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        以山東弘泰福源礦業(yè)公司為例分析礦井防治水論證報(bào)告

        2014-04-17 08:20:20靳宣朋JINXuanpeng鄭斌ZHENGBin冀長海JIChanghai
        價(jià)值工程 2014年14期
        關(guān)鍵詞:車場(chǎng)泵房突水

        靳宣朋JIN Xuan-peng;鄭斌ZHENG Bin;冀長海JI Chang-hai

        (①棗莊市煤礦安全監(jiān)察執(zhí)法支隊(duì),棗莊 277800;②山東弘泰福源礦業(yè)有限公司,棗莊 277415)

        (①Zaozhuang Coa1 Mine Safety Supervision of Law Enforcement Detachment,Zaozhuang 277800,China;②Shandong Hongtaifuyuan Mining Group Co.,Ltd.,Zaozhuang 277415,China)

        1 礦井概況

        山東弘泰福源礦業(yè)有限公司位于山東省南部棗莊市臺(tái)兒莊區(qū)澗頭鎮(zhèn)境內(nèi),韓臺(tái)煤田東部,井田面積為5.5249km2。設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力30萬噸/年,批準(zhǔn)開采標(biāo)高+10m~-320m,煤層賦存較穩(wěn)定,可采煤層為 2、3、9、12、14、16共6層煤,礦井地質(zhì)構(gòu)造中等復(fù)雜,水文地質(zhì)類型中等。目前礦已形成供電、排水、通風(fēng)、提升運(yùn)輸、壓風(fēng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。

        22 煤皮帶探煤巷出水情況分析

        2.1 出水經(jīng)過及治理情況

        2.1.1 出水經(jīng)過 2012年10月29日18:00時(shí),皮帶探煤巷掘進(jìn)至134m,從變坡點(diǎn)至迎頭84.5m,F(xiàn)X5斷層前5m處,放炮后,在迎頭后1m左幫下部出水,水色發(fā)渾,含粘土,無異味,出水量8m3/h左右。2012年11月10日12:30時(shí),水量突然增大,次日3:20時(shí)涌水量增加到160m3/h,皮帶探煤巷被淹沒。通過在-120車場(chǎng)觀測(cè)水情,涌水量變化不大。19日15:00時(shí),涌水量為180m3/h,水量呈上升趨勢(shì),20日7:00時(shí),涌水量增加到360m3/h。7:00時(shí)以后涌水量呈緩上升階段,12月1日11:00時(shí)涌水量最大,達(dá)到570m3/h。目前穩(wěn)定在500m3/h左右。

        2.1.2 出水治理情況 出水后,采取了地面打鉆注漿、井下砌筑擋水墻及井下排水系統(tǒng)擴(kuò)排等一系列治理措施,有效地解決了水患威脅,確保了礦井的安全。①當(dāng)時(shí)礦井中央泵房的排水能力為820m3/h,能及時(shí)排出突水,出水對(duì)巷道破壞程度較小,水害達(dá)到Ⅳ級(jí),立即啟動(dòng)了Ⅳ級(jí)應(yīng)急預(yù)案。②加強(qiáng)水情觀測(cè),每隔2個(gè)小時(shí)向調(diào)度匯報(bào)一次涌水量,地測(cè)專業(yè)人員每天對(duì)觀測(cè)的涌水量進(jìn)行對(duì)比分析。③對(duì)后紅廟村的壓水井、出水地點(diǎn)對(duì)應(yīng)的地表200m范圍、礦井工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)的水源井、新宏礦塌陷坑、伊家河、運(yùn)河、季節(jié)性溝渠、J-6、P-7和副井檢查孔等地點(diǎn)觀測(cè)水位變化情況,每天觀察兩次。④除測(cè)水人員、泵房司機(jī)、機(jī)電維修人員和井下信號(hào)工,其他人員不準(zhǔn)下井。⑤-120中央泵房的泵房司機(jī)做好每班開泵記錄,并向調(diào)度匯報(bào)。⑥在南翼軌道大巷南段距離起坡點(diǎn)以北10m、變電所通道三岔門以南、泵房通道三岔門以北施工三道擋水堰,對(duì)礦井涌水起到阻擋緩沖和沉淀淤泥雜物的作用,減少泵房排水壓力。⑦地測(cè)人員對(duì)水質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)、對(duì)比、分析,分析查找水源及通道,制定綜合治理措施。⑧在皮帶探煤巷迎頭退后7米對(duì)應(yīng)的地面打鉆,進(jìn)行注漿堵水,在上平巷筑建防御性擋水墻,采用靜水注漿方法進(jìn)行充填封堵巷道。累計(jì)投放骨料(石子)223.234m3(地瓜石21.054m3,大石子160.38m3,小石子41.8m3)?,F(xiàn)水閘門已全部關(guān)閉,效果很好。⑨在調(diào)度室建立視頻探頭,密切監(jiān)視擋水墻水情變化。⑩把副井Φ159型號(hào)的壓風(fēng)管路改換Φ355型號(hào)排水管路,增加了礦井排水能力,排水能力最大達(dá)1800m3/h。(水泵4臺(tái)MD500-57×3型礦用耐磨離心泵,排水管路φ245×7mm兩趟,φ355×8mm一趟。)11○副井信號(hào)工把提升寬罐停在井底,罐籠南北門全部打開,緊急情況下便于井下人員及時(shí)升井。12○在礦井北部區(qū)域準(zhǔn)備補(bǔ)打6個(gè)鉆孔,更好的掌握煤層賦存情況和水文地質(zhì)情況,為今后的小槽煤開拓布置提供可信更加詳細(xì)的地質(zhì)資料。

        2.2 導(dǎo)水、水流通道分析 本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜,主要揭露的斷層有FX3、FX4、FX5。受斷層影響,局部地層發(fā)生反傾,巖層較破碎。

        此次突水是在迎頭后1m左下部出水,迎頭巷道巖性是泥巖,出水處裂隙發(fā)育,裂隙內(nèi)充填碎石及黃土,在退回5m揭露FX5斷層,該斷層屬張力斷層。根據(jù)三維物探資料在FX5斷層?xùn)|部有F1、FX1大斷層。F1、FX1斷層以東地層為奧灰,西部的煤系地層與奧灰對(duì)口接觸,5條斷層簡(jiǎn)述分析如下:①F1斷層:位于本采區(qū)的東部邊界并縱貫全區(qū),其產(chǎn)狀為 165~195°∠75~80°,H>100m,為東升西降之正斷層,斷層?xùn)|側(cè)是奧灰,斷層西側(cè)是煤系地層。②FX1斷層:位于本采區(qū)的東部,距F1斷層0~100,屬F1斷層的次生斷層,其產(chǎn)狀為 150~190°∠65°,H>100m,走向長度500m,為東升西降之正斷層,斷層?xùn)|側(cè)是奧灰,斷層西側(cè)是煤系地層。③FX3斷層:位于本采區(qū)的東部,距FX1斷層 60m,其產(chǎn)狀為 181°∠70°,H>15m,為東升西降之正斷層,斷層?xùn)|側(cè)是2煤底板3煤頂板巖層,斷層西側(cè)是2煤。④FX4斷層:位于本采區(qū)的東部,距FX1斷層50m,其產(chǎn)狀為 181°∠70°,H>15m,為東升西降之正斷層,斷層?xùn)|側(cè)是3煤底板巖層,斷層西側(cè)是2煤底板3煤頂板巖層。⑤FX5斷層:位于本采區(qū)的東部,距FX1斷層35m,狀為192°∠70°,H>5m,為東升西降之正斷層。

        分析認(rèn)為:F1、FX1斷層以東地層是奧灰,西側(cè)的煤系地層與奧灰對(duì)口接觸,F(xiàn)X3與FX1區(qū)域地段受斷層影響,裂隙較發(fā)育,發(fā)生斷層滯后突水。(詳見表1)

        表1 斷層情況一覽表

        2.3 水源分析

        2.3.1 水質(zhì)分析 出水后,在南翼軌道大巷上車場(chǎng)取樣,送經(jīng)山東省水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心棗莊分中心化驗(yàn),化驗(yàn)結(jié)果為:水含鈣70.9mg/L、鎂30.8mg/L、鉀1.67mg/L、納42.7mg/L、重碳酸鹽306mg/L、硫酸鹽128mg/L、氯化物42.9mg/L、硝酸鹽氮3.95mg/L、總硬度308mg/L、PH值7.7。與礦工業(yè)廣場(chǎng)東南部水源井的水質(zhì)指標(biāo)相比基本一致,礦工業(yè)廣場(chǎng)東南部水源井的取水水源是奧灰含水層。

        分析認(rèn)為此次突水水源是奧灰水。

        2.3.2 水位分析 突水后后紅廟村的壓水井水量減小、部分無水,礦區(qū)工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)中部水源井水位持續(xù)下降,該水源井亦在奧灰地層中施工,取水水源為奧灰含水層。分析認(rèn)為第四系砂層水與奧灰水相通,此水源含有第四系砂層的水補(bǔ)給奧灰水。

        2.3.3 水量分析 根據(jù)涌水量變化情況分析,剛開始出水時(shí)導(dǎo)水通道不暢通,涌水量未發(fā)生變化,隨著受水的沖刷影響,通道逐步暢通,涌水量也越來越大,最大涌水量達(dá)到570m3/h,然后趨于穩(wěn)定500m3/h左右。說明該區(qū)域的奧灰富水性較強(qiáng)。

        2.4 結(jié)論 綜合以上分析:2煤皮帶探煤巷出水通道是受斷層破壞產(chǎn)生的裂隙通道,發(fā)生斷層滯后突水,出水水源是奧灰水。

        3 目前生產(chǎn)現(xiàn)狀

        截至2012年12月底完成巷道掘進(jìn)2169米,累計(jì)完成進(jìn)尺2739米,已形成了礦井供電、排水、通風(fēng)、提升運(yùn)輸、壓風(fēng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。完成單位工程16個(gè),分別是主、副井、主井清理撒煤硐室、副井井底車場(chǎng)連接處、等候室通道、消防材料列車庫、電機(jī)車修理間充電硐室、井下調(diào)度室、水倉內(nèi)環(huán)、-120井底車場(chǎng)、井下中央泵房、井下中央變電所、膠帶機(jī)頭聯(lián)絡(luò)巷、箕斗維修聯(lián)絡(luò)巷和南翼軌道大巷、南翼膠帶大巷。目前在建單位工程包括:井下水倉外環(huán)、膠帶轉(zhuǎn)載巷、軌道探煤巷、皮帶探煤巷。

        4 下一步生產(chǎn)布局

        4.1 大槽煤開拓布局及水害因素分析 大槽煤2煤設(shè)計(jì)掘進(jìn)工作面共2個(gè),分別是2011和2012工作面,計(jì)劃掘進(jìn)總進(jìn)尺1756米。水害影響因素分析:①F1、FX1斷層以東地層是奧灰,西部的煤系地層與奧灰對(duì)口接觸,按照《煤礦防治水規(guī)定》F1、FX1西側(cè)均留設(shè)50米的斷層保護(hù)煤(巖)柱。②FX3至FX5,此段地層受斷層影響,裂隙較發(fā)育,局部存在導(dǎo)水的可能,2煤軌道巷距已全面封堵的出水巷道留出了30m斷層保護(hù)煤(巖)柱。③在接近F1、FX1、FX3、FX4、FX5斷層的巷道掘進(jìn)過程嚴(yán)格執(zhí)行“有掘必探,先探后掘”的要求,編制探放水設(shè)計(jì)及安全施工措施進(jìn)行探放水,發(fā)現(xiàn)突水征兆時(shí),應(yīng)立即停止施工,發(fā)出警報(bào),撤出所有受水威脅地點(diǎn)的人員,并采取注漿封堵的方法進(jìn)行堵水,確保礦井安全生產(chǎn)。

        4.2 小槽煤開拓布局及水害因素分析 小槽煤開拓布置901采區(qū),共三個(gè)工作面,今年設(shè)計(jì)開拓布置兩個(gè)工作面,分別是9011上工作面和9011下工作面,計(jì)劃掘進(jìn)總進(jìn)尺3874米。水害影響因素分析:①上距9煤10m是五灰,為8煤直接頂板,厚度2.31~4.00m,平均2.78m,根據(jù)實(shí)際揭露涌水量大約在15m3/h,因灰?guī)r具有富水不均一的特點(diǎn),實(shí)際揭露點(diǎn)較少,范圍較小,五灰的富水性、代表性不強(qiáng)。在掘進(jìn)過程中應(yīng)加強(qiáng)水情水害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào),在接近或揭露五灰時(shí),采取“邊探邊掘”的方式,確保安全方可施工。②F3斷層在901采區(qū)的西部,F(xiàn)1斷層在901采區(qū)的東部,按照《煤礦防治水規(guī)定》在F3斷層以東留設(shè)20米的斷層保護(hù)煤(巖)柱。在F1斷層以西是-120車場(chǎng),901采區(qū)在-120車場(chǎng)西北部,不存在此斷層的威脅,但是在掘進(jìn)工程中揭露的小斷層也有導(dǎo)水的可能,應(yīng)加強(qiáng)該區(qū)域的探測(cè)和水文地質(zhì)條件分析。

        5 開拓大、小槽煤擬采取防治措施

        ①嚴(yán)格按照礦井初步設(shè)計(jì)及借鑒相鄰礦井(新宏煤業(yè)有限公司)的開采上限,確定本礦大槽煤開采上限為-40m。②大槽煤設(shè)計(jì)巷道距已全面封堵的出水巷道留設(shè)30m斷層保護(hù)煤(巖)柱。③加強(qiáng)對(duì)物探、鉆探成果資料再分析,補(bǔ)打地質(zhì)及水文地質(zhì)鉆孔,進(jìn)一步摸清井田內(nèi)地層、煤層賦存情況及地質(zhì)構(gòu)造和含水層水文條件。④第十六層煤距奧灰?guī)r柱厚度為88m,突水系數(shù)遠(yuǎn)小于《煤礦防治水規(guī)定》的要求,但在小槽煤開拓過程中預(yù)計(jì)遇到可能的導(dǎo)水?dāng)鄬訒r(shí),嚴(yán)格按照有掘必探的要求,落實(shí)探放水措施。⑤加強(qiáng)水情監(jiān)測(cè),完善水情監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng),提高礦井水災(zāi)防御能力。

        6 建議

        ①進(jìn)一步摸清礦井北部的煤層賦存情況和水文地質(zhì)情況,掌握準(zhǔn)確可信的地質(zhì)資料。②在礦井建設(shè)過程中,加強(qiáng)水情變化的觀測(cè),加強(qiáng)對(duì)斷層等地質(zhì)構(gòu)造的探查力度,對(duì)落差較大的斷層或其他地質(zhì)構(gòu)造體應(yīng)及時(shí)采取超前探放水措施。③加強(qiáng)礦井排水系統(tǒng)的管理和維修,確保正常運(yùn)轉(zhuǎn)可靠。

        [1]張軍工.采動(dòng)影響區(qū)老空積水原因分析[J].煤炭工程,2005(10).

        [2]李宏杰.瞬變電磁探測(cè)技術(shù)在煤礦防治水中的應(yīng)用[J].煤礦安全,2013(04).

        [3]段同豐.采煤工作面底板突水原因及防治[J].煤炭技術(shù),2005(10).

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