹喘表主刼1分支钻提T程衍区域灣理数果删水平汁丨1110C2打口hi5H7K14.朝.53汹7lyyjju探泊柳先点13个*水備蕭林1 ti-f: ：1yML 2洒门1新卿i（i 探治漏天点币伞.常术荀.常I 1卜I i i巾7055. 7飾 用鬲溪咒点g牛霑狀阵爲打6?1: 2 M1和396020 H- 61656401摊河漏覧点囂竹作水嚼蕎注1牛住71（1:磁2630U f閱治聲矢点2个I区域超前改造

12、薄层灰岩：冀中能源峰峰集团羊东矿采用地面水平定向钻进技术对羊东矿4号煤底板大青灰岩（厚5.5m 薄层灰岩）进行地面治理，目前，已完成3个工作面的地面治理，共施工 5个主孔，分支孔25个，钻探总进尺 33602.5m （其中主孔进尺 4575m，造斜进尺6423m，水 平孔22604.5m ），累计注浆6542lt （水泥），共探查治理 漏失点20个，探明并治理隐伏陷落柱1个，治理面积76万m2，治理煤量706万t，安全采出煤量30万吨，治理效 果显著。该矿地面区域治理吨煤成本1518元/吨。羊东矿区域治理工程量及效果见表2。表2葷东旷区址治理工程量及数杲壊5T主乳iOE*/i 隧爛泊舜依果号U

13、ft*主孔适卿!水辛水据陆扌仙Tflifii-H1甸21T7MJ32.52017.石fif活湘先点農 T. fit 弼 if j鼻. B r-3r I在卜i j冲：f已|疋? I1 4? j 引血.浚有1 ；殳用世H F8幅7r.fHffi1inW鹑50211. S 7挥JfNH失点&个，ftf“#f理窕殊* 1牛谦丁什 stii i1 H4HH12M附IK恂ii咒点7牛i* 1 件 ii iE(3) 径向射流造孔区域治理技术 径向射流造孔技术优点是造孔速度快、无盲区，并和注 浆工作衔接好。今年以来，冀中能源集团开展了“径向射流 造孔技术进行地面区域治理研究” ，我们与中煤科工西安研 究院合作

14、， 以冀中股份邢台矿西井 9 号煤试采区和东庞矿北 井 9400 采区作为区域治理范围，引进径向射流造孔技术， 利用集成化的注浆装备与工艺，在地面开展奥灰隐伏导水通 道探查与注浆治理；对径向射流造孔技术、浆液扩散控制工 艺、工程质量检测等关键技术难题进行攻关，目前，邢台矿 西井已完成 8 个径向孔注浆，最大单孔注浆量达 1600 吨， 已取得初步效果。目前， 冀中能源集团公司有 8 对矿井正在开展地面区域 治理工作，效果非常明显，但地面区域超前治理与井下防治 水治理费用相比稍高，下一步要加大注浆复合材料和注浆机 理研究，争取将地面区域治理费用降到井下普通防治水治理 费用水平。2. 井下煤层底板

15、区域注浆改造技术邯邢矿区冀中能源共有 5 对矿井开采下组煤( 9 号煤)， 产量近 300 万吨，由于 9 号煤距离下伏奥灰含水层仅 30m 左右， 9 号煤下 20m 左右还发育一层厚约 8m 的本溪组灰 岩含水层，形成了“双层复合”含水层，造成 9 号煤开采受 水害威胁十分严重。在 9 号煤工作面开采前，按照浆液扩散 距离设计落点间距 40m 进行网格化均匀布孔打钻，对工作 面底板的导水构造和薄层灰岩含水层的岩溶裂隙进行全面 注浆加固改造，将底板薄层灰岩弱含水层变为相对隔水层， 实现了安全开采。 葛泉矿东井 9 煤通过底板注浆改造本溪灰 岩含水层，自 2007 年投产至今，已经采完 12 个工作面， 没有发生一起底板奥灰出水事故。3. 陷落柱突水快速封堵治理技术 通过突水陷落柱治理，形成了一整套陷落柱快速封堵技 术，主要包括定向分支造孔技术、动水条件下过水巷道“阻 水墙”建造技术、陷落柱“堵水塞”建造技术及陷落柱堵水 效果评价标准。通过