母杜柴登煤矿30201工作面顶板疏放水钻孔施工组织设计.docx
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母杜柴登煤矿30201工作面顶板疏放水钻孔施工组织设计
中煤能源鄂尔多斯分公司
伊化矿业资源有限责任公司
母杜柴登煤矿30201工作面顶板疏放水钻孔
施工组织设计
徐州大屯工程咨询
2021年8月
一、概况
中煤能源集团鄂尔多斯分公司所属母杜柴登矿是蒙陕亿吨级煤炭基地的主力矿井之一。
母杜柴登矿位于鄂尔多斯市乌审旗呼吉尔特矿区东南部，行政区划隶属鄂尔多斯市乌审旗图克镇管辖。
井田为一不规那么多边形，南北最长约10.23km，东西最宽约7.86km，面积约59.59km2，井田内资源量为1116.36Mt，可采储量704.51Mt，设计生产能力6.0Mt/a。
母杜柴登井田内含煤地层为侏罗系中统延安组（J2y），该组地层平均厚度为。
含煤9～20层，平均14层，含煤总厚11.24～23.39m，平均，含煤系数6.88%；可采煤层8层,即2-2中、3-1、4-1、4-2中、5-1、5-2、6-2上、6-2中煤层，均为全区可采或大部可采的稳固～较稳固煤层，可采煤层总厚9.22～20.80m，平均16.83m，可采含煤系数5.85%。
含可对照成层的不可采煤层4层（4-2上、4-2下、5-2上、6-2下）。
初设中将开采2-2中煤层的201盘区和开采3-1煤层302盘区作为首采盘区，面积近40km2，首采工作面为3-1煤层302盘区30201工作面。
母杜柴登煤矿为立井开拓方式，共设3个井筒，即主立井、副立井和回风立井。
目前，矿井处于建设期，3个井筒已经全数落底，井底巷道即将完成，3条大巷掘进已经展开，生产系统建设已经初具规模，首采工作面（30201工作面）预备巷道即将开始掘进。
30201首采工作面位于井田南翼中部，302盘区东侧，主采煤层为3-1煤，设计采高，生产能力4.2Mt/a。
工作面设计长度3500m，宽度240m，走向南北，向302盘区西部接续。
依照勘探钻孔H12六、B1一、H134、B22及MB05孔统计分析，30201工作面3-1煤层厚度为3.8～6m，整体南部厚，北部薄；煤层埋深为630.8～，南浅北深；煤层底板标高在+631.1～+之间，南高北低；整体为单斜构造，工作面煤层倾角1～2°，煤层偏向为北西向，工作面回采将以小角度俯采为主。
目前30201首采工作面巷道掘进正处于预备时期。
依照以往勘探、探查资料及建井进程中揭露的地质、水文地质资料，本区阻碍3-1煤开采的直接充水含水层为煤层顶板碎屑岩类孔隙裂隙承压水含水层，其中包括3-1煤与2-2中煤之间的延安组中-粗砂岩孔隙裂隙承压含水层、2-2中煤顶板延安组砂岩孔隙裂隙承压含水层和直罗组底部中粗砂岩孔隙裂隙承压含水层。
上述含水层水可通过煤层开采引发的顶板导水裂隙、封锁不良钻孔、含导水构造及裂隙、煤层顶板冲洗带等对井巷工程和回采工作面充水，要挟矿井生产平安。
依照勘探资料统计分析，30201工作面3-1煤与2-2中煤间砂岩含水层与3-1煤顶板间距0～23.43m，中粗砂岩层厚1.3～24.6m。
该含水层厚度散布极不均一，富水性随之不均一性特点十分明显。
在巷道掘进时期将隔水层较薄的区段将通过锚杆、锚索孔对巷道充水，厚度较大的区段在工作面回采后对空区充水，成为直接充水含水层。
局部区段为3-1煤直接顶板，在巷道掘进时期应高度重视。
3-1煤与2-2中煤顶板第一层中-粗砂岩孔隙裂隙承压含水层层间距25～，砂岩层厚26.62～。
本层砂岩含水层处于工作面采后顶板冒落导水裂痕带发育范围之内，也是工作面回采直接充水含水层，将通过采空区对工作面充水，是本次探放水的重点。
3-1煤与2-2中煤顶板第二层中-粗砂岩孔隙裂隙承压含水层层间距65.2～，砂岩层厚12.68～。
局部缺失，在工作面采后可能成为直接充水含水层。
另外，依照依照山东泰山地质勘查公司2020年11月提交的《内蒙古东胜煤田呼吉尔特矿区母杜柴登井田综合补充勘探报告》中地面瞬变电磁勘探功效，31201工作面里段3-1煤顶板及2-2中煤顶板均存在相对富水异样区，该异样区南北长约，东西宽约950m，呈近似半椭圆形，面积约2Km2，覆盖了31201工作面里段1.7～3.45Km范围，工作面近一半区域处于异样区范围之内。
本次设计的钻孔布置在30201首采工作面的回风顺槽和辅运顺槽内。
二、工程目的和任务
一、通过对以往资料对矿井地质、水文地质条件分析，结合条件相近矿井防治水工作体会，提早对煤层顶板中-粗砂岩孔隙裂隙含水层进行疏放，以避免工作面采后大量顶板砂岩水通过顶板冒落裂隙带向采空区集中涌出，保障30201工作面平安开采。
2、通过对顶板水的超前可控探放，减小工作面采后涌水量，减轻矿井排水负担，实现“削峰平谷”，使顶板水均匀泄出，化解开采期间的水害要挟。
三、工作面水文地质概况
依照以往勘探、探查资料及建井进程中揭露的地质、水文地质资料，本区阻碍3-1煤开采的直接充水含水层为煤层顶板碎屑岩类孔隙裂隙承压水含水层，其中包括3-1煤与2-2中煤之间的延安组中-粗砂岩孔隙裂隙承压含水层、2-2中煤顶板延安组砂岩孔隙裂隙承压含水层和直罗组底部中粗砂岩孔隙裂隙承压含水层。
上述含水层水可通过煤层开采引发的顶板导水裂隙、封锁不良钻孔、含导水构造及裂隙、煤层顶板冲洗带等对井巷工程和回采工作面充水，要挟矿井生产平安。
依照勘探资料统计分析，30201工作面3-1煤与2-2中煤间砂岩含水层与3-1煤顶板间距0～23.43m，中粗砂岩层厚1.3～24.6m。
该含水层厚度散布极不均一，富水性随之不均一性特点十分明显。
在巷道掘进时期将隔水层较薄的区段将通过锚杆、锚索孔对巷道充水，厚度较大的区段在工作面回采后对空区充水，成为直接充水含水层。
局部区段为3-1煤直接顶板，在巷道掘进时期应高度重视。
3-1煤与2-2中煤顶板第一层中-粗砂岩孔隙裂隙承压含水层层间距25～，砂岩层厚26.62～。
本层砂岩含水层处于工作面采后顶板冒落导水裂痕带发育范围之内，也是工作面回采直接充水含水层，将通过采空区对工作面充水，是本次探放水的重点。
3-1煤与2-2中煤顶板第二层中-粗砂岩孔隙裂隙承压含水层层间距65.2～，砂岩层厚12.68～。
局部缺失，在工作面采后可能成为直接充水含水层。
另外，依照依照山东泰山地质勘查公司2020年11月提交的《内蒙古东胜煤田呼吉尔特矿区母杜柴登井田综合补充勘探报告》中地面瞬变电磁勘探功效，31201工作面里段3-1煤顶板及2-2中煤顶板均存在相对富水异样区，该异样区南北长约，东西宽约950m，呈近似半椭圆形，面积约2Km2，覆盖了31201工作面里段1.7～3.45Km范围，工作面近一半区域处于异样区范围之内。
四、工程量及质量标准
（一）工程量
30201工作面位于井田南翼中部，工作面设计长度3500m，宽240m，30201工作面3-1煤层厚度为3.8～6m。
工作面内探放水钻场：
在回风顺槽和辅运顺槽以100m为步距，回风顺槽布置33个钻场、运输顺槽布置35个钻场（布置在联络巷中），每一个钻场布置4~6个钻孔，钻孔为扇形布置（具体位置由矿方指定），切眼周围钻场加密布置；工作面内顶板疏放水总共布置钻孔数量321个，总进尺48480m，平均每一个钻孔施工倾角为45°，倾斜长度150～160米，垂直施工高度约106米。
钻孔详情见30201工作面井下疏放水钻孔参数一览表。
30201工作面井下疏放水钻孔参数一览表
巷道
钻窝编号
钻孔编号
钻孔仰角
（°）
方位角
（°）
预计进尺
（m）
孔口管长度（m）
终孔层位
回风巷
H1
H1-1
45
165
150
20
直罗组底部砂岩含水层
H1-2
45
129
150
20
H1-3
40
93
160
20
H1-4
45
57
150
20
H1-5
45
21
150
20
H1-6
45
345
150
20
H2
H2-1
45
165
150
20
H2-2
45
129
150
20
H2-3
40
93
160
20
H2-4
45
21
150
20
H2-5
45
345
150
20
H3
H3-1
45
165
150
20
H3-2
45
129
150
20
H3-3
40
93
160
20
H3-4
45
21
150
20
H3-5
45
345
150
20
H4
H4-1
45
165
150
20
H4-2
45
129
150
20
H4-3
40
93
160
20
H4-4
45
21
150
20
H4-5
45
345
150
20
H5
H5-1
45
165
150
20
H5-2
45
129
150
20
H5-3
40
93
160
20
H5-4
45
21
150
20
H5-5
45
345
150
20
H6
H6-1
45
165
150
20
H6-2
45
129
150
20
H6-3
40
93
160
20
H6-4
45
21
150
20
H6-5
45
345
150
20
H7
H7-1
45
165
150
20
H7-2
45
129
150
20
H7-3
40
93
160
20
H7-4
45
21
150
20
H7-5
45
345
150
20
H8
H8-1
45
165
150
20
H8-2
45
129
150
20
H8-3
40
93
160
20
H8-4
45
21
150
20
H8-5
45
345
150
20
H9
H9-1
45
165
150
20
H9-2
45
129
150
20
H9-3
40
93
160
20
H9-4
45
21
150
20
H9-5
45
345
150
20
H10
H10-1
45
165
150
20
H10-2
45
129
150
20
H10-3
40
93
160
20
H10-4
45
21
150
20
H10-5
45
345
150
20
H11
H11-1
45
165
150
20
H11-2
45
129
150
20
H11-3
40
93
160
20
H11-4
45
21
150
20
H11-5
45
345
150
20
H12
H12-1
45
165
150
20
H12-2
45
129
150
20
H12-3
40
93
160
20
H12-4
45
21
150
20
H12-5
45
345
150
20
H13
H13-1
45
165
150
20
H13-2
45
129
150
20
H13-3
40
93
160
20
H13-4
45
21
150
20
H13-5
45
345
150
20
H14
H14-1
45
165
150
20
H14-2
45
129
150
20
H14-3
40
93
160
20
H14-4
45
21
150
20
H14-5
45
345
150
20
H15
H15-1
45
165
150
20
H15-2
45
129
150
20
H15-3
40
93
160
20
H15-4
45
21
150
20
H15-5
45
345
150
20
H16
H16-1
45
165
150
20
H16-2
45
129
150
20
H16-3
40
93
160
20
H16-4
45
21
150
20
H16-5
45
345
150
20
H17
H17-1
45
165
150
20
H17-2
45
129
150
20
H17-3
40
93
160
20
H17-4
45
21
150
20
H17-5
45
345
150
20
H18
H18-1
45
165
150
20
H18-2
45
129
150
20
H18-3
40
93
160
20
H18-4
45
21
150
20
H18-5
45
345
150
20
H19
H19-1
45
165
150
20
H19-2
45
129
150
20
H19-3
40
93
160
20
H19-4
45
21
150
20
H19-5
45
345
150
20
H20
H20-1
45
165
150
20
H20-2
45
129
150
20
H20-3
40
93
160
20
H20-4
45
21
150
20
H20-5
45
345
150
20
H21
H21-1
45
165
150
20
H21-2
45
129
150
20
H21-3
40
93
160
20
H21-4
45
21
150
20
H21-5
45
345
150
20
H22
H22-1
45
165
150
20
H22-2
45
129
150
20
H22-3
40
93
160
20
H22-4
45
21
150
20
H22-5
45
345
150
20
H23
H23-1
45
165
150
20
H23-2
45
129
150
20
H23-3
40
93
160
20
H23-4
45
21
150
20
H23-5
45
345
150
20
H24
H24-1
45
165
150
20
H24-2
45
129
150
20
H24-3
40
93
160
20
H24-4
45
21
150
20
H24-5
45
345
150
20
H25
H25-1
45
165
150
20
H25-2
45
129
150
20
H25-3
40
93
160
20
H25-4
45
21
150
20
H25-5
45
345
150
20
H26
H26-1
45
165
150
20
H26-2
45
129
150
20
H26-3
40
93
160
20
H26-4
45
21
150
20
H26-5
45
345
150
20
H27
H27-1
45
165
150
20
H27-2
45
129
150
20
H27-3
40
93
160
20
H27-4
45
21
150
20
H27-5
45
345
150
20
H28
H28-1
45
165
150
20
H28-2
45
129
150
20
H28-3
40
93
160
20
H28-4
45
21
150
20
H28-5
45
345
150
20
H29
H29-1
45
165
150
20
H29-2
45
129
150
20
H29-3
40
93
160
20
H29-4
45
21
150
20
H29-5
45
345
150
20
H30
H30-1
45
165
150
20
H30-2
45
129
150
20
H30-3
40
93
160
20
H30-4
45
21
150
20
H30-5
45
345
150
20
H31
H31-1
45
165
150
20
H31-2
45
129
150
20
H31-3
40
93
160
20
H31-4
45
57
150
20
H31-5
45
21
150
20
H31-6
45
345
150
20
H32
H32-1
45
165
150
20
H32-2
45
129
150
20
H32-3
40
93
160
20
H32-4
45
57
150
20
H32-5
45
21
150
20
H32-6
45
345
150
20
H33
H33-1
45
165
150
20
H33-2
45
129
150
20
H33-3
40
93
160
20
H33-4
45
57
150
20
H33-5
45
21
150
20
H33-6
45
345
150
20
运输巷
Y1
Y1-1
45
165
150
20
直罗组底部砂岩含水层
Y1-2
45
222
150
20
Y1-3
45
273
150
20
Y1-4
45
309
150
20
Y1-5
45
345
150
20
Y2
Y2-1
45
165
150
20
Y2-2
45
222
150
20
Y2-3
45
273
150
20
Y2-4
45
309
150
20
Y2-5
45
345
150
20
Y3
Y3-1
45
165
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Y3-2
45
222
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Y3-3
45
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20
Y3-4
45
309
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20
Y3-5
45
345
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20
Y4
Y4-1
45
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45
222
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Y4-3
45
273
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45
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45
345
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Y5
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45
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