晋中紫金煤业有限公司带压开采设计(2)

该断层的发育使新增区的煤层直接与奥灰岩接触（见图1）。同时也与奥灰水直接联通。井田内发育有8条断层和16个陷落柱，这些断层性质为张性正断层，其破碎带具有一定的储水性和导水性。井下采掘接近陷落柱，有时有涌水量增大的情况，进入陷落柱内部后，涌水量减少，仅见柱内充填物发湿，穿过陷落柱后，涌水量恢复正常。显示陷落柱具有一定的储水性和导水性。

3、6#煤一采区在实际施工中，将揭露小型断层、岩石裂隙带，同

时采区位于岩溶水存在区域，或有陷落柱将奥陶纪灰岩与煤层贯通，形成导水通道，给煤层开采带来水利危害。

四、安全生产保障措施

1、地质保障措施

奥陶纪灰岩水主要通过导水通道对6#煤开采造成危害，为此必须

加强地质工作，发挥地质尖兵的保障作用。

（1）补充勘探：

矿井工作面采煤前，应当采用物探、钻探、巷探和化探等方法查

清工作面内断层、陷落柱和含水层（体）富水性等情况。掌握导水通道，留足防水煤柱。

（2）水情观测：

设立水位观察井，进行地下水动态观测。在未掌握地下水的动态

规律前，应当每7-10日观测1次；待掌握地下水的动态规律后，应当每月观测1-3次；当雨季或者遇有异常情况时，应当适当增加观测次数。水质监测每年不少于2次，丰、枯水期各1次。观测内容包括水位、水温和水质等。对泉水的观测，还应当观测其流量。观测点应当统一编号，设臵固定观测标志，测定坐标和标高，并标绘在综合水文地质图上。观测点的标高应当每年复测1次；如有变动，应当随时补测。

2、采矿保障措施 （1）有掘必探、先探后掘

煤岩巷掘进必须采取有掘必探、先探后掘的防治水原则，掘进规

程与防止水措施一并贯彻执行。探放水过程中发现有出水现象时，必须制

定或检查安全防护措施是否到位，并停止该区域与一切与探放水无关工作。

（2）按规定留设煤柱 （一）断层保护煤柱

按《煤矿防治水规定》要求核算含水或导水断层煤柱宽度：

L?0.5KM3pKp≥20m

式中：L—煤柱留设的宽度，m；

K—安全系数，一般取2～5，设计取5； M—煤层厚度或采高，取6号煤最大厚度3.71m，

P—水头压力，MPa；6#煤P=1000×10×(774+20)×10-6 =7.94MPa； Kp—煤的抗拉强度，取0.6MPa。

经计算：6号煤，L=58.4m。

考虑井田构造水压影响，结合生产实际经验，井田中的大断层F160

和F161每侧留设100m防水煤柱，其它非导水断层F129每侧留设30m保护煤柱，其余小断层每侧均留设20m的构造保护煤柱。

（二）陷落柱留设不少于20m的保护煤柱

在巷道穿过地段，采用注浆加固围岩方式加强围岩强度。 （三）煤层中巷道、石门保护煤柱煤柱 宽度按下式计算(倾角小于35°时)：

S1?H（2.5+0.6M）f；

式中：S1—巷道保护煤柱的宽度，m；

H—巷道的最大垂深，m；本矿井6煤取1150m。 M—煤厚，m；本矿井6煤取最大3.71m。 f—煤的强度系数，f?0.110Rc； Rc—煤的单向抗压强度，46MPa 。

经计算：6号煤，S1=50.3m故此，本矿井大巷每侧留设50m煤柱。 （四）井田边界煤柱留设20m，采空区留设20m保护煤柱。

3、建立避灾系统

采区设立紧急避险硐室，硐室按照规定配备救生器材、装备。采

区上下山、大巷等行人路线必须设臵路标，行人通道保持畅通无阻。

五、矿井排水 1、矿井涌水量

石家庄设计院考虑矿井到矿井扩大生产能力为3.0Mt/a时，矿井正

常涌水量： 132.92 m3/h，最大涌水量： 201.75 m3/h，能够满足首采区灾害排水需要。

2、矿井排水系统

根据矿井涌水量和排水高度，设计采用一级排水系统，在+450水

平设中央排水泵房，直接将井下矿井涌水排到地面。根据矿井涌水量、黄泥罐浆水量和井下生产洒水量，设计正常排水量为224.72m3/h、最大涌水量为293.55m3/h。

所需的水泵排水能力： Qz= 1.2×224.72=269.66m3/h 排水高度： Hs1=1136.0-450.5+5=690.5m 水泵扬程估算： H=1.1×690.5=759.55m

选用4台MD280-65×11（P）型多级离心水泵，正常涌水时，2

台水泵、一趟管路工作；最大涌水时，3台水泵、2趟管路工作。

排水管路采用φ273×13的无缝钢管，由泵房经管子道沿副立井井

筒敷设至地面。吸水管路采用φ325×7的无缝钢管。

考虑到矿井水文地质条件变化，设计安装2台ZQ540-800/16-1900S

型矿用增安防爆型潜水电泵，水泵流量540m3/h，水泵扬程800m，电动机功率1900kW。

矿井应急排水设备与矿井中央水泵房布臵在一起，排水管路选用

两趟φ273×13的无缝钢管经立风井敷设至地面，作为一套独立的在地面控制的应急排水系统，可以保证矿井排水系统可靠。

3、水仓布臵及容量

设计在副立井井底布臵井底水仓。井底水仓布臵在煤层底板岩石

中，稳定坚固。井底水仓分为主、副水仓，水仓采用直墙半圆拱断面，断

面规格3.8m×3.3m，锚喷支护，支护厚度100mm，铺底厚度100mm。主水仓有效长度92m，副水仓有效长度58m，水仓总有效长度150m，经计算，水仓有效容量约1650m3，大于矿井8h的正常涌水量，满足《煤矿安全规程》要求。

水仓入口布臵在轨道石门最低点附近，水仓进口处应设臵箅子。

井底水仓用水仓清理机进行清理，两仓定期交替清理，清理方式采用人工清理。

六、探放水措施 1、探放水原则

（1）必须严格执行《煤矿安全规程》和《煤矿防治水规定》相关

规定，配齐探水钻和专职水文地质人员。成立专门探放水队伍，制定防探水制度，采掘工作面探水前，应当编制探放水设计，确定探水警戒线，并采取防止瓦斯和其他有害气体危害等安全措施。

(2)采掘工作面遇有下列情况之一的，应当进行探放水： 1）接近水淹或者可能积水的井巷、老空或者相邻煤矿; 2）接近含水层、导水断层、暗河、溶洞和导水陷落柱; 3）打开防隔水煤(岩)柱进行放水前;

4）接近可能与河流、湖泊、蓄水池、水井等相通的断层破碎带; 5）接近有出水可能的钻孔; 6）接近水文地质条件复杂的区域;

7）采掘破坏影响范围内有承压含水层或者含水构造、煤层与含

水层间的防隔水煤(岩)柱厚度不清楚可能发生突水;

8）接近有积水的灌浆区; 9）接近其他可能突水的地区。

探水前，应当确定探水线并绘制在采掘工程平面图上。 (3) 探测内容包括

1）探查回采、掘进工作面是否有次生导水断裂构造，以便采取

措施防止突水。

2）探查地质勘探钻孔周围地层的富水性。

3）查明探水钻孔在不同深度的水压、水量或冲洗液漏水量，确

定底板隔水层的导升高度。

4）探水前应注意检查排水设施及系统的可靠性，检查瓦斯浓度、

巷道支护、安全撤退路线等，准备堵水材料。

2、探放水方法

1）探放水钻孔的布臵

探水钻孔沿掘进方向的前方布臵。每组钻孔不得少于5个;钻孔控

制巷帮净垛宽度不小于20m，钻孔落点间距不得大于10m，钻孔超前距不得小于20m。上山探水时，一般进行双巷掘进，其中一条超前探水和汇水，另一条用来安全撤人。双巷间每隔30-50 m掘1个联络巷，并设挡水墙。

当一个钻孔发现有出水现象时，应根据情况适当加密钻孔布臵，

加大钻孔进尺长度，另行补充钻孔。

钻孔孔径根据煤层的坚硬程度，放水孔深度等因素确定。采用孔

径为42mm、54mm、60mm，一般不超过60mm。

2）探放水设备

井下探放水应使用专用的探放水钻机。严禁使用煤电钻探放水。

综采工作面共配有3台探水钻机，2台使用，1台备用。三个综掘工作面共配有4台探水钻机，各综掘工作面分别配备1台；另有1台备用。

3）探放水避灾

探放水时必须采用管路放水，放水管路备有控制闸阀控制放水流

量。钻孔处于低洼处时，必须备有排水装臵。

3、探放水安全措施

（1）在探放水钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或者钻眼中水

压、水量突然增大和顶钻等透水征兆时，应当立即停止钻进，但不得拔出钻杆;应当立即向矿井调度室汇报，派人监测水情。发现情况危急，应当立即撤出所有受水威胁区域的人员到安全地点，然后采取安全措施，进行处理。

（2）在6号煤层积水区附近进行巷道掘进前，应当采用钻探、物

探和化学探等方法查清水文地质条件。地质机构应当提出水文地质情况分

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