探放水设计.docx

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探放水设计

富源县富村镇大凹子煤矿

探放水设计及安全技术措施

二○一一年二月二十六日

富源县富村镇大凹子煤矿

探放水设计及安全技术措施

编制：

史泽应

生产矿长：

董辉、胡常路、杨柱权

机电矿长：

杨稳加

安全矿长：

刘光玉

总工程师：

史泽应

矿长：

董影

编制日期：

二○一一年二月二十六日

第一节矿井水文安全条件分析

大凹子煤矿区水文地质单元北起哑桥、大田边，南至田尾巴，西为小白龙坡、大寨，东至下干龙潭。

海拨标高为1364～1672.6m，最大相对高差308.6m，区内最高点为矿区东部老祖营山头，最低点为矿区南西部红岩河注入古木河岔口处,最低侵蚀基准面1364m。

地形切割大，山高谷深，地表坡度大。

矿区地表水系不发育，主要水系为矿区西部边缘红岩河及南部边缘的古木河，流量受季节性气候影响大，旱季水流量小甚至干涸，雨季水位上升，对矿床充水有一定影响，多沿岩层裂隙、断裂破碎带渗入补给地下水。

由于地表地形坡度大、植被稀少，大气降水沿地表泾流排泄不利于渗透，因此，大气降水对矿床充水影响不大。

煤系地层泥岩隔水层厚度较大，地质构造属压扭性，多为隔水构造，不易导通地表水体及含水层中水体。

该区属亚热带湿润季风气候，夏季炎热潮湿，冬季多雾。

年最高气温34.9℃，最低气温－11℃，平均13.8℃，年平均降雨量1093.70mm，雨季降雨量占全年降雨量的86.50%，集中在6～9月。

1.1水文地质条件

矿区范围出露地层有：

二叠系上统宣威组（P2x）、三叠系下统卡以头组（T1k）、飞仙关组（T1f）及第四系（Q）。

现由上至下将各地层特征描述如下：

1、第四系（Q）松散沉积物：

主要由坡积、洪积和河床冲积物组成。

分布在沟谷两侧及平坝，厚度一般不超过15m，水文地质意义不大。

2、三叠系下统飞仙关组（T1f）相对隔水层：

紫红色泥岩夹粉砂岩，裂隙不发育，隔水性较好，区内地层厚度大于50m。

可视为相对隔水层。

3、三叠系下统卡以头组（T1k）弱裂隙含水层：

岩性主要为灰绿色细砂岩、泥质粉砂岩夹薄层粉砂岩，风化裂隙随深度增加而减弱，含水性较弱，是矿床的间接充水含水层。

4、二叠系上统宣威组（P2x）弱裂隙含水层：

岩性主要为细碎屑岩、细砂岩。

细砂岩含裂隙和孔隙水，是煤系地层的含水层。

但是水量小，含水性随深度增加而减弱，局部风化裂隙发育，补给条件好，含水性较强。

是矿床的直接充水含水层。

1.2、断层带水文地质特征

区内地质构造极为复杂，地表又有较厚的风化坡积物覆盖，且有几条断裂穿过地表水体，对矿区的水文地质条件影响较大。

主要有以下几条断裂，分述如下：

1、F1断裂：

斜交正断层，属区域性断裂，位于矿区东北部外围，为一张剪性断裂。

地层断距大于450m，断层下盘由P2x3、T1k、T1f地层构成，上盘为T1y地层，断层破碎带为断层角砾岩，钙、泥质较结，宽10—15m，切穿了隔水层，将几个含水层联通。

2、F2断层：

走向逆冲断层，位于矿区中部，纵贯矿区南北，为一压扭性断层。

地层断距150m左右，切割了整个煤系地层，断层破碎带为断层角砾岩，钙、泥质胶结，宽10—15m，断层越过古木河，地表无泉出露，由于在深部没有揭露，含、隔水性不清，在深部的开采过程中应引起重视。

3、F3断层：

走向逆冲断层，位于矿区中部，纵贯矿区南北，为一压扭性断层。

断层沿一向斜轴线产出，将该向斜轴部破坏，切割了C6以下所有煤层。

断层破碎带为断层角砾岩，钙、泥质胶结，宽5—10m，在1327m水平运输巷揭露，有水涌出，涌水量为0.2L/S，导水性较弱。

4、F4断层：

斜交（近走向）逆断层，位于矿区南部，为一压扭性断层。

地层断距15—25m左右，断层越过古木河，地表无泉出露，由于在深部没有揭露，含、隔水性不清，对下部煤层的开采可能会有一定的影响，应进一步查明其水文地质特征。

1.3矿井水文地质

大凹子煤矿坑道水文地质条件简单，坑道内涌水主要在斜井近地表附近，由于地表低洼处为水田，地表水较为丰富，在斜井及其它采准巷道近地表时均有水渗透到井下。

在1327m运输大巷及采、准巷道内除揭露断裂涌水外，煤、岩壁仅有少量的渗水现象。

现开采最低水平为1327m标高，距地表60m高程，开拓面积为67500m2，涌水量为70—100m3/d，平均涌水量为84m3/d。

主要是上部坑道涌水汇入，下部坑道仅有二个断裂涌水点，涌水量很小。

每个点只有0.1L/S左右。

下部坑道开拓系统总涌水量仅为30m3/d。

根据上述特点在西部采煤时应留有足够的保安煤柱，以防止地表水体沿工作面采空区垮落裂隙带和断裂带灌入井下，在东部1340m标高以下即最低浸蚀基准面——古木河河床标高以下开采时，要留有足够的断层隔水煤柱，防止古木河河水灌入井下，产生不安全因素。

1.4矿床充水因素

1、矿区地下水的主要补给来源是大气降水，含水层除浅部风化裂隙带含水性较强外，其余为弱裂隙含水层。

断层带含水性、导水性较差。

各种条件不利于地下水的补给，但由于水文地质条件变化的复杂性，特别是老采空区及断层带，仍应特别注意突水的发生。

2、老窑积水

矿区采矿范围内煤炭资源的开采时间较长，地表沿煤层露头区老硐、老窑密度较大，虽然现在私挖乱采现象已杜绝，但这些老窑、空巷皆会有不同程度的积水，因开采而造成的地表开裂现象存在，地面水很容易沿此渗透到井下。

因老窑水具有突然性，水量大，来势猛，且含大量H2S、CO2等有毒气体，对矿井威胁大，矿井在开采中应特别注意防范老窑积水。

综上所述，矿区属弱裂隙含水层充水为主，老窑积水不定充水，断层带富水、导水性较差的水文地质条件中等偏简单类型的矿床。

第二节探放水设计及安全技术措施

1、探放水原则

1）必须坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘，先治后采”的十六字方针，还必须做到“有疑必停”的探放水原则。

接近积水地区掘进或排放被淹井巷积水前，必须编制探放水设计，并采取防止瓦斯和其它有害气体危害等安全措施。

为防止测量与图纸误差，在掘进过程中必须做到“有掘必探”。

探水眼的稀密布置和超前距离，应根据水头高低、煤（岩）层厚度和硬度以及安全措施等在探放水设计中具体规定。

2）掘进工作面遇到下列情况之时，必须确定探放水线进行探水：

（1）接近水淹或可能积水的井巷、老空区或相邻煤矿时，井巷出水点位置，有积水井巷及采空区的积水范围、标高和积水量，必须绘制在采掘工程平面图上。

在水淹区域应标出探水线的位置。

掘到探水线位置时，必须探水前进。

（2）有与溶洞、含水层及与之有水力联系的导水断层、裂隙（带）、陷落柱时，必须查出其位置，并按规定留设防水煤柱。

巷道必须穿过上述构造时，必须探水前进。

如果前方有水，应超前预注浆封堵加固，必要时预先建筑防水闸门或采取其他防治措施。

3）探放水注意事项：

⑴安装钻机探水前，要遵守下列规定：

a．加强钻场附近的巷道支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。

b.清理巷道，挖好排水沟。

探水钻孔位于巷道低洼处时，必须配备与探放水量相适应的排水设备。

c.在打钻地点或附近安设专用电话。

d.测量和防突人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水孔的位置、方位、角度、深度以及钻孔数目。

（2）预计水压较大的地区，探水钻进之前，必须先安好孔口管和控制闸阀，进行耐压试验，达到设计承受的水压后，方准继续钻进，特别危险的地区，应有躲避场所，并规定避灾路线。

（3）钻孔内水压过大时，采用反压和有防喷装置的方法钻进，并有防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施。

（4）钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压，水量突然增大，以及有顶钻等异状时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人员应立即向调度室报告，并派人监测水情，如果发现情况危急时，必须立即撤出所有受水威胁地区的人员然后采取措施，进行处理。

（5）探放老空水前，首先要分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压。

老空积水区高于探放水点位置时，只准用钻机探放水，探放水孔必须打中老空水体，并要监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。

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浓度超过规程规定时，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。

（6）钻孔放水前，必须估计积水量，根据矿进排水能力和水仓容量，控制放水流量；放水时，必须设专人监测钻孔出水情况，测定水量、水压、做好记录。

若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告矿调度室。

（7）排除下山的积水以及恢复被淹井巷前，必须有矿山救护队检查水面上的空气成分，发现有害气体，必须及时处理。

排水过程中，如有被水封住的有害气体突然涌出的可能，必须制定安全措施。

2、探放水设计

、探水钻孔应保持适当的超前距、帮距和密度。

探水工作采用“探水——掘进——探水”方式进行，探水钻孔为巷道掘进探明一段安全距离后，巷道允许掘进一段距离，然后再探再掘，确保掘进安全。

a.超前距：

为探水钻孔终孔位置应始终超前掘进工作面的一段距离，一般采用30m

b.钻孔密度（孔间距）：

指允许掘进距离终点横剖面上，探水钻孔之间的间距，一般不超过3m，以免漏掉积水区，本矿可取2m。

C.帮距：

为使巷道顶部与可能存在的水体之间保持一定的安全距离，即呈扇形布置的最外侧探水孔所控控制的范围与巷道帮的距离，其值与超前距相同，取30m。

D.煤层平巷钻孔布置：

主要是探巷道上帮小窑老空水，钻孔呈半扇形布置在巷道上帮。

薄煤层一般布置3组，每组布置1—2个孔；厚煤层一般布置3组，每组不少于3个孔。

由于本矿属于中厚煤层，故钻孔布置3组，每组3个孔，钻孔之间的夹角为8.5°。

、下山巷道钻孔布置：

钻孔呈扇形布置在巷道前方，薄煤层一般布置5组，每组1-2个孔。

厚煤层一般布置5组，每组不少于3个孔，且每组钻孔至少有一孔见顶或底。

本矿属于中厚煤层，故钻孔布置5组，每组3个孔，钻孔水平及倾斜之间的夹角为8.5°。

、副斜井钻孔布置成扇形，每组3个，超前距控制20m，循环进行。

3、探放水设备型号及数量

配备ZDY－650煤矿用坑道钻机1台、配备ZDY1200S煤矿用坑道钻机2台

4、探水措施

1）探水起点

⑴若本矿井造成的水灾清楚，压力不小于1MPA时，探水线至积水区的最小距离：

煤层中不小于30米，岩层中不小于20米；造成的水灾不清楚时，探水线至推断积水区的距离不小于60米。

2）掘进巷道附近有断层或陷落柱时，探水线至承计煤柱线的距不小于60米。

2、钻孔深度及超前距离

探水钻孔眼底至掘工作面的距离不得小于20米的超前距离（薄煤层不得小于6米，岩层中不得小于5—10米），钻孔深度一般在40米左右（如此一次打孔后，可连续采掘20—30米）。

布置方式见探水钻孔的超前距、帮距和允许掘进距离示意图。

3）钻孔直径

从既探、排有效，双能防止冲垮煤壁和放水过大的原则出发，孔径不大于70mm为宜。

4）钻孔布置与孔数

（1）老塘探水：

探后掘进停掘处的钻孔眼距不得超过3米，以防漏探。

（2）探断层水：

开孔位置必须在放水煤柱外和断层应力影响带以外，以防止煤岩破碎出水后，不易控制。

（3）钻孔个数以保证必要的密度为原则，一般不得少于3个。

4、探放水的安全措施

（1）探水前加固探水工作区支架，背好帮顶，以免压力冲垮煤壁和支架。

（2）清理巷道，保证安全撤退路线畅通无阻；

（3）保证水沟畅通，并有适当的坡度和断面，水仓和排水设备要有足够的容量和能力。

（4）探水地点要安装电话，与所有可能受水威胁的工作地点连通，并事先制定好撤退路线，以防止意外事故发生。

（5）打钻过程中，如发现煤、岩松软或沿钻杆向外流水超过打钻正常供水量时，要立即停止打钻（不能移动或拔出钻杆），派人监视水情并报告矿调度室，如果情况危急，要立即通知所有受威胁地点撤人，并采取应急措施。

（6）钻孔接近采空区，可能有害气体涌出，必须随时进行有害气体监测；探水点通风必须按有关规定进行。

安全措施贯彻签字表

贯彻人：

贯彻时间：

贯彻地点：

安全措施名称

接受贯彻人

签字

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手印

签字

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