9102运输顺槽探放水设计.docx
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9102运输顺槽探放水设计
山西黄土坡鑫运煤业有限公司
9102运输顺槽探放水设计
防治水科
第一章工作面概况及煤层赋存情况
概
况
工作面
名称
9102运输顺槽
煤层
9+10#煤
设计
长度
1230m
地面标高
1439.5m
工作面标高
1248m
地面位置
该面位于工业广场东北。
工作面西南有才子坪村。
井下位置及四邻采掘情况
工作面位于井田的中西部，北邻山西省黄土坡鑫能煤业有限公司，东、西、北均未开采，南部90m处为矿界。
该工作面西部230米处为9101回风顺槽。
煤
层
情
况
煤层厚度（m）
1.83-2.87m
煤层结构
简单
煤层倾角
1-4°
平均厚度（m）
2.35m
夹矸
一层
平均倾角
2.5°
该煤层位于太原组下段的顶部，厚度1.83～2.87m，均厚2.35m。
9号和10号之间夹一层0.1m厚的泥岩层，顶板为K2石灰岩，底板多为泥岩或黑色粉砂岩，属全区可采的稳定煤层。
煤
层顶
底
板
状
况
顶底板名称
顶底板岩性
厚度（m）
岩性特征
顶板
K2石灰岩
2.5-10
厚层状,质坚硬,性脆，一般含有燧石层及透镜体。
抗压强度29.5～136.6MPa,均值32.2～53.9MPa;抗拉强度0.85～4.70MPa,均值3.30～4.10MPa;抗剪强度4.54～12.35MPa，均值5.87～10.82MPa,为难冒落的坚硬顶板。
局部K2石灰岩与煤层之间夹1.0～1.4米的黑色泥岩层（俗称“小青顶”），极不稳定，易垮落。
9+10＃煤
煤
1.83～2.87
黑色，中间有0.1m厚的泥岩层
底板
泥岩或黑色粉砂岩
8
厚层状,裂隙不甚发育,稳定差。
当底板为粉砂岩时，抗压强度为54.5～73.8MPa,均值66.5MPa,抗拉强度3.04～4.65MPa,均值3.64MPa;抗剪强度5.366～5.73MPa,均值5.50MPa
第二章工作面水文地质情况
太原组石灰岩（K4、K3、K2）岩溶裂隙含水层，K2石灰岩为9+10号煤层直接充水含水层，也是太原组的主要含水层，岩性为深灰色，致密、坚硬、性脆石灰岩，一般含有燧石层及透镜体。
厚2.50－10.00m，平均厚7.05m，石灰岩裂隙稍发育，局部较发育，ZK-4号孔出现12.00m3/h的全漏，近似稳定水位为1271m，2052钻孔单位涌水量0.005L/s.m,水位标高1275.18m，属弱富水性裂隙含水层,9102运输顺槽在掘进过程中，主要水患威胁来自顶板K2灰岩渗水。
掘进至灰岩裂隙段可能发生顶板淋水现象。
结合本矿地质资料和以往掘进经验来看，本矿断层及其它地质构造基本无导水性，9102运输顺槽在掘进时受其导水威胁较小。
第三章积水调查
工作面位于井田的中西部，北邻山西省黄土坡鑫能煤业有限公司，东、西、北均未开采，南部90m处为矿界。
该工作面西部230米处为9101回风顺槽。
地面标高1439.5m,工作面标高1248m,巷道断面为矩形，根据采空区积水调查及地质报告等相关资料证实，9+10号煤在开拓过程中不会遇到采空积水；下伏奥灰岩溶地下水位标高（1000-1004m），低于9+10号煤最低底板标高（1240、1270），奥灰水对本工作面掘进无影响；太原组（c3t）石灰岩含水层地下水等水位线在1271—1275米，与掘进范围之间都有泥岩、粉砂岩的隔水层，对本工作面掘进有影响。
在掘进过程因破坏9+10号煤上覆K2、K3、K4、石灰岩弱富水性裂隙含水层，工作面可能会出现局部顶板裂隙淋水。
第四章物探
一、工程概况
采用YTD400（A）矿井全方位探测仪探查工作面迎头含水地质异常体以及构造变化。
二、基本原理
以岩、矿石与含水地质体之间的电性差异为物质基础，通过布置在巷道内的供电电极在巷道周围岩层中建立起全空间的稳定人工电场，该稳定电场特征取决于巷道周围岩石的电性特征及其赋存状态，再通过测量电极观察和研究地壳周围人工电场的变化和分布规律，使用全空间电场理论处理和解释，进而得到巷道周围岩石中引起电场变化的水文、地质构造等状况。
表4-1一般煤系地层常见岩石电阻率值
岩名
煤
泥岩
砂岩
石灰岩
矿井水
电阻率（．m）
10～104
1～50
1～105
60～4105
1～10
三、主要功能
探测巷道掘进头前方（或前侧方）100米范围内的断层、陷落柱、含水裂隙等局部异常地质体的位置及赋水性强弱。
减少钻探工作量，提高巷道掘进效率，避免发生突水事故，确保巷道掘进安全。
四、巷道掘进头超前探测施工方法技术
1、工作原理
超前探测是研究掘进头前方地层电性变化规律，预测掘进头前方含水、导水构造的分布和发育情况的一种电法探测技术。
采用三极装置，一个电极在无穷远，对巷道内测量电极的影响可以忽略不计，故其电场分布近似为点电源电场，一个电极向全空间均匀介质中的A点供电。
以A点为中心形成电场，向四周均匀放射电流。
距A等距离点组成一个球形等势面，等势面的变化代表整个球壳中电性异常的综合反映，这就是直流电超前探测的基本理论。
2、测点布置与工作量
3、施工方案
设计步长为4m，探测深度为100m。
具体施工如下：
第一步：
以皮卷尺为测量工具，在距迎头14m处为起始点按4m为间距，一次标点为1、2、3……22。
第二步：
在１、2和3号布设供电电极A1、A2和A3。
第四步：
在4号点以后均布设为记录点。
第五步：
测量时将供电电极A和B（无穷远）固定，当A1供电时，测量电极M和N在4和5号点处，记录采集数值；然后M电极从4号点移到6号点，A1再次供电记录数据；依次这样交替移动M和N电极，由A1供电分别记录各点数据，直到22号点结束。
第六步：
当第五步结束后，再以A2和A3分别为供电电极重复第五步操作，直至跑极结束，达到设计探测目的
4、数据的采集和存储方式
数据采集——自动采集记录；
存储方式——手动存储，以人工手动记录为辅。
第五章探放水工程设计
第一节目的
根据“预测预报，有掘必探，有采必探、先探后掘，先治后采”的二十字方针，落实“防、堵、疏、排、截”五项措施，采用“物探先行，化探跟进，钻探验证”的综合探测手段，查明工作面水患，杜绝透水事故的发生，确保安全生产，以设计指导探放水工作，为此，由防治水科编制探放水设计。
第二节编制依据
1、1990年山西省煤炭地质144勘查院（原山西煤田地质勘探144队）编制的《山西省沁源县详查勘探地质报告》；
2、2009年12月实施的《煤矿防治水规定》；
3、山西省沁源县鑫运煤矿有限公司资源整合核查《地质报告》及附图；
4、2012年山西省煤炭地质144勘查院编制的《山西黄土坡鑫运煤业有限公司矿井水文地质类型划分报告》及附图；
5、2012年山西省煤炭地质144勘查院编制的《山西黄土坡鑫运煤业有限公司矿井水文地质补充勘探报告》及附图；
6、山西省沁源县八一煤矿地质报告。
为了消除隐患，预防水害事故，矿井建设和生产都必须坚持“有掘必探、先探后掘”的原则，保证矿井安全生产，根据矿井水文地质条件并结合矿井实际，编制9102运输顺槽探放水设计。
第三节巷道布置及支护说明
一、巷道布置
9102运输顺槽掘进标准
9102运输顺槽以方位角0°掘进，净断面规格为4.5m（净宽）×2.8m（高）；
2、顺槽掘进前30m段，采用炮掘工艺掘进，如遇涌水量较大地段可根据井下实际情况在巷道西侧施工临时水仓；具体规格：
煤巷宽5.0米，深5.0米，高为煤层厚，底板以下长5.0米，宽5.0米，深2.5米，锚网支护。
水仓沉淀池规格：
底板以下毛长5.0米，毛宽0.8米，深1.0米，砌墙后净长4.5米，净宽0.5米。
使用红砖三面砌墙，安装栅栏门。
附:
9102运输顺槽断面示意图一
二、巷道支护
根据本工作面所施工巷道穿越的煤（岩）层和围岩情况，结合我矿掘进支护经验，确定本工作面所掘巷道沿9+10号煤层布置，顺槽采用锚网＋锚索联合支护。
一、支护方式
（一）空顶距：
1、石灰岩坚硬顶时：
割煤后最大空顶距3.6米，锚杆排距2.4米，支护后最小空顶距0.6米；
2、遇不坚硬、有自然裂缝石灰岩顶时：
割煤后最大空顶距1.3米，锚杆（索）排拒1.0米，支护后最小空顶0.3米；
3、遇破碎小青顶时：
割煤后最大空顶距0.8米，锚杆（索）排距0.5米，支护后空顶距0.3米。
（二）临时支护
临时支护采用金属吊环前探梁。
前探梁采用Φ108mm的钢管3根，长度不少于5m，用锚杆和吊环固定，前探梁间距为0.7-0.9m，吊环使用长100mm、直径Φ133mm的钢管焊制，每根前探梁用两个吊环固定，吊环螺丝拧入锚杆长度不小于50mm。
安装吊环的锚杆初锚力不小于80KN/根。
机掘巷道割煤（岩）前临时支护到工作面的最大距离为0.6m，割煤（岩）后，及时将前探支架移至迎头，在前探支架上先放好网，并用板梁和小杆配合小楔接顶背实。
二、巷道永久支护说明
（一）巷道顶板
采用锚网索支护，锚杆为φ20×2000mm螺纹钢锚杆，每孔配一卷型号K2350和1卷型号CK2360的树脂锚固剂锚固，间排距800×800mm，矩形布置，锚杆托盘规格150×150×10mm。
网片采用φ6.5圆钢制做，网片规格2000×1000mm（长×宽）,网孔规格100×100mm,网片搭接长度100mm,接茬处每隔200mm用16#铁丝双股绑扎，锚索采用φ15.24钢绞线制作，每根长6000mm，每孔配三支K2360型树脂药卷进行锚固，间排距为2000×2400mm，每排两根，锚索托盘规格300×300×16mm，巷道开口处加打一根锚索，采用W钢带作为悬吊，钢带规格为：
2400×220×5mm（长×宽×厚）。
第四节探放水钻孔参数的确定
一、根据现场情况，有地质测量人员现场定位，确定探放水起点的位置。
二、超前距：
探水钻孔终孔位置始终超前掘进工作面的距离采用30米，探水长度与掘进长度以此循环前进。
三、帮距：
钻孔对两帮控制的安全距离一般取20米。
四、允许掘进距离：
经探水证实无水害威胁，可安全掘进的距离，探水中心钻孔深度（或3个钻孔的最小平距）减去30米。
五、探放水三线的确定
在巷道的开口处作为首次探水线的起点，然后根据每次钻探情况在保证30m安全距离的前提下确定探水线位置，以此类推。
老空区探放水起点应按照积水线、探水线和警戒线三条线来确定。
积水线是通过调查核实，根据物探和钻探成果核定后划定的积水区范围；沿积水线平行外推100m的距离划一条线即为探水线；由探水线再向外推100m以距离划一条线即为警戒线,当巷道掘进至此线后，应警惕积水威胁，注意掘进工作面有无异常变化，如发现有突水征兆，提前探放水；如无异常现象则继续掘进，到达探水线时作为正式探水起点。
六、探水钻孔的布置分四种情况
1、正常钻探
每次布置钻孔3个：
1#钻孔长度64米、2#钻孔长度60米、3#钻孔长度64米。
相邻钻孔间距为1m，1#、3#钻孔距巷道左右帮间距分别为1.25m，距底板高度均为1.5米。
主要为探明巷道两侧的水文情况；2#钻孔为中心孔在巷道正中央，按巷道掘进方向布置，距底板高度为1.5米，主要探明巷道正前方水文情况。
2#钻孔与1#、3#钻孔之间的平面夹角均为20度，钻孔沿煤层倾角打设，煤层倾角一般为1度～4度。
（附探水眼布置图二）钻孔具体参数见下表：
钻孔参数
参数
孔号
方位（°）
角度（°）
倾角（°）
深度（m）
1#
340
20
1～4
64
2#
0
0
1～4
60
3#
20
20
1～4
64
2、地质构造钻探
布置钻孔5个，1#钻孔方位340度，长度64米、2#钻孔方位0度，长度60米，3#钻孔方位20度，长度64米。
相邻钻孔间距为1m，1#、3#钻孔距巷道左右帮间距分别为1.25m，距底板高度均为1.5米。
2#钻孔为中心孔在巷道正中央，按巷道掘进方向布置，距底板高度为1.5米，主要探明巷道正前方构造的岩性变化。
2#钻孔与1#、3#钻孔之间的平面夹角均为20度，钻孔沿煤层倾角打设，煤层倾角一般为1度～4度。
4#钻孔方位350度，5#钻孔方位10度，距巷道底板1米，相邻间距为1米，距巷道左右帮距分别为1.75米，倾角分别为-10度，初步判断巷道前下方构造的产状要素。
（附探水眼布置图三）钻孔具体参数见下表：
钻孔参数
参数
孔号
方位（°）
角度（°）
倾角（°）
深度（m）
1#
340
20
1～4
64
2#
0
0
1～4
60
3#
20
20
1～4
64
4#
350
10
-10
64
5#
10
10
-10
64
3、顶板赋水异常区钻探
布置钻孔4个：
1#钻孔方位340度，长度64米、2#钻孔方位0度，长度60米、3#钻孔方位20度，长度64米。
相邻钻孔间距为1m，1#、3#钻孔距巷道左右帮间距分别为1.25m，距底板高度均为1.5米。
主要为探明巷道两侧的水文情况；2#钻孔为中心孔在巷道正中央，按巷道掘进方向布置，距底板高度为1.5米，主要探明巷道正前方水文情况。
2#钻孔与1#、3#钻孔之间的平面夹角均为20度，钻孔沿煤层倾角打设，煤层倾角一般为1度～4度，4#钻孔垂直向上打设，长度90米，主要探明赋水异常区层位（附探水眼布置图四）钻孔具体参数见下表：
钻孔参数
参数
孔号
方位（°）
角度（°）
倾角（°）
深度（m）
1#
340
20
1～4
64
2#
0
0
1～4
60
3#
20
20
1～4
64
4#
90
90
4、老空水钻探
根据积水调查及《水文地质补充勘探报告》的资料，在对水泵房进行施工的过程中，不受老空水的威胁。
ZQJC-400/7.1钻机主要技术参数
钻机型号
ZQJC-400/7.1
钻进能力
200米
钻杆直径
42mm
功率
7.1kw
导轨长
2000mm
推进力
10KN
主机重
45kg
导轨推进行程
1250mm
架柱机重
68kg
额定转速
400r/min
第六章排水系统
一、排水系统
胶带大巷落平点设有临时水仓和两台离心泵临时排水，掘进过程中在工作面低洼积水处开掘临时水窝，使用BQW7.5KW潜水泵两台（一用一备）经2.5寸钢管排至胶带大巷临时水仓内，用高扬程卧泵经胶带大巷排水管路排到主水仓，再用高扬程卧泵经副斜井主排水管路排到地面，排水管采用6寸无缝钢管制作。
离心泵型号DF85—45×2，额定功率37KW，一台工作，一台备用。
二、排水路线
9102运输顺槽掘进工作面→轨道大巷水沟→胶带大巷临时水仓→主水仓→地面。
（附排水路线示意图五）
第七章探放水施工组织安排
1、掘进施工单位在接到停止掘进通知单签字后，必须保留30m的探水超前距离，严禁超掘。
2、探放水队在接到探放水施工通知单签字后，必须严格按照探放水设计及作业规程进行施工。
3、在探放水施工时，掘进施工单位严禁在探放水施工区域安排与探放水施工无关的事项。
4、在探放水施工结束后，防治水科、带班领导、监理及其他单位人员应到施工现场进行探放水钻孔验收，并在探放水施工安全确认移交单上签字。
5、掘进施工单位在接到允许掘进通知单签字后方可进行掘进施工。
6、工作面的水泵正常运行，及时排出施工过程中产生的一切积水。
第八章探水前的准备工作
1、在组织施工前，要求施工单位将打钻所需的材料及工具，设备准备到位，不能因为准备工作的原因而影响施工。
2、在运输ZQJC-400/7.1型架柱式气动钻机等大件设备的过程中，运输人员应轻拿轻放，避免设备因受力碰撞而受损。
3、钻机及其附属设施及各部件间连接要牢固可靠，并在每次使用前检查，确保施工的安全。
4、每次开钻前，检查钻杆接头的牢固情况，严防脱钻事故的发生；钻杆要达到不堵塞、不弯曲、丝口不磨损。
5、在组织施工前，要求施工人员对钻机附近10米范围内的巷道支护进行检查，发现巷道支护受损的及时处理并加强支护，并打好立柱和挡板。
6、保持钻场有足够的安全空间，便于施工。
7、在巷道低洼处非人行侧及时挖好水仓并安装与探放水量相适应的水泵水管，清理好临时水沟，确保排水畅通无阻。
8、平巷时，将6寸的排水管随掘进向前延接。
9、在打钻地点附近15米内安设专用电话及报警装置，并保证随时与调度室联系。
10、技术人员和负责探放水工作的人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水钻孔位置、方位，深度以及钻孔数目。
11、带班矿领导和当班安全员、瓦斯员、监理必须在探放水地点监督安全和随时检查空气成分。
如果瓦斯浓度超过0.8%或其他有害气体浓度超过《煤矿安全规程》第一百条规定时，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，及时处理。
第九章探放水施工中的安全措施
第一节钻机安装及探水的安全措施
一、安钻探水前的技术要求
1、安钻地点与积水区间距小于探水规定的超前距，或有突水征兆时，应在采取加固措施或用水闸墙封闭后，另找安全地点进行探放水作业。
2、钻窝应避免做在断层带或松软岩层内。
3、钻机安装必须平稳牢固。
4、按预计流量修建排水沟，清理巷道并挂好风筒、电缆、管道等。
二、探水施工中的技术要求
1、钻进时应准确判别煤、岩层厚度并记录换层深度。
一般每钻进10m或更换钻具时，测量一次钻杆并核实孔深。
终孔前再复核一次，如有可能应进行孔斜测量。
2、钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等现象时，必须立即停钻，记录其孔深并同时将钻杆固定，但不得取出钻杆。
要立即向矿调度室汇报，及时采取措施，进行处理。
3、钻进中发现有害气体喷出时，应立即停止钻进、切断电源，将人员撤到有新鲜风流的地点。
立即报告矿调度室，采取措施。
4、钻孔内水压过大或喷高压水时，应采用反压和防喷装置的方法钻进，应有防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施：
（1）背紧工作面，在拦板外面加设顶柱或木垛，必要时还应在顶、底板坚固地点砌筑防水墙，之后方可放水。
（2）对于水压大于2MPa，中间要穿过煤层的探断层水钻孔，在打穿断层或含水层前，还应下第二层孔口管并超过煤层1m以上。
5、在探水孔施工中，见到含水层、断层、陷落柱和积水区之前，应停止钻进，安好水门后再继续钻进。
6、遇高压水顶钻杆时，可用立轴卡瓦和逆止阀交替控制钻杆，使其慢慢地顶出孔口，操作时禁止人员直对钻杆站立。
7、必须做到交接班时不停钻。
8、探放断层水的探水孔终孔后，孔内有水应进行放水试验。
孔内无水时应选择一个孔进行压水试验，检验断层隔水性能；压力一般应略大于断层所承受的静水压力。
9、探放水钻孔，完成探测任务后必须全孔注浆封闭，并做好封孔记录。
第二节放水的技术要求及安全措施
一、放水的技术要求
1、钻孔探到水后，要观测水压、水质、水量和估计积水量或补给量。
根据矿井排水能力及水仓容量，控制放水孔的流量或调整排水能力，并清理水仓、水沟等。
2、加强放水地点的通风，增加有害气体的观测次数。
3、必须监视放水全过程，放水结束后，立即核算放水量与预计积水量的误差，查明原因。
二、探放水的安全措施
1、探水巷道中间不得有低洼积水段。
2、探水巷必须在探水钻孔有效控制范围内掘进，探水孔的超前距、帮距及孔间距应符合设计要求。
每次探水后、掘进前，应在起点处设置标志，并建立挂牌制度。
3、巷道支护应牢固，顶、帮背实，无高吊棚脚，倾斜巷有撑杆，使巷道有较强的抗水流冲击能力。
4、受水威胁地区的施工人员必须学习掌握报警信号及避灾路线。
5、探水巷道应加强出水征兆的观察，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、底板鼓起或产生裂隙出现掺水、水色发挥、有臭味等突水预兆时，一旦发现立即停止施工，采取措施，立即报告调度室，情况紧急时必须立即发出警报，撤出所有受水威胁地区的人员。
6、钻孔接近老空，预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时，必须有瓦斯检查员或矿山救护队员在现场值班，检查空气成分。
如果瓦斯或其他有害气体超过本规程有关条文规定时，必须立即停止打钻，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，采取措施，进行处理。
7、探放水人员必须按照批准的设计施工，未经审批单位允许，不得擅自改变设计。
8、其他未尽事宜的按《煤矿安全规程》执行。
第十章避灾路线及灾害处理措施
第一节避灾路线
避灾路线：
9102运输顺槽掘进工作面→采区轨道巷→轨道巷（南北段）→副斜井→地面（附避灾路线示意图六）
第二节灾害处理措施
发现透水预兆，要立即向调度中心汇报，若是情况紧急，透水即将发生，必须立即发出警报，迅速采取果断措施，防止透水发生，并及时撤出所有受水害威胁的人员。
水害发生后，自救时应注意：
1、撤退时要服从命令，不可惊慌，要注意往高处走，并沿预定的避灾路线出井。
2、位于透水点下方的工作人员，撤离时遇到水势很猛和很高的水头时，要尽力屏住呼吸，用手拽住管路等物，防止呛水和溺水，奋勇用力闯过水头，借助管路、巷道壁及其它物体，迅速撤往安全地点。
3、出道路已被水阻隔，无法撤出时，应选择地势最高、离井筒或大巷最近地点，要节约使用矿灯和食品，有规律敲打金属器具，发出求救信号。
同时要发扬团结互助精神，共同克服困难；要忍饥静卧，降低消耗，饮水延命，等待救援脱险，坚信上级会全力营救，是能够安全脱险的。
4、若透水来自老空、老窑积水，应同时会有大量有毒气体涌出，撤离时要迅速戴好自救器，或用湿毛巾掩住口鼻，以防中毒或窒息。
5、撤离途中经过水门时，前后的一个人撤出后要立即紧紧关住水闸门。
水泵司机在没有接到救灾指挥部撤离命令前，绝对不准离开工作岗位。
目录
第一章工作面概况及煤层赋存情况-1-
第二章工作面水文地质情况-2-
第三章积水调查-2-
第四章物探-3-
第五章探放水工程设计-6-
第一节目的-6-
第二节编制依据-6-
第三节巷道布置及支护说明-7-
第四节探放水钻孔参数的确定-9-
第六章排水系统-13-
第七章探放水施工组织安排-13-
第八章探水前的准备工作-14-
第九章探放水施工中的安全措施-15-
第一节钻机安装及探水的安全措施-15-
第二节放水的技术要求及安全措施-17-
第十章避灾路线及灾害处理措施-18-
第一节避灾路线-18-
第二节灾害处理措施-18-
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