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

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車場觀測水情，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，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，每隔2個(gè)小時(shí)向調(diào)度匯報(bào)一次涌水量，地測專業(yè)人員每天對(duì)觀測的涌水量進(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)觀測水位變化情況，每天觀察兩次。④除測水人員、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取樣，送經(jīng)山東省水環(huán)境監(jiān)測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、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，901采區(qū)在-120車場西北部，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，完善水情監(jiān)測監(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，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。

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