防治水设计方案.docx
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防治水设计方案
防治水工程设计方案和
施工安全技术措施
元宝山区平庄镇向阳一矿
第1节矿井概况.....................................................................2
第2节探水工作面现状........................................................4
第三节探水前的准备工作.......................................................6
第四节探水施工.................................................................8
第五节地面防治水...........................................................13
第六节探放老空水............................................................13
第七节区域性防治水........................................................15
第八节边界防水煤(岩)柱留设...................................16
第九节安全技术措施.........................................................16
第十节探水组织及岗位责任制.....................................21
第十一节应急救援预案...................................................23
第一节矿井概况
一、矿井水文地质概况
1957年---1967年辽煤地质局104队、155队、107队从平庄煤田普查到古山一、三井精查,先后作了大量的水文地质工作,抽水实验质量达到乙级标准。
1978年平庄矿务局地质勘察队在本区进行精查勘探时,在补77-5孔时对辉绿岩作了专门的抽水实验,质量达到乙级标准。
(二)含水层;
本区主要含水层:
第四系坡积亚粘土、侏罗系上部砾岩、含煤段砂粒岩、侵入辉禄岩含水层。
1、第四系坡积亚粘土潜水含水层
该层普遍发育,最大厚度46.3米,最小厚度2.0米,平均25.0米,上部为黄土状亚粘土,下部为紫红色亚粘土夹玄武岩碎屑,含钙质结核。
由于地貌条件所限,山坡多为透水且不含水,含水性弱,k=0.168m/d,q=0.0587L/s.m,水位标高+498m左右,水化学类型属重碳酸钙鎂水。
2、煤系地层上部砾岩段孔隙裂隙承压含水层
位于煤系上部,由于受辉绿岩侵入切割,厚度变化很大,局部被辉绿岩代替,最大厚度247.8m,平均7.86m,该层多赋存于井田北部,钻孔消耗量最大0.3m3/h。
水位标高
+488-+544m,k=0.0202-0.0383m/d,平均0.0293m/d,
q=0.007-0.00819L/s.m,平均0.0076L/s.m,水化学类型属重碳酸钾钠水
3.含煤段砂砾岩孔隙裂隙承压含水层
含煤段以煤层、泥岩为主,夹薄层砂岩,砂砾岩,受辉绿岩侵入影响,裂隙发育,钻孔施工过程中普遍漏水,最大消耗量9m3/h,一般0.01m3/h。
水位标高+485—520m,透水系数K=0.0013—0.0075m/d,平均0.00377m/d,单位用水量q=0.01478—0.00705L/s.m.平均0.00384L/s.m,化学类型属重碳酸钾纳水。
4、辉绿岩裂隙含水层
本区岩浆岩发育不均,据钻探工程实见,岩层成不规则间断性破碎,根据本井田附近钻孔抽水实验,水位标高+499m—540m,渗透系数k=0.10—0.398m/d,平均0.219m/d,单位用水量q=0.058—0.406L/s.m,平均0.173L/s.m,水化学类型为重炭酸钙镁水。
七、工程地质
(一)、煤层顶底板岩性
本区煤层顶底板岩石以中、粗粒砂岩或砂砾岩为主,泥岩或砂质泥岩次之,煤层顶板多赋存薄层泥岩。
受层间滑动而破碎。
遇水泥化膨涨,层位不稳定易脱落,属软弱结构面。
顶底板接近辉绿岩时煤层受侵入体的影响有3-5m变质,破碎带结构松散破碎,顶板压力大,不易管理。
(二)、工程地质特征
1.第四系黄土状亚粘土,亚砂土以粘土颗粒为主。
比重2.67-2.72g/cm3视密度1.51-1.89g/cm3,内摩擦角270,凝聚力0.025MPa,适于轻中型建筑。
2.煤系地层岩石工程地质特征:
本区煤系岩石通过平庄古山一井采样试验,抗压强度很低,除极少数硅质胶结的砂岩,砂质泥岩外,抗压强度不超过20MPa,谱氏系数在1.6以下,每层的抗压强度一般比围岩要大,泥岩自由膨涨率平均等22.410/0,属强膨涨岩石。
此外辉绿岩侵入体与煤层接触为开采中的老顶。
其抗压强度为117.6MPa,极其坚硬,给顶板管理造成困难。
八、其他开采技术条件
1、瓦斯
根据内蒙古矿山安全与职业危害检测检验中心2008年12月6日提供的《赤峰市元宝山区平庄镇向阳一矿矿井瓦斯等级鉴定报告》,矿井的绝对瓦斯涌出量为0.28m3/min,矿井的瓦斯相对涌出量为1.34m3/t,为低瓦斯矿井。
2、煤尘
根据煤炭科学总院抚顺分院2008年2月18日对该矿煤尘爆炸性鉴定结果为:
本矿井煤尘不具有爆炸性。
3、煤层自燃倾向性
根据煤炭科学总院抚顺分院2008年2月18日对该矿煤层自燃倾向性鉴定结果为:
煤的吸氧量为0.32cm3/g(干煤),煤层属于三类不易自燃煤层。
4、地温;
井下实际温度17—20℃,工作面正常情况下24—26℃,根据古山矿区相关资料本区地温梯度2.9℃/100m。
第二节探水工作面现状
本矿061-8运输巷布置在6-1煤层,煤层顶板约8m处是辉绿岩,061-8运输巷150范围内存在有前期老采空区及废弃巷道,虽然原矿井采用竖井开拓方式,老采空区主要位于061-8运输巷标高以上,但仍不排除局部积水可能。
二区回风巷都是沿煤层底板岩层中掘进。
工作面的水沿坡度自动流出。
第三节探水前的准备
一、供电方面准备矿井为双回路供电电源供电,其中主备电源通过青年变10KV向阳线3826煤矿支14号杆向阳一矿变台上的双头刀闸开关进行控制,使两路0.4V电源不能同时送电。
2、排水方面的准备工作
1、水泵、水管在探水前,对所探区域内的主水泵、备用泵、检修泵、排水管、阀门等排水设施进行全面检查维修,保证完好,待机备用。
2、水仓探水前将临时水仓、排水沟清理干净,疏通排水渠道。
3、探水前,必须将水仓内的水排完,增加水仓容量。
三、探水钻机
配备不少于两台型号为KHYD-75探水钻,并保证探水钻台台完好。
四、安全出口:
主、副井有梯子间、防坠罐,在探水期间要专人检查维护。
五、自救器为防止探水中发生意外,所有入井人员必须佩戴自救器。
六、通风掘进工作面采用局扇通风,直径500mm的抗静电阻燃胶质风筒,在探水期间加强检查维护。
七、通讯在探水工作面、井底都安装有防爆电话,工作面、井底、调度室及领导办公室都能直接联系。
八、其它在探水前把探水所用的风筒、管路、电线、管子、阀门、木料、木棚等设施、设备、工具、材料都备好,存放在工作面附近指定地点。
第四节探水施工
一、探水施工
1、探水线的确定矿界以外至少100m范围内邻矿的井田位置、开采范围、积水情况标绘在井上下工程对照图上。
古井、古空区、相邻矿井空区及自采空区范围,并对积水区划定三线,即积水线、警戒线、探水线。
采掘工作面接近古空积水区探水线时,必须进行探水,古空积水区防水三线的确定原则:
(1)年代久远的古井,开采范围不清时,以调查分析积水线外推150米为探水线,再外推100米为警戒线。
(2)资料较确切的老空积水边界外推100米为探水线,再外推50米为警戒线。
(3)封孔不良的钻孔,按照偏斜资料,确定探水线,但不得小于30米。
(4)接近含水层、含水断层、外推50米为探水线,再外推50米为警戒线。
2、首探孔的确定
采掘工作面出现下列情况之一的,必须停止作业,进行探水。
(1)工作面出现透水预兆的
(2)工作面遇到断层、褶曲等地质构造的
(3)工作面临近老空、钻孔、报废巷道的
(4)工作面进入积水区探水线的
(5)水文地质资料不清的采掘工作面或其它工作地点发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起、产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时,必须停止作业,立即报告矿调度室,撤出所有受水威胁地点的人员,并采取防水措施。
3、钻孔的确定盘区巷道、顺槽都是沿着煤层底板掘进,布置成“小夹角”扇形钻空。
(1)钻孔位置、角度的确定根据水文地质资料,探水的主要对象是对隐伏地质构造的导水带和采空区积水,前者采用“大夹角”扇形布置,布置在顶板上,钻孔数每组3个,孔间距100㎝,夹角15°;后者采用“小夹角”扇形布置,布置在上帮、下帮和迎头,钻孔数每组3个,夹角3°。
具体参数见掘进工作面探放水钻孔布置图。
(2)钻孔深度及超前距离的确定采用边探水边掘进的探水方案进行探水,根据水文地质资料的水压、水量和以往的探水经验,探水设备、探水技术水平综合考虑,确定探水孔深60m,超前距离20m,每探一次允许掘进距离为40m。
(3)钻孔直径在无特殊情况下,采用探水孔放出水,考虑到既可以使涌水顺利排出,又能防止涌水过大发生意外,控制涌水安全,故探水口直径取50mm。
二、帮距。
探水钻孔一般不少于5个,一个中心一眼,余下为斜眼,并与中心眼成一定角度。
中心眼中点与最外边斜眼终点间的距离为帮距,帮距应等于或略小于超前距离。
3、钻孔密度钻孔密度是指允许掘进距离的终点处,各探水孔之间的距离,一般钻孔之间相距不大于1米。
四、探水工序安排
1、探水前应先加固探水工作面的支护,采用戴帽点柱,加强工作面的临时支护。
无论是木棚架支护或工字钢支护,都必须加强。
2、加固工作面后,接下来按设计的钻孔位置按规定的方位角、倾角进行钻孔。
如水压较大时,用套管法控制。
先钻直径75mm的套管孔,孔探5m,用以安装套管,套管用麻缠绕上,用锤打入套管孔内,要打严打实,在套管外部焊垂直于套管的固定管,并在固定管上打两根戗柱,钻杆通过套管工作达到了控制水的目的。
在水压较大时,为防止套管冲出,套管外部安装100mm的阀门控制。
如水压太大,采用带有止动光环的套管,混凝土固定在围岩中(或煤、岩中),钻杆通过套管工作,控制涌水。
3、钻探开始前,瓦斯员首先检查瓦斯,同时当班负责人、现场指挥员都必须在场。
4、再钻探过程中带班负责人对本班钻探方向、深度,如有异常情况写在记录本上,并及时向领导汇报。
第五节地面防治水
每年雨季前应对矿区及其附近的地面汇水情况,沟、渠汇水能力及堵塞情况,历史及近几年洪水水位,洼地、古井、裂隙、钻孔进行全面调查,并分析对矿井安全的影响程度,提出地面防治水工程措施。
成立雨季防汛队伍,办公室必须执行24小时值班,每次降雨时和降雨后组织有关人员检查地面防洪、防雷电情况,并记录降水量与井下涌水量的变化。
每年五月底前必须准备齐全抢险物资和工具,专库放存,造册上报。
第六节探放老空水
在煤层中探放同层老空水的钻孔,应成组布设,在平面上呈扇形,各孔终孔垂距不得超过3米。
距老空不足20米,出水象征明显,打钻有危险时应另找安全地点探放水或砌筑水闸墙在墙后探水。
探水钻孔中遇断层时,应根据现场修改探水设计,探明断层产状、落差,然后在煤层布置探水孔,首先探明同盘煤层老空情况,接近断层墙时,布孔探明另一盘空情况。
打穿层石门探放煤层采空区积水时,应先布深孔放水,降低水头压力,同时向巷道前方的上、下、左、右打控制孔,防止因断层位移意外接近积水。
巷道必须在确认钻孔已疏干的前提下,方可在钻孔放水标高以上掘透老空,进入老空后遇有完整煤壁应继续探水。
探放水必须安装孔口安全套管,安设牢固后,需要按实际水压1.5—2倍的压力顶水试压,合格后方可钻进,并经常检查。
探水钻孔、套管以里的孔径不大于58mm,探水眼开孔应上、下错开,同时要将已竣工的钻孔用木塞封闭。
孔口安全水门,要根据水压大小和水质选用高、中压和耐腐蚀的水门。
长期疏放或控制有腐蚀性水时,套管、水门要定期检查、更换。
探水钻机的安装,必须达到以下要求:
1.加强钻机和钻机附近巷道支护,背好顶帮,并在工作迎头打立柱和挡板,清理浮煤,挖好排水沟。
2.钻机必须平整牢稳,设立梁、打压柱、保证运转时不晃动。
3.伸出孔口部分的安全套管及水门要打立柱,用卡子卡紧顶牢,底座要在坚硬完整的岩石柱窝内。
4.钻机各转动的齿轮部分必须设安全罩。
5.水泵与钻机分开起动,实现停钻机时可不停泵,防止埋钻。
6.探放水压大于20kg/cm2(2Mpa)的水体或含水层时,要有防高压水顶出钻杆的逆止闸阀、抽放钻杆的控制闸阀、防喷挡板、反压下钻安全装置。
探水时应采取下列措施:
1.流水路线保证畅通,排水能力大于探放出来的预计最大涌水量。
2.探放水一般应双巷掘进,上、下山探水每30米,平巷探水每50米应有联络巷,探水工程应满足双巷掘进的要求。
3.为预防有害气体涌出和集聚,保证探水作业点有足够的新鲜风流,风筒口距迎头小于5米。
4.探水作业点与其他工作地点、井口应有联络的通讯设施。
5.探放水头压力大于2Mpa(20kg/cm2)的水体时,应有应急的缓冲蓄水区。
6、探水施工必须建立严格的现场交接班、岗位责任制、汇报、记录、验收制度。
探水巷道恢复掘进时必须有按规定审批的进尺通知单。
7.各类探水钻孔,见水抽出钻杆后,应立即关闭水门,测定水压,确定最大涌水量,调整有关泵房排水能力。
放老空积水必须彻底检查放水点周围积水是否放尽,当水量变小或不流时,经分析研究确认后,方可用钻杆疏通堵塞物,经反复通透或扩孔,证明积水放尽。
第七节区域性防治水
在放水时可能影响相邻矿井的,要提前通知,待其采取措施后,方准放水。
第八节边界防水煤(岩)柱留设
相临矿井必须留设防水煤(岩)柱。
(一)相临两矿井的水文地质条件类型均属简单型或中等型,可采用垂直法留设,但总宽度不得小于40米。
(二)凡相邻两矿井中水文地质类型有一个达到复杂型,应根据地质构造,水文地质条件,煤层赋存条件,围岩性质,开采方法,上覆岩层移动角,导水裂缝带,静水压力等计算确定。
每年雨季前应对矿区及其附近的地面汇水情况,沟、渠汇水能力及堵塞情况,历史及近几年洪水水位,洼地、水库、古井、裂隙、钻孔进行全面调查,并分析对矿井安全的影响程度,提出地面防治水工程措施。
成立雨季防汛队伍,办公室必须执行24小时值班,每次降雨时和降雨后组织有关人员检查地面防洪、防雷电情况,并记录降水量与井下涌水量的变化。
每年五月底前必须准备齐全抢险物资和工具,专库放存,造册上报。
第九节安全技术措施
一、钻机操作注意事项
1、操作钻机,要严格按照钻机的技术要求和说明书进行。
2、操作步骤要严格按探水操作规程操作。
3、探水人员必须经过培训,持证上岗。
4、根据现场条件自制钻车或钻架,固定好钻机。
在钻孔过程中,若发生钻杆变形或卡钎,应立即停钻检查,能否退钻或是否遇到硬岩卡钻,还是由于磨钝或崩片等情况,都要按具体情况做相应处理。
二、探水时应注意事项
正式开钻后,要密切注意迎头的变化情况,发现异常,要立即采取措施,以防止突水或发生其它事故。
为此在施工中特别注意以下事项:
1、在钻探过程中应时刻注视钻孔情况,发现岩(煤)变软,或钻眼中水压加大、水量突然增加等异常情况,必须停止钻探,但不要移动或拔出钻杆,要立即向矿调度室汇报,并派人监视水情,情况紧急时,必须立即撤出所有受水威胁的人员。
围岩松软,钻进突感轻松,一般接近水源,这时应再次检查防水设施是否完善,排水设施是否可靠,发现如果是巷道内有片帮来压时,要检查巷道支架是否牢固,以防冒顶伤人。
顶钻一般是水压大的表现,此时切不可移动钻杆,应马上将钻杆固定,否则高压水可能将钻杆顶击,碰伤人员,造成透水事故。
2、当探水孔深度小于5m,孔内大量出水,说明距涌水区已很近,如果孔内水压很大,水喷射很远,必须马上将钻机钻杆固定,在巷道正前方打牢点柱,人员应尽快撤离现场,选安全地点进行探放水,放水过程中如发现钻透地区无水时,应立即检查有害气体。
3、探水钻机的附近不得站人,以防高压水将钻杆顶出伤人。
4、钻孔接近探水区域,预计可能有瓦斯或其它有害气体涌出时,必须有瓦斯员、安全员在现场值班,检查气体成份,发现异常,立即进行处理。
三、探水后掘进措施
1、在掘进过程中,应随时丈量巷道实际距离,探水地点做好标记,及时核实允许掘进安全距离,防止实际掘进距离超过允许的掘进距离,以保安全。
2、由于探水孔呈扇形分布,控制面积较大,但是随着巷道的前进,探水孔的间距离会越增大,巷道有可能进入两钻孔之间的空白区(即探水盲区),积水位置可能被漏掉,在这种情况下,掘进巷道可用长钎子对正前方或斜方打眼补钻,防止意外。
3、在掘进过程中,如果打炮眼时,沿钎子方向外流水,应及时停止作业,水压大时,钎子不能拔出,并加以加固,另做探放措施。
四、放水措施
1、探明水源后,设法将威胁矿井的水流有计划、科学地放出,在水压不大的情况下,可直接利用探水孔放水;如果水压较大,可另打放水钻孔放水;在打放水钻孔时,孔口要设置直径为75mm,长度为5m的套管,套管上有放水阀门,带有止动光环的套管用混凝土固定在岩(煤)中,钻杆通过套管工作,达到了控制水的目的。
2、放水时,根据排水能力的大小用阀门控制放水量,以免造成水灾。
3、放水时,要时刻注意水量变化情况,当放水孔停止出水时,要分析情况,如果顶孔、底孔都不出水,应在底部打深眼放水;深眼无水,方可继续掘进。
4、放水时,瓦斯员必须认真检查瓦斯和其它有害气体,防止H2S、CO2、CH4等气体溢出。
五、透水事故的处理措施
1、掘进工作面如有巷壁发潮发暗,“挂汗”,空气变冷,顶板淋水增大,底板鼓起并有水叫,并伴有H2S、CO2等气体溢出,这都是透水前兆,说明工作面已接近水源,此时应立即停止作业,报告调度室。
2、探水区透水时,现场人员向调度室汇报的同时,尽可能就地取材迅速加固工作面,如打木垛或密集柱,堵住出水点,防止事故扩大,如来不及进行加固,现场人员应按避灾路线有组织地以最短路线进行撤退,切勿进入独头巷道,万一没有时间撤出地面,可以暂时找一地势高的地方避难待救。
3、撤离途中,最后一个人撤出后要立即关闭隔水闸门。
4、矿领导接到透水报告后,应立即通知上级有关部门和矿山救护队,同时根据事故性质和可能波及地区,通知险区有关人员撤出,关闭水闸门,井下所有排水设备全部启动进入工作状态,配合矿山救护队进行营救遇难人员。
六、其它安全措施
1、支护工必须严格执行本岗位安全生产责任制。
探水前,通过敲帮问顶,对避灾线路内巷道进行认真检查,必要时加强支护。
2、探水工作面要加强支护,必须设置防止高压水冲跨巷壁及支架的点柱或挡板。
3、入井人员必须佩带自救器、报警矿灯和便携式瓦斯报警仪。
4、严格执行入井检身制度和出入井人员清点制度。
5、绞车司机必须24小时值班,严禁擅自离岗。
值班期间,把钩工随时通知井底人员,可能需要提升或下放急用物资。
6、交接人员必须将钻孔情况(角度、方向、深度及出水情况)及设备情况向下一班交待清楚,并做好记录。
未交待或交待不清不准下班,遇到疑难问题两班人员共同研究探讨。
7、事先检查并维护好排水设备,清理好水仓和水沟,以便在放水时水仓有足够的容量,清除探水区的杂物及渣块,区内的探水用料必须码放整齐。
8、探水人员必须熟悉井下巷道的布置情况及避灾路线,必须保证有畅通无阻的安全出口,不准堆放杂物堵塞巷道。
探水时,停止井下一切与探水工作无关的工作。
9、在探水地点,瓦斯员必须不间断的进行瓦斯及其它有害气体的检查,每次检查必须留有记录,以便清楚地掌握瓦斯及其它有害气体的情况,当瓦斯浓度超限时,必须停止作业,采取措施。
10、在探水地点,必须设置一部程控电话随时可以和调度室及水泵房取得联系。
11、每班必须有矿领导跟班作业,亲临现场进行指挥。
12、在水压大的地点,预先开掘安全躲避峒室,规定好联络信号及人员的躲避路线。
13、局扇主题:
风机必须设置开停传感器,并实现风电、瓦电闭锁,风筒出口距工作面不得大于5m,风筒必须吊挂平直,在工作面回风侧距工作面5m处设置瓦斯传感器。
14、对放水闸门进行定期检查、维修,保证闸门开启灵活,门附近不得堆放杂物,定期清理巷道内的浮煤。
15、避灾路线
(1)061-8运输巷:
工作面→采区运输上山→主井→地面
(2)061-7采煤面:
工作面→采区运输上山→主井→地面
(3)295回风巷:
工作面→295联络巷→2号井→地面
第十节探水组织及岗位责任制
(1)成立探水领导组
1、组织机构
总指挥:
于国峰(矿长)
副总指挥:
姚宝元(安全副矿长)马玉辉(总工)
成员:
何忠祥邢子军王金宝张海柱
马向东迟杰张杰高显章张志会马金明
指挥部办公室设在调度室,探放水期间,各领导及成员各负其责,尽责尽责其能,严阵以待。
(二)指挥部职责
1、指挥部负责探放水过程中的人员安排及总体部署。
2、召开专题会议,结合实际情况对方案进行审核和补充。
3、方案由矿长和技术负责人贯彻执行,组织全体员工进行学习考核,没有经考核的员工或考试不及格的员工不得入井从事探放水工作。
(3)总指挥、副总指挥及成员职责
1、矿长是探放水工作的主要负责人,负责探放水设计方案中各工序的安排及措施的落实。
2、总工程师在总指挥的领导下,负责探放水工作的技术工作,分析技术资料,做好探放水技术指导工作。
3、安全矿长负责掌握探放水过程中的安全事项,按探放水设计方案,指挥探放水人员,组织探放水工作。
4、生产矿长负责落实探放水过程中的物资供应及后勤保卫工作,协调各部门之间的关系。
5、安监科长负责搞好探放水过程中存在的安全隐患,随时向指挥部报告探放水情况。
6、通风队长负责搞好探放水过程中所需要的“一通三防”各种资料,整理放水过程中“一通三防”方面的记录,掌握探放水过程中的风量、风压、瓦斯、二氧化碳及各种有害气体的变化情况。
7、机电科长负责处理探放水工作中的电器故障,保证探放水工作中一切机电设备可靠运行,防止一切事故发生。
8、现场总指挥负责探水现场的指挥和技术指导工作。
第十一节应急救援预案
一、水灾事故的撤离撤离应按照避灾路线撤退。
在条件允许的情况下,应迅速撤往突水地点以上的水平。
尽量避免进入突水点附近及下方的独头巷道。
行进中,应靠近巷道一侧,抓牢支架或其它固定物,尽量避开压力水头和泄水主流,并注意防止被水中流动的砖石和木料撞伤。
如因突水后破坏了巷道中的照明和指路牌,迷失了行进的方向时,遇难人员应朝着有风流通过的上山巷方向撤退,严禁盲目潜水等冒险行为。
二、处理透水事故时的措施
1、水灾事故发生时,在现场及附近地点的工作人员,应做好自身安全防护,立即避开出水口泄水流,躲避到硐室内,拐弯道或其它安全地点,如情况紧急来不及转移躲避时,可抓牢棚梁、棚腿或其它固定物,防止被涌水冲倒。
2、水害事故发生,现场及附近地点工作人员,在脱离危险后,应在可能