矿业开采（共3篇）
矿业开采 篇1
随着机械化水平的不断提高以及在实际生产中的推广应用, 煤矿产区在进行煤炭资源开采中也逐渐实现了对于综合机械化煤矿开采技术的应用。应用综合机械化煤矿开采技术进行资源的开采生产, 不仅能够有效的提高煤矿资源开采生产的工作效率, 同时对于煤矿产区生产开采的质量与安全等, 都有极大的保证和实现, 具有积极的作用和意义。本文将结合我国煤矿产区综合机械化开采技术的应用现状与问题, 在对于某煤矿生产开采中应用的“以矸换煤”综合机械化开采技术分析基础上, 实现对于煤矿产区综合机械化煤矿开采技术的分析论述。
1 我国综合机械化煤矿开采技术现状与问题分析
1.1 我国综合机械化煤矿开采技术与设备现状
结合目前我国煤矿企业开采生产中对于综合机械化开采技术与设备等的应用和发展现状, 我国的综合机械化煤矿开采技术主要包含有综采一次采全高开采技术、综合放顶煤开采技术、短壁机械化开采技术以及困难条件下的综合机械化煤矿开采技术等。其中, 煤矿开采生产中应用的综采一次采全高开采技术也被称为是综合机械化一次采全高技术, 它主要是用于进行7m以下的单一煤层资源的安全高效开采, 在实际应用过程中, 根据开采生产中不同的煤层厚度, 有相应的配套高并且具有可靠性的综合机械化开采装备, 总之, 这种技术方法对于单一煤层的开采生产具有安全、高效的生产作用和特征;综合放顶煤开采技术是一种适用于厚煤层以及特厚煤层开采生产应用的技术手段, 在实际生产开采中适用性特别高, 尤其是在进行14m~20m特厚煤层的一次开采应用中, 已经成为安全高效开采生产实现的主要方法;短壁机械化开采技术是进行煤矿矿井中不规则煤柱以及块段区域的生产开采应用方法, 同时, 它对于那些不适宜进行长壁工作面布置的煤矿矿井开采区段也具有较大的适用性, 是一种该区段综合机械化开采生产的主要方法;最后, 困难条件下综合机械化开采技术是专门针对一些条件下难采煤层的更高程度机械化开采实现的方法, 在煤矿开采与生产发展中也有着积极的作用和意义。
1.2我国煤矿综合机械化开采技术问题
结合我国现阶段煤矿生产开采中对于综合机械化开采技术的应用情况, 其主要问题表现在以下几个方面。首先, 是复杂地质条件下煤层以及难采煤层的综合机械化开采技术与应用问题。在我国煤矿资源开采中, 难采煤层主要是指那些储存条件不稳定或者是构造比较复杂、具有特殊灾害威胁的煤层, 在进行这些煤层资源开采过程中, 由于安全开采以及生产的条件不好或者是开采困难等, 很难实现机械化的开采与生产, 因此, 在进行这些情况的煤层开采中, 对于综合机械化开采技术的推广应用也就比较困难, 这是当前我国综合机械化煤矿开采技术中存在的一个突出问题。其次, 我国的煤矿综合机械化开采技术还存在的问题主要表现在中小煤矿综合机械化改造以及提高资源采出率技术的问题。它主要是指在我国的煤矿资源开采生产中, 存在有具有先进性和代表性的安全高效采出技术与企业, 必然也就存在有较为落后的中小煤矿与采出技术等, 它也是当前煤矿综合机械化开采技术中的一个重要问题。此外, 我国当前的煤矿综合机械化开采技术中还存在与之相对应的技术装置、设备等, 这些技术装置设备在煤矿开采生产中就是通过综合机械化开采技术实现资源开采生产的, 但是我国目前的大型综合机械化开采技术设备在实际应用中普遍存在有可靠性与使用寿命、智能化等方面的或大或小问题, 影响着我国综合机械化煤矿开采技术的发展与进步。
2综合机械化煤矿开采技术的应用分析
某煤矿企业在进行煤矿产区的生产开采中, 通过对于“以矸换煤”综合开采技术的研究探索, 通过设计一套综合机械化矸石充填采煤系统, 在煤矿开采生产中进行运用, 不仅有效的提高了煤矿开采生产的工作效果与安全质量水平等, 而且还开创了企业煤矿开采生产中综采面矸石充填采煤技术的新局面, 对于促进企业的开采生产发展有着极大的积极作用和意义。如下图1所示, 为某煤矿企业开采生产中研究设计的综合机械化矸石充填采煤系统结构示意图。
在上图1所示的综合机械化矸石充填采煤系统示意图中, 数字1到10分别表示的是系统结构中的互帮办以及支架顶梁、支柱、支架尾架、支架底座、千斤顶、悬挂单控链、矸石充接机、工作面挂板输送机与采煤机等。该矸石充填采煤系统在煤矿开采生产中, 首先通过采煤机进行隔煤、然后由采煤机进行装煤、移架、移溜, 最后进行矸石充填, 并在矸石充填工作环节完成实现之后, 对于工作系统进行检修并进入到下一个工作环节, 整个工作流程机械化控制中心控制实现, 安全高效。该煤矿研究提出的这一“采空区高效机械化矸石充填采煤技术”在经验证后, 在该煤矿企业的两个不同综采工作面中分别有应用实现, 开采生产应用过程中不仅实现了“掘、采、处”一体的三元开采模式, 同时对于煤矿开采的安全效率也有极大的保证, 有利于促进煤矿开采的健康可持续发展。
3结论
总之, 综合机械化煤矿开采技术是机械化水平与技术发展基础上, 实现的一种安全高效的煤矿开采生产技术, 进行煤矿产区综合机械化开采技术的分析, 有利于提高技术水平, 促进技术应用发展。
参考文献
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东同矿业地下开采安全标准化体系 篇2
随着我国经济的高速发展, 国家对资源的依赖越来越明显[1]。特别是长期以来作为主要资源的矿产资源更是发挥着巨大的作用。但是不可否认的是, 由于近几年对矿产资源的盲目开采, 以及开采技术条件尚不成熟, 国内矿山的安全事故不断, 已严重威胁到矿产资源的安全开采。2005年, 国家安全监管总局颁布实施了《金属非金属矿山安全标准化企业考评办法及标准 (试行) 》[2], 要求在所有金属非金属矿山所属的工矿商贸、交通运输、建筑施工等企业普遍开展安全标准化建设, 同时要求金属非金属矿山企业把开展安全标准化建设作为加强企业安全生产“双基”工作和落实企业主体责任的基本途径。
东同矿业有限责任公司作为一个具有很长开采历史的大型矿山企业, 积极响应国家关于在金属非金属矿山建设安全标准化体系的精神, 结合自己的实际生产情况, 初步建立东同矿业有限责任公司矿山安全标准化体系规则, 并且在多年的生产实践中不断改进和完善, 已基本形成一套比较完整的安全标准化体系。
二、东同矿业安全生产方针与目标
东同矿业有限责任公司自2004年1月1日正式运作以来, 始终以人为本, 科学管理, 构建、完善安全生产长效机制, 严格遵守国家《金属非金属矿山安全标准化规范》 (AQ2007-2006) 要求, 实现安全管理的“科学化、标准化、规范化、制度化、信息化”, 提高全员综合安全素质, 达到人-机-环境最佳统一, 系统思维, 整体推进, 创建安全标准化, 提高综合安全管理实力。
为实现公司的长期安全生产, 公司对生产设施、设备、技术等实际运行状况不断改进提高。对存在的危险、有害因素提前识别, 提出合理可行的安全对策措施及建议, 使公司生产运行的安全风险控制在安全、合理的程度内。同时, 公司根据矿山的实际生产状况, 不断更新自己的生产方案, 提高对安全生产的管理, 提高员工的安全生产意识和能力, 尽量控制0安全事故的发生, 不断改进公司的生产指标, 确保公司的安全生产。
东同矿业高度重视矿山的安全生产, 成立了以公司高层领导为核心的安全生产委员会, 同时为了让公司的安全生产有据可行, 公司依据《中华人民共和国安全生产法》、《中华人民共和国矿山安全法实施条例》、《金属非金属矿山安全标准化规范》等一些相关的法律、条规, 制定了《东同矿业有限责任公司安全生产规范》 (以下简称规范) , 并在生产实际中得到不断改进和提高。
三、安全生产管理体系
(一) 安全机构设置
矿山已建立《东同矿业有限责任公司安全管理网络体系》 (见图1) , 矿业公司下设安全环保部, 定员3人;采选车间下设安全组, 现有安全人员8人、专职通风防尘人员4人;水电管理所设有专职安全员1人。矿业公司有安全生产委员会, 车间有安全生产领导小组, 负责研究、指导安全生产工作。
(二) 生产人员教育培训制度
公司按《规程》要求, 对所有生产作业人员每年都至少要接受20小时的安全生产教育与培训。安全生产管理人员由安全生产监督管理部门对其安全生产知识和管理能力进行考核, 考核合格后持证上岗。特种作业人员、重要设备和设施的作业人员经过技术培训和专门安全教育, 经考核合格取得操作资格证或执照后方能上岗。新职工上岗前进行不少于40小时的矿、车间、班组“三级”安全教育, 经考试合格后由老工人带领工作至少4个月, 待熟悉本工种操作技术并经考核合格后方可独立工作。调换工种的人员均进行新岗位安全操作教育和培训。
矿山已制定《安全教育制度》, 对新进入公司的职工进行公司安全教育、车间安全教育、岗位 (班组) 安全教育。全公司各单位和机关部门坚持每周一天的安全活动日制度, 安全活动日时间为每周星期四。
(三) 安全管理制度
公司已建立的安全生产规章制度主要有:安全生产工作制度、安全检查制度、安全教育培训制度、个体防护制度、事故分析报告处理制度、安全生产奖惩制度、副井乘罐制度、有毒有害气体检查制度、竖井安全管理规定、安全技术措施专项费用管理制度、安全环保标准化管理制度、危险源安全管理制度、检修安全管理规定、特种作业人员安全管理规定、井下防火管理规定、井下防水管理规定、环境保护管理制度、环境监测管理制度、环保设施管理办法、环保奖惩办法等。
同时公司实行生产责任制, 规定了总经理, 党委书记、副书记, 生产、安全副总经理, 总工程师、副总工程师, 车间主任、生产副主任、副所长, 主任工程师, 班组长, 岗位生产工人, 专 (兼) 职安全员, 安全环保部, 生产技术部, 总经理办等职责。
(四) 生产安全事故应急救援预案
公司已编制《尾矿库重大事故应急救援预案》、《井下防硫化矿尘爆炸应急救援预案》、《井下防突水应急救援预案》、《地表民爆器材库重大事故应急救援预案》、《副井提升重大事故应急救援预案》、《净化站防中毒应急救援预案》等科学预案, 对突发事故的处理方案实行严格规范。
四、生产工艺及生产设备安全管理
2005年, 东同矿业根据自己的生产情况, 制定了《东同矿业矿山安全标化体系规则手册》, 手册主要包括东同矿业安全标准化体系、东同矿业安全标准化考核体系等方面。其中安全标准化体系紧密集合矿山的生产工艺流程, 通过对矿山的开采、矿井提升、运输、矿山通风与防尘、供电系统、井下供水系统、井下供风系统、井下防排水系统、炸药库管理等几个方面的着重要求已达到安全生产的要求。同时, 公司加强了对矿山标准化安全建设的管理, 通过加强对安全人员的培训、现场环境条件的改善等措施, 保证了矿山的安全生产。
(一) 东同矿业的地下开采工艺及回采方法
东同矿业有限责任公司为中低热液型铜、硫、铁、钨综合型矿床, 分布在东西长2600m、南北宽400m、矿化地段总厚度为100m、面积约1km2的范围内, 目前主要采用地下开采的方式, 开采规模为550t/d。矿体采用底盘中央竖井开拓, 主井直径4m, 标高自95～240m, 提升矿石, 装备单层双罐笼, 配2JK3×1.5-11.5型卷扬机提升;副井直径5.5m, 标高自95～240m, 用于提升人员、材料和废石, 装备单层双罐笼, 配2JK3×1.5A-11.5型卷扬机提升。
目前, 矿山正在-235m中段35线附近开掘一探矿措施盲斜井进行-235m中段以下的深部地质探矿, 并可兼作V#矿体深部开拓的措施工程和深部开采时的安全通道。
随着采矿技术的发展和装配水平的提高, 根据矿体的赋存条件, 为降低贫化损失率、提高回采效率, 先后采用分层崩落法、锚喷支护无底柱分段崩落法、水平分层尾砂胶结充填法、分段空场嗣后充填法。
(二) 矿井提升、运输
公司注重竖井和斜井的协调工作, 同时加强两井的安全管理和规范操作。2006年4月20日, 矿山委托江西煤炭工业检测中心对主、副井1号、2号钢丝绳进行检测, 结论为:钢丝绳达到MT717-97要求, 矿山应计算安全系数合格可以继续使用。
开拓系统由双轨和单轨构成环形网络运输系统, 两个运输系统都必须严格遵守公司制定的安全标准化细则和国家有关法律法规。
(三) 矿山通风与防尘
为实现对矿山通风和防尘的安全规范操作, 公司采用先进技术, 矿井通风系统为中央入风两翼对角抽出式通风系统, 东西两个通风口分别从不同的路径通风, 保证了通风系统的舒畅。
矿山采用风、水、密、隔、查等综合防尘措施, 定期 (每季度) 进行粉尘检测, 改善了井下作业环境条件, 同时按照国家法律法规, 每年开展职业病普查工作, 实现除尘的规范操作。
(四) 供电系统
矿山在供电系统上科学统筹, 合理分配。矿山现有3台柴油发动机并车发电, 可形成1320kVA的发电能力, 同时从东乡县大富岗110kV变电站引入10kV线路作备用电源, 以提高供电等级, 并节省运行费用。各级用电单位合理用电, 电压负荷、接地、漏电保护、防雷装置、标识等各种因素均合理规范。
(五) 井下供水系统
矿山目前生产和生活用水来源主要有:小璜水源地、幸福水库水源地、94小河沟水源、尾矿库回水利用及在井下-75m中段实施的生产用水取水工程, 基本能满足矿山生产和生活所需。公司合理规范矿山生产和生活用水, 不浪费、不污染, 加强职工的环保意识。
(六) 井下通风系统
在通风系统中, 公司对矿山井下机械通风系统的风量有效率、局部通风、通风构筑物、通风检测和通风管理进行了规范要求和达标考核。矿山现有一座空压机站, 安装有5台QPT-307型日本产均衡对称式空压机和一台4L-20/8型空压机, 能很好地满足矿山的通风要求。公司定时检查通风装备, 及时进行通风监测, 完成风速风量计算, 确保通风的顺畅。
(七) 炸药库管理[3]
矿山着重于炸药库的安全管理, 严格要求职工谨慎使用炸药, 并且科学合理地放置炸药, 实行了一系列炸药使用安全规范。地面炸药库设置在竹山峡西北的山窝中, 地形隐蔽, 内设1#、2#炸药库和3#、4#雷管库, 库房均为砖木结构, 炸药库外筑有防爆墙, 进门处有值班室看守。井下炸药分库内配有灭火器, 同时建立爆破器材领用、清退登记制度, 并做好记录档案。
此外, 公司还组建成立了东同矿业安全生产应急小组, 定期检查员工的安全防范意识, 加强对他们的安全培训。同时, 为确保企业对变化及其所带来的风险进行有效的识别、评估和管理, 公司定期检查各部门的生产工艺、生产设备, 做好了随时应对各种突发事件的发生, 并且在生产中不断对生产工艺和生产设备进行改进。各部门每年对变化管理情况进行回顾, 回顾变化所带来的风险是否得到全面评估和有效的控制, 必要时增加风险控制措施。
五、东同矿业安全标准化生产考核体系[4]
(一) 东同矿业安全标准化生产单元的划分
《东同矿业安全标准化考评办法》是为鼓励矿山推行安全标准化工作的开展, 并达到持续改进、不断提高的一种约束机制。为使东同矿业安全标准化生产顺利进行, 公司将整个生产系统划分成若干个单元, 并对这些单元分别评价。
按照评价单元划分原则和方法, 考虑项目中危险有害元素的存在, 及井下开采的特殊工艺, 将评价项目划分11个评价单元:安全综合管理;提升系统;运输系统;通风防尘系统;供配电系统;排水系统;炸药库管理系统;职业卫生安全危害等。各评价单元分别采取安全检查表分析法、因果分析法、事故树分析法、作业条件危险性、故障类型及影响分析 (FMEA) 、预先危险性分析法等评价方法。
各单元的评价办法对矿山单位的评级资格进行了严格规定。首先, 要求只有在安全评估或自我评估后达到标准的各生产环节, 才有资格参加安全标准化评级, 并且要求考核年度内无重、特大伤亡事故。其次, 公司还要求安全标准化的评级, 要按照采矿 (掘进) 、提升运输、机电、通风、井下供水、井下供风、炸药库管理等系统分别考核打分, 将各系统的评分作为矿山安全水平的最终得分。
(二) 职业卫生安全评价
本评价单元主要是对噪声、粉尘、高温、有害物质进行评价。
1. 噪声
长期的噪音环境下, 人有神经衰弱、心跳过速、心律不齐、血压增高等生理症状, 严重威胁着职工的人身安全。公司严格控制噪声污染, 根据国家关于噪声控制程度的《噪声作业分级》、《工业企业职工听力保护规定》和《工业企业噪声控制设计规范》等相关法律法规[5], 将生产性噪声控制在85dB以下, 切实保障职工身心健康。
2. 粉尘
长期吸入含游离SiO2的粉尘, 容易导致尘肺病, 危害职工的生命安全。根据国家对工作环境中粉尘的标准规定, 公司采取合理的措施, 将井下作业场所呼吸性粉尘控制为0.25～1.50mg/m3, 没有超过国家卫生标准, 其作业危害程度为0级作业安全。
3. 高温作业评价
人长期在高温环境下工作, 容易引起人体内代谢紊乱, 最常见的有中暑、虚脱、休克等症状。为保障职工的人身安全, 公司根据国家强制性标准《高温作业分级》 (GB4200-97) , 应用WBGT指数和接触高温作业时间等指标, 对高温作业危害程度分级, 同时采用强制机械通风、增加通风量等措施, 使工作地点温度下降, 以保证现场职工的安全。
此外, 公司还进行了工作环境中CO、NO、SO、HS等有害气体的测量评价。经过多次测量表明, 工作环境中的有害气体含量均低于国家标准, 现场工作环境为安全的工作环境。
(三) 矿山综合安全评价
矿山积极同当地政府及有关部门保持合作, 严格遵守国家的法律法规, 让当地政府起监督作用, 始终保持矿山的安全标准化体系顺利进行。同时, 安全环保部组织相关专业人员对达标情况进行检查考核和评级, 并对达到规则要求的部门给予一定奖励, 对违反安全标准化体系规则的部门给予一定的惩罚。矿山安全标准化各系统的检查考核采取动态检查的方式, 每次检查的记录存档, 作为年终评级考核及奖励的依据。
公司注重对生产的安全投入, 积极引进一些先进的生产工艺和生产设备, 及时识别生产中存在的安全危险, 并加以解决。同时, 公司着力于对公司职工安全意识的培养和职工人身安全的保护, 为每一位职工购买工伤保险, 积极调动了职工的生产积极性。
矿山于2005年实施《东同矿业安全标准化体系规则》以来, 矿山的安全生产水平得到了很大提高, 各种安全生产事故明显减少。
参考文献
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矿业开采 篇3
1 矿井概况
1.1 概况
鹤壁中泰矿业有限公司位于鹤壁矿区北部, 本区属山区向平原过渡的低山丘陵地貌, 相对高差50m~60m, 海拔高程为178m~240m之间。区内有季节性小溪。本区属暖温带半湿润型季风气候, 四季分明, 光照充足, 温差较大。年平均气温14.2℃~15.5℃。年降水量349.2mm~970.1mm, 雨季多集中于七、八月份。
井田内一般均为间歇性河流, 雨季期间, 水往上涨, 干旱季节, 均呈干河沟或滞水坑。井田内无大型水库。
1.2 煤层
二1煤位于二叠系下统山西组之底部, 为矿区主要可采煤层, 也是中泰矿业现在开采的煤层。井田范围内煤最小厚度3.20m, 最大厚度10.29m, 平均厚度7.33m。煤厚变异系数γ为15.5%, 可采性指数Km=1, 属稳定厚煤层。二1煤煤层结构复杂, 中下部有一层夹矸, 厚度0.2m~0.4m, 平均0.3m, 为黑色泥岩或砂质泥岩。
1.3 水文地质
井田内较稳定的含水层有5个。第Ⅰ含水层 (O2) , 第Ⅱ含水层 (C3L2) , 第Ⅲ含水层 (C3L8) , 第Ⅳ含水层 (S9、S10) 第Ⅴ含水层 (N) 。
2 底板安全隔水厚度及突水系数计算及公式
2.1 奥陶系灰岩安全隔水厚度及突水系数
目的:通过计算分析O2含水层的突水系数及安全隔水层厚度, 采取相应的安全措施, 确保矿井安全开采。
依据:《煤矿防治水规定》第七十七条规定及附录四。
在附录四中, 突水系数计算公式适用回采工作面, 安全隔水层厚度计算公式适用于掘进工作面, 下面利用突水系数法分析带奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水回采情况, 其公式为:T=P/M
式中:T-突水系数, MPa/m;
P-底板隔水层承受的水头压力, MPa;
M-底板隔水层厚度, m (取区内底板隔水层的平均厚度)
根据勘探成果及矿井地质报告, O2灰岩含水层位于二1煤层下160m~180m, 平均170m;通过多年实际观测, 井田内奥灰水平均水位标高为+134m;根据《煤矿防治水规定》, 煤层底板受构造破坏块段突水系数临界值取0.06MPa/m, 正常块段突水系数临界值取0.1MPa/m。
对于奥灰含水层, 当突水系数取0.06MPa/m, 反算得出底板隔水层承受的水压为0.06×170=10.2MPa, 煤层底板标高计算为134-1020+170=-716m;当突水系数取0.1MPa/m, 反算得出底板隔水层承受的水压为0.1×170=17MPa, 煤层底板标高为134-1700+170=-1396m。
矿井现最深回采地区为北翼四水平41011综采工作面, 最低标高为-510m, 井田二1煤层开采标高在-716m以上, 突水系数均小于0.06 MPa/m, 属于相对安全区;二1煤层开采标高在-716m~-1396m之间时, 奥灰水突水系数大于0.06MPa/m, 而小于0.1MPa/m, 属临界区, 大中型构造破坏段发生奥灰突水的可能性较大, 构造不发育块段仍相对安全;二1煤层开采标高在-1396m以下时, 奥灰水突水系数大于0.1MPa/m, 属危险区, 奥灰水突水可能性极大, 易造成水害事故。
利用安全隔水层厚度计算公式分析带奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水掘进情况, 其公式为:
安全隔水层厚度计算公式:
式中:t-安全隔水层厚度, m;
L-巷道底板宽度, 4.6m;
r-底板隔水层的平均重度, 2.7×10-2MN/m3;
Kp-底板隔水层的平均抗拉强度, 2.5MPa;
P-底板隔水层承受的水头压力, 6.44MPa。
代入上式:t=5.16m
矿井现最深开拓地区为北翼四水平4103底抽巷底端, 标高为-570m, 该地点底板隔水层承受的实际水头压力为6.44MPa, 巷道底板宽度为4.6m, 底板隔水层的平均重度为2.7×10-2MN/m3, 平均抗拉强度为2.5MPa, 将上述参数代入公式2, 计算得t=5.16m, 即矿井最深处底板安全隔水层厚度只需5.16m, 巷道底板距奥灰水上界面实际岩柱140m, 远大于5.16m, 属于相对安全区, 奥灰水对该巷道无水害威胁。
2.2 太原群二层灰岩安全隔水厚度及突水系数
目的:通过计算分析C3L2灰岩含水层的突水系数及安全隔水层厚度, 采取相应的安全措施, 确保矿井安全开采。
依据:《煤矿防治水规定》第七十七条规定及附录四。
在附录四中, 突水系数计算公式适用回采工作面, 安全隔水层厚度计算公式适用于掘进工作面, 下面利用突水系数法分析带C3L2灰岩岩溶裂隙承压水回采情况, 其公式为:T=P/M
式中:T突水系数, MPa/m;
P-底板隔水层承受的水头压力, MPa;
M-底板隔水层厚m (取区内底板隔水层的平均厚度) 。
根据勘探成果及矿井地质报告, C3L2灰岩含水层平均位于二1煤层下140m左右;通过多年实际观测, 井田内水位标高为+130m;根据《煤矿防治水规定》煤层底板受构造破坏块段突水系数临界值取0.06MPa/m, 正常块段突水系数临界值取0.1MPa/m。
对于C3L2灰岩含水层, 当突水系数取0.06 MPa/m, 反算得出底板隔水层承受的水压为0.06×140=8.4MPa, 煤层底板标高计算为130-840+140=-570m;当突水系数取0.1MPa/m, 反算得出底板隔水层承受的水压为0.1Mpa×140=14MPa, 煤层底板标高为130-1400+140=-1130m。
故当井田二1煤层开采标高在-570m以上时, 突水系数均小于0.06MPa/m, 属于相对安全区;二1煤层开采标高在-570m~-1130m之间时, 奥灰水突水系数大于0.06MPa/m, 而小于0.1MPa/m, 属临界区, 大中型构造破坏段发生突水的可能性较大, 构造不发育块段仍相对安全;二1煤层开采标高在-1130m以下时, 奥灰水突水系数大于0.1MPa/m, 属危险区, 奥灰水突水可能性极大, 易造成水害事故。
利用安全隔水层厚度计算公式分析带C3L2灰岩岩溶裂隙承压水掘进情况, 其公式为:
安全隔水层厚度计算公式:
式中:t-安全隔水层厚度, m;
L-巷道底板宽度, 4.6m;
r-底板隔水层的平均重度, 2.7×10-2MN/m3;
Kp-底板隔水层的平均抗拉强度, 2.5MPa;
P-底板隔水层承受的水头压力, 7.0MPa。
代入上式:t=5.38m
矿井现最深开拓地区为北翼四水平4103底抽巷底端, 标高为-570m, 该地点底板隔水层承受的实际水头压力为7.0MPa, 巷道底板宽度为4.6m, 底板隔水层的平均重度为2.7×10-2MN/m3, 平均抗拉强度为2.5MPa, 将上述参数代入公式2, 计算得t=5.38m, 即矿井最深处底板安全隔水层厚度只需5.38m, 该地点巷道底板距C3L2灰岩水上界面实际岩柱100m, 远大于5.38m, C3L2灰岩水对该巷道无水害威胁。
2.3 太原群八层灰岩安全隔水厚度
根据矿井实际揭露, 太原群八层灰岩含水层裂隙溶洞不发育, 局部揭露有少量出水、无水压, 逐渐疏干, 对安全生产带来一定影响, 但无水害威胁。故该层不作为带压开采含水层。
综上所述, 矿井的两个主要含水层的隔水厚度均大于所需的安全隔水厚度, 且小于底板受构造破坏块段突水系数0.06MPa/m, 更小于正常块段0.1MPa/m。根据《煤矿防治水规定》第七十七条:承压含水层与开采煤层之间的隔水层能承受的水头值大于实际水头值时, 可以“带压开采”, 但必须制订安全措施, 报企业总工程师审批。
3 结论
采用该种技术成果及采取相应的安全技术措施后, 成功解放受水害威胁区域, 保障工人的人身安全及矿井的安全生产, 增加了采面可采储量, 减少矿井的经济损失。也为向深部延伸的矿井增加矿井寿命提供了技术保障, 具有较高的社会经济效益。
摘要：近年来曾发生过多起矿井突水、透水事故, 随着矿井不断向深部开拓延伸, 矿井水害威胁越来越大。探放水工程将越来越多, 防治水工作也越来越难做。通过公式计算分析O2、C3L2灰岩含水层的突水系数及安全隔水层厚度, 通过计算结果反推算底板标高, 圈定安全带压区域, 从而确定突水可能及安全性, 并提前采取相应的防范安全措施, 杜绝水害事故发生, 确保矿井安全开采。