探断层实施方案.docx
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探断层实施方案
山西煤炭运销集团马家岩煤业有限公司
40101工作面运输顺槽探DF2断层实施方案
地测防治水中心
二〇一六年五月
一、巷道简介
40101工作面运输顺槽位于井田东南侧，其东侧为井田边界，西侧和南侧均为实体煤，北端邻三条下山。
矩形断面，掘进宽度4600mm，掘进高度3000mm，掘进断面13.8㎡，净断面12.76㎡，采用锚网索+钢筋梯子梁联合支护。
沿4#煤层底板掘进，现已累计掘进至830m处。
二、地质及水文地质情况
1、地质情况
40101工作面运输顺槽沿4#煤层底板。
巷道掘进坡度0-6°，煤厚6～8m，结构中等，含夹石0～4层，顶板岩性为砂质泥岩、粉砂岩，局部为砂岩或炭质泥岩；底板为砂质泥岩或中砂岩。
40101工作面运输顺槽掘进至121m（距离回风下山口）处揭露DF6正断层，断层倾向152°，倾角78°，落差6.5m；掘进至133m处揭露一条落差2米的正断层，断层倾向152°，倾角78°；掘进至214m处揭露DF5正断层，断层倾向157°，倾角78°，落差6m。
断层附近顶板破碎严重，均为出现断层导水。
掘进过程中尚未揭露陷落柱等其它地质构造。
2、水文地质情况
（1）含水层
40101工作面运输顺槽直接含水层为二叠系下统山西组K4砂岩裂隙岩溶含水层，K4砂岩位于山西组底部，4#煤层顶部，厚度3.87～11.00m，平均8.60m，间接充水含水层为二叠系下统山西组碎屑岩类
裂隙含水层及石炭系上统太原组碎屑岩夹碳酸盐岩类裂隙岩溶含水层。
4号煤层顶板山西组碎屑岩类裂隙含水层单位涌水量为0.038L/s.m，渗透系数为0.287m/d，富水性弱，K4砂岩为4号煤层直接充水含水层。
4号煤层底板太原组碎屑岩夹碳酸盐岩类裂隙岩溶含水层单位涌水量为0.0202L/s.m，渗透系数为0.1540m/d，富水性弱。
现巷道涌水量为3-5m³/h，巷道掘进过程中钻孔最大涌水量为1m³/h，未出现涌水量较大钻孔，经水质化验分析，钻孔水均为山西组K4砂岩裂隙岩水。
（2）隔水层
40101工作面运输顺槽4#煤层直接顶板为K4砂岩，一般没有隔水层，底板距K3砂岩约20m，为隔水层，此隔水层岩性主要为砂质泥岩、细粒砂岩互层。
（3）带压情况
我矿奥灰水水位标高+1132.5m，4号煤层东北部低于奥灰水位，属于带压区，奥灰水头压力最大值p=3.053MPa/m，4号煤层底板平均隔水层厚度M=135.18m，突水系数最大值为T=0.023MPa/m。
40101工作面运输顺槽现掘进工作面底板标高+1015.2m，位于带压开采区，底板隔水层厚度136m（根据4#煤层底板隔水层厚度等值线图得出），奥灰水水头压力=2.533MPa/m，突水系数T=0.019MPa/m，小于底板受构造破坏块段临界突水系数0.06MPa/m，突水危险性小。
三、探DF2断层实施方案
1、DF2断层情况
根据物探成果报告三维地震成果，40101工作面运输顺槽预计掘进至960m处揭露DF2正断层，断层倾向323°～345°，倾角∠82°，延伸长度636m，预计揭露落差0-20m。
断层控制级别为60A28B18C，断层特征明显，为可靠断层。
2、钻探设计
为查明DF2断层的倾向、倾角、落差以及断层附近的水文地质条件，保证安全生产，在40101工作面运输顺槽掘进至900m（YSSC24+131m），距离DF2断层60m位置，立即停止掘进，由徐州中矿先进行瞬变电磁超前物探，探明断层附近的富水性。
然后由我矿探水队进行钻探作业。
（1）钻孔设计
根据《煤矿防治水规定》，探水点到富水区位置最小距离不得小于30m，考虑到40101工作面运输顺槽揭露DF5、DF6情况（实际位置与三维地震位置偏差30m左右），本次钻探位置布置在40101工作面运输顺槽24号点前131m处。
本次钻探布置7个钻孔，巷道掘进方向3个，左右两帮各2个（祥见钻孔参数表）。
若井下瞬变电磁物探成果存在异常富水区，需针对异常区加设钻孔。
表一钻孔参数表
钻孔号
横剖面夹角（º）
与水平面夹角（倾角）（º）
方位角（°）
设计孔深（m）
开孔层位
终孔层位
1
0
0
137
70
4号煤
4号煤底板
2
0
1
137
70
4号煤
4号煤底板
3
0
2
137
70
4号煤
4号煤底板
4
+18
0
155
74
4号煤
4号煤底板
5
+18
1
155
74
4号煤
4号煤底板
6
-18
1
119
74
4号煤
4号煤底板
7
-18
2
119
74
4号煤
4号煤底板
图1探放水钻孔与水平面夹角布置图
图2探放水钻孔横剖面布置图
图3探放水钻孔开孔布置图
（2）、探放水钻孔孔径及孔口管要求
本次探放水钻孔使用外径为55mm钻头，形成孔径符合探放水钻孔孔径不得大于75mm的要求。
由于使用膨胀挤压式孔口管封孔，所以建议封孔挤压段长度不小于3m，孔口管必须固定牢固，固管后进行耐压试验，并在孔口管上安装阀门、压力表和流量表。
图4探放水钻孔结构示意图
各钻孔开孔选用Φ127mm钻头无芯钻进至孔深3.00m，下入Φ108mm孔口管，为避免孔口管腐蚀，建议孔口管采用耐腐蚀软管。
钻结构示意图见图4。
采用膨胀挤压式孔口管时，下入孔口管后应做耐压实验，待压力达到3.0MPa时，调整泵量，保持压力1个小时，若孔口管无松动、管外无返水，则孔口管固管成功；若孔口管松动或管外返水，则应起出孔口管，扫孔后重新固管，直至固管成功；若孔口管无法起出，则封孔后重新开孔。
（3）、钻探施工观测要求
（1）重视原始记录的重要性，取全、取准第一手资料，切实做到及时、完整、正确、齐全。
各项基础地质资料整理要认真，数据相互吻合，格式统一，书写工整，认真贯彻各项技术管理制度，严格按照规定的评级标准进行原始、基础资料的质量验收评级，保证各项原始、基础地质资料的质量。
（2）钻进过程中出现涌水情况或者涌水量变化时，应对涌水位置、涌水量、水压、水温进行测量并记录，地测防治水中心由专人及时取水样进行化验分析。
3、钻探工作面排水系统
钻探施工前，西山项目部应及时清理40101工作面运输顺槽临时水仓，并检修水泵及配套管路，保证钻探期间排水正常。
排水路线：
探水工作面→40101工作面运输顺槽临时水仓→4#皮带机尾→4#主水仓→行人斜井→地面
四、钻探成果分析
钻探施工完成后，根据钻探钻探施工质量及钻孔情况确定40101工作面运输顺槽是否继续掘进。
1、若钻孔不出水则允许掘进至断层面，揭露断层并探明断层产状。
2、若出现钻孔出水，应及时观测涌水量并取水化验，确定涌水来源。
如涌水来源确定为奥灰水，应停止掘进，并对钻孔进行注浆封孔。
如涌水仅为顶板K4砂岩裂隙岩水，则允许掘进至断层面。
五、探放水施工安全技术措施
1、在安装钻机前，探放水工作面应当符合下列规定：
（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）在钻探地点5米范围内安设专用电话；
（4）依据设计，确定中心孔位置时，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；其它钻孔由探放水队负责给定；
（5）在水压大于0.1MPa的地点探水时，预先固结套管。
（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。
（7）钻探施工时，瓦检员、安全员现场跟班作业；
2、在探放水钻进时，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等透水征兆时，应当立即停止钻进，但不得拔出钻杆；应当立即向矿井调度室汇报，派人监测水情。
发现情况危急，应当立即撤出所有受水威胁区域的人员到安全地点，然后采取安全措施，进行处理。
3、探放水注意事项
（1）探水后掘进前，应在起点处设置标志，并建立挂牌制度。
探水牌内容包括探水地点，钻孔情况，示意图，允许掘进距离，探水、掘进施工负责人签字等。
（2）按设计钻孔的预计流量修建水沟，并将流水巷道内的沉淀等障碍物清理干净，下山巷道最好敷设铁皮水沟，巷道通风必须良好。
（3）巷道支护必须牢固，顶帮背实，无高吊棚脚，倾斜巷道棚梁有撑拉杆，使巷道有较强的抗水流冲击能力。
（4）探水期间必须加强出水征兆的观察，一旦发现异常应立即停掘处理。
情况紧急时必须立即发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。
（5）严格执行队长带班制度，带班队长必须在现场交接班。
4、其他注意事项
（1）立柱依据距工作面实际情况，立于距工作面1.5-2米地方。
（2）地测科、探水队技术员一起对中线进行标定，并在探水工作面用喷漆标定钻孔开口位置并标注孔号。
（3）由班组长按照标定钻孔开口位置进行调校倾角，并认真、详细、真实、准确的记录钻孔的情况，下班后交到地测科。
（4）钻探过程中出现异常情况，及时的汇报到地测科。
（5）每个单孔钻探完成后，组织单孔验收，由当班班长负责，参加人员带班队长、瓦检员、安全员；
（6）设计钻孔施工完毕后，探放水队通知地测科，由地测科组织人员进行验收。
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