防治水专项安全技术措施.docx

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防治水专项安全技术措施

目录

第一章工程概况2

第一节　工程简介2

第二节　编制依据2

第二章水文地质概况2

第一节水文地质概述2

第二节主要含水层3

第三节涌水量预测5

第三章综合防治水方案6

第一节防水方案6

第二节堵水方案7

第三节疏水方案9

第四节排水方案9

第五节截水方案10

第四章防治水管理措施10

第五章水害事故处理措施12

第六章避灾路线图13

任家庄煤矿副立井井筒防治水方案

第一章工程概况

第一节　工程简介

任家庄煤矿隶属宁鲁煤电有限责任公司，由中煤科工集团武汉设计院设计。

我项目部负责承建施工的任家庄煤矿副立井井筒，井筒设计净直径为9.4m，净断面69.4m2，深度为657.5m（不含水窝），设计临时支护形式为锚网支护，永久支护形式为钢筋砼/砼，厚度为650mm/600mm，砼强度为C45～C55.

第二节　编制依据

1、任家庄煤矿井筒检查孔地质报告

2、煤矿安全规程（2010版）

3、煤矿防治水规定（2009版）

4、副立井施工组织设计

第二章水文地质概况

第一节水文地质概述

一、水文地质条件概述

任家庄煤矿属于陶灵盐台地古西河段，属黄河水系，黄河在含煤区西部流过。

本区一般高于黄河，地形切割较浅，沟谷开阔短浅，比降大，降雨排泄快，不利于渗透聚集，水系不发达，地下水补给条件差，含水微弱。

地下水类型主要为松散岩类孔隙水和岩层空隙裂隙水。

二、地下水赋存条件及岩类特征

第四系松散岩类含水层特点：

分布广，厚度不大，一般在20m左右，水量小，主要接受大气补给。

古近系含水层，古近系由红色粘土类、粉砂类岩层组成，其底部为一层砂砾岩，该含水层虽受水面积较大，补给差。

由于上部巨厚的粘性土遮盖，及良好的地表径流条件，大气降水又以山洪急流顺沟排出，蒸发，只有少部分降水通过上覆岩层缓慢渗透，补给地下水。

基岩裂隙空隙含水层，主要由石炭二叠系煤系地层的砂岩裂隙孔隙水含水层组成。

岩性以砾细砂岩为主，含水性弱。

该含水层主要受古近系砾岩含水层补给，其富水性取决于古近系含水层的富水性。

本井田基岩地下水受丁家梁背斜控制成为该区地下水天然分水岭，使基岩地下水向东西两侧排泄。

据钻孔水位标高显示，南东高，北西低，地下水流向近北西向，水量由南往北有明显增加的趋势。

第二节主要含水层

根据《宁夏煤业集团任家庄煤矿井筒检查孔地质报告》地质资料，影响任家庄煤矿煤层开采的主要含水层有：

二叠系下统山西组～石炭系太原组孔隙裂隙含水层（IV），二叠系下石盒子组孔隙裂隙水含水层（III）。

古近系碎屑岩类基岩风化裂隙带隙裂含水层（II）及第四系孔隙潜水含水层（I）。

根据任家庄煤矿井筒检查J3孔测井解释含水层：

（一）第四系孔隙潜水含水层（Ⅰ）

J3孔揭露厚度为8.66m，岩性为风沙土、粘土夹砾石，含水极弱，该含水层未进行抽水试验。

（二）古近系碎屑岩类及基岩风化裂隙带孔隙裂隙含水层（Ⅱ）

本次J3孔揭露厚度为176.17m,测井解释含水层2层，含水层厚度16m（189～202m,212～215m）,含水层岩性为细粒砂岩、中粒砂岩，局部斜交裂隙发育，部分充填泥岩或方解石脉，为弱含水层。

抽水试验结果，净水位埋深为59.33m，净水位标高为1250.67m水位降深66.99m，涌水量0.46m3/h。

（三）二叠系下盒子组孔隙裂隙含水层（Ⅲ）

根据已有资料分析，二叠系下盒子组影响煤矿开采的主要为二叠系下盒子含水层，含水层厚度14.73～47.42m，平均厚度为28.33m，岩性为中、粗粒砂岩，疏松，裂隙发育

据井田勘探406号孔抽水试验结果，水位埋深为12.26m，高出顶板175.46m,为承压水。

水位降深15.253m，单位涌水量0.151L/s.m，富水性较好。

据井筒检查孔检1、检2号孔抽水试验结果，水位降深31.87m，涌水量0.00016L/s。

富水性较差，属极弱含水层。

据井筒检查J3孔抽水试验结果，净水位埋深为116.45m，净水位标高为1193.55m水位降深24.65m，涌水量为2.172L/s（7.819m3/h）。

富水性差，属弱含水层。

勘探区地貌起伏不大，以丘陵、沟谷为主，大气降水稀少，蒸发量大，降水多以地表径流排走，地下水含水层补给量极少，含水层地下水储量以静储量为主。

第三节涌水量预测

副立井井筒涌水量预测表

表1

孔号

含水层岩性

起止深度（m）

厚度（m）

含水

层名

称

渗透系数（m/d）

影响

半径

（m）

水位

深度

（m）

涌水量（m3/h）

J3

粘土夹砾石

4.7～8.75

4.05

Ⅰ

﹨

﹨

﹨

﹨

细粒砂岩

189～202

13

Ⅱ

0.01117

150.75

142.67

1.532

细粒砂岩

212～215

3

0.1117

164.49

155.67

0.377

细粒砂岩

228～233

5.5

Ⅲ

0.0914

353.87

117.05

3.521

中粒砂岩

细粒砂岩

226.5～282

15.5

0.0914

500.49

165.55

12.282

细粒砂岩

301～303.5

2.5

0.0914

565.49

187.05

2.312

细粒砂岩

326～329

3

0.0914

642.59

212.55

3.072

细粒砂岩

366～369

3

0.0914

763.52

252.55

3.529

细粒砂岩

390～392

2

0.0914

833.05

275.55

2.524

细粒砂岩

429～434

3

0.0914

960.03

317.55

4.249

细粒砂岩

粗粒砂岩

499.8～507.5

7.7

0.0914

1180.73

390.55

12.916

粗粒砂岩

515～517

2

0.0914

1210.96

400.55

3.425

粗粒砂岩

537.7～550.45

12.75

0.0914

1312.09

434

21.954

中粒砂岩

578.5～582.7

4.2

0.0914

1409.59

466.25

8.153

中粒砂岩

600～604

4

0.0914

1473.98

487.55

8.057

粗粒砂岩

636.6～637.6

1

0.0914

1575.56

521.15

2.145

粗粒砂岩

640～641.78

1.75

0.0914

1588.11

525.3

3.75

粗粒砂岩

中粒砂岩

647.5～664.3

16.8

0.0914

1656.28

547.85

37.276

中粒砂岩

679.7～682.7

3

0.0914

1711.91

566.25

6.842

小计

137.92

采用大井法计算，预计副立井井筒总涌水量为3310.08m3/d，即137.92m3/h。

第三章综合防治水方案

为安全起见，坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的原则安全施工方针，井筒掘砌期间，井筒涌水的主要来源，一是井壁淋水，二是荒径岩帮出水，三是底板涌水。

施工时采用“防、堵、疏、排、截”五字防治水方针，进行综合治理。

第一节防水方案

一、超前探水

1、过含水层段

采用潜孔钻机探水。

沿井筒R=4700，半径均布8孔，眼底超出荒径3m。

过含水层之前根据岩性对比准确确定探水参数，届时提前专门编制详细的过含水层施工措施。

2、过非含水层段

过每一层岩层前（确定含水层除外）掘进前必须先探后掘。

探水采用潜孔钻机。

根据探孔水量若低于10m3/h以下则强行通过，若在10～20m3/h采取工作面直接堵漏注浆，若在20m3/h以上则采取工作面打滤层止浆垫，潜孔钻机打钻注浆。

二、增强职工意识

煤层或岩层透水前，一般都会有一些征兆。

井下工作人员都应该熟悉发生透水事故前的征兆，以便及时采取防范措施。

透水前的征兆有以下几条：

1、井壁挂汗

这是积水透过岩石微小裂隙时，凝聚于岩壁表面的一种现象。

2、工作面井壁淋水加大，或出现压力水头。

3、工作面温度降低。

工作面可见到淡淡的雾气，使人感到阴凉。

4、水叫。

煤层或岩层裂隙中有水挤出，发出“嘶嘶”的响声，有时还可听见像低沉的雷声或开锅水声。

5、工作面有害气体增加。

因为积水区都有气体向外散出，工作面二氧化碳、硫化氢等气体含量明显增大。

上述特征，并不是每次透水前都会出现，应对现场情况及时分析，根据情况采取相应措施。

第二节堵水方案

一、工作面预注浆

若通过探水测定井筒涌水量大于10m3/h时，根据《煤矿安全规程》要求进行井筒工作面预注浆堵水。

（一）钻孔和钻孔布置

钻孔使用QZJ-100B型潜孔钻机，孔径φ75mm，孔数取10～12个，注浆段高及深度届时视探水情况、含水层深度等具体确定。

钻孔按同心圆布置，井内布孔圈至井筒的净径距离为0.5m，钻孔带径向切向钻进，角度以终孔位置超过井筒净径2.0m为准计算确定。

使用两台钻机同时作业，钻机固定在钻架平台上。

（二）止浆垫设计

工作面预注浆优先考虑采用岩帽止浆法，注浆段的止浆岩帽取10m（具体厚度应根据含水层静水压力计算的注浆终压进行调整）。

方法如下：

当井筒掘进到离含水层10m位置时停止掘进，对预留岩帽进行钻孔和耐压试验。

钻孔孔径为φ130mm，埋设φ108mm孔口管。

孔口管安装安全闸阀并加设防喷装置。

用清水进行试压，如达到设计终压而岩帽无跑水现象，即证明合格；如遇少量跑水，可进行注浆加固；如围岩破碎及经计算预留岩帽过厚，则采取施工砼止浆垫，砼止浆垫厚度应根据含水层静水压力计算的注浆终压进行调整）,以确保注浆顺利进行。

（三）钻孔施工

钻进过程中若遇钻孔涌水量超过5m3/h，或因岩石破碎塌孔打不下去时，停钻注浆，否则一直钻进直至终孔。

钻孔的施工顺序：

1、奇数孔先于相邻的偶数孔施工，并兼做注前水量检查孔，主要解决较大裂隙的封堵，并有利于合理使用注浆压力和浆液浓度。

2、偶数孔后于相邻的奇数孔施工，可兼做注浆质量中检孔和终检孔，主要解决细小裂隙的封堵，采用间隙孔交替施工，渐进检查的方法，能及时发现问题，修正注浆参数。

（四）注浆材料及注浆量预计

采用32.5R普通硅酸盐水泥浆液，另掺入水泥重量0.5%的食盐和0.05%的三乙醇胺作为外加剂，外加剂起速凝早强作用。

浆液的注入量按下式进行估算：

V=nAHπR2ηβ/m

式中：

n——注浆孔数

A——浆液消耗系数，取1.5

H——注浆段高

R——浆液有效扩散半径，取4m

β——浆液充填系数，取0.85

m——结石率，取0.85

η——裂隙率，取2%

浆液注入量届时以现场签证量为准。

（五）注浆压力：

注浆终压按静水压力的2-2.5倍确定。

（六）注浆管路：

利用井筒内吊挂的Ф57×7mm供水管作为输浆管路。

二、壁后注浆方案

当井壁淋水过大影响施工，或强行通过预留导水管水量过大时，总水量超过10m3/h采取壁后注浆。

井筒落底后，井壁淋水量超过6m3/h采取壁后注浆，具体注浆方法专门编写措施。

第三节疏水方案

若通过探水测定井筒涌水量小于10m3/h时，可强行通过。

通过时可采用导水法。

在支护井壁落模前必须用导水管把水导到模板以外。

导管采用高压胶管，打眼固定在井筒荒径上，然后用塑料板把含水区域封闭起来打眼固定，导水管从模板刃脚处导出，下一模浇注砼时，把导管从接茬窗口拉出，水导到模板外，7天后把导水管扎紧即可。

技术员记录下准确出水部位选择适当时机进行壁后注浆封堵裂隙。

第四节排水方案

由于井筒含水层涌水量受裂隙发育程度影响不排除有突水危险，因此，施工前必须完善排水系统，防止涌水后造成淹井事故。

排水管选择Ф108×6mm无缝钢管，稳绳悬挂。

在井筒涌水量小于5m3/h时，工作面利用风泵通过2'高压软管排至矸石吊桶随矸石排出；当井筒涌水量大于5m3/h时小于10m3/h，利用风泵经2'高压软管将水排至吊盘水箱内，再运行吊盘上安装的DC45-80m3的卧泵，将水排至地面；若通过探水测定井筒涌水量大于10m3/h时，根据《煤矿安全规程》要求进行井筒工作面预注浆堵水。

第五节截水方案

当含水层未探出水而井筒揭露个别裂隙水或非含水层因构造出现少量涌水时，在吊盘上方安设截水圈把水导入吊盘水箱内用卧泵排至地面。

可减少淋水进入模板。

为了保证砼施工质量，防止淋水进入模板内，在单缝金属液压模板稳好后，在模板上口与井壁之间抹一层50mm厚胶泥，可防止淋水进入模板内。

第四章防治水管理措施

1、施工中严格按照措施规程施工，坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则。

探水工作由专业人员现场指挥，仔细观察，详细记录。

2、加强对职工进行防治水知识培训。

使其掌握正确的防治水方法和避灾知识。

3、地质人员应下井搜集地质资料,对照现有地质资料,做好地测预报工作,认真分析、了解井筒穿过的含水层数量、埋深、厚度、赋水性、水质、静水压、水力联系、补充水源等。

4、井筒通过含水层前，提前进行探水，并根据涌水量的预测数据，按照《煤矿安全规程》第277条规定，采取合理的治水方案，工作面预注浆或强行通过壁后注浆，保证井筒安全、快速、打干井目标。

①、单层涌水量小于10m3/h的含水层段，应强行穿过。

②、单层涌水量大于10m3/h，且含水层层数较少，或层段分散的地段，应进行工作面预注浆或短探、短注、短掘的施工方案。

③、单层涌水量大于10m3/h，且含水层层数较多，层段又较集中的地段，应进行地面预注浆或长段工作面预注浆。

④、对于采取何种探水、注浆堵水的施工方案，还应结合施工的深度及其他因素综合考虑。

5、井筒穿过含水层时，应及时根据含水地层的岩性、产状、构造（断层、裂隙带、破碎带、陷落柱等），采取相应的防范措施。

6、井筒施工通过一个含水层后，根据实际情况及时采取壁后注浆进行防治水。

7、井筒采取工作面探水时，工作面深度的静水压力较大时，施工中应制定切实可行的防喷措施，防止突水淹井。

8、排到地面的矿井水，必须采取堵漏、挖沟排（截）等措施，避免再次渗入井下。

9、井筒施工期间，每月应定期对正常涌水量及水质进行观测化验，对重要的出水点要增加观测频次。

10、井筒施工期间，在初揭开以及穿过含水层时，各进行一次实际涌水量观测。

11、井筒穿过含水层施工时，放炮前及放炮后要及时观测地面预注浆效果，为适时进行工作面预注浆封水提供决策依据。

12、进入煤层顶底板内掘进，导水裂隙带波及范围内存在强含水层时，必须在掘进前对该含水层采取疏水降压或注浆堵水等措施，在有充分防范措施条件下才能进行掘进。

13、完善排水系统，保证足够的排水能力。

14、注浆机具检修完好,如出水立即转入注浆堵水工作。

15、探水前准备好防突发水的注浆管、高压阀等，以便出水时及时埋管关阀。

如打钻施工孔口管上安设防突水装置。

16、迎头工作面至吊盘安设钢丝绳软梯,井筒内布置安全梯。

万一出现水量过大,现场无法控制时,人员应及时撤离,制定切实可行的措施后再处理。

第五章水害事故处理措施

当井下发生透水事故时，现场人员除应及时联系调度室，如水势凶猛，应采取以下措施：

1、出现事故时，井下人员要沉着冷静，切勿惊慌。

2、现场人员应及时了解或判断事故发生地点或灾害程度，在保证人员安全的前提下迅速组织营救，尽可能设法堵住出水点，防止事故继续扩大，或根据涌水量大小及水位变化情况，及时停开水泵，如无法抢救，应根据规定按避灾路线迅速撤离工作面。

3、项目部防治水领导小组应及时准确核查入井人数及人员姓名，防止有未升井人员出现。

4、水文地质人员应及时判断水的来源和最大涌水量，测量涌水量大小及变化，查看井下及地表水的变化情况，判断突水量的发展趋势，采取必要的措施，保护井筒及人员的安全。

5、项目部防治水领导小组根据现场情况和自身能力，迅速启动应急预案，迅速拟定并实施救灾方案和措施，做到分工明确，应对及时，必要时请求矿方及有关单位及时支援。

第六章避灾路线图

工作面——吊桶——地面

工作面——安全梯——地面

未尽事宜尽按执行《煤矿防治水规定》、《任家庄煤矿施工组织设计》和《煤矿安全规程》中的有关规定。