主立井井筒延深工程探放水设计.docx
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主立井井筒延深工程探放水设计
山西煤销集团永丰煤业有限公司
立井施工超前探放水设计及作业规程
前言
为贯彻落实“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针，以坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采（掘）”的水害防治原则，消除矿井水害隐患，确保安全生产，特编制永丰煤业立井延深施工探放水专项设计。
第一章、工程简介
山西煤炭运销集团永丰煤业有限公司隶属于晋城市运销公司的子公司。
该矿由原山西巴公永丰煤业有限公司、原巴公镇来村煤矿北部井田以及泽州县巴公镇李村煤矿（十关闭）、泽州县巴公镇北郜煤矿（十关闭）和空白资源整合而成（包括2006年关闭高场煤矿部分井田），矿井由煤炭工业石家庄设计研究院设计，设计生产能力0.9Mt/a，设计服务年限14.28年。
1．主立井（刷大延深）
净直径：
6.0m，净断面19.63m2，垂深200m，表土段采用钢筋混凝土支护，基岩段采用混凝土支护，装备一对6t箕斗，设梯子间，担负全矿井提煤任务，兼作进风井及安全出口。
2.副立井（刷大延深）
净直径7.0m，净断面38.48m2，垂深193.19m，表土段采用钢筋混凝土支护，基岩段采用混凝土支护，装备一对1.5t双车单层宽窄罐笼，设梯子间，担负全矿井的提矸、下料及人员升降等辅助提升任务，兼作进风井及安全出口。
3.回风立井（新开凿）
净直径5m，净断面19.63m2，垂深161m，表土段采用钢筋混凝土支护，基岩段采用混凝土支护，设梯子间，担负全矿井的回风井任务兼作安全出口。
第二章、组织机构
（一）成立探放水领导小组
组长：
***
副组长：
***
成员：
***.***.***.***.***.
（二）领导小组岗位责任制
***全面负责探放水工作的监督检查
***.***负责探放水的安全技术管理工作。
***负责探放水措施的贯彻学习。
***负责探放水日常资料整理工作。
其他成员负责探放水措施的落实。
各部门在项目部经理的领导下，根据现场实际，及时编制探放水方案的实施及落实情况，及时修订措施不足，切实保障安全生产，杜绝水患滋生。
第三章、水文地质条件：
第一节井田边界及水力性质
山西煤炭运销集团永丰煤业有限公司矿井周边相邻有3座矿井，井田北邻山西煤炭运销集团兰煜煤业有限公司，东和山西兰花集团莒山煤矿有限公司相望，南和山西晋煤集团泽州天安靖丰煤业有限公司相望，西为断裂带，无矿井；北、东、南为人为技术边界，无隔水边界，本井田含水层与周边井田存在水力联系。
第二节主要含水层
一、含水层特征
1.新生界第四系冲积-洪积孔隙含水层
本组地层广泛出露于井田内的梁、峁上，主要充水介质为底部的砂砾石层，接受降水及基岩裂隙水侧向补给，该含水层富水性不均一，在砂砾石层厚度较大，且接受补给条件好的地段，可形成富水性较好的含水层。
2.二叠系下统碎屑岩类砂岩裂隙含水层
该含水层包括山西组和下石盒子组地层含水层由基岩风化壳，K8、K9砂岩及3#煤顶板砂岩组成，据调查，区内泉水单泉流量均小于1L/s。
在井田内的YF2-2号水文地质孔，由于该含水层厚度大，含水微弱，未对上部的二叠系地层的碎屑岩层分段抽水试验，与下部太原组碎屑岩夹碳酸盐岩层合并做混合水的抽水试验工作，抽水层段78.50～215.41m。
由抽水试验资料：
静止水位埋深为78.30m（水位标高为825.39m），涌水量0.947L/s，渗透系数0.1388m/d，单位涌水量0.0320L/s·m，为弱富水性，水化学类型为HCO3·SO4-Ca·Mg型。
3.上石炭统太原组灰岩岩溶裂隙含水层
本组地层在井田内没有出露，是本井田主要含煤地层之一，该组地层除砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层外，有四层发育良好，易被水溶解的海相石灰岩，即K2、K3、K4、K5石灰岩，总厚度17.53m。
4.奥陶系中统岩溶含水层
奥陶系为煤系地层之基底，岩性为海相厚层状石灰岩，主要成份为碳酸钙，因其易被水所侵蚀溶解成溶洞，在深部溶洞裂隙是相当发育的，甚至使上部岩层塌陷而成柱状陷落。
井田内的YF2-2号水文地质孔，揭露奥陶系中统石灰岩地层厚度267.05m，岩性为厚层状深灰色灰岩夹中厚层状角砾状灰质泥灰岩和厚层状泥质灰岩，上部为奥陶系中统峰峰组地层，厚145.00m；下部为奥陶系中统上马家沟组地层，揭露122.05m。
据钻探岩芯确定，含水层位于上马家沟组，厚约24.0m。
经抽水试验，该含水层静水位埋深为230.05m（水位标高为573.64m），涌水量0.911L/s，水位降深3.94m，抽水孔半径0.065m，渗透系数0.8359m/d，单位涌水量0.2312L/s·m，为中等富水性。
水质分析：
水的总硬度为420.83mg/L，PH值为7.9，矿化度为535mg/L，水化学类型为HCO3·SO4—Ca·Mg型。
据区域资料，巴公、大阳一带水力坡度为6.6‰，推算井田内奥灰岩溶水位标高560m～585m，由北西向南东流动。
二、含水层的补、径、排条件
井田内地下水以大气降水作为补给的主要形式，其补给条件受地形、岩性、植被、构造及目前3煤采空区的分布等因素的影响，也与有效降雨量及延续时间有关。
一般来说，暴雨对地下水补给不利，长时间的中、小雨极有利于地下水的补给。
植被发育地段，具有好的蓄水性，可增大降水入渗量。
降水的延续时间则是地下水能否获得补给的重要因素。
由于区内降雨主要集中在7～9月份，因而地下水也具有“集中补给，常年消耗“的特征。
在非煤层采空区地表，第四系或基岩地下水也可接受上方以季节性为主的局部地表水的补给。
从目前整个井田来看，目前地下水排泄主要有两种方式：
一是蒸发作用；二是煤矿排水作用；次为人工取水排泄与局部断层向下排泄和小泉排泄等。
因目前区内泉水分布很少且为小泉，尤其是在旱季除局部矿坑排水外难以在地表形成有一定规模的地表水流，故沟谷或河流排泄作用已属次之。
应该指出，上部裂隙水、泉水、矿坑排水等在地表水与地下水之间的补给与排泄方面，有着密切的相互转化的内在联系。
区内上部地下水位分水岭基本上与地表分水岭一致，地下水的径流运动特征主要表现为：
一是由分水岭地段向两侧低洼沟谷方向运动；二是与褶皱构造及岩层产状有关，沿倾向顺层迳流。
三、各含水层间水力联系
井田深层岩溶水属三姑泉域水文地质单元，大气降水和地表水通过西部灰岩裸露区垂直补给是其主要的补给方式。
另外其它含水层的地下水通过断层、陷落柱等构造通道向深部越流，也是岩溶地下水的补给来源之一。
岩溶地下水接受补给后，由西向东，由北向南运动，最终排向丹河河谷中三姑泉等泉群，近年来人工开采也成为岩溶地下水的排泄方式之一。
石炭系和二叠系砂岩裂隙水，在接受裸露区大气降水补给和上覆松散层的入渗补给后，顺岩层倾斜方向运动。
上部含水层在沟谷中以侵蚀下降泉的形式排泄，下部含水层地下水一般顺岩层倾斜方向运动。
现采煤矿矿坑排水和民井开采是其主要的排泄方式。
松散岩类孔隙水，主要接受大气降水的垂直入渗补给和基岩裂隙水的侧向补给，地下水流向和地表水基本一致。
排泄方式主要是蒸发排泄和人工开采。
第三节主要隔水层
一、隔水层组成
1.二叠系碎屑岩类砂岩层间隔水层
主要由泥岩、砂质泥岩及粉砂岩等组成，呈层状分布于各含水层之间，根据整合地质报告资料，井田为一次级向斜构造，其构造裂隙不发育，且各含水层富水性弱，在垂向上阻隔了各含水层间的水力联系。
2.石炭系上统太原组上段隔水层
由K7砂岩至K4石灰岩间泥岩、砂质泥岩、粉砂岩等隔水层，其隔水性能较好，在无构造沟通或遭受破坏的情况下，可成为9#煤层底板的良好隔水层。
3.石炭系上统太原组15#煤层以下及中统本
第四章、涌水量预算
据矿井调查，矿井涌水量受地表降水量影响较大，雨季排水量增加，旱季排水量减小。
今后矿方应注意回采后的地表裂隙，防治洪水注入井下，搞好雨季排水工作。
1、3#煤层涌水量预算
该整合区内四矿均为开采3#煤层的矿井，其中两矿已关闭，一矿为过渡生产矿井，另一矿为基建改造矿井，各矿目前涌水量见表6-3：
采用井田内富水系数最大的原巴公来村煤矿3#煤层井下涌水量，实际正常涌水量为200m3/d，雨季可达300m3/d，矿年产原煤15万t，日出煤量为454t左右（每年实际出工330天），吨煤出水系数为0.441～0.661m3/t，随着生产能力提升到90万t/a，日出煤2727t左右，预计涌水量为1200～1800m3/d。
重组前各矿井井下涌水量一览表表6-3
矿井名称
生产能力
（万t/a）
涌水量
（正常—最大）（m3/d）
富水系数
（m3/t）
现状
备注
原巴公永丰煤业
30
36-96
0.040-0.106
基建
原巴公来村煤矿
15
200-300
0.441-0.661
过渡生产
原巴公李村煤矿
—
150-240
—
关闭
2009年底
原巴公北郜煤矿
—
60-90
—
关闭
2009年底
2、9#煤层涌水量预算
据调查，本矿井后期开采方式、工作面布置与距井田东侧1.5km的晋城市三八煤矿类同，晋城市三八煤矿开采9#煤层，实际生产煤量60万t/a时矿井涌水量为720～1200m3/d，据此山西煤炭运销集团永丰煤业有限公司涌水量采用富水系数法预算，则兼并重组后9#煤层后期生产规模达90万t/a时，矿井涌水量可达1080～1800m3/d。
3、15#煤层涌水量预算
整合后矿井设计生产能力为90万t/a，以开采15#煤层为主。
井田开采地段的总面积为6.1612km2，采用邻近的兰煜矿井涌水量比拟预测。
根据比拟法预算了整合后的矿井涌水量：
计算公式：
Q=Q0×F/F0
F：
本井田面积，取6.1612km2
F0：
兰煜井田面积，查得为9.6km2
Q0：
兰煜矿井涌水量预测15#煤层涌水量，查得为2765.8m3/d
经计算，15#煤层上部含水层总涌水量为1904.96m3/d。
即正常涌水量取整预计为80m3/h。
（2）计算结果评价与采用
综上所述，根据经验，最大涌水量可考虑取正常涌水量的1.5倍，即120m3/h。
本次预计的矿井正常涌水量，未考虑断层或陷落柱的影响，也不包括老窑的突水量。
生产部门在大巷或工作面推进至此处时应采取相应措施。
第五章、《煤矿防治水规定》
根据《煤矿防治水规定》，采掘工作面遇如下情况之一的，应当进行探放水：
（一）、接近含水层、导水断层、暗河、溶洞和导水陷落柱时；
（二）、打开防隔水煤（岩）柱进行放水时；
（三）、接近水文地质条件复杂的区域时；
（四）、接近可能出水的钻孔时；
（五）、采掘破坏影响范围内有承压含水层或者含水构造、煤层与含水层间的防隔水煤（岩）柱厚度不清楚可能发生突水时；
（六）、接近其它可能突水的地区时。
第六章、超前探放水钻孔计划
（一）、超前探放水依据
本井田开采历史，结合我单位施工的永丰煤业立井井筒掘砌工程地质资料，无上一项所述几种情况。
根据《煤矿防治水规定》在井筒涌水量大于6m³/h时进行探放水。
（二）、超前探放水钻孔计划
我单位计划在主、付立井井筒施工中涌水量大于6m³/h时开始进行探放水，直至过K5含水层结束。
新掘风井井筒施工距3#煤20米开始进行探放水（探采空区和3#煤）直至过K5含水层结束。
（三）、探水钻机型号及参数
超前探放水使ZLJ-400型矿用全液压钻机，工程施工设计3个钻孔。
性能及用途
ZLJ系列矿用坑道钻机主要用于矿井内各种角度的深放水孔，地质构造孔、灭火孔、抽放瓦斯孔。
本钻机采用机械给进，具有体积小，重量轻，性能可靠，操作方便等优点。
钻机主要参数如下：
序号
项目
单位
参数
ZLJ-400
1
额定转矩
高速
N.m
400
中速
N.m
230
低速
N.m
130
2
额定转速
高速
r/min
340
中速
r/min
192
低速
r/min
112
3
系统额定压力
Mpa
8
4
系统额定流量
L/min
12
5
最大给进力
KN
9
6
最大起拔力
KN
12
7
噪声声功率级
Db（A）
小于88
8
推进行程
mm
400
9
钻孔倾角
0
0~360度
10
绞车最大提升能力
Kn
7.3
11
卷筒容绳量
m
26.3
12
使用钢丝绳直径
mm
8.8
13
钻杆直径
mm
42
14
供水压力
Mpa
0.6-1.2
15
电机型号
YBK2-132S-4
16
电动机功率
Kw
5.5
17
电动机电压
V
380/660
18
电动机额定电流
A
13.4/8.8
19
外形尺寸长*宽*高
mm
1280*700*1230
20
机重
kg
480
主、副、风井筒共布置三个钻孔，均按井筒中心线布置，1#孔位置为：
井筒正中，钻孔倾角-90°；2#位置：
以一号钻孔西偏1m处，钻孔倾角为-75°，方位角90°；3#位置：
以一号钻孔东偏1m处，钻孔倾角为-105°，方位角270°。
孔深均为30m。
（后附钻孔示意图）
第七章、施工流程
用软岩钻头一次性钻进30m，若无水流出，向前掘进20m后，停止掘进，再钻进30m，掘进20m，依次循环下去；若发现有水流出，应立即停止钻进，但不得将钻杆拔出，项目部派人检测水情，发现情况危急，应当立即撤出所有井下人员到地面，并立即向项目部调度室和矿调度指挥中心汇报，采取安全措施进行处理。
第八章、排水方案
（一）排水方式
工作面探放水采用1台QOB-15N型隔膜泵利用2寸胶管将水引到井下临时水仓，再用D85型主排水泵经φ108×6mm钢管排至地面水池再经排水管路通场区外。
井下临时水仓排水工作每天由专人负责排水，确保水位降至最低位，供电系统由地面直接供电。
（二）、排水泵的参数
型号
QOB-15N型隔膜泵
D8543×7型
排水泵
流量
85m³/h
扬程
150m
风压
0.6MPa
————————
———————
电压
——————
380V
转速
2590r/min
口径
2寸
100mm
（三）、排水泵的备用
井筒施工点排水泵按“一用一备”配置,D85型水泵按“一用一备一检修”的原则配置。
井筒施工地点备用水泵放置在井口。
第九章、超前探放水准备工作
（一）、由掘进队队长组织，探访水专职人员负责向全队人员贯彻本措施，并要求严格按本措施执行。
（二）、超前探放水工具：
钻机1台、钻杆40根、钻杆连接器40个、钻头4个、风管1根。
（三）、入井前打钻人员必须带足易损件（钻头、钻杆连接器等）。
（四）、开钻前，将掘进用工器具撤至小型挖掘机后的安全地点。
（五）、排水系统必须紧随井筒施工工程，排水系统完善可靠，排水能力充足。
（六）、排水路线：
作业点→临时水仓→地面
第十章、探放水施工注意事项
（一）、跟班队长是打钻负责人，现场打钻人员要听从跟班队长统一指挥，每班必须由专业技术人员跟班，进行有效的技术指导。
（二）、在打钻前，工作面所有与探放水无关的工器具（包括挖掘机）升井。
（三）、在打钻前，由跟班队长检查、确认打钻现场无安全隐患以后，方可打钻。
（四）、打钻过程中，打钻人员应相互配合好，避免意外伤害。
（五）、打钻过程中若遇到卡钻，在无水流出的情况下，拔出钻杆，换个位置、角度重新打钻。
（六）、每次打完钻，必须用红漆在井壁准确标出开钻位置和本次钻孔准确深度。
（七）、探访水专职人员要班班验收好本班掘进长度，准确确定钻孔孔深剩余量，并及时准确填报在原始记录本上，班前会值班干部要根据本措施作出是否向前推进及向前推进长度等具体工作。
（八）、每次打钻结束，确保安全后，钻探工具由专人收拾保管好，方可继续掘进作业。
第十一章、探放水劳动计划表
探放水劳动计划表（单位：
人）
工种
人数
合计
探水
3×3
9
安检
3×1
3
瓦检
3×1
3
合计
15
第十二章、探放水安全技术措施
（一）、探水钻孔终孔孔径一般不得大于75mm。
（二）、所有打钻人员必须严格按本措施执行，正规操作、按章作业、穿戴整齐、裤管袖口扎紧，以防被钻机缠住伤人。
（三）、探放水负责人不在场，严禁打钻人员擅自组织施工。
（四）、各打钻人员必须时刻牢记“安全第一”，各司其职、操作规范，注重自保、互保。
（五）、钻探施工时，有人操作，有人监护。
（六）、接、卸钻杆时，人员要相互配合好，防止伤人。
（七）、钻进过程中发现异常情况，应停止钻进，立即向跟班队长汇报，查明原因，及时处理。
（八）、瓦检员必须在工作面随时检查是否有有瓦斯、CO2等害气体增加。
瓦斯探头放在距工作面5m位置，并做好防淋水处理；风筒紧跟迎头。
（九）、钻进中发现有害气体喷出时，应立即停止钻进、切断电源，将人员撤到地面；并立即报告项目部调度室和矿调度。
（十）、钻进中若发现有水流出或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻异常时，应立即停止钻进，但不得将钻杆拔出，并将钻机固定住，跟班队长立即向项目部调度和矿调度汇报，派人检测水情，现场人员严禁站在钻孔直冲方向。
发现情况危急，应当立即撤出所有人员到地面，然后向项目部调度和矿调度汇报，采取安全措施，进行处理。
第十二章、发生水灾事故时处理事故的组织措施
（一）、发生突水时主要应急措施
1、出现突水事故时，井下人员要沉着冷静，切勿惊慌。
2、按水位变化情况，及时开停水泵：
按水量大小情况，确定开动水泵的台数。
3、随时掌握水泵运转及水位变化情况并及时汇报。
4、情况危急时所有井下人员立即撤离至地面。
（二）、如发生水灾事故，应根据现场情况立即迅速打电话通知调度室或撤人，值班调度员在及时向矿调度汇报。
（三）、防治水领导小组成员接到调度员通知后，要立即到调度室待命，并由调度员查清井下人数及姓名。
（四）、探放水领导小组根据实情性质和自身能力，迅速启动应急救灾方案，拟定并实施救灾方案和措施，做到分工明确，应对及时，必要时请求矿方及有关单位支援。
第十四章、避灾路线
避灾路线：
作业点→吊桶→地面
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