帶壓開采應注意的問題.doc

帶壓開采應注意的問題2008-02-28 14:20帶壓開采主要是針對底板存在較強承壓充水含水層的煤層。由于煤層與底板強巖溶承壓充水含水層之間往往沉積一定厚度的隔水巖體，故對于底板存在充水含水層的煤層，無需進行疏干開采，只要使煤層底板承壓充水含水層的水頭壓力疏降至安全開采高度，即可進行安全帶壓回采。為在復雜礦井水文地質條件下進行帶(水)壓開采，并獲得經濟效益，以下技術問題應予以重視并付諸實施。一、查清帶壓開采的礦井或采區(qū)地質、水文地質條件除應對區(qū)域水文地質條件有所認識外，對井田或采區(qū)的水文地質條件也應了解清楚，對充水含水層組的補、徑、排條件和不同充水含水層組問的水力聯(lián)系程度以及保護層的防隔水性能等均應予以研究，以便更好地選擇合理的防治水方法和制定出具體的帶(水)壓開采的措施。二、編制突水系數(shù)圖所謂突水系數(shù)就是指煤層底板每米厚度隔水層可以承受的臨界地下水水壓值(MPam)，它可以作為確定帶壓開采的臨界安全水頭的依據之一。突水系數(shù)的應用是通過突水系數(shù)圖來體現(xiàn)的。一般包括兩種突水系數(shù)圖，一種是礦區(qū)或井田的突水系數(shù)圖，比例尺常為1：5 000l：10 000；另一種是大比例尺的采區(qū)突水系數(shù)圖，比例尺一般為1：1 000 1：2 000，甚至更大些。采區(qū)突水系數(shù)圖的編制方法如下：(1)以采煤底板等高線圖為底圖，將已知斷層和開采上部煤層新發(fā)現(xiàn)的斷層以及有用的礦井水文地質資料(如口突水點)標于圖上。(2)根據水位資料編制等水位線圖。(3)根據以上兩種資料繪制底板等水壓線圖，等水壓線是編制突水系數(shù)圖的基礎資料。(4)編制有效隔水層厚度等值線圖。根據勘探、生產和補充勘探等資料，確定一些點從煤層底板至底板充水含水層之間的總隔水層厚度，并從中減去煤層開采過程誘發(fā)的礦壓破壞帶和底板充水含水層的原始導升厚度，即得到這些點的有效隔水層厚度；然后把各點數(shù)據相應地標在相應比例尺的井田平面圖上，用內插法繪制成圖。這張圖同樣是繪制突水系數(shù)圖的基礎圖件。(5)根據煤層底板充水含水層等水壓線圖和有效隔水層厚度等值線圖，即可繪制出突水系數(shù)等值線圖。三、編制帶壓開采地質、水文地質條件說明書開采受水害威脅地區(qū)的煤層，在編制開拓、掘進與回采設計之前，必須編制該地區(qū)的地質、水文地質條件說明書，作為上述設計的依據。說明書的編制，除按一般規(guī)程要求的內容外，還應注意以下幾個問題：(1)說明書的研究范圍應按開采范圍所在的水文地質單元或以構造為邊界的地質塊段來圈定，這有利于分析充水含水層的補給、徑流和排泄條件以及充水含水層之間的水力聯(lián)系，更便于水文地質勘探和疏水降壓鉆孔的設計。(2)說明書除應具備底板等高線圖、剖面圖等圖件外，還應編制1：1 000、1：2 000或更大比例尺的有關帶壓開采的專門水文地質圖，如等水壓線圖、煤層底板隔水層等厚線圖以及突水系數(shù)等值線圖。根據等值線圖，按突水臨界值劃分采區(qū)內具體的帶壓開采范圍和降壓開采范圍及降壓值，并根據降壓范圍結合巷道布置排水系統(tǒng)，設計放水降壓鉆孔和觀測孔。在設計放水鉆孔時，要根據降壓漏斗的延展規(guī)律，布置在可獲得最大效益的位置，以求以最少的鉆孔數(shù)、最小的排水量來獲得最大的經濟效益。(3)對開采區(qū)內的所有斷層進行分析。根據斷層造成局部隔水層厚度變薄的情況，核實突水系數(shù)，對造成局部不符合安全開采條件的斷層，要提出具體處理意見和措施，如留設防水煤柱、斷層兩盤預注漿、加強斷層帶支護或局部疏水降壓等。根據沿斷層方向的充水含水層層位錯動及接觸關系，分析回采時斷層的受力情況，盡可能杜絕沿斷層走向掘進運料和回風道。如必須沿斷層送巷時，要采取相應措施減少礦山壓力，以預防由于剪切力高度集中而引起斷層面重新滑動，避免造成突水或淹井事故。(4)要對開采區(qū)所在地質塊段或水文地質單元的主要充水含水層進行水文地質條件分析。在斷層多且錯動復雜的地段，要編制以充水含水層為主體的斷層接觸關系圖，通過此圖分析充水含水層的補給、排泄、水力聯(lián)系等情況，確定水文地質邊界和充水通道。必要時對重要充水含水層還要進行水文地質勘探和試驗，以查明充水含水層的厚度、巖溶發(fā)育情況、含水層間在斷層接觸段的聯(lián)通情況，還要組織放水試驗，確定充水含水層的動儲量、影響半徑及地下水的傳導和滲透性能等，預測降壓放水的涌水量、發(fā)生意外突水時的最大涌水量和穩(wěn)定涌水量等。四、建立強有力的排水設施排水設施主要包括水泵、排水管路、適當容量的水倉和保險電源。位于奧陶系灰?guī)r充水含水層富水帶且又臨近排泄帶的礦井，其排水基地的建立更為重要。如我國的大水礦井焦作演馬莊礦1977年南區(qū)一50 m水平發(fā)生突水，突水量達100 m3min以上，礦井累計涌水量高達220 m3rain。幸運的是由于該礦的排水能力較大，才幸免發(fā)生淹井事故。又如四川紅巖礦，1974年曾發(fā)生突水，突水量達152 m3rain，由于排水設施得力，大大減輕了突水損失。各大水礦井排水設施的增量可以當?shù)鼗驐l件相似礦井的突水水量作為依據，并結合其他措施，如水閘門、各礦間排水基地的相互串通等，合理確定增量，采用直通式排水設施效果最佳。為了實現(xiàn)帶壓開采綜合治水，峰峰二礦、四礦和邯鄲王鳳礦已建立起排水能力為120 m3rain的排水基地，大大增強了礦井御水防患的能力。五、險區(qū)備災問題(一)建立防水線保護排水基地大水礦井強有力的排水基地建成后，要有良好的維護制度以保持其額定的排水能力。排水基地與其他防水設施(如水閘門)結合使用更為有力。大水礦井在掘進通往水患煤層的巷道時，均應建立防水閘門，在發(fā)生超過排水基地排水能力的突水時，可關閉水閘門，保住基地，防_止發(fā)生惡性水患事故。(二)建立警報系統(tǒng)開采受水患威脅煤層的礦井，特別是在大于突水臨界值的采區(qū)作業(yè)時，采掘工作面要設專職水情監(jiān)視員。水情監(jiān)視員應具有很強的責任心和一定的防水經驗。采掘面還應建立水情記錄，設置專用的電話和警報器。一旦發(fā)現(xiàn)惡性突水征兆，能及時發(fā)出信號，組織撤離。報警制度和細則應使全體人員熟知。(三)標明應急撤退路線在大水礦井開采水患煤層，特別是在險區(qū)作業(yè)，應確定并及時修訂井下人員遭遇水險的撤退路線。路線應標在采礦防險撤退路線圖上，沿線特別是分岔點應設有明顯標記，使井下作業(yè)人員對此熟知。六、留設斷層防水煤柱實際資料表明，大水礦井大多數(shù)突水通道均系斷層，因此在導水或易于突水的斷層帶留設防水煤柱是常用的防水方法，也是帶壓開采綜合防治水方法中重要的防水措施之一。匈牙利利用隔水系數(shù)經驗公式，計算留設煤柱，收到了較好的效果，我們