陈矿字31号关于报批陈四楼煤矿21201工作面防治水的请示.docx
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陈矿字31号关于报批陈四楼煤矿21201工作面防治水的请示
陈矿字〔2007〕31号签发人：
马正兰
关于报批陈四楼煤矿21201工作面
防治水工程设计方案的请示
龙宇公司：
陈四楼煤矿21201工作面已经形成，通过对该工作面水文地质条件分析，结合瞬变电磁探测结果，编制了《陈四楼煤矿21201工作面防治水工程设计方案》。
根据《永城煤电集团公司矿井防治水工作规定》（永煤生[2002]第84号文）以及《永城煤电集团公司矿井防治水工作补充规定》（永煤生[2003]第31号文）要求，现将该工作面防治水工程设计方案报公司审批。
妥否，请批示。
附件：
1、陈四楼煤矿21201工作面防治水工程设计方案
2、陈四楼煤矿21201工作面防治水钻孔布置图
二〇〇七年四月五日
主题词：
安全生产防治水请示
主办：
陈四楼煤矿印发时间：
2007年4月5日
（共印5份）
陈四楼煤矿
21201工作面防治水工程设计方案
河南龙宇能源股份有限公司陈四楼煤矿
二ОО七年四月三日
陈四楼煤矿21201工作面防治水工程设计方案
编制单位：
陈四楼煤矿生产科
编制:
史先志
审核：
科长：
总工程师：
编制日期：
2007年4月3日
陈四楼煤矿21201工作面防治水工程设计方案
一、21201工作面概况
21201工作面位于北十二采区，为北十二采区首采工作面。
工作面北面、西面与东面均为实体煤，南面紧邻北部辅助皮带巷及北部-470东、西大巷。
工作面两道标高-426.0～-384.8m，走向长1191m。
倾斜长176m，地层倾角0°～9°，平均4°。
工作面二2煤厚1.3～3.2m，平均2.61m，煤层稳定，结构简单；工作面地层平缓起伏，形成宽缓的背斜与向斜褶曲构造。
工作面中南部为一背斜构造，致使工作面标高达到上限值-384.8m。
工作面切眼附近发育一小向斜构造。
工作面两个顺槽在背、向斜两翼构造较发育，为断层构造主要集中区域。
工作面揭露断层13条，其中正断层11条，逆断层2条，断层落差0.7～7m不等。
二、水文地质条件分析
21201工作面顶板在导水裂隙带发育范围内赋存3层砂岩。
砂岩以细粒结构为主，单层厚度0.5～10.79m，累计厚度15.60m。
工作面底板砂岩厚6.3～15.6m，平均10.2m。
工作面中南部宽缓的背斜两翼及切眼附近的向斜处，砂岩裂隙发育，富水性明显增强，两顺槽掘进期间顶板淋水及底板渗水较大，单巷涌水量可达25m3/h。
由于该面是北十二采区首采工作面，工作面回采期间涌水量将对矿井正常生产产生一定影响。
工作面二2煤下距太原组L11灰45.46m、L10灰54.22m、L8灰73.64m。
太原组上段灰岩岩溶、裂隙发育，单位降深涌水量0.113～0.361L/s.m，属于富水中等的含水层；构造裂隙发育处，灰岩可通过构造带向工作面充水。
其中L11灰是造成工作面突水的水源，其它两层灰岩可由断裂构造或越流补给方式向L11灰进行充水。
工作面中南部和切眼附近地层起伏，是工作面褶曲、断层及裂隙等构造的主要发育区。
该区段受各种构造联合作用，地层完整性差，岩石力学强度明显降低，工作面在回采过程中受采动压力影响将进一步造成底板发生扰动破坏，因此该区将是工作面底板较易突水的薄弱地带。
21201工作面是北十二采区首采工作面，该区含水层水位均处于未疏放状态中。
根据F18断层以北地区新近施工的观7水文地质长期观测孔资料，太原组上段灰岩含水组水位-21.33m。
21201工作面底板标高-426.0～-384.8m，工作面底板灰岩静水压力可达3.64～4.05MPa。
在无构造破坏的正常地层块段内，突水系数按0.1MPa/m计算，临界隔水层厚度在36.4～40.5m之间。
工作面采动对底板破坏深度为10m，考虑太原组灰岩水的原始导高10m左右，则安全隔水层厚度应为56.4～60.5m。
L11灰距离二2煤45.46m，即在无褶曲、断层等构造破坏的正常地层块段内，工作面也存在底板太原组灰岩突水威胁。
为有针对性得对工作面进行底板注浆加固，在21201工作面两顺槽进行了瞬变电磁法勘探，共探测出A级富水异常区5个，B级富水异常区4个。
A级异常区在工作面中南部背斜两翼大面积分布，应是底板注降改造的重点区域之一。
三、方案设计
（一）方案设计目的
打钻探测煤层底板导水构造，注浆封堵导水裂隙；注浆充填含水层，加固煤层底板，增加有效隔水层厚度及煤层底板抗压强度；切断太原组中、上段灰岩含水层与煤层之间的水力联系。
进一步探查工作面顶板砂岩的富水性，疏放工作面顶板砂岩水，减少顶板砂岩水对工作面回采造成的影响。
（二）方案设计原则
21201工作面底板灰岩静水压力3.64～4.05MPa，严重影响工作面安全回采，必须进行底板注浆加固，且钻孔终孔点距离60m左右。
对井下瞬变电磁法探测到的富水异常区应进行控制，并进行注浆加固。
钻孔在平面上呈放射状展布，在剖面上长短结合。
钻孔尽量与断层、裂隙走向垂直或斜交，保证浆液尽可能把裂隙充填完全；在条件允许的情况下，钻孔角度要尽量小于45°，穿过含水层的长度应尽量长；底板钻孔辐射终点为L10灰含水层底板。
根据打钻探测的灰岩水原始导高及钻孔出水量、水压及注浆量情况对钻孔数量进行增减以及适当调整设计钻孔的方位、角度和落底深度等技术参数，以达到既加固好底板保证工作面安全回采，又降低防治水成本，增加经济效益的目的。
由于21201工作面为北十二采区山西组煤系地层的首采工作面，应适当布置探放水钻孔疏放顶板砂岩水，钻孔终孔位置应达到工作面导水裂隙带的顶部。
根据砂岩富水性的特点，钻孔以探查为主，根据出水情况，酌情增加钻孔数量。
（三）钻孔设计
21201工作面共设计钻机窝12个，12组钻孔，累计钻孔数量75个（包括1个顶板放水钻孔），实际施工中根据钻孔出水量和注浆量可适当调整钻孔孔数。
预计总钻探工程量11699m，单孔设计参数详见附表。
四、钻孔施工要求
（一）设备选型
工作面钻孔施工选用MKD-5S型钻机；井下注浆泵选用2ZTG-60/210型；地面注浆泵选用NBB260/7型泥浆泵。
（二）施工技术要求
1、钻机队接到本设计后，必须编制施工安全技术措施，报生产科和有关科室及矿总工程师批准。
2、严格按照设计方案中钻孔参数施工。
3、钻孔结构：
开孔直径133mm，孔口管直径108mm，终孔直径不小于75mm。
4、根据煤层底板砂岩裂隙较发育这一特性及灰岩水压情况，孔口管长度不小于20m。
钻孔倾角较小或与巷道夹角较小的钻孔，孔口管长度应适当加长，以注浆时不发生底板底鼓为宜。
5、在注浆钻孔施工中，施工一孔注一孔，为防止串浆不允许施工多孔后一次注浆。
6、每组钻孔都应进行水压观测。
观测水压时，稳定时间不低于30min。
五、钻孔注浆施工要求
（一）孔口管采用水泥—水玻璃埋设，水泥浆浓度（水灰重量比）1：
1，采用35～40°Be规格水玻璃；水泥浆与水玻璃的体积比1：
0.6~0.4。
（二）孔口管埋设及钻孔出水量小于20m3/h时，采用井下注浆泵进行注浆；钻孔出水量大于20m3/h时，采用地面注浆站进行注浆。
（三）注浆压力应为静水压力的2~3倍，该区静水压力为3.64～4.05MPa，因此注浆压力应达到7.28～12.15MPa，考虑注浆管的承压能力，注浆终孔压力应达到8MPa，持续时间30min。
（四）必须对孔口管进行耐压试验，注水压力不小于8Mpa，稳定时间不小于30min，以孔口周围无出水现象为孔口管固定合格，否则重新进行封孔，并再次进行耐压试验，直到达到设计要求为止。
（五）工艺流程
井下注浆：
地面注浆：
水井→清水泵→储水池
水泥罐→自动控制系统→吸浆池→泥浆泵→注浆管→受注体
附表陈四楼煤矿21201工作面钻孔设计参数
钻孔位置
钻孔
编号
钻孔倾角
钻孔深度（m）
钻孔方位（°）
与巷道切眼方向夹角（°）
终孔
层位
备
注
G1#
钻
机
窝
GⅠ-1
-26
165
230
27
L10
与开口方向夹角
GⅠ-2
-36
108
248
45
L10
GⅠ-3
-26
152
270
67
L10
GⅠ-4
-29
117
286
83
L10
GⅠ-5
-20
165
299
84
L10
GⅠ-6
-19
151
340
43
L10
GⅠ-7
-17
150
14
9
L10
G2#钻
机窝
GⅡ-1
-32
123
299
26
L10
与开口方向夹角
GⅡ-2
-27
143
250
47
L10
GⅡ-3
-23
162
275
72
L10
GⅡ-4
-22
171
302
81
L10
GⅡ-5
-28
123
343
40
L10
GⅡ-6
-18
196
360
23
L10
G3#
钻
机
窝
GⅢ-1
-23
178
211
8
L10
与开口方向夹角
GⅢ-2
-23
174
223
20
L10
GⅢ-3
-31
125
237
34
L10
GⅢ-4
-27
144
263
60
L10
GⅢ-5
-26
158
284
81
L10
GⅢ-6
-30
132
305
78
L10
GⅢ-7
-22
188
318
65
L10
GⅢ-8
-25
157
354
29
L10
GⅢ-9
-28
136
113
10
L10
供水孔
-40
110
13
90
L8
陈四楼煤矿21201工作面钻孔设计参数
钻孔位置
钻孔
编号
钻孔倾角
钻孔深度（m）
钻孔方位（°）
与巷道切眼方向夹角（°）
终孔
层位
备
注
G4#
钻
机
窝
GⅣ-1
-22
170
14
9
L10
GⅣ-2
-32
114
5
18
L10
GⅣ-3
-22
183
342
41
L10
GⅣ-4
-22
178
326
57
L10
GⅣ-5
-29
134
306
77
L10
GⅣ-6
-27
138
284
81
L10
G5#钻
机窝
GⅤ-1
-24
160
15
7
L10
GⅤ-2
-22
176
259
24
L10
GⅤ-3
-23
181
340
43
L10
GⅤ-4
-24
173
327
56
L10
GⅤ-5
-25
172
295
88
L10
G6#
钻
机
窝
GⅥ-1
-24
155
11
12
L10
GⅥ-2
-22
177
357
26
L10
GⅥ-3
-29
127
342
41
L10
GⅥ-4
-25
149
322
61
L10
GⅥ-5
-22
173
306
77
L10
GⅥ-6
-23
160
259
56
L10
与开口方向夹角
G7#
钻
机
窝
GⅦ-1
-24
163
126
7
L10
GⅦ-2
-26
146
352
31
L10
GⅦ-3
-21
178
333.5
49.5
L10
GⅦ-4
-19
182
317
66
L10
GⅦ-5
-25
146
301
82
L10
G8#钻
机窝
GⅧ-1
-31
141
13
10
L10
GⅧ-2
-24
154
338
45
L10
GⅧ-3
-20
168
318
65
L10
GⅧ-4
-18
173
299
84
L10
陈四楼煤矿21201工作面钻孔设计参数
钻孔位置
钻孔
编号
钻孔倾角
钻孔深度（m）
钻孔方位（°）
与巷道切眼方向夹角（°）
终孔
层位
备
注
G8#钻
机窝
GⅧ-5
-23
135
257
54
L10
与开口方向夹角
放水孔
+19
178
356
27
L10
探放顶板
砂岩水
P1#钻
机窝
PⅠ-1
-18
142
35
12
L10
PⅠ-2
-13
171
99
76
L10
PⅠ-3
-21
146
113
90
L10
PⅠ-4
-20
171
126
77
L10
与开口方向夹角
PⅠ-5
-20
175
144
59
L10
PⅠ-6
-31
121
167
36
L10
PⅠ-7
-29
135
189
14
L10
P2#钻
机窝
PⅡ-1
-25
145
31
8
L10
PⅡ-2
-18
175
66
43
L10
PⅡ-3
-15
194
79
56
L10
PⅡ-4
-19
153
98
75
L10
PⅡ-5
-17
159
124
79
L10
与开口方向夹角
PⅡ-6
-14
180
138
65
L10
P3#钻
机窝
PⅢ-1
-23
139
28
5
L10
PⅢ-2
-20
159
48
25
L10
PⅢ-3
-16
187
83
60
L10
PⅢ-4
-19
148
111
88
L10
PⅢ-5
-15
175
129
74
L10
与开口方向夹角
PⅢ-6
-17
164
163
40
L10
P4#钻
机窝
PⅣ-1
-25
145
35
12
L10
PⅣ-2
-25
164
72
49
L10
PⅣ-3
-22
181
90
67
L10
PⅣ-4
-31
122
103
80
L10
PⅣ-5
-17
188
141
62
L10
与开口方向夹角
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