煤矿中长期防治水规划

山西平遥县兴盛煤化有限责任公司温家沟煤矿中长期防治水规划(20122017年)单位：总工：部长：编制：二一六年十二月目录1 概 况 11.1 以往地质、水文地质工作简述 11.2 矿井四邻关系 21.3 地质概况 41.4 水文地质概况 62 矿井防治水系统安全评价 72.1主要水害因素分析评价 72.2 带压开采条件初步评价 82.3 主排水系统能力评价 92.4 矿井水文地质类型划分 103 矿井防治水规划总体思路 114矿井防治水规划目标 124.1 安全指标 124.2业务指标 125 矿井防治水总体规划 135.1 水文地质补充勘探 135.2底板奥灰承压水探查和防治 145.3构造水的探查与防治 145.4 采空区水的探查与防治 155.5 顶板砂岩水的探查与防治 155.6地表水防治 156 矿井生产衔接规划 177 矿井日常防治水工作 197.1 掘进工作面防治水工程 197.2 回采工作面防治水工程 198 矿井防治水重点工程项目 248.1防治水系统建设 248.2 防治水工程项目 268.3 防治水科研项目 278.4 地测防治水报告修编 299 矿井防治水配套措施 329.1建立应急救援体系 329.2成立防治水指挥部 329.3明确避灾路线 329.4 组织抢险队伍 339.5 配备抢险材料 339.6突水应急处理 339.7 建立奖惩机制 3510 结论 36*煤矿矿井中长期防治水规划(20122017年)*煤矿地质条件相对复杂，矿井水文地质条件为中等类型。2009年，*煤矿特委托煤炭科学研究总院西安研究院进行*煤矿带压开采防治水技术研究项目研究，该项目研究成果中，提交了*煤矿中长期防治水规划(以下简称西安院规划)。该规划主要完成了以下任务：1、分析、研究*煤矿已有区域地质、水文地质资料(包括15#煤);2、进行矿井主要水害因素分析及受水威胁程度评价;3、提出矿井水害防治总体思路和技术路线;4、提出矿井防治水技术方案和相应的防治水研究项目及工程项目;5、结合矿井中长期采掘计划，提出矿井防治水工程和研究项目进度安排，并提出防治水工程费用概算。2009-2011年，矿井依据该规划完成了三维地震勘探、补充地质勘探、水文监测孔等地质勘探工程，进一步查明了水文地质条件，收集了一些水文地质资料，根据2011年省安全监察检查时相关水文专家的建议，特结合最新的实际情况对该规划进行修编。本次修编的期限为2012年2016年，共五年。因矿井概况、地质概况、水文地质概况变化较小，相关内容从略，只对变动部分进行补充。其它部分特别是中长期防治水工程计划进行了详细说明和规划。1 概 况1.1 以往地质、水文地质工作简述一、地质工作1、2004年10月至2005年6月，*煤田地质勘探114队共施工钻孔20个，进尺9967.53m。其中水文孔3个，进尺1697.86m，抽水6层次。2、2011年11月至今，*有限责任公司勘探队正在施工西盘区补充地质勘探工程，设计4个钻孔(即补1、补2、补3和补4钻孔)，计划进尺2462m。未完工。二、水文地质工作1、2004年10月至2005年6月，*煤田地质勘探114队共施工水文孔3个，做了6次抽水试验，其中5次抽水试验质量评定为合格，一次为抽干。2、2010年10月2011年8月，*公司施工*(G1#水文孔)，进尺终孔深度889.82m，终孔层位为奥陶系中统上马家沟组(O2s)。3、2011年10月至今，*公司正在施工郭家庄、西田良水文孔，设计孔深分别为1018m和600m。未完工。4、2012年2月，*有限责任公司勘探队正在施工兴旺庄水文孔，设计孔深为805m。未完工。三、物探工作1、*省煤田地质局物探测量队2004年9月、2005年4月分别对*煤矿田东翼大巷和首采盘区1.367km2、西翼西一盘区2.023km2的范围进行了三维地震勘探，在三维地震勘探范围内发现了落差318m的断层20个，陷落柱9个。2、2010年11月2011年1月，*地宝能源公司实施了东盘区三维地震勘探项目，勘探面积1.3km2。3、2010年11月2011年1月，*水文物测队实施了西盘区三维地震勘探项目，勘探面积2.6km2。至此，全区完成三维地震勘探工程。4、2011年4月2011年12月，*省地球物理化学勘探院实施了东盘区瞬变电磁勘探工程，勘探面积2.6km2。5、2011年11月至今，*省煤田地质局物探测量队正在实施西盘区瞬变电磁勘探工程，勘探面积5.51 km2。1.2 矿井四邻关系2009年前调查，*煤矿周围矿井主要有赵庄煤矿、慈林山煤矿、色头煤矿、望云煤矿、长平煤矿等。据到*县国土资源部门最新的调查资料，*煤矿除上述矿井外，还有*煤矿、*煤业、*煤矿等，均批准15#煤层。已经掌握的具体资料见下表1和附图：图1*煤矿与相邻矿井位置关系图1.3 地质概况2.1.1 井田构造本井田位于晋(城)获(鹿)褶断带南段的韩店至*间褶断带西侧，武(乡)阳(城)凹褶带东侧。区内构造主要受新华夏构造体系的控制，全井田总的为一走向北北东，倾向北西，倾角5°左右的单斜构造，在此基础上伴有次级宽缓褶曲和小型断裂，断层附近地层倾角达15°以上。区内主要断层和褶曲的走向多为北北东向;西北部褶曲因受后期构造运动的影响向西偏转成北东东向，如郭家庄向斜。本井田大部为黄土覆盖，局部有基岩出露。1、断层目前*煤矿经三维地震勘探，共发现72条大中型断层。断层大都为正断层，延伸长度不大，从几十米到数百米不等，落差3290米，一般只有几米。其中对安全影响较大的断距大于30m的断层共五条，即东南部的庄头正断层、DF31、DF32和DF55等正断层，西部的兴旺庄南正断层。上述断层均属于张性断层，可能形成导水通道，将会沟通岩溶水主要含水层，因煤层都在奥灰水位之下，岩溶水就会沿断层侵入含煤地层和矿井，造成水害事故。(1)庄头正断层：位于团山、东田良、庄头、黄耳沟、北王庄、柏枝庄一带，北与长治断层斜交。呈“S”型展布，倾向北西，倾角大约为70-75°。落差290m，区外有钻孔控制。根据*省沁水煤田*矿区赵庄勘探区详查地质报告报告，施工1601钻孔孔深接近断层时，岩芯强烈破碎，钻进中冲洗液消耗量为11.808m3/h，说明该断层破碎带不仅导水而且可能富水。该断层使太原组各可采煤层与中奥陶统灰岩强含水带直接接触，对煤层开采具有一定的威胁。慈林山煤矿在断层附近开采时，发现顶板淋水现象严重，排水量增加，说明该断层具有一定导水性。(2)兴旺庄南正断层：由西南至东北穿过整个井田，是本井田内最大的一条断层。走向NE，倾向SE，倾角7080°。区内最大落差30m，控制长度1310m。落差两端小，中间大。该断层使太原组各可采煤层与中奥陶统灰岩含水层与松散岩类含水层发生水力联系，增加了煤层的充水性。(3)DF31正断层：位于井田东部，由南到北，贯穿全区，走向N49°E，倾向NW，倾角70°左右，区内控制长度700m，并向南、北边界延伸出区外。该断层错断3号、15号煤层，控制最大落差40m。(4)DF32：位于井田东部，由南到北，贯穿全区，走向N52°E，倾向NW，倾角70°左右，区内控制长度1190m，并向南、北边界延伸出区外。该断层错断3号、15号煤层，控制最大落差36m。(5)DF55：位于井田东部，走向N56°E转S82°E，倾向SE，倾角78°左右，区内控制长度1076m，断层两端均延伸至庄头正断层，该断层错断3号、15号煤层，控制最大落差51m。2、陷落柱根据目前三维地震勘探资料，在三维地震勘探范围内发现陷落柱34个。据最新的东翼瞬变电磁探测结论，东盘区勘探区内共有陷落柱4个，推断解释了富水导水陷落柱1个，为DX24;推断解释了中富水弱导水陷落柱2个，分别为DX17和DX25;推断解释了弱富水弱导水陷落柱1个，为DX16。西盘区瞬变电磁工程正在进行中。1.4 水文地质概况3.1.1 主要含水层2010年10月2011年8月，*公司施工*(G1#水文孔)，进尺终孔深度889.82m，地面标高1005.763m，3#煤煤层底板标高为575.063m。终孔层位为奥陶系中统上马家沟组(O2s)。根据该孔的水文地质资料，仅对奥陶系中统的水文地质资料进行补充：1. 中奥陶统峰峰组石灰岩岩溶裂隙含水层区内稳伏于煤系地层之下，未见出露。由石灰岩、泥质灰岩及白云岩等组成，为区内主要含水层组。该含水层组富水性中强。据邻近收集的抽水资料单位涌水量40L/s.m左右，水位标高在+640+680m左右，水质类型为HCO3-·SO42-Ca2+·Mg2+型。井田内4602号钻孔O2含水层抽水试验资料为：q=0.0460L/s.m，水位标高+724.8m，水质类型为HCO3-K+Na+型。*(G1#水文孔)施工情况，3号煤层长度采取率90%，重量采取率90%，煤层结构清楚，无污染;钻探确定煤层埋深425.87430.99m，煤层厚5.12m，夹一层泥岩,煤层结构4.55(0.25)0.32，测井解释煤层埋深425.50430.70m，厚5.20m，煤层结构4.60(0.20)0.40，厚度误差0.07m，深度误差：顶面0.37m，底面0.29m。取测井资料计算煤层底板标高。该孔共进行了五个试段的抽水试验。第四抽水试段是对峰峰组及上马家沟组顶部含水试段进行抽水试验，抽水试验日期开始于2011年4月6日，结束于4月10日，抽水试验进行了3个降深，降深分别为10.28m、6.85m、3.96m, 对应的稳定涌水量为3.522L/s、2.884L/s、2.030L/s, 单位涌水量为0.343L/s.m、0.421L/s.m、0.513L/s.m，静止水位为371.48m，恢复水位为371.90m;第五抽水试段是对峰峰组及上马家沟组含水试段进行抽水试验，抽水试验日期开始于2011年8月7日，结束于8月9日，抽水试验进行了3个降深，降深分别为25.94m、17.85m、8.28m, 对应的稳定涌水量为8.696L/s、7.278L/s、4.883L/s, 单位涌水量为0.335L/s.m、0.408L/s.m、0.590L/s.m。静止水位为374.89m，恢复水位为374.91m。计算采用水位为374.89m，水位标高630.873 m。2 矿井防治水系统安全评价2.1主要水害因素分析评价根据西安院规划，矿井主要有水害有顶板含水层水、太原组灰岩岩溶裂隙含水层水、奥陶系灰岩含水层水和采空区水四项。1、顶板含水层水3#煤层顶板主要含水层为第四系松散岩类孔隙含水层、二叠系上统上石盒子组砂岩裂隙含水层和二叠系下统下石盒子组裂隙含水层等。根据*煤矿采掘工作面防治水技术措施中对顶板导水裂隙带发育高度计算结果，*煤矿顶板导水裂隙带发育高度约为65.173.25m。根据钻探资料判断，在这一范围内主要涉及3#煤顶板二叠系下统*组K砂岩裂隙含水层和二叠系下统下石盒子组K8砂岩裂隙含水层。上述两含水层都为富水性不均匀的裂隙承压弱含水层。根据现井下涌水观测资料，井下涌水主要来自顶板砂岩裂隙含水层。顶板淋水水压、水量随时间推移减少，这是矿井顶板涌水的显著特征之一。从地层上下关系看，第四系松散岩类孔隙含水层、二叠系上统上石盒子组砂岩裂隙含水层是3#煤层间接充水源，可广泛接受大气降水，缓慢地由上而下渗透，补给下伏各砂岩含水层以及下部灰岩含水层隐伏露头区。二叠系下统*组K砂岩裂隙含水层和二叠系下统下石盒子组K8砂岩裂隙含水层是3#煤层直接充水水源，是矿井水害的主要影响因素之一。2、太原组灰岩岩溶裂隙含水层水太原组灰岩岩溶裂隙含水层含K2、K3、K4等薄层石灰岩岩溶含水层，据钻孔抽水资料，单位涌水量为0.004L/m.s，属弱含水层，底板不突水或突水可能性小主要是对较完整的底板而言，如果隔水层存在陷落柱或断层等导水构造，不仅使岩层承受水压能力降低，而且各层灰岩水会发生水力联系，甚至与奥灰水沟通，所以要重视井田内各层灰岩发生突水的可能性，其中K2灰岩厚度较大，富水性较好对矿井充水影响较大，是构成矿井水害的主要影响因素之一。3、奥陶系灰岩含水层水奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层厚度大，富水性好，与3#煤层间距平均123.86m左右，一般不可能直接发生突水。奥灰水有可能通过隐伏导水陷落柱、断层和裂隙密集带等地质异常体突入矿井，成为煤层底板发生突水的最重要的水源，是构成矿井水害的主要影响因素之一。4、采空区水采空区中大量裂隙的存在，为地下水的径流创造了良好条件，沟通或加强了与上覆含水层的水力联系，并成为这些含水层水进入矿井采空区的通道，裂隙以及顶板冒落岩块间的空隙，成为储存地下水的巨大空间。根据最新调研资料，在井田东南部有*煤矿、*煤矿和*煤矿等。虽然受庄头正断层的阻隔，对本矿井的安全采掘影响较少，但也应引起高度重视。同时随着*煤矿未来采空区面积的不断增加，应特别重视对采空区水的探查与防范，在将来采空区水也是构成矿井水害的主要因素之一。2.2 带压开采条件初步评价煤层底板受承压水威胁，在不疏降承压水头，或经济、技术条件许可情况下，有限疏降承压水头条件下，充分利用煤层底板至承压含水层间隔水层的阻水性能，实施安全开采的技术称为带水压开采技术，或简称为带压开采技术。与华北型煤田类似，*煤矿3#煤开采主要应采用带压开采技术。1 、突水系数公式评价带压开采安全的标准是突水系数。六十年代由煤炭工业部组织的焦作会战提出的突水系数是：式中：P-水压值(Mpa)M-隔水层厚度(m)2 、突水危险性评价标准3#煤层底板含水层包括K2、K3、K4、K5等岩溶裂隙含水层及奥灰含水层，其中K3、K4、K5含水层富水性弱，虽然水压较高，对3#煤层威胁很小。奥灰含水层是本井田威胁3#煤层开采主要含水层，本次带压开采条件评价主要针对奥灰含水层进行。根据峰峰、焦作、淄博、井陉等四大矿区突水系数的统计成果确定临界突水系数为0.06MPa/m。其突水的判别模式为：T>Ts 则突水;T=Ts 临界状态;T式中Ts为临界突水系数，上述判别模式成为判断承压水能否突水的标准，并成为带(水)压开采技术的依托，对推广和应用带压开采技术起着推动和促进作用。根据实践经验，突水系数理论比较适用于完整地段带压开采安全性评价。3、3煤层带压开采条件初步评价西安院规划只利用4602号一个奥灰水文孔资料。4602号水文孔奥灰水位平均标高+724m，3#煤层底板标高+438.41m，属带压开采，3#煤层底板至奥灰顶面厚度约109.01m，计算得3#煤层底板奥灰含水层水的突水系数为：0.0362Mpa/m，小于临界突水系数0.06 Mpa/m。本次施工完毕*(G1)水文孔，该孔处水位标高630.873 m。3#煤煤层底板标高为575.063m。属带压开采。隔水层厚度方面，经过分析，本区奥灰顶面至3#煤层底面地层总厚度平均123.86m左右，3#煤层底板采动破坏带深度16.92m，据本井田地质勘探资料钻孔钻进至K5薄层灰岩含水层上覆岩层时消耗量及水位均无明显变化，所以3#煤层底板隔水层原始导高带可以暂时忽略。经计算，3#煤层底板的有效保护层厚度为106.94 m。其中薄层灰岩、砂岩类岩层和煤层属抗变形好的岩层，平均占56.79%左右，而隔水性好的岩层，即泥岩类岩层占43.21%，这些岩层在垂向上成平行复合结构，说明该底板具有较好的带压开采条件。因此重新计算全区突水系数，奥灰水水压值为0.562.85Mpa，3#煤层底板奥灰含水层水的突水系数为：0.00520.0267Mpa/m，小于临界突水系数0.06 Mpa/m。在无导水断层、导水陷落柱等异常地质构造沟通的情况下一般不会发生突水，应在加强矿井防治水工作的情况下进行带压开采。但是奥灰突水的发生受多种因素的影响，导水断层、裂隙密集带或导水陷落柱是主导因素，采矿活动为诱发条件，采矿一旦扰动和激活这些导水构造，有可能发生透水事故。2.3 主排水系统能力评价1、矿井涌水量预计据西安院规划，矿井正常涌水量主要由矿井掘进工作面及大巷涌水量和回采工作面涌水量等组成。矿井正常涌水量预计为125.25m3/h。矿井最大涌水量预计为214.71 m3/h。随着矿井开采，采空区面积增加时，矿井涌水量也会随之增大。截止目前，矿井正常涌水量为61.4m3/h，最大涌水量为162.3 m3/h。2、矿井排水能力评价*煤矿采用单水平开采。副立井井底附近设有井底水仓和水泵房，排水管路沿副立井敷设，矿井涌水排至地面经处理后排放，排水高度482.5m。排水选用5台MD155-67×9矿用耐磨泵，两台工作，两台备用，一台检修。正常涌水时两台工作，最大涌水时四台工作。MD155-67×9水泵额定流量为155m3/h，额定扬程为603m，配套电动机功率为450kW，电压为10kV。排水管路钢管选取273无缝钢管。井筒的管路分为273×12和273×9两种规格，共两趟，一趟工作，一趟备用。排水管路在泵房内采用法兰连接，在井筒中采用快速管接头连接。为防止水锤冲击，有效保护排水管路和水泵设备，选用微阻缓闭止回阀。井底水仓开口设在井底车场北端绕道、最低点处，分主水仓和副水仓。设计水仓有效长度270m，净断面9.1m2，有效容量2457 m3。经计算，矿井主要水仓有效容量满足煤矿安全规程规定要求。水泵、水管数量满足煤矿安全规程要求。2.4 矿井水文地质类型划分根据西安院规划和*煤矿水文地质条件类型划分报告，*煤矿田3#煤开采矿井水文地质类型均为中等类型。3 矿井防治水规划总体思路依据煤矿安全规程、煤矿防治水规定，结合目前矿井采掘现状和防治水研究现状，防治水规划的总体思路如下：坚持“生命高于一切，一切服从安全”的理念，牢固树立“有掘(采)不探就是事故”, “水害隐患不查明就是事故”的理念，着力构建“探测超前、预报准确、防治科学、管理到位”的煤矿防治水工作体系，坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”规定，落实“防、堵、疏、排、截”五项综合措施。深入推进“31·32·33·35”承压水开采安全管控体系，持续完善分类分级分色的水害预警机制，扎实开展好矿井防治水各项工作。3个“一”：即建立一个机制，执行一个标准，落实一个方法。建立一个机制，就是结合矿井实际，建立分类分色分级水害预警机制，预警机制根据煤矿防治水规定，将矿井水害分为地表水、孔隙水等十项，预警信号按照灾害的严重性和紧急程度，分为蓝色、黄色、橙色和红色四种颜色，分别代表一般、较重、严重和特别严重四种级别，并根据不同类型水害的特点，建立了地质水文勘探、预警信息、应急反应、处置措施等四步识别标准。执行一个标准，就是加强地测防治水安全质量标准化工作，高标准严要求，认真搞好本专业标准化资料建档，归档工作，认真建立健全各种水文基础图纸，努力实现水文地质信息计算机管理。落实一个方法，就是在地测防治水工作中，形成了一套“地面和井下相结合，物探、化探和钻探相验证”的综合探测方法。3个“二”：即坚持两个原则，执行两项措施，做好两个预报。坚持两个原则就是坚持“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的防治水原则，坚持“有掘必探，先探后掘，有采必探，先探后采”的探放水原则;执行两项措施就是严格执行掘进工作面承压水防治措施和回采工作面承压水防治措施等两个措施;做好两个预报就是坚持做好地质构造预报和水文地质预报两项预报，通过年报、季报、月报、周报和临时性预报等不同的方式，对各采掘工作面进行了详细的预测预报工作。3个“三”：即加强三专保障，固化三项流程，建设三不工程。加强三专保障，就是为防治水工作提供“专业技术人员”、“专用探放水设备”、“专门探放水队伍”三项保障;固化三项流程，就是根据管理层、技术层和操作层等层次的不同，形成了业务管理流程、专业技术流程和工序操作流程三套流程;建设三不工程，就是强化“不超掘、不淹巷、不透水”的地测防治水专业的三不工程建设。其中不超掘是指：确定四项探放水指标(探测距离、准掘距离、已掘距离、剩余距离)，循环探测，班班交接，保证巷道不发生超掘现象;不淹巷是指：掘进前安装满足最大涌水量排水要求的热备排水系统，系统终端距掘进面迎头不超过30m，回采前安装满足2倍最大涌水量排水要求的热备排水系统，系统终端距切眼不超过50m;不透水是指：通过勘探、物探、钻探、化探和巷探等综合探测手段，彻底查清水文地质资料，确保采掘工作面不发生透水事故。3个“五”：即执行“五步”管理，加强五层监查，防范五类水害。执行“五步”管理，就是地质测量部牵头加强水害隐患排查，严格执行“五步”闭合管理法。加强五层监查，就是加强探放队现场检查、技术员技术监督、地测部业务监管、安监部安全监察、集团公司督导督查等五层管理监督检查工作。防范五类水害，就是根据我矿水文地质类型和特征，重点防范底板奥灰承压水、构造水防治、顶板砂岩水防治、地表水防治、采空区积水防治，确保防治水各项措施落实到位。4矿井防治水规划目标4.1 安全指标1、杜绝水害伤亡事故及重大非伤亡事故;2、做到不突水、不淹面、不超掘;3、矿井地测防治水安全质量标准化工作保持企业一级水平。4.2业务指标1、物探总进尺8000m/年;2、钻探总进尺60000m/年;3、地质构造钻探进尺5000m/年;4、疏放水进尺3000m/年;5、疏放水量80000m3/年。5 矿井防治水总体规划5.1 水文地质补充勘探1、水文地质钻探根据西安院规划，井田内共需要布设水文地质钻孔4个，全部都为地面孔，其中2个奥灰孔，1个K2灰岩孔，1个K8砂岩孔。 根据井田开拓和掘进实际，以及中南铁路影响，经过讨论研究，对钻探位置进行了调整，调整后的钻孔相关信息见附图。同时根据西安院规划，利用本次设计的4个水文地质钻孔，初步建立地下水动态观测网。2、水文地质物探西安院规划共选取了五种水文物探方法，具体见下图2。三维地震勘探和瞬变电磁技术在地面应用，井下坑道无线透视探测技术和音频电穿透法用于采煤工作面回采前探测，井下直流电法用于工作面或堵头巷道探查。图2 物探方法选择及作用图解除上述五种方法外，2010年开始，通过与华北科技学院合作，增加了井下瞬变电磁探测、高密度电法探测等两种物探方法。通过试验，两种方法效果较好，可以做为井下直流电法、井下音频电透法的有效补充和替代手段。3、水文地质化探矿井已经购置水源快速识别仪，可以有计划地对不同地点采取水样，进行分析研究，进一步揭示矿区(井)水化学背景特征，建立不同含水层水质的判别模型，从水质分析成果上判定出水水源，为采取对应的措施提供依据和指导。4、抽水试验水文地质抽水试验是以地下水井流理论为基础，在实际井孔中进行抽水和观测水位变化;研究、评价含水层的水文地质特征与富水性，确定含水层的水文地质参数，为预计矿井涌水量和矿井水害防治提供依据。根据西安院规划，拟对水文地质补充勘探中设计的四个奥灰孔进行抽水试验。抽水试验方法为两种。一种是单孔稳定流抽水试验。第二种是孔组定流量非稳定流抽水试验。5、 岩石物理力学性质测试水文地质补充勘探钻孔施工过程中，采取3#煤层顶底板隔水层的岩样，进行岩石物理力学性质测试，测试结果可为顶、底板隔水性能评价，判定煤层底板突水提供参数和计算依据。5.2底板奥灰承压水探查和防治*煤矿井下采掘工作面全部为带压开采，水源来自于3#煤层下部的奥陶系灰岩含水层。井田内奥灰水水位标高为+630.873724.08m，3#煤层底板标高约在+438.73m+578.69m之间，低于奥灰水位约140290m，承压值1.42.9Mpa之间。矿井采掘工作面的奥灰承压水防治是矿井防治水工作的重中之重。因此需要认真做到以下几点：完成奥灰承压水防治科研项目，准确查明矿井水文地质条件;采用综合勘探手段，查清水文地质资料;进行水文补充勘探，施工水文孔，建立完善奥灰水动态观测网;进行地面联合抽水试验，查明奥灰含水层的特征，实时监控奥灰水变化情况;利用水文地质资料，科学合理设计和布置采掘工作面;严格执行带压采掘安全技术措施，保证探放水工作按措施要求进行。5.3构造水的探查与防治岩溶陷落柱是华北地区石炭二叠系煤田中底板岩溶裂隙水的重要充水通道，沟通各含水层造成极复杂的水文地质条件，并能直接将奥灰水导入煤系地层，给矿井安全造成极大的威胁。但是陷落柱的导水性是受多种条件和因素控制和影响的，而各种因素又是彼此促进和相互制约的，并非所有岩溶陷落柱都可构成充水通道，只有处在现代岩溶水强径流带和集中排泄带并隐伏埋藏在地下水头面以下者，才能构成突水的潜在威胁，造成突水危害。对导水陷落柱的探查不能仅仅依靠单一的技术手段，要通过水文地质分析、水文地质试验、综合物探技术、钻探技术多层次综合探查，逐渐逼近的方法确定导水陷落柱的位置与形态。防治断层导水的基础是对断层的探查。当巷道掘进至断层附近时，首先采用电法超前探测技术对断层进行探测，初步确定断层位置，再采用钻探进行验证，精确探查其落差、倾角和水文地质性质。在对断层探查的基础上针对断层留设防水煤(岩)柱以及在对断层探查的基础上设计巷道过断层方案。如采取留设安全煤柱、注浆加固等措施进行处理。构造水防治尤其要利用综合探测手段，来查明的导水构造或富水异常区，对地面物探查出的富水、导水构造(断层、陷落柱)或异常区进行钻探验证，对已经确定的富导水构造，必须采取注浆封堵或留设防水煤柱等措施进行处理，不得盲目采掘。5.4 采空区水的探查与防治我矿井田中部和东南部井田边界以外有*煤矿等小煤窑，在其附近采掘时，易发生采空区透水事故。因此必须坚持“有掘必探，有采必探，先探后掘、先探后采”的探放水原则，严格按规定要求编制和执行探放水设计和措施，尤其要进行详细的单孔设计，做到不漏巷，不漏探，同时地面要定期收集、调查和核对相邻煤矿和废弃的老窑情况，在相关技术图纸上标出其井田位置、开采范围、开采年限和积水情况等。5.5 顶板砂岩水的探查与防治我矿3#煤层上部为K和K8砂岩，砂岩内裂隙含水较大。特别是回采工作面初采期间，顶板砂岩水是防范难点。因此在回采前，要深入研究煤系地层含水层的富水性、赋存条件和裂隙富水带的分布规律，充(突)水点分布与构造的空间关系，补给条件等。根据综合勘探及矿井充水性调查，结合物探和钻探资料编制相关图纸，然后编制放水设计及安全技术措施，最后实施煤层上部砂岩裂隙含水层水的疏放工作。对疏放水效果进行检验，并经过安全评价后，方可进行回采。回采期间要加强涌水量观测，完善防排水系统，保证排水系统能力达标。5.6地表水防治我矿黄土层较厚，地表水较为丰富，水位标高较高，附近发育有田良河，因此地表水防治也是一项重要水害防治工作。雨季前必须制定雨季三防计划，雨季期间严格按计划督促落实各项工作。在雨季前必须调查矿区及附近地表水的汇水情况，疏水能力等，掌握当地历年降雨量和最高洪水位等资料，为完善矿井疏水、防水和排水系统提供详实的水文地质资料。同时必须组织人员对地面水沟进行清理，特别是主井、副井和东回风立井井口附近的排水沟必须及时清淤，保证畅通。每次降大到暴雨时和降雨后，必须派专人检查矿区及其附近地面有无裂缝、老窑陷落和岩溶塌陷等现象。发现漏水情况，必须及时处理。同时，应做好西风井施工表土段施工的防治水工作。6 矿井生产衔接规划表3 2012-2017年巷道掘进与工作面回采接替情况表年份产量(万t)进尺(m)采 掘 工 作 面 布 置回采工作面(万t)掘 进 工 作 面(m)201210590001303面62万t;1305面6万t;T301面10万西轨大巷1000m，西胶大巷1200m，西回大巷1230m;1101巷593m，1102巷483m，联络横川100m;13081巷564m，13082巷464m;13021巷517m，1302泄水巷450m，13024巷130m，1302切眼165m;T3011巷606m，T3012巷198m，T301切眼50m，T101巷620m，T102巷630m201310090001302面65万t，T301面8万t西轨大巷1230m，西胶大巷1100m，西回大巷1100m;T101巷160m，T102巷120m，T3021巷650m，T3022巷727m;13084巷464m，1308回风横川240m;13061巷570m，13062巷477m，1306回风横川280m;23021巷472m，23022巷513m，23024巷507m，2302切眼150m，2302回风横川240m201410060001308面45.6万t，T302面25.4万t，1306面11万t西轨大巷1000m，西胶大巷570m，西回大巷500m，西翼大巷横川500m;T3031巷1115m，T3032巷1150m，T303切眼50m;23011巷615m，23012巷500m201510060001306面36.3万t，T303面29.7万t，2302工作面16万tT3041巷1250m，T3042巷1285m，T304切眼50m;23011巷800m，23012巷750m，23014巷1205m，2301回风横川660m201610058002302面17.5万t，T304面33.5万t，2301面31.6万tT3051巷1430m，T3052巷1480m，T305切眼50m;23031巷1080m，23032巷1160m，2303回风横川600m201710075002301面25.8万t，T305面38.2万t，2303面18万tT3061巷1575m，T3052巷1610m，T305切眼50m;23041巷975m，23032巷1330m，23034巷1360m，2301回风横川600m7 矿井日常防治水工作7.1 掘进工作面防治水工程掘进工作面主要采取物探和钻探结合的方法对顶板含水层水的探测与预疏放。在掘进过程中采用超前物探的方法探测掘进头前方的地质异常体，目的是发现巷道及掘进工作面前方的水体、如老窑水、断层水、溶洞水、陷落柱等。钻探主要是进行物探验证和探放水。探放水工程应进行专门设计，并符合煤矿安全规程的规定。1、井下电法物探超前探工程掘进工作面掘进期间，对于构造地质条件和水文地质条件相对复杂的重点掘进工作面或掘进工作面的重点区段，需要利用井下瞬变电磁法和高密度电法相结合的综合电法物探进行超前探查。每次探查距离80m左右。具体工程量安排如下表4所示。2、井下钻探工程根据“有掘必探，先探后掘”的原则，所有掘进工作面，必须进行超前钻探工程。按超前探测钻孔设计，设计34个钻孔，每孔探40(45)m留20m(或30m)的安全保安煤柱。具体工程量安排如下表所示。7.2 回采工作面防治水工程回采工作面的防治方法主要为物探和钻探结合，采用超前物探探测、超前钻探验证;根据探测到的异常体，提出合适的防治措施。回采工作面的防治水工作根据其时间可分为回采前、回采中两个阶段;不同的阶段将采取不同的防治方法。1、工作面回采前该阶段防治水工作的重点： 进行底板水文地质条件探查与试验; 完成工作面内部和底板构造及其富水性的探测，以及原始导升高度的探查和评价; 对工作面回采过程中发生突水可能性进行分析，圈定突水危险区; 进行工作面上下老空区分布的探测; 针对危险区提出防治措施，安排防治工程。表4 2012-2017年掘进工作面井下电法物探、钻探超前探、构造探测工程量表年份计划进尺(m)井下超前电法物探井下超前钻探构造探测工作面名称探测长度(m)总次数(次)探测长度(m)进尺(m)个数进尺20129000西胶、西回：16次;1101、1102巷：20次;13081、13082巷：8次;13021、1302泄水巷：24次;T101巷、T102巷：16次67208490005600012240020139000西胶大巷，西回大巷;28次;T101巷，T102巷，T3022巷;13次13084巷，1308回风横川;3次13061巷，13062巷，回风横川;5次23021巷，23024巷，2302切眼：5次;43205490005600012240020146000西胶大巷，西回大巷;20次T3032巷，T303切眼;15次23011巷，23012巷：4次31203960003700012240020156000T3042巷，T304切眼;16次23011巷，23012巷：28次35204460003700012240020165800T3052巷，T305切眼;19次23031巷，23032巷：24次34404358003600012240020177500T3052巷，T305切眼;21次23041巷，23034巷：30次408051750047000122400合计25200315433002690007214400为完成以上重点防治水工作任务，需要利用物探、钻探及水文地质试验等多种手段，开展如下基础工作：在地面三维地震勘探和巷道掘进中直流电法超前探测的基础上，利用坑透仪对工作面内部进行探测，确定工作面内部构造。利用音频电透视对工作面顶底板进行探测，确定顶底板隔水层的构造及其富水性，提出对工作面底板构造及其富水性的评价，并圈定出可能发生的突水危险区。凡探测和分析认为存在的顶底板富水区与工作面内部断层，必须打钻验证，确认为是富水区(包括断层、裂隙带)，应进行注浆封堵，对顶底板隔水层薄弱带或隔水层厚度明显变薄地段可进行注浆加固改造。对水量大的钻孔，为防止采动过程中破坏加剧，应尽快进行注浆加固和堵水处理。(1)井下坑道工作矿井在开采的过程中，对于工作面内的一些构造在掘进的过程中一般难以发现，所以需要在开采之前采用坑道透视技术对煤层内和煤层顶底板的富水异常区进行探测，在将规划开采的工作面范围进行透视。工程布置建议见下表5。(2)井下瞬变电磁勘探、高密度电法等电法物探顶底板突水的可能性和顶底板的隔水型有着直接的关系，通过对于顶底板的富水性的探测，从而确定顶底板的隔水性能。所以对回采工作面的顶底板布置瞬变电磁和高密度电法探测，探测工作面底板隐伏含水断层，破坏带和陷落柱空间位置及其赋水性变化。对于回采工作面侧方若存在大中型地质构造或其它富水异常区时，需要加密探测。具体工程布置建议见下表5。(3)井下构造异常区钻探工程通过坑透，可以查明工作面内部的构造异常区，带需要对构造异常区进行钻探查明。根据规划，每年需要布置或回采两个工作面，按正规综采工作面4个异常区、条带开采工作面2个异常区计算，共计6个异常区，每个构造异常区钻探工程量约为400m计算，每年构造异常区探测进尺约2400m左右，具体工程量布置建议见下表5。(4)井下富水异常区疏放水工程按照工作面防治水步骤，除通过本次所采用的相关物探手段对工作面范围内的物探探测到的富水异常区域，对异常区进行钻探验证，最后对验证后的异常区进行相应的治理。根据规划，每年需要布置或回采两个工作面，按正规综采工作面4个异常区、条带开采工作面2个异常区计算，共计6个异常区，每个异常区疏放水钻探工程量约为500m计算，每年疏放水进尺约3000m左右，具体工程量布置建议见下表5。2、工作面回采过程中进行顶底板含水层的水位监测;一旦相关含水层水位发生异常波动，应停止回采，分析原因，确定安全后再进行回采;对回采工作面中的突水点收集水样，进行水化学分析，并判别其突水水源，如不影响工作面回采，可只采取排水措施;如影响工作面回采，需针对突水点分析其原因和通道，进行注浆封堵;减少突水，保障安全回采。同时还将对物探所探测的异常区和点进行监测，特别是回采工作面经过这些异常区时，应特别小心谨慎。回采过程中遭遇断层时，如果水大，需进行紧急避险;如不大，则通过疏放保证回采。(1)水质分析和水源快速识别水质监测方法：当回采工作面水色变化，水量增大时应该监测水质的变化，定时化验水质，或者由离子传感器监测水质的变化，并及时绘制曲线，判别水源。按每月每个工作面2次计算，每年约需要24次。工程布置建议见下表5。表5 20122017年度回采工作面井下物探、钻探和化探工程量表年份产量(万t)工作面名 称(m)井下坑透井下电法物探井下钻探构造区井下钻探疏放水井下化探探测长度(m)次数(次)探测长度(m)次数(次探测长度(m)构造区个数(个)探测长度(m)异常区个数(个)次数(次)20121051303面1305面T301面1303面：1200mT301面：1220m21303面：1350mT301面：1270m824006300062420131001302面T301面1302面：1440m1308面：900m21302面：1590m1308面：1200m824006300062420141001308面T302面1306面T302面：1380m1306面：920m2T302面：1430m1306面：1220m824006300062420151001306面T303面2302面T303面：2220m2302面：940m2T303面：2270m2302面：1090m824006300062420161002302面T304面2301面T304面：2500m2301面：2480m2T304面：2550m2301面：2630m824006300062420171002301面T305面2303面T305面：2840m2303面：1820m2T305面：2890m2303面：1970m8240063000624合计1248144003618000361448 矿井防治水重点工程项目8.1防治水系统建设煤矿防治水是一项经常性、综合性的系统工程，需要对多种信息进行及时准确的分析、计算，绘制所需图、表，仅靠人力通过传统的数据管理方法，不能满足矿井防治水快速、及时、准确的要求。应尽快建立和完善矿井防突水信息保障系统，包括煤矿突水预警系统、地测信息系统、水化学快速判别系统。8.1.1水情、水害监测预警系统水情、水害监测预警系统运用遥感、通信、计算机技术，可以自动完成对地下水位、水温和矿井涌水量数据的采集、传输，从而实现对水情、水害的实时监测。煤矿突水灾害实时监测预警是基于一种多参数、实时监测系统，主要由数据通信网络、数据通信接口、多道数据采集站、地面监测中心及系统应用软件组成。该系统由遥测终端站及遥测中心站组成，终端站设在井上下不同的观测井点上。该系统的建立可以随时掌握开采范围内不同含水层地下水位、水温及不同水平矿井涌水量的组成及动态变化情况，分析影响水位及矿井涌水量变化的因素，对地下水位和矿井涌水量的变化趋势做出预测，能够提供直观、准确、及时的水情信息，为矿井防治水的正确决策提供科学依据。该系统的建立可以对井田内各含水层水、突水点水、矿井涌水量、采区涌水量等进行全方位的动态监测。8.1.2 矿区水文地质信息管理系统为了对全矿区防治水信息有实时的管理和掌握，规划期建立矿区水文地质管理系统。开发基于地理信息系统(GIS)的矿井水文地质信息管理系统，系统的主要功能是对矿区水文地质技术工作中产生的各种数据、信息进行分类管理，以便于存贮、查询、分析、统计。按照技术业务工作分为水文地质数据管理、地下水数值模拟计算子系统、突水预测预报神经网络子系统、文档管理及系统维护等几个子系统。统计分析子系统是为更好的发挥存入系统中各种有效数据的效率和作用，提供给各级用户一套图形化的工具;系统维护子系统是一个对基础数据统一进行管理和维护的子系统，是为使系统正常运行，实现子系统内部数据之间、各子系统之间数据约束关系而设立;文档管理子系统是一个简单的文件查询工具，提供各煤矿常用的一些文件、图形，用户可以根据本单位的情况添加扩充。该系统的建立可为*煤矿矿井防治水资料的整理、系统化和长期保存提供了十分便利的平台。这些资料包括各类水文地质台帐、图纸、报告等。8.1.3 水化学快速判别系统通过对水文孔、不同含水层、井下巷道不同出水点、井下放水孔、水源井及河流和水库等地表水体采集若干组水样，测试水化学成份K+、Na+、Ca2+、Mg2+、CO32-、HCO3-、SO42-、Cl-、PH值，TDS等9个和同位素D、T、O18等3个主要指标。收集各含水层和地表水体等采样点的水质资料，分析各含水层的水质特征，从中筛选出不同水源的水质，确定其水质类型，绘制水质图像。根据筛选出的水质资料和水源层的数量、特征来确定统计方法，再归纳出充水水源水化学判别模型，建立充水水源水化学判别系统。矿井涌水水源快速判别系统为软件系统，拟包括系统管理、数据编辑、分析计算、数据查询、报表输出、水质图象和帮助等模块。可完成水化学分析资料的输入编辑、数据分析处理、系统报表输出、数据检索查询及图表绘制等功能。本系统拟对水质资料数据进行以下具体处理：输出水化学分析结果报告表(单个水样报表和水样分析成果汇总表);计算水样的水质类型、硬度、矿化度、酸碱度及离子含量;绘制水质图像(单个及叠加水质图像);判别水样的充水水源类型。9.6.4水位自动观测系统*煤矿水文长观孔有4个，如果用传统的水位观测方法观测将给水文地质人员带来很大的工作量，因此需要建立自动观测系统。地面水位遥测系统应用遥感、通信、计算机及水文等技术，自动完成对钻孔地下水位的采集、传输，并对地下水位进行实时监控。该系统精度高、实时性强、运行可靠、自动化程度高。该系统由遥测终端站及遥测中心站组成，终端站设在观测孔内。该系统的建立可以随时掌握矿区范围内所观测的含水层地下水位的动态变化情况，分析影响水位变化的因素，对地下水位的变化趋势做出预测，能够提供直观、准确、及时的水位信息，为矿井防治水的正确决策提供科学依据。该观测系统应该和井下水情、水害监测预警系统一样并入矿山以太网，在控制中心自动观测，绘出曲线，写入数据库，并可以通过手机通讯。本次水文地质补勘设计长观孔4个;需要4台水位传感器，一台遥测主机系统。来对长观孔水位进行自动监测。9.6.5工作面煤层底板突水监测预警系统利用传感器监测预警，或者微震监测系统，以及物探电法监测法，对回采工作面底板突水进行实时监测，对监测数据分析对比，达到预警的目的。属于集团公司推广应用项目。9.6.6生产矿井涌水点、突水点、放水点监测智能系统建立该系统主要是通过充分利用数据采集技术、计算机技术、网络技术和数据库技术等实现矿井水文数据的采集、处理和发布，建立一体化的矿井水文参数综合信息管理系统，实时掌握矿井各个采掘工作面和涌水观测点的实时涌水变化情况，为矿井防治水决策提供依据。8.2 防治水工程项目影响煤矿防治水工作的另一个关键问题是理论与技术的研究问题，只有理论上的所突破，技术上有所创新，才能使矿井防治水工作逐步纳入正规化、科学化的轨道。科技攻关是认识水害形成机理，增强水害防范能力，提高治理水害效果的手段。因此，要从认识具体矿井的水文地质条件出发进行防治水专项研究和科技攻关，找出针对性强的探查和防治方案，实现安全与效益的和谐统一。1、地面瞬变电磁工程*煤矿为带压开采矿井，受奥陶系灰岩含水威胁。根据目前资料，奥灰水水位标高724.08m630.873m，3#、和15#煤层均位于奥灰水头之下，处于带水压开采状态下，在断层、陷落柱等地质异常体发育地段，奥灰水有可能通过这些地质异常体涌入矿井，酿成事故。因此为了在开采过程中防止水害事故的发生，实现承压区内3#、9#、15#煤层的安全开采，必须查清勘探区域的富水区域，并查明导水通道，避免煤层底板奥灰水经导水构造等通道溃入矿井。在工作面、巷道掘进之前在地面采用瞬变电磁法探测地下地质异常体中的电性分布规律进而达到探查导含水地质体的分布及其导含水条件的目的。2、地表河流和水体的综合治理矿井地面发育有田良河，为北丹河的支流。T301、T305等工作面均为条带开采试验工作面，该工作面地表有田良河，水量较大且稳定，最大涌水量2200m3/h 左右，稳定涌水量300-600 m3/h，水文地质条件较为复杂。工作面初采前和初采过程中，必须对田良