2101.3101工作面带压开采安全技术措施

2101、3101工作面带压开采防治水安全技术措施

根据地质资料，北翼一采区受奥灰岩溶水影响，为带压开采。为避免水灾水害事故发生，保证煤矿安全生产，根据《煤矿安全规程》第269条和《煤矿防治水规定》第77条要求，结合《山西古县兰花宝欣煤业有限公司奥灰岩溶水带压开采危险性评价报告》，特制定以下带压开采防治水安全技术措施。

一 、工作面基本概况

1、位置：2101、3101工作面位于北翼一采区内。2101工作面东侧为矿界保安煤柱，南侧为实煤区，西侧为2#回风大巷，北侧为实煤区；3101工作面东侧为矿界保安煤柱，南侧有采空区，西侧为北翼皮带运输巷，北侧为实煤区。

2、2101工作面走向长度600m，煤层平均厚度0.98m，煤层倾角3°～4°。 3101工作面走向长度800m，煤层平均厚度1.77m，煤层倾角3°～4°。

3、2101工作面基本顶板为K8中细砂岩，直接顶板为泥岩，粉砂岩，局部含有伪顶为砂质泥岩，底板为黑色泥岩或灰色粉砂岩，2101工作面内煤质为黑色、半光亮型—光亮型、粒状、玻璃—沥青光泽，内生裂隙发育，性脆易碎。

3101工作面其基本顶或直接顶板为中细砂岩或粉砂岩，局部直接顶板为泥岩。底板为灰黑色泥岩 、砂质泥岩、粉砂岩，3101工作面内煤质为黑色、半光亮型—光亮型、粒状、玻璃—沥青光泽，内生裂隙发育，性脆易碎。

二、水文地质情况

1、奥陶系中统碳酸盐岩裂隙含水层是煤系地层下伏的主要含水层，水位标高为842m，2、3号煤层在距奥灰顶界面距离平均为142.26m和129.12m，补1号孔资料3号煤层据奥灰顶面距离为165.33m, 2、3号煤层开采标高

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742-695m，因此对2、3号煤层开采会产生影响。

2、石炭系上统太原组石灰岩岩溶裂隙含水层，裂隙不发育，为含水性弱的含水层。对2、3号煤层开采影响较小。

3、二叠系下统下石盒子组砂岩（K9 、K8）裂隙含水层，为煤层顶板直接充水含水层，厚度1m—11.4m，富水性较弱，为含水性弱的含水层。对2、3号煤层开采影响较小。

4、第四系砂砾孔隙含水层，由于大气降水和地表水补给条件较好，同时排泄条件也较好，因此，埋藏厚度大时，将成为地下水较丰富的孔隙潜水含水层。对2、3号煤层开采影响较小。

三 、地质构造情况

井田总体走向为北东—南西向, 倾向南东的单斜构造，地层倾角3─4°，井田内断层不发育，陷落柱不发育，未发现岩浆岩侵入体，地质构造属简单类。但是不能忽视隐伏的断层、陷落柱的探测，在带压区开采2、3号煤时，随着水压力的增大，以及采空区的扩大，矿井突水的几率将会增加。

四、煤层“带压开采”可行性计算结果 （一）突水系数

2、3号煤层底板标高最低处奥灰突水系数值分别为0.0188 MPa/m 、0.0201 MPa/m小于底板受构造破坏地段突水系数经验值0.06MPa/m，因此，在一般情况下开采2、3号煤层时奥灰水突水的危险性较小，带压开采区属于相对安全区。

（二）导水裂缝带及垮落带高度

2、3号煤层的直接充水含水层为其顶板K8砂岩裂隙含水层，由于煤层开采而产生的导水裂缝，可沟通上覆其它含水层,使开采煤层存在安全隐患。其导水裂缝带及垮落带高度计算采用《煤矿防治水规定》中经验公式

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法进行计算。结果见下表。

各煤层垮落带、导水裂缝带最大高度计算表

煤层 煤层间距 平均采厚 顶板类(m) (m) 别 H计算公式 M???2.24.7?M?19100计算值 (m) m1.95-6.35 2 13.4 0.98 中硬 Hli?20 ?M?10 29.80 Hm3 1.77 中硬 M???2.24.7?M?191008.02-12.42 Hli?20?M?10 36.61 注：Hm——垮落带高度；Hli——导水裂缝带高度；M——采厚 （三）结论

通过计算，2、3号煤层底板标高最低处奥灰突水系数小于底板受构造破坏地段突水系数经验值0.06MPa/m，根据《煤矿安全规程》规定，我矿2、3号煤层可以“带水压开采”，但必须制订安全措施。

五、带压开采防治水安全技术措施

根据带压开采危害程度分析，防治水的关键是防治导水断层、导水陷落柱将奥灰水导入发生突水事故。主要的带压开采防治水安全技术如下：

（一）超前探水

1、开展物探探测工作，每100米进行一次物探。每次探测在迎头布置11 测点。对低阻异常区，要加大钻探验证，以查明含水区情况以及隐伏断层、陷落柱等构造的水文地质特征。

2、开展钻探探测工作，每50米处在迎头布置钻机钻孔探水，在距底板1.3米处布置3个钻孔，成扇形布置，中孔沿巷道掘进方向钻进，两斜

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孔与巷道掘进方向向左、右各偏15度。钻孔深度80m，允许掘进50m，超前距30m。钻孔直径不大于75mm，“探水—掘进—探水”循环进行。

在可疑区域（前方有采空区，陷落柱，断层裂隙带等地质构造情况）时，钻孔深度为60,允许掘进30m，如确实需要，可先建防水闸墙，并在闸墙外向内进行探水。

3、为了取的良好的探放水效果，探放水必须与掘进施工管理相结合。采取双巷掘进，交叉探水，直到探水终止。

（二）疏放水

在保障矿井排水能力的情况下，可选择在井下适当位置施工放水孔进行放水，或地表疏水降压，现本矿已经施工一眼奥陶系供水水井，以缓解2、3号煤层带压开采的水头压力。

疏放水的注意事项

1、放水前，要预计积水量、水位标高、水仓容量和排水能力等作。 2、探到水源后，水量不大时，一般可用探水孔放水；水压大于2MPa时，需另打放水钻孔，放水钻孔应布在底板岩层中，并安设孔口安全止水套管。

3、正式放水前，应进行放水量、水压及煤层透气性试验，以便拟定放水顺序和控制放水量，做到安全放水。

4、放水过程中随时注意水量变化，出水的清浊及杂质情况，设专人检查硫化氢、二氧化碳和瓦斯等有害气体涌出情况，注意有无特殊声响，如发现异常状况应及时采取措施并报告矿调度室；

5、应保证人员撤退路线畅通无阻。 （三）留设防隔水煤（岩）柱

依据本矿构造情况，现开采2、3号煤层断层和陷落柱不发育，其不含水也不导水，但是也不能忽视突水的可能，防止未来开采下组煤层时陷落

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柱导水，应在加强探查的基础上，留设煤柱后方可开采，不宜直接开采。

1、判断与观测断层、陷落柱

（1）确定断层的位置。在井下从已知测点丈量距离，以确定断层位置。 （2）观察断层面特征。包括：断层面擦痕特征；断层破碎带的宽度及其变化；破碎带充填物特征；充填物的成分、大小、排列及胶结情况。

（3）测量断层面的产状、断层的落差。可在断层面上用罗盘直接测量，还可从巷道两帮断层面同标高两点拉线，测出线的方位角，得到断层面走向。断层面的倾角可以直接测量真倾角。

（4）寻找段失煤层。可以通过地层对比法，钻探、物探等手段寻找段失的煤层。

（5）确定陷落柱的位置，大小，形状和面积。

（6）探查和综合分析断层、陷落柱类型。是否为含（导）水断层、陷落柱，充水原因和富水性大小。

2、采掘工程接近或揭露甚至穿过断层时，防隔水煤（岩）柱的留设。 （1）当断层为不含（导）水、一般没有突水危险的断层时，掘进巷道可以直接通过，回采时可以不留设防水煤柱，但要加强支护，防止塌落冒顶。

（2）当断层为弱含（导）水、有可能突水的断层时，应先打孔疏水降压，把水压降至安全值以下，再接近或穿过断层，通过时要特殊支护，防止迟到突水。回采时如隔水岩柱不足应留设防水煤柱。

（3）当断层为强含（导）水、突水可能性大的断层时，应超前探水、放水，并留设防水煤（岩）柱，不得接近或通过。如必须通过，应注浆或绕行通过，并加大支护范围，严防采动破坏，避免来压突水。回采时，留设防水煤柱，尽可能减少矿压的破坏作用。必要时暂缓开采。

3、采掘工程接近或揭露甚至穿过陷落柱时，防隔水煤（岩）柱的留设。

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（1）对充填比较结实，未与水体发生水力联系的陷落柱，可少留或不留防水煤（岩）柱。

（2）对导水性好、涌水量大的陷落柱，要留设防水煤（岩）柱，还应立即对陷落柱进行注浆，切断强含水层的水源通道。

（3）对陷落柱有水，但含（导）水性不强，深部充填胶结良好，与强含水层水力联系不密切的，掘进时应预先全断面注浆，在适当注浆加固后，可不采区特殊措施，但回采时必须留设防隔水煤柱。

4、留设防隔水煤（岩）柱是计算公式

在煤层位于含水层上方且断层导水的情况下，如下图，防隔水煤（岩）柱的留设应当考虑2个方向上的压力：一是煤层底部隔水层能否承受下部含水层水的压力；二是断层水在顺煤层方向上的压力。

煤层位于含水层上方且断层导水时防隔水煤(岩)柱留设图

当考虑底部压力时，应当使煤层底板到断层面之间的最小距离（垂距），大于安全煤柱的高度（Ha）的计算值，并不得小于20m。其计算公式为

式中α--断层倾角，（°）；

p--防隔水煤（岩）柱所承受的静水压力，MPa；

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Ts--临界突水系数，MPa／m； 10--保护带厚度，一般取10m。

当考虑断层水在顺煤层方向上的压力时，其计算公式为

式中L--煤柱留设的宽度，m； K--安全系数，一般取2-5； M--煤层厚度或采高，m； p--水头压力，MPa； Kp--煤的抗拉强度，MPa

根据以上两种方法计算的结果，取用较大的数字，但仍不得小于20m。 （四）井下注浆堵水

在断层、陷落柱等构造部位，特别是断层或断层与陷落柱交错地带开展井巷注浆工作，以加固底板，改善其抵抗奥灰水压力的能力。

1、圈定注浆改造的工作面位置。

2、进行物探，查明水文地质条件及地质构造。

3、探明改造的工作面补给水源的充沛程度或者充水含水层的富水性，以及导水通道的性质和大小等。

4、注浆深度以50m为宜，采用高标号纯水泥浆液。 5、用物探与钻探验证注浆改造效果 （五）排水系统

在探放水点附近低洼处挖好相当容积的缓冲水仓，钻机循环水及探出的积水均进入此水仓，安设两台15kw，型号为BQW20-50-7.5/N的离心泵排放水，一台使用，一台备用，安设两趟DHPE110型排水管排到主水仓，主副水仓容积分别为230 m3和150 m3。三台ND85—67×7型多级离心泵，一台工作，一台备用，一台检修。配套电机为YB2315S－2 型隔爆电动机三台，

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N=200kW，n=2950r/min，660KV，Q=85 m3/h。排水管沿主斜井敷设二趟，一趟工作，一趟备用，排水管选用Φ159×6无缝钢管，吸水管选用Φ219×5无缝钢管。沿主斜井铺设2趟Φ159×6无缝钢管将水排至地面。

矿井开采的涌水均用水泵经管道及由大巷水沟流至井底水仓。因此应定期检修采区及主要排水设备、设施；定期清理水仓、水沟，以保证排水设备完好，井下水流畅通。

（六）加强顶板管理

1、加强顶板管理，采掘工作面严格执行随采随支，随掘随支，保持围岩稳定，保证井下所有人员必须在有支护条件下进行作业。

2、及时回柱，严格控顶距离，符合规定和要求，控顶距离超过作业规定，必要时采取强制放顶措施。

3、回采工作面支柱支设，必须确保达到规定的初撑力，掘进工作面支护必须见实底，且支稳支固、迎山有力。

4、严格执行敲邦问顶制度，及时处理活矸、伞檐 （七）其它

1、地测科要有计划、有针对性地开展矿井地质和矿井水文地质工作，建立健全矿井防治水有关的水文地质资料，做好水文地质预测预报工作。

2、必须采用物探、钻探等手段，探测工作面有无陷落柱、断层，同时根据掘进过程实际揭露地质构造、涌水情况，编制地质说明书，并报相关部门和领导。

3、地测科要加强过断层等构造时涌水量观测，分析对比涌水量的变化原因，当涌水量异常时进行补充预测预报。

4、掘进、回采过程中对靠近断层等构造时，发现顶板淋水增大、围岩压力异常等情况，要及时汇报相关科室。地测科组织人员分析原因，必要时进行补充钻孔探查，对较大出水点进行水质化验，摸清出水水源。

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5、对出水异常时，必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后采、先治后采”的防治水原则。

六、 施工组织措施

1、地测科经常深入工作面现场观测水情，及时提供水情预报。 2、生产科负责安排本工作面内水窝设计和施工工作。

3、机电科负责安排排水系统的铺设，包括水泵和铺设排水管路，形成排水系统，能随时启动排水。

4、调度室负责协调防治水的各项工作，负责组织实施指挥部的各项指示，及时收集井下现场情况，并向有关单位和领导汇报。一旦发生灾害时，要按程序指挥抢险救灾。

5、安全科负责现场施工过程中安全监察工作。

6、队组负责完成各科室下达的任务，加强现场管理，确保现场施工安全。

七、 警报、应急撤退

1、采掘面应建立水情记录，设置专用的电话和警报器。一旦发现恶性突水征兆，能及时发出信号，组织撤离。报警制度和细则应使全体人员熟知。

2、突水征兆：煤岩壁变潮、出汗，出水点水色、水质、水温异常变化，水量变大，底鼓等。工作面现场所有施工人员必须掌握透水预兆，发现异常及时向调度室及相关科室汇报。如情况紧急，迅速按避灾路线撤到安全地点。

3、确定井下人员遭遇水险的撤退路线。沿线特别是分岔点应设有明显标记，使井下作业人员对此熟知。

4、避水灾路线：

2101工作面——北翼轨道大巷——4#巷联巷——北翼皮带运输巷——

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斜井联巷——主斜井——地面

3101工作面——北翼皮带运输巷——斜井联巷——主斜井——地面

带压开采安全技术贯穿于煤矿开采的各个阶段，随着开采面积的不断扩大，开采深度的不断增大，将逐渐修正前一阶段的技术措施，如有不足之处，遵照《煤矿安全规程》和《煤矿防治水》有关规定执行。

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