桧树亭煤矿带压开采措施

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1、郑州煤炭工业（集团）桧树亭煤炭有限责任公司桧树亭矿二1 煤层带压开采安全技术措施桧树亭煤矿地测防治水部二O 三年十二月十五日桧树亭矿二 1 煤层带压开采安全技术措施1一、矿井地质及水文地质概况1.矿井地质概况 桧树亭煤矿位于裴沟煤矿的东部，为新密复向斜南翼东段的一部分，总 体呈一走向近ew NE向、倾向SSE倾角1620的单斜构造，局部 34 。区内西部构造较发育，规模较大的断层有郭庄断层、李家寨断层、 桧树亭断层、油坊沟断层、F48等5条断层，还有两条支断层F48-2、F22-，控 制程度较低。桧树亭煤矿主要开采煤层为二叠系山西组二匚煤层，煤层平均厚度为 5.33m。据勘探资料显示本井田落差

2、大于20m的断层有7条，对 煤层开采影 响较大。2.矿井水文地质概况 桧树亭井田位于本区横向上位于新密煤田复向斜岩溶裂隙承压 水水文地质单元的东段，属于区域地下水迳流区的下游地带。据现有资料分析，桧树亭煤矿二i煤层主要为底板太原组下段灰岩岩溶 充水及二i煤层顶板砂岩含水层的孔隙-裂隙水。各含水层以缓慢渗入为主， 并且动态补给水量不够充分，随着埋深的增加补给条件变差，富水性变弱， 因此桧树亭煤矿顶、底板含水层虽有一定的补给水源，但补给条件一般。桧树亭煤矿二煤层底板承压含水层为石炭系太原组l7-8灰岩、Ll_4灰岩（l&6灰岩不稳定）、0灰岩含水层。其中：太原组上段灰岩岩溶裂隙承压含水岩组一般是指

3、层厚大，层位稳定的l78灰岩，岩性为深灰色含生物屑泥晶灰岩，含燧石团块，具裂隙和溶蚀现象，厚5. 96 1449m,平均9. 72m,距二i煤层平均为104m,含岩溶裂隙承压水，富水性、导 水性较强，联通性差，补给水源不足，易疏干。据长观 2 钻孔抽水试 验资料，静水位标高+103.46m，单位涌水量0.055L/S m渗透系数 为1.7902m/d，水 质类型HCO N型，矿化度0. 258g/l。8l太原组下段灰岩岩溶裂隙承压水含水岩组一般由 L1L4 灰岩组成，其中L12和 L4 灰岩相对稳定，分布较普 遍，厚度7. 581456m,平均9. 68m,含岩溶裂隙承压水，该含水岩 组含水性

4、不 均，但富水性、导水性较强，水头高，压力大，富水、透 水性强，距二 1煤 层底 45m 左右，为二 1煤层底板间接充水含水层。 与下部 Q 灰岩含水层较 近，水力联系密切，可视为同一个水体，是矿 井重点防范的对象之一。奥陶系中统马家沟组（Qm据区域资料，本组厚度 6080m 平均 70m 本区钻孔揭穿最大 厚度为46. 11m,岩性为蓝灰色一深灰色厚层状白云质灰岩，致密、质纯性脆，底部常具一层不太稳定的角砾状泥质灰岩。距二1煤层平均为65.23m，岩溶裂隙发育，富水性好，连通性较好，为矿井间接充水含 水层，是矿井充水主要的补给水源。目前我矿有1个Q水文观测孔，长观2孔，水位标高为+48m矿井

5、采掘最低标高为-300m，远低于Q水位，因此属于带压开采二、二 1 煤层“突水危险性”分析根据上述对矿井水文地质条件分析，依据煤矿防治水规定下面对Li-4和Q含水层进行带压开采评价。一）安全隔水层厚度和突水系数计算公式:1、根据斯列沙辽夫公式（适用于掘进工作面）t2L( r L 8KpP -rL)T(2)H =2K - +rt临 pL2 , j 2.24Kp式中：t安全隔水层厚度（m；公式中：H临一隔水层底板的临界水压值（t/m）临2T临一隔水层底板的临界厚度（m临L 采区巷道底宽或回采工作面最大控顶距（mKp底板隔水层岩石的抗张强度（t /m2）r底板隔水层岩石的容重（t/m2）H 作用于隔

6、水层底板的水压值（t /m2）根据以上两式算出的临界值，矿井实际存在水压值及隔水层厚度比较 若：作用于隔水层底板的实际水压值小于H 临，但实际的底板隔水临层厚度大于t临，则可认为底板稳定，一般可以正常采掘。临作用于隔水层底板的实际水压值小于H 临，而实际的底板隔水临层厚度小于t临，则可认为底板不稳定，要保证安全生产，必须采取安全措临施。作用于隔水层底板的实际水压值大于H临，而实际的底板隔水临层厚度也大于t临，则可认为底板基本上是稳定的，但在岩石比较破碎地 临段，要采取安全措施。作用于隔水层底板的实际水压值大于H临，而实际的底板隔水 层厚度临小于t临，则可认为底板极不稳定，要保证安全生产，必须采

7、 取安全措施。临2、突水系数计算公式：T= P （3）M公式中：T突水系数MPa/m;P隔水层底板承受的水压值MPa;M底板隔水层厚度m。计算实际突水系数值T与本矿区临界突水系数值T临进行比较。根据 临煤矿防治水规定，在具有构造破坏的地段临界突水系数值T临取0.06 MPa/m，正常块段T临取0.1 MPa/m。（二）根据以上公式分别计算t、T二i煤底板以下主要隔水岩性多为泥岩、砂质泥岩及砂岩，结合现有开采情况，依据桧树亭煤矿生产矿井地质报告公式中主要参数分别为：t实：实际隔水层厚度为45m （取本矿区隔水层平均厚度）；实K p：煤层底板隔水层抗张强度42.6t/m 2；L :取巷道宽度4.

8、0m;P:取300+45+48=393t/m 2 （矿井目前最低开采标高为-300m）；:取底板隔水层岩石平均容重2. 6t/m 3；。M：底板隔水层实际厚度（m）同t实。1掘进巷道： 当在煤层中掘进时，L取巷道宽度为4m, H、=393t/m2,实t =M=45m实代入公式(1)、公式(2)，经计算得：H =10900.1t/m2H (393t/m2) 临实t =8. 35m，实际 v t (45m) 临实 当在L7-8灰岩中掘进时，L取巷道宽度为4m, H实=393t/m2, t =35.28m实代入公式(1)、公式(2),经计算得：H =6719.6t/m 2 H (393t/m2) 临

9、实t =8.35mv t (35.28m)临实根据计算，隔水层底板的实际水压值小于H 临，但实际的底板隔临水层厚度大于t临，认为底板稳定，一般可以正常采掘。临2、采煤工作面：突水系数T计算矿井二i煤开采最低标高为-300m, p取3.93MPa, M=45m代入公式二计算得：T= 0.087MPa/m根据煤矿防治水规定和郑州矿区实际生产经验，该系数小于0.1MPa/m,正常块段不存在突水危险。根据突水系数计算公式进行反算，结果如下:当丁= 0.06MPa/m时，根据突水系数计算公式进行反算p=2.7MPa对 应的煤层开采标高T77m;当丁= O.IMPa/m时，根据突水系数计算公式进行反算p=

10、4.5MPa对应的煤层开采标高-357m。通过以上计算，根据煤矿防 治水规定和郑州矿区实际，开采-177m标高以上煤层及-177-300m标 高之间底板正常块段的煤层时，承压含水层与开采煤层之间的隔水层能够承 受的水头值大于实际水头值；开采-177-300m标高之间底板受构造破坏块段的煤层，承压含水层与开采煤层之间的 隔水层能够承受的水头值小于实际水头值。三、结论依据计算，并根据煤矿防治水规定和郑州矿区实际，开采-177m标 高以上煤层及T77-300m标高之间底板正常块段的煤层时，承压含水层与 开采煤层之间的隔水层能够承受的水头值大于实际水头值，符合煤矿防治 水规定第七十七条的规定，可以带压

11、开采。开采-177-300m标高之间底 板受构造破坏块段的煤层承压含水层与开采煤层之间的隔水层能够承受的水 头值小于实际水头值，符合煤矿防治水规定第七十八条的规定，要采用注浆加固底板隔水层和改造l1-4灰含 水层为弱含水层的方法。依据突水系数计算，严重受底板水威胁的地段，采取注浆加固底板、留 设防隔水煤柱等综合防治水措施来保证矿井安全开采。通过以上论述和计算结果，结合L1-4灰岩和Q灰岩的水文地质特 征、 结合我矿水文地质类型等区域水文地质条件，按照煤矿防治水规定第 77、78条及煤矿安全规程第269、270条的规定，桧树亭煤矿特制订安全技术措施。四、带压开采安全技术措施1、在采区设计和工作面

12、回采之前，必须认真做好采区和工作面 的水文 地质勘查工作，充分利用物探、直流电法、钻探等手段查明采 区和工作面的 构造发育情况及其导水性，主要含水层厚度、岩性、水 压及隔水层岩性和厚 度，分析是否存在o或li-4灰岩水层导通的可能性。2、查明各采掘面底板与承压含水层之间的隔水层厚度，并与安 全隔水 层厚度比较，当局部区域煤层底板隔水层厚度小于临界隔水层 厚度时，应采 取局部注浆加固底板隔水层，改造含水层为隔水层，增 加隔水层底板的厚度 和强度，增强隔水底板的隔水能力等特殊措施或 留设煤柱禁止开采。3、在采掘过程中，在防止0灰（ 3灰）岩含水层和L-4灰岩含水 层水害的同时，也要防导水断层和水文

13、地质条件复杂地区L7-8灰岩含水层水 害事故的发生。、在掘进过程中：对已知的断裂构造，要先治后掘；在掘进过 程中，要采用物探和钻探相结合的办法，先探后掘，既先用物探 进行超前探 测，一旦发现低阻异常区要进行钻探验证， 经验证无疑问 后方可掘进；若 经钻探验证发现发育有断层等导水构造时， 就对其进 行超前预注浆，先治 后掘；严格按设计施工，不得擅自破坏断层煤柱、防隔水煤柱、不得擅自 改变设计方位、坡度，误揭深部含水层。、在回采过程中：工作面投产前全部进行直流电法物探，要进一 步查明隔水层的厚度，重新计算突水系数，对于突水系数在0.06 0.1 的区段显示的物探低阻异常区，构造发育地段，进行钻探

14、验证、 预注浆改造达到要求后方可回采；对突水系数大于0.1 的区段， 无论阻值高 低，要全面进行底板预注浆加固改造； 凡经过底板预注 浆加固的区段， 必须有验证孔，验证结果必须达到要求；对水压大于25MPa的回采工作 面，全部对L 4灰进行底板预注浆加固；超前 预注浆加固的距离距回采工I-4作面不得小于300m钻探期间要根据施工地点排水能力，采取有效的控水措施。4、原则上要采用三维地震、直流电法、瞬变电磁等物探手段，结合钻探等手段查明井田内落差大于15m水压值大于1 Mpa的断层具体位 置、含水性、导水性等水文地质条件，分析是否存在与Ll-4+Qm灰岩含水层导 通的可能性，并留设防水煤（岩）柱

15、。按权限上报上级有关部门批准。在断 层防水煤柱内禁止开采，若巷道必须过与Ll-4+Qm灰岩含水层有水力联系的导 水断层时，要采取超前预注浆的方法封堵加固围岩，特别是加固底板及断层 破碎带，并采取超前探放水、边探边进及增加排水能力等措施。5、加强排水系统管理、加强水仓水仓清挖，保证水仓的有效容 量；排水泵和排水管路的排水能力必须符合煤矿安全规程要求，并建立一套严格的管理制度，确保排水系统能随时投入使用，防止发生水患 事故。6、主要岩石巷道设计与布置时，对L_4+Q2 m灰岩含水层应当采取隔 离或留足防水岩柱的防治措施。确需设计层位距Ll-4+Qm灰岩含水层较近时， 要采取超前预注浆措施。7、要加强地质和水文地质补勘工作和水文地质预测、预报工作。8 认真制订并落实每年度的防治水工作计划每年度按照矿井中长期防治水规划的要求，结合矿井中长期采 掘接替 计划，在总结上年度防治水工作的同时