排沙潜水泵(8110工作面探放水风险专项辨识评估报告)

Posted 2023-05-27

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排沙潜水泵(8110工作面探放水风险专项辨识评估报告)

一、工作面概况

1.8110回风顺槽位于一采区3100阶段三级运输巷东，为下山掘进，该工作面地表属丘陵区，无村庄，无常年性地表水体，雨后冲沟可有暂时流水，通过排水沟渠可排放，地面标高在+666.1－+682.4米之间，工作面地表为耕地、山坡，地面周围无建筑物和其他设施。

2.8110运输顺槽位于一采区3100阶段三级运输巷东，为下山掘进，该工作面地表属丘陵区，无村庄，无常年性地表水体，雨后冲沟可有暂时流水，通过排水沟渠可排放，地面标高在+698－+718米之间，工作面地表为耕地、山坡，地面周围无建筑物和其他设施。

二、水文地质情况

（一）水源情况

1、大气降水及地表水

井田地表河流不发育，对矿井形成充水水源的地表水体主要为大气降水及其在沟谷中形成的短期洪水，地区年平均降水量583.9mm，丰水期为7、8、9月，雨季降水成为矿井充水的主要水源之一。

2、地下水

（1）第四系松散沉积物孔隙含水层

主要分布于井田东北边界附近芦苇河河床两侧，岩性为卵石，含漂石、砾石及砂，厚度变化较大，一般在0-15m之间。含水层孔隙发育，透水性好，地下水位埋深2.0～3.0m，可直接接受大气降水补给。单井出水量30～50m³/h，水位及水量随季节变化较大。该含水层水为主要可采煤层3号煤层的间接充水水源。

（2）二叠系上、下石盒子组砂岩裂隙含水层

上、下石盒子组在区内有部分出露，含水层岩性主要为中、粗粒砂岩。直接接受大气降水补给，在地形适宜处以下降泉的形式排泄出地表。由于井田内上、下石盒子组地层分布范围小，补给来源有限，其富水性弱，据北部相邻煤矿钻孔抽水试验资料，单位涌水量0.0276L/s·m，属弱富水性含水层。为主要可采煤层3号煤层的间接充水水源。

（3）二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层

该含水层埋藏较深，主要岩性为中、细粒砂岩。含水层砂岩裂隙一般不发育，其富水性较弱。砂岩含水层之间有厚度不等的泥岩隔水层阻隔。据北部相邻煤矿精查勘探水文孔抽水试验资料，单位涌水量为0.0017-0.06L/s·m，富水性弱。根据2014年晋城煤田地质队抽水试验，单位涌水量0.0498—0.1008L/s·m，富水性弱—中等。为井田内开采3号煤层矿坑的直接充水来源。

（4）奥陶系中统灰岩岩溶裂隙含水层

井田区域奥陶系灰岩埋深约200～300m，本次施工钻孔揭露峰峰组及上马家沟组厚度为286.25m，该套岩组含水层段主要位于奥陶系中统的上马家沟组上部及中部地层，含水层岩性为厚层状灰岩，局部地层段岩溶、裂隙发育，岩心破碎，连通性好。根据2014年6月14日至2014年6月16日，煤田地质队对YS-1孔该含水层抽水试验，单位涌水量1.22 L/s·m，富水性强，本井田推测奥灰水位标高在+489m—+484m左右。井田内3号煤层埋藏深度约57m-282m，3号煤层底板对奥陶系灰岩含水层在矿区东北部带压，深部奥灰水为矿井开采3号煤层间接充水水源，一采区不在承压开采区范围内，不受承压水威胁。

3、采空区（老窑）积水

（1）井田内采空积水

本矿现开采3号煤层，井田内已部分被开采。开采地段已分布多处大小不等的采空区，其中在部分采空区相对低凹处，存有不同程度积水。现井田内共12处采空区积水，合计积水面积294483㎡，积水量135775m³。

（2）周边矿井采空区（老窑）积水

在本井田周边部分煤矿在边界邻区分布有采空积水，共16处，合计积水面积254511㎡，积水量355477m³。

（二）主要含水层

依据地下水含水介质、孔隙类型、富水性等，主要含水层自上而下可分为：第四系全新统松散岩孔隙含水层；二叠系碎屑岩类裂隙承压水含水岩组；石炭系太原组碎屑岩夹碳酸盐岩类岩溶裂隙承压水含水岩组；奥陶系中统碳酸盐岩类岩溶裂隙承压水含水岩组。

（三）主要隔水层

太原组15号煤底部及本溪组泥岩、铝土泥岩隔水层为15号煤层底板至峰峰组顶板，厚度10.0m，由砂质泥岩、铝土泥岩等塑性岩层组成，为良好的隔水层，可起到阻隔奥灰水对上层煤层开采时的充水作用。

2、石炭系太原组中上部泥岩隔水层

主要岩性为泥岩和砂质泥岩，呈层状分布于各灰岩、砂岩含水层之间，是15号煤层顶板以上的主要隔水层。

3、二叠系砂岩含水层层间隔水层

位于下石盒子组顶部及上石盒子组中下部，由塑性铝土泥岩、砂质泥岩夹粉砂岩等组成，若无采煤时产生的导水裂隙带沟通情况下，可视为3号煤层以上的相对隔水层。

三、水源分析

1.8110回风顺槽

根据现有图纸资料分析，8113回风顺槽掘进时揭露的原烟河煤矿运输大巷会延伸至8110回风顺槽，8110回风顺槽在573米处揭露原煤矿运输大巷时，旧巷底板有积水流出，通过实测，原煤矿运输大巷西南高，东北低，落差为24米。原煤矿运输大巷在8110回风顺槽揭露时底板等高线标高为551米在8110运输顺槽揭露时底板等高线标高为538米，高差为13米，判定8110运输顺槽掘头积水为原煤矿运输大巷砂岩裂隙水通过旧巷及联络巷自流，在旧巷冒落区内积存。通过走访原煤矿总工，原煤矿井筒砂岩裂隙水沿水沟经过运输大巷自流，和分析得出的结论基本相符，为砂岩裂隙水沿原煤矿运输大巷流入8110回风顺槽573米处，现涌水量为8m³/h。

2.8110运输顺槽

根据现有图纸资料和地面踏勘，8110运输顺槽地表无水体，多为耕地、山坡。1月14日三班运输顺槽在补充钻探过程中钻孔内有少量渗水，经取水样化验，结果为砂岩水，防治水科立即制定了《限压循环放水安全技术措施》，在距开口643米处共布置25个钻孔进行放水作业，共放水632.5m³，1月17日该处积水明显减小，判定该处水源为砂岩裂隙水在旧巷冒落区积存所致。在掘进至666米处时，巷道左帮距底板30cm有流水，通过取水样化验，结果为砂岩水，现涌水量为20m³/h。

水情水害分析

1.8110回风顺槽

2021年11月18日8110回风顺槽掘进至478.2m处，按照《8110回风顺槽探放水设计》过Q1积水区专项设计进行了探放水作业，共布置钻孔33个，均与旧巷冒落区探透，无涌水。8110回风顺槽掘进至654.2m处时，进行了探放水作业，1-11号钻孔内均有渗水，经放水后，继续向前掘进。截至2022年，共探水6次，均按照设计进行探水作业，且均与旧巷冒落区探透。从478m进入探水线至665.8m处共揭露旧巷冒落区7条，除573m处揭露的原煤矿运输大巷和646.4m处揭露的旧巷外其余均无积水，除646.4m处揭露的旧巷外其余均冒落。

2022年三班、一班，8110回风顺槽（距开口665.8米处）在探水过程中共布置钻孔33个，14-22m均与旧巷冒落区探透，钻孔内均有涌水，为确保安全，防治水科制定了《8110回风顺槽掘进工作面限压循环放水安全技术措施》开始疏放水，累计放水33636m³，除8110回风顺槽573米处出水点仍保持8m³/h的涌水量外，掘头已无积水。该涌水点涌水基本稳定，现已将涌水引至临时水仓进行抽排，对采掘基本无影响。

2.8110运输顺槽

8110运输顺槽掘进过程中不会穿越Q1积水区，从距开口616米—643米段均为冒落区。8110运输顺槽掘进至643米时，掘头位置底板有渗水。为确保安全，防治水科制定了《8110运输顺槽掘进工作面限压循环放水安全技术措施》于1月14日开始疏放水，共布置放水孔25个，距掘头左帮，距底板0.15m、0.3m、0.5m、0.6m的钻孔均有水，掘头中部、右帮钻孔仅有少量渗水。1月17日大部分放水孔已无出水，仅靠左帮位置距底板20cm左右有流水。经1月17日副总以上会议研究决定恢复掘进。

该顺槽掘进至666米处时，因左帮位置有渗水，通过疏放水作业对积水进行了排放，该处涌水通过化验，结果为砂岩水，通过3天的疏放，涌水量仍在20m³/h左右，为确保安全，公司研究决定在该处最低点建立临时水仓，加接排水管路进行排水，现一台BQS70-40-13/B潜水泵完全能满足排水需要，因该掘进面为下山掘进，如继续向前掘进，前方仍然会遇旧巷冒落区积水，对掘进会有一定影响，为了安全和确保采掘接替，经会议研究决定，不再继续向前掘进，在此处开切眼。1月15日至3月16日，该顺槽累计放水29037.5m³，从3月12日开始，涌水量稳定在20m³/h。

五、地面物探

8110回风顺槽掘进时进入地面物探圈定的原积水区Q1，8110运输顺槽掘进时邻近地面物探圈定的原积水区Q1，原Q1积水区积水面积94492㎡，积水量83841m³，水位标高530m。

为验证积水区积水变化情况，我公司2022年2月聘请地质工程有限公司重新对未来3年采掘区域进行了地面物探勘查，编制了《井田东南部地面瞬变电磁勘查报告》，现Q1积水区积水面积3565㎡，积水量3030m³。该积水区距8110工作面计划开切眼位置有82米防隔水煤柱。

六、井下物探

8110切眼及扩切工作面开切前2月25日进行了井下物探。

1）8110切眼及扩切工作面迎头超前探斜向上30°方向视电阻率剖面图资料解释

上图为8110切眼切眼及扩切工作面掘进头超前探斜向上30°方向（顶板）扇形图，从该图分析迎头顶板前方没有明显的低阻区域。

2）8110切眼及扩切工作面迎头超前探顺层方向视电阻率剖面图资料解释

上图为8110切眼及扩切工作面掘进头超前探顺层方向扇形图，从该图分析迎头顺层前方没有明显的低阻区域。

3）8110切眼及扩切工作面迎头超前探底板斜向下30度方向视电阻率剖面图资料解释

上图为8110切眼及扩切工作面迎头超前探底板斜向下30度方向扇形图，从该图分析迎头底板前方没有明显的低阻区域。

通过对物探成果进行分析，切眼方向90米范围内未发现明显低阻异常区。

七、排水能力

8110运输顺槽、回风顺槽出水点构建有临时水仓，安装BQS70-40-13/B潜水排沙电泵1台备用一台，BQG-450/0.2气动隔膜泵1台备用一台。在8110切眼及扩切工作面掘进前配备气动水泵2台并备用2台，另再备用70潜水电泵2台，3趟排水管路(2 趟4寸1趟6寸)随工作面掘进及时加接，一旦遇到积水，可以直接排出，预防积水增多影响安全生产。

排水路线：临时排水点→8110回风顺槽临时水仓→8110回风顺槽回风绕道→3100阶段三级、二级、一级回风巷→3100阶段一级回风巷→三级轨道巷→二级轨道巷→一级轨道巷→中央水仓（1000m³）→主、副水泵排出地面。

八、风险辨识及管控措施

采用作业条件危险性评价法，对辨识出的安全风险评估结果如下表所示：

序号	风险地点	风险描述	风险类型	风险评估
序号	风险地点	风险描述	风险类型	可能性L	频率 E	后果C	风险值D	风险等级
1	8110回风顺槽出水点	雨季强降雨或极端天气情况下，大气降水、地表水渗入含水层，井下涌水量增大，造成透水事故。	水害	3	10	7	210	较大风险
2	8110运输顺槽出水点	雨季强降雨或极端天气情况下，大气降水、地表水渗入含水层，井下涌水量增大，造成透水事故。	水害	3	10	7	210	较大风险

针对我公司评估出的风险项目，按照风险等级制定相关的管控措施，具体如下：

1、严格按照老空水“三专两探一撤”和“四步工作法”要求，综合采用“物探、钻探、调查、会诊”等手段，切实查明工作面周边地表汇水、疏水、渗漏情况。

2、加强对本矿周边煤矿采空区积水的调查，并进行物探和钻探综合勘探，掌握老空水动态情况，坚决防范遏制水害事故发生。

3、发现采掘工作面地表塌陷区及裂隙要及时进行填充夯实，雨季期间加强地表巡查，预防积水大量渗入井下，威胁矿井安全。

4、加强观测，探放水队每班安排专人负责观测出水点的水压、水质、水温、水量和临时水仓的抽水工作，根据矿井排水能力及水仓容量，控制排水泵的流量，并清理水沟等。

5、探放水队每天要安排专人对所有运行水泵、备用水泵和排水管路进行巡查，确保工作面正常排水。

6、优化排水系统。工作面掘进前配备气动水泵2台并备用2台，另再备用70潜水电泵2台，3趟排水管路(2 趟4寸1趟6寸)随工作面掘进及时加接，一旦遇到积水，可以直接排出，预防积水增多影响安全生产。

7、切眼及扩切掘进工作面作业时严格执行探放水作业和补充钻探安全技术措施，每班靠工作面采帮侧进行补充钻探，以进一步查明旧巷、冒落区积水情况。

8、安排专人对避灾路线进行清理维护，避灾路线内不能有杂物，要时刻保持畅通无阻。并在放水现场准备足够数量的堵水材料（如坑木、麻袋、木塞、木板、黄泥、棉线、锯、斧、速凝水泥等），以便突然来压时能及时处理。

避灾路线：8110切眼→8110回风顺槽→8110回风顺槽回风联络巷→3100阶段三级回风巷→3100阶段二级回风巷→3100阶段一级回风巷→三级回风巷→二级回风巷→西翼回风巷→回风立井→地面。（执行人员往高处撤离的原则）

严格落实水害事故应急预案，发现涌水量突然增大，作业人员要立即向调度指挥中心汇报，以便及时采取措施。

九、防范措施

1、工作面掘进时要对地表进行巡查，特别是雨季时要对地表裂隙、塌陷坑进行回填夯实，防止大量雨水、积水渗入井下。

2、8110工作面形成后要在雨季前尽快完成搬家倒面工作，回采至出水点以内的安全位置。

3、8110工作面配备BQG-450/0.2气动隔膜泵4台（两用两备），备用BQS70-40-13/B潜水排沙电泵2台，使用两趟（Φ108）排水管路和一趟6寸聚氨酯胶管，如遇涌水增大，气动隔膜泵无法满足排水需要及时启动电泵。

4、安排专人定期清理水仓，维护好水泵和排水管路。

5、安排专职的抽水工对两顺槽出水点进行观测，每班认真填写记录，发现涌水异常及时汇报调度指挥中心和防治水科。

6、探水队探放水作业、综掘队补充钻探时必须与旧巷冒落区探透，查明积水情况。

十、结论

根据8110两顺槽现涌水量和水质化验判定，两顺槽涌水均为砂岩水，目前涌水量已稳定，回风顺槽为8m³/h，运输顺槽为20m³/h，其余地点均无涌水，结合新的地面物探成果，为确保安全和采掘接替，建议在现掘位置（669米处）开切眼，但切眼掘进时仍应按照探放老空水相关要求进行探放水作业。