探 放 水 设 计.docx
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探放水设计
探放水设计
矿长：
郑世余
生产矿长：
白志刚
安全矿长：
张文鲜
机电矿长：
杨太高
总工程师：
戴志东
编制人：
戴志东
编制单位：
金沙县高坪乡金凤煤矿
编制日期：
2010年1月5日
探放水设计会审意见
矿长意见
签字：
年月日
生产矿长意见
签字：
年月日
安全矿长意见
签字：
年月日
机电矿长意见
签字：
年月日
总工程师意见
签字：
年月日
法人代表意见
签字：
年月日
探放水设计
根据国家安全生产监督管理总局令第28号的规定：
“采掘工作面探水前必须编制探放水设计”的要求，编制金凤煤矿探放水设计
设计依据：
1、《煤矿防治水规定》2009年12月1日起执行
2、《煤矿安全规程》2010年版
3、《安全专篇》
第一章地质概况
一、煤（岩）层赋存特征
1、煤（岩）层产状、厚度、结构、坚固性系数、层间距
C12煤层：
产在龙潭组下部，上距C9煤层36～39m，一般为38m。
下距茅口灰岩顶界4.20～5.10m，一般为4.50m，煤层产状与地层产状一致，煤层顶板为泥质灰岩，底板为灰白色粘土岩，岩性稳定，厚度较稳定，本矿井未开采C12煤层。
据7个石门工程见煤点统计,煤层有西北部较厚，东南部较薄的特点；煤层结构为两层结构的复煤层，中部夹一层粘土岩矸石，矸石一般厚度为0.10m；上煤层厚度0.40m，下煤层厚度0.45～0.8m，全区煤层剔除矸石后的平均厚度0.95m。
煤层的可采性指数（Km）为1,煤层厚度变异系数（γ）为12.69%（可采性指数、煤层变异系数计算见表4-3），煤层稳定性属稳定煤层,变化较小，为今后本矿主采煤层。
煤层特征表表1-2-1
煤层
编号
煤层平均厚度
（m）
煤层间距（m）
煤层倾角
（°）
煤层结构
煤层
稳定性
顶底板岩性
顶板
底板
C8
1.88
20－25
8
结构简单，无夹矸
稳定
粉砂岩或页岩
粉砂质岩、炭质页岩
C9
1.45
8
结构简单，无夹矸
稳定
粉砂质泥岩
粘土岩
60－70
C11
0.46
8
含夹矸0～2层
不稳定
泥岩、粉砂岩
泥质粉砂岩、粘土岩
8.5
C12
1.95
8
含夹矸0～2层
稳定
菱铁质灰岩
泥岩、粘土岩
2、煤层瓦斯涌出量、瓦斯等级、发火期、煤尘爆炸指数
本矿属于整合矿井，根据中化地质矿山总局贵州地质勘查院2008年1月提供的《贵州省金沙县高坪乡金凤煤矿生产地质报告》，矿井瓦斯绝对涌出量为0.15m³/min，相对涌出量为0.48m³/t.。
二氧化碳绝对涌出量为0.13m³/min，相对涌出量为0.41m³/t；根据《贵州省煤炭管理局黔煤生字[2008]388号对毕节地区补报5对煤矿2007年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复》该矿为低瓦斯矿井，但是由于该矿仅有一年的瓦斯等级鉴定，并且处于高瓦斯和突出区域，所以金凤煤矿按突出矿井进行设计。
根据煤炭科学研究总院重庆研究院2008年5月提交的《金沙县高坪乡金凤煤矿C12煤层瓦斯基本参数测定及煤层突出危险性评价》和省煤炭管理局黔煤生产字【2008】789号的批复，矿井在开采C12煤层，标高在+1339米以上范围内时无突出危险。
由于该矿仅有C12在+1339米标高以上的煤与瓦斯突出危险性鉴定，C12煤层+1339米标高以下以及C8、C9煤层未作鉴定，所以在开采C12煤层+1339m标高以上暂按不突出煤层设计，在开采C12煤层标高在+1339米以下以及开采C8、C9煤层时按煤与瓦斯突出矿井设计。
建议业主尽快作相关的鉴定。
以便根据鉴定结果采取相应的管理措施.
（二）煤尘
根据鉴定报告，本矿C12煤尘无爆炸性，签定报告详见附件。
C8、C9、C11煤层未作鉴定，鉴定前C8、C9、按有爆炸危险性设计，在开采C8、C9、煤层前应按规定进行鉴定，根据鉴定结果采取相应的管理措施。
（三）自燃
根据鉴定报告，本矿C12煤层自燃发火倾向性属III类（不易自燃），签定报告详见附件。
C8、C9、C11煤层未作鉴定，在开采C8、C9、C11煤层前应按规定进行鉴定，鉴定前C8、C9的自燃发火倾向按Ⅰ类设计，根据测定结果采取相应的管理措施。
3、12煤顶、底板岩性特征
二）煤层顶、底板
C8煤层：
直接顶板为粉砂岩或页岩，稳定性较差；底板为粉砂质岩、炭质页岩，吸水后易膨胀。
C9煤层：
直接顶板粉砂质岩炭质页岩，稳定性较差；底板为粘土岩，吸水后易膨胀。
C11煤层：
直接顶板为泥岩或粉砂质泥岩夹粉砂岩，稳定性较差，底板为粘土岩，吸水后易发生底鼓现象。
C12煤层：
直接顶板为菱铁质灰岩，稳定性较好。
底板为泥岩、粘土岩，吸水后易发生底鼓现象。
附煤岩层综合柱状图：
二、地质构造
矿区位于安底背斜南部次一级褶曲的南东翼，南东翼地层倾向95—145度，倾角7—24度，西翼地层倾向220—295度，倾角10—15度。
矿区内地层呈单斜产出，地层倾向115～135度，倾角15—18度。
矿区内无断裂构造。
总体而言，矿区内地质构造复杂程度属简单一中等类型。
三、水文地质
矿区南侧六广河由南西向北东径流，河谷最低标高675米，为矿区最低侵蚀基准面。
矿区南西侧发育数条由北西向南东径流的季节性小溪流，区内地表水均排泄于六广河。
矿区出露地层有三叠系下统夜郎组，二叠系上统长兴组、龙潭组及二叠系下统茅口组，其水文地质特征简述如下：
1．夜郎组（Tly）
九级滩段（Tly3）：
紫红色页岩，粉砂质页岩。
厚大于100米。
为一相对隔水层。
玉龙山段（T1y2）：
浅灰色、灰色薄至中厚层状微至细晶石灰岩、泥质石灰岩及含泥质灰岩，顶部见鲕粒灰岩。
厚度240－250米。
为岩溶裂隙含水层。
沙堡湾段（T1y1）：
黄褐－灰绿色页岩，夹少量薄层泥灰岩。
厚10－20米。
为一相对隔水层。
2．长兴组（P3c）：
灰至深灰色中厚层状含燧石团块灰岩。
厚20—30米。
为岩溶裂隙含水层。
3．龙潭组（P31）
为一套海陆交互相含煤地层，岩性为泥岩、菱铁质灰岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、煤及少量泥质灰岩。
厚110—145米。
据采煤老硐调查，区内采煤老硐大多为潮湿状态，局部有少量滴水、渗水现象，说明其含水性较弱，为一相对隔水层，对煤层开采影响较小。
4．茅口组（P2m）
为浅灰色、灰色厚层块状灰岩。
厚度大于100米。
为岩溶裂隙含水层。
综上所述，矿区主要为P2m、P3c、T1y2岩溶裂隙含水层及P31裂隙含水层对矿床充水。
另外，因区内采煤老窑较多，老窑水对矿床充水不可忽视。
金凤煤矿水文地质类型应视为以裂隙、溶隙充水为主，水文地质条件属中等类型的煤矿床。
2地下水补径排条件
根据储量核实报告，金凤煤矿开采矿井内涌水量最大10.4m3/h（主要集中在每年的5—8月），正常涌水量4.16m3/h。
3矿床充水因素分析
六广河沿金沙向斜轴迳流，并接受两翼冲沟谷中的地下水补给，有利于大气降水的排泄。
上覆飞仙关组二、三段碳酸盐岩地下水、地表水二者间水力联系密切，并具备明显的进出口。
飞仙关组一段近100m的钙质粉砂岩是上覆含水段的相对隔水层。
长兴灰岩中等含水段，富含岩溶裂隙水，在矿区内钻孔施工到该层段时，简易水文无异常反应，加上2号煤层～标五间近60m的弱含水段的相对阻隔，与中、下煤组之间无直接水力联系。
含煤地层下伏茅口灰岩强含水段，岩溶道发育，地下水丰富。
在煤矿区内有C9号煤底～茅口灰岩顶界约70余米的弱含水段碎屑岩相对阻隔，与中、上煤组地下水无水力联系；但距C12号煤底仅5米泥岩、粘土岩，在地下水水位标高以下对下煤组影响较大并有地下水水力联系
就矿区可开采的C8、C9、C12煤层而言，埋藏均在当地侵蚀基准面和地下水水位最高标高以上，区内总体富水性弱（q＜0.1），断裂带导水性差。
根据标五～标七间的抽放水资料分析，煤组中段的一套细、砂粉岩较富水，水头压力较高，岩层富水性与下煤组比较属弱偏中等。
简易水文资料表明，各含水层间水力联系不甚明显。
如6-6号孔，标五水位一直在3m左右，并出现涌水现象，涌水量小于0.014L/S，当钻进到标五～14号煤层之间的细砂岩时，涌水量就突然增大到1.405L/S，水头高度超过孔口为+9.39m。
在正式抽水试验时（止水深度63m左右，飞仙关组一段底部）进行的三次降程中，每个降深点动水位都位于六广河河床20～40m，说明六广河在该点中、深部没有明显补给水的现象，与地表水水力联系甚微。
茅口组距离C12煤层仅5m，为含煤地层的直接底板，地质报告未提供茅口组详细水文条件，建议业主补做茅口组含水性及与C12煤层的水力联系的资料和水文调查报告。
并编制防治水的设计。
综上所述，金凤煤矿水文地质类型应视为以裂隙、溶隙充水为主，水文地质条件属中等类型的煤矿床。
四、巷道布置及支护说明
1、巷道布置及开拓方式
副井、主井及回风井均为斜巷,沿煤层底板施工，全长374m。
主、副井全段必须施工排水沟，水沟在巷道右下帮，位置及尺寸见巷道支护断面图。
附：
采掘工程平面图
2、支护设计
主井断面形状为半圆拱，毛高2.6m、毛宽3.2m，S荒=7.22m2，净高2.5m，净宽3.5m，S净=8.75m2。
排水沟毛宽0.4米，深0.4米，锚杆挂网配喷浆支护。
副井断面形状为半圆拱，毛高2.4m、毛宽2.8m、S荒=5.87m2
回风井断面形状为半圆拱，毛高2.7、毛宽3.4、S荒=7.94m2
附：
巷道支护断面图：
第二章探放水设计
探放水安全技术措施
一、概况：
根据“预报预测，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原则，结合我矿的实际情况采取探、防、堵、截、排的措施。
为了施工的安全开展，制定本安全技术措施。
施工地点：
12103运输巷、12103回风巷
水源性质：
预计水源主要为老空水、煤层顶、底板水和断层导水等。
钻机型号：
TUX-150型煤矿用坑道钻机
钻具配备：
Ф75mm钻杆80m，泥浆泵1台，合金钻头3个及钻具1套。
二、探放水前的准备工作
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TUX-150型煤矿用坑道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，清理好临时水沟，确保排水畅通无阻。
8、平巷时，将3寸的排水管随掘进向前延接，迎头20米范围使用软管。
9、在打钻地点附近安设专用电话及报警装置，并保证随时与调度室联系。
10、技术人员和防探放水人员必须亲临现场，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。
三、探放水设计
1、探水起点的确定：
12103回风巷因其边界准确，水压不超过10kPa，所以，设计探水线至积水区的最小距离：
煤层中不得小于30米；
2、警戒线的确定：
沿探水线终孔位置外推30米。
3、超前距离：
探水钻孔终孔位置始终超前掘进工作面的距离采用20米。
4、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5个钻孔的最小平距）减去30米。
5、帮距：
为使巷道两帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距离，布置的最外侧探水钻孔所控制的范围与巷道帮的距离取30米。
6、超前距离的计算：
a=0.5AL×（3p/kp）1/2
式中：
a------超前距离（m）
L-----巷道的跨度（宽或高，取其最大者）m
Kp-----煤的抗张强度（Mpa）
P------水头压力（Mpa）
A-----安全系数，一般取2～5；本设计取5。
a=0.5×5×3.5×√3×10/10=0.5×5×3.5×1.732≈15（m），
a（实）＞15m
据此，超前距取20米，帮距取20米。
8、钻孔参数的确定
（1）、每钻孔5个（1#、2#、3#、4#、5#），1#孔为中心孔。
（2）、钻孔直径：
75mm。
（3）、钻孔沿煤层倾向呈扇形布置，超前距30米，准掘30米。
（4）、在每个钻场地点做好标记，并挂牌管理。
．
9、老空的探水线：
沿老空积水线或老空边界平行外推60米，其探水设计同上。
10、井巷通过导水或可能导水断层前的探水设计：
（1）、超前探水：
探水线（探水起点）至断层交面线的最小距离为30米，当水压大于2Mpa时按每增加0.1Mpa增加1m。
（2）、其他技术参数同上（探水设计）。
探放水钻孔参数设计表：
见附图
探放水钻孔布置示意图：
见附图
四、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，另找安全地点探放水。
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。
安好钻机接电时，要严格执行停送电制度。
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。
五、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。
六、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。
七、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。
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