贵州黔西能源开发有限公司青龙煤矿
11602
工
作
面
防
治
水
专
项
设
计
编制时间：二00四年十二月二十二日
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一、工作面概况
11602工作面位于一采区南部首采工作面，上邻F4逆断层煤柱保护区，下邻11604工作面（未采），左邻F4逆断层煤柱保护区，右邻风井筒保护煤柱；工作面相对应地面标高为：+1300~+1260米，工作面标高为+1190~+1220米。地面相对应的为马家堰及罗家田坝，主要以丘陵及林地为主。工作面走向长460米，倾斜宽121米，面积55660平方米。
二、工作面上覆岩层情况
根据地质钻孔资料，工作面上覆岩层主要有砂岩、泥岩、煤层、薄层灰岩；M16煤层与长兴灰岩的平均层间距为69.56米；M16煤层底板，直接底板为粘土岩及泥岩，老底含菱铁质砂岩，层状分布。即M17煤层顶板，见工作面M16煤层顶底板柱状图。
三、工作面水文地质情况
11602工作面为首采工作面，工作面上覆含水层主要有两组，即长兴组（P2C）岩溶裂隙含水层及龙潭（P2L）裂隙含水层。长兴岩溶裂隙含水层，厚28.~42.63米与直伏煤系地层为假整合接触。与M16煤层的层间距为.9米（J5-1钻孔），局部出露地表有风化剥蚀现象，在地表发育有一落水洞和一岩溶漏斗。落水洞，一年四季都有水流入洞内，枯水季节流量小，雨季增大，主要补给源为季节性降雨，补给水源较强，雨后地表水很快消失，全部补给长兴灰岩或经地表汇入岩漏斗内。岩溶漏斗，主要以季节性降雨为主，平常没有水流，只有下雨时才有水流进入漏斗内。落水洞与岩溶漏斗见采掘工程平面图
龙潭组（P2L）裂隙含水层，为矿床主要直接充水含水层，该层埋藏较深，补给条件较
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差，主要为长兴组（P2C）岩溶裂隙直接补给，含水性不均匀，大部分层位富水性弱，但薄层灰岩富水性较强。在风井里程613米处受地质构造的影响，顶板淋水（即M16煤层顶板砂岩水）最大水量达18.41m3/h，有一定的水头压力，涌水量随时间的延长及揭露出水点的增多，涌水量与水头压力有逐渐变小的趋势，从顺槽揭露顶板出水点的观测，刚揭露时水量较大，随着巷道的起伏水量集中在凹处最终将趋于稳定，凸处减小甚至趋于干涸。在M16煤层顶板龙潭组裂隙含水层中，赋有薄层泥岩及煤层，能起到一定的隔水作用，但其厚度不大，仅有2.7～5.2m，随着工作面的回采，“三带”的产生，大部分层位起不到隔水作用，即M9煤层以下层位。
工作面不受M16煤层底板水害的威胁。
四、工作面充水因素
工作面充水的直接因素为M16煤层顶板砂岩，间接补给工作面充水为上伏长兴组岩溶裂隙含水层。
1、M16煤层顶板以上煤系地层砂岩水，顶板垮落后直接进入采空区。
2、在工作面相对应地表，运顺往里160米，与运顺垂直方向49米处，有一岩溶漏斗，发育于长兴灰岩中，地面标高+1292.786米，工作面运顺最低点标高+1195.429米，高差97.359米，在大气降雨形成的水流都进入漏斗内，成为长兴灰岩的直接补给源或经采空塌陷、断层的影响，触及该含水层时，其地下水将通过塌陷通道及断层裂隙进入矿坑。
五、工作面防治水措施
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经工作面煤层顶底板岩层赋水情况及补给水源条件的综合分析，该工作面采取探放长兴灰岩岩溶裂隙含水层的水及龙潭组裂隙含水层的水、留设防水煤（岩）柱、地表疏排水及工作面水泵排水等措施。
（一）工作面探放水措施
工作面回采前，必须作好水害分析预报，坚持有疑必探，先探后采的探放水原则。根据工作面煤层赋存条件，轨顺高运顺低的特点，顶板有水将汇积在运顺，因此该工作面探放水工作重点放在运输顺槽。具体探放水钻孔布置如下；具体探放水钻孔实施及安全技术措施由通防工区完成。
1、在工作面运顺里程185m低洼处，顶板高程+1195.429，设计F1#探放水钻孔，钻孔方向呈东南方向与顶板呈80°夹角，倾向工作面内，要求穿过长兴灰岩15n，终孔深度80m，放长兴灰岩含水层中的水及龙潭组裂隙含水层的水。
2、在工作面运顺里程250m，低洼处，顶板高程+1199。673，设计F2#探放水钻孔，钻孔方向呈东南方向与顶板呈80°夹角，倾向11604工作面内，要求穿过长兴灰岩20m，终孔深度85m，放长兴灰岩含水层中的水及龙潭组裂隙含水层的水。
（二）防水煤（岩）柱留设
1．煤层浅部防水煤柱留设
本井田部分煤层直接出露于地表，部分煤层被第四系薄层或风化岩石覆盖。为防止地表水和风化基岩水渗入井下，根据“三下开采规程”的规定留设防水煤柱。
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按“三下开采规程”水体类型的规定，本矿井水体采动等级属Ⅰ级，设计采用下列公式计算防水煤柱高度：
Hsh≥Hli＋Hb+Hbili
式中
Hsh──防水煤柱高度，m；
Hli──导水裂隙带高度，m；
Hb──保护层厚度，m；
Hbili──地表裂缝深度，m。
16煤上部煤系地层厚度平均65.5m，其中粉沙岩、泥质粉沙岩和菱铁质灰岩占37.5%，其余为泥岩、煤、黏土岩等。16煤与18煤之间为泥质粉沙岩、泥岩、黏土岩。粉沙岩抗压强度49.67～66.03Mpa，泥质粉沙岩抗压强度24.～28.50Mpa，其它岩层强度更低。根据16煤上覆岩层岩性及硬度，按中硬岩计算导水裂隙带高度：
Hli=20
式中：
ΣM──采厚。因16煤层浅部较厚，为减少压煤量，16煤采厚按分层厚度（下同），2.78m，HA=43.35m；
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保护层厚度，根据地质资料按松散层厚度小于累计采厚考虑，
Hb=5ΣM。
=13.9m
地表裂缝深度Hbili，因本区无实测资料，根据“三下开采规程”附表6—7（部分煤矿地表裂缝深度实测资料），取其中数据平均值的1.1倍（考虑到部分地段无第四系覆盖层），即
Hbili=4.8(m)
根据计算结果：煤层浅部防水煤柱Hsh≥43.35+13.9+4.8 m
需要指出的是，由于地质条件的不确定性，设计与实际情况难以完全吻合。生产时应加强“三带”观测，积累经验，必要时调整安全煤柱，以使安全煤柱符合安全、经济的原则,因此煤层浅部防水煤柱Hsh≥100m。
2．断层煤柱
本工作面主要受F4逆断层的影响，根据本井田精查地质报告，断层富水性较弱，导水性较差；但随着煤炭开采，地层移动，应力重新分布，断层导水性会发生变化，原来不导水的断层有可能变成导水断层；因此，开采时留足煤柱。
（1）F4断层的煤柱留设
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F4断层：断层倾角45°，落差60~120米，出露地表，横贯首采区，呈南北方向延伸，富水性较弱，但补给水源较强，主要为大气降水为主。根据“煤矿安全规程”及“矿井水文地质规程（试行）”，应留设断层防水煤柱；根据“矿井水文地质规程（试行）”附录八，断层上盘防水煤柱留设宽度按下式计算：
式中：
L—煤柱留设的宽度，m；
K—安全系数，取5；
M—煤层厚度或采高，根据本矿井煤层厚度及采煤方法，取2.78m；
P—茅口灰岩水头压力，59～130kgf/cm2；
KP—煤的抗张强度，精查地质报告未给出，根据经验暂取4kgf/cm2。
根据上式，经计算F4断层留设煤柱宽度47～70m，留设方式为，随着煤层埋深加深，煤柱留设宽度逐步加大，F4断层浅部留设47m，深部留设70m。考虑断层落差大，根据生产矿井经验，取煤柱宽100m。
（2）一般断层煤柱留设
根据生产矿井开采经验，确定断层煤柱留设原则为：对于落差大于100m的断层两侧各留100m，落差50～100m的断层两侧各留50m，落差30～50m的断层两侧各留30m。小于30m的断层原则上可不留防水煤柱。由于大断层常伴随次生断层，矿井生产期间应进
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一步查清断层的平面位置和断层两侧次生断层的发育情况，以确保实际留设的防水煤柱的有效尺寸达到设计要求。
（三）地表防治水安全设施
1．矿井地面防洪标准满足《煤矿安全规程》关于地表防治水的的关规定。在井田浅部留设防水安全煤柱，地表水不会溃入工作面内，虽然三叠系岩溶裂隙富水性强，但远离煤层，均位于采煤裂隙带之上，且有隔水层和弱含水层阻隔，正常情况下对开采没有影响。
2．对工作面相对应地表岩溶漏斗，根据地形条件，采取水泥砂浆充填漏斗，挖防洪排水沟的措施，防止流水经漏斗溃入工作面内，造成透水事故。（具体方案在编制实施）
3、落水洞距工作面切眼150m，并留有保护煤柱，地表水不会进入工作面内，暂时不考虑防治方案。
4、加强地面钻孔的观测，并经常检查钻孔封孔质量。
（四）井下防治水
根据工作面提前探放水正常涌水量与工作面发生透水事故所采取的方案及排水设施。
1．工作面正常涌水量
（1）工作面顺槽探放水钻孔涌水量及两顺槽掘进时实测最大涌水量进行设计，采取电泵排水。
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工作面顺槽实测正常涌水量10m3/h，最大涌水量18.41m3/h。设计考虑工作面施工用水及顶板跨落裂隙水，工作面按正常涌水量20m3/h，最大涌水量48m3/h设计。在工作面运顺点1602Y4+20m处施工有一积水坑，布置一临时泵房，安设3台水泵，经管道排入采区临时水仓，经采区水泵房排出地表。
（2）排水设备选择
在工作面远顺点1602Y4+20m处施工有一积水坑，长×宽×高=2×1.2×0.8m，工作面水量经运顺排水沟汇入积水坑，通过电泵排入采区临时水仓内。针对本矿井正常涌水量和最大涌水量相差悬殊的特点，经技术经济比较后，选用QW80-60（ZW80-60）型单级泵3台，单台水泵排水量为80m3/h，水泵电机功力30KW、0.6KV、1450r/min并予留一台水泵备用。正常涌水时1台工作，1台备用，1台检修；最大涌水时2台工作，1台备用；当工作面发生透水事故时，3台水泵同时工作。
（3）水泵房布置
在积水坑左帮施工有一硐室，作为工作面临时水泵房，泵房和水仓的连接通道设置配水阀。
（4）排水管路趟数、规格选择
工作面安装二趟φ108PE排水管路。正常涌水量时开１台水泵正常运行；最大涌水需要开２台水泵时，两趟管路同时运行；当工作面涌水量过大，２台水泵同时运行都不以能满足涌水量时，３台水泵同时运行，其中２台水泵与一趟管路并联运行。
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（５）在主斜井与副斜井之间施工有一采区临时水仓，采区临时水仓有效容量为436M3/h,水平标高+1163,布置有3台(M)DW280-43X5型多级分段式耐磨泵,二趟φ325mm的管路通地面污水处理站。
附：工作面排水线路图
2、当工作面发生透水事故时
根据工作面及地表水文地质情况分析，即使工作面发生透水事故，补给水源也不强，主要为外界补给源，即通过岩溶漏斗直接补给，因此，除地表岩溶漏斗的处理方案外，同时在井下采取如下方案：
（1）在工作面运顺点1602Y4+20m积水坑处，3台水泵同时运行，都不能满足透水量时，可增加临时水泵，直接排入风井筒内，在动顺16°上切交点处预留有电源及水泵开关（不少于3台）。
（2）在五中车场与风井筒连接处，安设一防水墙，墙高2m，并留有防水门，门宽以能保证材料运输为原则（具体方案在编制实施），以风井里程630m至迎头0m为临时储水仓，储存水量约2300m3。如风井迎头有人员在施工时，必须保证工作面与施工地点的信号联系，当工作面发生透水事故时，工作人员及时通知风井迎头工作人员，从五中车场撤出，撤出人员并关好防水门，并切断迎头所有电器设备电源。
（3）当工作面发生透水事故时，工作人员按工作面《作业规程》避灾路线，撤至安全地点。附：采掘工程平面图
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六、+1100水平永久水仓概况
1、抓紧施工队伍的建设，督促主副风井筒的施工，保证2005年6月份按设计完成三个井筒到底，形成回风系统。
2、在11609工作面回采前形成矿井永久水仓，并保证永久排水系统的形成。
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