神東電力公司煤礦防治水工作管理控制體系
目 錄 總 則 1 第一章 煤礦水患分類及水患危險性分級 1 一、煤礦水害隱患分類方法 1 二、煤礦水害隱患危險性分級 2 第二章 煤礦防治水分級管理 2 第三章 水患現(xiàn)狀調(diào)查 2 第四章 礦井水動態(tài)觀測 3 一、降水量動態(tài)(長期)觀測系統(tǒng) 3 1.接收氣象(降水)預(yù)報 3 2.開展降水量觀測 3 3.繪制降水量~礦井涌水量動態(tài)曲線 4 二、地表水動態(tài)(長期)觀測 4 1.泉、井觀測 4 2.廢棄小窯 4 3.河流、溪溝 4 4.池塘、水庫 4 5.采空塌陷區(qū) 5 6.渣場、尾礦庫 5 7.巖溶陷落柱 5 8.滑坡、泥石流 5 三、井巷水動態(tài)(長期)觀測 6 第五章 井下防治水 6 一、排水系統(tǒng) 6 二、防隔水煤(巖)柱的留設(shè) 8 三、防水閘門 9 四、水閘墻、擋水密閉墻 10 五、疏水降壓 10 第六章 井下探放水 11 1.隊(duì)伍培訓(xùn) 11 2.鉆機(jī)選型 11 3.探放水實(shí)施環(huán)境 11 4.探放水方案 12 5.鉆孔布置 12 6.鉆場設(shè)備安裝、調(diào)試 12 7.探放老空水 13 8.瓦斯監(jiān)測 13 9.做好觀測記錄 13 10.鉆進(jìn)異常時要停鉆撤離 13 第七章 綜合治理措施 14 一、地表水漏水治理 14 (一)溪溝水明顯漏失治理 14 (二)地表巖溶進(jìn)水治理 15 (三)洪泛淹沒區(qū)治理 16 二、老空積水處理 16 三、礦井涌水治理 17 1.疏水降壓 17 2.?dāng)r截高位來水 17 3.管道引水 18 4.注漿堵水 19 (1) 預(yù)注漿 19 (2) (后)注漿止水 19 (3) 帷幕注漿 20 第八章 水害事故應(yīng)急救援 20 一、應(yīng)急預(yù)案及實(shí)施 21 二、煤礦水害事故響應(yīng)程序 22 三、礦井搶險排水 22 第九章 防治水科技工作 22 第十章 防治水信息平臺 23 附錄一:煤礦水害隱患分類方法一覽表 25 附錄二:煤礦水患調(diào)查技術(shù)要求(試行) 31 附錄三:防隔水煤(巖)柱的尺寸要求 38 一、煤層露頭防隔水煤(巖)柱的留設(shè) 38 二、含水或?qū)當(dāng)鄬臃栏羲海◣r)柱的留設(shè) 39 三、煤層與強(qiáng)含水層或?qū)當(dāng)鄬咏佑|防隔水煤(巖)柱的留設(shè) 40 四、煤層位于含水層上方且斷層導(dǎo)水時防隔水煤(巖)柱的留設(shè) 41 五、水淹區(qū)或老窯積水區(qū)下采掘時防隔水煤(巖)柱的留設(shè) 42 六、保護(hù)地表水體防隔水煤(巖)柱的留設(shè) 43 七、保護(hù)通水鉆孔防隔水煤(巖)柱的留設(shè) 43 八、相鄰礦(井)人為邊界防隔水煤(巖)柱的留設(shè) 43 九、以斷層為界的井田防隔水煤(巖)柱的留設(shè) 44 附錄四:安全隔水層厚度和突水系數(shù)計算公式 46 一、安全隔水層厚度計算公式 46 二、突水系數(shù)計算公式 46 附錄五:安全水頭壓力值計算公式 47 一、掘進(jìn)巷道底板隔水層 47 二、采煤工作面 47
總 則
為認(rèn)真貫徹落實(shí)“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的工作方針,依據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》(以下簡稱《規(guī)定》)(國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局第28號令)等技術(shù)工作要求并結(jié)合我礦的實(shí)際情況,擬定《煤礦防治水工作管理控制體系》(以下簡稱《體系》),供公司和監(jiān)管監(jiān)察部門使用。
防治水工作應(yīng)當(dāng)堅持“預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘、先治后采”原則,采取防、堵、疏、排、截的綜合治理措施。
第一章 煤礦水患分類及水患危險性分級
一、煤礦水害隱患分類方法
煤礦水害隱患分類方法把煤礦水害隱患劃分成老空水、地表水、巖溶水(地下暗河)、裂隙承壓水、斷層水、鉆孔水、排水系統(tǒng)安全性差、技術(shù)資源及技術(shù)手段不足等八大類四十個亞類,見附錄一。
二、煤礦水害隱患危險性分級
煤礦水害隱患劃分為極危險級(Ⅰ級)、很危險級(Ⅱ級)、較危險級(Ⅲ級)和有危險級(Ⅳ級)等四個級別。見附錄二。
第二章 煤礦防治水分級管理
煤礦企業(yè)法人代表是煤礦防治水工作的第一責(zé)任人,分管防治水工作的副礦長是具體負(fù)責(zé)人。煤礦要有專業(yè)的防治水隊(duì)伍,配齊防治水專業(yè)技術(shù)人員和特殊工種。
公司安全生產(chǎn)監(jiān)督監(jiān)察部門有分管防治水工作的具體負(fù)責(zé)人。
第三章水患現(xiàn)狀和水文地質(zhì)調(diào)查
開展煤礦水文地質(zhì)和水患現(xiàn)狀調(diào)查工作,其基礎(chǔ)資料是制定煤礦防治水方(預(yù))案的主要依據(jù)。
一、水患現(xiàn)狀調(diào)查
1.在開展煤礦水患現(xiàn)狀調(diào)查工作時,必須嚴(yán)格按照 《煤礦防治水規(guī)定》中的技術(shù)要求執(zhí)行,具體技術(shù)要求見《煤礦防治水規(guī)定》。
2.煤礦水患現(xiàn)狀調(diào)查報告經(jīng)編制單位技術(shù)總負(fù)責(zé)審核后組織專家評審。評審合格后的煤礦水患現(xiàn)狀調(diào)查報告(包括文字和電子文檔)送交公司安全生產(chǎn)監(jiān)督監(jiān)察部門及備案存檔。
3.煤礦水患現(xiàn)狀調(diào)查工作每三年進(jìn)行一次。發(fā)生水害事故時必須在事故后開展水患現(xiàn)狀調(diào)查工作,此水患現(xiàn)狀調(diào)查報告是申請恢復(fù)生產(chǎn)的必備條件之一。
二、水文地質(zhì)調(diào)查
1.廢棄小窯
調(diào)查訪問廢棄小窯的名稱、投產(chǎn)及閉井時間、生產(chǎn)規(guī)模、開拓方式、開采煤層、采空范圍等。確定井口標(biāo)高,觀測井口流量,判斷小窯積水的可能性于預(yù)計積水量。
2.采空塌陷區(qū)
調(diào)查并圈定位于礦權(quán)范圍及附近的采空塌陷區(qū)。觀測主要內(nèi)容有塌陷區(qū)范圍、形態(tài)、地層層位、標(biāo)高、降水及地表水滲漏、淹沒情況等。凡位于溪(沖)溝、匯水面積較大的凹地、河流洪泛可能淹沒區(qū)的采空塌陷區(qū)均要設(shè)置動態(tài)(長期)觀測點(diǎn)。
3.渣場、尾礦庫
觀測渣場基底地層巖性、形態(tài)及傾斜角,渣堆體積及重量,渣堆匯水面積及孔隙水活動情況,無支擋渣堆向下滑移情況,或有支擋渣場的擋墻結(jié)構(gòu)、尺寸、嵌入深度、變形及孔隙水活動情況,渣堆下方構(gòu)筑物及地面設(shè)備設(shè)施。
觀測尾礦庫基底地層巖性、形態(tài)及傾斜角,尾礦庫體積及重量,尾礦庫的匯水面積及地表水補(bǔ)給情況,庫壩結(jié)構(gòu)、尺寸、嵌入深度、孔隙水滲漏及壩體變形情況。
4.巖溶陷落柱
觀測主要內(nèi)容是空間范圍與形態(tài),破壞、影響的煤層及地層巖性,陷落柱地下水涌出狀態(tài)及涌出量等。
5.滑坡、泥石流、崩塌
凡動力變形、活動影響范圍之內(nèi)有井口、工業(yè)廣場及地面其他設(shè)施的滑坡、不穩(wěn)定邊坡和泥石流要設(shè)置動態(tài)(長期)觀測點(diǎn)。
調(diào)查巖質(zhì)或土質(zhì)滑坡的分布范圍、滑體物質(zhì)及重量,滑床軟弱結(jié)構(gòu)面及地下水活動,滑床基底地層巖性,滑體變形等。
調(diào)查不穩(wěn)定邊坡的地層巖性、形態(tài),地表及地下水活動,邊坡變形等。
調(diào)查泥石的補(bǔ)給區(qū)、逕流區(qū)和堆積區(qū)的特征及動出量的特征,不良地質(zhì)發(fā)育程度和穩(wěn)定性。
第四章 礦井水動態(tài)觀測
煤礦應(yīng)建立礦井水動態(tài)(長期)觀測系統(tǒng)。動態(tài)(長期)觀測系統(tǒng)由井上、井下各觀測點(diǎn)組成,并分別建立記錄臺帳。根據(jù)礦井水的補(bǔ)、逕、排條件,各點(diǎn)一般5~10天觀測一次,洪汛期要加密觀測,礦井涌水量每天堅持觀測。
一、降水量動態(tài)(長期)觀測系統(tǒng)
降水量動態(tài)(長期)觀測包括接收氣象(降水)預(yù)報、開展降水量觀測和繪制降水量—礦井涌水量動態(tài)曲線圖三項(xiàng)工作。
1.接收氣象(降水)預(yù)報
煤礦應(yīng)與最近的氣象臺(站)簽訂協(xié)議,及時獲得降水預(yù)報信息。之后,要索取測場降水量觀測成果。
2.開展降水量觀測
提倡煤礦開展礦區(qū)降水量簡易觀測工作。降水量觀測的主要方法是:配置一組量杯,設(shè)置在礦部或礦區(qū)代表性降水量補(bǔ)給區(qū);當(dāng)一次降水過程結(jié)束時直接從量杯刻度記錄降水量,大、暴雨時段的強(qiáng)度降水量要及時單獨(dú)觀測。
3.繪制降水量~礦井涌水量動態(tài)曲線
采用獲得的降水量、礦井涌水量動態(tài)觀測資料,繪制礦井涌水量隨降水量變化的動態(tài)曲線圖。
二、地表水動態(tài)(長期)觀測
地表水觀測的主要對象是泉、井、廢棄小窯,河流、溪溝,池塘、水庫,采空塌陷區(qū),渣場、尾礦庫,巖溶陷落柱,滑坡、泥石流等,并在地形地質(zhì)及水文地質(zhì)圖中進(jìn)行標(biāo)注。一般每十天定時觀測一次,洪汛期加密觀測次數(shù)。
1.泉、井觀測
采用堰測法或提桶法觀測泉、井涌水量,單位為“L/s”,并觀測記錄水的流、涌出狀態(tài)及氣溫、水溫、水的顏色、透明度、嗅、味等物理性質(zhì)以及用途等。
2.河流、溪溝
對礦井充水或井口、工業(yè)廣場或渣場、尾礦庫有影響的相關(guān)河流、溪溝,要確定其侵蝕標(biāo)高,觀測枯水、常年及洪汛期峰值流量,觀測在煤層露頭區(qū)及采空塌陷區(qū)的漏失量。采用斷面法或堰測法觀測流量,單位為m3/s或L/s。
3.池塘、水庫
觀測位于礦權(quán)范圍及附近的池塘、水庫。調(diào)查主要內(nèi)容有塘(庫)底標(biāo)高,所在地層巖性,平面尺寸、面積、水深,常年及最大塘(庫)容量,壩的結(jié)構(gòu)類型,塘(庫)水的漏失情況。凡對礦井充水或地面設(shè)施存在水害隱患的池塘、水庫,要列入動態(tài)(長期)觀測對象,重點(diǎn)觀測池塘、水庫水的漏失及塘(庫)體的穩(wěn)定性。
三、井巷水動態(tài)(長期)觀測
在排水井口、各水平、淋水段、面狀浸水區(qū)、股狀出水點(diǎn)、涌水點(diǎn)、物理性質(zhì)異常出水點(diǎn)等地設(shè)置動態(tài)(長期)觀測點(diǎn)。
觀測水量、水的物理性質(zhì)、來壓狀態(tài)、圍巖完整性等。
要有不間斷的泵房排水記錄及排水設(shè)備運(yùn)行情況記錄。
四、地表變形監(jiān)測
礦井附近的地表經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)有變形的區(qū)域要設(shè)置動態(tài)觀測點(diǎn)。
第五章 井下防治水
井下防治水包括設(shè)置排水系統(tǒng)、留設(shè)防隔水煤(巖)柱、構(gòu)筑水閘門與水閘墻、采取疏干降壓、注漿堵水措施、實(shí)施探放水等主要內(nèi)容。其中,井下探放水見第六章。
一、排水系統(tǒng)
1.礦井必須配備與礦井涌水量相匹配的水泵、排水管路、配電設(shè)備和水倉等,確保礦井能夠正常排水。
2.礦井井下排水設(shè)備必須符合礦井排水的要求。除正在檢修的水泵外,應(yīng)當(dāng)有工作水泵和備用水泵的能力,應(yīng)當(dāng)能在20h內(nèi)排出礦井24h的正常涌水量(包括充填水及其他用水)。備用水泵的能力應(yīng)當(dāng)不小于工作水泵能力的70%。工作和備用水泵的總能力,應(yīng)當(dāng)能在20h內(nèi)排出礦井24h的最大涌水量。檢修水泵的能力,應(yīng)當(dāng)不小于工作水泵能力的25%。
水文地質(zhì)條件復(fù)雜的,除符合本條第一款規(guī)定外,可以在主泵房內(nèi)預(yù)留一定數(shù)量水泵的位置,或者增加相應(yīng)的排水能力。工作水管的能力,應(yīng)當(dāng)能配合工作水泵在20h內(nèi)排出礦井24h的正常涌水量。工作和備用水管的總能力,應(yīng)當(dāng)能配合工作和備用水泵在20h內(nèi)排出礦井24h的最大涌水量。
配電設(shè)備的能力應(yīng)當(dāng)與工作、備用和檢修水泵的能力相匹配,并能保證全部水泵同時運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.有突出(透)水危險的礦井,可以另行增建抗災(zāi)強(qiáng)排水系統(tǒng)。礦井主要泵房應(yīng)當(dāng)至少有2個安全出口,一個用斜巷通到井筒,并高出泵房底板7m以上;另一個出口通到井底車場。在通到井底車場的出口通路內(nèi),應(yīng)當(dāng)設(shè)置易于關(guān)閉的既能防水又能防火的密閉門。泵房和水倉的連接通道,應(yīng)當(dāng)設(shè)置可靠的控制閘門。
4.礦井應(yīng)設(shè)置主、副水倉。
新建、改建、擴(kuò)建礦井或者生產(chǎn)礦井的新水平正常涌水量在1000 m3/h以下時,主要水倉的有效容量應(yīng)當(dāng)能容納8h的正常涌水量。
正常涌水量大于1000 m3/h的礦井,主要水倉有效容量可以按照下式計算:
V=2(Q+3000)
式中 V--主要水倉的有效容量,m3;
Q--礦井每小時的正常涌水量,m3。
采區(qū)水倉的有效容量應(yīng)當(dāng)能容納4h的采區(qū)正常涌水量。
礦井最大涌水量與正常涌水量相差大的礦井,排水能力和水倉容量應(yīng)當(dāng)由有資質(zhì)的設(shè)計單位編制專門設(shè)計,由煤礦企業(yè)總工程師組織審查批準(zhǔn)。
水倉進(jìn)口處應(yīng)當(dāng)設(shè)置箅子。對水砂充填、水力采煤和其他涌水中帶有大量雜質(zhì)的礦井,還應(yīng)當(dāng)設(shè)置沉淀池。水倉的空倉容量應(yīng)當(dāng)經(jīng)常保持在總?cè)萘康?0%以上。
5.經(jīng)常對水泵、排水管、管路閥門以及電氣開關(guān)、電纜等設(shè)備設(shè)施維護(hù)、保養(yǎng)和檢修,保持設(shè)備設(shè)施隨時完好,并建立檔案備查。每年雨季前,對全部工作水泵和備用水泵進(jìn)行1次聯(lián)合排水試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)問題,及時處理。
6.平硐水溝斷面排水能力≥1.2倍最大礦井涌水,各水平巷道及主平硐設(shè)置的水溝,其縱坡≥3‰。
7.礦井主排水泵房應(yīng)當(dāng)設(shè)置雙回路供電,任一回路的供電能力應(yīng)滿足同時開動所有水泵。
8.礦井水倉、水溝、沉淀池,每年雨季前應(yīng)當(dāng)清理一次,保持有效容量,保證水流暢通。
9.在水文地質(zhì)條件復(fù)雜、極復(fù)雜礦區(qū)建設(shè)新井的,應(yīng)當(dāng)在井筒底留設(shè)潛水泵窩。井筒開鑿到底后,井底附近應(yīng)當(dāng)設(shè)置具有一定能力的臨時排水設(shè)施,保證臨時變電所,臨時水倉形成之前的施工安全。
10.對于在建礦井,在永久排水系統(tǒng)形成前,各施工區(qū)應(yīng)當(dāng)設(shè)置臨時排水系統(tǒng),并保證有足夠的排水能力。
11.生產(chǎn)礦井延深水平,只有在建成新水平的防、排水系統(tǒng)后,方可開拓掘進(jìn)。
12.煤礦應(yīng)編制完善以下圖件并形成電子文檔:
(1)礦井水倉、泵房剖面圖,反應(yīng)水倉、吸水井、泵房關(guān)系,標(biāo)注水倉容量和礦井正常涌水量、最大涌水量等數(shù)據(jù)。
(2)礦井泵房布置圖。應(yīng)當(dāng)標(biāo)注工作泵、備用泵、檢修泵的型號、功率、電壓、流量、揚(yáng)程以及排水管長度、規(guī)格等技術(shù)參數(shù)。
(3)礦井主排水泵房供電圖。應(yīng)當(dāng)標(biāo)注雙回路電纜型號、規(guī)格、長度,標(biāo)注控制開關(guān)、配電開關(guān)型號、規(guī)格、過流保護(hù)整定值和電纜末端最小兩相短路電流值等技術(shù)參數(shù)。
⑷礦井排水系統(tǒng)圖。標(biāo)注從井口到井下的管道系統(tǒng)和匯流系統(tǒng)。
二、防隔水煤(巖)柱的留設(shè)
確定相應(yīng)的防隔水煤(巖)柱的尺寸,其防隔水煤(巖)柱的尺寸要求見《規(guī)定》附錄四。
另外,根據(jù)煤礦的實(shí)際情況,以下部位必須設(shè)置防隔水煤(巖)柱,其寬度按以下規(guī)定執(zhí)行。
礦權(quán)邊界煤(巖)柱。礦權(quán)邊界有相鄰煤礦時,礦界煤(巖)柱寬度要>40m;當(dāng)?shù)V界煤(巖)柱已不完整時,要采取封堵、截流等工程措施,杜絕越界匯水、透水。
未采掘區(qū)與老空區(qū)界面的防隔水煤(巖)柱。當(dāng)確定無老空積水且不存在洪水直接倒灌進(jìn)入老空區(qū)時,防隔水煤(巖)柱寬度>10m;無老空積水而存在洪水直接倒灌進(jìn)入老空區(qū)危險性時,防隔水煤(巖)柱寬度>15m。
老空積水的煤(巖)柱留設(shè)寬度>30m。
各水平之間煤(巖)柱留設(shè)根據(jù)采高確定,采高小于2m,寬度>10m;采高大于2m(含2m), 寬度>10m。并設(shè)置水平排水溝,防止上水平礦井水直接流入下水平。
斷層防隔水煤(巖)柱的留設(shè)。相對阻水?dāng)鄬忧覕鄬觾杀P羽狀張裂不夠發(fā)育時,在斷層兩盤各留設(shè)煤(巖)柱寬度>8m;相對阻水?dāng)鄬佣鴥杀P或一盤的羽狀張裂十分發(fā)育時,要根據(jù)張裂帶寬度而定,各自留設(shè)煤(巖)柱寬度>15m;導(dǎo)水?dāng)鄬觾杀P各留設(shè)煤(巖)柱寬度>20m;煤層與含水層對口部位留設(shè)的煤(巖)柱寬度一般>20m。
鉆孔防隔水煤(巖)柱的留設(shè)寬度,封孔質(zhì)量較差或封孔質(zhì)量不詳時>8m,未封孔時>12m。
巖溶主逕流帶、地下河、陷落柱防隔水煤(巖)柱的留設(shè)寬度>40m。
三、防水閘門
下山采掘且存在突(透)水危險性時,應(yīng)在井底車場附近設(shè)置防水閘門。防水閘門的設(shè)置要做到以下七項(xiàng)要求。
1.根據(jù)初步設(shè)計需要設(shè)置防水閘門時,要由具有相應(yīng)資質(zhì)單位在施工圖設(shè)計中一并設(shè)計防水閘門;或在下山采掘中發(fā)現(xiàn)存在突(透)水危險性時,由具有相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計單位補(bǔ)充設(shè)計防水閘門;
2.防水閘門硐室前、后兩端,分別砌筑不小于5m的混凝土護(hù)碹,碹后用混凝土填實(shí),不得空幫、空頂,并采用高標(biāo)號水泥按設(shè)計壓力進(jìn)行注漿加固,確保關(guān)閘阻水時防水閘門及硐室的穩(wěn)定性;
3.防水閘門要設(shè)置放水管、閘閥和壓力表;
4.防水閘門來水一側(cè)巷道15~25m處設(shè)置一道擋物篦子門,篦子門與防水閘門之間的巷道要通暢,不得放置任何工具、雜物,來水時先關(guān)篦子門后關(guān)防水閘門;
5.設(shè)置在防水閘門墻體內(nèi)的電纜、管道等要嚴(yán)密、不得漏水并能承受設(shè)計水壓,通過防水閘門硐室的軌道、電機(jī)車架空線、帶式輸送機(jī)等要能夠靈活易拆,關(guān)閉閘門所需工具要就近存放、專人保管。
6.防水閘門系統(tǒng)要按照設(shè)計要求組織工程竣工驗(yàn)收。其中,在新掘巷道設(shè)置的防水閘門,還要在硐室長度≤15m巷段內(nèi)按設(shè)計壓力進(jìn)行注水耐壓試驗(yàn),耐壓試驗(yàn)時間>24小時,試壓時必須制定安全撤離措施。
7.每年要在雨季前、后共進(jìn)行二次水閘門關(guān)閉演練,并全面檢查、維護(hù)防水閘門系統(tǒng)。
四、水閘墻、擋水密閉墻
各報廢巷道要構(gòu)筑水閘墻。其中,可能成為突(透)水通道或大量積水的報廢巷道應(yīng)由有相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計單位進(jìn)行設(shè)計。密閉水閘墻應(yīng)當(dāng)留設(shè)泄水孔,每月定期兩次觀測,雨季加密觀測。
處于洪汛期洪泛淹沒范圍的各廢棄井口要砌筑擋水密閉墻。墻體與圍巖嵌合性要好,不漏水,能抵御洪水沖擊。
五、疏水降壓
當(dāng)承壓含水層與開采煤層之間的隔水層能夠承受的水頭壓力小于實(shí)際水頭壓力時,開采前應(yīng)采取疏水降壓措施。安全隔水層厚度和突水系數(shù)的驗(yàn)算見《規(guī)定》附錄五,安全水頭壓力計算公式見《規(guī)定》附錄六。
在實(shí)際生產(chǎn)中,由于驗(yàn)算所需的各種參數(shù)不齊等原因,可在綜合分析礦井承壓含水層的空間位置、相對隔水層的厚度及工程、水理屬性以及由含水層承壓水引起的井巷來水來壓現(xiàn)狀等的基礎(chǔ)上,擬定疏水降壓方案。方案經(jīng)煤礦企業(yè)總工程師審查批準(zhǔn)后首先進(jìn)行疏水降壓試驗(yàn),取得經(jīng)驗(yàn)之后實(shí)施疏水降壓措施。
第六章 井下探放水
井下探放水是實(shí)現(xiàn)“十六字”原則的重要環(huán)節(jié)。
煤礦必須使用礦山專用鉆機(jī)進(jìn)行探放水。不允許以減壓孔、放炮孔替代探放水孔。
1.探放水隊(duì)伍
煤礦探放水必須要由專業(yè)的探放水隊(duì)伍作業(yè)。
2.鉆機(jī)選型
選擇液壓,額定鉆進(jìn)深度不小于100m,機(jī)體尺寸較小、能多角度旋轉(zhuǎn)、定位鉆進(jìn)的鉆機(jī)。配備反壓及防噴設(shè)備、泥漿泵等。
3.探放水實(shí)施環(huán)境
以下環(huán)境(狀態(tài))下必須實(shí)施探放水。
① 采掘工作面及其他位置開始出現(xiàn)突(透)水前兆;
② 河流與溪溝、池塘與水庫等水體之下采掘;
③ 導(dǎo)水?dāng)鄬踊驍鄬觾杀P為煤層與含水層的對口部位;
④ 構(gòu)造裂隙發(fā)育、巖體完整性較差的區(qū)段;
⑤ 接近老窯、本礦、鄰礦采空區(qū)的部位;
⑥ 接近巖溶水主逕流帶、巖溶地下河、巖溶地下湖、巖溶陷落柱等位置;
⑦ 接近預(yù)留的河流(溪溝)、水庫(池塘)、鉆孔隔離保護(hù)煤(巖)柱的部位;
⑧ 來水來壓異常部位。
⑨采用勘探手段圈定的異常部位。
以上情況變動為“有掘必探,先探后掘”的原則
4.探放水方案
探放水方案包括探水起點(diǎn)的確定、斷面鉆孔布置、空間錐體的控制、超前深度的確定、鉆具選型、煤(巖)層的產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)、完整性、物理性質(zhì)、鉆進(jìn)時來水來壓的判斷及處理措施等方面。
探放水方案要經(jīng)總工程師(技術(shù)負(fù)責(zé)人)審查批準(zhǔn)。之后,由技術(shù)部門組織探放水人員進(jìn)行技術(shù)交底,明確探放水目的、鉆孔布置要求、鉆進(jìn)工藝及探放水遇險時的撤離路線、方法等事項(xiàng),并在施工中通過局部變更力求更加合理、有效。
地表水體之下、較大老空積水區(qū)及巖溶地下河等附近的探放水,或水情復(fù)雜、危險性較大、本礦擬定探放水方案有困難時,應(yīng)委托設(shè)計單位經(jīng)專題論證后擬定探放水方案。
5.鉆孔布置
同一采掘工作面施工磧頭探放水鉆孔群由3組鉆孔組成,鉆孔數(shù)≥5個,均為定向鉆孔,控制空間形態(tài)為規(guī)則或不規(guī)則錐體。鉆孔孔深≥40m,分相對淺孔(≥40m)、中深孔(≥45m)和深孔(≥50m)。超前探測深度≥20m,在淺孔孔深20m時各鉆孔間距≤3m。終孔孔徑不得大于75mm,止水套筒不得小于10 mm。
6.鉆場設(shè)備安裝、調(diào)試
根據(jù)審查批準(zhǔn)的探放水方案并在探放水技術(shù)交底基礎(chǔ)上,探放水隊(duì)伍進(jìn)入探放水現(xiàn)場進(jìn)行設(shè)備安裝、調(diào)試。鉆場設(shè)備安裝、調(diào)試要滿足以下七點(diǎn)基本要求。
① 清理鉆場,合理設(shè)置鉆機(jī)、安放鉆具及鉆進(jìn)操作位置,并留設(shè)安全撤離通道;
② 加強(qiáng)鉆場附近的巷道支護(hù),并在工作面迎頭打好堅固的立柱和擋板;
③ 設(shè)置鉆進(jìn)給排水系統(tǒng);
④ 在鉆場附近設(shè)置電話并與井下變電所、泵房、各作業(yè)點(diǎn)及井口調(diào)度室聯(lián)網(wǎng);
⑤ 探放水負(fù)責(zé)人及測量人員要親臨現(xiàn)場,根據(jù)設(shè)計方案實(shí)地確定各鉆孔的開孔位置及方位角、傾角、終孔深度及孔口段導(dǎo)管設(shè)置深度等;
⑥ 在預(yù)計水壓大于0.1MPa時,要在套管口安裝閘閥固結(jié)套管;
⑦ 鉆孔內(nèi)水壓大于1.5MPa時,要采用反壓和有防噴裝置的方法鉆進(jìn),并制定防止孔口管和煤(巖)壁突出的措施;如果孔內(nèi)水壓是突然增大,判斷為突水前兆時,不能拔出鉆桿并立即撤離。
7.探放老空水
對井下積水區(qū)(含老空水、本礦早期采空積水等)的探放水,只能由高位向低位積水區(qū)探放或在積水區(qū)壓水線旁側(cè)進(jìn)行探放,嚴(yán)禁在積水區(qū)下方由低位向高位區(qū)探放水。
8.瓦斯監(jiān)測
在探放水整個過程中,要滿足鉆場通風(fēng)流暢,監(jiān)測瓦斯?jié)舛龋芾砗霉╇娤到y(tǒng),防止鉆進(jìn)中發(fā)生瓦斯事故。
9.做好觀測記錄
按鉆探要求,做好鉆進(jìn)觀測記錄。要特別注意對來水、來壓、水的物理性質(zhì)發(fā)生變化、溢出氣體、循環(huán)液漏失、鉆進(jìn)阻力變小、變大等現(xiàn)象的觀測記錄。
10.鉆進(jìn)異常時要停鉆撤離
當(dāng)鉆進(jìn)中出現(xiàn)來水、來壓明顯增大或水的物理性質(zhì)發(fā)生明顯變化或溢出明顯異味氣體或鉆進(jìn)阻力明顯變小或循環(huán)液明顯漏失等異常情況時,必須立即停止鉆進(jìn)、禁止拔出鉆桿并立即撤離鉆場及井下其他位置的作業(yè)人員,報告井口調(diào)度室,由總工程師(技術(shù)負(fù)責(zé)人)組織分析異常、判斷原因、擬定措施。
第七章 綜合治理措施
煤礦水患治理采取“防、堵、疏、排、截”的綜合治理措施,需要對地表水漏水、老空積水、礦井涌水進(jìn)行綜合治理。
一、地表水漏水治理
降水、地表水是礦井水的補(bǔ)給水源。治理地表水漏失是治理水患源頭的措施,治理工程質(zhì)量較好控制,治理效果明顯,安全性好。常見治理方法有截流外排或封堵止水兩種,治理的重點(diǎn)部位是溪溝水明顯漏失段、地表巖溶進(jìn)水口和洪泛淹沒區(qū)。
(一)溪溝水明顯漏失治理
采空導(dǎo)水裂隙已將坑道與溪溝水溝通,或構(gòu)造裂隙已將坑道與溪溝水溝通,或溪溝水通過煤層露頭采空區(qū)與坑道溝通,溝水明顯漏失甚至全漏失或成為斷頭河??蛇x擇截水及引流外排或注漿封堵防滲措施。
1.截水及引流外排
在溪溝上游選擇無明顯滲漏的相對隔水層部位,筑壩攔截溪溝水形成壩庫,并修筑明渠將壩庫水引出導(dǎo)水裂隙、構(gòu)造裂隙影響區(qū)及煤層露頭采空區(qū)。
截水壩可采用砼壩或條石壩。壩基要下至穩(wěn)定的持力層,壩高要高于壩庫最高洪水位1~2m,壩的強(qiáng)度是洪汛期庫水壓力1.5倍以上,壩體及壩基要做密閉防滲處理。
根據(jù)最大引流量、引流區(qū)地形、引流渠基底工程地質(zhì)環(huán)境等條件,可選擇構(gòu)筑漿片石、條片石、砼等構(gòu)筑引水明渠。選擇引水明渠走向時,要盡量考慮當(dāng)?shù)毓┧?、灌溉用水的需求?BR>2.注漿封堵
當(dāng)溪溝水漏失段不長、漏失段溝床坡降較大(一般>30‰)、漏失段無明顯下沉變形時,可采用注漿封堵防滲措施。
選擇枯水期注漿。注漿前要暫時將溝水外引并清除溝床中的沖洪積物露出基巖。注漿段起始點(diǎn)在滲漏段上、下游端點(diǎn)外側(cè)5~10m(視導(dǎo)水裂隙傾向、傾角而定),注漿控制的橫向端點(diǎn)在最高洪水位壓水線外側(cè)>5m,注漿控制深度應(yīng)>10m,注漿壓力要盡量控制在既能實(shí)現(xiàn)全充填又不破壞圍巖完整性這一尺度。
在注漿完成之后,溝床上用厚度>15cm的砼護(hù)面。
(二)地表巖溶進(jìn)水治理
在巖溶充水礦床,經(jīng)連通試驗(yàn)證實(shí),若地下河進(jìn)口、落水洞、有露頭的巖溶陷落柱、溶縫等已成為巖溶水集中進(jìn)水口并威脅礦井生產(chǎn)安全時,需要對以上補(bǔ)給巖溶水的進(jìn)水口進(jìn)行治理。治理方法主要有引流外排、墊層澆注、注漿封堵。
1.引流外排
地下河進(jìn)口往往位于巖溶槽谷或巖溶洼地邊緣,是長流溪溝水的斷頭處。宜采用引水涵洞方法使巖溶水失去主要補(bǔ)給水源。引水涵洞進(jìn)口外側(cè)要設(shè)置一段引水明渠,引水明渠用條石或砼構(gòu)筑,長度>30m,并設(shè)置1~2道鋼筋網(wǎng)攔截固形物。隧洞中遇巖溶時要采用填料加注漿封閉,硐底有巖溶時要設(shè)置砼跨橋。引水隧洞出口要連接引水明渠,用于發(fā)電、供水、灌溉等。
因巖溶陷落柱是一個不斷變形的不穩(wěn)定含水體,治理部位只能是陷落柱外圍。一般在陷落柱外圍構(gòu)筑一道圈狀截水溝,并開口外引溝水,不讓大范圍片狀、線狀流動地表水進(jìn)入巖溶陷落柱。
2.墊層澆注
部分長年流水的沖溝斷頭處為落水洞,是雨季時地表片狀水流的匯集、消漏地,可在安置支撐鋼架基礎(chǔ)上用塊、碎石形成墊層,在墊層之上澆注隔水砼面板,形成墊層澆注結(jié)構(gòu),防止洪水大流量補(bǔ)給巖溶水。支撐鋼架要嵌入完整圍巖,使落水洞變形下陷時,墊層與面板能保持穩(wěn)定。
當(dāng)一般流量<10L/s的沖溝水沿溶隙、溶縫直接滲漏時,可采用鉆孔直接注漿方法充填巖溶縫隙,達(dá)到止水目的。
(三)洪泛淹沒區(qū)治理
位于河流、溪(沖)溝洪泛沖擊、淹沒范圍的井口、工業(yè)廣場、廢棄老窯井口、采空塌陷區(qū)等部位均要設(shè)置排水或堵水工程。
在井口及工業(yè)廣場外側(cè),設(shè)置護(hù)河堤及擋水墻,墻體高度要高于訪問歷年最高洪水位1~2m。
廢棄老窯井口要采用漿砌條石封堵井口,封堵段長度>5m,若井口段為斜井,在封堵前還應(yīng)施工錨桿并形成鋼筋網(wǎng)絡(luò)支撐結(jié)構(gòu)。
采用塊、碎石填筑采空塌陷區(qū),填筑面層為粘性土,然后植樹植草。填筑區(qū)高度應(yīng)高于周邊未塌陷區(qū)。同時,還要在河流岸坎低凹部位,修筑能阻止洪泛翻水倒灌淹沒塌陷區(qū)的河堤。
二、老空積水處理
存在空間位置、積水不明的老窯積水區(qū)時,可采用地球物理勘探方法圈定積水區(qū)的大致空間位置,然后采用地面鉆探的方法進(jìn)行驗(yàn)證。當(dāng)鉆探揭露確為老空積水區(qū)時,需擴(kuò)孔抽排疏干老空積水,后可再次采用原物理勘探方法佐證排水效果。
存在本礦已知老空積水區(qū)時,應(yīng)在積水區(qū)壓水線之上采用鉆孔抽水,直至疏干全部老空積水。
三、礦井涌水治理
礦井水的治理有疏水降壓、攔截高位來水、注漿堵水、管道引水等四種方法。
1.疏水降壓
我省煤礦多屬砂巖裂隙充水、巖溶充水或裂隙~巖溶充水礦床。由于含水層與相對隔水層的相間組合、高位補(bǔ)給區(qū)的存在和井巷形成的低位空間,造成井巷涌水具有不同程度的承壓性。其中,部分淋水、股狀出水及底鼓巷段來壓明顯,圍巖的完整性、穩(wěn)定性受到威脅,存在發(fā)生煤(巖)水突出的危險性,應(yīng)采取疏水降壓措施。
施工之前,必須要認(rèn)真觀察來水的物理性質(zhì)(水溫、顏色、透明度、嗅、味),并經(jīng)對來水來壓的地質(zhì)、水文地質(zhì)環(huán)境及老空位置的調(diào)查、分析和判斷,確認(rèn)是含水層承壓水而不是老空水時,才能實(shí)施疏水降壓措施。
在來水來壓或底鼓明顯巷道施工群狀疏水降壓鉆孔。鉆孔布置宜采用先稀疏后加密方法施工,要按礦上擬定的疏水降壓方案施工,并在施工中不斷變更、優(yōu)化方案。疏水降壓工作直至水壓明顯減小、巷道圍巖無失穩(wěn)危險性為止。之后,要對來水來壓整治段進(jìn)行整治效果監(jiān)控。
2.?dāng)r截高位來水
采用平硐上、下山開拓開采的礦井以及平硐暗斜井開拓開采的礦井,要實(shí)現(xiàn)平硐標(biāo)高中的所有水平巷道(巖巷、煤巷、石門)對上山來水的有效攔截,并在巷道下方留設(shè)>20m的連續(xù)的煤(巖)柱。要特別注意在通往下山的井筒、斜巷連接處,需采用封堵、繞避等方法,不讓平巷水溝流水溢流進(jìn)入下山。平硐水溝的縱坡要>3‰,斷面尺寸要滿足最大過水量的1.5倍,排水溝要及時清淤,確保巷道路面平整、無積水。
3.管道引水
在井下,有一定涌水量且涌水量基本穩(wěn)定的人工揭露的含水層地下水露頭,它往往有一定范圍的補(bǔ)給區(qū)、逕流區(qū),水質(zhì)一般較好。宜選作煤礦生活飲用水水源,改善飲用水質(zhì)量。
事前,需觀測一個水文年的涌水動態(tài),并分別在枯、豐水期采集水樣進(jìn)行化學(xué)分析和衛(wèi)生指標(biāo)測試。若涌水量基本穩(wěn)定,水質(zhì)達(dá)到國家飲用水標(biāo)準(zhǔn),即可就近構(gòu)筑蓄水池,采用自流管引或加壓管引方式引水至職工食堂。
4.注漿堵水
在對礦井充水的地質(zhì)、水文地質(zhì)環(huán)境及巷道圍巖的工程屬性、水理性質(zhì)的綜合分析研究基礎(chǔ)之上,根據(jù)井巷堵水的不同目的,常用的鉆孔注漿堵水方法有預(yù)注漿、注漿止水、帷幕注漿等幾種,其目的一是止水、二是加固圍巖。
(1) 預(yù)注漿
在以下狀態(tài)下,宜采用預(yù)注漿方法。
① 設(shè)計通往地面的井筒、判斷硐口及井筒淺埋段圍巖完整性較差,受地表水滲漏補(bǔ)給條件較好時,施工前宜采用地面鉆孔預(yù)注漿方法,包括硐口仰坡、硐口與井筒淺埋段;
② 掘進(jìn)前方為斷層及斷層構(gòu)造裂隙發(fā)育帶時;
③ 設(shè)計井巷要穿過沖溝所在的淺埋段或巖溶塌陷區(qū)時。
(2) (后)注漿止水
在以下狀態(tài)下,宜采用(后)注漿止水方法。
① 已施工或生產(chǎn)礦井,若硐口仰坡巖體裂隙、土體孔隙發(fā)育并開始出現(xiàn)浸水時;
② 硐口淺埋段圍巖裂隙發(fā)育,已出現(xiàn)淋、滴水、股狀出水時;
③ 斷層及斷層構(gòu)造裂隙發(fā)育帶所在井巷段,圍巖穩(wěn)定性較差,已出現(xiàn)淋、滴水、股狀出水時;
④ 井巷過沖溝淺埋段淋、滴水時,或井巷過巖溶塌陷區(qū)段圍巖穩(wěn)定性較差,有淋、滴水、股狀出水時。
以上預(yù)注漿、(后)注漿止水方法,僅能滿足對注漿段的井巷加固和止水,而地下水很有可能向井巷的其他部位轉(zhuǎn)移,或在其它部位重新排入井巷。
(3) 帷幕注漿
經(jīng)查明,在以上(2)中的需要進(jìn)行(后)注漿止水的巷道,其注漿止水巷道的兩個端點(diǎn)有連續(xù)完整的隔水層或阻水?dāng)鄬訔l件下,通過連續(xù)(后)注漿方法,能形成由注漿止水墻與隔水層或阻水?dāng)鄬庸餐M成的閉合性阻水結(jié)構(gòu)時,宜采用鉆孔帷幕注漿方法。
預(yù)注漿、(后)注漿止水和帷幕注漿施工之前,需編制注漿施工方案,并在煤礦企業(yè)總工程師組織審查同意后才能施工。
在編制注漿施工方案時,要注意以下主要事項(xiàng):
① 經(jīng)對水文地質(zhì)環(huán)境及圍巖工程屬性的綜合分析判斷后認(rèn)為,治理段(點(diǎn))不宜采用疏水降壓措施而適宜采用注漿止水措施時,才能決定采用注漿方法;
② 要正確判斷注漿段圍巖空隙率及空隙的連續(xù)性、互通性,圍巖的工程屬性和水理性質(zhì),來水來壓的大小等,合理選擇鉆孔間距、方位、深度及漿液配制、注漿壓力、注漿量等參數(shù);
③ 注漿止水范圍應(yīng)大于需要注漿止水的范圍,在注漿止水范圍之內(nèi)要形成連續(xù)的止水墻;
④ 在注漿過程中,需根據(jù)注漿效果及時調(diào)整注漿參數(shù)。
第八章 水害應(yīng)急救援
礦山水害應(yīng)急救援依托現(xiàn)有的礦山應(yīng)急救援體系,實(shí)行“統(tǒng)一指揮、分級響應(yīng)、屬地為主”。
一、應(yīng)急預(yù)案及實(shí)施
1.煤礦應(yīng)當(dāng)根據(jù)本單位主要水害類型和可能發(fā)生的水害事故,制定“水害應(yīng)急預(yù)案”和“現(xiàn)場處置方案”。處置方案應(yīng)當(dāng)包括發(fā)生不可預(yù)見性水害事故時,人員安全撤離的具體措施。預(yù)案和方案的有關(guān)條文要張貼公布,并讓全體職工熟知。
2.礦井應(yīng)當(dāng)設(shè)置安全出口、規(guī)定避水災(zāi)路線,井下要設(shè)置貼有反光膜的清晰路標(biāo),并每年組織實(shí)施井下作業(yè)人員撤離演練,做好演練記錄并建立演練文檔。
3.礦井作業(yè)人員,凡發(fā)現(xiàn)水情異常,應(yīng)立即向礦井調(diào)度室報告,并通知人員撒離。礦井調(diào)度室接到水情報告,應(yīng)立即啟動本礦井水害應(yīng)急預(yù)案,根據(jù)來水方向、地點(diǎn)、水量等因素,確定人員安全撤離的路徑,通知井下受水患影響的作業(yè)人員馬上撤離到安全地點(diǎn)或出井。同時向值班負(fù)責(zé)人和礦井主要負(fù)責(zé)人匯報,并將水患情況通報周邊所有礦井。
4.井下泵房應(yīng)當(dāng)積極推廣無人值守和遠(yuǎn)程監(jiān)控集控系統(tǒng),受水威脅嚴(yán)重的礦井,應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)井下泵房無人值守和遠(yuǎn)程監(jiān)控,推廣使用地面操控的潛水泵和排水系統(tǒng)。
5.在礦井水情異常時,應(yīng)立即做好關(guān)閉防水閘門的準(zhǔn)備,在確認(rèn)人員全部撤離后,方可關(guān)閉防水閘門,并根據(jù)異常水情的影響程度,及時調(diào)整井下通風(fēng)系統(tǒng),避免風(fēng)流紊亂、有害氣體超限。調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)后,應(yīng)在原有通風(fēng)系統(tǒng)圖上做出相應(yīng)標(biāo)志。
6.煤礦應(yīng)當(dāng)將防范暴雨洪水引發(fā)煤礦事故災(zāi)難的情況納入《事故應(yīng)急救援預(yù)案》和《災(zāi)害預(yù)防處理計劃》中,落實(shí)防洪物資、設(shè)備和資金。防洪物資和設(shè)備應(yīng)當(dāng)專庫存放、專人保管和維護(hù),救災(zāi)資金應(yīng)當(dāng)列入專項(xiàng)資金管理。
7.煤礦應(yīng)當(dāng)建立防治水和搶險排水兼職救援隊(duì)或要與有資質(zhì)的煤礦搶險排水站簽訂搶險排水協(xié)議。
8.水害事故發(fā)生后,礦井應(yīng)當(dāng)依照有關(guān)規(guī)定報告政府有關(guān)部門,不得遲報、漏報、謊報、瞞報。
二、水害響應(yīng)程序
1.礦井發(fā)生重、特大突(透)水事故時,煤礦企業(yè)防治水和搶險排水工作組應(yīng)立即投入以下工作:
⑴ 在第一時間判斷出水點(diǎn)、涌水量(m3/h),出水物理性質(zhì),被困人員位置、人數(shù),水位上漲速度(m/h或m/min),淹沒范圍,估算礦井水總量(m3),并立即向政府有關(guān)部門報告。
⑵ 根據(jù)突(透)水量、水的物理性質(zhì)等條件提出排水救人所需水泵的流量(m3/h)、揚(yáng)程和水泵類型。
⑶ 提出施救被困人員的措施和方案。
⑷ 礦井救護(hù)隊(duì)立即投入施救工作。
三、礦井搶險排水、恢復(fù)被淹井巷
1.礦井在搶險排水過程中,應(yīng)當(dāng)預(yù)計排水中的涌水量,制定應(yīng)對涌水量變化的措施。
2.應(yīng)加強(qiáng)井下和地面(孔、泉、井)水情的動態(tài)觀測,并觀察地面有無塌陷、裂縫現(xiàn)象,調(diào)查水文地質(zhì)資料,綜合評估突(透)水水源。
3.在搶險排水過程中,必須安排手上交接班的水面跟蹤測量工、水泵司機(jī)、接管移泵工、電工、瓦斯監(jiān)測工、通風(fēng)支護(hù)工、巷通清理工等人員,編排手上交接班的下井救護(hù)隊(duì)員,扎實(shí)穩(wěn)妥推進(jìn)搶險排水。
4.礦井在搶險排水過程中,信息調(diào)度組應(yīng)當(dāng)對每小時調(diào)度排水量和水面標(biāo)高,做好原始記錄,繪制排水量、水面標(biāo)高隨時間變化的曲線電子圖。
5.礦井搶險排水過程中,通風(fēng)組應(yīng)加強(qiáng)井下通風(fēng)工作,保證井下有足夠的風(fēng)量。搶險救援指揮部應(yīng)當(dāng)制定防止被水封住的有害氣體突然涌出的安全措施。
6.礦井應(yīng)當(dāng)對水害應(yīng)急救援的圖紙資料收集整理、歸檔、總結(jié)礦井水害搶險救援的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。
第九章 防治水科技工作
煤礦要配齊防治水專業(yè)人員,落實(shí)科研經(jīng)費(fèi),配置科研設(shè)備設(shè)施,以國有大中型企業(yè)、科研單位、院校為依托,并以杜絕煤礦重、特大及遏制較大以下水害事故為目標(biāo),開展防治水技術(shù)研究和科技攻關(guān)工作。
主要技術(shù)研究及科技攻關(guān)內(nèi)容有:
1.研究不同采高、采煤方法、構(gòu)造、覆巖工程屬性、覆蓋結(jié)構(gòu)層組合及圍巖完整性的采空導(dǎo)水裂隙高度的確定。
2.研究不同地質(zhì)、水文地質(zhì)環(huán)境下探放水鉆孔的布置起點(diǎn)、超前鉆進(jìn)深度及鉆孔群控制的錐體狀空間的確定等。
3.研究采用多種有效的物理勘探手段圈定老空水、巖溶及巖溶水的空間分布規(guī)律及補(bǔ)、逕、排流場。
4.研究大水礦井的預(yù)警方法及實(shí)現(xiàn)安全采煤的技術(shù)措施。
5.研究在近水平煤層賦存礦區(qū)中如何杜絕高位向低位井巷匯水、透水的方法及措施。
6.研究延深采掘中在兼顧技術(shù)可行、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理三大因素的前提之下如何實(shí)施疏水降壓及設(shè)置水閘門及排水系統(tǒng)。
7.研究水體下采煤。
8.研究抗淹井排水系統(tǒng)。
9.研究發(fā)生水害事故時安全高效快捷的救援排水系統(tǒng)。
10.研究建立防治水示范礦。
第十章 防治水信息平臺
隨著煤礦防治水工作制度化、科學(xué)化進(jìn)程的穩(wěn)步發(fā)展,爭取在條件成熟時建立煤礦防治水信息平臺,作為安全生產(chǎn)信息平臺的重要組成部分。實(shí)現(xiàn)全面提升煤礦防治水工作水平,達(dá)到遏制重、特大水害事故,減少較大以下水害事故的目的。
為盡早建立煤礦防治水信息平臺,從現(xiàn)在開始,各部門要積極補(bǔ)充、匯總相關(guān)信息資料,做好建立防治水信息平臺的基礎(chǔ)工作。
匯總的相關(guān)信息資料主要有以下10項(xiàng):。
1.國家法律法規(guī)及國家、省、市(州)防治水相關(guān)規(guī)定、意見、通知、通報等。
2.《煤礦防治水規(guī)定》及《礦防治水工作管理控制體系》;
3.煤礦防治水機(jī)構(gòu)、主要負(fù)責(zé)人、省級專家組名單及通訊聯(lián)絡(luò)號碼。
4.煤礦地質(zhì)、水文地質(zhì)背景及防治水技術(shù)資料簡介、礦圖。
5.煤礦存在的主要水患及水患設(shè)防、整治措施。
6.水患動態(tài)情況錄。
7.煤礦應(yīng)急救援體系及聯(lián)運(yùn)機(jī)制。
8.煤礦水害事故警示錄。
9.煤礦防治水科學(xué)研究、科技攻關(guān)動態(tài)、礦井的井口與井底的大巷最小斷面圖。
10.礦井搶險排水預(yù)案。
11.搶險排水裝備儲備表。
附錄一:煤礦水害隱患分類方法一覽表
附錄二:煤礦水患調(diào)查技術(shù)要求
由于國內(nèi)尚無煤礦水患調(diào)查規(guī)程與技術(shù)要求可以借鑒,我們依據(jù)國家相關(guān)技術(shù)規(guī)程規(guī)范和相關(guān)文件、多起煤礦水害事故的案例分析及當(dāng)前煤礦水患的基本特征,初步擬定“煤礦水患調(diào)查技術(shù)要求”供開展這一工作時使用。
一、總則
通過開展礦井(井田)井上、井下水文地質(zhì)調(diào)查測繪工作,基本查明礦井(井田)存在的主要水患類型,分析判斷主要水患及其透(突、潰)水水害水源、過水通道及透(突、潰)水容易發(fā)生的部位,指出水患的危險性及其可能導(dǎo)致水害事故發(fā)生的主要原因,提出針對性防治措施。
二、依據(jù)的相關(guān)技術(shù)規(guī)程規(guī)范、文件
1、《煤礦安全規(guī)程》ISBN7-5020-2562-6/TD7;
2、《煤田地質(zhì)填圖規(guī)程》DZ/T0175-1997;
3、《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》GB12719-91;
4、《煤炭資源地質(zhì)勘探地表水、地下水長期觀測及水樣采取規(guī)程》煤炭工業(yè)部(80)煤地字第638號;
5、《關(guān)于加強(qiáng)煤礦水害防治工作的指導(dǎo)意見》安監(jiān)總煤礦【2006】98號;
三、工作程序
煤礦水患調(diào)查評價工作程序是:前期準(zhǔn)備工作—調(diào)查測繪—報告編制—報告內(nèi)審—專家組評審及資料歸檔。
四、前期準(zhǔn)備工作
包括資料收集、隊(duì)伍組建、現(xiàn)場踏勘和擬定工作方案等四項(xiàng)工作。
資料收集:包括區(qū)測資料、礦井已有地質(zhì)及水文地質(zhì)資料、礦井或相鄰礦井曾發(fā)生的水害事故資料、國家測繪系統(tǒng)出版的比例尺大于或等于1:5000地形圖。
隊(duì)伍組建:根據(jù)初步了解的工作量、工作復(fù)雜程度等擇優(yōu)組建項(xiàng)目組。
現(xiàn)場踏勘:現(xiàn)場了解礦井(井田)水文地質(zhì)基本情況、礦井水情、礦上占有的地質(zhì)、水文地質(zhì)資料及防治水工作現(xiàn)狀。
擬定工作方案:初步分析判斷礦井主要水文地質(zhì)特征和主要水患,確定調(diào)查測繪重點(diǎn)和方法,并通過技術(shù)交底使項(xiàng)目組成員領(lǐng)會工作方案及具體工作目標(biāo)。
五、調(diào)查測繪工作
1、工作區(qū)范圍
沿構(gòu)造線方向的工作范圍包括礦井采掘疏排地下水時人工流場可能疏干影響區(qū),不得小于采礦權(quán)走向邊界500米。對于巖溶充水礦井,要對遠(yuǎn)程補(bǔ)給或排泄區(qū)進(jìn)行針對性調(diào)查。
沿垂直構(gòu)造線方向工作范圍包括采礦權(quán)煤層最低標(biāo)高法線指示的地表位置外側(cè)、井巷系統(tǒng)揭露的地層及與礦井充水有關(guān)的煤層上覆、下伏含水層。
2、地表水調(diào)查測繪
降水是礦井水的源頭水源。降水的大部分形成地面逕流由沖(溪)溝匯入江河及補(bǔ)給池塘水庫,少部分沿各種巖石空隙進(jìn)入地下補(bǔ)給地下水(含斷層水)、老窯水和坑道水,是地表調(diào)查測繪的主要內(nèi)容。具體調(diào)查測繪內(nèi)容包括自然地理、地質(zhì)要素、河流溪溝、池塘水庫、泉井、小窯及老窯、礦井地面設(shè)施等七項(xiàng)。
(1)自然地理。在收集資料基礎(chǔ)上,通過現(xiàn)場觀察,站在礦井水補(bǔ)給條件角度,對礦井(井田)區(qū)地形地貌、植被、河流溪溝、池塘水庫、氣候(特別是年降水及最大強(qiáng)度降水)進(jìn)行描述。
(2)地質(zhì)要素。包括地層界線、煤層露頭線、巖層產(chǎn)狀、褶皺、斷層、巖溶、采空塌陷、滑坡、泥石流等,并選擇3~5處進(jìn)行節(jié)理裂隙詳細(xì)觀測。
(3)河流溪溝。包括名稱、分布位置、匯水面積、標(biāo)高、平面形態(tài)、縱、橫斷面形態(tài)、水流坡降、常年水位、水量及流速、洪汛期峰值水位、水量及流速、滲漏情況、堆積物、誘發(fā)的主要地質(zhì)災(zāi)害等。
(4)池塘水庫。包括名稱、分布位置及地層、標(biāo)高(含庫、塘水底、常年及最高蓄水標(biāo)高)、常年及最大蓄水量、堤壩結(jié)構(gòu)及滲漏、引水工程及滲漏情況、補(bǔ)給來源、用途等。
(5)泉井。包括所在含水層、位置及標(biāo)高、流出形態(tài)、枯季、常年及最大流量、水的物理性質(zhì)、隨降水變化特征、受采煤疏干影響程度、用途等。
(6)小窯及老窯。包括小窯名稱、井口位置及標(biāo)高、開拓方式、開采規(guī)模、開采煤層、開采年份、采空區(qū)空間范圍(尤其是最低采空標(biāo)高及井巷標(biāo)高)、礦井涌水量、礦井采空積水情況、水害事故和與調(diào)查礦井巷道、采區(qū)關(guān)系。包括老窯名稱、井口位置及標(biāo)高、開拓方式、開采煤層、開采年份、采空區(qū)空間范圍、井口流量、礦井采空積水情況和與調(diào)查礦井巷道、采區(qū)關(guān)系。
(7)礦井地面設(shè)施。包括礦井主(副)井、風(fēng)井井口位置及標(biāo)高、與河流溪溝歷年最高洪水位的空間關(guān)系、有否擋水墻及墻的穩(wěn)定性、附近有否危及井口安全的不穩(wěn)定邊坡、滑坡、泥石流;工業(yè)廣場及矸石渣場位置、受河流溪溝洪水威脅的危險性、排水溝、擋墻等的安全性;地面變電站(所)、高壓輸電線位置及受山洪威脅的穩(wěn)定性。
3、坑道水調(diào)查測繪
坑道水主要接受地下水(含斷層水)、地表水的直接補(bǔ)給,設(shè)置的抽排水系統(tǒng)要滿足正常狀態(tài)下礦井最大涌水量的要求。
要觀測礦井及各水平涌水量,梳理礦井水匯集、抽排系統(tǒng),記錄各部位滴、淋、股狀出水、涌水現(xiàn)象,分析判斷采空可能積水區(qū),證據(jù)充足時圈定已知采空積水區(qū)。
要注意觀察因不合理采掘活動而可能存在的地表水潰入、老窯、小窯、本礦采空積水的透入以及地下水(含斷層水)向坑道涌水等,易導(dǎo)致水害事故發(fā)生的重要水患。
4、工程點(diǎn)定位
以國家測繪系統(tǒng)出版的地形圖為底圖,地面所有工程點(diǎn)采用手持GPS和半儀器法定位上圖,井下采用半儀器和丈量法上圖。對礦井井口坐標(biāo)必須反復(fù)進(jìn)行校測。若井口坐標(biāo)誤差較大時,要及時與業(yè)主商議,采用全儀器法測量井口坐標(biāo)。
5、試驗(yàn)與測試
在綜合分析基礎(chǔ)上,為證實(shí)可能存在的地下水重要補(bǔ)給——逕流——排泄系統(tǒng),在條件具備時進(jìn)行地下水連通試驗(yàn)及采集水樣進(jìn)行化學(xué)成分及侵蝕性分析。
6、水患調(diào)查記錄及動態(tài)監(jiān)測交接工作
井下各類記錄卡片進(jìn)行水患調(diào)查記錄。形成泉(井)調(diào)查統(tǒng)計表、河流(溪溝)調(diào)查統(tǒng)計表、池塘(水庫)調(diào)查統(tǒng)計表、老窯及小窯調(diào)查統(tǒng)計表、巖溶調(diào)查統(tǒng)計表等附報告。
由于調(diào)查工作時間不長,一般僅做一次觀測,需要項(xiàng)目組擬定水患長期動態(tài)監(jiān)測方案交給礦方,由礦方開展水患長期動態(tài)監(jiān)測工作。項(xiàng)目組要將與礦井主要水患相關(guān)的水文點(diǎn)列入水患長期動態(tài)監(jiān)測點(diǎn),選擇以下各類表格進(jìn)行動態(tài)觀測記錄:河流(溪溝)水患動態(tài)監(jiān)測表、池塘(水庫)水患動態(tài)監(jiān)測表、小窯水患動態(tài)監(jiān)測表、老窯水患動態(tài)監(jiān)測表、井下淋水、股狀出水、涌水點(diǎn)(段)水患動態(tài)監(jiān)測表、礦井涌水量監(jiān)測表。
六、報告編制
煤礦水患調(diào)查不同于水文地質(zhì)測繪、儲評、環(huán)評和安評工作,它的調(diào)查核心是煤礦水患并滿足本技術(shù)要求“總則”內(nèi)容。報告文字和圖件必須圍繞這個核心。報告附圖有礦井地形地質(zhì)及水文地質(zhì)圖、主井水文地質(zhì)剖面圖、礦井水患警示圖和礦井巖溶立面投影圖。
1、礦井地形地質(zhì)及水文地質(zhì)圖
比例尺大于或等于1:5000。圖面內(nèi)容包括地形、地質(zhì)、水文地質(zhì)、礦井主要井巷系統(tǒng)及井口坐標(biāo)。
2、主井水文地質(zhì)剖面圖
比例尺大于或等于礦井地形地質(zhì)及水文地質(zhì)圖。該圖要展示剖面地形線、礦權(quán)邊界線、主井水文地質(zhì)現(xiàn)象、各開采水平空間關(guān)系及開采煤層上覆、下伏含水層、相對隔水層組合關(guān)系。
3、礦井水患警示圖
比例尺同礦井水文地質(zhì)圖。繪制主要內(nèi)容:
(1)與地形地質(zhì)及水文地質(zhì)圖完全一樣的直角坐標(biāo)網(wǎng)絡(luò);
(2)煤層露頭線及煤層名稱,煤層底板等高線(低于或等于采礦權(quán)下界),煤層采空區(qū);
(3)斷層、褶曲、鉆孔;
(4)主要井巷系統(tǒng)及名稱,井口名稱及坐標(biāo);
(5)重要淋水、股狀出水、涌水點(diǎn)及涌水量,各水平涌水量;
(6)抽排水系統(tǒng)的水倉及容量,供電系統(tǒng)情況,排水泵型號、功率、揚(yáng)程、流量,水流方向,井口常年及最大流量;
(7)防隔水工程(防水擋墻、閘門等),現(xiàn)有的防隔水煤柱、邊界煤柱及尺寸;
(8)分析采空可能積水區(qū)及積水量,已知采空積水區(qū)及積水量;
(9)河流溪溝及名稱,同一河流溪溝標(biāo)注四處以上的標(biāo)高,臨時觀測站的編號、標(biāo)高及流量,滲漏段的標(biāo)高及滲漏量;
(10)池塘水庫及名稱、編號,標(biāo)注塘(庫)最低水底、常年及最高水位標(biāo)高,常年及最大蓄水量,堤壩;
(11)重要泉井的編號、流量、標(biāo)高;
(12)相鄰礦井及名稱,相鄰礦井礦界附近的主要井巷及名稱,相鄰礦井礦界附近采空積水位置及積水量。
礦井水患警示圖是水患調(diào)查的主體圖件,它有許多解讀文字的重要內(nèi)容。由于圖件要素較多,在繪制時宜注意以下三點(diǎn)事項(xiàng)。一是彩色圖的彩色及灰階力求配置合理,重點(diǎn)突出水害水源。二是各項(xiàng)標(biāo)注可放在附近空白處,以編號等方式達(dá)到對應(yīng)識別的效果。三是對需要警示的重要內(nèi)容,在圖面空白處繪制放大示意圖(標(biāo)注尺寸)。
4、礦井巖溶立面投影圖。
水害水源與巖溶、巖溶水有關(guān)時才繪制該圖件。橫向比例尺同礦井地形地質(zhì)及水文地質(zhì)圖,豎向比例尺大于礦井地形地質(zhì)及水文地質(zhì)圖。
報告文字及附圖要求形成電子文檔,附圖為彩色圖。
附錄三:防隔水煤(巖)柱的尺寸要求
一、煤層露頭防隔水煤(巖)柱的留設(shè)
煤層露頭防隔水煤(巖)柱的留設(shè),按下列公式計算:
1.煤層露頭無覆蓋或被黏土類微透水松散層覆蓋時:
Hf= Hk+Hb (3-1)
2.煤層露頭被松散富水性強(qiáng)的含水層覆蓋時(圖3-1):
Hf=HL+Hb (3-2)
式中 Hf--防隔水煤(巖)柱高度,m;
Hk--采后垮落帶高度,m;
HL--導(dǎo)水裂縫帶最大高度,m;
Hb--保護(hù)層厚度,m;
α--煤層傾角,(°)。
根據(jù)式(3-1)、式(3-2)計算的值,不得小于20 m。式中Hk、HL的計算,參照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定。
圖3-1 煤層露頭被松散富水性強(qiáng)含水層覆蓋時防隔水煤(巖)柱留設(shè)圖
二、含水或?qū)當(dāng)鄬臃栏羲海◣r)柱的留設(shè)
含水或?qū)當(dāng)鄬臃栏羲海◣r)柱的留設(shè)(圖3-2)可參照下列經(jīng)驗(yàn)公式計算:
1.當(dāng)含水層頂面高于最高導(dǎo)水裂縫帶上限時,防隔水煤(巖)柱可按圖3-3a、圖3-3b留設(shè)。其計算公式為:
L=L1+L2+L3=Hacscθ+HLcotθ+HLcotδ (3-3)
2.最高導(dǎo)水裂縫帶上限高于斷層上盤含水層時,防隔水煤(巖)柱按圖3-3c留設(shè)。其計算公式為:
L=L1+L2+L3=Ha(sinδ-cosδcotθ)+
(Hacosδ+M)(cotθ+cotδ)>20 m (3-4)
式中 L--防隔水煤(巖)柱寬度,m;
L1,L2,L3--防隔水煤(巖)柱各分段寬度,m;
HL--最大導(dǎo)水裂縫帶高度,m;
θ--斷層傾角,(°);
δ--巖層塌陷角,(°);
M--斷層上盤含水層層面高出下盤煤層底板的高度,m;
Ha--斷層安全防隔水煤(巖)柱的寬度,m。
Ha值應(yīng)當(dāng)根據(jù)礦井實(shí)際觀測資料來確定,即通過總結(jié)本礦區(qū)在斷層附近開采時發(fā)生突水和安全開采的地質(zhì)、水文地質(zhì)資料,計算其水壓(p)與防隔水煤(巖)柱厚度(M)的比值(Ts=p/M),并將各點(diǎn)之值標(biāo)到以Ts=p/M為橫軸,以埋藏深度H0為縱軸的坐標(biāo)紙上,找出Ts值的安全臨界線(圖3-4)。
Ha值也可以按下列公式計算:
小距離,不得小于巷道高度的10倍。
2.在水淹區(qū)下或老窯積水區(qū)下同一煤層中進(jìn)行開采時,若水淹區(qū)或老窯積水區(qū)的界線已基本查明,防隔水煤(巖)柱的尺寸應(yīng)當(dāng)按附錄三之二的規(guī)定留設(shè)。
3.在水淹區(qū)下或老窯積水區(qū)下的煤層中進(jìn)行回采時,防隔水煤(巖)柱的尺寸,不得小于導(dǎo)水裂縫帶最大高度與保護(hù)帶高度之和。
六、保護(hù)地表水體防隔水煤(巖)柱的留設(shè)
保護(hù)地表水體防隔水煤(巖)柱的留設(shè),可參照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》執(zhí)行。
七、保護(hù)通水鉆孔防隔水煤(巖)柱的留設(shè)
根據(jù)鉆孔測斜資料換算鉆孔見煤點(diǎn)坐標(biāo),按附錄三之二的辦法留設(shè)防隔水煤(巖)柱,如無測斜資料,應(yīng)當(dāng)考慮鉆孔可能偏斜的誤差。
八、相鄰礦(井)人為邊界防隔水煤(巖)柱的留設(shè)
1.水文地質(zhì)簡單型到中等型的礦井,可采用垂直法留設(shè),但總寬度不得小于40 m。
2.水文地質(zhì)復(fù)雜型到極復(fù)雜型的礦井,應(yīng)當(dāng)根據(jù)煤層賦存條件、地質(zhì)構(gòu)造、靜水壓力、開采上覆巖層移動角、導(dǎo)水裂縫帶高度等因素確定。
1)多煤層開采,當(dāng)上、下兩層煤的層間距小于下層煤開采后的導(dǎo)水裂縫帶高度時,下層煤的邊界防隔水煤(巖)柱,應(yīng)當(dāng)根據(jù)最上一層煤的巖層移動角和煤層間距向下推算(見圖3-7a)。
2)當(dāng)上、下兩層煤之間的垂距大于下煤層開采后的導(dǎo)水裂縫帶高度時,上、下煤層的防隔水煤(巖)柱,可分別留設(shè)(見圖3-7b)。