靖远煤电公司大水头煤矿东101地质探巷第一阶段探放水安全评估报告

靖远煤电公司大水头煤矿东101地质探巷第一阶段探放水安全评估报告 靖远煤电公司大水头煤矿东101地质探巷 第一阶段探放水工程安全评估报告 生产技术部 二0一六年三月十五日 东101地质探巷探放水工程安全评估报告 一、 概况 1、工作面位置关系与四邻采掘关系 ,1,地面位置,东一采区101工作面位于井田东部及采区边界的南部,宝积山公路及黑水沙河,为季节性河流,沿工作面倾向从工作面西端穿过。地表之上大部分为黄土层覆盖,地貌以荒山坎坡、旱田沙地为主。 ,2, 井下位置及四邻采掘情况:东一采区101工作面北与东103采空区以窄小煤柱,净煤柱7米,相邻,南部与未开采的东三采区,刀楞山断层,为界,西以东一采区总回风及东一采区1180运输大巷为界,东以井田边界为界。工作面以北与东103采空区相邻,工作面走向长度1620米,,褶曲构造发育,隐伏小断层多,工作面中部存在煤层急剧变薄,东部井田边界与魏家地煤矿正在回采的西二采区相邻。 2、煤层特征 一层煤在东一采区101工作面范围内均有分布,呈缓倾斜层状分布,煤层结构单一,煤层产状,120-150? ?8.5?-15?,花尖子向斜以南煤层产状,120??8.5?-15?,煤层厚度平均13.2米。东101工作面区域受刀楞山断层和F40断层应力牵引,工作面内褶曲构造 发育,煤层底板起伏变化较大。花尖子向斜构造使工作面煤层分布呈向斜形态,向斜东翼煤层底板平缓抬升,倾角3?,向斜西翼煤层底板起伏变化大,轴部至工作面开口高差110米,沿次一级向斜构造逐渐抬升。根据相邻回采结束的东103工作面揭露的地质资料,东103工作面1#联络巷前后沿走向煤层急剧变薄至无煤区,东101工作面东南相邻的补82钻孔,煤厚2.27米,推断煤层在东101工作面中部小范围内,煤层赋存厚度有一定变化,可能由于成煤基底凸起煤层变薄或地质构造应力牵引拉伸所致,为煤层赋存异常区域。 二、水文地质及水害情况分析 1、含水层水文分析 ,1,中下侏罗统砂岩裂隙含水层,?含水层, 位于中下侏罗统1层煤底板以下至上三迭统以上层段。上部以中、粗粒砂岩为主,夹细、粉砂岩及砂质泥岩,下部由细砾岩组成,泥质胶结,疏松。矿区平均厚度44.50m。大水头井田刀楞山一带厚120m,由南向北、由东向西变薄以至尖灭。钻孔单位涌水量7.51× -410L/ s?m,渗透系数0.00112m/d。为富水性极弱的含水层岩层,该含水层对掘进及回采不造成威胁。 ,2,中侏罗统新河组底部砂岩裂隙含水层,?含水层, 即“K”砂岩。岩性为粗、中粒砂岩,中夹砂质泥岩及泥岩。砂岩3 为泥质胶结,比较坚硬,局部松散,裂隙较发育,部分被高岭土充填。含水层厚度4.00,30.00m,平均厚度14.00m。钻孔单位涌水 -3-3量1.88×10L/s?m,渗透系数5.16×10m/d。为富水性极弱的含水 层,该含水层对掘进及回采不造成威胁。 ,3,中侏罗统新河组中段砂岩裂隙含水层,?含水层, 俗称“草黄色砂岩段”。岩性以砂岩为主,与泥质岩类及粉砂岩成互层状。砂岩为泥质胶结,部分为硅质胶结,裂隙较发育。含水层厚度62.85,168.19m,平均厚度102.57m。单位涌水量0.00512,0.412L/s?m,渗透系数0.00709,0.924m/d。为富水性极弱的含水层,该含水层对掘进及回采不造成威胁。 ,4,第四系洪冲积潜水含水层,?含水层, 由洪积、冲积的碎石、砂砾石、砂、粉砂等组成。在基岩裸露地区,可通过岩层露头补给其他含水层,厚0.00,28.53m,涌水量随季节而变化,为弱富水含水层,因此,该含水层对掘进及回采不造成威胁。 2、断层裂隙导水分析 东101工作面主要受花尖子向斜构造、F40断层、刀楞山断层及东103-1、东103-2断层影响。 花尖子向斜,花尖子向斜是影响东101工作面范围煤层起伏的主要地质构造,其向斜轴中东103回风顺槽h26至h27点间被揭露,延展方向为N65?W,该向斜为一不对称向斜,以北煤层倾角较陡,8?-15?,以南煤层倾角较缓,为4?-9?。 F40断层为正断层,136?SE?65??h=10-35m,该断层在东1180回风石门被揭露,其落差在35m左右,根据该范围巷道素描揭露及井下补充钻孔探测结果,F40断层在东103回风平巷段与东103回 风的距离超过110m,向东延展的长度不能完全确定。 刀楞山断层为贯穿整个井田的主要大断层,该断层为逆断层,产状为120? N ?58? ?h=0-38m,该断层落差西大东小,在?勘探线以东逐渐尖灭。由于该断层在剖面上表现为地层的重复,所以断层带附近煤层表现较厚。 依据东103工作面回采资料,区域受地质应力作用明显,隐伏中小断层发育,延展长度约300米左右,落差4米。东103-1正断层从东103回风顺槽夹角12?延展斜向进入东101工作面,东103-2正断层从东103回风顺槽夹角8?延展斜向进入东101工作面,两断层倾向相向,落差5米左右,进入东101工作面走向延展衰减迹象不明显,三维地震勘探未揭露该区域地质异常区,无煤带,、断层落差5米以下的地质构造,,对东101工作面煤层赋存形态有一定牵制作用,工作面掘进期间及时探测断层位置,提前调整掘进工作面跨断层两盘坡度,以上断层均不含水也不导水。 3、地表及雷暴雨、洪水危害分析 东103综放工作面回采放顶后,老顶岩石断裂、垮落、地表塌陷等疏通顶板含水层静储水、地面雨季时期积水及相邻采空区灌浆积水,加强地面防治水工作,严格按照矿井“雨季三防”工作安排执行,对井田范围内地表要定期巡查,同时要确保各井口的防洪沟畅通。 4、周边采空区积水危害分析 工作面沿煤层走向布置时,与东101工作面以窄小煤柱相邻,东103采空区积水是东101地质探巷主要的水患来源。东103工作 面在防灭火时进行了大量的灌浆,加之采后裂隙发育可能疏通上部含水层,预计东103采空区汇集了大量的积水。因此,掘进期间要加强防治水工作,通过钻探、物探等技术手段,探明水体及积水量,避免水患的威胁。因此,东101地质探巷掘进期间的主要安全隐患就是探放东103采空区的积水,消除采空区积水对安全掘进的影响。因此,特编制《东101工作面掘进期间的探放水设计》,其主要目的是通过施工钻孔探明采空区积水情况,并且通过施工泄水孔将采空区积水疏出,以达到彻底解决积水对东101地质探巷掘进及工作面回采期间的威胁。 整个采空区估算水量如下, 3W=KMS/cosα=0.3×9×188400/cos8?=51万m 其中,W——采空区积水量 K——充水系数一般为0.3,0.5,取0.3 M——煤层采高,取平均9m S——采空区平面面积,长×宽=120m×1570m α——煤层平均倾角,取8? 东103采空区以北的东107工作面是其另一个相邻工作面,东107运输顺槽在掘至1380m时停掘后探放了东103采空区积水,其 3中施工的探放水孔总涌水量达60m/h,截止2016年3月20日, 3累计排水15万m。该探放水工程有效的减少东103采空区积水量。 三、探放水情况 1、钻孔参数设计依据 由于煤层具有隔水性,充分考虑东103工作面在回采期间放煤不彻底,故在钻孔设计上根据东103回风巷道的顶板标高及煤层厚度,将钻孔的终孔位置设计在煤岩交接面以上。截止元月23日,东101地质探巷掘进315m,共施工探放水孔18个,每个孔均与采空区打通,打通后均出水,其中出水量最大的为16#钻孔,单孔出水量达35m?/h;所有钻孔合计泄水量最大达58 m?/h。 2、钻探结果 18个钻孔均与采空区打透,其中1,11#孔总泄水量为10m?/h,其中16#孔泄水量最大,最大泄水量达35 m?/h,总泄水量达70 m?/h,单孔最大水压为0.08MPa。 3、排水情况 东101地质探巷右帮设有水仓,安装37KW水泵5台,2台正常使用,3台备用,配3寸管路和4寸管路各一趟,直接排至东一采区进风石门水沟。根据统计,截止3月20日,累计排水量达5万m?。 四、综合安全预判评价 为了保证探放水效果,真正将水患威胁消除,对本次探放水工作进行验收和评价,使其静压水头值降到掘进标高以下方可掘进。 1、采用疏水降压的,把采空区积水全部排除,使其静压水头值降到窄小煤柱能承受的安全水头值以下方可掘进。根据《防治水规定》中对防水煤柱留设, 1/22 L=0.5 KM(3P/Kp) P=Kp/3(L/0.5KM) 其中, P——煤柱可承受的水头压力 MPa L——煤柱留设宽度 M 取7m K——安全系数,一般取2,5,本式取5 M——煤层厚度或采高,本式取巷高3.6m 2 Kp——煤的抗拉强度,一般取2,6kgf/cm 经上式计算得水头压力 2 P=1.2kgf/ cm 2由1.2kgf/ cm=0.12MPa 故得,P=0.12MPa 从而得到东101地质探巷7m的窄小煤柱承受的水头压力值小于0.12 MPa,为了安全期间,按照0.1 MPa测压掘进。 2、满足安全掘进的条件为: 一是钻孔涌水大幅减少后,在原孔重新用钻机透孔后水量仍没增加。 二是每个出水钻孔经过至少2次透孔后,放水钻孔中水量仍未 3明显增大,所有出水钻孔总涌水量小于10m/h。 三是所有出水钻孔以测不出水压为基准,经3月20日早班现场查看,并用最大量程为0.25MPa压力表对出水钻孔进行测压,出水孔均无压力。 五、评价结果 截止2月25日,泄水量明显减小, 1,12#孔不在有水涌出, 3巷帮已无淋水现象,其余6个孔合计涌水量为21m/h。对原钻孔重新打透后水量仍有瞬间增加,经3月20日早班现场观测,钻孔总泄 3水量达10 m/h,出水孔均未测出水压,因此可以确认东101地质探巷在采取以下措施后可以掘进。 1、综掘一队用软管和出水钻孔相连,一头伸入水仓,在巷道内挖沟预埋,防止综掘机压坏管路,放水控制阀在常开状态。现场人员经常观察,发现水量增大或其它异常时立即停止掘进,汇报调度,采取有效措施进行处理,确保安全后再进行掘进。 2、综掘一队在东101地质探巷恢复生产时,先平掘5m,然后以-9?找煤层底板,见底板后跟煤层底板掘进,以防水流入工作面给掘进带来不变。 3、巷道按-9?掘进,承水压力按0.1 MPa计算,即高差降10m,,本次评估掘进距离为60m,但东101地质探巷在400m左右会遇见东103-1断层,按照煤层承水压力向前掘进60m,然后平掘5m,在右帮挖设正规水仓,以探测东103-1断层的导水性,并再次对采空区打钻放水,附平、剖图,。 4、以上措施由安检部安检员现场监督落实。 5、已施工好的钻孔,由综掘一队每班派专人进行放水,并观察其水量,放水时间,并将观察情况及时汇报调度室。 6、生产技术部技术人员对钻孔水压、涌水量进行定期观测。 7、继续加强东107运输顺槽的放水工作,以降低采空区积水水 头高度,为东101掘进创造有利条件。 101工作面允许掘进平面图 东 东101顶板瓦斯抽放巷 允许掘进距离60m平掘5m 探 巷质 东101 地 水仓探水线 允许掘进距离60m 5m 114011401130113011201120111011101100110010901090 东101地质探巷掘进段对应的东103回风素描 东103回风顺槽