井下钻孔探放水控制水害论文

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编者按：本文主要从地质、水文地质概况；水害预防处理措施；探放水工程的实施；成果及结论；问题和建议进行论述。其中，主要包括：地理位置位于山西省朔州市朔城区下团堡乡刘家口村西北部、东坡煤矿及扩区位于神头泉流域径流-排泄区、含(隔)水层组、井田内依据地下水的含水介质类型可划分为两大类、矿井涌水量、矿井采用外排式排水、编制了预防金坡矿采空区突水应急救援预案、实施疏放水工程、钻孔疏放为主,向采空区施工一定数量的探放水钻孔、完善排水系统、预计最大水量200m3/h,矿井中央泵房排水能力可以满足排水要求、没有测量点标高、房柱间隔、巷道高度等资料,给探放水钻孔设计带来困难、充水水源,是相邻金坡煤矿被关闭后停止供风排水、充水通道,是金坡矿与东坡矿井下相透的巷道或是直接采透工作面之间的隔离煤柱等，具体请详见。

山西中煤东坡煤业有限公司隶属中煤集团股份公司,矿井管理由中煤集团进出口公司,地理位置位于山西省朔州市朔城区下团堡乡刘家口村西北部,行政区划隶属朔州市朔城区及平鲁区所辖。矿井设计生产能力150万吨/年,主要环节预留生产能力300万吨/年。

一、地质、水文地质概况

东坡煤矿及扩区位于神头泉流域径流-排泄区,七里河在本区西南边界外斜穿而过,该河是平朔矿区主要河流之一,发源于西部西石山脉山麓石灰岩山区,河流全长约37km,最大洪峰流量为22m3/s。本区内较大沟谷为窑沟,从东部横贯南北,平时流量很小,雨季洪峰流量较大,沿途下渗。由于井口地处黄土梁上,洪峰到来之时不受其影响。本区煤层均位于最低侵蚀基准面之下。

1.含(隔)水层组

(1)含水层组:井田内依据地下水的含水介质类型可划分为两大类,即碳酸岩岩溶裂隙含水层组和碎屑岩裂隙含水岩组。

(2)主要隔水层组:石炭系中统本溪组隔水层、石炭系上统太原组及二叠系隔水层和第三系上新统隔水层。

本矿井水文地质类型为水文地质中等类型。

2.矿井涌水量:根据本井田勘探地质报告预计的矿井涌水量,产量为150万吨时矿井涌水量为150m3/h,最大涌水量200m3/h。达到300万吨到时产后矿井正常涌水量200m3/h,最大涌水量300m3/h。试生产期间矿井正常涌水量为46.0m3/h,最大涌水量60m3/h。

3.矿井采用外排式排水。中央泵房安装排水能力280m3/h的离心泵三台,主井布设直径9吋的排水管路2两趟,井底设内外水仓各一个,总容量为1600m3。现有排水能力基本满足了矿井防水抗灾需要。

二、水害预防处理措施

金坡矿关闭后,依据矿管部门提供的金坡矿开采资料,编制了预防金坡矿采空区突水应急救援预案。当18#密闭出水后,我们又编制了1007大巷水害预防处理措施,主要内容有以下几方面。

1.实施疏放水工程

以钻孔疏放为主,向采空区施工一定数量的探放水钻孔,以达到疏放水、消除水害威胁的目的。探放水钻孔布置的原则是:

1)探放水孔布置在1007大巷中,共布置3组,每组2～4个孔,钻孔方向尽量与老空区采掘巷道垂直。

2)探放水钻孔必须安装孔口管和法兰盘,孔口管长度不少于5m,用水泥砂浆固结,进行控制疏放水。

3)保留所施工的钻孔作为今后的长期放水孔兼观测孔。

4)每处探放水孔,均必须按照相关规程规定的技术要求,编制专门的技术设计,并严格按设计施工,确保达到设计要求。

2.完善排水系统

预计最大水量200m3/h,矿井中央泵房排水能力可以满足排水要求,但1007大巷、主排水管路等还需要做好以下准备:

1)主排水系统:在1007大巷布设排水管路,以“三通”连接到探放水钻孔的孔口管上,通到中央泵房,形成自流系统。排水管路采用6寸钢管(根据探水钻孔数量、位置接相应的三通),沿巷道西侧布设,经措施巷、主井皮带下部,到中央水仓。

2)临时排水系统:除现有3台水泵和相应的排水管路外,另备用1台50m3/h水泵及相应的排水管路。

3)应急排水系统:沿巷道西侧施工排水沟,以防水量突然增大。

3.由地测部立即编制《1007大巷防突水专项应急预案》,签发后给有关领导、部门和区队。特别是在1007大巷施工的炮掘队,要求分班组织学习,要知晓每个现场职工,一旦发生紧急情况,按预案中的避灾路线进行撤离。同时准备必须的应急物资。

4.水情实时跟踪监测

1)将现场出水点进行统一编号,并填绘到图纸上。

2)炮掘队每班三次项调度汇报出水量变化、排水以及有无新增出水点等情况。

3)地测部门做好水量、水位等变化情况分析记录,一旦发现异常,及时提出补充处理方案。

4)所有出水点在正常情况下不得关闭,保持正常疏水。

三、探放水工程的实施

由于两矿井下采空区相通,积水相连,为预防突水事故,探测老采空区积水势在必行。但具体位置和参数的选择是探放水的关键,由于东坡煤矿为原小煤窑整合矿井,仅有的采掘范围布置图上,没有测量点标高、房柱间隔、巷道高度等资料,给探放水钻孔设计带来困难。若钻孔位置和参数选择不当,不仅造成工程浪费,还会贻误时机。我们在资料很少、时间紧迫的情况下进行现场查看和资料分析,把老巷的位置上图放大,而后在根据煤层底板等高线推测钻孔的施工角度,最终确定钻孔的位置和参数。在施工过程中,我们采取边探测、边分析、边修改设计的方法,不断完善探测孔的技术参数。

四、成果及结论

采用井下钻孔探放水是最直接有效的防治水措施,为安全有效地做好井下探放水工作,我们聘请专业施工队伍承担探放水钻孔的施工任务,并按照有关规定编制探放水设计。到面前为止,已经圆满完成了探放水工程,有效地控制住了老空区水害,水位在逐步下降,老空区水对矿井的安全威胁已基本消除。截止2009年3月底,共放出金坡矿老空区水约11万m3。主要结论如下:

1.充水水源,是相邻金坡煤矿被关闭后停止供风排水,矿坑水位上升后进入东坡矿原9#煤采空区。

2.补给水源,金坡矿采空区的直接补给水源是9#煤顶板砂岩水,而9#煤层顶板砂岩水的补给来源是大气降水。

3.充水通道,是金坡矿与东坡矿井下相透的巷道或是直接采透工作面之间的隔离煤柱。

4.初步推测金坡小窑老空区的补给水量在50m3/h左右,而老空区积水大部分存于1007m以下至990m之间的采空区中。

五、问题和建议

由于东坡井田地质、水文地质勘探程度不足,加之周边小煤窑和原东坡矿开采资料缺乏,给矿井防治水工作带来困难,需要通过补充勘探、物探等手段加以解决,重点做好以下工作。

1.必须查明周边小窑开采情况,特别是越界开采小窑的开采层位、范围,采空区积水范围、积水量等情况。

2.在1007～990m之间的采空区存有大量积水,在今后开采9#煤层时,要作为矿井防治水工作的重点之一。

3.矿井生产中必须坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则,尤其是井田边界附近更要加强探测工作,以消除相邻小煤窑的水害威胁。