长城三矿投产前灾害治理评价

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1、长城三矿投产前灾害治理评价一、矿井概况（一）矿井地理位置长城三矿是国家发改委批复的上海庙西部矿区总体规划中的5对矿井之一。井田位于内蒙古鄂托克前旗上海庙煤田，地处内蒙古鄂尔多斯市鄂托克前旗西部，行政区划隶属内蒙古自治区鄂尔多斯市鄂托克前旗上海庙镇管辖，距鄂托克前旗政府所在地敖勒召其镇直线距里56km。距宁夏银川市40km，距青银高速公路5km，距银川河东国际机场25km，距在建的太中银铁路9km，省道203公路从矿区西北侧经过，从矿区至307国道均有简易公路相连，至鄂托克前旗敖勒召其镇亦有简易公路相通，而经敖勒召其镇可到陕西省榆林，本区外围交通条件较为便利。 （二）地质概况长城三矿井田面积47

2、.3km2，地质储量8.09亿吨，可采储量3.9406亿吨。根据矿井开采方案设计，0m标高以浅范围内，井田资源量6.834亿吨，工业储量5.43亿吨，设计可采储量3.94亿万吨。煤质为优质气肥煤，主采煤层为3上煤、3煤、5煤、9煤，可采煤层平均煤厚4米，层位稳定，结构简单。井田内煤层形态为倾向西东的单斜构造，煤层走向为近南北向，煤层倾角一般524，井田地质构造为中等类型，水文地质条件简单，属低瓦斯矿井。主要煤质评价指标：区内煤变质程度为烟煤变质阶段。煤层煤类为气煤（QM45）。水分（Mad）含量低、灰分(Ad)产率为中灰煤（MA），挥发分产率（Vdaf）为高挥发分煤（HV）。组成元素以碳、氧为

3、主。稀散元素低，无工业利用价值。煤岩组分中以镜质组、惰质组为主。煤的发热量为中热值（MQ）中高热值煤（HQ）。煤的粘结性、结焦性较好。煤灰为硅质与铝质灰分、熔点高，属于中等软化温度灰（MST）较高软化温度灰（RHST）和中等流动温度灰（MFT）较高流动温度灰（RHFT）。2、 矿井建设情况及投产达产规划长城三矿2015年计划进尺13700米，1905S工作面预计2015年2月底方出，5月份试生产。（一）矿井系统情况及评价1、通风系统矿井通风系统于2013年10月份正式形成，采用抽出式通风方法、中央分列式通风方式，主井、副井进风，风井回风。风井安装2台FBCDZ31/2*710Kw型防爆对旋轴流

4、式主要通风机，一台工作，一台备用，每台风机配2台YBF710M1-8型电机，电机功率2710Kw，电压10KV，额定风机转速740r/min，风量120310m3/s，静压300-5800Pa，目前矿井2月份需风量为4898m3/min，实际风量为5474m3/min。各掘进工作面全部配备2台同等能力局部通风机(上、切眼掘进工作面风机为FBD7.1/245KW,其余掘进工作面风机为FBD6.3/230KW)，一台使用，一台备用，自动分风，自动切换，全部实现风电闭锁、瓦斯电闭锁，风机安设及吸风量符合规定，迎头风量满足要求，无不合理串联通风及扩散通风现象。2、排水系统井下中央泵房选用MDS3609

5、48型矿用多级离心泵7台，三台工作，三台备用，一台检修，排水管路采用三趟D37717无缝钢管经副井井筒排至地面，2014年5月31日安装到位；矿井强排系统排水设备选用2台BQ550-765/9-1800/W-S矿用隔爆潜水电泵，排水管路采用两趟D273无缝钢管经主井井筒排至地面，于2013年11月初投入运行；水仓容积7164.93m3；矿井正常排水量760 m3/h，最大涌水量1140m3/h；矿主排水系统正常排水能力1080m3/h，最大排水能力2160m3/h；强排系统排水能力1100m3/h。满足矿井排水要求。为减少水仓淤积，井下排水预处理系统具备处理最大时涌水的能力，处理规模设计为14

6、00m3/h，满足最大涌水量时处理能力要求。按照2015年正常涌水量考虑，暂安装一套700m3/h磁分离主机，预留另一套位置。3、提升运输系统（1）提升系统：副井提升系统采用1套JKMD-54()型多绳摩擦式提升机，2013年1月完成重载联合调试，并投入运行。主井提升系统采用1套JKM-56()塔式摩擦轮提升机，2014年8月28日安装调试完成，并进行重载调试运行，矿井提升能力达到要求。（2）主运系统：南翼大巷带式输送机水平长度430m、提升高度44m、最大倾角15、带宽1600mm、带速4m/s，采用3台450kW电动机，CST软起动方式。2014年7月完成南翼胶带大巷主运皮带输送机安装，矿

7、井原煤运输能力达到要求。（3）辅助运输系统：掘进工作面的物料、人员运送选用德国沙尔夫IMM 120TD单轨吊机车1台，捷克芬瑞特DLZ110F-II单轨吊机车2台，装备单轨吊人行车4辆；单轨吊最大牵引力140KN，最大行驶速度7.2km/h(四驱状态下)、4.2km/h(七驱状态下)，在30倾角条件下载重16t，在15倾角条件下载重20t。1905S工作面运料、人员运送采用2台WCJ5E型无轨胶轮车(运料)，2台WC24R型无轨胶轮车（运人）；WCJ5E型无轨胶轮车额定载重量5t，最大载重8t；WC24R型无轨胶轮车，额定承载人数24人，驱动方式42（后轮驱动）。满足掘进工作面、综采工作面物料

8、、人员运输要求。（4）信集闭系统：信集闭系统招标工作已通过集团公司审查，春节后进行招标，矿井投产前安装完成。4、供电系统（1）地面供电系统：35kV降压站主变采用40000KVA变压器2台，一备一用。35KV一回电源来自上海庙煤焦化园110KV变电站，线路长度9.4km，57基杆塔，2013年 1月调试完成，正式送电。35KV二回路上海庙化工园110KV变电站，线路长度2.9km，13基杆塔，2014年12月具备送电条件，满足矿井供电需求。（2）井下供电系统：中央变电所一趟电源来自35KV降压站10KV配电室9102盘采用MYJV22 3240mm2-1100m高压电缆由副井井筒下井至中央变电

9、所配电室；中央变电所二趟电源来自35KV降压站10KV配电室9202盘采用MYJV42 3240mm2-1300m高压电缆由主井井筒下井至中央变电所配电室；中央变电所三趟路电源来自35KV降压站10KV配电室9115盘采用MYJV22 3240mm2-1100m高压电缆由副井井筒下井至中央变电所配电室；中央变电所采用无锡军工高压开关柜24面、泰山阳光电器低压柜8面、上海追日软启动柜7面、干式变压器2台，2014年6月底安装完成，并送电运行。首采面供电采用双回路MYJV22 3240mm2高压电缆，华荣高防开关8台，3.3kv供电采用1台KBSGZY-4000KVA变压器、2台KBSGZY-31

10、50KVA变压器供电，1.14kv供电采用1台KBSGZY-1600KVA变压器供电，满足矿井排水系统、主运系统、井底车场、掘进迎头、首采面供电需求。5、压风系统2014年12月完成5台双螺杆压缩空压机安装调试工作，压风管沿副井下井，压风机房至副井井底及井底车场、水平大巷等处压风干管采用D2737无缝钢管，在工作面轨道顺槽、胶带顺槽、掘进迎头采用D1084压风管路经副井出车侧、南翼轨道大巷至工作面轨道顺槽、胶带顺槽、各掘进迎头。满足井底大巷、工作面轨道顺槽、胶带顺槽、各掘进迎头压风需求。6、防尘系统（1）矿井永久防尘系统已形成，在地面建有防尘水池4个，2个500m3,2个1000m3,水池总容

11、积3000m3，水源来自上海庙生活饮用水。采用273mm管路从副井井底+550南翼轨道大巷至一采辅运上山和九煤胶带上山，一采回风上山、一采辅运上山、一采九煤胶带上山全部安设108mm管路，其它各施工地点也全部采用108mm管路。（2）现在矿井有4个综掘工作面，3个炮掘工作面生产。综掘工作面全部安装使用了除尘风机、风筒控风器、挡尘网组成的“九二除尘法”；炮掘工作面安装了炮区水幕、净化水幕。1905s首采工作面运输巷、皮带运输机巷的管路每隔50m设一个三通阀门，其它地点的管路每隔100m设一个“三通”阀门。每天有专人对责任巷道及施工巷道进行洒水防尘一次。矿井防尘系统管径、三通阀门数量、防尘设施及安

12、装质量符合规定要求，水量满足井下需要。7、束管监测系统（1）地面安装KSS-200煤矿自燃火灾束管监测系统，束管沿主井井筒至南翼胶带大巷至回风上山至1905s工作面回风巷，目前束管主管路从主井沿井筒已经敷设完成，但从南翼胶带大巷至1905s工作面回风巷尚未敷设。束管监测设备已经招标完成，还未到货安装，预计2015年3月底完成，该系统能对采空区CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、O2、N2等气体含量实现不间断连续监测和分析，能及时预测预报发火点的温度变化，为采空区火灾防治工作提供科学依据。（2）该系统能对采空区和回采工作面的气体进行实时监测，测点处气体由地面设置的真空泵经束管抽至

13、地面束管监测装置，然后将气体分析结果输送至计算机系统，本系统设有通信接口与矿井安全生产监测监控系统联网。该系统能对采空区CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、O2、N2等气体含量实现不间断连续监测和分析，能及时预测预报发火点的温度变化。系统最大采样距离为30公里，矿井投产时的最大采样距离为4公里，能够满足采空区火灾防治工作的需要。8、注氮系统在地面主井移动压风机房北侧安装注氮系统，型号为DM1200型地面固定式膜分离（DM）制氮机3台,管路从主井井筒使用2196主管路经南翼胶带大巷至1905s运输石门，运输顺槽使用1594的支管到工作面的下出口。目前制氮系统正在建设中，预计201

14、5年4月安装完成，完成后将根据工作面的推进速度决定注氮时间及注氮量，制氮机单台产氮能力为1200m3/h,满足采空区防灭火需求。 9、注浆系统在地面风井西侧安装注浆系统，制浆量为75 m3/h，采用黄沙内添加粘合剂作为注浆材料，条件具备时利用粉煤灰作为注浆材料。风井井筒内敷设两趟注浆管路，一趟13311灌浆管进入五煤回风巷，一趟15911灌浆管进入九煤回风巷。1905面顺槽敷设13311灌浆管。目前灌浆管路正在敷设中，预计2015年4月安装完。综采面设计采用埋管灌浆法，在工作面上顺槽布置灌浆管路，随采随注。据矿井初步设计，矿井正常生产时的用浆量为69.1 m3/h，注浆系统满足采空区防火需求。

15、10、矿井信息化系统（1）、办公楼数据通讯电视三网布线、安防监控、视频会议、无线网络等智能化系统完成，为实施信息化提供了基础。（2）、井上下工业以太环网设备和光缆安装敷设完成，为自动化系统提供了可靠的传输通道。（3）、综合自动化系统软件平台已经搭建完成，数据采集、数据归档、web发布等服务器已经安装运行，为子系统接入提供了平台。（4）、对井下中央泵房远程自动化排水进行了调试，具备了远程操作能力。（5）、行政通讯系统和调度通讯系统以及通信网安装敷设完成,扩大了通信能力、增强了通信可靠性。（6）、井下广播系统部分安装完成，增强了矿井通信联络能力。（7）、地面工广原煤生产系统、电力监控系统、工业电视

16、监控系统等技术方案的报送和评审完成，合同正在评审中。（8）、网络办公软件系统的安装完成，目前正在建立数据结构和业务流程，计划春节后进行培训实施。11、六大系统建设情况（1）监测监控系统：矿井装备KJ76N-J型安全监控系统，于2012年7月份投入使用，系统由山东淄博瑞安特自控设备有限公司生产，监控主机位于筹建处调度室。监控设备运行正常，灵敏可靠，各类传感器安设齐全：主风机安装负压、风速、风门开关、风机开停传感器等监控装置；掘进工作面安装瓦斯、一氧化碳、风筒开停、温度、风机开停传感器、综掘机开停传感器；矿井总回风巷安装了风速、一氧化碳传感器；目前监测系统共安装监测分站12台，瓦斯传感器19个；一

17、氧化碳传感器7个；温度传感器2个；风筒传感器8个；开停传感器20个；硫化氢传感器2个；负压传感器1个；风速传感器3个。系统符合AQ1029-2007标准，运行正常稳定，随矿井生产逐步完善监测设备。（2）压风施救系统：2010年12月完成3台095BR-T型喷油螺杆空气压缩机的安装调试，担负矿井压风供气的要求；各掘进工作面在距迎头50m范围内，安设压风自救装置，满足施工人员应急需求。（3）供水施救系统：矿井供水施救系统已形成，水源来自上海生活用水，水池容量3000m3，供水管路与与井下防尘系统共用。井下采用静压供水，水源稳定可靠、水质、水量符合要求。井下采用静压供水，水源稳定可靠、水质、水量符合

18、要求。井下供水管路在副井底通过减压阀与管路连接。各施工地点供水管路均为4寸钢管，每50米设置一个阀门，钢管坚固耐用、抗腐蚀，满足应急供水需要。各掘进工作面在距迎头50m范围内，安设GSJ型供水自救装置，出水量为8L/min，满足施工人员应急需求。 （4）矿井通信联络、语音广播系统：矿井通信联络系统选用矿用本安型调度通信交换机，容量256门，具有强拆、强插、录音等功能2014年12月施工完成;语音广播系统，2015年3月份完成施工 ，满足井下安全生产需要。（5）紧急避险系统：矿建工程已完工，由于矿井手续不完善，达不到投产验收标准，故暂不安装。 （6）人员定位系统：方案已通过集团公司评审，正在调研

19、型号，2015年4月30日完成施工。 （二）矿井投产达产计划矿井预计2015年5月份试生产，2019年达产。首采工作面为1905S工作面，计划2015年2月底切眼施工完成，3月1日开始安装，5月份试生产；三煤工作面安排为1308N工作面，预计2016年7月份试生产。二采区首采面2301S工作面预计2019年4月30日方出，2019年7月份试生产，矿井达产。三、矿井灾害评价及防范和预防措施1、防治水评价（1）矿井水文地质条件分析长城三矿井田主要含水层有6层：第四系孔隙潜水含水层、新生界含水层组，水位埋深8.48m16.0m，单位涌水量0.1166L/（sm）0.2598L/（sm），富水性中等；

20、新近系底砾岩含水层，水位埋深20.32m80.95m，单位涌水量0.0078L/（sm）0.1406L/（sm），富水性弱；二叠系石盆子组沙岩含水层，水位埋深16.65m75.52m，单位涌水量0.0008383L/（sm）0.09004L/（sm），富水性弱；二叠系山西组沙岩含水层，水位埋深8.59m70.86m，单位涌水量0.000156L/（sm）0.08476L/（sm），富水性弱；石炭系太原组砂岩及薄层灰岩含水层，水位埋深14.91m102.9m，单位涌水量0.00021L/（sm）0.06118L/（sm，富水性弱；奥陶系石灰岩含水层，水位标高1160.35m，单位涌水量0.000

21、875L/（sm）0.00747L/（sm），富水性弱。本井田属以裂隙含水层充水为主的水文地质条件中等矿床，即二类二型。（2）防治水灾害程度分析长城三矿井田处于干旱沙漠地带，地下水补给来源贫乏。根据水文地质条件及煤层赋存特征，矿井充水方式分直接充水和间接充水两种，它们分别受大气降水，地表水和地下水等因素控制，对未来矿井有不同程度的影响。由于本区干旱少雨、地层岩性不均等特点，大气降水与矿井涌水量关系不明显。影响未来矿井的地下水主要为层状裂隙充水，构造裂隙充水和开采造成的裂隙充水。矿井充水主要来源为山西组砂岩孔隙裂隙含水层和太原组砂岩孔隙裂隙含水层，其次为下石盒子砂岩孔隙裂隙含水层和新近系下部砂砾

22、石层含水层。大气降水根据鄂托克前旗气象局资料，本区多年平均降水量270.4mm，最大降水量38.7mm/月，降水多集中在69月，大气降水为第四系孔隙含水层的直接补给来源。由于本区干旱少雨、含隔水层交替发育、主要矿井充水含水层无地表露头分布等特点，大气降水与矿井涌水量关系不明显。地表水长城三号井田位于鄂尔多斯盆地西南部，地形起伏不大，相对平缓，总体为东高、西低，井田内无河流、水库、池塘、积水坑、泉水等地表水体，更无低洼积水区。矿井浅部（矿井西边界）为黑梁逆断层，断层总体走向NNE，倾向E，倾角5070，自东向西逆冲，落差700m，煤层埋深最浅接近300m，井田内无煤层、含水层露头。长城三矿为基建

23、矿井，井田内无地表塌陷、斑裂现象。老空水长城三矿为基建矿井，没有报废水平、采空区、老巷积水。井田内无煤炭开采历史，更无老窑、古井。周边只有南邻福城煤矿，福城煤矿与长城三矿隔离边界完好，1905S工作面我矿留设了95m隔离煤柱，福城煤矿留设了20m隔离煤柱，满足要求，长城三矿不受老空水威胁。相邻矿井及关闭矿井水害排查经调查长城三矿井田内无煤炭开采历史，无生产矿井及老窑、古井。周边只有南邻福城煤矿，福城煤矿与长城三矿隔离边界完好，在靠近长城三矿边界200m范围内无积水，长城三矿为基建矿井，没有报废水平、采空区、老巷积水。因此长城三矿不受相邻矿井和老窑、古井积水威胁。封孔不良钻孔长城三矿井田内无封孔

24、不良钻孔。层状裂隙水对工作面开采的威胁9煤层上覆石炭系太原组砂岩含水层为煤系地层中的主要含水层，石炭系太原组含水层属近海型含煤构造。厚度61.4699.50m，平均厚73.19m，顶界为一灰顶板，底界为12煤层底板砂岩。岩性由灰白色砂岩、深灰色粉砂岩、灰灰黑色泥岩、深灰色灰岩及煤组成，本组地层中的砂岩含水层位于7煤层之下8煤之上和10煤、12煤之下。而以8煤之上和12煤层以下的砂岩发育较好，据CS3号钻孔太原组抽水试验，水位降深85.57m，单位涌水量0.00354L/s.m，矿化度5.055g/L，水质较差，富水性弱。位于9煤顶板的灰岩（即K2标志层）质地较纯，厚度1.462.55m,较稳定

25、，连续性好，为相对隔水层。根据井筒、石门及1905S工作面实际揭露显示，太原组主要含水层为9煤直接顶板四灰和老顶细砂岩，太原组含水层在沙章图井田内无出露，与新近系砂砾石含水层有二叠系孙家沟组和石盒子组粉砂岩、泥岩相对的隔水层，新近系含水层补给太原组含水层和二叠系石盒子组含水层可能性较小，但二叠系石盒子组含水层、石炭系山西组砂岩含水层可能在断层构造和采动影响下有补给太原组含水层的可能。根据煤矿三下采煤规程，1905S工作面开采导水裂隙带最大高度49.95m，导水裂隙带切入到石炭系太原组7煤至8煤间的含水层，工作面开采受该层含水层威胁。3煤层上覆山西组砂岩含水层和石盒子组底界砂岩含水层。二叠系石盒

26、子组砂岩承压含水层全井田分布，属河湖相沉积。地表未出露，钻孔揭露厚度62.60434.99m，平均203.37m。全组以粉砂岩为主(占50%以上)，砂岩次之，少量泥岩及薄煤层。含水层主要位于石盒子组下部的粗砂岩，水位埋深16.6575.52m，单位涌水量0.00083830.09004L/sm，含水层厚度46.07m。二叠系山西组砂岩含水层全井田分布，主要含水层位于3上顶板，含水层平均厚度35.07m，在纵向上一般厚度较大，粒度较粗，在横向上稳定性较差，有变薄尖灭现象，富水性不均一，平面上差别较大。该含水层水位埋深8.5970.86m，单位涌水量0.0001560.08476L/sm，富水性弱

27、。矿化度4.544g/L，水质较差。3上、3、5煤层开采后，导水裂隙带发育高度平均58.31m，3上煤层到1煤层的间距为36.3072.73m，平均48.13m，1煤层为不可采煤层，其顶板到石盒子组底界砂岩的平均间距为8.0m，因此，3上煤层顶板至石盒子组底界砂岩的平均间距为56.13m，小于3上、3、5煤层合层开采后的平均导水裂隙带高度，石盒子砂岩水会参与3上、3、5煤层开采时的矿井涌水量。正常情况下，3上3煤，3煤5煤层间距离近，无含水层。3上5煤的充水含水层主要为山西组砂岩含水层，但在冒裂带形成后，石盒子组砂岩水会顺冒裂带涌入。工作面开采若发生顶板含水层突水事故，一是可能造成顶板涌水，造

28、成支架失稳酿成顶板和其他事故；二是如工作面涌水夹带煤块、矸石可能会淤堵工作面下出口、下平巷造成工作面无风；三是当涌水混浊，沉淀过滤效果差，造成排水设施事故等。轻者造成矿井涌水量增大，增加矿井的排水费用，严重者冲毁巷道、工作面，毁坏设备，造成工作面停产，甚至淹水平事故。构造裂隙水对工作面开采的威胁构造裂隙包括岩层褶皱、断层破碎带以及各种节理裂隙等，这些裂隙是主要储水富集带导水通道。因此，构造裂隙带充水对矿床开采和井巷工程常造成巨大威胁。长城三号井田整体形态为向东倾斜的单斜构造，西高东低，地层倾角变化不大，双井梁逆断层以西约为524，双井梁逆断层以东约为519。区内主要存在2个背斜和3条断层（沙炳

29、梁背斜、丁家梁背斜、黑梁逆断层、架子梁逆断层、双井梁逆断层）。受区内构造运动场应力的牵引挤压作用，在各条逆断层附近形成局部的向背斜构造。主要有近南北向的丁家梁背斜、沙炳梁背斜，背斜轴部与各逆断层走向基本平行。1905S工作面运输巷揭露落差3.2m断层时涌水量一度达到171m3/h，现还维持在39m3/h左右，运输巷截止2015年2月11日已累计出水26.8万m3。出水因此构造裂隙充水或导水对工作面开采和井巷工程常造成巨大威胁，特别是断层交汇、背斜或煤层急剧转弯处区域裂隙发育，是含水地层的富水区域，也是矿井重点区域。断层带岩层破碎，断层两侧裂隙相对发育，含水性较强，背斜轴部裂隙发育密集地段可能存

30、在一定的地下水，一旦掘通，往往容易引起井下较大突水。首采区地质钻孔密度低，工作面走向长度2150m，倾斜宽度340m，工作面内可能存在隐伏构造，构造裂隙水为防治水的重点。开采造成的裂隙充水由于煤层开采后引起上方岩层的移动所形成的两带（冒落带、导水裂隙带）高度，一旦延伸到剥蚀面或上部含水层时，将使各含水层间发生更多的水力联系，这种开采造成的裂隙通道也是不可忽视的矿床充水因素。(3)矿井前期水文地质研究工作及成果为充分掌握长城三矿井田水文地质条件，2011年由勘探公司完成了沙章图补充勘探，在结合三个井筒检查孔的基础上新施工地质钻孔4个，首采区水文孔达到5个（3个井筒检查孔和CS3、CS6）,重新对

31、首采区水文地质条件和涌水量进行分析计算。为查明首采区构造和煤系地层的起伏形态，2012年6月委托陕西煤田地质局物测队对首采区进行了三维地震勘探，于2013年3月提交报告。为确保井筒施工安全，在立井施工中对各含水层进行了探水注浆，特别是加强了石盒子组地层细砾岩复杂含水层的研究，该项科研成果获得煤协科技创新奖。2015年1月由勘探公司对1905S工作面进行瞬变电磁探测工作，2月5日对物探成果报告内蒙能源进行审查。1905S运输巷揭露落差3.2m断层出水，最大涌水量达到171m3/h，在附近矿井掘进期间断层出水最大的一次，通过本次出水提高了对上海庙西矿区矿井防治水的认识，特别是断层构造裂隙带出水的认

32、识，在今后将加强地质资料的搜集和分析，将地质、水文地质工作做更细，做好地质、水文地质基础工作，保证矿井防治水安全。 (4)矿井及首采区涌水量计算及疏排水系统能力分析矿井及首采区涌水量计算2013年在储量核实报告编制过程中结合沙章图勘探报告、大榆树勘探报告和施工的3个井田检查孔资料对矿井和首采区涌水量进行了重新计算。双井梁逆断层由北向南贯穿长城三号井田，长达10余km，裂隙为封闭裂隙，多被粘土充填，形成阻水断层，把本区分为东西两个独立的水文地质单元。以双井梁逆断层为界，本报告矿井涌水量分东西两区分别计算。按+550m以上、+200m以上和0m水平以上3个水平计算矿井涌水量。根据长城三号井田抽水试

33、验资料，用“大井法”预计涌水量，并且都采用“水文地质比拟法”预测涌水量，进行了对照。东西区分别用“大井法”、“水文地质比拟法”预计各水平涌水量具体见表表一 长城三号井田东西区涌水量预计对照表单 m3/h西区涌水量东区涌水量水平大井法比拟法大井法比拟法+550m水平（首采区）359.80562.75+200m水平225.01699.52108.73658.160 m水平246.99752.38130.55824.03由表一可以看出，东西区各水平用“比拟法”预计的涌水量均大于用“大井法”计算的涌水量，是因为井田内东西区各水平水位降深，开采面积均大于长城一号井田+920m水平数据，所以参照长城二号井

34、田实际资料分析，“大井法”预计较为接近实际，本报告采用其计算结果；“比拟法”预计结果偏大，仅供参考对照。根据附近生产矿井的一般规律，最大涌水量按正常涌水量的1.5倍预计，具体见表二。表二 长城三号井田东西区涌水量计算结果表 单位：m3/h西区涌水量东区涌水量合计水平正常最大正常最大正常最大+550m水平359.80539.70359.80539.70+200m水平225.01337.52108.73163.10333.74500.630 m水平246.99370.49130.55195.83377.54566.32根据GB/T8170-2008数值修约规则与极限数值的表示和判定对长城三号井田涌

35、水量进行修约，预计矿井涌水量见下表：表三 长城三号井田东西区涌水量预计表 单位：m3/h西区涌水量东区涌水量合计水平正常最大正常最大正常最大+550m水平360540360540+200m水平2253381091633345010 m水平247370131196378566由表三可以看出，长城三号井田西区+550m水平涌水量为360540m3/h，+200m水平涌水量225338 m3/h，0m水平涌水量为247370m3/h。这与附近生产矿井情况基本接近。疏排水系统能力分析现+550外水仓已施工完毕，矿井排水系统已安装并运转，+550泵房内安装7台MD360-958型矿用耐磨多级离心泵七台，

36、单泵排水量360m3/h。正常涌水时三台工作，三台备用，一台检修；最大涌水时，五台工作。排水管路选用D37717无缝钢管三趟，最大排水量1800 m3/h。为提高抗灾能力，在泵房内还安装有强排系统，强排系统有两台YQ550-764/20-1800-GS型潜水泵组成，单泵排水量550 m3/h。矿井排水系统满足需求。首采区工作面开采自下而上布置，1905S工作面下巷通过石门直接与+550南翼轨道大巷相通，现水沟全部施工完毕，矿井和采区疏排水系统完善。(5)矿井开采上限及防水煤岩柱论证情况矿井开采上限在首采区西部，煤层埋藏较浅处，煤层距离新近系下部砂砾含水层较近，该含水层富水性中等，且基岩与该含水

37、层直接接触，基岩风氧化带亦含水。因此，需要留设防水安全煤岩柱。防水煤岩柱的留设原则为：防水煤岩柱的厚度（Ha）大于或等于导水裂隙带最大高度（Hli）、保护层厚度（Hb）和基岩风氧化带深度（Hfe）三者之和。表四 防水煤岩柱厚度煤层累计平均厚度导水裂隙带（Hli）保护层(Hb)风化带(Hfe)防水煤岩柱厚平均值HaHli + Hb + Hfe最小最大最小最大3上煤1.8012.9920.993.593046.5854.5850.6 3煤1.8222.3633.563.643056.0167.2161.6 5煤2.7228.6139.815.443064.0675.2669.7 9煤2.3025.

38、9737.176.893062.8674.0668.5 根据计算的各煤层防水煤岩柱厚度，结合着“1-1”勘探线、“16-16”勘探线、“3-3”勘探线、“17-17”勘探线剖面图，以及浅部的CS11、CS10、CS23钻孔资料，确定在3上煤、3煤、5煤、9煤在各勘探线上的开采上限标高。表五 各煤层开采上限标高表煤层编号防水煤岩柱厚度（m）1勘探线16勘探线3勘探线17勘探线砂砾层底板标高（CS11）开采上限标高砂砾层底板标高（CS10）开采上限标高砂砾层底板标高（1516）开采上限标高砂砾层底板标高（1508）开采上限标高3上煤49.31023.7974.41004.8955.5996.694

39、7.3988.7939.53煤60.0963.7944.8936.7928.85煤71.5952.2933.3925.2917.39煤81.1942.6923.7915.5907.6长城三矿首采区工作面布置自下而上开采，1905S工作面布置不受限于开采上限。防水煤岩柱论证长城三矿与南邻长城二号煤矿为人为划定边界，靠近我矿首采区的3煤、9煤已开采，防隔水煤（岩）柱的留设按照煤矿防治水规定附录三“二、含水或导水断层防隔水煤（岩）柱的留设”进行计算。长城二矿与长城三号煤矿相邻边界现已3煤和9煤，并形成采空区，5煤暂未开采。为安全起见，设计按采空区均有积水进行计算，即采空区积水标高按采空区最高标高计算

40、。经计算，3煤首采区与长城二矿留设60m边界保护煤柱，5煤留设85m边界保护煤柱，9煤留设95m边界保护煤柱。(6)首采区及首采工作面水文补勘、防治水评价、论证情况开展情况 为保证1905S工作面开采期间的安全，编制1905S工作面安全开采防治水方案，经矿及内蒙内源会审后报集团公司进行审批，集团公司于2015年10月6日以新矿生便字2014372号文关于内蒙能源长城三矿1905S工作面防治水施工方案的批复：应及时根据物探结果和实际揭露情况对钻孔的布置进行相应调整和加密；进一步完善工作面疏排水系统，重点做好沉淀过滤系统的维护及排水设备的管理，确保疏排水系统安全、可靠。根据1905S工作面防治水方

41、案及集团公司批复，长城三矿编制1905S工作面防治水工程（物探、工作面顶板探放水孔、安全评价及论证）招标文件，经矿及能源公司会审后报集团公司进行审批，集团公司审批后于2015年12月27日能源公司组织对1905S工作面防治水工程（物探、工作面顶板探放水孔、安全评价及论证）施工进行了招标。招标确定施工队伍为新矿集团勘探公司。1905S工作面瞬变电磁数据井下现场采集工作于2015年1月5日至10日进行现场数据采集工作，2月4日完成成果报告编制,2月5日对工作面瞬变电磁探测成果报告进行了审查，审查后编制了长城三矿1905S工作面瞬变电磁探测审查会议纪要。截止2月11日工作面顶板探放水孔运输巷已完成1

42、8个，总钻探进尺1771.9m，回风巷完成23个，总钻探进尺1159.5m，并定期对已完成钻孔的水量、水压等参数进行了观测，建立台账。下一步需开展工作地震CT探测工作面内构造计划2月2326日现场施工， 3月10日提交成果报告。按照设计及含水区域加密钻孔，剩余钻探工程3月26日全部完成。3月底根据邻区长城二矿1904工作面开采情况及长城三矿实际揭露资料及物探和钻探资料由勘探公司编制完成工作面防水安全评价报告的编制和初审后上报集团公司进行审批。 (7)防水、防溃泥、防溃沙等相应安全技术措施为保证1905S工作面开采期间的安全，严格落实“先治后采”的防治水原则，开采前先进行物探、钻探放水，完善工作

43、面疏排水系统，安全评价工作，开采时加强疏排水系统的管理及动态评价，确保工作面安全开采。1905S运输巷揭露落差3.2m断层出水情况分析a、出水过程1905S运输巷受落差3.2m断层影响，自8月1日掘进至N21点前86米开始出水，初始水量3m3/h；随着向前掘进出水量逐渐增大，掘进至N24点前23m巷道顶板右肩窝揭露断层，该断层与巷道斜交，与巷道夹角只有9，掘进至N24点46m巷道迎头全断面揭露断层后涌水量最大达到171m3/h，经疏放后涌水量逐渐减小，现稳定在39m3/h，截止2月11日累计出水量达到26.8万m3。b、充水水源根据瞬变电磁探测及水质化验成果报告分析，出水水源为太原组砂岩含水层

44、和3煤顶板山西组砂岩含水层裂隙水，该断层将太原组砂岩含水层和山西组砂岩含水层导通。c、充水途径根据瞬变电磁探测及钻探资料，本次出水通道为断层裂隙出水。防治水采取安全技术措施a、工作面物探和顶板含水层探放进行瞬变电磁工作面顶板含水性探测工作，1905S工作面瞬变电磁成果报告，圈定10处顶板含水区域，圈定了8处底板富水区域。1905S防治水施工方案共设计顶板超前探放水钻孔82孔，工程量4715.5m。截止2月11日运输巷已完成18个，工程量1771.9m，终孔最大涌水量为物探含水区加密1#孔、加密2#孔，涌水量分别为11m3/h、 10m3/h ,1孔滴水，其余孔涌水量3.10.1 m3/h。经过

45、疏放后加密1#、2#孔涌水量分别为2.1m3/h、1m3/h，6个孔滴水，其余孔涌水量0.90.05 m3/h。回风巷完成23个，工程量1159.5m，终孔最大涌水量为0.5m3/h ,14孔滴水，其余孔涌水量0.40.09 m3/h。经过疏放后，钻孔只滴水。根据瞬变电磁探测低阻异常区，低阻异常区全部加密顶板放水孔，1905S运输巷在断层以南50m处已完成的异常区验证孔二个（加密1#、加密2#孔）。b、工作面疏排水系统利用巷道里段和开门位置的高差，采用管道疏水的方法，敷设2趟159mmPE复合管，在吸水管口设置多级沉淀池，一趟疏水一趟利用闸阀和钻孔接水管连接，对钻孔水进行自然疏放，保证钻孔水不

46、落地。在N14点低洼处设三通和水闸门，定期在该低洼处放水冲刷管道内浮煤淤泥。为提高抗灾能力，在N14点低洼点施工了二个容积20m3临时水仓，安装四台潜水泵，两台备用，两台排水，两趟排水管路，总排量300m3/h。疏排水路线：工作面1905S运输巷1905S辅运巷550m水平轨道大巷水处理硐室550水仓地面。c、完善运输巷水沟工作面方出后对运输巷水沟重新进行整治清理，由测量根据现场标定施工腰线，水沟底板确保平直，水沟外沿进行浇筑硬化，水沟规格不小于500mm500mm。d、沉淀池为防止水沟淤积或排水管堵塞，现运输巷已施工四个沉淀池，1905S辅运巷施工一个沉淀池对水煤进行净化。e、对施工的探放水

47、孔水压、水量进行观测，对施工放水孔水压和流量观测，分析水压和涌水量的关系。 f、加强疏排水系统管理加强下巷疏排水系统管理，工作面沿途水沟、沉淀池明确负责人，制定标准及考核规定，安设专人清挖沉淀池、水沟淤泥。g、制定防治水管理规定为规范1905S工作面防治水管理，明确各自的职责范围，加强防治水安全管理工作，制定1905S工作面防治水管理规定。安全开采进一步需做水文地质工作a、工作面运输巷实现自然疏水1905S运输巷由于受煤层转弯的影响N14点相对低洼不能实现自然疏水，为确保工作面开采期间的安全，N14点底板进行垫高，N14点以北高点进行落底，形成自然疏水。b、进行地震勘探探测构造和继续顶板放水孔

48、对工作面地质构造进行CT地震勘探工作。完成防治水方案剩余顶板探放水钻孔施工及物探成果圈定含水区域放水孔施工，保证工作面顶板水得到充分疏放，保证工作面安全开采。c、工作面水沟、沉淀池工作面下平巷超前以里铺设299mm水管，防止工作面下端头及溜子浮煤进入水沟，水沟随回撤随前移；超前以外按腰线挖打宽深=0.50.5m水沟；工作面运输巷沉淀池不少于5个。d、工作面初放期间悬顶处理采空区大面积悬顶超过规定，大面积冒落易造成老顶上方岩层移动，加剧上覆岩层原生裂隙的扩展，极易造成突水事故。工作面初采期间提前施工放顶眼，初采期间当悬顶超过规程规定时，进行强制放顶。以上工程量完成后，工作面具备安全开采条件。e、

49、工作面保持匀速推采，割煤后及时移架，防止片帮抽顶以减弱开采对上覆岩层的破坏程度，减小工作面出水量。f、断层处及顶板破碎应加强支护，防止沿裂隙形成涌水通道。 g、加强排水设备的检查和维护，保正工作面的排水系统完好，确保排水设备正常运行。h、项目部加强工作面水情观测，如工作面开采过程中发生顶板突然出水现象时，要立即停止回采，并向调度室及技术部地测组汇报。i、工作面开采时，项目部制定防淋水、冲水煤、顶板破碎及断层处防水措施。j、工作面开采过程中，地质组加强水文观测，搜集相关料，分析水情，每月进行安全评价，保证工作面安全生产。k、编制水害应急处置专项预案工作面开采前编制完成1905S工作面水害应急处置

50、专项预案，并下发组织全矿井人员学习，沿途悬挂避水路线牌板，提高工作面出水后的处置能力。(8)结论及建议根据矿井建设期间施工的超前探水孔资料、物探资料、钻孔资料及长城二矿临近工作面开采资料，对1905S工作面开采安全程度作如下结论： 工作面顶板砂岩富水性不均一，连通性较差，除断层裂隙通道区域富水性较强外，其他区域富水性较弱。在对顶板水进行充分疏放后，保证工作面排水系统安全可靠，就具备安全开采条件。工作面开采期间加强疏排水系统管理，进行动态评价，就能保证工作面安全开采。2、防灭火评价（1）矿井主采煤层自然发火期根据中煤科工集团重庆研究院有限公司鉴定结果，矿井各煤层均有自燃倾向性，具体情况如下：3上

51、煤自然发火期43天，为自燃煤层；3煤自然发火期53天，为自燃煤层；5煤自然发火期59天，为自燃煤层；9煤自然发火期56天，为自燃煤层。（2）影响自然发火的因素煤的自燃性能。煤化程度是影响煤炭自燃倾向性的决定性因素，煤的自燃倾向性随煤化程度增高而降低；矿井9层煤含硫较高，煤体中含有的硫则会加速煤的氧化过程。开采技术。较高的回采率，较快的推进速度，是防止采空区自然发火的关键因素。采空区漏风。采空区漏风会向煤提供氧化所必须的氧气，促进氧化发展。(3)矿井火灾分析投产后短期内采空区自然发火灾害分析及主要防治措施1905s面投产后短期内，生产系统各环节处于磨合期，推进速度相对较慢；工作面遇有断层（190

52、5s运输巷已揭露），地质条件复杂，遇大面积坚硬岩层可能需要放炮处理，机械利用率较低，严重影响工作面的推进速度。以上两个主要因素将增加采空区自然发火的危险性，因此应采取以下主要措施：对采空区进行预防性注氮、注浆、注阻化剂等预防性措施；使用好束管监测系统，建立自然发火观测站，加强对采空区自然发火标志性气体及氧气浓度、温度的监测，以确定采空区“自燃三带”的距离； 采空区长期内自然发火灾害分析及主要防治措施此时采煤面已进入正常开采时期，推进速度相对稳定，采空区已进入自然发火期，此时应采取的防灭火措施主要有：根据推进速度确定注氮量、注浆量；加强对采空区自然发火标志性气体及氧气浓度、温度的监测；构筑均压风

53、门，加强工作面通风管理，减少采空区漏风；及时清理架间浮煤，减少采空区遗煤；采空区喷雾、洒水。 采煤面撤除期间及撤除后的自然发火灾害分析及主要防治措施。综采工作面在回采结束撤架期间,停采时间长,煤体破碎范围大,采空区遗煤多,加之工作面机械设备拆卸运输、顶板垮落,使得撤架期间通风不稳定,漏风复杂,大幅增加了撤架工作面的煤炭自燃危险性。此时应采取综合防灭火措施：在停采线附近喷洒阻化剂；预防性注氮、注浆；采煤工作面回采结束后，必须在规定时间内进行封闭，并定期对采空区气体抽样检测分析，测试温度。近距离煤层开采时的相互影响分析矿井煤层间距较小，3上和3煤平均间距1.12米，3煤和5煤平均间距2.65米。近

54、距离上、下煤层因采动影响容易串通,漏风规律较为紊乱,煤体相对破碎,自燃危险性增强；下部煤层顶部岩体垮落产生大量裂隙,使得冒落带和裂隙带中的裂隙成为空气渗流的主要通道,上部煤层供氧充分,可引起煤层自燃；下部煤层工作面采过后,顶板岩层相继垮落,上部煤层煤柱被压酥垮落,近距离煤层采空区则成为松散体,其空气渗流、O2浓度分布、温度和煤的化学过程相互影响,呈非稳态变化,从而使得近距离煤层采空区自然发火过程十分复杂。因此，在开采时应严格加强采空区自然发火工作，必须采用注氮、灌浆、喷洒阻化剂相结合的综合防灭火措施。(4)综合预防措施完善矿井永久消防供水系统，井上、下按规定设置消防材料库，库内配齐消防设备和材

55、料。井下易着火地点如配电硐室、药库、泵房、绞车房、机电峒室、各皮机头、机尾等都应设有沙箱和灭火器。严格烧焊管理，严格按煤矿安全规程规定进行，不符合条件的严禁烧焊。严格火工品和井下放炮管理，按规定进行爆破作业，严禁使用变质炸药，杜绝采用不符合规程规定的爆破作业形式。严格井下油脂品管理，井下不准随意存放汽油、变压器油或煤油等可燃物。综采工作面确保推采速度，使浮煤在发火之前进入窒息带，因供氧不足，失去继续氧化产生热量的能力。提高回收率，在推采过程中，要加强顶部浮煤管理，提高煤炭回收率，减少采空区遗煤量，消除发火的物质因素。使用好各类监测监控设备，建立完善的束管监测系统，对采空区内一氧化碳气体连续监测

56、，进行火灾预测预报；综采工作面安设CO传感器，对风流中的CO浓度进行连续监测。（5）应急措施采掘工作面发生不明原因或不可控制的火灾时，现场人员应首先佩戴好自救器。正确对待火情，最先发现火灾的人员，要镇定情绪，首先设法弄情火情，并采取一切可能办法，力争在火灾初期时就把火扑灭、及时向上汇报，应尽快将发生火灾的时间、地点、火情等报告矿调度室，并向受火灾威胁的采掘工作面发生火灾信号，将受火灾威胁地区的人员撤离危险区。迅速下达启动应急救援预案指令，通知指挥部成员及有关人员迅速赶往事故现场组织展开抢险救援工作。3、瓦斯灾害（1）瓦斯赋存情况根据地质报告各可采煤层瓦斯成分中：N2含量为52.7797.78%

57、；CO2含量为2.0728.80%；CH4含量014.29%。据瓦斯分带标准，矿井瓦斯分带为CO2N2带，属于低瓦斯矿井。（2）瓦斯灾害程度分析根据地质报告矿井存有瓦斯富集地段，可能会形成灾害。另外在综采工作面上隅角，上山掘进工作面迎头也可能会发生瓦斯积聚现象，其余条件具备后，有可能发生事故，造成大量人员伤亡、财产损失。瓦斯爆炸会产生大量的有毒有害气体和高温高压气体，使人员中毒、烧伤、破坏井巷设施与设备、引发矿井火灾，有时可引起连续爆炸。瓦斯爆炸往往伴随煤尘爆炸，而使灾害进一步扩大。（3）瓦斯灾害预防措施严格执行“先抽后采，监测监控，以风定产”瓦斯防治12字方针。加强技术管理，完善通风系统，重

58、点从设计和生产布局上严格把关；消灭不合理通风，积极进行通风系统简化优化研究，进行通风系统优化改造，力求降低通风阻力，使通风系统简单正规、合理，便于风量调节。加强通风设施及通风系统管理，提高通风设施的质量标准。严格措施及作业规程编制，合理配备工作面风量。加强瓦斯管理，严格执行瓦斯检查等管理制度。加强局部通风管理，所有掘进工作面局扇必须主备局扇自动切换，正常运转的局扇不准随意开停。严格风筒质量标准化管理，确保无破口、跑风、漏风，风筒距掘进工作面距离符合集团公司规定；巷道在设计和施工时必须保证过车不刮风筒，有刮风筒的地点必须即时整改。掘进工作面严禁采用扩散通风，杜绝循环风和供风不足；杜绝任何形式的盲

59、巷，冒高处要及时采取措施充填严实，防止瓦斯积聚。加强采煤工作面上隅角瓦斯管理，并将上隅角的空间用煤（矸）等充填严实，必要时进行老塘埋管抽放，防止上隅角瓦斯积聚。完善安全监测监控系统，实现井下瓦斯的自动监控管理。在采掘工作面及其回风巷中安装使用甲烷传感器及断电装置，并正常校验、维修，确保灵敏可靠。定期检查封闭墙前的瓦斯情况以及其它可能产生瓦斯积聚的地点，发现问题及时处理。坚持瓦斯排放分级管理制度。启封巷道和停电造成的瓦斯超限，均要按集团公司规定制定措施。加强施工管理，合理安排施工顺序。严禁独头巷道多头施工或间歇式施工。严格控制采掘工作面的串联通风，任何采用扩散通风的硐室，必须符合规定。永久封闭或

60、临时性封闭要定期检查瓦斯、温度等，并将检查情况记入台账。临时停工不得停风，否则必须切断电源，设置栅栏，揭示警标，禁止人员进入。严禁在停风或瓦斯超限区域内作业。严格执行“一炮三检”和“三人联锁”放炮制制度。煤巷、半煤巷及有瓦斯涌出的岩巷放炮时，必须执行停电制度。风井的主要通风机若出现故障停止运转，备用主要通风机不能启动时，须立即向总工程师请示，打开防爆门及安全门。严禁携带烟草，点火物品和穿化纤衣服下井，井下有明火或用电炉取暖；井下和井口房内进行焊接工作时，要有措施。井下使用的电器设备要符合煤矿安全规程要求，采取隔爆外壳措施，杜绝失爆。井下烧焊、录象必须制定措施,报有关领导批准,现场必须有安监员、

61、瓦斯检查员进行检查,保证各项措施的落实。4、煤尘灾害(1)各煤层煤尘爆炸指数根据中煤科工集团重庆研究院有限公司鉴定结果，矿井各煤层均有煤尘爆炸危险，具体情况如下：3上煤层煤尘爆炸指数38.25%；3煤层煤尘爆炸指数37.21%；5煤层煤尘爆炸指数35.12%；9煤层煤尘爆炸指数40.77%。(2)可能发生的煤尘事故及危害程度分析在生产过程中，采、掘、运各个工序将产生大量煤尘。煤尘危害主要有两方面：一是对人体的危害，二是煤尘爆炸危害，煤尘爆炸是煤矿的严重灾害之一，它严重威胁着矿井安全。矿井各煤层的煤尘爆炸指数均很高，具有很强的煤尘爆炸性。可能发生的煤尘事故主要有：在采掘生产过程中，特别是采煤工作

62、面在机械化截割、放炮、落煤、运输过程中，都会产生大量煤尘；沿煤掘进切眼产尘量较大，煤尘飞扬浓度可达到爆炸界限；通风方面，风速过高会引起采掘工作面和运输巷道煤尘飞扬，而风速过低，产尘点产生的煤尘排不出去增加浮尘量；皮带运煤系统、运输机各转载点，如防尘不及时，也会造成煤尘飞扬；当煤尘含量到达爆炸界线，遇电器设备漏电产生的火花、放炮产生的火焰等引爆火源时，就会发生煤尘爆炸事故；(3)煤尘灾害治理措施完善综合防尘制度，加强综合防尘管理。矿井必须建立完善的防尘供水系统。煤层开采前实行煤层注水，从根本上控制煤尘的产生。采面敷设防尘软管、架间喷雾装置齐全雾化好，出煤时正常使用。严格按岗位部门防尘责任制度要求落实井巷冲刷防尘制度。所有采掘工作面，必须湿式打眼，放炮使用水炮泥，放炮前后、扒装、出煤时执行洒水除尘制度。井下所有运煤转载点、煤仓放煤口、装载点及卸载点必须有完善的喷雾装置。采煤工作面防尘措施：采煤工作面开工前必须有完善的防尘系统和防尘设施，确保使用正常；坚持湿式打眼，严禁干打眼（粉尘监测眼除外）；综采工作面采煤机内外喷雾装置、支架前后喷雾齐全、雾化好，割煤、放顶煤、运煤时正常使用。掘进工作面防尘措施：采用湿式打眼，定炮必须使