煤矿井下探放水设计编制指南200m 2.docx
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煤矿井下探放水设计编制指南200m2
煤矿采掘工作面
探放水工程设计编制指南
张
宝
民
二○一一年十月十日
说明
本人在山西和顺正邦煤业集团工作年余，通过参加省市县安全检查，发现大多数煤矿对采掘工作面探放水工程设计及探放水工程施工作业规程编制，存在内容杂乱，设计图纸尺寸标注不规范，内容深度不够，可操作性差。
故本人借此次学习机会，依据《煤矿防治水规定释义》结合山西和顺煤矿水文地质条件，编写了《煤矿采掘工作面探放水工程设计编制》指南，以供煤矿工程技术人员参考，不对之处，敬请老师给予指导。
水是煤矿五大灾害之一,水害治理是煤矿安全工作重点,《煤矿防治水规定》释义要求:
煤矿防治水工作必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则。
和顺煤矿水文地质条件复杂,小煤窑关闭重组矿井周边老空区积水、顶底板含水层涌水、地表水、冲积层水等，无论是受水害威胁的面积、类型、和水害威胁的程度都是比较严重的，加之矿井开拓延深15#煤开采、关闭小煤窑采区边界、老空积水等资料不清，给煤矿安全生产带来重大隐患，因此各矿必须做好防治水工作，防患于未然，杜绝水害事故的发生。
为方便地质水文专业技术人员编制探放水工程设计，统一施工标准，达到技术合理、内容规范、项目齐全，具有针对性和可操作性的高质量探放水工程设计，工作面探放水工程施工作业规程编制，请参照本方案，结合本矿水文地质条件，做好探放水工程设计、科学规划、深入研究、综合治理，坚决制止水害事故的发生，确保矿井安全生产。
目录
第一章概述………………………………4
第二章探放水工程设计……………………5
第三章探放水设备及选型………………6
第四章探放水工程施工…………………8
第五章探放水工程安全施工系统………9
第六章安全技术措施……………………9
第七章其它防治水安全技术要求………11
煤矿井下采掘工作面探放水工程设计编制指南
第一章概述
1、探放水工程
内容包括：
巷道名称，位置与煤岩层相邻巷道的关系（以巷道中心线外范围50m为准）巷道用途、设计长度、坡度、方位角、服务年限、开工日期等（附采掘工作面巷道布置平面图）。
2、探放水采掘工作面地面相对位置及相邻采区开采情况。
内容包括：
采空区名称、开采面积、停采日期、积水分布及积水量，提出水害分析预测表及水害防治图，提出采空区三线图，即积水线、探水线、警戒线。
叙述地面水体、水系、对采（掘）工程的利害关系。
3、采（掘）工作面水文地质
内容包括：
采（掘）巷道区域主要水源，含水岩层、涌水形式、涌水量、补给关系及一旦涌水影响程度，含水层富水性、水压及其与工程地点的距离关系，地质构造、断层、裂隙等导水性，隔水层特性。
煤层顶底板岩性，赋存特征。
4、探放水工程设计编制依据
为确保煤矿安全生产，防止和减少水害事故的发生，根据《煤矿防治水规定》，坚持预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采的原则，结合矿井水文地质类型，对采（掘）工作面进行探放水工程设计。
第二章探放水工程设计
1、水害分析，确定探放水类型
内容包括：
1、该采（掘）工作面水害分析预报表和水害预测图，在采（掘）工作面平面图上按水害分析预报表项目，在可能发生水害的部位用红色标上水害类型符号。
二、根据水害类型，确定探放水设计方案。
（1）、探放老空、陷落柱、钻孔水时，探放水设计及钻孔成组布置，并在巷道前方的水平面和竖直面内呈扇形布置，钻孔终孔位置以满足平距3m为准，厚煤层内各孔终孔的垂距不得超过1.5m。
（2）探放断裂构造水和岩溶水时，探水钻孔必须沿掘进方向的前方和下方布置，底板方向的钻孔不得小于2个。
（3）煤层内原则上禁止探放水压高于1MPa的充水断层水，含水层水及陷落柱水，如确需要探放水的，可先建立防治水闸墙，并在闸墙外向内探放水，也可选择物探、化探或巷探方式。
（4）上山探水时，一般进行双巷掘进，其中一条超前探水和汇水，另一条用来安全撤人，双巷间每隔30~50m掘一个联络巷，并设挡水墙。
3、探放水系统设计
（一）、根据探放水设计方案，沿采掘工作面巷道布置探放水钻孔，探放水作业每200m一组，每组探水点编号管理，每组探水点位置要在采（掘）工作面巷道工程图上标注清楚，要求对采（掘）工作面巷道全部探放水点一次设计完成。
（2）、探放水施工设计
1、积水区巷道一侧的探放水钻孔施工设计：
根据水文资料查明积水区在巷道一侧的，探放水钻孔可按水平半扇形布置（见图一），钻孔按平面扇形布置三个钻孔，1、2号钻孔深200m，3号钻孔深100m。
钻孔布置：
1号钻孔在巷道正中点，按巷道掘进方向施工，2号钻孔距1号钻孔平距0.5m，与巷道方向偏外邦8°夹角布置，3号孔距2号钻孔0.5m，与巷道方向偏外帮12°夹角布置。
钻孔用途:
1号钻孔为探放查明巷道正前方积水或水文情况。
2、3、号钻孔为探放查明巷道左侧积水或水文情况。
钻孔施工：
以上各组钻孔每200m布置一组，当掘进施工到允许掘进距离后再打另一组，每隔170m打一次，严格按设计布置探水钻孔，坚持探水→掘进→再探水→再掘进的原则。
2、积水区在巷道两侧的探放水钻孔施工设计
根据水文资料查明积水区在巷道两侧的，探放水钻孔可按水平扇形布置（见图2），钻孔按平面全扇形布置5个钻孔，钻孔深度分别为：
1、2、3孔钻深200m；4、5孔钻深100m。
钻孔布置：
1号钻孔在巷道正中点，按巷道掘进方向施工，2号钻孔距1号钻孔平距0.5m，与巷道方向外偏左帮8°夹角布置，3号钻孔距1号钻孔平距0.5m，与巷道方向外偏右帮8°夹角布置，4号钻孔距2号钻孔平距0.5m，与巷道方向外偏左帮12°夹角布置，5号钻孔距3号钻孔平距0.5m，与巷道方向外偏右帮12°夹角布置至巷道安全探水线。
钻孔用途:
1号钻孔为探放查明巷道正前方积水或水文情况。
2、4、号钻孔为探放查明巷道左侧积水或水文情况。
3、5、号钻孔为探放查明巷道右侧积水或水文情况。
钻孔施工：
以上各组钻孔每200m布置一组，当掘进施工到允许掘进距离后再打另一组，每隔170m打一次，严格按设计布置探水钻孔，坚持探水→掘进→再探水→再掘进的原则。
3、三面受水威胁的探放水钻孔施工设计
根据水文资料查明采掘工作面两侧及上部三面受水威胁的区域，探放钻孔要进行搜索性探放积水，其探放水钻孔按巷道正前方水平面和竖直面呈扇形布置（见图3），钻孔按平面布置5个钻孔，按竖直面布置2个钻孔。
钻孔深度分别为：
1、2、3、6孔钻深200m；两侧2、3钻孔终孔帮距20m，上部7钻孔终孔帮距顶板线上20m，4、5、7孔钻深100m。
钻孔布置：
1号钻孔在巷道正中点，按巷道掘进方向施工，2号钻孔距1号钻孔平距0.5m，与巷道方向外偏左帮8°夹角布置，3号钻孔距1号钻孔平距0.5m，与巷道方向外偏右帮8°夹角布置，4号钻孔距2号钻孔平距0.5m，与巷道方向外偏左帮12°夹角布置，5号钻孔距3号钻孔平距0.5m，与巷道方向外偏右帮12°夹角布置，6号钻孔按巷道中线在1号钻孔上0.5m，与巷道水平线上仰8°夹角布置，7号钻孔按巷道中线在6号钻孔上0.5m，与巷道水平线上仰12°夹角布置。
钻孔用途:
1号钻孔为探放查明巷道正前方积水或水文情况。
2、4、号钻孔为探放查明巷道左侧积水或水文情况。
3、5、号钻孔为探放查明巷道右侧积水或水文情况。
6、7、号钻孔为探放查明巷道上方积水或水文情况。
钻孔施工：
以上各组钻孔每200m布置一组，当掘进施工到允许掘进距离后再打另一组，每隔170m打一次，钻孔严格按设计施工，坚持探水→掘进→再探水→再掘进的原则循环掘进。
4、探放断裂构造和岩溶水巷道受四面周围水威胁探放水钻孔施工
根据水文资料揭示查明，采（掘）工作面受断裂构造和岩溶水威胁时，探放水钻孔要沿掘进方向前方和下方布置，其探水钻孔按巷道前方水平面和竖直面呈扇形布置（见图4），钻孔按平面布置5个，按竖直面布置4个。
钻孔深度分别为：
1、2、3、6、8孔钻深200m；2、3号钻孔终孔帮距20m，上部钻孔6号钻孔终孔距顶板线上20m，底部8号钻孔终孔距底板线下20m，4、5、7、9号孔钻深100m，上部7号钻孔终孔距顶板线上20m，底部9号钻孔终孔距底板线下20m。
钻孔布置：
1号钻孔在巷道正中点，按巷道掘进方向施工，2号钻孔距1号钻孔平距0.5m，与巷道方向外偏左帮8°夹角布置，3号钻孔距1号钻孔平距0.5m，与巷道方向外偏右帮8°夹角布置，4号钻孔距2号钻孔平距0.5m，与巷道方向外偏左帮8°夹角布置，5号钻孔距3号钻孔平距0.5m，与巷道方向外偏右帮12°夹角布置，6号钻孔按巷道中线在1号钻孔上0.5m，与巷道水平线上仰8°夹角布置，7号钻孔按巷道中线在6号钻孔上0.5m，与巷道水平线上仰12°夹角布置，8号钻孔按巷道中线在1号钻孔下0.5m，与巷道水平线下俯8°夹角布置，9号钻孔按巷道中线在8号钻孔下0.5m，与巷道水平线下俯12°夹角布置。
钻孔用途:
1号钻孔为探放查明巷道正前方积水或水文情况。
2、4、号钻孔为探放查明巷道左侧积水或水文情况。
3、5、号钻孔为探放查明巷道右侧积水或水文情况。
6、7、号钻孔为探放查明巷道上方积水或水文情况。
8、9、号钻孔为探放查明巷道下方积水或水文情况。
钻孔施工：
以上各组钻孔每200m布置一组，当掘进施工到允许掘进距离后再打另一组，每隔170m打一次，钻孔严格按设计施工，坚持探水→掘进→再探水→再掘进的原则循环掘进。
第三章探放水设备及选型
井下探放水设备必须选用煤矿专用设备，目前国内矿用探放水钻机有多种类型，现分别介绍几种煤矿常用钻机类型、参考选择：
一、ZY-1250型煤矿用全液压钻机
1、用途及使用范围:
ZY-1250型煤矿用全液压钻机主要适用于在煤矿井下钻瓦斯抽放孔、排放孔、煤层注水孔、注浆放灭火孔、地质勘探孔和各种工程孔。
适用于岩石坚固性系数f≤8各种煤层、岩层。
钻适应巷道断面积≥6.5m2，或者宽度≥2.8m，高度≥2.5m。
2、技术参数如下表。
项目
参数
钻机型号
ZDY-1250
最大钻进深度（m）
200
开孔直径（mm）
87/115
终孔直径（mm）
65/75
钻杆直径（mm）
50
钻孔倾角（°）
-90～+90
额定输出转速（r/min）
80/170
额定输出转矩（N．M）
1250/600
给进力（kN）
60
起拔力（kN）
45
锚固力（kN）
4×80
钻机钻架支撑高度范围（mm）
1800～2600
正常进给速度（m/min）
0～1.5
进给行程（mm）
850
适应煤岩坚固性系数
f≤8
噪声dB（A）
92
主机外形尺寸（长×宽×高）（mm）
2265×1020×1380
整机重量（不含钻杆）（kg）
约1000
泵站
小泵出油调定工作压力（MPa）
15
大泵出油调定工作压力（MPa）
14
油箱容积（L）
90
工作介质
46#抗磨液压油
外形尺寸（长×宽×高）（mm）
1550×762×756
二、ZLJ-650型煤矿用坑道钻机
1、用途及使用范围:
ZLJ-650型煤矿用坑道钻机主要用于矿井内各种角度的探水，探放瓦斯，防尘注水及各种工程孔与地质构造孔，亦可用于地面勘探。
采用机械传动，液压给进，体积小，重量轻，性能可靠，结构简单，操作维修方便。
2、技术参数如下表。
项目
参数
钻机型号
ZLJ-650
钻进深度（m）
200
钻孔直径（mm）
Φ76～Φ108
钻杆直径（mm）
Φ42
不取心钻头（mm）
Φ76～Φ108
取心钻头（mm）
Φ65～Φ90
立轴额定转速（r/min）
270
151
88
立轴额定转矩（Nm）
214
382
650
主轴倾斜角度
0～360o
立轴行程（mm）
400
系统额定压力（Mpa）
7
给进力（kN）
23
提升力（kN）
34
绞车提升能力（kN）
14
卷筒容绳量（m）
40
钢丝绳直径（mm）
11
油泵型号
YBC-12/80
电机功率（kW）
7.5
外形尺寸（mm）
1297×650×1230
钻机质量（kg）
900
三、ZLJ-350A型煤矿用坑道钻机
1、用途及使用范围:
ZLJ-350A型煤矿用坑道钻机主要用于矿井内部，供钻深度为75m-200m的各种角度的探放水孔，地质构造孔，灭火孔，抽放瓦斯孔及其他用途的各种工程孔。
也可以在地面用于地质钻探孔及其他用途的孔，本钻机具有体积小，重量轻，性能可靠等优点。
2、技术参数如下表。
项目
参数
钻机型号
ZLJ-350A
钻进深度（m）
200
钻孔直径（mm）
Φ50～Φ89
钻杆直径（mm）
Φ42
立轴通径（mm）
55
立轴额定转速（r/min）
190
主轴倾斜角度
0～360o
立轴行程（mm）
400
系统额定压力（Mpa）
8
额定起拔力（kN）
12
额定推进力（kN）
9
立轴额定输出扭矩（N.m）
350
公称流量（L/min）
12
公称压力（MPa）
8
电机转速（r/min）
1440
电机功率（kW）
7.5
外形尺寸（mm）
1120×900×1180
钻机质量（kg）
480
第四章探放水工程施工
一、施工准备
在安装钻机前应做好以下工作：
1、加强钻孔附近的巷道支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。
2、清理巷道、挖好排水沟。
探水钻孔位于巷道低洼处时，配备与探放水量相适应的排水设备。
3、在打钻地点或其附近安设专用电话。
4、依据设计，确定主要探放水孔位置时，由测量人员进行标定。
负责探放水工作的人员亲临现场，共同确定钻孔的方位、倾角、深度和钻孔数量。
5、在预计水压大于0.1Mpa的地点探水时，预先固结套管。
套管口安装闸阀，套管深度在探放水设计中规定。
预先开掘安全躲避硐，制定包括撤人的避灾路线等安全措施，并使每个作业人员了解和掌握。
6、钻孔内水压大于1.5Mpa时，采用反压和有防喷装置的方法钻进，并制定防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施。
二、稳钻方法
按照设计给定位置首先平整底板，采用两个2m12#工字钢垂直于巷道中心位置，然后把探水钻机放在上面，采用专用U型卡将钻机与12#工字钢进行固定牢固，采用四颗单体液压支柱作为压柱，压柱要垂直巷道底板，用链子与顶板连接防倒，单体支柱要配压表，也可采用摩擦支柱或打地锚进行固定钻机。
3、施工方法
探水钻机，利用煤柱做挡水墙，直接向迎头打眼。
1#孔用ф56mm的钻头钻孔，然后用ф89、ф135mm钻头扩孔，下入长10.0m（直径3寸）的无缝钢管作为套管，套管外漏长度0.2m，并注浆固定，待浆液凝固两个循环后，试压，试验压力不小于1.5MPa，不漏水则用ф65mm钻头扫孔钻进，若漏水必须重新进行注浆加固，直至不漏水。
在试压合格后钻进前，必须在套管口安装阀门，以便控制放水。
4、技术规定
1、根据采（掘）工作面迎头可能积水情况，探水位置标高与含水区标高高差不大于10m，放水点位置，只准用钻机探水。
2、放水孔必须打中老空水体，并监视放水全过程，核对放水量，直到放完为止。
3、放水时，必须设专人监测钻孔出水情况，测定水量、水压，并做好记录。
4、若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告调度室。
5、钻机操作方法
1、打钻必须有主副司机两人进行。
2、停送电必须由一个人操作。
3、卸接钻杆及加水龙头时，严禁开钻。
4、提下钻具时，应站在钻架两侧提送钻具。
5、钻进时，给压一定要均匀，防止钻孔发生偏斜，影响放水效果。
第五章探放水工程安全施工系统
一、设备运输系统
包括探水钻机配电设备由地面运至工作地点的线路，以及无轨道时的运输措施。
二、供电系统
包括探水钻及其他设备供电线路，供电设施等。
三、通风系统
探水地点通风系统。
四、排水系统
包括排水管路、排水设施、排水泵等。
第六章安全技术措施
1、安全技术措施
1、采用KLJ650型钻机，配备ф42mm钻杆和ф65mm、ф87mm、ф135mm钻头进行探放水施工，现场必须配备专用电话。
2、放水钻孔接近老空时，必须有瓦斯检查员在现在值班，检查气体成分。
如果瓦斯等气体有害气体浓度超过《煤矿安全规程》规定时，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报矿调度室及时处理。
3、透老空后，如孔内无水流出，经瓦斯检查员检查后，有有害气体涌出时，必须立即停止钻进，用木塞黄泥封闭钻孔。
为防止通过钻孔向采空区漏风，拔出钻杆后必须注浆封孔。
4、疏通钻孔时，操作人员不准直对钻杆站立操作。
5、钻机司机必须熟悉《煤矿安全规程》、《探水工操作规程》、《煤矿防治水规定》及井下工作的一般安全知识，熟悉钻机的工作原理，掌握钻机的操作原理，并经专门技术培训，考核合格后，方可上岗。
6、施工人员必须严格按设计布置钻孔方位、角度、孔深、个数等要求进行施工，未经批准不得擅自改变。
现场备有专用记录本，以便记录钻机情况。
7、施工前检查工作地点附近的安全情况，一切正常后，进行定钻。
8、配电设备用综掘原配电点设备，自备电缆连接，电缆悬挂要平直、整齐，所有电器设备严禁失爆。
9、开钻前，要疏通现场排水沟并清理好，便于排水，保证钻机处无积水。
10、钻机安装要平稳、牢固、可靠，防止出现偏斜及其他异常伤人事故。
11、钻探人员要加强责任心，对钻探工作各个环节要了如指掌，随时检查设备的完好情况，严禁设备带病作业，发现问题，及时处理，如当班有处理不了的问题，及时向工区汇报并向下一班交待清楚。
12、在探放水钻进过程中，要随时注意钻孔压力及出水情况，当发现煤岩松软、片帮、来压或者钻眼中水压、水量突然增大和顶钻、压力异常、钻孔接近老空或透老空有出水时，应当立即停钻，但不得拔出钻杆，立即向调度室汇报，派人监测水情，若水量较大时在钻杆周围用棉纱封堵，以控制放水，立即停钻，并汇报工区及调度室，发现情况危急时，应当立即撤出所有受水害威胁区域的人员到安全地点，然后采取安全措施处理。
13、钻进过程中，钻机前后严禁站人，施工人员要认真负责，闲杂人员严禁靠近施工现场。
当有矿领导或工程技术人员到现场检查、指导时，要立即停钻，防止发生意外。
14、钻进过程中，操作人员不准离开钻机，并作到“两听”、“三看”，即听机器运转声音，听孔内震动声音；看操作把手震动、给进压力和钻进速度，看回水情况，看接头情况，发现异常及时停钻处理。
15、接近老空或透老空后，如有水流出水量不大时，可反复多次扫孔，加大给水量冲洗钻孔，以增大钻孔的出水量，并防止杂物堵孔；如出水量较大且有压力时，严禁拔出钻杆，并设专人现场观察，待压力及出水量稳定后，方可起拔钻杆。
并根据排水能力控制放水。
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。
16、工作结束后，清理好钻机、机具及现场，保证文明生产
2、预防有害气体措施
1、加强电气设备管理，钻机开关等电器设备严禁失爆。
现场的钻探设备必须和风机实行风电闭锁，停风时，立即撤人至安全地点。
2、钻探人员必须每班配备便携式瓦检仪一台，开钻前检查钻机及开关周围的20m范围内风流中的瓦斯浓度，若CH4浓度超过1.0%时，严禁开钻。
3、接近老空或透老空时，必须严密监测钻孔中的瓦斯及其它有害气体情况，并有瓦检员在现场检测。
若发现钻孔中的瓦斯及其它有害气体浓度增大或异常涌出时，要立即停钻，切断电源，施工人员撤至安全地点，加大通风量，并立即向调度室及通防科、矿领导汇报，以便采取措施进行处理。
第六章避灾措施
一、避灾措施
探放水巷道或打探放水工程地点，有出水预兆、施工受到水淹威胁时，一般巷帮或顶板挂红、挂汗、空气变冷、发生雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底鼓或产生裂隙涌水，水色发浑，有臭味等异常现象，应立即停止作业，采取以下措施：
1、停止钻探，已打钻杆不要拔出；
2、立即向值班人员或调度室报告，等候指示；
3、涌水量大，情况危急时要发出警报，立即通知受水害威胁地点的所有人员，撤至安全地点，然后向调度室汇报；
4、撤出的人员要按照探放水工程避灾路线或矿井救灾计划规定的线路，撤退到安全地点；
5、调度室或地面值班人员接到采（掘）工作面停钻撤人汇报后，不得迟疑，必须立即通知受水害威胁区域所有人员停止作业，沿矿井救灾避灾路线撤出，并及时通知矿值班领导采取应急措施。
2、避灾线路
当施工地点出现水、火、瓦斯、煤尘等灾害事故时的避灾线路：
施工地点→采（掘）工作面顺槽→联络通道→采区上（下）山→矿井轨道运输大巷→人行副斜井→地面。
第七章其它防治水安全技术要求
一、矿井必须根据受水害类型和可能发生的事故，制定水害应急预案和现场处置方案，应急预案内容必须具有针对性、科学性和可操作性，处置方案必须制定发生不可预见性水害事故时人员安全撤离的具体措施。
2、矿井管理人员和调度室人员必须熟悉水害应急预案和现场处置方案。
3、矿井必须按《煤矿安全规程》规定设置安全出口，规定避水灾路线，并设置贴有反光膜的避水灾方向路标。
4、井下泵房应积极推广无人值守和远程监控集中监控系统，加强排水系统监测与维修，时刻保持水仓安全水位（空仓容量不小于50%）,和排水设备运转正常。
5、采掘工作面发现水情的人员，要立即向矿调度室报告有关突水地点及水情，并通知周围人员撤离到安全地点升井。
6、调度室接到水情报告后，应立即启动本矿水害应急预案，根据来水方向、地点、水量等因素，确定人员撤离的路线，通知井下受水害威胁地点人员撤离到安全地点升井。
同时向值班领导和主要领导汇报，并将水害情况通知上级主管部门及周边矿井。
7、当发生突水事故时，矿井要立即做好关闭防水闸门的准备，在确定全部人员撤离后，方可关闭防水闸门。
8、根据矿井水害影响程度，及时调整井下通风系统，避免风流短路或紊流，有害气体超限。
9、水害事故发生后，依照规定和程序报告，事故报告应当及时、准确、完整不得迟报、漏报、谎报、瞒报。
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