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煤礦工作面防治水安全技術(shù)措施

  
評(píng)論: 更新日期:2018年03月16日

一、工作面水文地質(zhì)條件
??????? 1、工作面概況
??????? 11071工作面位于11采區(qū)東翼上部第二區(qū)段,11071工作面對(duì)應(yīng)地面有箕啊、鐵李村,地面標(biāo)高+112m-+119m。11071工作面西起11采區(qū)上山煤柱,東至鐵李正斷層,上部為11031工作面采空區(qū),下部為11111工作面采空區(qū),為“孤島”采煤工作面。11071風(fēng)巷走向長(zhǎng)1312m,11071中巷走向長(zhǎng)1541m,11071機(jī)巷走向長(zhǎng)1568m,上下兩部分在切1測(cè)點(diǎn)聯(lián)合開采形成一個(gè)大的工作面。下部切眼平均采長(zhǎng)162m,上部切眼平均采長(zhǎng)165m,聯(lián)合后工作面平均采長(zhǎng)327米,風(fēng)、中、機(jī)巷和切眼均沿二1煤層頂板布置,工作面西部巷道方位104°,中部調(diào)向位置以東巷道方位89°,11071風(fēng)巷頂板標(biāo)高為-358.530m~-341.740m,最大高程差為16.79m;11071中巷頂板標(biāo)高為-397.812m~-373.125m,最大高程差為24.687m;11071機(jī)巷頂板標(biāo)高為-433.809m~-406.325m,最大高程差為27.484m。工作面采煤面積418545.64m2,煤層傾角平均12°,平均煤厚3.98m,計(jì)算二1煤層地質(zhì)儲(chǔ)量228.22萬(wàn)噸。采煤方法為走向長(zhǎng)壁后退式一次采全厚綜合機(jī)械化采煤。
??????? 2、地質(zhì)構(gòu)造
??????? 11071工作面煤層賦存比較穩(wěn)定,地質(zhì)條件相對(duì)簡(jiǎn)單。煤層走向81°~107°,煤層傾角10°30′~14°。該工作面風(fēng)、中、機(jī)巷揭露情況為西部煤層較厚,中東部煤層較薄,上部煤層整體較厚,下部煤層整體較薄,11071工作面東部構(gòu)造的影響,使煤層頂?shù)装灏l(fā)生不同程度的起伏變化,下切眼向西100米范圍內(nèi)煤層整體較?。?<2m)。
??????? 11071工作面東部為鐵李正斷層,走向116°~296°,傾角??? 67°,落差23~26m;上切眼向東約30m處為FS7推斷斷層,斷層落差0~11m,傾角65°。
??????? 3、主要水源
??????? 從11071工作面風(fēng)、中、機(jī)巷掘進(jìn)期間揭露情況來(lái)分析,工作面范圍內(nèi)水文地質(zhì)條件相對(duì)簡(jiǎn)單,影響工作面回采較大的含水層,主要為煤層頂板B4砂巖裂隙水、老空區(qū)積水及底板寒武系灰?guī)r水。?? ?(1)根據(jù)0143、01310、0116勘探鉆孔資料可知,二1煤層頂板直接充水含水層為砂巖,厚28.12米,為二1煤層直接頂,屬弱含水層,掘進(jìn)過(guò)程中有滴淋水現(xiàn)象,預(yù)計(jì)回采期間隨著頂板跨落,水量有增大趨勢(shì)。
??????? (2)11031工作面老空水:在11071風(fēng)巷掘進(jìn)過(guò)程中已經(jīng)分9個(gè)階段進(jìn)行了探放,共計(jì)疏放水量約4100m3,目前在05F10至05F12測(cè)點(diǎn)之間比較低洼地段,上幫老空區(qū)仍有滲水現(xiàn)象。
??????? (3)底板灰?guī)r巖溶裂隙含水層:寒武系白云質(zhì)含水層上距二1煤層底板平均70m左右,地面勘探鉆孔最大揭露厚度145.6米,在沒有疏水降壓和底板加固的條件下,寒武系灰?guī)r水易突破煤層底板隔水層發(fā)生突水。機(jī)巷實(shí)測(cè)寒武系灰?guī)r水壓1.6MPa,水溫36°C。
??????? 4、突水系數(shù)及涌水量預(yù)計(jì)
??????? 根據(jù)掘進(jìn)時(shí)有部分地段出現(xiàn)頂板淋水情況,預(yù)計(jì)11071工作面回采時(shí)隨著頂板跨落,頂板會(huì)出現(xiàn)涌水情況,預(yù)計(jì)最大涌水量5m3/h。
??????? 根據(jù)礦井現(xiàn)有水文資料,預(yù)計(jì)在回采過(guò)程中,隨著采空區(qū)面積加大、底板破壞深度的加深,寒灰水可能通過(guò)底板導(dǎo)水裂隙進(jìn)入工作面發(fā)生突水。根據(jù)該工作面水文地質(zhì)情況分析,在通過(guò)煤層底板注漿加固,底板改造率達(dá)到100%后,隔水層厚度保證在70米以上,寒武系灰?guī)r含水層水壓去最大值1.6MPa,其突水系數(shù)計(jì)算為:
?????????????? Ts=P/M=1.6/70=0.023
??????? 采用經(jīng)驗(yàn)比擬法,有關(guān)參數(shù)如下:
??????? 11151工作面現(xiàn)在涌水量150 m3/h,工作面寒武系灰?guī)r含水層距二1煤層底板約70m,現(xiàn)在水壓1.9Mpa,其突水系數(shù)計(jì)算為:
??????? Ts=P/M=1.9/70=0.027
??????? 采用經(jīng)驗(yàn)比擬法公式利用涌水量與突水系數(shù)的關(guān)系計(jì)算11071工作面底板正常涌水量為:
??????? Q071=Q151/Ts151×Ts071=150/0.027×0.023=127.8m3/h
??????? 根據(jù)近期礦井總涌水量與水位下降速度的觀測(cè)數(shù)據(jù),該面最大涌水量按照正常涌水量的1.5倍計(jì)算:
??????? 127.8×1.5=191.7m3/h
??????? 經(jīng)計(jì)算11071工作面頂、底板正常涌水量127.8m3/h,最大涌水量為191.7m3/h。
??????? 二、領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)
??????? 為保證11071工作面防治水工作正常開展,確保防治水工程施工質(zhì)量和效果,經(jīng)礦領(lǐng)導(dǎo)研究,特成立11071工作面防治水領(lǐng)導(dǎo)小組。
??????? 組? 長(zhǎng):XXXX??
??????? 副組長(zhǎng):XXXX?
??????? 成? 員:其他安委會(huì)成員及各單位正職?
??????? 防治水領(lǐng)導(dǎo)小組下設(shè)辦公室,由XX任辦公室主任。
??????? 防治水領(lǐng)導(dǎo)小組要定期召開防治水工作專題會(huì)議,解決工作中存在的問(wèn)題,安排和落實(shí)各項(xiàng)工作任務(wù)。
??????? 防治水辦公室負(fù)責(zé)編制防治水工程設(shè)計(jì),組織落實(shí)各項(xiàng)工作內(nèi)容,并負(fù)責(zé)監(jiān)督、檢查工程施工和驗(yàn)收工程質(zhì)量工作;觀測(cè)井上下各地點(diǎn)和工作面水量、水壓、水位變化情況,搜集整理各種資料,發(fā)現(xiàn)異常立即匯報(bào)礦有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及調(diào)度室。
??????? 地測(cè)科、機(jī)電科、生產(chǎn)科必須經(jīng)常深入防治水工程現(xiàn)場(chǎng),及時(shí)了解防治水工程進(jìn)展情況,落實(shí)、協(xié)調(diào)解決工作中存在問(wèn)題。
??????? 調(diào)度室負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)井下生產(chǎn)運(yùn)輸,保證防治水設(shè)備、材料運(yùn)輸暢通。
??????? 財(cái)務(wù)科、企管科必須保證資金、材料供應(yīng),不能發(fā)生因資金、材料供應(yīng)不及時(shí)而影響防治水工程進(jìn)展。
??????? 領(lǐng)導(dǎo)小組成員要本著高度負(fù)責(zé)的態(tài)度,切實(shí)履行自己的職責(zé),按照各自業(yè)務(wù)分工,認(rèn)真做好協(xié)調(diào)和處理防治水工程施工中遇到的各類問(wèn)題。當(dāng)井下發(fā)生異常情況時(shí),領(lǐng)導(dǎo)小組成員必須分三班到井下現(xiàn)場(chǎng)指揮,以保證安全生產(chǎn)。
??????? 三、礦井防排水現(xiàn)狀
??????? 目前我礦-550m水平有3個(gè)主排水泵房,三個(gè)泵房水倉(cāng)有效總?cè)莘e13225.6m3,安設(shè)排水泵18臺(tái),工作泵8臺(tái),備用泵6臺(tái),檢修泵4臺(tái),最大排水能力4650.7m3/h;其中1#泵房安設(shè)有6臺(tái)PJ150-65×11型水泵(配套電動(dòng)機(jī)900Kw,揚(yáng)程713.2m,單泵排量300m3/h),3趟Ф273mm排水管道,水倉(cāng)容積4357m3,最大排水能力1220.7m3/h;2#泵房安設(shè)4臺(tái)PJ150-65×11型水泵(配套電動(dòng)機(jī)900Kw,揚(yáng)程713.2m,單泵排量300m3/h),2趟Ф325mm排水管道,水倉(cāng)容積4551m3,最大排水能力1000.2m3/h;3#泵房安設(shè)8臺(tái)PJ200-8型排水泵(配套電動(dòng)機(jī)1250Kw,揚(yáng)程742.3m,單泵排量420m3/h),水倉(cāng)容積4317.6m3,最大排水量2429.8m3/h。??
??????? 四、工作面防治水措施
??????? 1、疏水降壓
??????? 利用在該工作面下部-550水平施工的放水孔,在回采期間繼續(xù)進(jìn)行疏水降壓,以最大程度上降低底板寒武系灰?guī)r含水層水壓。
??????? 2、加強(qiáng)水文實(shí)時(shí)觀測(cè)
??????? 利用該工作面所在的11采區(qū)地面所施工的01613、0149水文觀測(cè)孔及井下22號(hào)鉆場(chǎng)內(nèi)的供水孔,繼續(xù)對(duì)底板灰?guī)r含水層水文動(dòng)態(tài)進(jìn)行觀測(cè),為該工作面回采期間的防治水工作的決策提供依據(jù)。
??????? 3、加強(qiáng)老空水的探查與排放
???????? 在11071風(fēng)巷掘進(jìn)過(guò)程中,按照“長(zhǎng)探放、短驗(yàn)證”的原則,已經(jīng)分9個(gè)階段進(jìn)行了老空水的探放,共疏放水量約4100m3,解除了掘進(jìn)過(guò)程中上部老空水的威脅,目前在11071風(fēng)巷上幫低洼處施工布置有2個(gè)孔用以觀測(cè)老空區(qū)水情,11031采空區(qū)涌水量約0.3m3/h,通過(guò)煤層正常滲入11071風(fēng)巷。為進(jìn)一步保證回采安全,回采前在11071風(fēng)巷利用鉆機(jī)對(duì)上部老空區(qū)低洼處施工驗(yàn)證鉆孔,進(jìn)行再次探查驗(yàn)證,確?;夭砂踩?。
??????? 4、底板注漿改造
??????? 按照“周鑲邊、全覆蓋、同層位”的原則,對(duì)工作面底板寒武系灰?guī)r含水層全部進(jìn)行注漿改造,終孔層位為進(jìn)入寒武系灰?guī)r含水層上界法線距離20m,并對(duì)于物(鉆)探異常區(qū)進(jìn)行加密鉆孔布置并設(shè)計(jì)施工檢驗(yàn)孔,確保工作面改造率100%。
??????? 5、突水危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)
??????? 按照《煤礦防治水規(guī)定》回采前對(duì)該工作面突水危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)導(dǎo)水通道、水源、底板隔水層厚度等導(dǎo)水因素進(jìn)行分析,運(yùn)用突水系數(shù)法對(duì)影響該工作面回采的底板灰?guī)r含水層進(jìn)行詳細(xì)的分析,認(rèn)為在保證工作面300m底板加固超前距的前提下,該工作面底板發(fā)生突水危險(xiǎn)·的可能較小。
??????? 6、工作面排水方案
??????? 11071工作面預(yù)計(jì)正常涌水量132.8m3/h,最大涌水量按正常涌水量的1.5倍計(jì)算為196.7m3/h。工作面涌水的排放主要壓力在11071機(jī)巷,根據(jù)11071機(jī)巷煤層產(chǎn)狀變化和巷道起伏情況,回采期間采用水溝及排水管路共同排水,根據(jù)煤業(yè)公司要求,最大排水能力不低于500m3/h。
??????? (1)水溝排水:11071機(jī)巷坡度變化不大,自機(jī)巷口到17J9測(cè)點(diǎn)之間和17J15測(cè)點(diǎn)至切眼之間,巷道底板由里向外標(biāo)高依次降低,可以保證自流排出,故可采用300mm×300mm水溝(鋪鐵皮水槽)進(jìn)行排水;17J14測(cè)點(diǎn)到17J15測(cè)點(diǎn)之間水溝和17J9到17J10測(cè)點(diǎn)之間水不能自流出區(qū)段可在低洼處安設(shè)臨時(shí)風(fēng)泵或潛水泵進(jìn)行隔段排水。
??????? (2)管路排水:從轉(zhuǎn)載機(jī)中部的臨時(shí)泵窩(1泵接1管)處鋪設(shè)一趟Ф219mm和一趟Ф325mm管路至11071機(jī)巷回風(fēng)措施巷。同時(shí)在切眼向外(西)400m巷道低洼處(具體位置地測(cè)科現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定)設(shè)立1號(hào)臨時(shí)排水泵窩(內(nèi)置5臺(tái)22kw排水泵),隨工作面回采推進(jìn),當(dāng)專列西頭距離1號(hào)泵窩20m時(shí),在距離其向外(西)300-350m處,增設(shè)2號(hào)臨時(shí)泵窩,以此類推,始終保持工作面不少于一個(gè)可用排水泵窩。在11071機(jī)巷二部皮帶機(jī)機(jī)頭處設(shè)置一個(gè)永久泵窩(帶沉淀池),安設(shè)5臺(tái)22KW潛水泵。
??????? (3)具體要求:
??????? ①排水泵窩:1號(hào)排水泵窩位于11071切眼向外(西)400m處,于皮帶架下方施工,排水泵窩規(guī)格為凈長(zhǎng)4m、凈寬1.8m、凈深1.2m。底面及開挖部分用砼澆筑,澆筑厚度0.15m。隨工作面回采推進(jìn),當(dāng)專列西頭距離1號(hào)泵窩20m時(shí),在距離其向外(西)300-350m處,增設(shè)2號(hào)泵窩,并以此類推,設(shè)置3號(hào)泵窩。
???????? ②永久泵窩:位于2部皮帶頭處,具體位置地測(cè)科現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定。該泵窩分為沉淀部分與排水部分。兩部分規(guī)格均為凈長(zhǎng)2m、凈寬1.8m、凈深1.2m。底面及開挖部分用砼澆筑,澆筑厚度0.15m。當(dāng)工作面機(jī)巷專列距永久泵窩30-50m處時(shí),保證工作面下切眼低洼處有7臺(tái)22kw潛水泵(80m3/h排量)隨工作面回采向外移,最大排水能力不低于500m3/h,直至當(dāng)工作面流水能自流至車場(chǎng)水溝后,再每隔300-350m,增設(shè)臨時(shí)排水泵窩,泵窩內(nèi)安設(shè)5臺(tái)潛水泵,三臺(tái)使用,兩臺(tái)備用;并以此類推,直至工作面回采結(jié)束。
??????? ③排水管路:從轉(zhuǎn)載機(jī)中部的臨時(shí)泵窩處鋪設(shè)一趟Ф219mm管路和一趟Ф325mm至11071機(jī)巷回風(fēng)措施巷口,排水管路在每個(gè)泵坑處留設(shè)相應(yīng)水泵個(gè)數(shù)的三通(變Ф108mm接口),且要求三通接口與水流方向夾角不大于45°。
??????? ④排水泵:轉(zhuǎn)載機(jī)中部臨時(shí)泵窩內(nèi)配置2臺(tái)22KW潛水泵(排量80m3/h),一臺(tái)正常使用,一臺(tái)備用(熱備用);機(jī)巷臨時(shí)排水泵窩內(nèi)安設(shè)5臺(tái)22KW潛水泵(排量80m3/h),3臺(tái)正常使用,2臺(tái)備用;機(jī)巷永久排水泵窩內(nèi)安設(shè)5臺(tái)22kw潛水泵,3臺(tái)正常使用,2臺(tái)備用。
??????? (4)工作面排水能力計(jì)算
??????? 工作面回采期間主要采用一條300mm×300mm斷面水溝及一趟Ф219mm和Ф325mm排水管同時(shí)排水。
??????? 排水能力:Q=3600×k×V×S
??????? 其中:k為不均勻系數(shù)??? V為水流速度??? S為過(guò)水?dāng)嗝?br /> ??????? 水溝:k=0.7? V=0.64m/s? S=0.3×0.3=0.09m2???
??????? 求得:Q水溝=136m3/h
??????? 管路:k=1.0? V=2m/s? S219=3.14×(0.219÷2)2=0.037m2
????????????????????????????????????????????????? S325=3.14×(0.325÷2)2=0.083m2
??????? 求得:Q219=266m3/h??? Q325=298m3/h?? Q管=Q219+Q325=564m3/h
??????? 另外:11071工作面有效排水泵為7臺(tái)(單臺(tái)額定排水能力80m3/h)。
??????????? 求得:Q泵=80×7=560m3/h?? Q管>Q泵?
??????? 所以工作面實(shí)際排水能力為:7×80=560m3/h
??????? 綜上所述,11071工作面最大排水能力不低于500m3/h
????????? 排水路線:工作面排水系統(tǒng)→11071機(jī)巷回風(fēng)措施巷→11回風(fēng)上山→東皮帶大巷→主石門→井底水倉(cāng)→地面
????????? 工作面風(fēng)巷和中巷涌水量相對(duì)較小,回采過(guò)程中最大涌水量約5m3/h,利用風(fēng)(電)泵結(jié)合排水管路和水溝進(jìn)行排水。
????????? 排水路線:風(fēng)(中)巷排水系統(tǒng)→11071(風(fēng)中)回風(fēng)措施巷→11回風(fēng)上山→東皮帶大巷→主石門→井底水倉(cāng)→地面
??????? 7、防排水措施
??????? (1)、開采前,必須按照排水方案設(shè)計(jì)對(duì)工作面排水能力進(jìn)行檢查驗(yàn)收,達(dá)不到措施要求不準(zhǔn)回采,工作面底板注漿改造超前距離不低于300m。
??????? (2)、按照“雙系統(tǒng)、同能力、熱備用、防失效”的基本原則配備排水系統(tǒng),經(jīng)常檢修、檢查、維護(hù)防排水設(shè)備、設(shè)施,保證發(fā)生涌水后能夠及時(shí)排出。
????????? (3)、完善防排水設(shè)備,加強(qiáng)防治水隊(duì)伍建設(shè),防排水設(shè)備必須保證完好,并及時(shí)更新。
?????????? (4)、嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦防治水規(guī)定》及年度防治水計(jì)劃開展工作,以寒武系灰?guī)r水防治為重點(diǎn),長(zhǎng)期水文地質(zhì)條件勘探和短期工作面回采防治水技術(shù)相結(jié)合。
??????????? (5)、11071工作面采用瞬變電磁探測(cè),以查明煤層底板承壓含水層的賦水情況及隔水層的厚度情況,為安全生產(chǎn)及防治水工作提供可靠依據(jù)。
??????????? (6)、根據(jù)物探探測(cè)結(jié)果,井下實(shí)施鉆探驗(yàn)證及治理工作,首先對(duì)工作進(jìn)行全覆蓋的底板加固設(shè)計(jì),在施工過(guò)程中對(duì)物探低阻異常區(qū)和出水量較大區(qū)域進(jìn)行打鉆驗(yàn)證,采取注漿加固措施,使底板隔水層薄弱區(qū)或潛在的突水通道得到控制和加強(qiáng),從而達(dá)到防治底板突水的目的。
??????? (7)、11采區(qū)-550水平布置的疏水孔繼續(xù)進(jìn)行疏水降壓,最大限度的降低、穩(wěn)定待采區(qū)域水壓。
??????? (8)、繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)主要寒武系灰?guī)r含水層水動(dòng)態(tài)觀測(cè)和水害預(yù)測(cè)分析。
??????? (9)、工作面排水溝、沉淀池、臨時(shí)水倉(cāng)要經(jīng)常清理防止淤積,對(duì)主排水管路進(jìn)行定期的抽查,一旦淤塞進(jìn)行沖刷洗管,保證排水系統(tǒng)暢通。
??????? (10)、做好防治水工程結(jié)束后打孔驗(yàn)證和安全技術(shù)評(píng)價(jià),總結(jié)防治水經(jīng)驗(yàn),為以后防治水提供依據(jù)。
??????? (11)、制定專門的工作面水害事故應(yīng)急救援預(yù)案,采面出水時(shí)必須停止工作撤出人員,采取有效措施進(jìn)行處理。
??????? (12)、如果是采面上部、中部出水,為了防止沖刷工作面,立即組織從出水點(diǎn)向支架后側(cè)引水,并加固采面防止片幫冒頂。轉(zhuǎn)載機(jī)處排水人員發(fā)現(xiàn)有沖煤現(xiàn)象,在可控狀態(tài)下,及時(shí)清煤,保證水泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
??????? (13)、供電故障、管路發(fā)生堵塞、不能保證排水時(shí),必須停止作業(yè)并報(bào)告礦調(diào)度室,排水系統(tǒng)正常時(shí)方可恢復(fù)生產(chǎn)。
??????? (14)、工作面或其他地點(diǎn)有異常情況,應(yīng)立即報(bào)告調(diào)度室并停止作業(yè)及采取有效措施。
??????? (15)避災(zāi)路線
??????? 水災(zāi)點(diǎn)上部或能通過(guò)出水點(diǎn)的人員撤退路線:11071風(fēng)(中)巷→11071風(fēng)(中)巷回風(fēng)措施巷→11采區(qū)回風(fēng)上山→東風(fēng)井→地面。
??????? 水災(zāi)點(diǎn)下部不能通過(guò)出水點(diǎn)人員撤退路線:11071機(jī)巷→11071機(jī)巷回風(fēng)措施巷→11采區(qū)回風(fēng)上山→東風(fēng)井→地面。
??????? 五、工作面初采期間涌水量觀測(cè)方案
??????? 11071工作面回采期間特別是頂板初次來(lái)壓期間,安排專人分三班連續(xù)對(duì)工作面進(jìn)行水文觀測(cè),發(fā)現(xiàn)異?;蛲凰A(yù)兆立即停止回采,并及時(shí)向調(diào)度室及有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)。
??????? 初采期間,在機(jī)巷轉(zhuǎn)載機(jī)尾部和風(fēng)巷設(shè)置觀測(cè)點(diǎn),由地測(cè)科指派專人進(jìn)行觀測(cè),每班觀測(cè)一次,并作詳細(xì)記錄。觀測(cè)范圍包括采空區(qū)、工作面風(fēng)、機(jī)巷以及工作面切眼。
??????? 觀測(cè)時(shí)應(yīng)注意工作面煤層的變化、煤層頂?shù)装鍫顩r、礦壓的大小、涌水量的變化等情況,發(fā)現(xiàn)異常立即向調(diào)度室匯報(bào)。
??????? 地測(cè)科負(fù)責(zé)收集整理觀測(cè)資料,并及時(shí)編寫階段性工作分析報(bào)告和觀測(cè)工作總結(jié)報(bào)告。
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