8号集中轨道巷探放水设计与安全技术措施45Word格式文档下载.docx

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调度室

地测副总

总工程师

安全矿长

矿长

集团公司会审意见

公司技术部

公司安监部

公司机电部

公司地测部

公司地测副总工程师

公司总工程师

第1章探放水工程设计内容

第一节矿井水文地质条件简介

（一）地表水

井田内无常年性河流,和其它地表水体，几条大沟谷呈近东西向展布，以大沟谷为主干，构成羽状形态。

雨季时，小沟谷水流汇聚于大沟谷中向西流出井田外，大多情况下，水流途径短，持续时间短暂。

经向矿方调查，矿井兼并重组后井口及工业广场所在沟底标高为847m，高于该区域洪水位6m，井口及工业场地标高又均高于沟底标高10m以上，洪水位线标高低于各井口标高。

（二）含水层

1、奥陶系灰岩岩溶含水层

奥陶系地层在井田内全部被覆盖，据钻孔揭露厚度42.80m，岩性为青灰色、灰-深灰色石灰岩，裂隙较发育。

根据三交勘查详查报告，该组厚度大于100m。

单位涌水量最大为0.46L/s.m，渗透系数最为1.97m/d，含水层富水性中等。

水质类型以HCO3-Ca·

Na、HCO3-Ca·

Mg、HCO3·

SO4-Ca·

Na型为主。

经本次测井，大东庄水井奥灰水位为800.40m，由此推断本井田内奥灰水水位标高为800m-802m。

2、石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层

太原组含水层主要由4-5层石灰岩组成，平均总厚度19.44m，岩溶裂隙发育，钻孔钻至此石灰岩时，冲洗液漏失严重，甚至不返水。

岩芯中多见有5-15mm的溶孔，ZK1孔抽水试验结果，太原组含水层单位涌水量0.409L/s.m，渗透系数2.111m/d，水位标高816.74m,水质为SO4.HCO3-Na.Mg.Ca型，矿化度0.968g/L，属中等富水性。

3、二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层

该含水层以中粗粒砂岩为主，平均厚度12m左右，含水层裂隙发育差，富水性较弱，在补给条件较好的地段富水性较好。

据ZK1孔抽水资料，单位涌水量为0.082L/s.m，渗透系数为0.567m/d，与太原组混合水位标高817.09m，水质为SO4.HCO3-Na.Mg.Ca型，矿化度0.993g/L。

4、二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙含水层

井田沟谷中有零星出露，含水层主要为中粗粒砂岩，厚度为15m左右，单井出水量小于10m3/d，富水性弱，水质为SO4.HCO3-Na.Mg.Ca型，矿化度0.966g/L。

5、上第三系、第四系孔隙含水层

上第三系上新统在沟谷中出露较多，含水层主要为底砾岩，厚度不稳定，单井出水量小于5m3/d，富水性弱。

第四系中上更新统广泛分布于井田内，其含水层补给条件不好，连续性差，单井出水量小于5m3/d，富水性弱。

（三）地下水的补、径、排

井田奥陶系灰岩水属柳林泉域，位于柳林泉域的北部，是区域岩溶水的径流区，补给主要为区域灰岩裸露区接受大气降水补给，岩溶水流经井田向南排向柳林泉。

石炭系和二叠系裂隙含水层在裸露区接受大气降水补给后，沿岩层倾斜方向运移，上部下石盒子组含水层水往往在沟谷中以泉的形式排泄，下部含水层中水顺岩层倾斜运移，流出井田外，矿井排水是其主要排泄途径。

（四）隔水层

1、山西组隔水层

山西组5号煤以下至太原组第一层灰岩之间是以泥岩为主，砂泥岩互层的一套地层，厚度为8m-21m，连续稳定，泥岩、粘土岩隔水性较好，可视为山西组与太原组之间良好的隔水层。

2、本溪组隔水层

本溪组厚22.00-38.00m，平均厚度29.62m。

岩性主要为泥岩、粘土岩、粉砂岩夹薄层石灰岩，隔水性能好，在发育稳定。

井田内最下层可采煤层9号煤层至本溪组距离18-30m，平均22m，其间以泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及煤层组成。

泥岩、砂质泥岩及粉砂岩也可以起到隔水作用。

第二节周边相邻煤矿和废弃老窑情况

井田南与山西柳林凌志王家焉煤业有限公司相邻m,东（北部）与山西柳林凌志成家庄煤业有限公司相邻,北（西北）与山西柳林凌志柳家庄煤业有限公司相邻。

井田正东、正西为空白区。

（见四邻关系图）

1、山西柳林凌志王家焉煤业有限公司

该公司由原山西柳林王家焉煤矿有限公司、山西柳林董家沟煤业有限公司、山西刘家埂煤矿有限公司重组整合而成，批采4、5、8、10号煤层，井田面积3.8717km2，生产能力90万t/a。

各煤层均具有爆炸性，各煤层煤的自燃倾向性均为Ⅱ级，属自燃煤层。

矿井为低瓦斯矿井。

该矿井与本井田之间无越界开采行为。

2、山西柳林凌志成家庄煤业有限公司该公司由原山西成家庄煤矿有限公司、山西吕梁昌盛煤业有限公司兼并重组整合而成，批准开采4、5、8、10号煤层，井田面积8.0905km2，生产规模120万t/a。

该矿各煤层煤尘均具有爆炸性，煤的自燃倾向性均为Ⅱ级，属自燃煤层。

3、山西柳林凌志柳家庄煤业有限公司

该公司由山西（陕西吴堡）麻则塔煤矿相邻。

山西（陕西吴堡）麻则塔煤矿批采5号煤层，井田面积2.0884km2，生产能力13万t/a。

该矿与山西亚通柳家庄煤业公司、山西柳林永新煤业有限公司兼并重组整合而成，批准开采4、5、8、9号煤层，井田面积7.9231km2，生产规模120万t/a。

该公司整合矿井原山西（陕西吴堡）麻则塔煤矿离本井田最近，批采5号煤层，井田面积2.0884km2，生产能力13万t/a。

第三节8号集中轨道巷掘进工作面及周围水文地质条件及充水因素分析

一、8号集中轨道巷掘进工作面及周围水文地质条件分析

8号煤层赋存于石炭系上统太原组中下部L1石灰岩之下，上距5号煤层平均距离49.80m，下距9号煤层11.74m。

煤层厚度0-3.60m，平均2.56m，含0-2层夹矸，夹矸厚度为0.15-0.51m，岩性为泥岩或炭质泥岩，煤层结构简单。

该煤层在井田东南部有小面积被剥蚀，井田仅5号孔尖灭，总体上煤层稳定，赋煤区绝大部分可采。

煤层顶板为灰岩，底板大多为泥岩、砂质泥岩，局部为泥质砂岩、炭质泥岩或细砂岩。

8号集中轨道巷为沿煤层施工的全煤巷道。

矿井地表为典型的黄土高原地貌，地表切割强烈，地势总体南东高北西低，大部为黄土高山农田，有零星居民住宅，地表无常年性水体和常年性河流通过。

井田内煤系地层含水层主要为山西组砂岩裂隙含水层、太原组灰岩岩溶裂隙含水层，以及煤系地层下伏的奥陶系灰岩岩溶含水层等。

太原组含水层主要为灰岩岩溶裂隙含水层，根据钻孔资料，含水层裂隙发育，富水性中等。

8号煤层顶板即为L1灰岩。

所以，太原组灰岩岩溶水对8号集中轨道巷掘进工作影响较大，在进行对8号集中轨道巷下山掘进施工时，矿井涌水量会增大。

二、影响8号集中轨道巷工作面掘进施工的矿井充水因素分析

根据山西省煤炭地质水文勘查研究院做的《山西柳林宏盛聚德业有限公司矿井水文地质类型划分报告》及本矿施工实际揭露地质与水文地质资料分析，影响8号集中轨道巷施工安全的主要水文地质因素有：

1、石炭系上统太原组L1灰岩岩溶裂隙含水层

太原组含水层主要由4～5层石灰岩组成，平均总厚度19.44m，岩溶裂隙发育，含水层单位涌水量0.409L/s.m，渗透系数2.111m/d，水位标高816.74m,属中等富水性。

为8号集中轨道巷的直接水害隐患，在进行采掘工作时，可能产生顶板淋水、涌水现象，涌水量在5m3/h～60m3/h，直接影响采掘工程的安全。

2、奥陶系灰岩岩溶含水层

奥陶系地层在井田内全部被覆盖，据钻孔揭露厚度42.80m，岩性为青灰色、灰-深灰色石灰岩，裂隙较发育,该组厚度大于100m。

单位涌水量最大0.46L/s.m，渗透系数最大1.97m/d，含水层富水性中等。

井田内奥灰水位标高为800-802m，8层煤底板距奥灰顶面厚度为74m。

根据奥灰水突水系数计算公式：

K=P/M

其中：

K—突水系数（MPa/m）；

P—底板隔水层承受的静水压力（MPa）；

M—隔水层有效厚度（m）；

8号煤层的最大突水系数分别为：

K8=（802-490+74）×

0.0098/74=0.0511（MPa/m）

经计算，8号煤层可采范围内最大突水系数为0.0511MPa/m，小于受构造破坏块段突水的临界值0.06MPa/m。

因此，正常情况下，开采8号煤时不受奥灰水影响。

由于8号煤层全部位于奥灰水承压带内，带压0.3MPa～3.0MPa，不排除隐伏构造或陷落柱导通奥灰水的可能。

为8号集中轨道巷掘进期间和8煤开采的最大水害威胁。

3、采空区水害

矿井整合前上覆4号煤大部已开采，5煤可能局部已开采，疑存有老空积水。

4煤下距8煤约57m，5煤下距8煤约50m，工作面上覆岩石为中硬型，根据“三下”规程导水裂缝带计算公式：

，采高取平均煤厚3m。

经计算

取45米，故上部老空水对8煤层的采掘工作影响较小。

井田内8号煤基本无开采，不排除有开采资料不详的可能，同样要采取探放水措施以确保掘进安全。

4.地质构造的影响

井田总体上呈一较平缓的单斜构造，沿8号集中轨道巷掘进方向预计无大的断裂构造存在。

目前，本井田已揭露陷落柱4个，长轴80～300m,短轴60～130m，其中在8号集中轨道巷于6月初掘进期间已揭露一个陷落柱，对采掘工程带来了严重影响和水害威胁，在8号集中轨道巷掘进工作中应加强对陷落柱的探测工作，确保安全。

5、封闭不良钻孔、深水井及老窑井筒的水害威胁

在8号集中轨道巷在掘进施工时，应提前做好对掘进方向相应区域钻孔、深水井和老窑井筒封闭情况的调查和治理工作。

三、8号煤涌水量预算：

井田北约6km的原山西柳林大东庄煤业有限公司矿井现开采8号煤层，生产能力为45万t/a，矿井正常涌水量480m3/d，最大涌水量720m3/d。

其8号煤层直接充水含水层与本井田8号煤层相似，可作为参照值预测本井田8、9号煤层矿井涌水量。

经计算，若生产能力达到150万t/a，8、9号煤层矿井涌水量如下：

Q正常=1600（m3/d），约合25m3/h；

Q最大=2400（m3/d），约合100m3/h。

第四节8号集中轨道巷的开拓方向、施工次序、规格和支护方式

8号集中轨道巷掘进工作面位于矿井井田南部，采用压入式通风，巷道开拓方向为由东向西施工，施工方位为270°

，施工方法为综掘，巷道施工断面高（3.2m）×

宽（5.2m）,采用锚网喷支护方式，锚杆Ф20×

L2200mm，螺纹钢树脂锚杆,间排距1000mm×

1000mm,当遇局部顶板围岩破碎的情况，需另外补充锚索加强支护。

第5节探放水钻孔组数、个数和技术参数及采用的超前距、帮距确定

按照《煤矿防治水规定》的要求根据“有掘必探、先探后掘”的探放水原则进行探放水，布孔原则为：

超前钻探150m，控制帮距20m，超前距30m，允许掘进120m，孔径为75mm。

钻孔组数、个数、方向、角度、深度见“第三章探放水设计”。

第六节探放水钻孔孔口安全装置及耐压要求

探放有承压水钻孔应安设孔口安全装置。

孔口安全装置由孔口管、泄水测压三通、孔口水门和钻杆逆止阀（必要时安装）等组成（如下页单孔设计和套管装置示意图）。

1、孔口管的安装与固定：

（1）开孔孔径应大于孔口管直径1-2级，钻至10.5m深度，将孔内冲洗干净。

下入Φ108mm地下套管10m，注浆使孔口管与孔壁间充满水泥浆。

待孔口管周围水泥浆凝固72h后扫孔至孔底。

（2）扫孔后对孔口管进行耐压试验。

试验压力为预计水