掘进探放水设计Word格式文档下载.docx
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（1）侏罗系下统八道湾组上段（J1bc）含水层H：
为井田含煤地层，在井田南部呈近东西向延伸，主要为灰色、灰黑色的粉砂岩、泥岩、炭质泥岩、煤层及浅灰色厚层状砂岩组成，含煤层1层，编号M10，底部为浅灰色粗砂岩、细砂岩，地层厚度120m，据矿区资料，该含水层渗透系数为0.0026m/d，单位涌水量为0.00684l/s.m，。
根据洪沟红岩煤矿及洪沟永峰煤矿井下揭露的巷道情况，八道湾组上段岩性裂隙较发育。
从井田采取该含水层的水化学类型为CL·
HCO3·
SO4—K+Na型水，矿化度为9572mmg/l，PH值为8.0的中性的咸水。
（2）侏罗系下统三工河组（J1s）隔水层G：
侏罗系下统三工河组（J1s）分布于井田中部、北东部，主要岩性为灰黄色、黄绿色、灰绿色粉砂岩、细砂岩和泥岩组成，下部紫红色泥岩，底部为厚层—巨厚层状的含砾粗砂岩，地层厚度650～796m。
由于该组地层岩性颗粒较细且多为泥质胶结，裂隙不发育，故为隔水岩层。
（3）第四系全新统—上更新统冲洪积（Q3+4al+pl）透水不含水层Tb：
第四系全新统—上更新统冲洪积分布于煤矿沟谷内，由砂、砂砾石、风化基岩碎块、粉土等组成，多呈棱角状、次棱角状、分选性极差，颗粒间多被泥砂充填，厚度0～10m。
由于坡度较大，且位于当地侵蚀基准面以上，大气降水为唯一补给源，补给条件差，不具备储水条件，形成透水不含水层。
3．断层导水性
地层向南倾，岩层倾角在11°
之间，地层平缓。
在生产井中未见断层破坏煤层现象，井田构造对地下水无影响。
4．井下水与地表水的水力联系
井田内无常年性地表水流，仅有一些季节性冲沟，只有在冰雪融化、暴雨期才形成短暂的水流，该水流通过裂隙带补给地下水。
另外井田南部和西部在夏季、冰雪融化由北西向南东通过冲沟以地下潜流形式直接补给本区地下水。
在该煤矿南部北西—南东向分布的冲沟，沟谷宽约30～50m，该沟谷北西高南东低向东延伸于煤矿区以外，该沟谷延伸至头屯河，为本矿区最低侵蚀基准面，其标高为+1262m，也是本矿区地表水、矿井水及地下水的排泄区。
5．井田地下水补、迳、排条件
井田地下水以大气降水、南部高山区雪融水补给为主。
地下水由南向北、局部由西向东顺层间运移，地下径流条件差，运动迟缓。
在井田内所采集的地下水为CL.HCO3.SO4—K+Na型水，矿化度为89572mmg/l。
井田地下水除矿山开采人为排泄外，地下水向北东部迳流进行排泄。
6．水文地质类型
该井田地下水以大气降水补给为主，可采煤层位于当地侵蚀基准面以上，岩层富水性弱，井田充水水源主要为煤层顶底板基岩裂隙水。
因此井田水文地质条件为二类一型，即以基岩裂隙水含水层为主，水文地质条件简单的矿床。
7．矿床充水因素分析
（三）河流、湖泊分布
井田内无常年地表流水，亦无泉眼出露；
夏季暴雨时节，沿沟谷形成暂时性水流。
西距井田13km处，有三屯河自西南向东北方向流经，多年平均径流量为3.3亿m3（14.46m3/s）。
东距井田5km处，有头屯河自西南向东北方向流经，多年平均径流量2.2亿m3。
区内生活用水需从头屯河拉运。
（四）老窑及积水情况
在井田开采范围内有一个生产矿井、2个关闭矿井、2个废弃矿井及3个老窑，即昌吉市洪岩红沟井（生产矿井）、昌吉市洪沟永峰煤矿（关闭矿井）、昌吉市红星煤矿（关闭矿井）及废井1、废井2、老窑1、老窑2、老窑3。
以上矿井均为斜井开拓，开采M10煤层。
原昌吉市洪沟红岩煤矿（生产矿井）以西有2个关闭矿井、2个废弃矿井及3个老窑。
其中昌吉市洪沟永峰煤矿（关闭矿井）由2004年关闭外，其它矿井关闭时间较长。
昌吉市洪沟永峰煤矿最低开采标高为+1404m，其它报废井及老窑最低开采标高为+1440m。
原昌吉市洪沟红岩煤矿最低开采标高为+1408m。
因此，上部采空区中可能有一定量的积水。
根据实际测量和收集老窑资料，断定E1001工作面回风顺槽由混合斜井向东200m以上有老窑积水，直接威胁矿井的安全。
二、水灾条件分析
1、天然条件
1、水源：
大气降水：
大气降水补给为主的矿床具有下列特点：
矿床矿层（床）埋藏较浅，矿床主要充水岩层（组）是裸露的或者其覆盖较薄，降水量大且采场面积也大的大型露天矿，矿床处于分水岭或地下水位变幅带内。
地表水：
海、湖、大河流、水库、水池等
地下水：
根据充水岩层性质不同，可分为砂砾石孔隙充水、坚硬岩层裂隙充水和岩溶充水。
根据矿层与充水岩层接触关系不同，可分为直接充水和间接充水。
根据矿层与充水岩层相对位置不同，可分为顶板水充水、底板水充水和周边水充水。
2、通道：
岩溶陷落柱，断裂带、裂隙，隐伏露头、天窗，地震裂隙
2、人为条件
1、水源：
袭夺水源，老窑水。
顶板冒裂带，底板矿压破坏带，岩溶地面塌陷，封孔质量不佳的钻孔。
三、矿井突水预兆
1、一般预兆
1、煤层变潮湿、松软；
煤帮出现滴水、淋水现象，而且淋水由小变大，有时煤帮出现铁锈色水迹。
2、工作面气温降低，或出现雾气或硫化氢气味。
3、有时可闻到水的“嘶嘶”声。
4、矿压、发生片帮、冒顶和底臌。
2、工作面底板灰岩含水层突水预兆
1、工作面压力增大，底板臌起，底臌量有时可达500mm以上。
2、工作面底板产生裂隙，并逐渐增大。
3、沿裂隙或煤帮向外渗水，随着裂隙的增大，水量增大，当底板渗水量增大到一定程度时，煤帮渗水可能停止，此时水色时清时浊，底板活动时水变浑浊、底板稳定时水色变清。
4、底板破裂，沿裂缝有高压水喷出，并伴有“嘶嘶”声或有刺耳水声。
5、底板发生底爆，伴有巨响，地下水大量涌出，水色呈乳白或黄色。
3、松散孔隙含水层突水预兆
1、突水部位发潮、滴水、且滴水现象逐渐增大，仔细观察可以发现水中含少量细沙。
2、发生局部冒顶，水量突增并出现流沙，流沙常呈间歇性，水色时清时混，总的趋势是水量、沙量增加，直至流沙大量涌出。
3、顶板发生溃水、溃沙，这种现象可能影响到地表，致使地表出现塌陷坑。
四、矿井探放水人员组织
组长：
张必林
副组长：
吴万云
技术负责：
袁军钟大才
成员：
当班掘进人员和瓦检员
五、探放水方案
根据老窑资料分析结合现场实际情况经有关人员研究，坚持有疑必探，先探后掘的原则，制定的探放水方案设计如下。
1、钻机选型
本次探放水选用TXU-75煤矿安全钻机。
2、隔水煤柱选择
根据《煤矿安全规程》、《煤矿防治水工作条例》及有关探放水的规定，同时依据矿井探放水经验，留设15m隔水煤柱。
3、钻孔布置
在钻窝迎头共设计探放水孔7个，见图1，其中1号孔水平方向平行于掘进巷道，垂直方向与掘进巷道倾角相同，2号孔水平方向平行于掘进巷道，垂直方向与1号孔成25度夹角向上方探放，3号、4号孔扇形分列在两边，均与1号孔水平方向呈25°
夹角，垂直方向与水平面成30度夹角，3号孔探前方顶板水，四号孔探前方地板水，钻孔开孔高度1m。
5、6、7号探眼布置在巷帮靠老空册，距顶高度30厘米，6号眼水平方向与巷道成90度夹角。
垂直方向与水平面成15度夹角向上方探。
5、7号眼分列于6号眼相距30厘米处，垂直方向与6号眼相同，水平方向分别于6号眼成15度夹角，向两边探放。
探眼深度45米。
探老空探眼
小于老窖巷宽度
探水巷道
邦
距
允许掘进距离，
超前距
钻孔深
扇形钻孔及主要参数示意一二轮钻孔布置图1
探水超前距和帮距经验值（供参考）
煤层厚度cm
水头高cm
超前的最小探距和帮距（m）
>
1.3m
300---100
20
31---30
10
<
14
4、钻孔结构
7个钻孔结构相同，设计钻窝前煤柱15m，下Φ110mm的套管10m，前方钻孔Φ56mm。
套管外端接4吋阀门，再接孔口密封装置（防喷装置）以保证有控制放水。
放水钻孔堵孔严重，达不到放水效果时，需要在原套管内下第二层Φ73mm套管，套管长22m，一直下至采空区内，如图3所示。
5、放水
正常2个放水孔，最大放水量可达30m3/h左右。
六、探水施工
4.1
煤体注浆加固
（1）开孔。
开孔前要重新标定钻机定轴方位和倾角，然后用Φ42mm钻杆，接Φ130mm钻头开孔。
钻进至10.3m时停钻，准备下套管。
（2）注浆固套管。
将Φ110mm长10m套管前方接Φ110mm锯齿钻头，边回转边下入孔内，在下入最后3m套管时要缠上海带，在制浆容器内制好水泥浆，要求水泥浆的水灰比为1：
1.2，容重1.6t/m3，然后用注浆泵将水泥浆压入套管内，当水泥浆由套管外环间隙返浆到孔口时，停止注浆，用碎布，捣实。
停1h后再补注1次。
（3）测压。
固管水泥养护24h后，用Φ89mm钻头将套管内水泥柱扫清，套管外口接测压装置测水压，直到套管内水压达到0.5MPa时停止测压。
如测压时压力值未到0.5MPa而套管外即漏水，需采取注浆加固补救措施。
4.2
孔口管控水
套管经测压没问题后开始探水。
套管外端依次用法兰盘连接4吋球形高压闸阀、孔口密封装置（防喷装置），然后将Φ42㎜钻杆接Φ56㎜钻头下入孔内，将剩余孔段打透。
探出水后，如水压水量不大，继续向前钻进3~5m后停钻，拧紧孔口密封装置的压盖，关闭排碴管，慢慢退出钻具。
待钻头从球形高压闸阀内退出以后，关闭闸阀，稳定10min后记下水压值，水压为0.3MPa，然后去掉孔口密封装置，打开4吋球形高压闸阀放水。
4.3
双套管放水
在放水过程中，由于煤体较软，堵孔、塌孔较为严重，而疏通孔既困难、麻烦，又较危险。
为解决放水过程中的堵孔、塌孔难题，我们采用双套管放水技术，即在原套管控水的基础上，再下一层套管。
将Φ73mm的厚壁套管前端接Φ75mm的合金锯齿钻头，用MK—4型钻机带动套管直接钻进，将套管一直下到采空区内2m，将套管固定，并与Φ110mm套管连为一体，在Φ73mm套管外端接3吋高压球形闸阀（抗压能力不低于0.5MPa），再用Φ42mm钻杆接Φ56mm钻头，将Φ73mm套管内的煤碴扫净，然后进行放水。
七、探放水安全措施
1、对小窑老空充水区、充水巷道、导水断层、强含水层、陷落柱、老钻孔等需要探放水的地区，都必须确定探放水警戒线，并准确地绘制在采掘平面图上。
开拓掘进工程到达警戒时，必须先探后掘，严格掌握钻孔的超前距离。
钻进时发现煤岩松软、片帮、来压或钻眼中水压、水量突然增大、顶钻等异常情况时，必须立即停止钻进，但不得拨出钻杆。
要立即向矿部报告，并派人监测水情。
如果发现情况紧急时，必须立即撤出所有受水威胁地区的人员，然后采取措施，进行处理。
2、在安装钻机前，必须遵守下列规定：
（1）、加强钻孔附近的巷道支护，背好帮顶，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。
（2）清理巷道浮煤，挖好排水沟。
（3）在打钻地点或其附近安设专用电话。
（4）确定主要探水孔位置时，应由测量人员进行标定。
负责探放水工作的人员必须亲临现场，共同确定钻孔方位、倾角和钻孔布置数目及钻进的深度。
（5）在预计水压大于1kg/cm2的地点探水时，应预先固结套管。
套管口应安装闸阀，套管深度必须在探放水设计中规定。
特别危险的地区，还应预先开掘安全躲避洞，规定撤人的避灾路线等安全措施，要使施工人员人人皆知。
（6）煤层内原则上不得探高压充水断层、含水层及陷落柱水。
如确实需要，可先建防水闸墙并在闸墙外向内探水，或根据水压等情况，按前款的规定要求进行。
3、探放水钻孔的布置必须遵循以下原则：
（1）探老空水，探水钻孔应成组布设，并在平面图上呈扇形。
钻孔终孔位置以满足平距3米为准，厚煤层内各孔终孔的垂距不得超过1.5米。
（2）放断层及底板岩溶水的钻孔，必须沿掘进方向的前方及下方布置。
底板方向的钻孔不得少于2个。
4、探水钻孔超前距离和止水套管长度符合以下要求：
探放小窑老空积水和本矿老空积水的超前钻孔，一般超前距离不得小于10-20米，各煤矿可根据水压情况具体规定超前距。
八、工作准备
（1）探放水前必须检查排水管路，水泵，使其能够正常运转，使
用。
水渠清理干净。
排水系统不能满足需要时必须增加设备，管
路，保证排水工作的需要。
（2）在探放地点准备一定数量的堵水材料，如圆木，木塞，木板，黄土，水泥，沙子，斧头，锯，便于处理意外情况。
（3）每班有专人测量瓦斯，超过1%时立即停止工作，加强通风。
（4）在探水前把探水地点前后3米加强支护，支架0.4米一付。
帮顶背实。
对煤壁松软，膨胀地点处理好。
探水钻拆除后把探眼周围进行支护，要求牢固。
（5）每班有人员清理水沟里的浮煤，杂物，保证水沟畅通。
（6）探放地点尽量安排在新鲜风流中，不能保证时必须架设局扇，局扇停转必须及时检查处理，保证通风，位置符合要求，风筒悬挂整齐，接头严密不漏风。
（7）矿井保证有安全可靠的供电电源。
（8）探水地点设专用电话，各有人地点有电话，便于有灾害时人员能够及时撤退。
（9）水探通后不得当场退下钻杆，先撤出井下所有人员，汇报主管领导，安排专人观察涌水变化，根据流量变小逐步活动钻杆，再观察水流量，每次退出钻杆不超过10米，最后15米不得退出，到把水放完才可以退出。
（10）有备用的钻杆和钻头。
（11）放水过程时，有两个人在现场观察，一名是瓦斯检查员，每班检查瓦斯两次，气味有异常情况时增加检测次数，发现有毒有害气体超限立即通知下风处工作人员，然后处理。
在流水有异
常时通知井下所有人员撤退。
（12）有控制探眼水流量的工具或者设施。
（14）在矿井的运输水平设防水墙，准备足够的木板，装有黄土的麻袋，圆木。
（15）在探通地点外挂牌管理，禁止非检查人员进入。
九、避灾路线
放水前必须有矿领导检查第一安全出口，第二安全出口，其它人员行走路线，有问题及时处理，保证放水时畅通。
发生水灾时车场人员可以从第一安全出口或者第二安全出口撤退。
昌吉市洪沟红岩煤矿
2010年5月
目录
一--------------------------------------------------------------------矿井水文情况
二--------------------------------------------------------------------水灾条件分析
三--------------------------------------------------------------------矿井突水预兆
四-----------------------------------------------------------矿井探放水人员组织
五-----------------------------------------------------------------------探放水方案
六-----------------------------------------------------------------------探放水施工
七-----------------------------------------------------------探放水安全技术措施
八-----------------------------------------------------------------探放水准备工作
九--------------------------------------------------------------------------避灾路线
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