另外,井田內(nèi)原有各礦井采掘系統(tǒng)充水及其連通作用也是未來礦井不可忽視的充水因素。
、構(gòu)造對(duì)井田水文地質(zhì)條件的影響
井田構(gòu)造復(fù)雜程度表現(xiàn)為北部簡單,南部屬中等的特征。北部位F1正斷層,中部為S1背斜,南部依次為F2、 F3 、F4、 F5 、F6、F7和F8正斷層,其中規(guī)模較大的如F3 、F4、 F5 、F6、F7和F8正斷層。
S1背斜軸部碎屑巖裂隙發(fā)育,一定程度上利于大氣降水和上覆含水層向深部入滲補(bǔ)給。從前述的井田北部1-1號(hào)鉆孔孔口涌水的情況看,該背斜可能為井田內(nèi)的地下水分水嶺。
受斷裂構(gòu)造影響,井田內(nèi)巖層節(jié)理裂隙十分發(fā)育,尤以泥質(zhì)巖類為明顯。鉆孔中巖芯一般較為破碎,礦井下泥質(zhì)巖類井壁往往出現(xiàn)冒頂、片幫甚至底鼓現(xiàn)象。斷層的發(fā)育造成巖層節(jié)理裂隙發(fā)育,局部地段甚至極為破碎,加之?dāng)鄬訋z結(jié)差,往往成為良好的地下水通道;二是由于井田北部各煤層均存在不同程度的奧陶系巖溶水帶壓現(xiàn)象,一但揭露斷層,便可能造成奧陶系巖溶水順斷層帶突出。綜上所述,井田內(nèi)斷層帶及其兩側(cè)破碎帶富水性好,是溝通各地下含水層的良好通道。
3、煤層奧陶系巖溶水突水系數(shù)計(jì)算 根據(jù)區(qū)域水文資料,奧陶系中統(tǒng)峰峰組含水性較弱,但巖溶較為發(fā)育,隔水性不穩(wěn)定,故奧陶系巖溶水突水系數(shù)計(jì)算不采用其水位,而采用奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組和峰峰組混合水位。根據(jù)加B41號(hào)鉆孔抽水試驗(yàn)成果和洪山泉域水力特征推斷,井田內(nèi)奧陶系巖溶水水位標(biāo)高909m-910m。
各煤層底板突水系計(jì)算采用國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局第28號(hào)令公布施行的《煤礦防治水規(guī)定》附錄4公式。10#和11#煤層按一層煤層考慮。
T=P/M
式中:T—突水系數(shù),(MPa/m)
?P—底板隔水層承受的水壓(MPa),奧陶系巖溶水水位909.00m-910.00 m。
?M—底板隔水層厚度,(m)。
5#煤層突水系數(shù)最大值=P/M=7.3/138=0.053(Mpa/m)
9#煤層突水系數(shù)最大值= P/M=7.3/78=0.093(Mpa/m)
10+11#煤層突水系數(shù)最大值= P/M=7.3/68=0.107(Mpa/m)
由以上計(jì)算結(jié)果及敘述可以看出,井田北部5#煤層屬帶壓開采,奧陶系巖溶水最大突水系數(shù)為0.053,帶壓區(qū)全部位于奧陶系巖溶水突水系數(shù)安全區(qū);井田中部、北部9#煤層屬帶壓開采,其中F1正斷層上盤以南屬奧陶系巖溶水突水性安全區(qū);井田中部、北部10+11#煤層屬帶壓開采,其中F1正斷層上盤以北至北部邊界屬底板突水性危險(xiǎn)區(qū)。
礦井掘進(jìn)巷道均位于F1正斷層上盤以南奧陶系巖溶水突水性安全區(qū)。
、礦井水文地質(zhì)類型
5#、9#煤層為已采煤層,礦井排水系統(tǒng)仍在運(yùn)行;井田南部各煤層均已采空,為連續(xù)的采(古)空區(qū),存在較大面積的積水區(qū)。采(古)空區(qū)積水對(duì)礦井充水具有一定的影響。
5#煤層直接充水含水層為山西組砂巖含水層組,間接充水含水層為下石盒子組砂巖裂隙含水層組。據(jù)B41號(hào)鉆孔C3t+P1s段抽水試驗(yàn)結(jié)果,該含水層段混合水位標(biāo)高(H)960.21 m,涌水量(Q)0.033 L/s,單位涌水量0.00068 L/s.m,滲透系數(shù)0.0007329 m/d,屬弱富水性含水層。
井田奧陶系巖溶水水位標(biāo)高為910 m~908 m。井田北部各煤層及中部的9#、10+11#煤層均屬帶壓開采,其中F1正斷層以南突水系數(shù)均小于0.06 Mpa/m,僅F1正斷層以北10+11#煤層屬巖溶水突水性危險(xiǎn)區(qū)。
根據(jù)2009年9月21日國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局令第28號(hào)公布施行的《煤礦防治水規(guī)定》相關(guān)條款,井田內(nèi)5#、9#煤層礦井水文地質(zhì)條件屬中等類型; F1斷層以南10#、11#煤層礦井水文地質(zhì)類型屬中等類型;F1斷層以北10#、11#煤層屬復(fù)雜類型。
井田礦井水文地質(zhì)條件總體屬中等-復(fù)雜類型。
但井田南邊界外的原整合范圍開采時(shí)巷道煤層頂板出現(xiàn)淋水、滴水,未出現(xiàn)大的涌水現(xiàn)象。2、4#煤層埋藏淺,地表沿溝出露,采空區(qū)、古空區(qū)內(nèi)的積水沿煤層露頭滲出地表,沒有積水。5#煤層未開采。
、礦井涌水量
井田內(nèi)原錦源煤業(yè)實(shí)際生產(chǎn)能力150kt/a,曾經(jīng)開采5#煤層,礦井正常涌水量130 m3/d,最大涌水量150 m3/d;旺源煤業(yè)曾開采9#煤層,礦井正常涌水量為240 m3/d,最大涌水量為260 m3/d。
因9#和10+11#煤層間距小,礦井充水條件基本一致,故10+11#煤層礦井涌水量與9#煤層相同。礦井生產(chǎn)能力將達(dá)到900kt/d。根據(jù)上述礦井涌水量,采用富水系數(shù)比擬法預(yù)算礦井達(dá)到90萬t/d生產(chǎn)規(guī)模時(shí),5#煤層預(yù)算礦井最大涌水量900 m3/d ,正常涌水量785 m3/d; 9#煤層礦井最大涌水量1800 m3/d,正常涌水量1675 m3/d;10+11#煤層礦井最大涌水量1800 m3/d,正常涌水量1675 m3/d。
目前礦井正常涌水量410 m3/d,最大涌水量450 m3/d。
?
本工作面掘進(jìn)面臨來自下覆太原組石灰?guī)r水及奧陶紀(jì)灰?guī)r水的威脅,有可能通過斷層等地質(zhì)構(gòu)造帶涌入礦井,釀成事故。
為了保證煤礦安全生產(chǎn),根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第269條和《煤礦防治水規(guī)定》第77條規(guī)定,承壓含水層與開采煤層之間的隔水層能承受的水頭值大于實(shí)際水頭值時(shí),可以“帶壓開采”,但必須編制帶壓掘進(jìn)防治水安全技術(shù)措施。
?
目前擁有探放水設(shè)備為:
1、YTD-400(A)型礦井全方位探測(cè)儀一臺(tái);
2、ZYJ-400/270型18.5KW液壓鉆機(jī)兩臺(tái);
3、ZYJ-400/270型15KW液壓鉆機(jī)一臺(tái);
4、ZYD-800型18.5KW液壓鉆機(jī)一臺(tái)。
?
、礦井排水系統(tǒng)
中央水倉容積1012m3,排水設(shè)備為3臺(tái)MD155-67×6型多級(jí)離心水泵,排水能力155m3/h,排水管Φ194×6mm型無縫鋼管,兩趟并列布置在副斜井井筒。符合《煤礦安全規(guī)程》要求。
、各掘進(jìn)工作面排水系統(tǒng)
掘進(jìn)工作面配備22KW水泵兩臺(tái),配備Φ127mm排水管,排至軌道巷水溝,由軌道巷水溝排至中央水倉。
?
根據(jù)帶壓開采危害程度分析,防治水的關(guān)鍵是防治導(dǎo)水?dāng)鄬?、將底板奧灰水導(dǎo)入發(fā)生突水事故。為此制定如下主要防治水安全技術(shù)措施:
1、生產(chǎn)技術(shù)部、防治水科對(duì)此區(qū)域有針對(duì)性地開展礦井地質(zhì)和礦井水文地質(zhì)工作,建立健全礦井防治水有關(guān)的水文地質(zhì)資料,做好水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作,做好防探水設(shè)計(jì)工作,堅(jiān)持“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有掘必探,先探后掘”。
2、生產(chǎn)技術(shù)部、防治水科要加強(qiáng)過斷層時(shí)涌水量觀測(cè),分析對(duì)比涌水量的變化原因,對(duì)于涌水量異常時(shí)必須進(jìn)行補(bǔ)充預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。
3、探水隊(duì)要根據(jù)掘進(jìn)開拓地質(zhì)說明書中提供的水文地質(zhì)資料制定掘進(jìn)過程中防治水措施,必須配備超過最大涌水量的排水設(shè)施,并每班安排專人排水。
4、探水隊(duì)必須保證工作面配備2臺(tái)22KW水泵及兩趟內(nèi)徑127毫米的排水管,其中一臺(tái)22kw水泵和內(nèi)徑150毫米的排水管形成系統(tǒng)緊跟工作面,,放置于巷道內(nèi)支護(hù)完好、易于取用的地點(diǎn),并且配備相應(yīng)的蛇形管、軟管等配套設(shè)施若干;另一臺(tái)22kw水泵和內(nèi)徑127毫米的排水管形成系統(tǒng)且處于熱備用狀態(tài),放置于距工作面不大于50m的地方。沿途根據(jù)實(shí)際情況在水窩處增設(shè)排水點(diǎn),每個(gè)排水點(diǎn)安裝一臺(tái)22KW潛水泵,并在備件處備此型號(hào)水泵、配套開關(guān)各一臺(tái)以便及時(shí)安裝更換。
6、在正常掘進(jìn)時(shí)鉆探隊(duì)必須嚴(yán)格執(zhí)行《探放水設(shè)計(jì)》和《探放水安全技術(shù)措施》進(jìn)行超前探。
7、對(duì)查明有突水可能的導(dǎo)水?dāng)鄬蛹皩?dǎo)水,要嚴(yán)格按《煤礦安全規(guī)程》及《煤礦防治水規(guī)定》,核實(shí)隔水層能承受含水層的最大水頭壓力值,計(jì)算突水系數(shù),留設(shè)保安煤柱,必要時(shí)采取預(yù)注漿封堵斷層導(dǎo)水通道、導(dǎo)水通道或采取預(yù)注漿加固底板。
8、探水隊(duì)要加強(qiáng)突水時(shí)匯報(bào),煤層底板突水之前,都有明顯的征兆,對(duì)出現(xiàn)的一系列反?,F(xiàn)象都應(yīng)高度重視,應(yīng)建立班組長負(fù)責(zé)制,工人發(fā)現(xiàn)問題,應(yīng)及時(shí)向班組長匯報(bào),以便查明原因,及時(shí)處理,必要時(shí)電話向調(diào)度指揮部及時(shí)匯報(bào),以采取緊急措施。
9、探水隊(duì)必須加強(qiáng)排水設(shè)備、管路的維護(hù),供電的檢修、維護(hù),確保排水設(shè)備的正常運(yùn)行。同時(shí)一旦觀察到涌水量增大、異常時(shí),必須增開水泵加強(qiáng)排水,及時(shí)向礦調(diào)度指揮部匯報(bào),并隨時(shí)觀察水位、水量變化。
10、機(jī)電部必須加強(qiáng)各排水設(shè)備、管路及配套設(shè)備的監(jiān)督、檢查,保證排水系統(tǒng)正常運(yùn)行,負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)為事故單位提供排水設(shè)備及配件,負(fù)責(zé)通信暢通。
11、物資采供部負(fù)責(zé)搶險(xiǎn)救災(zāi)設(shè)備及配件的儲(chǔ)備工作。
12、一旦發(fā)生透水事故,根據(jù)情況應(yīng)立即啟動(dòng)《旺源煤業(yè)水災(zāi)事故專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案》。
13、施工探水隊(duì)要對(duì)以上措施認(rèn)真貫徹學(xué)習(xí),并要求考試合格方可下井。
六、避水災(zāi)路線:
1、掘進(jìn)工作面→軌道下山(運(yùn)輸下山、回風(fēng)下山)→運(yùn)輸大巷(軌道大巷、回風(fēng)大巷)→主斜井(副斜井、回風(fēng)立井)→地面。
2、工作面發(fā)生透水事故后,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況按照以上避災(zāi)路線進(jìn)行逃生,并按要求匯報(bào)調(diào)度指揮部和生產(chǎn)技術(shù)部、防治水科。
附件:安全隔水層厚度公式:
?
式中:t—安全隔水層厚度,m;
?L—巷道底板厚度,m;
?r—底板隔水層的平均重度,MN/m3;
?Kp—底板隔水層的平均抗拉強(qiáng)度,MPa;
?p—底板隔水層承受的水頭壓力,MPa。
煤巷防水煤柱留設(shè)公式:
T=P/M
式中:T—突水系數(shù),(MPa/m)
?? P—底板隔水層承受的水壓(MPa)
?M—底板隔水層厚度,(m)。