+1250轨道石门掘进探放水规程.docx
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+1250轨道石门掘进探放水规程
编号：
掘防水1104
XX煤矿
+1250轨道石门掘进工作面探放水
设计及安全技术措施
编制:
生产技术部
总工程师：
矿长：
编制时间:
2012年3月7日
修改时间：
2012年月日
目录
第一章前沿部分
第一节、工程概况…………………………………………………8
第二节、地面相对位置及邻近采区开采情况……………………….8
第三节、矿区地层…………………………………………………….9
第四节煤层及煤质.......................................................................11
第五节、矿井水文地质…………………………………………..12
第六节、区域、局部探放水措施及设备……………………………18
第七节巷道布置及支护说明………………………………………25
第二章探放水设计
第一节、概况…………………………………………………………26
第二节、探放水设计…………………………………………………26
一、逢掘必探的日常工作（预测预报）………………………….26
二、局部探放水设计（警戒线后的探放水设计）…………………28
第三章探放水安全技术措施
第一节、安装探水钻机前的技术要求………………………………33
第二节、探放水前的准备工作………………………………………33
第三节、探水施工中的技术要求……………………………………34
第四节、放水的技术要求……………………………………………35
第五节、放水注意事项探放水安全注意事项………………………36
第六节、探放水的安全技术措施..........................................................41
第七节、探放水孔验收制度………………………………………..42
第八节、探放水汇报制度…………………………………………..42
审批会签表
施工单位：
审批意见：
部门
生产技术部
通风安全部
机电运输部
调度室
签名
日期
部门
生产矿长
安全矿长
机电矿长
总工程师
签名
日期
+1250轨道石门掘进工作面探放水设计及安全技术措施
学习和考试记录
负责人：
传达人：
班次：
贯彻时间
听传达人
贯彻时间
听传达人
年
月
日
姓名
成绩
签字
年
月
日
姓名
成绩
签字
+1250轨道石门掘进工作面探放水设计及安全技术措施复查记录
作业规程名称
施工单位
复查时间
参加复查人员签字
一、存在主要问题：
二、处理意见：
第一章前沿部分
第一节工程概况
1、工程名称：
+1250轨道石门
2、巷道设计长度,服务年限：
设计长度约230米,服务年限为矿井服务年限。
3、工程用途：
矿井通风、运输、行人。
4、巷道位置：
+1250轨道石门根据设计方案要求按设计图施工，作为矿井通风、运输、行人使用。
5、预计开竣工时间：
本掘进工作面预计2012年3月1日开工，
预计2012年4月5日完工。
6、巷道坡度：
3—5‰
7、穿层掘进。
第二节地面相对位置及邻近采区开采情况
一．巷道井上下标高：
地面标高+1350m～+1375m，井下标高+1250.2m～+1250.89m。
二．地面位置：
+1250轨道石门地面对应高山，距离地表104.8-124.11米，无水体及建筑物,对井下开采影响甚微。
三．井下位置及四邻采掘情况:
本巷西面为XX煤矿11901采煤工作面（未布置）及1250轨道石门（正布置）。
第三节、矿区地层
1、地质构造及特征
1、地层、煤系地层及含煤性
1）地层
矿区出露地层为上二叠系上统龙潭组（P3l）、三叠系下统永宁镇组（T1yn）及三叠系下统夜郎组（T1y）第四系。
自新至老简述如下：
（1）第四系（Q）：
主要分布于沟谷及缓坡地带。
由残坡积物、塌积物（粘土、亚粘土及岩块、碎石等）组成。
厚0～5m左右。
（2）三叠系下统永宁镇组（T1yn）：
岩性为浅灰色灰岩、泥灰岩、白云岩容塌角砾，夹紫色、黄色粉砂岩、细砂岩。
与下伏地层夜郎组呈平行假整合接触。
本组厚310m。
（3）三叠系下统夜郎组（T1y）：
上部为紫红色钙质粘土岩、页岩，中部为灰色、浅灰色中至厚层灰岩，下部为黄褐色、土黄色钙质粘土岩夹薄层泥灰岩，平均厚度220m。
（4）二叠系上统龙潭组（P3l）：
为区内的含煤系地层，主要为灰～深灰色、灰黑色粉砂岩、细砂岩、粉砂质粘土岩、炭质粘土岩、粘土岩、薄层灰岩、泥灰岩，厚度约500～511m。
含煤10～33层。
可采和局部可采2～4层。
矿区有可采厚度的煤层为4层，即C7、C18、C19、C20。
2）煤系地层及含煤性
本矿含煤地层为二叠系上统龙潭组，平均总厚511m，含煤33层，平均总厚为14.80m，含煤系数为2.9%，含煤地层特征明显，标志层稳定，主要煤层易于对比。
可采煤层4层（C20、C19、C18、C7），平均总厚约6.9m。
由上至下为C20、C19、C18、C7煤层，各可采煤层特征如下：
C20煤层：
以亮型和半亮型为主，黑色，多呈片状或薄层状，位于龙潭组（P3l）上部上距飞仙关组底界，煤层变化不大，煤层产状与地层产状一致，煤层顺层产出。
倾向东南105°，倾角约为28°，煤层厚度1.30～1.70m，平均1.50m，无夹矸。
围岩界线清楚，结构单一。
C19煤层：
以亮型和半亮型为主，黑色，多呈片状或薄层状，位于龙潭组（P3l2）第二段中部，煤层变化不大，煤层产状与地层产状一致，煤层顺层产出，上距C20号煤层约这66m。
倾向东105°，倾角28°，煤层厚度1.45～1.70m，平均1.6m；无夹矸。
围岩界线清楚，结构简单一。
C18煤层：
以亮型和半亮型为主，黑色，多呈片状或薄层状，位于龙潭组（P3l2）第二段底部，煤层变化不大，煤层产状与地层产状一致，煤层顺层产出，上距C19号煤层约这52m。
倾向东南105°，倾角28°，煤层厚度1.70～1.90m，平均1.80m，无夹矸。
围岩界线清楚，结构简单。
C7煤层：
以暗为主，黑色，位于龙潭组（P3l1）第一段。
煤层变化不大，煤层产状与地层产状一致，煤层顺层产出，上距C18号煤层约这93m，倾向东南105°，倾角28°，煤层厚度1.70～2.50m，平均2.00m，煤层含夹矸。
夹矸岩性为炭质粘土岩，厚度不稳定，有时尖灭，总厚0～10cm。
围岩界线清楚，结构较复杂。
2、煤系地层走向、倾向、倾角及其变化规律
矿区位于六枝向斜北东翼，构造简单，为一单斜构造，地层总体走向北东～南西，倾向南东105～107°，地层倾角较陡，倾角27～31°。
局部见小的挠曲现象,对矿区内煤层开采影响不大,地质构造属中等复杂类型。
3、断层、褶曲、陷落柱、剥蚀带发育情况及其分布规律
（1）断层
目前掌握的地质资料，未发现断层。
（2）褶曲
本矿区除局部见小的挠曲现象外，总体来看为简单的单斜构造，地层产状变化不大。
（3）陷落柱
目前掌握的地质资料，未发现陷落柱。
（4）剥蚀带发育情况及其分布规律
目前掌握的地质资料，未发现剥蚀带。
4、火成岩倾入情况
根据勘探地质报告，井田范围内至目前止尚未发现火成岩侵入的构造形态。
5、构造类型
综上所述，井田内地质构造复杂程度属中等复杂类型。
第四节煤层及煤质
1、煤层
本矿含煤地层为二叠系上统龙潭组，平均总厚511m，含煤33层，平均总厚为14.80m，含煤系数为2.9%，含煤地层特征明显，标志层稳定，主要煤层易于对比。
可采煤层4层（C20、C19、C18、C7），平均总厚约6.9m。
可采煤层特征见表2-1-1。
表2-1-1可采煤层特征表
煤层编号
煤层稳定性
厚度（m）
层间距（m）
倾角（°）
结构
顶底板岩性
C20
稳定
1.3-1.7
距C19顶板66m
28
简单,无夹矸
顶板为粘土岩，
底板细砂岩
1.5
C19
稳定
1.45-1.7
距C18顶板约52m
28
简单,无夹矸
顶板为粘土岩，
底板细砂岩
1.6
C18
稳定
1.7-1.9
距C7顶板约93m
28
简单,无夹矸
顶板为粘土岩，
底板细砂岩
1.8
C7
稳定
1.3-1.7
28
复杂,夹矸0-10cm
顶板为粘土岩，
底板细砂岩
2.0
2、煤层露头（含隐露头）及风氧化带情况
根据《XX核实报告》介绍：
煤层风（氧）化带呈垂向分带，其深度受水面、岩性、构造、地貌等因素制约，垂深一般20—30m，矿体及围岩风化强烈，铁染现象普遍，原岩颜色由灰色、深灰色等变为土黄、褐黄、砖红等杂色，岩石中含有黄铁矿、自然砷等表生矿物。
氧化带以下，垂深一般在0—20m为混合带，基本保留了其原岩的结构构造特点，黄铁矿等含铁矿物已大部转变为褐铁矿，煤层呈半风化近黑色、灰黑色等。
混合带以下均属于原生带。
煤层保持原有的颜色和结构构造，靠近混合带附近可见少量褐铁矿。
第五节、矿井水文地质
一、水文地质情况
1、水文地质概况
XX煤矿区行政区划属XX乡管辖。
地处贵州高原中部，面积1.8808km2。
故该区属乌江水系三岔河流域。
区内无河流，但溪沟发育，沟水变化幅度大，雨季暴涨，枯季流量小甚至干枯，流量大小也主要受大气降水的控制。
在井田中部及北部边界外围附近，分别发育一条相对本区最大的山区雨源型季节性溪沟，总体自西向东穿越或绕经井田并在评估边界北东部附近交汇延伸出评估区。
因此，整个评估区内斜坡上沟谷中的大气降水沿冲沟向斜坡下部排泄，汇集于上述两条溪沟中。
溪流多具季节性，其水源主要来自大气降水、山泉及矿山的矿坑抽排水，沽水期流量约1.5~3.5L/s，丰水期流量相对较大，属山区雨型溪流，流量主要受大气降水的控制，总体呈基流水、流程短、季节性流量变化大的源头性水流特征。
2、地层富水性
地层富水性与岩性、构造、地形、地貌等因素有关，其中岩性对地层的富水性起主导作用，根据评估区出露的地层岩性及含水介质特征可将评估区的地下水分为碳酸盐岩岩溶裂隙及管道水、基岩裂隙水和松散岩类孔隙水三种类型。
1）碳酸盐岩溶裂隙、管道水：
下三叠统夜朗组（T1y）和其上部永宁镇组（T1yn）与茅口组（P2m）灰色中至厚层灰岩是地下水发育富集良好含水层，由于地表岩溶裂隙、溶斗、溶洞及地面陷落发育，地下水活动性较强，因此，含溶洞裂隙水，其富水性中等至强。
2）基岩裂隙水：
基岩裂隙水赋存于龙潭组（P3l）、夜朗组（T1y）及永宁镇组（T1yn）等泥岩、砂页岩、粉砂岩、砂质泥岩及砂岩的风化节理裂隙中，由于地下水埋藏浅，其富水性较弱，深部中、微风化岩石中节理裂隙又不发育，为相对隔水层。
3）松散岩类孔隙水：
主要为第四系（Q）坡积物、残积物，分布于沟谷、缓坡及山麓地带，形成覆盖面大的孔隙含水层，厚0～5m，由大气降水直接补给。
富水性和含水性弱。
3、断层水文地质特征
储量核实报告未提及本区断层情况，在今后的开采过程中可能会遇见断层及派生的裂隙，因此可能存在一定量的断层水、裂隙水并相互沟通，断层水、节理裂隙水进入矿坑，对矿山开采有一定的影响，在开采过程中应加以注意。
4、小煤矿、老窑水文地质特征
当地小煤矿开采历史悠久，小煤矿大多是利用冬春农闲时自采自用。
矿区内煤层倾角较大,由于受水、通风等限制，一般开采巷道不长，个别点可达250m。
各可采煤层均有老窑。
二十世纪八十年代开始，特别是九十年代，小煤矿滥采乱挖现象较普遍。
经近几年的清理、整顿，关停了部分不具备生产条件的小煤矿，情况有所好转。
本次设计利用的地质报告图纸中尚有未圈出的老窑开采范围，因此矿井必须补作该方面的工作，必须立即弄清老窑开采下限标高及积水情况，并标绘在矿井井上下对照图和采掘工程平面图上，要注意探放水工作，特别是在采空区或老窑附近采煤时，要采取“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采、有掘必探、有疑必停”的原则，采取有针对性的探放水措施，防止采空区积水及老窑积水的突然涌出。
5、地下水、地表水动态变化
本区地表水、地下水受大气降水补给，其流量、水质变化均与降水的季节和强度相对应，雨季流量增大，矿化度减少，枯季则相反。
地下水以泉或分散流形式补给溪沟，各含水层无直接的水力联系，且地下水动态变化显著，周期性较明显，并具滞后现象。
区内第四系含水层和地表水流补给煤系地层中，沿裂隙顺岩层由高向低迳流，排泄到区内老窑和矿井等空间，也可以泉点形式排出地面。
6、矿床充水因素分析
（1）直接充水水源
矿坑充水水源有3种，其中大气降水、老窑积水是矿井充水的主要因素，次为地下水。
地下水：
地下水是矿坑的直接充水水源。
当矿山主井揭露或通过含水层时，地下水就会立即涌入矿坑。
主井揭穿含水层厚度愈大，矿坑的涌水量就愈大。
地表水：
因矿区开采标高大部分高于地表水水位以下，小溪距矿区较近，断裂是地表水下渗导流的主要通道，雨季地表水渗入是主要影响因素。
民采废硐积水：
由于废硐长年不排水，贮有大量积水，直接或间接地增大矿井涌水量，特别是在雨季，大气降水通过小煤窑而进入井下，使矿井涌水量明显增大，有些小窑开采在山沟里，且开采深度大，积水较多，对矿井井下安全构成威胁。
（3）充水途径
①人为采矿冒落裂隙
未来的采煤活动将产生大量的采矿裂隙，这些人为裂隙也会沟通上覆含水层与含煤地层的水力联系，成为地下水活动的良好通道。
②断层破碎带
煤层开采会受到断层充水的影响。
因此，在断层附近开采时应按规程断层南东部要求留设足够的保安矿柱，防止断层水进入矿井。
③老窑采空区
区内沿煤层露头线一带分布着大小不一、开采深度或深或浅的老窑，其废弃采面或巷道会成为老窑水、部分地表水进入矿井的通道。
（4）矿床水文地质类型
扩界、扩能后拟开采的煤大部分位于最低侵蚀基准面以下，地下水迳流速度快，交替循环良好，直接充水水源主要为夜朗组岩溶裂隙水及龙潭组裂隙水和老窑采空区积水、地表冲沟水，区域承压水也可能突入,故本矿区属于以裂隙—岩溶充水为主，水文地质条件复杂程度为中等复杂。
综上所述，本区水文地质类型属裂隙-岩溶充水矿床,水文地质条件属中等复杂类型。
7、矿井涌水量预测
根据初步掌握的水文地质资料，暂用水均法预算矿井涌水量。
（1）计算公式：
Q补=Aa1-3S/t1-3Q储=Uv/t
式中：
Q—补给量，储存量（t/d）
a—入渗系数
A1-3—县气象局1992～2001年十年平均雨季平均、雨季月最大平均降水量（mm）
S—矿区范围内大气降水在煤系地层中的补给面面积（m2）
t1-3—时间（d或h）
u—给水度（%）
V—疏干体积（m3）（V=S×H，H为垂深）
T—疏干时间
（2）参数采用
a取0.15；A1、A2、A3分别取1.438m、0.219m、0.348m；S取2.60×106；t1、t2、t3、分别取365、30、30；U取0.02；V=S×H，S取2.20×106，H取260m，t取25年9125d。
（3）预算结果
年平均涌水量：
2789（t/d）116（t/h）
雨季平均涌水量：
4100（t/d）170（t/h）
雨季月最大平均涌水量：
5777（t/d）241（t/h）
井田内无抽水试验资料，不能进行准确的涌水量预算：
在上述计算中引用六枝特区气象局提供的降水量数据，采用相对而言较为准确的水均衡法预算了矿井涌水量，所获数据仅供参考。
8、矿井水文地质类型
根据“储量核实报告”，矿床水文地质条件为二类二型。
即为以裂隙充水为主的中等矿床。
本设计按老窑、采空区等水位置、水量不明，《煤矿防治水规定》定性为复杂类型进行防治。
二、矿井水文地质特点、水患类型及威胁程度分析、可能发生突水的地点和突水量预计
1、矿井充水因素及水文地质类型
（1）矿井充水因素
充水因素包括充水水源，充水通道，充水方式三个因素，矿井直接充水水源来自主要充水层为含煤地层本身。
间接充水水源主要是大气降水，矿区内含煤地段部分裸露，直接接受大气降水补给，其充水强度与季节和降水强度、持续时间有密切关系，以直接水源的形式涌入坑道。
矿井充水通道主要为风化裂隙、构造破碎带及开采裂隙。
属间接充水方式。
矿井充水水源有顶板裂隙水，老窑水，老空水，现分述如下：
1）顶板裂隙水：
主要是矿井采掘活动中，从顶板裂隙进入矿井的水，
主要充水来源为煤系地层的基岩裂隙水。
2）老窑水，在煤层露头浅部，历史上造成的乱采烂挖留下的小煤窑、老煤窑均已灌水。
矿井开采中应防范小窑水，老窑水的突发透水事故。
3）老空区水：
随着开采面积和深度的增加，浅部老空区水及上覆煤层老空区水可能导入井下，在矿井开采下伏煤层时应注意老空区水的危害。
2、矿井水文地质类型
井田水文地质条件为以裂隙充水为主的中等矿床；本设计按复杂类型进行设防。
3、水患类型及威胁程度
水患的主要威胁来自老窑水和老采空区积水、矿井本身的含水层。
大气降水通过煤系地层层间裂隙下渗补给老窑及老采空区。
矿坑突水的通道主要是断层、开采裂隙及未封闭（或封闭质量差）的钻孔。
井田内无断层构造，钻孔封孔质量较好（据勘探报告：
钻孔通过全孔质量验收后，采用425水泥，按1:
0.6水砂比要求配制水泥砂浆，按照钻孔封闭设计要求对钻孔进行全孔封闭，封孔结束后，于孔口埋设永久性预制水泥标志桩，并标明了钻孔编号，终孔深度，开孔及终孔日期）。
生产中必须防止巷道误穿老窑或老窑区，开采前必须将上部老窑及老空区积水疏干或留设保护煤柱。
4、可能发生的突水地点和突水量预测
从目前掌握的水文地质资料看，最有可能发生的突水地点即为浅部老窑积水。
而对于老窑积水发生的突水量预测目前尚未掌握有关具体资料，需要做进一步工作。
其它地点如含煤岩层本身含水，危险
三、区域、局部探放水措施及设备
探水是指采矿过程中用超前勘探方法，查明采掘工作面顶底板、侧帮和前方的含水构造（包括陷落柱）、含水层、积水老窑等水体的具体位置、产状等，其目的是为有效的防治水害作好必要的准备。
1、探放水原则
坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”还必须做到“有疑必停”的探放水原则。
2、探放水要求
（1）在矿井受水害威胁的区域，进行巷道掘进前，应当采用钻探、物探和化探等方法查清水文地质条件。
地测机构应当提出水文地质情况分析报告，并提出水害防范措施，经矿井总工程师组织生产、安监和地测等有关单位审查批准后，方可进行施工。
（2）矿井工作面采煤前，应当采用物探、钻探、巷探和化探等方法查清工作面内断层、陷落柱和含水层（体）富水性等情况。
地测机构应当提出专门水文地质情况报告，经矿井总工程师组织生产、安监和地测等有关单位审查批准后，方可进行回采。
发现断层、裂隙和陷落柱等构造充水的，应当采取注浆加固或者留设防隔水煤（岩）柱等安全措施。
否则，不得回采。
2、探放水方法的确定
（1）根据探放水对象的不同，探放水前应进行以下内容的调查：
1）老窑、老空区积水，即老窑名称、编号、标高、开采时间、范围等；
2）老采空区积水，即积水巷道名称、标高、积水量、水头等；
3）已知含水断层，即实际巷道所见的断层走向、倾向、倾角、落差、破碎带宽度及其胶结情况、历史出水特征、涌水量、水压或水位标高等。
探水眼的布置和超前距离，应根据水头高低、煤（岩）层厚度和硬度以及安全措施等在探放水设计中具体规定。
（2）探放水设计包含以下方面
1）积水线：
积水边界线（小窑采空区范围），其深部界线应根据小窑或老空的最深下山划定。
2）探水线：
探水线的确定，一般应沿老空积水线或老空边界平行外推60～150m，定为老空的探水线。
3）警戒线：
沿探水线外推50～150ｍ（在上山掘进时指倾斜距离）即为警戒线。
3、探放水钻孔布置方式
（1）超前距、允许掘进距离、帮距和密度的确定
1）超前距：
a=
式中：
a－超前距，m；
A－安全系数，一般取2～5，本设计取3.5；
L－巷道跨度（宽或高取其大者），m，根据设计巷道宽度，最大巷道宽度设计达4.0m；
P－水头压力，MPa，水头压力取4.0MPa；
Kp－煤的抗张强度，MPa，煤的抗张强度取6MPa。
a=
＝0.5×3.5×4.0×
＝29.3m
即探放水超前距取30m。
2）允许掘进距离
经探水证实无水害威胁，可安全掘进的长度，为每次探水钻孔施工完毕之后，以最短的钻孔距离（水平投影长度）减去超前保护距离之后剩余的距离。
经探水后，证实无水害威胁，可以掘进的长度。
3）帮距
最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离，其值应与超前距相同。
4）钻孔密度（孔间距）
竖直扇形面内钻孔的终孔垂距不得超过1.5m；水平扇形面内各组钻孔间距的终孔水平距离不得大于3m（井下探放水技术规范）。
5）钻孔孔径
本设计配备TXU-75探水钻，最大钻进深度75m，开孔直径89mm，终孔直径50mm。
（2）钻孔数目及布置
1）煤层平巷钻孔布置
主要是探巷道上帮小窑和巷道前方小窑老空水，钻孔呈半扇形布置在巷道上帮。
薄煤层一般布置3组，每组1～2个孔；厚煤层一般布置3组，每组不少于3个孔。
钻孔之间的夹角为7～15°为大夹角，1～3°为小夹角，视小窑老空的规模而定，规模大者取大夹角，规模小者取小夹角。
2）煤层上山巷道钻孔布置
钻孔呈扇形布置在巷道前方，薄煤层一般布置5组，每组1～2个孔；厚煤层一般布置5组，每组不少于3个孔。
钻孔水平及倾斜之间的夹角要求与平巷钻孔相同。
探水钻钻孔布置见图
探水钻孔布置断面图
探水钻孔布置方式图
4、探放水措施或注意事项
（1）安装钻机探水前，要遵守下列规定：
1）加强钻场附近的支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。
2）清理巷道、挖好排水沟。
探水钻孔位于巷道低洼处时，必须配备与探放水量相适应的排水设备。
3）在打钻孔地点或附近安设专用电话。
4）测量和防探水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水孔的位置、方位、角度、深度以及钻孔数目。
（2）在预计水压大于0.1MPa的地点探水时，预先固结套管。
套管口安装闸阀，套管深度在探放水设计中规定。
预先开掘安全躲避硐，制定包括撤人的避灾路线等安全措施，并使每个作业人员了解和掌握；
（3）钻孔内水压大于1.5MPa时，采用反压和有防喷装置的方法钻进，并制定防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施。
（4）钻进时，发现煤岩松软、片帮
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