1、冀中能源集團礦井防治水工作情況介紹冀中能源集團礦井防治水工作情況介紹冀中能源集團二 O 一六年五月冀中能源集團礦井防治水工作情況介紹冀中能源集團礦井防治水工作情況介紹冀中能源集團有限責任公司成立于 2008 年 6 月，是以煤炭為主業，醫藥、機械、物流等多個產業板塊綜合發展的特大型現代企業集團。集團擁有 7 個產煤子公司，其中：河北省 6 個、山西省 1 個，分別為峰峰集團、冀中股份、邯礦集團、張礦集團、山西冀中、邢礦集團及井礦集團；煤炭儲量 150 億噸，在冊職工 10.5 萬人，位列世界 500 強第 315位，2015 年原煤產量 1.02 億噸。冀中能源集團在河北省境內有礦井 39 對

2、，其中：水文地質類型極復雜礦井 2 對，水文地質類型復雜礦井 15 對，這些礦井主要集中在邯邢礦區，大部分已進入深部開采，采深超過 800 米的有 8 對，其中 4 對礦井采深超 1000m，最大采深達到 1341m。邯邢礦區是華北型煤田典型的大水礦區，水文地質條件極其復雜，受煤系地層基底奧灰強巖溶含水層威脅十分嚴重。邯邢礦區隱伏導水陷落柱和斷層發育，發現陷落柱的礦井占總礦井的 67%，其中葛泉礦已探明揭露陷落柱 68 個。歷史上曾發生多起突水淹井事故，礦井最大突水量 70000m3/h， 1995 年 12 月峰峰集團梧桐莊礦建井期間發生死亡 17 人的水害事故，1999 年 3 月邢臺市臨

3、城縣澄底煤礦還發生過一次死亡 40 人的水害事故。邯邢礦區煤層底板突水主要有兩種類型：一是以隱伏構造為通道的底板突水；二是以微小斷裂構造及裂隙帶為通道的底板突水。底板突水主要表現為工作面滯后出水，具體組合構造形式有：(1)導水陷落柱+小型斷層；(2)導水大斷層+小斷層或裂隙帶；(3)隱顯性小斷層組+裂隙帶。冀中能源集團以“夯基礎夯基礎、重預防重預防、強科技強科技、抗大災抗大災” 、“地面區域治理是治本，井下局部治理是補充地面區域治理是治本，井下局部治理是補充”以及“不掘不掘突水頭突水頭，不采突水面不采突水面”等理念為指導，嚴格程序化管理，依靠科技進步，不斷推進防治水工作扎實開展，通過努力，實現

4、了礦井“突而不傷亡突而不傷亡”，并逐步向“治而不突水治而不突水”的目標邁進。一、以一、以“四個保障四個保障”強化防治水科學管理體系強化防治水科學管理體系（一）組織保障是前提各子公司、礦成立了以主要領導為第一責任人、以總工程師為技術負責人的防治水領導機構，設置專職防治水部門；水文地質條件復雜的子公司和礦井均設有專職地測副總工程師；峰峰集團實行了礦井防治水首席專家制度，大水礦井還設置了專職的防治水副礦長，完善了防治水管控體系。（二）制度保障是基礎根據國家安監總局煤礦防治水規定并結合本單位防治水工作特點，建立健全了各項規章制度。制定了冀中能源集團煤礦防治水管理規定和冀中能源集團煤礦防治水管理補充規定

5、兩個規定；各子公司也相應制定了防治水管理規定和實施細則，還制定了防治水工作精細化管理標準，由粗放型管理邁向精細化管理；各礦井均健全了水害防治崗位責任制和水害隱患排查治理制度等制度。各項制度的健全，為礦井防治水工作管理的科學化、程序化、標準化、規范化運行提供了制度保障。（三）裝備保障是重點近 3 年來，冀中能源集團投入了 1.18 億元，購置了鉆進能力 300m 以上的大型鉆機 209 臺及測斜儀 40 套；建設了地面注漿系統 12 座；購置了先進的物探設備 45 臺套，主要有瞬變電磁儀、音頻電透視儀、直流電法儀、坑透儀和瑞利波探測儀等；構建了井下語音廣播預警系統、水文動態監測遙測系統；建立了礦

6、井突水水源快速判別系統；還引進了加拿大產井下瞬變電磁儀 2 套和微震監測儀 1 套、德國產槽波地震儀 1 套；為礦井防治水提供了有力的裝備保障。（四）現場保障是關鍵嚴格現場管理，增強全員水害防范意識，各生產單位及職能部門全員、全過程、全方位齊抓共管，保證各項防治水措施落實到位，礦井防治水工程從設計、施工、驗收、評價嚴格把關，尤其對現場施工，由地測和安檢等部門現場聯合驗收，確保防治水工程符合設計及質量要求；推行礦井防治水程序化管理，每個環節未達標準不得進入下一環節；在井下各個打鉆地點安裝了視頻監控系統，對鉆探的各個環節實時全程監控。利用中澳煤礦安全培訓示范中心的井下實訓基地，開展防治水專業人員、

7、班組長的防治水業務培訓，提升了整體隊伍的防治水素質和技能。二、以二、以“四位一體四位一體”創新礦井防治水技術體系創新礦井防治水技術體系冀中能源集團結合邯邢礦區防治水工作的復雜性、艱巨性，將礦井防治水和瓦斯治理擺在同等重要的位置，構建了“預測預報預測預報、綜合治理綜合治理、效果檢驗效果檢驗、安全防護安全防護”的防治水“四位一體”技術體系。（一）預測預報，科學找疑（一）預測預報，科學找疑各礦井新水平、新采區等區域首先進行地面三維地震、地面電法勘探，查明區內陷落柱、斷層等構造及含（導）水性，對圈定的異常區進行地面鉆探驗證。井下巷道掘進前，采用超前鉆探并結合瞬變電磁等物探方法進行全程全方位超前探測，查

8、明巷道掘進前方的異常地質體，做到“有掘必探有掘必探、先探后掘先探后掘、見水必注見水必注、先治后掘先治后掘”。工作面回采前，采用音頻電透視、瞬變電磁等兩種以上物探手段，查明工作面內及外圍不小于 60m 范圍的底板隱伏導水構造，并對圈定的物探異常區進行鉆探驗證。（二）綜合治理，主動防御（二）綜合治理，主動防御1.地面區域超前治理技術(1)治理目標針對大采深高承壓水礦井井下鉆探作業安全難以保障和微小型底板隱伏陷落柱難以探明的難題，率先提出“區域區域超前治理超前治理”的防治水新理念，應用先進的地面多分支水平定向鉆探技術和徑向射流造孔技術對奧灰頂部或煤層底板薄層灰巖含水層進行區域注漿改造。定義與內涵定義

9、與內涵：長期以來，我國對承壓水上采煤所采取的煤層底板注漿加固和含水層改造，從空間尺度上看，均以單工作面進行；從時聞尺度上看，均是在工作面形成后實施；從治理目標層來看，主要以煤系薄層灰巖含水層治理為主；從治理場地來看，主要以井下為主。區域超前治理就是從以往的一面一治理擴展到采區、水平或相對獨立的水文地質單元進行區域治理；從時間上，注漿治理移到掘進之前，實現“先治后掘” 。治理目標：通過井上、下超前定向鉆進，將鉆探、注漿、異常區驗證“三體合一” ；建立井上對煤層底板實施區域超前注漿治理、井下掘前“條帶”鉆注驗證和采前工作面底板全面補強的區域超前治理立體體系，地面區域超前治理是治本，掘前“條帶”鉆注

10、和采面補強注漿是保障，從而為實現“不掘突水頭，不采突水面不掘突水頭，不采突水面”探索出一種新的有效途徑。(2)(2)地面多分支水平定向鉆探區域治理技術地面多分支水平定向鉆探區域治理技術為在地面對奧灰進行區域超前治理，引進了先進的地面地面定向水平鉆探技術定向水平鉆探技術，對奧陶紀灰巖頂部一定范圍或煤層底板薄層灰巖進行注漿改造應用研究。地面區域超前治理奧灰水患地面區域超前治理奧灰水患：冀中能源峰峰集團九龍礦自 2012 年開展了對北三、北五、南二下部采區進行地面區域治理防治水工作，截止到 2016 年 4 月底，共施工 7 個主孔，鉆孔總工程量 4847lm(其中主孔進尺 5528m，造斜進尺65

11、65.6m, 水 平 孔 36377.1m), 累 計 注 漿 255776t( 水 泥235519t，粉煤灰 20257t)，探查治理了漏失點 127 個，探明并治理了 4 個隱伏含水陷落柱，治理面積 95 萬 m2，治理煤量 1246 萬 t，安全采出煤量 106 萬噸，避免了突水事故的發生，治理效果顯著。該礦地面區域治理噸煤成本 1118 元噸。九龍礦區域治理工程量及效果見表 1。區域超前改造薄層灰巖區域超前改造薄層灰巖：冀中能源峰峰集團羊東礦采用地面水平定向鉆進技術對羊東礦 4 號煤底板大青灰巖（厚5.5m 薄層灰巖）進行地面治理，目前，已完成 3 個工作面的地面治理，共施工 5 個主

12、孔，分支孔 25 個，鉆探總進尺33602.5m（其中主孔進尺 4575m，造斜進尺 6423m，水平孔22604.5m） ，累計注漿 6542.llt（水泥） ，共探查治理漏失點20 個，探明并治理隱伏陷落柱 1 個，治理面積 76 萬 m2，治理煤量 706 萬 t，安全采出煤量 30 萬噸，治理效果顯著。該礦地面區域治理噸煤成本 1518 元噸。羊東礦區域治理工程量及效果見表 2。(3)(3)徑向射流造孔區域治理技術徑向射流造孔區域治理技術徑向射流造孔技術優點是造孔速度快、無盲區，并和注漿工作銜接好。今年以來，冀中能源集團開展了“徑向射流造孔技術進行地面區域治理研究” ，我們與中煤科工西

13、安研究院合作，以冀中股份邢臺礦西井 9 號煤試采區和東龐礦北井 9400 采區作為區域治理范圍，引進徑向射流造孔技術，利用集成化的注漿裝備與工藝，在地面開展奧灰隱伏導水通道探查與注漿治理；對徑向射流造孔技術、漿液擴散控制工藝、工程質量檢測等關鍵技術難題進行攻關，目前，邢臺礦西井已完成 8 個徑向孔注漿，最大單孔注漿量達 1600 噸，已取得初步效果。目前，冀中能源集團公司有 8 對礦井正在開展地面區域治理工作，效果非常明顯，但地面區域超前治理與井下防治水治理費用相比稍高，下一步要加大注漿復合材料和注漿機理研究，爭取將地面區域治理費用降到井下普通防治水治理費用水平。2.井下煤層底板區域注漿改造技

14、術邯邢礦區冀中能源共有 5 對礦井開采下組煤（9 號煤） ，產量近 300 萬噸，由于 9 號煤距離下伏奧灰含水層僅 30m 左右， 9 號煤下 20m 左右還發育一層厚約 8m 的本溪組灰巖含水層，形成了“雙層復合”含水層，造成 9 號煤開采受水害威脅十分嚴重。在 9 號煤工作面開采前，按照漿液擴散距離設計落點間距 40m 進行網格化均勻布孔打鉆，對工作面底板的導水構造和薄層灰巖含水層的巖溶裂隙進行全面注漿加固改造，將底板薄層灰巖弱含水層變為相對隔水層，實現了安全開采。 葛泉礦東井 9 煤通過底板注漿改造本溪灰巖含水層，自 2007 年投產至今，已經采完 12 個工作面，沒有發生一起底板奧灰

15、出水事故。3.3.陷落柱突水快速封堵治理技術陷落柱突水快速封堵治理技術通過突水陷落柱治理，形成了一整套陷落柱快速封堵技術，主要包括定向分支造孔技術、動水條件下過水巷道“阻水墻”建造技術、陷落柱“堵水塞”建造技術及陷落柱堵水效果評價標準。通過實施大垂深地面定位注漿，并利用封閉高壓水射流系統、大孔徑輸送系統，成功解決了深孔注漿堵孔問題；掌握了動水條件下大埋深阻水墻建造技術，并治理封堵過水通道，采取旋噴、充填、升壓、引流等多種注漿方法，達到快速建造“阻水墻” 。根據預探明的導水陷落柱，研究定位封堵技術，利用多階段、定向分支造孔技術，以及堵水效果評價指標體系，在陷落柱底部構建“堵水塞” ，成功阻斷補水

16、通道，有效改變陷落柱導水性。4.充填開采技術隨采深加大，煤層開采后底板的擾動破壞深度也逐步增大。據統計在采深小于 500m 時，煤層底板擾動破壞深度在1015m，當采深大于 800m 時，擾動破壞深度大于 30m，邢東礦采深達到 1200 多米，經實測，底板以下 45 米范圍已受擾動破壞，減少了煤層底板有效隔水層厚度，降低了底板隔水能力。針對上述問題，將充填采煤技術應用到礦井防治水工作中，已經在郭二莊礦、邢東礦等礦實施了高水充填、矸石充填等多種形式的充填開采，充填法處理采空區，大大減少了底板巖層受開采擾動破壞的深度，防止了工作面底板滯后出水。（三）效果檢驗（三）效果檢驗掘進和回采之前，對底板加

17、固效果采用兩種以上物探手段進行復測驗證，底板注漿加固工程以單孔最終注漿量和最終注漿壓力以及一定數量的檢查孔作為檢驗標準，保證了底板注漿加固效果。始終堅持“不評價不評價、不驗收不驗收、不回采不回采”的原則，當工作面采前所有防治水工作完成后，由子公司組織專家對工作面采前防治水工作進行全面的技術會診，具備安全開采條件后方可驗收回采。（四）安全防護（四）安全防護礦井防治水安全防護就是要做到在礦井發生水害時，最大限度縮小災害范圍，最大限度爭取人員逃生時間，實現礦井“突而不傷亡”的目標。我們以“預隔離、大系統、抗大災”為原則，對水文地質類型復雜、極復雜礦井實施了分區隔離、構建了強排系統、安裝了先進的礦井水

18、文動態監測預警系統，提高了礦井安全防護的保障能力。1.1.建設礦井分區隔離設施以保障不淹井建設礦井分區隔離設施以保障不淹井冀中能源集團各水文地質類型復雜、極復雜礦井均構建了分區隔離設施，沒條件建水閘門的地區施工了預隔離基礎并在現場備足建墻材料；共構筑水閘門 51 道，水閘墻預隔離基礎 65 處。2.2.建設強大的防排水能力以保障不傷人建設強大的防排水能力以保障不傷人在強排系統建設上，梧桐莊礦排水能力達 9000m3/h，東龐礦達 5276m3/h、九龍礦和羊東礦均達 5400m3/h，礦井排水抗災能力的提高，大大增加了礦井人員逃生時間，最大限度保證了人員安全。3.3.安裝先進的礦井水文動態監測

19、預警系統安裝先進的礦井水文動態監測預警系統在 5 個開采下組煤（9 號煤）礦井都安裝了礦井水文動態監測預警系統，對主要含水層水位和礦井涌水量實行動態自動監測，實現了井上下水文動態的自動監測，并能夠及時對礦井水害發出預警。三、加強防治水現場管理主要做法三、加強防治水現場管理主要做法l.l.以建設示范礦井為抓手以建設示范礦井為抓手，夯實礦井防治水安全基礎工夯實礦井防治水安全基礎工作，提升礦井安全保障能力作，提升礦井安全保障能力集團公司結合省煤炭工業安全管理局相關文件要求，2014 年進行了集團公司示范礦井建設安排， 制定了集團公司示范礦井建設驗收標準，在水文地質類型復雜、極復雜礦井開展煤礦防治水示

20、范礦井建設活動。2015 年共建成防治水示范礦井 6 對， 通過積極推進防治水示范礦井建設，6 對防治水示范礦井累計投入 3193 萬元，購置鉆探能力 300m 以上的大功率鉆機 25 臺套，購置鉆孔測斜儀 8 套，建成強排系統 4 個，新建防水閘門 11 道，預隔離基礎 5 道，特別是辛安礦不僅在 210 軌道下山、-500 上部皮帶道、-500 軌道下山、-500 通風下山、-500 進風下山施工了 5 預隔離墻基礎， 而且在基礎下方增設了 5 道防水閘門，實現了分區隔離雙保險；一旦發生突水災害，可以在最短時間內實現分水平隔離，鉆孔加強工程施工，構建礦井完善的抗災系統，大大提高了礦井對重大

21、災害的防范能力，使礦井安全管理基礎和安全保障能力得到了有效的夯實和提升。2.加強業務保安檢查冀中能源集團公司每季度組織一次防治水業務保安專項檢查，對重點礦井進行抽查，對礦井防治水方面存在的隱患以三聯單的形式發到子公司和礦井，由子公司監督問題的整改落實，試行閉合式管理。將事故隱患消滅在萌芽狀態，杜絕了重大水害事故的發生。四、主要成果四、主要成果1.通過實施 “四位一體” 綜合防治水技術， 1996 年以來，冀中能源集團整合的邯邢礦區煤礦企業未發生因水害導致的較大及以上死亡事故；每年安全采出受水威脅的煤炭資源1500 萬噸；通過采用陷落柱快速封堵技術，東龐礦 107 天實現復礦，九龍礦 124 天

22、復礦，梧桐莊礦時間最短，僅用 66天就實現復礦；另外梧桐莊礦通過井下注漿加固改造，礦井涌水量從 17.5m3/min，降到 5m3/min，降低了 71.4%；九龍礦通過地面區域治理，獲得治理達標煤量 90 萬 t，避免了一起突水事故，為類似條件礦井深部開采和下組煤開采提供了新的技術途徑。2.多項防治水研究成果獲得獎勵，其中國家科技進步二等獎 1 項、省部級科技進步一等獎 6 項、二等獎 10 項，并取得專利 15 項，出版專著 1 部。3.與河北省煤礦安全監察局成功承辦了全國煤礦水害防治工作現場會。今年 8 月 4 日5 日與河北省煤礦安全監察局共同承辦了在冀中能源集團召開的全國煤礦水害防治

23、工作現場會，冀中能源集團組織編制了冀中能源集團煤礦水害防治制度匯編和冀中能源集團煤礦水害防治技術匯編兩本會議用書。國家安全監管總局黨組成員、副局長、國家煤礦安監局局長黃玉治，河北省副省長張杰輝，國家煤礦安監局副局長桂來保出席會議，會上冀中能源集團等 5 家單位在會上做典型經驗發言，29 家煤礦書面交流了防治水經驗，并現場參觀了煤礦水害防治技術展覽，分組到峰峰集團九龍礦、冀中股份邢臺礦西井和葛泉礦東井、河北煤科院現場參觀了防治水關鍵工程和技術工藝。這次會議得到了國家局、省局領導的高度贊揚和各省煤監局領導一致好評，提升了冀中能源集團整體防治水管理水平。五、下一步防治水重點研究項目五、下一步防治水重點研究項目1.煤層底板突水綜合監測預警技術鑒于礦井突水大多為工作面回采滯后出水，通過煤層底板綜合監測，及時在出水前發出預警，降低傷亡事故。綜合監測預警系統由光纖傳感器