1903泄水巷探水设计.docx

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1903泄水巷探水设计

内蒙古鄂尔多斯煤炭有限责任公司煤矿

1903泄水巷探放水设计及施工安全技术措施

施工单位：

编制：

魏德海李飞龙

施工队长：

日期：

2014年3月15日

1903泄水巷探放水设计及施工安全技术措施

1、水文地质说明

（1）概况

本矿井井田位于桌子山煤田东南部，总体地形东南高西北地，海拔标高1375~1424.4m，区内地形较为平缓，多为低矮山丘，地面植被稀少，具有侵蚀性高原荒漠—半荒漠丘陵地貌特征。

区内地表水系不太发育，沟谷平缓，均向北流入井田北部边界以外的棋盘井沟。

所有沟谷均只在雨季暴雨过后形成短暂洪流。

矿区气候干燥，冬寒夏热，多风少雨，降水量少，蒸发强烈，蒸发量是降雨量的22倍。

由平均降雨量与蒸发量计算所得区内的干燥度为22.04,年潮湿系数为0.045。

因此，本区属于典型的干旱大陆性高原气候区。

矿区松散层潜水主要接受大气降水的垂直渗入补给，其次接受区外上游潜水的迳流扑给。

由于本区降水量小，所以潜水的补给量也较小。

潜水一般沿河流流向迳流，即向北及西北方向迳流。

潜水的排泄方式有：

沿河流流向的迳流排泄、人工挖井开采排泄、强烈的蒸发排泄以及向深部承压水的渗入排泄。

矿区基岩承压水主要接受区外地下水的侧向迳流扑给，此为上部潜水的渗入补给，在零星出露处也直接接受大气降水的垂直扑给。

承压水一般沿地层走向向北迳流。

承压水仍以侧向迳流排泄为主，次为人工开采排泄。

（2）矿区水文地质条件

1、含隔水层水文地层特征

第四系（Q）松散层潜水含水层岩性为灰黄色残坡积亚砂土、砂及砾岩，风积砂、冲洪积砂岩层等，在全区分布较为广泛。

残坡积物与风砂积多分布在山坡之上，一般透水不含水。

冲洪积砂砾岩主要分布在较大沟谷及阶地之上，构成松散层潜水的主要含水层。

据邻区阿尔巴斯煤矿资料：

地下水位埋深4.20~4.80m,涌水量Q=0.003~0.005/s,PH=7.4,水质一般较好。

含水层的富水性较弱，由于大气降水的补给量小，所以补给条件较差，潜水含水层与下部承压水含水层的水力联系较小，而与地表短暂的洪水水力联系密切。

第三系（R）半胶结岩层潜水含水层岩性以紫红色砂砾岩、砂及亚粘土为主，呈半胶结状态，底部偶夹砾岩层，坚硬，在区内分布较广，主要分布在矿区东南部。

据水文地质测绘成果及钻孔简易水文地质观测结果，含水层富水性极其微弱，补给条件差，与相邻含水层的水力联系微弱。

二叠系（P41）~三叠系（T）碎屑岩类承压水含水层岩性为杂色中粗粒砂岩、砂质泥岩，夹泥岩及粘土岩。

全区赋存，地表仅零星出露。

据相邻矿区资料：

含水层厚度一般大于100m,单位用水量q=0.109~0.000303L/s·m，渗透k=0.119~0.00257m/d，水质较差，PH>12，为碱性水，含水层的富水性弱，局部中等。

由水质情况分析，含水层的迳流条件与补给条件均较差，与相邻含水层的水力联系较小。

二叠系（P31）相对隔水层岩性由灰色、灰绿色泥岩、砂质泥岩及煤线组成，隔水层的厚度一般在10m左右，在区内厚度较稳定，分布较为连续、广泛，隔水性能较好。

石灰系（C）~二叠系（P21）碎屑岩类承压水含水层岩性为灰白色、灰中色细粒砂岩，深灰色砂质泥岩，夹泥岩及煤层。

全区赋存，地表无出露，含水层厚度3~49m，平均28m。

根据邻区Q02号钻孔抽水试验结果：

地下水埋深70.20m，水位标高1281.28m，水位降深S=58.18m，用水量Q=0.400L/s,单位涌水量q=0.00688L/s·m，渗透系数K=0.0109m/d,水温12˚C，溶解性总固体1687mg/l，PH值为7.3，地下水类型为Na~Cl·SO4型水。

由此可知，含水层的富水性弱，导水性能较差，水质也较差，地下水的补给条件与迳流条件也较差。

因受二叠系（P31）隔水层的阻隔，含水层与上部含水层的水力联系较小。

该含水层为矿区的直接充水含水层。

2、断层的导水性及其对矿床充水的影响

矿区断层较为发育，主要断层有苛素乌断层，F29正断层，另外还发育有苛素乌背斜。

根据水文地质测绘结果以及邻区R06钻孔资料，逆断层用水量Q=0.109L/s，单位涌水量q=0.00471L/s.m，逆断层的富水性与导水性较弱，对矿床充水的影响较小，而正断层的富水性与导水性一般较强，对矿床充水的影响也较大。

3、地表水、老窑水对矿床充水的影响

矿区地表水系不太发育，大小沟谷均无常年地表径流，只有在雨季暴雨过后会形成短暂的洪水。

地表洪水一般通过井口和封闭不良的钻孔等通道直接向井下充水，也可通过断层破碎带间接向矿井充水。

因此，必须做好井口等人工通道的防洪堵水工作，并在断层带附近留设断保煤柱，以防地表水涌入井下。

矿井周围内没有老窑分布，目前在本井田邻区北、东北方向上有扩建设计能力1.2Mt/a的棋盘井三号井和设计能力1.5Mt/a神华利民煤矿，其中已建成棋盘井三号井生产过程正常涌水量在45m3/h左右。

神华利民煤矿生产过程正常涌水量在m3/h左右。

在其南部有神华蒙西棋盘井煤矿，设计能力3.0Mt/a，生产过程正常涌水量在m3/h。

此外在本矿东、西方向均无矿井。

但值得注意的是，周边已有矿井因上部（浅部）过去小窑滥挖乱采且越界开采而勾通了集水老窑或地面河槽塌裂，已发生过严重透水事故。

因此，老窑水和与地表塌裂涌人井下的地表水对矿床充水的影响很大，应引起高度的重视。

（三）矿井涌水量预测

本井田第四系及第三系含水层的富水性弱，涌水量较小，非煤系地层基岩承压水的富水性弱，局部中等，二者均与煤系地层基岩承压的水力联系较小。

苛素乌逆断层的富水性与导水性较弱，F29正断层的富水性与导水性较强，但规模较小。

矿床的主要充水因素是煤系地层承压水。

“井田勘探报告”根据本区水文地质条件，选用两种计算方法，预测了煤系地层承压水对矿坑的涌水量，预测结果见表1-2-8。

本预测是整个井田开采时所形成巷道系统最低开拓水平的涌水量，建矿初期局部开采时，矿坑涌水量可能较小，但当巷道沟通导水断层或集水老窑时，矿井涌水量则会明显增大，甚至发生透水事故。

矿坑涌水量预测结果表

表1-2-8

计算方法

大井法

集水廊道法

Q（m3/d）

1757

1446

（4）利用矿井涌水为供水水源的评价

矿区含水层的富水性均较弱，地下水资源较为贫乏。

从表面看，预测的矿坑涌水量较大，但这是全矿区最低开采水平的涌水量，未来煤矿分片分水平逐步开采，涌水量会减少，地下水水质较差，溶解性总固体含量高，碱性大，

不宜直接作为供水水源，可通过水质净化处理后作为工业用水水源。

（5）水文地质勘探类型

棋盘井矿区深部一井田的直接充水含水层以孔隙含水层为主，裂隙含水层次之，直接充水含水层的富水性弱，补给条件迳流条件较差，直接充水含水层单位涌水量q<0.110/s.m,苛乌苏逆断层的导水性弱，F29正断层有一定导水性，但规模较小。

区内无地表水体，水文地质边界较简单。

因此，矿区水文地质勘探类型为第一~二类，第一~二型孔隙~裂隙充水的水文地质条件简单~中等的矿床。

（六）泄水巷掘进及预计水文及地质情况：

1、根据1903运输顺槽工作面实际揭露综合比，9号煤顶板为灰色泥岩、泥质页岩、细粒砂岩等，局部有厚度300—1000mm的伪顶随掘随落掉。

底板为灰色泥岩、泥质页岩。

煤层厚度较稳定大部在3m左右。

2、根据目前揭露1903运输顺槽布置在9号煤中掘进来看，9号煤构造形态基本——向南西倾斜的单斜构造，地层产状平缓，倾角一般为5˚~8˚。

9煤顶板层状砂岩中含裂隙水，裂隙水赋存量大，厚层状砂岩中裂隙水会通过断层面、裂隙渗入巷道内，泄水巷在掘进过程中局部会出现淋水、滴水现象，局部淋水量有可能会加大。

3、泄水巷原设计施工741.28m现已施工完毕，经公司及矿领导研究决定，现准备反向掘进泄水巷，为确保施工安全，加大防治水力度，要求该巷道必须先探后掘。

4、1903泄水巷

布置在9#煤层中，泄水巷向东掘进与1903运输顺槽平行掘进，揭露煤层较稳定，有可能顶板也有淋水，（预计有顶板裂隙水3~5m3/h）施工队在掘进过程中一定坚持“有掘必探，先探后掘”的探放水原则。

（7）邻近矿的关系

邻近的两矿均为新建进，地质情况比较简单，无老窑积水，本矿不受邻近矿的影响。

二、探水的原则目的、原则

1、探水的目的：

探水系指采矿过程中用超前勘探的方法，探明采掘工作面、顶底、侧帮和前方的含水构造及陷落柱充水含水层、积水老窑等，含水体系的具体空间位置和产状等，其目的是为有效地防止矿井水害做好必要的准备。

2、探放水的原则：

采掘工作面必须执行“八字”方针，即：

“有掘必探，先探后掘”的原则，《煤矿安全规程》第286条规定，遇到下列情况必须探水：

（1）.接近水淹的井巷、老窑或小窑时；

（2）.接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时；

（3）.打开隔离煤柱放水时；

（4）.接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时；

（5）.接近有出水可能的地质钻孔时；

（6）.接近水文地质条件不清的区域时；

（7）.接近有积水的灌浆区时；

（8）.接近其他可能突水的地区时。

三、巷道布置及探放水设计说明

泄水巷平行布置于1903运输顺槽间距30m，方位270˚35'06"，煤层倾角坡度约2˚~8˚上山沿9#煤顶底板（破顶沿底）掘进。

（1）支护方式（巷道掘宽×高：

3.4×3.0m）

泄水巷顶板采用锚网、钢筋梯、锚索托梁，帮锚杆及木托盘支护方式：

顶板、两帮选用Φ18*2000mm左旋螺纹钢锚杆，顶板锚杆间排距800*800mm;（锚杆每排5根）、挂钢筋网Ф6×1000×2000mm，网孔规格100*100mm;12#铁线绑扎，间距300mm，角型链接。

两帮锚杆及木托盘，木托盘200×300mm。

帮锚：

间排距1000×800mm，加木托盘200×300mm；

顶锚钢筋梯Φ12×80×3200mm圆钢加工制作；

锚索Φ15.24×6500mm，托梁采用12#槽钢120×2000mm，锚索孔间距1600mm，托梁排距2000mm，（梁对梁2000mm）。

（2）探放水设计

1903泄水巷设计全部依据《煤矿防治水规定》的要求编制。

（1）超前距离：

根据本矿的水文地质条件来看，预计水压小于0.1MP。

探钻深度为100m，预留超前距离为30m,掘进70m，设置φ108止水套管的长度不小于5m，并配套φ108截水阀门。

套管固定采用管卡钢板卡在钢管上，管卡钢板用φ18×2000mm的做旋螺纹钢锚杆固定，树脂k2835锚药4支锚固。

（2）帮距：

为使巷道两帮与可能存在的水体之间保持一定的距离，帮距为20m。

（3）钻孔参数的的确定

1、因1903运输顺槽已掘进完毕，1903泄水巷与其平行（反向掘进），巷道涌水情况基本探明，布孔考虑2个。

2、扇形布置钻孔：

共打2个钻孔，钻孔布置在巷道中间右侧、中各一个，分别为1#、2#、钻孔；1#孔为中心孔沿巷道掘进方向、坡度探孔；2##钻孔沿巷道左帮与巷道水平夹角为11.5˚方向探钻，钻孔倾角按煤层坡度施工。

3、钻孔直径：

55mm；

4、钻孔沿煤层倾向呈扇形布置，探100m，掘70m，预留30m孔深。

掘70m后再重新进行下一次钻探100m。

5、探放水要有“探放水记录”，在工作面迎头要有《探放水管理牌板》。

详细钻孔布置方式见附图。

4、探放水施工技术要求与采掘工作的安全规定及安全技术

措施：

（一）、探水钻的型号及说明

探水钻型号：

ZYJ-770／180型

电机功率：

22KW-型号YB2-160M-4

转速：

180转/min

钻孔最大探孔深度：

岩巷及半煤岩217~230m，煤巷240~260m。

重量：

344.5kg

钻杆直径：

Ф55mm

钻头选用：

Ф80mm、Ф100mm

（二）、探放水施工准备

1、钻孔施工前，必须了解过程设计的目的、任务，严格按照作业规程施工；

2、工作地点打钻前必须保证局部通风机正常供风，在打钻过程中不得停风，并有可靠的风电闭锁装置，特殊情况停风时，必须按规定撤出施工地点所有人员；

3、打钻时，必须加强原有的支护；改变支护方式应制定安全措施，报生产技术部批准后再进行施工。

4、打钻时要严格按照地质技术人员、测量人员标定的空位及施工措施中规定的方位、角度、孔深等进行施工，不经技术人员同意不得擅自改动；

5、加强钻场附近巷道的支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和挡板；

6、清理巷道，挖好排水沟，探水钻孔深位高于巷道低洼处，必须配备与探放水量相适应的排水设施。

（备用2台潜水泵，100m，排水量不小20m3/h，并安装好排扬程不小于水管路。

）

7、在打钻地点或附近安设专用电话，保持通讯畅通；

8、每次打钻前，检查钻杆接头的牢固情况，严防脱钻事故的发生，钻杆要达到不阻塞，不弯曲、丝扣不磨损；

9、地测部门技术人员和探放水人员必须亲临现场，依据设计，确定钻孔的位置、方位、深度以及钻孔的数目等。

（3）探放水注意事项和技术要求

1、要对钻场前后20m周围的巷道进行加密支护，确保巷道无空顶、帮现象。

保证钻探人员的人身安全；

2、钻孔施工受调度室统一调度，发现异常情况及时通知调度室，施工现场设电话一部，随时和调度室联系，为保证电话畅通，每班在开工前，先和调度室通一次话，保证电话的畅通。

3、探钻期间，严禁随意切断钻机电源，加强机电检查，杜绝失爆现象的发生，机电系统保证排水为双电源，同时加强中央水泵房的检修，确保中央水泵房水泵的完好。

（4）安全技术措施

1、探水钻入井前严格按照机电设备标准进行检查，试运转后在入井安装使用。

使用时严格按照操作规程进行操作，保证钻机牢固，不移位；

2、在进行施工钻孔前，必须完善探水地点的排水设施；

3、钻孔施工前，检查排水管路、排水泵、供电系统等是否正常；

4、机电部要加强供电系统的管理，严禁停电事故的发生。

5、每班必须配备熟练的水泵司机值班，并严格执行交接班，保证钻孔出水后水泵及时排放；

6、施工现场必须配备“瓦斯”监测便携仪一台，有专人看管检测瓦斯浓度，如瓦斯浓度超限立即查明原因并处理；

7、探放水期间，由探放水小组统一平衡解决探放水期间出现的各种问题；

8、在探水钻钻进时，发现煤层松软、片帮、来压或钻眼孔内水压、水量突然增大和钻孔透水等透水征兆时，应立即停止钻进，但不得拔出钻杆；

9、当发生灾害事故时，所有人员要保持头脑清醒，迅速查明险情，按正确的避灾路线撤出，并及时向调度室汇报。

10、矿井透水预兆

（1）发潮：

煤本身是不透水的矿物体，但当受到一定压力水的作用，仍会有部分的水分浸到煤体里去。

因此，当采掘工作面临近积水区时，就会发现局部的或大面积的发潮现象，这种发潮现象并不完全是由于接近水区的缘故，遇到底板岩层为透水岩层时，也常使煤体有发潮现象。

（2）发汗：

当工作面接近积水区时，因水压的作用，通过煤的层理、节理、水就透过煤壁并聚成水球现象，看起来就像人出汗一样。

（3）流水或滴水：

这种现象是发汗进一步发展的结果，证明工作地点与积水区的距离越来越近了，也证明隔水煤墙越来越软，隔水性越来越差，抗压能力越来越小，总体情况越来越严重。

这时必须百倍警惕，采取措施加紧处理。

（4）挂红：

这种现象往往是流水现象出现后产生的。

这种现象说明水内含有铁的氧化物，或硫铁矿物等，出现“挂红”一般认为是接近老空积水的象征。

（5）空气变冷：

工作面接近大量积水区以后，影响工作面气温降低，感到发冷。

（6）硫化氢气味加大:

硫化氢气体也是老空区的产物。

因此，当工作面接近老空区时，有时可嗅到硫化氢的气味。

（7）水叫：

一般有两种声音：

一种是：

“嘶嘶”的声音，这种声音，很象低沉的雷鸣声或不开锅的声音，这是因为水位有了变动或受滚动岩石撞击影响的结果。

（8）钻孔底发软或出水：

用探水钻或用掘进风钻探钎探水时，如发现钻孔底发软，钻屑发潮，就说明钎子快到积水区，如继续钻就有出水的可能。

5、发生水害时的避灾路线

在探水钻钻进时，发现煤层松软、片帮、来压或钻眼孔内水压、水量突然增大和钻孔透水等透水征兆时，应当立即停止钻进，但不得拔出钻杆，立即向调度室汇报，派人监测水情，发现情况紧急，应当立即撤出所有人员，然后采取安全措施进行处理。

当打钻时，发现水量增大、情况危急时，探水工必须立即向调度室汇报，调度室接到电话后立即通知井下所有人员回撤到+1146水平车场。

并通知包括胶带大巷、轨道大巷、回风大巷掘进作业人员、1903运输顺槽掘进人员、1903回采作业人员、1902回采工作面人员以及所有生产辅助人员，具体回撤路线按照本工作面《掘进作业规程》中规定的避灾路线快速撤离，等险情警报解除后方可回到工作面进行恢复生产。

六、通风措施和瓦斯检查制度

（1）探放水通风

巷道施工过程中，采用压入式通风，局部通风机安装在1903运输顺槽入风新鲜风流中，然后将新鲜风压入工作面迎头，巷道的回风风速不得低于0.15m/s。

在打钻时，探水钻工需将风筒延伸到工作面距迎头5m处。

在打钻过程中不得停风，并有可靠的风电闭锁置，特殊情况停风时，必须按规定撤出施工地点所有人员。

（2）瓦斯检查制度

在探放水过程中，必须配备便携式瓦斯检测仪一台，以便随时检查瓦斯浓度。

瓦斯监测探头CH4、CO吊挂距工作面5m。

瓦斯检查员在探放水前对工作面迎头进行瓦斯检测，在打钻过程中也要进行瓦斯检查，如瓦斯浓度达到1%时，必须停止钻进，工作面所有设备断电，进行排放瓦斯，探水过程中只有在瓦斯不超限的前提下方可钻进。

7、防排水措施

我矿水文地质情况比较清楚，本次探水结合1903运输顺槽在掘进期间实际揭露情况，1903泄水巷在掘进过程中预计的最大涌水量不会超过5m3/h。

如果探出涌水泄水巷下部已形成排水系统，排水点设有两台220kw主排水泵，一用一备采用六寸管路排水，水泵排水能力110m3/h能够满足排水需要。

（三）排水管路：

泄水巷内设一趟6寸排水管，经1903运输顺槽（回顺）排水管路排到轨道大巷水沟至+1146m水平车场水沟进入水仓，通过中央泵房排到地面。

八、水灾--避灾路线：

1、泄水巷→1903运输顺槽→轨道大巷→+1146车场→副井→地面

2、泄水巷→1903运输顺槽→轨道大巷→医疗硐室→主井→地面

九、附：

1、泄水巷探水钻孔设计平面图、剖面图。

2、避灾路线图