2012年度礦井防突水安全技術措施
三下山擴區運輸巷位於礦井二采區西北部，開口位置位於7#皮帶機尾以西40米處，工作麵沿主采2#煤層傾向布置，屬采區準備巷道。地麵相對位置為黃土覆蓋山梁，黃土覆蓋厚度290—370米。地麵無任何建築物及村莊。開采標高1180—1050m;根據地測資料03manbetx 開采最低標高為1050米，高於本區域奧灰水位標高755米，但為了防止水害02manbetx.com 發生，防患於未然，確保礦井安全生產，特製定以下防突水專項安全措施。
一、礦井區域水文地質條件
(一)地表水
井田內無大的河流，井田南部的北東-南西向展布的山梁形成了一條天然分水嶺，其南西側衝溝水彙集於鄉寧縣鄂河後向西注入黃河。北東側衝溝水彙入台頭溝，向東至鄉寧縣光華鎮彙入豁都峪河，然後向南東出境至襄汾縣彙入汾河。
井田西部的馬泉、蒿地溝兩大溝均有泉水溢出，但流量很小，小於0.001L/s，遇暴雨時節溝內可見時有洪水彙流，但數小時後即減弱為小細流。幾於後完全斷流。
由於天然分水嶺近礦區展布，其兩側山坡溝穀徑流距離短，基本上常年無水，均為季節性河流。
本區水係屬黃河流域汾河水係。
(二)主要含水層描述
礦區位於區域龍子祠岩溶泉域的補給區。
礦區主要含水層按成因及岩性可劃分為四類，現分述之:
1、奧陶係岩溶裂隙水含水岩組
奧灰水是影響煤係地層開采的主要含水層，位於本係組底部。據山西省第五地質工程勘察院《鄉寧縣沙坪(吉縣)煤炭有限責任公司礦井水文地質調查報告》，礦區周邊共施工奧灰水供水井3處，現分述之：
⑴ 該礦於2003年6月在台頭鎮西北約2.5km處(及井田工業廣場附近)施工一深水井，井深750m，揭露奧灰岩層474m，寒武係白雲岩層50m，水位埋深230m，水位標高1010m，出水量288m3/d。據該孔資料，岩溶裂隙較發育，富水性較強。
⑵台頭鎮政府供水井，位於台頭鎮東南，距本礦2000m，2004年建井，井深871.3m，井口高程1040m，水位埋深415m，水位標高650m，湧水量 600m3/d ;
⑶ 麥積峪老坑口，距本礦500m，2001年建井，井深650.0m，井口高程1295m，水位埋深540m，水位標高755m，湧水量 456m3/d ;
據區域岩溶水資料，礦區一帶岩溶水水位標高推測750-780m之間，查區域地層資料，對應的地層位置應是奧陶係上馬家溝灰岩地層(距本溪組底部290)。岩溶水標高與麥積峪老坑口水井相近，且麥積峪老坑口水井在三個供水井中，離礦區中心地帶僅有1200m，距離礦區南界僅500m。與其它二個供水井相比，更具代表性，故此次核查計算采用麥積峪老坑口水井資料，此井中岩溶水水位標高755m。
2、碎屑岩夾碳酸鹽岩裂隙溶隙含水岩組
含水層主要包括砂岩(K1)和三層灰岩(K2、K3、K4)，為區內主要含水層。
K2灰岩為主要含水層，厚度8.16m左右，是9號煤層頂板直接充水含水層，岩溶裂隙不發育，據井田內606號水文孔抽水試驗，用空壓機抽幹，單位湧水量<0.001L/s﹒m，水位標高1304.81m，故K2石灰岩為極弱富水性岩層。K3石灰岩厚6.25m，K4石灰岩厚1.45m，岩溶裂隙均不發育，鑽孔衝洗液消耗量0.8-14.5m3/h，均為極弱富水性岩層。底部K1砂岩為細粒砂岩，裂隙不發育，為極弱富水性岩層。
3、碎屑岩類裂隙含水岩組
主要由K7、K8、K9、K10、K12及K13等砂岩組成，K8砂岩相對富水，為2號煤層的直接充水含水層，砂岩層厚3.93m，裂隙較發育，據606號孔抽水試驗，水位標高為1397.73m，單位湧水量<0.001L/s﹒m，屬極弱含水層。
4、第四係砂礫石層孔隙含水層
區內黃土層一般為透水層，不含水，分布於山頂及山坡。砂礫石層接受大氣降水和地表水補給，分布於山區現代河穀下部，湧水量一般介於0.001—0.05L/s.m之間，僅可充做一般生活用水水源。
(三)井田主要隔水層
主要由本溪組鋁質泥岩、泥岩及K1石英砂岩組成，隔水層全厚約76m左右，隔水性能良好，構成奧灰含水層的直接頂板。切斷了奧灰水與煤係地層含水層之間的水力聯係。
各標誌層沉積穩定，其間所夾的泥岩、頁岩層致密，沉積穩定，構造裂隙不發育，構成各含水層間良好的隔水層。受其控製煤係地層間含水層均為層狀產出。
(四)構造對水文地質條件的影響
井田內總體為一單斜構造，局部發育有向、背斜構造，井田北部發育有F1、F2兩條落差較小的斷層，均為地表調查及井巷開拓揭露，據本礦開采2號煤層井下調查，斷層帶無導水現象，故構造對煤層開采影響不大較小。
(五)地下水補、逕、排條件
井田內地下水主要為石炭係上統太原組砂岩裂隙含水岩組、灰岩岩浴水含水岩組及奧陶係灰岩岩溶水含水岩組，井田處於地下水補給區。逕流方式多由岩層傾向方向流動，排泄方式一是於地形低凹處以泉的形式排泄，另一方麵由人工開采形式排泄。
綜上所述，井田內2、3號煤層西部區賦存在區域侵蝕基準麵之下，但礦區批采標高849.99m，高於奧灰水水位755m，區內以大氣降水為礦井充水的主要來源，坡陡、溝多，大氣降水大部分迅速排出區內，井田總體為傾向北西的單斜構造，不利於地下水的聚積，不排除局部聚水構造存在。本礦現開采2號煤層，礦井充水主要來自井硐及煤層頂板之上含水層，2、3號煤層西北方向底板最低標高低於奧灰水水位，但不在批采範圍，故礦區內開采2、3號煤層現階段礦井水文地質仍屬以裂隙充水為主、水文地質條件簡單類型。總體03manbetx ，礦井突水02manbetx.com 對采掘影響不大。
二、目的和要求
1、目的：為了解決奧灰水對三水平下山采區的施工威脅，對該區進行水文地質調查與研究，獲得相關技術參數，為科學的指導該區安全生產提供依據，防止該區域的奧灰水突然湧出造成水患。
2、要求：按照《煤礦安全01manbetx 》、《礦井水文地質01manbetx 》、《礦井防治水條例》及公司文件要求進行編製。
三、突水因素03manbetx
采掘過程中，造成底板突水的因素是多方麵的，是多種因素綜合作用的結果.根據現場實際觀測及有關理論03manbetx ，認為影響底板突水的因素主要有以下幾個方麵.
1.礦壓
采礦過程中的礦山壓力，對工作麵底板具有嚴重的破壞作用，產生新裂隙，並“活化”原有斷裂，導致底板突水.
隨著采煤工作麵的推進，底板任一斷麵總是經曆超前支撐壓力壓縮破壞、采後懸頂卸壓膨脹破壞、采空區周邊剪切破壞、最後頂板冒落壓實的再受壓過程.其中采空區卸壓膨脹及其周邊剪切對底板破壞最嚴重，產生的裂隙最多.
礦壓對底板的破壞程度是不一樣的.根據現場觀測，工作麵初壓及周期來壓時頂板懸頂麵積最大，工作麵周圍煤體的支撐壓力及煤壁處的剪切力達到最大值，煤層底板最易造成破壞，底板最易突水。礦壓對底板的破壞作用與工作麵頂板岩性有關.工作麵頂板岩層越不易冒落，礦壓對底板的破壞作用越明顯，工作麵越易出水.礦壓的破壞作用不顯著，與底板出水不明顯.所以對頂板不易冒落的工作麵要及時采取措施，減少礦壓的破壞作用.
2.斷裂
斷裂構造是突水的主要因素之一，綜合分析其作用主要有：
(1)斷裂構造的存在破壞了底板完整性，降低了底板的強度.
(2)斷層上下兩盤錯動的結果，縮短了煤層與含水層的距離，甚至使煤層與含水層直接對口.
(3)斷裂帶破碎、軟弱，易形成導水通道.
(4)斷層帶充水成為充水帶，更使水文地質條件複雜化.
一般情況下，在斷層交叉複合部位、尖滅端、拐彎處、向斜軸部、轉折端及隱伏裂隙存在的工作麵因應力集中，易造成底板破壞突水，是預防的重點.
3.隔水層
隔水層對突水起阻擋作用，其阻水能力是由其厚度、岩性組合及力學強度決定的.厚度越大，越不易出水.其岩性組合及力學強度是控製底板岩層受采動影響的重要因素.當煤層底板岩層軟硬相間時，不易形成裂隙;當底板岩層自近(煤層)而遠，強度由弱到強時，岩層間易形成采動裂隙。煤層到底板含水層之間的距離由采礦破壞深度、有效隔水層厚度及導高三部分組成(導高是承壓水沿煤層底板導水裂隙上升的高度).起阻水作用的主要是有效隔水層厚度.如果礦壓對底板破壞深度大，導高又大，則有效隔水層厚度相對減小，工作麵底板就容易出水.因而我們隻有采取防治水措施，減少礦壓對底板的破壞深度，減小導高，才能增加有效隔水層厚度，預防出水。
4.含水層
含水層的富水性及水壓對工作麵底板突水具有重要作用。含水層的富水性是突水大小的物質基礎，它決定著突水後水害的規模及對礦井的威脅程度.富水性與其岩溶裂隙發育程度、逕流條件、構造發育情況及埋藏深度等因素有關。
含水層的水壓是工作麵底板突水的動力，表現為靜水壓力及動水壓力兩種形式.未突水前表現為靜水壓力，靜水壓力對隔水層裂隙具有頂劈擴大作用，水壓愈高，作用愈顯著;出水後承壓水頭降低，含水層的水位能轉化為動能，這是以動水壓力為主.其作用主要表現在出水後，裂隙被衝刷擴大，充填物質不斷被帶走，通道越來越暢通，出水量越來越大。
綜上所述，造成工作麵底板突水的因素很多，但概括起來主要有礦壓、斷裂、隔水層、含水層4個方麵.針對以上突水因素，因地製宜，采取相應的防治水措施，就能有效地預防出水.
五、 工作麵底板突水防治
根據以上分析，結合礦區實際，我們認為搞好底板突水防治主要從以下幾個方麵入手.
1.采取措施，減少礦壓對底板的破壞作用
縮短工作麵斜長.工作麵斜長對底板的影響，實際上是礦壓對底板的破壞深度問題.工作麵斜長越大，壓力越大，底板采動破壞深度增加，工作麵底板越易出水.據有關資料推導，工作麵斜長與底板破壞深度可用如下關係式表示
H=0.5L0.7
式中： H——采礦破壞深度，m; L——工作麵斜長，m.
根據我煤礦工作麵斜長與突水關係，我們認為在不影響產量、回收率等問題的基礎上，受徐灰、奧灰水威脅的工作麵斜長應不超過500 m.
2. 注漿改造是預防工作麵突水的有效措施
該技術通過地麵注漿站集中造漿、注漿，井下施工注漿孔向介於煤層和奧灰強含水層之間的薄層灰岩(即徐灰)注漿，是預防突水的綜合防治水技術，注漿改造作用及特點表現在以下幾個方麵：
(1)改變了含水層的富水性.在注漿壓力作用下，漿液沿裂隙擴散、沉析、結石，使奧灰岩溶裂隙基本上為粘土水泥漿充填，富水性大大減弱，甚至不含水.
(2)切斷奧灰與徐灰的補給通道.注漿過程中，在注漿壓力作用下，漿液沿徐灰與奧灰的聯係通道向下擴散、沉析、縮小或堵塞通道斷麵，減少或切斷了奧灰對徐灰的補給通道.
(3)加固了底板隔水層，提高其強度.
(4)注漿改造可消除導高，增加有效隔水層厚度.通過注漿改造，漿液能有效地充填含水層至隔水層的導水裂隙，消除導高，使原來含水、導水的裂隙帶變成純隔水層，增加了有效隔水層厚度，對預防出水極為有利.
3.預防斷裂出水
根據前麵分析，斷裂是造成工作麵底板突水的主要因素之一.“逢突必斷”已成為人們的共識.預防斷裂出水是礦井防治水工作的主要內容之一.具體內容包括以下幾個方麵：
(1)全麵分析區域構造特征，研究斷裂展布規律.根據每個麵的巷道揭露情況及鑽探資料，查明工作麵斷裂分布情況，為預防斷裂出水提供依據.
(2)按規定留設斷層煤柱，特別對於可能導水斷層，則需按規定留足防水煤柱.
(3)分析斷裂性質及力學特點，屬於張性導水斷裂，在巷道穿過前，要按規定提前探查並進行注漿加固，達到預期效果.否則不能直接揭露.
(4)對斷層交叉點、尖滅端、褶曲軸部等構造發育地段要重點加固防治，預防工作麵在回采過程中出水.
(5)巷道穿過斷層帶時，要加強支護，以防滯後出水.
(6)認真研究滑動構造特點，滑動構造易形成“層狀”充水帶，對底板威脅麵大.要及時分析資料，對滑動構造明顯的地段要重點防治.
4.疏水降壓
水壓是造成工作麵出水的重要因素，通過疏水降壓可以降低水頭壓力，減少水壓對底板的“頂劈”作用，預防出水.
四、探放水鑽孔設計
一、探水線、鑽孔深度、孔徑
為了落實好“預測預報，有掘必探，先探後掘、先治後采”的原則，確保安全掘進，確定工作麵迎頭為探水線，首先采用高分辨電法儀進行超前探測，探測深度不小於90米，根據每次探測結果分析確定重點防治區域，同時利用鑽探進行驗證，驗證無異常時鑽孔孔深60米，鑽孔超前距30米，幫距為20米，每打一次鑽可向前掘進30米。防治水設備采用高分辨電法儀進行超前探測，推斷重點防治水區域。探水采用ZYJ-380/210架柱式回轉鑽機，鑽杆Φ=79㎜，孔徑為79mm。
二、鑽孔數目及布置方案
結合高分辨電法儀超前探測和三下山擴區運輸巷掘進情況分析 ，掘進中每組探水鑽進3個探眼。呈左1、中1、右1扇形布置，探眼距煤層底板1米處水平鑽進，探眼鑽孔依次為角度依次為為0-20度。根據電法儀電測結果，特殊情況時進行加密布置探眼。
五、安全措施
1、探水工作必須嚴格執行 “有掘必探，先探後掘”的原則。技術人員要根據礦圖資料進行水情預測預報和充水條件分析。提出合理有效建議，並且報調度室及有關領導審批。
2、掘進工作麵在開工前要備好堵水材料，存放在掘進頭碼放整齊，並且必須配備一台完好的探水鑽和一台多級泵，保證排水管路暢通。
3、為了確切掌握探眼的覆蓋麵積符合要求，探水工作每班由生產技術科派技術員現場技術指導，班長負責落實，安全員、瓦檢員負責監督。
4、每次探水前瓦斯員必須先檢查瓦斯和通風情況，安全員檢查頂板和煤幫，技術員標定探眼位置，確認一切正常後報當班班長。
5、當班班長接到技術員、安全員和瓦檢員通知後，再認真檢查巷道行人是否暢通、排水設備及係統是否可靠，確認一切正常後電話彙報調度室，經調度室同意後方可開始探水工作。
6、探水人員在探水過程中要嚴格執行探放水01manbetx 01manbetx 。
7、探水鑽進必須有一名跟班領導監督執行，遇到問題及時處理。
8、每次探水完畢後，當班技術員必須將探水情況及時彙報礦調度室和探水隊隊長，同時將探水鑽孔布置圖交探水隊備案存檔，探眼由驗收員驗收合格後方能進行掘進。
9、巷道掘進到允許掘進位置時必須停止掘進，進行探水，安全員要及時向調度室和安全科彙報探眼深度和當班掘進進尺，並認真填寫探水記錄牌板。調度室和安全科要對彙報清況記錄備案。
10.探水鑽進時發現煤岩鬆軟、片幫、來壓或者鑽眼中水壓、水量突然增大和頂鑽等透水征兆時，應當立即停止鑽進，嚴禁拔出鑽杆。由跟班領導負責向調度室彙報，調度室召集有關科室及主管領導進行分析並製定方案。
11、安全員、瓦檢員要隨時檢查探眼，隨工作麵前掘探眼暴露在巷道煤幫時，無異常情況要及時采用水泥、砂漿進行封堵，以防有毒有害氣體湧出。
12、所有作業人員包括隊長、安全員、瓦檢員都必須現場交接班，並將當班存在問題及處理結果記錄在交班記錄本上。
13、安全員當班隊長在交接班時必須把當班掘進長度、剩餘掘進長度交接清楚，以保證安全距離不小於30米。
14、在探水點附近要安設電話和報警裝置，遇到水情及時向調度室彙報。
15、在探水施工中，遇到含水層、斷層、陷落柱和積水區之前，應停止鑽進，安好防水閘門後再繼續鑽進。
16、及時清理好巷道，保證安全撤離路線暢通無阻。
17、根據工作麵探水情況，探水鑽孔可兼作放水孔。如探至水量較大或有其他水體時要編製放水措施，進行放水作業。
18、施工地點避災路線：三下山擴區運輸巷→西大巷進風巷→副平硐運輸大巷→地麵
2011年3月
