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 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.隊伍培訓 11 2.鉆機選型 11 3.探放水實施環(huán)境 11 4.探放水方案 12 5.鉆孔布置 12 6.鉆場設備安裝、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.攔截高位來水 17 3.管道引水 18 4.注漿堵水 19 (1) 預注漿 19 (2) (后)注漿止水 19 (3) 帷幕注漿 20 第八章 水害事故應急救援 20 一、應急預案及實施 21 二、煤礦水害事故響應程序 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 38 二、含水或?qū)當鄬臃栏羲海◣r)柱的留設 39 三、煤層與強含水層或?qū)當鄬咏佑|防隔水煤(巖)柱的留設 40 四、煤層位于含水層上方且斷層導水時防隔水煤(巖)柱的留設 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 42 六、保護地表水體防隔水煤(巖)柱的留設 43 七、保護通水鉆孔防隔水煤(巖)柱的留設 43 八、相鄰礦(井)人為邊界防隔水煤(巖)柱的留設 43 九、以斷層為界的井田防隔水煤(巖)柱的留設 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、掘進巷道底板隔水層 47 二、采煤工作面 47
總 則
為認真貫徹落實“安全第一、預防為主、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)等技術工作要求并結合我礦的實際情況,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。
防治水工作應當堅持“預測預報、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、技術資源及技術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任人,分管防治水工作的副礦長是具體負責人。煤礦要有專業(yè)的防治水隊伍,配齊防治水專業(yè)技術人員和特殊工種。
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責人。
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,其基礎資料是制定煤礦防治水方(預)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,必須嚴格按照 《煤礦防治水規(guī)定》中的技術要求執(zhí)行,具體技術要求見《煤礦防治水規(guī)定》。
2.煤礦水患現(xiàn)狀調(diào)查報告經(jīng)編制單位技術總負責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。確定井口標高,觀測井口流量,判斷小窯積水的可能性于預計積水量。
2.采空塌陷區(qū)
調(diào)查并圈定位于礦權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)均要設置動態(tài)(長期)觀測點。
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構、尺寸、嵌入深度、變形及孔隙水活動情況,渣堆下方構筑物及地面設備設施。
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給情況,庫壩結構、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)廣場及地面其他設施的滑坡、不穩(wěn)定邊坡和泥石流要設置動態(tài)(長期)觀測點。
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,滑床軟弱結構面及地下水活動,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、井下各觀測點組成,并分別建立記錄臺帳。根據(jù)礦井水的補、逕、排條件,各點一般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)曲線圖三項工作。
1.接收氣象(降水)預報
煤礦應與最近的氣象臺(站)簽訂協(xié)議,及時獲得降水預報信息。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,設置在礦部或礦區(qū)代表性降水量補給區(qū);當一次降水過程結束時直接從量杯刻度記錄降水量,大、暴雨時段的強度降水量要及時單獨觀測。
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)圖中進行標注。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河流、溪溝,要確定其侵蝕標高,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
觀測位于礦權范圍及附近的池塘、水庫。調(diào)查主要內(nèi)容有塘(庫)底標高,所在地層巖性,平面尺寸、面積、水深,常年及最大塘(庫)容量,壩的結構類型,塘(庫)水的漏失情況。凡對礦井充水或地面設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、涌水點、物理性質(zhì)異常出水點等地設置動態(tài)(長期)觀測點。
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備運行情況記錄。
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)域要設置動態(tài)觀測點。
第五章 井下防治水
井下防治水包括設置排水系統(tǒng)、留設防隔水煤(巖)柱、構筑水閘門與水閘墻、采取疏干降壓、注漿堵水措施、實施探放水等主要內(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、配電設備和水倉等,確保礦井能夠正常排水。
2.礦井井下排水設備必須符合礦井排水的要求。除正在檢修的水泵外,應當有工作水泵和備用水泵的能力,應當能在20h內(nèi)排出礦井24h的正常涌水量(包括充填水及其他用水)。備用水泵的能力應當不小于工作水泵能力的70%。工作和備用水泵的總能力,應當能在20h內(nèi)排出礦井24h的最大涌水量。檢修水泵的能力,應當不小于工作水泵能力的25%。
水文地質(zhì)條件復雜的,除符合本條第一款規(guī)定外,可以在主泵房內(nèi)預留一定數(shù)量水泵的位置,或者增加相應的排水能力。工作水管的能力,應當能配合工作水泵在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,應當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。
配電設備的能力應當與工作、備用和檢修水泵的能力相匹配,并能保證全部水泵同時運轉(zhuǎn)。
3.有突出(透)水危險的礦井,可以另行增建抗災強排水系統(tǒng)。礦井主要泵房應當至少有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),應當設置易于關閉的既能防水又能防火的密閉門。泵房和水倉的連接通道,應當設置可靠的控制閘門。
4.礦井應設置主、副水倉。
新建、改建、擴建礦井或者生產(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當能容納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)水倉的有效容量應當能容納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當由有資質(zhì)的設計單位編制專門設計,由煤礦企業(yè)總工程師組織審查批準。
水倉進口處應當設置箅子。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,還應當設置沉淀池。水倉的空倉容量應當經(jīng)常保持在總容量的50%以上。
5.經(jīng)常對水泵、排水管、管路閥門以及電氣開關、電纜等設備設施維護、保養(yǎng)和檢修,保持設備設施隨時完好,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行1次聯(lián)合排水試驗,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置的水溝,其縱坡≥3‰。
7.礦井主排水泵房應當設置雙回路供電,任一回路的供電能力應滿足同時開動所有水泵。
8.礦井水倉、水溝、沉淀池,每年雨季前應當清理一次,保持有效容量,保證水流暢通。
9.在水文地質(zhì)條件復雜、極復雜礦區(qū)建設新井的,應當在井筒底留設潛水泵窩。井筒開鑿到底后,井底附近應當設置具有一定能力的臨時排水設施,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)應當設置臨時排水系統(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。
12.煤礦應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,反應水倉、吸水井、泵房關系,標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。應當標注工作泵、備用泵、檢修泵的型號、功率、電壓、流量、揚程以及排水管長度、規(guī)格等技術參數(shù)。
(3)礦井主排水泵房供電圖。應當標注雙回路電纜型號、規(guī)格、長度,標注控制開關、配電開關型號、規(guī)格、過流保護整定值和電纜末端最小兩相短路電流值等技術參數(shù)。
⑷礦井排水系統(tǒng)圖。標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
確定相應的防隔水煤(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)煤礦的實際情況,以下部位必須設置防隔水煤(巖)柱,其寬度按以下規(guī)定執(zhí)行。
礦權邊界煤(巖)柱。礦權邊界有相鄰煤礦時,礦界煤(巖)柱寬度要>40m;當?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。當確定無老空積水且不存在洪水直接倒灌進入老空區(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)柱留設寬度>30m。
各水平之間煤(巖)柱留設根據(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。相對阻水斷層且斷層兩盤羽狀張裂不夠發(fā)育時,在斷層兩盤各留設煤(巖)柱寬度>8m;相對阻水斷層而兩盤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,各自留設煤(巖)柱寬度>15m;導水斷層兩盤各留設煤(巖)柱寬度>20m;煤層與含水層對口部位留設的煤(巖)柱寬度一般>20m。
鉆孔防隔水煤(巖)柱的留設寬度,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)柱的留設寬度>40m。
三、防水閘門
下山采掘且存在突(透)水危險性時,應在井底車場附近設置防水閘門。防水閘門的設置要做到以下七項要求。
1.根據(jù)初步設計需要設置防水閘門時,要由具有相應資質(zhì)單位在施工圖設計中一并設計防水閘門;或在下山采掘中發(fā)現(xiàn)存在突(透)水危險性時,由具有相應資質(zhì)的設計單位補充設計防水閘門;
2.防水閘門硐室前、后兩端,分別砌筑不小于5m的混凝土護碹,碹后用混凝土填實,不得空幫、空頂,并采用高標號水泥按設計壓力進行注漿加固,確保關閘阻水時防水閘門及硐室的穩(wěn)定性;
3.防水閘門要設置放水管、閘閥和壓力表;
4.防水閘門來水一側巷道15~25m處設置一道擋物篦子門,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,來水時先關篦子門后關防水閘門;
5.設置在防水閘門墻體內(nèi)的電纜、管道等要嚴密、不得漏水并能承受設計水壓,通過防水閘門硐室的軌道、電機車架空線、帶式輸送機等要能夠靈活易拆,關閉閘門所需工具要就近存放、專人保管。
6.防水閘門系統(tǒng)要按照設計要求組織工程竣工驗收。其中,在新掘巷道設置的防水閘門,還要在硐室長度≤15m巷段內(nèi)按設計壓力進行注水耐壓試驗,耐壓試驗時間>24小時,試壓時必須制定安全撤離措施。
7.每年要在雨季前、后共進行二次水閘門關閉演練,并全面檢查、維護防水閘門系統(tǒng)。
四、水閘墻、擋水密閉墻
各報廢巷道要構筑水閘墻。其中,可能成為突(透)水通道或大量積水的報廢巷道應由有相應資質(zhì)的設計單位進行設計。密閉水閘墻應當留設泄水孔,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際水頭壓力時,開采前應采取疏水降壓措施。安全隔水層厚度和突水系數(shù)的驗算見《規(guī)定》附錄五,安全水頭壓力計算公式見《規(guī)定》附錄六。
在實際生產(chǎn)中,由于驗算所需的各種參數(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)總工程師審查批準后首先進行疏水降壓試驗,取得經(jīng)驗之后實施疏水降壓措施。
第六章 井下探放水
井下探放水是實現(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進行探放水。不允許以減壓孔、放炮孔替代探放水孔。
1.探放水隊伍
煤礦探放水必須要由專業(yè)的探放水隊伍作業(yè)。
2.鉆機選型
選擇液壓,額定鉆進深度不小于100m,機體尺寸較小、能多角度旋轉(zhuǎn)、定位鉆進的鉆機。配備反壓及防噴設備、泥漿泵等。
3.探放水實施環(huán)境
以下環(huán)境(狀態(tài))下必須實施探放水。
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 導水斷層或斷層兩盤為煤層與含水層的對口部位;
④ 構造裂隙發(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 接近預留的河流(溪溝)、水庫(池塘)、鉆孔隔離保護煤(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、結構、完整性、物理性質(zhì)、鉆進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(技術負責人)審查批準。之后,由技術部門組織探放水人員進行技術交底,明確探放水目的、鉆孔布置要求、鉆進工藝及探放水遇險時的撤離路線、方法等事項,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,或水情復雜、危險性較大、本礦擬定探放水方案有困難時,應委托設計單位經(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.鉆場設備安裝、調(diào)試
根據(jù)審查批準的探放水方案并在探放水技術交底基礎上,探放水隊伍進入探放水現(xiàn)場進行設備安裝、調(diào)試。鉆場設備安裝、調(diào)試要滿足以下七點基本要求。
① 清理鉆場,合理設置鉆機、安放鉆具及鉆進操作位置,并留設安全撤離通道;
② 加強鉆場附近的巷道支護,并在工作面迎頭打好堅固的立柱和擋板;
③ 設置鉆進給排水系統(tǒng);
④ 在鉆場附近設置電話并與井下變電所、泵房、各作業(yè)點及井口調(diào)度室聯(lián)網(wǎng);
⑤ 探放水負責人及測量人員要親臨現(xiàn)場,根據(jù)設計方案實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管設置深度等;
⑥ 在預計水壓大于0.1MPa時,要在套管口安裝閘閥固結套管;
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,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)壓水線旁側進行探放,嚴禁在積水區(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,要滿足鉆場通風流暢,監(jiān)測瓦斯?jié)舛?,管理好供電系統(tǒng),防止鉆進中發(fā)生瓦斯事故。
9.做好觀測記錄
按鉆探要求,做好鉆進觀測記錄。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、鉆進阻力變小、變大等現(xiàn)象的觀測記錄。
10.鉆進異常時要停鉆撤離
當鉆進中出現(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、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(技術負責人)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、礦井涌水進行綜合治理。
一、地表水漏水治理
降水、地表水是礦井水的補給水源。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,治理的重點部位是溪溝水明顯漏失段、地表巖溶進水口和洪泛淹沒區(qū)。
(一)溪溝水明顯漏失治理
采空導水裂隙已將坑道與溪溝水溝通,或構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水裂隙、構造裂隙影響區(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,可選擇構筑漿片石、條片石、砼等構筑引水明渠。選擇引水明渠走向時,要盡量考慮當?shù)毓┧?、灌溉用水的需求?BR>2.注漿封堵
當溪溝水漏失段不長、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。注漿段起始點在滲漏段上、下游端點外側5~10m(視導水裂隙傾向、傾角而定),注漿控制的橫向端點在最高洪水位壓水線外側>5m,注漿控制深度應>10m,注漿壓力要盡量控制在既能實現(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的砼護面。
(二)地表巖溶進水治理
在巖溶充水礦床,經(jīng)連通試驗證實,若地下河進口、落水洞、有露頭的巖溶陷落柱、溶縫等已成為巖溶水集中進水口并威脅礦井生產(chǎn)安全時,需要對以上補給巖溶水的進水口進行治理。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給水源。引水涵洞進口外側要設置一段引水明渠,引水明渠用條石或砼構筑,長度>30m,并設置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,形成墊層澆注結構,防止洪水大流量補給巖溶水。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)等部位均要設置排水或堵水工程。
在井口及工業(yè)廣場外側,設置護河堤及擋水墻,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,在封堵前還應施工錨桿并形成鋼筋網(wǎng)絡支撐結構。
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行驗證。當鉆探揭露確為老空積水區(qū)時,需擴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,應采取疏水降壓措施。
施工之前,必須要認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,確認是含水層承壓水而不是老空水時,才能實施疏水降壓措施。
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行整治效果監(jiān)控。
2.攔截高位來水
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,要實現(xiàn)平硐標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>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、豐水期采集水樣進行化學分析和衛(wèi)生指標測試。若涌水量基本穩(wěn)定,水質(zhì)達到國家飲用水標準,即可就近構筑蓄水池,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) 預注漿
在以下狀態(tài)下,宜采用預注漿方法。
① 設計通往地面的井筒、判斷硐口及井筒淺埋段圍巖完整性較差,受地表水滲漏補給條件較好時,施工前宜采用地面鉆孔預注漿方法,包括硐口仰坡、硐口與井筒淺埋段;
② 掘進前方為斷層及斷層構造裂隙發(fā)育帶時;
③ 設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)中的需要進行(后)注漿止水的巷道,其注漿止水巷道的兩個端點有連續(xù)完整的隔水層或阻水斷層條件下,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斷層共同組成的閉合性阻水結構時,宜采用鉆孔帷幕注漿方法。
預注漿、(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:
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為,治理段(點)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 水害應急救援
礦山水害應急救援依托現(xiàn)有的礦山應急救援體系,實行“統(tǒng)一指揮、分級響應、屬地為主”。
一、應急預案及實施
1.煤礦應當根據(jù)本單位主要水害類型和可能發(fā)生的水害事故,制定“水害應急預案”和“現(xiàn)場處置方案”。處置方案應當包括發(fā)生不可預見性水害事故時,人員安全撤離的具體措施。預案和方案的有關條文要張貼公布,并讓全體職工熟知。
2.礦井應當設置安全出口、規(guī)定避水災路線,井下要設置貼有反光膜的清晰路標,并每年組織實施井下作業(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,應立即啟動本礦井水害應急預案,根據(jù)來水方向、地點、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或出井。同時向值班負責人和礦井主要負責人匯報,并將水患情況通報周邊所有礦井。
4.井下泵房應當積極推廣無人值守和遠程監(jiān)控集控系統(tǒng),受水威脅嚴重的礦井,應當實現(xiàn)井下泵房無人值守和遠程監(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,應立即做好關閉防水閘門的準備,在確認人員全部撤離后,方可關閉防水閘門,并根據(jù)異常水情的影響程度,及時調(diào)整井下通風系統(tǒng),避免風流紊亂、有害氣體超限。調(diào)整通風系統(tǒng)后,應在原有通風系統(tǒng)圖上做出相應標志。
6.煤礦應當將防范暴雨洪水引發(fā)煤礦事故災難的情況納入《事故應急救援預案》和《災害預防處理計劃》中,落實防洪物資、設備和資金。防洪物資和設備應當專庫存放、專人保管和維護,救災資金應當列入專項資金管理。
7.煤礦應當建立防治水和搶險排水兼職救援隊或要與有資質(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,礦井應當依照有關規(guī)定報告政府有關部門,不得遲報、漏報、謊報、瞞報。
二、水害響應程序
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立即投入以下工作:
⑴ 在第一時間判斷出水點、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 礦井救護隊立即投入施救工作。
三、礦井搶險排水、恢復被淹井巷
1.礦井在搶險排水過程中,應當預計排水中的涌水量,制定應對涌水量變化的措施。
2.應加強井下和地面(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、接管移泵工、電工、瓦斯監(jiān)測工、通風支護工、巷通清理工等人員,編排手上交接班的下井救護隊員,扎實穩(wěn)妥推進搶險排水。
4.礦井在搶險排水過程中,信息調(diào)度組應當對每小時調(diào)度排水量和水面標高,做好原始記錄,繪制排水量、水面標高隨時間變化的曲線電子圖。
5.礦井搶險排水過程中,通風組應加強井下通風工作,保證井下有足夠的風量。搶險救援指揮部應當制定防止被水封住的有害氣體突然涌出的安全措施。
6.礦井應當對水害應急救援的圖紙資料收集整理、歸檔、總結礦井水害搶險救援的經(jīng)驗和教訓。
第九章 防治水科技工作
煤礦要配齊防治水專業(yè)人員,落實科研經(jīng)費,配置科研設備設施,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,開展防治水技術研究和科技攻關工作。
主要技術研究及科技攻關內(nèi)容有:
1.研究不同采高、采煤方法、構造、覆巖工程屬性、覆蓋結構層組合及圍巖完整性的采空導水裂隙高度的確定。
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、超前鉆進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、逕、排流場。
4.研究大水礦井的預警方法及實現(xiàn)安全采煤的技術措施。
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可行、安全可靠、經(jīng)濟合理三大因素的前提之下如何實施疏水降壓及設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、科學化進程的穩(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。實現(xiàn)全面提升煤礦防治水工作水平,達到遏制重、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,各部門要積極補充、匯總相關信息資料,做好建立防治水信息平臺的基礎工作。
匯總的相關信息資料主要有以下10項:。
1.國家法律法規(guī)及國家、省、市(州)防治水相關規(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.煤礦防治水機構、主要負責人、省級專家組名單及通訊聯(lián)絡號碼。
4.煤礦地質(zhì)、水文地質(zhì)背景及防治水技術資料簡介、礦圖。
5.煤礦存在的主要水患及水患設防、整治措施。
6.水患動態(tài)情況錄。
7.煤礦應急救援體系及聯(lián)運機制。
8.煤礦水害事故警示錄。
9.煤礦防治水科學研究、科技攻關動態(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)查技術要求
由于國內(nèi)尚無煤礦水患調(diào)查規(guī)程與技術要求可以借鑒,我們依據(jù)國家相關技術規(guī)程規(guī)范和相關文件、多起煤礦水害事故的案例分析及當前煤礦水患的基本特征,初步擬定“煤礦水患調(diào)查技術要求”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)的相關技術規(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、《關于加強煤礦水害防治工作的指導意見》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、前期準備工作
包括資料收集、隊伍組建、現(xiàn)場踏勘和擬定工作方案等四項工作。
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。
隊伍組建:根據(jù)初步了解的工作量、工作復雜程度等擇優(yōu)組建項目組。
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)查測繪重點和方法,并通過技術交底使項目組成員領會工作方案及具體工作目標。
五、調(diào)查測繪工作
1、工作區(qū)范圍
沿構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),不得小于采礦權走向邊界500米。對于巖溶充水礦井,要對遠程補給或排泄區(qū)進行針對性調(diào)查。
沿垂直構造線方向工作范圍包括采礦權煤層最低標高法線指示的地表位置外側、井巷系統(tǒng)揭露的地層及與礦井充水有關的煤層上覆、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)溝匯入江河及補給池塘水庫,少部分沿各種巖石空隙進入地下補給地下水(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、礦井地面設施等七項。
(1)自然地理。在收集資料基礎上,通過現(xiàn)場觀察,站在礦井水補給條件角度,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度降水)進行描述。
(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處進行節(jié)理裂隙詳細觀測。
(3)河流溪溝。包括名稱、分布位置、匯水面積、標高、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)災害等。
(4)池塘水庫。包括名稱、分布位置及地層、標高(含庫、塘水底、常年及最高蓄水標高)、常年及最大蓄水量、堤壩結構及滲漏、引水工程及滲漏情況、補給來源、用途等。
(5)泉井。包括所在含水層、位置及標高、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(尤其是最低采空標高及井巷標高)、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)關系。包括老窯名稱、井口位置及標高、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)關系。
(7)礦井地面設施。包括礦井主(副)井、風井井口位置及標高、與河流溪溝歷年最高洪水位的空間關系、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)、地表水的直接補給,設置的抽排水系統(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,易導致水害事故發(fā)生的重要水患。
4、工程點定位
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。對礦井井口坐標必須反復進行校測。若井口坐標誤差較大時,要及時與業(yè)主商議,采用全儀器法測量井口坐標。
5、試驗與測試
在綜合分析基礎上,為證實可能存在的地下水重要補給——逕流——排泄系統(tǒng),在條件具備時進行地下水連通試驗及采集水樣進行化學成分及侵蝕性分析。
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。項目組要將與礦井主要水患相關的水文點列入水患長期動態(tài)監(jiān)測點,選擇以下各類表格進行動態(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(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。
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、礦權邊界線、主井水文地質(zhì)現(xiàn)象、各開采水平空間關系及開采煤層上覆、下伏含水層、相對隔水層組合關系。
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網(wǎng)絡;
(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;
(5)重要淋水、股狀出水、涌水點及涌水量,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,同一河流溪溝標注四處以上的標高,臨時觀測站的編號、標高及流量,滲漏段的標高及滲漏量;
(10)池塘水庫及名稱、編號,標注塘(庫)最低水底、常年及最高水位標高,常年及最大蓄水量,堤壩;
(11)重要泉井的編號、流量、標高;
(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事項。一是彩色圖的彩色及灰階力求配置合理,重點突出水害水源。二是各項標注可放在附近空白處,以編號等方式達到對應識別的效果。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
煤層露頭防隔水煤(巖)柱的留設,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--導水裂縫帶最大高度,m;
Hb--保護層厚度,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與壓煤開采規(guī)程》的相關規(guī)定。
圖3-1 煤層露頭被松散富水性強含水層覆蓋時防隔水煤(巖)柱留設圖
二、含水或?qū)當鄬臃栏羲海◣r)柱的留設
含水或?qū)當鄬臃栏羲海◣r)柱的留設(圖3-2)可參照下列經(jīng)驗公式計算:
1.當含水層頂面高于最高導水裂縫帶上限時,防隔水煤(巖)柱可按圖3-3a、圖3-3b留設。其計算公式為:
L=L1+L2+L3=Hacscθ+HLcotθ+HLcotδ (3-3)
2.最高導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。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值應當根據(jù)礦井實際觀測資料來確定,即通過總結本礦區(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),并將各點之值標到以Ts=p/M為橫軸,以埋藏深度H0為縱軸的坐標紙上,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)柱的尺寸應當按附錄三之二的規(guī)定留設。
3.在水淹區(qū)下或老窯積水區(qū)下的煤層中進行回采時,防隔水煤(巖)柱的尺寸,不得小于導水裂縫帶最大高度與保護帶高度之和。
六、保護地表水體防隔水煤(巖)柱的留設
保護地表水體防隔水煤(巖)柱的留設,可參照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》執(zhí)行。
七、保護通水鉆孔防隔水煤(巖)柱的留設
根據(jù)鉆孔測斜資料換算鉆孔見煤點坐標,按附錄三之二的辦法留設防隔水煤(巖)柱,如無測斜資料,應當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
1.水文地質(zhì)簡單型到中等型的礦井,可采用垂直法留設,但總寬度不得小于40 m。
2.水文地質(zhì)復雜型到極復雜型的礦井,應當根據(jù)煤層賦存條件、地質(zhì)構造、靜水壓力、開采上覆巖層移動角、導水裂縫帶高度等因素確定。
1)多煤層開采,當上、下兩層煤的層間距小于下層煤開采后的導水裂縫帶高度時,下層煤的邊界防隔水煤(巖)柱,應當根據(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)當上、下兩層煤之間的垂距大于下煤層開采后的導水裂縫帶高度時,上、下煤層的防隔水煤(巖)柱,可分別留設(見圖3-7b)。