1808新掘切眼探放水设计.docx
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1808新掘切眼探放水设计
金沙县安洛乡陈家湾煤矿
探放水设计
施工地点：
1808新掘切眼
编制人：
赵勇
编制单位：
金沙县安洛乡陈家湾煤矿
编制日期：
2016年6月1日
会审意见
时间：
2016年月日
地点：
陈家湾煤矿办公会议室
参加会审人员：
矿长：
工程师：
生产矿长：
安全矿长：
机电矿长：
会审意见：
贯彻记录
贯彻人：
学习人员签字：
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探放水设计
为认真贯彻执行“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针和“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原则，防止和减少水害事故，保障本矿职工生命安全，结合本工作面的实际情况，编制1808新掘切眼探放水设计。
编制依据：
1、《煤矿防治水规定》2009年12月1日起执行
2、《煤矿安全规程》2012年版
3、《陈家湾煤矿安全专篇》（修改）2010年10月
4、《陈家湾煤矿开采方案设计》（修改）2010年6月
第一章地质概况
一、地质构造、煤（岩）赋存情况、顶底板及层间距
（一）、地质构造
矿区位于鸭溪向斜西翼次一级向斜-中华向斜北西翼，区内为一单斜构造，区内出露地层产状平缓，地层倾向75°～100°，倾角4°～6°，平均倾角5°，断层不发育，矿区无区域性断层通过。
目前未见大型褶皱，本次在地表踏勘过程中，仅见一些小型褶皱。
仅在生产过程中局部遇到断距1～2m的小断层，区内构造复杂程度属简单构造类型。
（二）、煤（岩）层赋存情况
矿区内含煤地层为二叠系上统龙潭组（P3l），厚95～107m。
，与下伏茅口灰岩呈假整合接触。
根据其含煤性及岩性组合可分为三段，矿区仅出露中段及上段，现简述如下：
（1）上段（P3l3）：
一般厚37m。
灰色～深灰色泥岩、粉砂岩、菱铁质灰岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩为主，层间夹2层约1.5～2m厚的灰色、深灰色中～厚层状石灰岩，含3-5层煤及煤线。
含局部可采煤层K5，含不可采煤层K4、K7煤层。
（2）中段（P3l2）：
一般厚30m。
灰色～深灰色含粉砂质泥岩、粘土岩、粉砂岩、泥岩、泥质粉砂岩为主，层间夹2-3层灰色、深灰色中～厚层状石灰岩，含可采煤层K8、K9两层煤层及1-2层煤线，其中B4灰岩标志层中含大量生物化石，为该段的主要标志层。
（3）下段（P3l1）：
一般厚40m。
灰色～深灰色含粉砂质泥岩、含黄铁矿粘土岩、粉砂岩、泥岩、泥质粉砂岩为主，层间夹1-2层灰色、深灰色中～厚层状石灰岩，含可采煤层K13，其中B6灰岩标志层中含大量生物化石，厚度3～4m，B7瓦灰色粘土岩中含大量结核状和粉晶状黄铁矿，为该段的主要标志层。
（三）、顶底板及层间距
1、K13煤层
位于P3l下段下部，下距茅口组P2m3～5m，平均煤厚为1.30m,一般不含夹矸。
顶板一般为菱铁质灰岩，直接顶板为黑色炭质泥岩及泥岩（伪顶）。
直接底板为3～4m厚瓦灰色色含黄铁矿粘土岩，并产植物根部化石。
上距K9煤层40m。
2、K9煤层
位于P3l中段中部，平均煤厚为1.30m,煤层结构简单，一般含0～1层夹矸，较稳定。
顶板为浅灰、灰黑色泥质粉砂岩；底板为粉砂质泥岩。
煤层层位较稳定、全区可采，属稳定可采煤层。
上距K8煤层9m。
3、K8煤层
位于P3l中段中上部，煤组中部，煤厚1.38～1.42m,平均厚度1.4m。
煤层结构简单，一般含0～1层夹矸，稳定。
伪顶为泥岩，顶板为粉砂质泥岩，底板为瓦灰色粘土岩。
煤层层位较稳定、全区可采，属稳定可采煤层。
本区可采煤层厚度变化不大，其煤层的稳定类型为较稳定型（Ⅱ类型）。
附：
煤层主要特征表
煤、岩柱状图
煤层主要特征表
煤层
编号
厚度
（m）
煤层
结构
顶底板岩性
层间距（m）
倾角（°）
容重（t/m3）
顶板
底板
K13
平均1.3
一般无夹矸
菱铁质灰岩，黑色炭质泥岩、泥岩
瓦灰色色含黄铁矿粘土岩
5
1.40
50
K9
平均1.3
一般含0～1层夹矸
浅灰、灰黑色泥质粉砂岩
粉砂质泥岩
5
1.40
7
K8
平均1.4
一般含0～1层夹矸
粉砂质泥岩、泥岩
瓦灰色粘土岩
5
1.40
（四）、矿区水文地质特征
矿区为中低山侵蚀、剥蚀山地地貌，最高海拔标高1743米（矿区外围东北角一山头），最低海拔标高1451米（矿区西南角主井口附近），最大高差292米。
全区地形主要为山峦斜坡。
东部山脉主要为北东～南西向展布，在区内地势较高，四周渐次变低。
1、第四系（Q）—孔隙性潜水层,
分布于矿区内的各斜坡、山间洼地及各冲沟的沟底地段，岩性主要为耕植土及粘土，局部地段混夹灰岩的风化碎块和崩积块体，出露厚度0～10m，含水性较差,动态变化极不稳定,地表调查中，未见泉水点出露。
该层总体上讲，具透水性，季节性含水。
由于该层分布零星，地形有利于自然排水，富水性弱，故该层地下水对矿床的充水不会构成威胁。
2、三叠系下统夜郎组玉龙山段（T1y2）及二叠系上统长兴组（P3c）—岩溶裂隙含水层
玉龙山段和长兴组岩性和富水性相近，且二层之间仅有8～10m厚的沙堡湾段（T1y1）隔水层相隔，岩性为浅绿色钙质泥岩。
T1y1在受外力的作用下易变形破坏，并失去隔水性。
所以将玉龙山段和长兴组合并为同一层来研究，把两层统称为“T1y2+P3c”岩溶裂隙含水层。
玉龙山段（T1y2）：
在矿区内大面积出露，地形上常形成斜坡、陡崖或陡坡，其间发育有方向各异的季节性小冲沟。
岩性主要为浅灰～灰色灰岩，中部偶夹薄层泥灰岩及泥质灰岩，厚度〉200m。
根据区域水文地质普查、地表调查，分析认为该层中富水性中等。
长兴组（P3c）：
区内出露面积较小，在地表形成陡崖，岩性主要为灰～深灰色灰岩、含燧石结核灰岩，厚度为38-42m。
据地表水文地质测绘，工作区富水性相对较强，可达中等，但含水不均一。
3、二叠系中统茅口组（P2m）—岩溶裂隙含水层
出露于矿区外围南面地形切割强烈地带，岩性主要为浅灰色、深灰色中厚层状细晶灰岩、沥青质细晶灰岩，中上部间夹燧石团块，厚度＞100m。
该层富水性强，但不均一。
其顶界距K13煤层之间仅有3.00～5.00m的黄铁矿粘土岩隔水段，故该层构成了矿床的底板间接充水含水层。
未来开采过程中，若遇断裂破碎带、溶蚀裂隙带等软弱部位时，由于水头压力作用，其与矿床之间的隔水层将被破坏，地下水沿破碎带及较薄隔水层带（小于临界隔水厚度带）向矿坑产生突水，从而成为矿床充水因素。
4、二叠系上统龙潭组（P3l）—基岩裂隙含水层
岩性主要为浅灰色泥岩夹细砂岩、粉砂岩,灰岩、粘土岩、煤层及煤线等，底为粘土质硫铁矿层。
含可采煤层K8、K9和K13。
由于煤层直接赋存于其中，故成为矿床顶板充水含水层（直接），在采掘过程中，坑道必将大面积破坏，届时地下水可直接进入井巷成为矿床充水因素。
（五）、地表水与地下水之间的关系
地下水的主要补给来源是大气降水,大气降水主要为集中降落形式，且由于矿区地形起伏较大，沟谷发育，地表水排泄条件较好，绝大部分降水通过沟谷直接由北向南排泄出矿区，仅有少部分地表水渗透到含水层而形成地下水。
但以上含水层在地貌上常呈峰岭，接受大气降水的补给有限，但是若开采过程中，采空塌陷影响至地表，大气降雨会通过地面塌陷、地裂缝间接进入矿井，使矿井的涌水量增大。
（六）、地表水体、老窑、采空区水文地质情况
1、地表水体
矿井工业场地附近有一泉水（位于矿界外，距离工业场地约300m左右），流量约为400-500m3/d左右。
另外，大气降水是地表水体形成的主要形式，由于矿区地形起伏较大，沟谷发育，地表水排泄条件较好，绝大部分降水通过沟谷直接由北向南排泄出矿区，仅有少部分地表水渗透到含水层而形成地下水。
2、邻近矿井和小（古）窑涌水及积水情况
区内浅部有数个老窑、小窑，形成不规则的采空区。
采空区大部分积水，据访问，其积水量大小因采空区大小而异、老窑采空区多在煤层露头向下斜深10～30m，少数达200m。
原白岩脚煤矿由于停采，采空区及坑道中均有积水，积水一部分来自大气降水，大部分来源于岩层地下水渗透长年累月积聚而成，其量难于估算。
故要尽量避开这一地带或提前探放水，避免老窑、采空区突水的危害。
3、废弃矿井积水情况
金沙县安洛乡陈家湾煤矿为整合矿井，整合前生产能力为3万吨/年，采用斜井开拓，一条主斜井、一条回风斜井，均布置在8号煤层中、8号煤层中上部已采空，因此在原主斜井和回风中有积水。
4、小窑、老空区积水情况
1）区内采煤历史悠久，曾经有二个小煤窑开采，为当地村民季节性开采，以采掘民用煤为主，部分开采后以原煤销售。
开采时，采用自然通风或局扇压入式通风。
其开采深度较浅。
随着矿业秩序的好转，现区内所有小煤窑均已关闭、封停，井口被填充，无法进入调查。
根据当地人介绍，1#小煤窑位于井田范围内4号和5号拐点之间,采掘巷道进入原白岩脚煤矿矿区范围内,主要开采K8号煤层,现在位于矿井K8号煤层采空区中,采空区中有积水。
2#小煤窑位于3号和4号拐点附近，采掘巷道进入陈家湾煤矿K8号煤层，主要开采K8号煤层。
对矿井K8号煤层破坏较严重。
采空区中有积水。
以上小煤窑已位于现陈家湾煤矿的K8号煤层采空区范围内，其积水对矿井开采有影响。
在开采K8号煤层和K8号煤层采空区下方的K9煤层时均需对K8煤层中的积水放出后才能开采。
2）、K8煤层上部为原白岩煤矿，采空区及坑道中均有积水，积水一部分来自大气降水，大部分来源于岩层地下水渗透长年累月积聚而成，其量难于估算。
故要尽量避开这一地带或提前探放水，避免老窑、采空区突水的危害。
3）、K8煤层中部为陈家湾煤矿整合前采区。
其采空区中有积水，对矿井的安全生产有一定的影响。
因此，在本煤层中掘进时，须按规定向掘进工作面前方煤体打钻探放掉掘进工作面前方和北翼采空区中的积水，避免透水事故的发生；因巷道开口在K9号煤层中，在开口段120m掘进作业时，由于其顶部及北翼的K8煤层已采空，采空区有积水，且K8、K9煤层的层间距只有8m，层间太小，因此，在K9煤层中掘进时，除按K9煤层掘进时向掘进工作面前方和两帮施工探放水钻孔外，还必须向顶部的K8煤层采空区打钻，将掘进工作面对应区域的K8煤层采空区中的积水放出，避免K9煤层掘进工作面由于冒顶等原因发生透水事故；进入K8煤层后，除按本煤层掘进时向掘进工作面前方和两帮施工探放水钻孔，必须探明K8煤层采空区位置，避免K9煤层掘进工作面由于误穿老巷等原因发生透水事故。
目前矿井涌水量为20m3/h，水源主要来自采矿层顶板渗透水及采空区。
（七）采空区积水量预测
原白岩脚煤矿和原陈家湾煤矿均采用斜井开拓，白岩脚煤矿开采了K8号煤层上部，陈家湾煤矿原老系统开采了部分K8煤层；老窑采了部分K8煤层。
因此，其采空区中有积水。
矿井在施工1905运输巷、1808回风巷和1808运输巷时已经进行过探放水，其中在1905运输巷口共放出水量约3000方，1808两巷掘进中未探放到水源。
（八）、水文地质类型
根据各含隔水层水文地质特征，区内地下水补给来源主要为大气降水，地表水及地下水排泄条件良好，准采标高1280m，其水平高于侵蚀基准面（本区最低侵蚀基准面950m）330m左右。
K8、K9煤层直接充水含水层为龙潭组基岩裂隙含水层，其矿床水文地质勘查类型为二类二型，即以裂隙含水层为主的裂隙充水矿床，矿床水文地质复杂程度中等；K13煤层直接充水含水层为底板茅口组灰岩，其矿床水文地质勘查类型为三类第二亚类第三型，即以底板进水为主的岩溶充水矿床，水文地质条件复杂度为中等。
（九）、煤层顶、底板岩性
K8号煤层顶板：
粉砂质泥岩，底板：
瓦灰色粘土岩。
K9号煤层顶板：
浅灰、灰黑色泥质粉砂岩，底板为粉砂质泥岩。
K13号煤层顶板：
一般为菱铁质灰岩，直接顶板为黑色炭质泥岩及泥岩，底板为3～4m厚瓦灰色含黄铁矿粘土岩。
（十）、瓦斯、煤尘、煤的自燃性、地温及其它
（1）、瓦斯
根据贵州省煤炭管理局文件（黔能源煤炭[2010]699号）关于毕节地区工业和能源委员会《关于请求审批毕节市2010年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复》”；贵州省煤炭管理局文件（黔能源煤炭[2011]792号）关于毕节地区工业和能源委员会《关于请求审批毕节市2011年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复》”；贵州省能源局文件（黔能源煤炭[2012]498号）关于毕节市工业和能源委员会《关于请求审批毕节市2012年度煤矿瓦斯等级鉴定报告的批复》”；矿井在连续三年的矿井瓦斯等级鉴定中，其瓦斯最大涌出量：
相对为19.36m3/t，绝对为6.32m3/min；CO2最大涌出量：
相对为4.75m3/t，绝对为1.27m3/min。
其鉴定结果如下：
年度
绝对瓦斯量（m3/min）
相对瓦斯量
（m3/t）
绝对CO2量（m3/min）
相对CO2量
（m3/t）
鉴定等级
结果
2010
3.27
/
1.30
/
高瓦斯
2011
5.17
19.36
1.27
4.75
高瓦斯
2012
6.32
17.22
1.52
4.14
高瓦斯
由于矿井范围内现有的K8煤层及K9煤层在鉴定标高之下,K13号煤层未进行过煤与瓦斯突出危险性鉴定,因此,本设计按有煤与瓦斯突出危险性进行设计和管理。
（2）、煤与瓦斯突出危险性：
根据河南理工大学煤矿安全工程技术研究中心2008年6月提供的《金沙县安洛乡陈家湾煤矿+1410以上煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》，本矿C8煤层+1410水平以上不具有煤与瓦斯突出危险性；根据中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点试验室2010年8月提供的《金沙县安洛乡陈家湾煤矿K9煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》，本矿K9煤层+1394水平以上不具有煤与瓦斯突出危险性。
（3）、煤尘爆炸性
根据贵州省煤田地质局实验室2005年9月提供的《煤尘爆炸性鉴定报告》，本矿8号煤层的煤尘不具有爆炸性。
2010年4月提供的《煤尘爆炸性鉴定报告》，本矿9号煤层的煤尘不具有爆炸性。
煤尘爆炸性鉴定报告表
煤层
工业分析
爆炸试验
爆炸性结论
水分
Mad
灰分
Ad
挥发分
Vdaf
焦渣
特征
火焰长度
（mm）
抑制煤尘爆炸最低岩粉量（%）
8
2.78
12.62
6.45
2
0
0
无爆炸性
9
2.87
18.5
6.09
2
0
0
无爆炸性
（4）、煤炭自燃倾向性
根据贵州省煤田地质局实验室2005年9月提供的《煤炭自燃倾向等级鉴定报告》，本矿8号煤层的煤炭自燃倾向性为三类。
2010年4月提供的《煤炭自燃倾向等级鉴定报告》，本矿9号煤层的煤炭自燃倾向性为三类。
煤炭自燃倾向等级鉴定报告表
煤层
工业分析%
真相对密度
全硫
煤吸氧量
自燃倾向分类
水分
Mad
灰分
Ad
挥发分
Vdaf
焦渣
特征
TRDd
St.d%
cm3/g干煤
8
2.78
12.62
6.45
2
1.58
1.18
1.06
三级
9
2.87
18.5
6.09
2
1.65
1.53
1.33
三级
（5）、地温
区内未发现地温异常区，属地温正常矿井。
二、巷道布置及支护说明
1、巷道布置
1808新掘切眼开口位置为1808运输巷口向内290米处，巷道方位76°，设计长度120m。
该切眼向前30米处有切眼贯通1808回风巷，1808运输巷已经施工排水沟，排水畅通。
附：
巷道布置平面图、巷道断面图
2、支护方式及断面图
1808新掘切眼支护方式为单体配合1米铰接顶梁三排两硐矩形支护，净高1.8m、净宽3m、S净=5.4m2。
三、排水系统
本矿采用一级排水。
在+1394m水平建立了中央水泵房，井下水采用φ100mm无缝钢管二趟经副井排出地面然后输送至水处理站。
另外安装了一趟6寸的钢管作为备用排水管。
选用100D－45×3型离心泵，流量85m3/h，扬程135m，电机功率55kw。
井底水仓建有一个主水仓，有效容积350m3，一个副水仓，有效容积,213.8m3。
排水路线：
1808新掘切眼→1808运输巷→底部联巷→水仓→管子道→轨道上山→副斜井→地面水处理站。
第二章探放水设计
一、探放水设计
1、探水起点的确定：
根据“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则，井巷掘进开口前就必须先进行打钻探水，确认无水患后再往前掘进并留一定的超前距，掘进到预留超前距位置后停下，再进行探水，依此类推直至巷道掘到位，因此探水起点即为各条巷道的开口位置。
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本设计采用30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个钻孔的投影距离）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）
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），取0.4Mpa
P------煤、岩层承受的静水压力（Mpa），取值0.6Mpa
A-----安全系数，一般取2～5；本设计取5。
a=0.5×5×3.0×√3×0.6÷0.4=19.5m
a（实）＞19.5m
据此，超前距为增加安全系数本设计取30米，帮距取30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）、钻孔沿煤层走向在平面和竖直面呈扇形布置，超前距30米，准掘50米。
（4）、在每个钻场地点做好标记，并挂牌管理。
孔号
钻孔方位
倾角
深度
孔径
1
166°00′
6°
80m
75mm
2
186°00′
8°
81.30m
75mm
3
146°00′
6°
81.30m
75mm
4
176°00′
7°
85.27m
75mm
5
156°00′
6°
85.27m
75mm
探放水钻孔布置平面示意图：
探放水钻孔布置剖面示意图：
探放水钻孔布置断面示意图：
9、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）。
二、探放水安全技术措施
根据“预报预测，逢掘必探，先探后掘，先治后采”的探放水原则和国家安全总局令《第28号》的有关规定。
为掘进施工的安全进行，结合本工作面的实际情况采取探、防、堵、截、排的措施。
制定本安全技术措施。
施工地点：
1808新掘切眼
水源性质：
由于1808新掘切眼四围均有巷道，所以预计水源主要为煤层顶、底板水和断层导水等。
钻机型号：
DTL-620型煤矿用坑道钻机
钻具配备：
Ф75mm钻杆120m，泥浆泵1台，合金钻头3个及钻具1套。
（一）、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ZDY-620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和碰伤手脚。
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沟，清理好临时水仓，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。
（二）、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，打好压柱。
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、临时水仓，清理巷道并挂好风筒、电缆、管道等。
（三）、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
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