防治水设计方案.docx

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防治水设计方案

防治水工程设计方案和

施工安全技术措施

元宝山区平庄镇向阳一矿

第1节矿井概况.....................................................................2

第2节探水工作面现状........................................................4

第三节探水前的准备工作.......................................................6

第四节探水施工.................................................................8

第五节地面防治水...........................................................13

第六节探放老空水............................................................13

第七节区域性防治水........................................................15

第八节边界防水煤（岩）柱留设...................................16

第九节安全技术措施.........................................................16

第十节探水组织及岗位责任制.....................................21

第十一节应急救援预案...................................................23

第一节矿井概况

一、矿井水文地质概况

1957年---1967年辽煤地质局104队、155队、107队从平庄煤田普查到古山一、三井精查，先后作了大量的水文地质工作，抽水实验质量达到乙级标准。

1978年平庄矿务局地质勘察队在本区进行精查勘探时，在补77-5孔时对辉绿岩作了专门的抽水实验，质量达到乙级标准。

（二）含水层；

本区主要含水层：

第四系坡积亚粘土、侏罗系上部砾岩、含煤段砂粒岩、侵入辉禄岩含水层。

1、第四系坡积亚粘土潜水含水层

该层普遍发育，最大厚度46.3米，最小厚度2.0米，平均25.0米，上部为黄土状亚粘土，下部为紫红色亚粘土夹玄武岩碎屑，含钙质结核。

由于地貌条件所限，山坡多为透水且不含水，含水性弱，k=0.168m/d,q=0.0587L/s.m,水位标高+498m左右，水化学类型属重碳酸钙镁水。

2、煤系地层上部砾岩段孔隙裂隙承压含水层

位于煤系上部，由于受辉绿岩侵入切割，厚度变化很大，局部被辉绿岩代替，最大厚度247.8m，平均7.86m,该层多赋存于井田北部，钻孔消耗量最大0.3m3/h。

水位标高

+488-+544m,k=0.0202-0.0383m/d,平均0.0293m/d,

q=0.007-0.00819L/s.m,平均0.0076L/ｓ．ｍ，水化学类型属重碳酸钾钠水

3.含煤段砂砾岩孔隙裂隙承压含水层

含煤段以煤层、泥岩为主，夹薄层砂岩，砂砾岩，受辉绿岩侵入影响，裂隙发育，钻孔施工过程中普遍漏水，最大消耗量9m3/h,一般0.01m3/h。

水位标高+485—520m,透水系数K=0.0013—0.0075m/d,平均0.00377m/d,单位用水量q=0.01478—0.00705L/s.m.平均0.00384L/s.m,化学类型属重碳酸钾纳水。

4、辉绿岩裂隙含水层

本区岩浆岩发育不均，据钻探工程实见，岩层成不规则间断性破碎，根据本井田附近钻孔抽水实验，水位标高＋499m—540m,渗透系数k=0.10—0.398m/d,平均0.219m/d,单位用水量q=0.058—0.406L/s.m,平均0.173L/s.m,水化学类型为重炭酸钙镁水。

七、工程地质

（一）、煤层顶底板岩性

本区煤层顶底板岩石以中、粗粒砂岩或砂砾岩为主，泥岩或砂质泥岩次之，煤层顶板多赋存薄层泥岩。

受层间滑动而破碎。

遇水泥化膨涨，层位不稳定易脱落，属软弱结构面。

顶底板接近辉绿岩时煤层受侵入体的影响有3－5m变质，破碎带结构松散破碎，顶板压力大，不易管理。

（二）、工程地质特征

1．第四系黄土状亚粘土，亚砂土以粘土颗粒为主。

比重2.67－2.72g/cm3视密度1.51－1.89g/cm3,内摩擦角270，凝聚力0.025MPa，适于轻中型建筑。

2．煤系地层岩石工程地质特征：

本区煤系岩石通过平庄古山一井采样试验，抗压强度很低，除极少数硅质胶结的砂岩，砂质泥岩外，抗压强度不超过20MPa，谱氏系数在1.6以下，每层的抗压强度一般比围岩要大，泥岩自由膨涨率平均等22.410/0，属强膨涨岩石。

此外辉绿岩侵入体与煤层接触为开采中的老顶。

其抗压强度为117.6MPa，极其坚硬，给顶板管理造成困难。

八、其他开采技术条件

1、瓦斯

根据内蒙古矿山安全与职业危害检测检验中心2008年12月6日提供的《赤峰市元宝山区平庄镇向阳一矿矿井瓦斯等级鉴定报告》，矿井的绝对瓦斯涌出量为0.28m3/min，矿井的瓦斯相对涌出量为1.34m3/t，为低瓦斯矿井。

2、煤尘

根据煤炭科学总院抚顺分院2008年2月18日对该矿煤尘爆炸性鉴定结果为：

本矿井煤尘不具有爆炸性。

3、煤层自燃倾向性

根据煤炭科学总院抚顺分院2008年2月18日对该矿煤层自燃倾向性鉴定结果为：

煤的吸氧量为0.32cm3/g（干煤），煤层属于三类不易自燃煤层。

4、地温；

井下实际温度17—20℃,工作面正常情况下24—26℃,根据古山矿区相关资料本区地温梯度2.9℃/100m。

第二节探水工作面现状

本矿061-8运输巷布置在6-1煤层，煤层顶板约8m处是辉绿岩，061-8运输巷150范围内存在有前期老采空区及废弃巷道，虽然原矿井采用竖井开拓方式，老采空区主要位于061-8运输巷标高以上，但仍不排除局部积水可能。

二区回风巷都是沿煤层底板岩层中掘进。

工作面的水沿坡度自动流出。

第三节探水前的准备

一、供电方面准备矿井为双回路供电电源供电，其中主备电源通过青年变10KV向阳线3826煤矿支14号杆向阳一矿变台上的双头刀闸开关进行控制，使两路0.4V电源不能同时送电。

2、排水方面的准备工作

1、水泵、水管在探水前，对所探区域内的主水泵、备用泵、检修泵、排水管、阀门等排水设施进行全面检查维修，保证完好，待机备用。

2、水仓探水前将临时水仓、排水沟清理干净，疏通排水渠道。

3、探水前，必须将水仓内的水排完，增加水仓容量。

三、探水钻机

配备不少于两台型号为KHYD-75探水钻，并保证探水钻台台完好。

四、安全出口：

主、副井有梯子间、防坠罐，在探水期间要专人检查维护。

五、自救器为防止探水中发生意外，所有入井人员必须佩戴自救器。

六、通风掘进工作面采用局扇通风，直径500mm的抗静电阻燃胶质风筒，在探水期间加强检查维护。

七、通讯在探水工作面、井底都安装有防爆电话，工作面、井底、调度室及领导办公室都能直接联系。

八、其它在探水前把探水所用的风筒、管路、电线、管子、阀门、木料、木棚等设施、设备、工具、材料都备好，存放在工作面附近指定地点。

第四节探水施工

一、探水施工

1、探水线的确定矿界以外至少100m范围内邻矿的井田位置、开采范围、积水情况标绘在井上下工程对照图上。

古井、古空区、相邻矿井空区及自采空区范围，并对积水区划定三线，即积水线、警戒线、探水线。

采掘工作面接近古空积水区探水线时，必须进行探水，古空积水区防水三线的确定原则：

（1）年代久远的古井，开采范围不清时，以调查分析积水线外推150米为探水线，再外推100米为警戒线。

（2）资料较确切的老空积水边界外推100米为探水线，再外推50米为警戒线。

（3）封孔不良的钻孔，按照偏斜资料，确定探水线，但不得小于30米。

（4）接近含水层、含水断层、外推50米为探水线，再外推50米为警戒线。

2、首探孔的确定

采掘工作面出现下列情况之一的，必须停止作业，进行探水。

（1）工作面出现透水预兆的

（2）工作面遇到断层、褶曲等地质构造的

（3）工作面临近老空、钻孔、报废巷道的

（4）工作面进入积水区探水线的

（5）水文地质资料不清的采掘工作面或其它工作地点发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起、产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时，必须停止作业，立即报告矿调度室，撤出所有受水威胁地点的人员，并采取防水措施。

3、钻孔的确定盘区巷道、顺槽都是沿着煤层底板掘进，布置成“小夹角”扇形钻空。

（1）钻孔位置、角度的确定根据水文地质资料，探水的主要对象是对隐伏地质构造的导水带和采空区积水，前者采用“大夹角”扇形布置，布置在顶板上，钻孔数每组3个，孔间距100㎝，夹角15°；后者采用“小夹角”扇形布置，布置在上帮、下帮和迎头，钻孔数每组3个，夹角3°。

具体参数见掘进工作面探放水钻孔布置图。

（2）钻孔深度及超前距离的确定采用边探水边掘进的探水方案进行探水，根据水文地质资料的水压、水量和以往的探水经验，探水设备、探水技术水平综合考虑，确定探水孔深60m，超前距离20m，每探一次允许掘进距离为40m。

（3）钻孔直径在无特殊情况下，采用探水孔放出水，考虑到既可以使涌水顺利排出，又能防止涌水过大发生意外，控制涌水安全，故探水口直径取50mm。

二、帮距。

探水钻孔一般不少于5个，一个中心一眼，余下为斜眼，并与中心眼成一定角度。

中心眼中点与最外边斜眼终点间的距离为帮距，帮距应等于或略小于超前距离。

3、钻孔密度钻孔密度是指允许掘进距离的终点处，各探水孔之间的距离，一般钻孔之间相距不大于1米。

四、探水工序安排

1、探水前应先加固探水工作面的支护，采用戴帽点柱，加强工作面的临时支护。

无论是木棚架支护或工字钢支护，都必须加强。

2、加固工作面后，接下来按设计的钻孔位置按规定的方位角、倾角进行钻孔。

如水压较大时，用套管法控制。

先钻直径75mm的套管孔，孔探5m，用以安装套管，套管用麻缠绕上，用锤打入套管孔内，要打严打实，在套管外部焊垂直于套管的固定管，并在固定管上打两根戗柱，钻杆通过套管工作达到了控制水的目的。

在水压较大时，为防止套管冲出，套管外部安装100mm的阀门控制。

如水压太大，采用带有止动光环的套管，混凝土固定在围岩中（或煤、岩中），钻杆通过套管工作，控制涌水。

3、钻探开始前，瓦斯员首先检查瓦斯，同时当班负责人、现场指挥员都必须在场。

4、再钻探过程中带班负责人对本班钻探方向、深度，如有异常情况写在记录本上，并及时向领导汇报。

第五节地面防治水

每年雨季前应对矿区及其附近的地面汇水情况，沟、渠汇水能力及堵塞情况，历史及近几年洪水水位，洼地、古井、裂隙、钻孔进行全面调查，并分析对矿井安全的影响程度，提出地面防治水工程措施。

成立雨季防汛队伍，办公室必须执行24小时值班，每次降雨时和降雨后组织有关人员检查地面防洪、防雷电情况，并记录降水量与井下涌水量的变化。

每年五月底前必须准备齐全抢险物资和工具，专库放存，造册上报。

第六节探放老空水

在煤层中探放同层老空水的钻孔，应成组布设，在平面上呈扇形，各孔终孔垂距不得超过3米。

距老空不足20米，出水象征明显，打钻有危险时应另找安全地点探放水或砌筑水闸墙在墙后探水。

探水钻孔中遇断层时，应根据现场修改探水设计，探明断层产状、落差，然后在煤层布置探水孔，首先探明同盘煤层老空情况，接近断层墙时，布孔探明另一盘空情况。

打穿层石门探放煤层采空区积水时，应先布深孔放水，降低水头压力，同时向巷道前方的上、下、左、右打控制孔，防止因断层位移意外接近积水。

巷道必须在确认钻孔已疏干的前提下，方可在钻孔放水标高以上掘透老空，进入老空后遇有完整煤壁应继续探水。

探放水必须安装孔口安全套管，安设牢固后，需要按实际水压1.5—2倍的压力顶水试压，合格后方可钻进，并经常检查。

探水钻孔、套管以里的孔径不大于58mm，探水眼开孔应上、下错开，同时要将已竣工的钻孔用木塞封闭。

孔口安全水门，要根据水压大小和水质选用高、中压和耐腐蚀的水门。

长期疏放或控制有腐蚀性水时，套管、水门要定期检查、更换。

探水钻机的安装，必须达到以下要求：

1.加强钻机和钻机附近巷道支护，背好顶帮，并在工作迎头打立柱和挡板，清理浮煤，挖好排水沟。

2.钻机必须平整牢稳，设立梁、打压柱、保证运转时不晃动。

3.伸出孔口部分的安全套管及水门要打立柱，用卡子卡紧顶牢，底座要在坚硬完整的岩石柱窝内。

4.钻机各转动的齿轮部分必须设安全罩。

5.水泵与钻机分开起动，实现停钻机时可不停泵，防止埋钻。

6.探放水压大于20kg/cm2（2Mpa）的水体或含水层时，要有防高压水顶出钻杆的逆止闸阀、抽放钻杆的控制闸阀、防喷挡板、反压下钻安全装置。

探水时应采取下列措施：

1.流水路线保证畅通，排水能力大于探放出来的预计最大涌水量。

2.探放水一般应双巷掘进，上、下山探水每30米，平巷探水每50米应有联络巷，探水工程应满足双巷掘进的要求。

3.为预防有害气体涌出和集聚，保证探水作业点有足够的新鲜风流，风筒口距迎头小于5米。

4.探水作业点与其他工作地点、井口应有联络的通讯设施。

5.探放水头压力大于2Mpa（20kg/cm2）的水体时，应有应急的缓冲蓄水区。

6、探水施工必须建立严格的现场交接班、岗位责任制、汇报、记录、验收制度。

探水巷道恢复掘进时必须有按规定审批的进尺通知单。

7.各类探水钻孔，见水抽出钻杆后，应立即关闭水门，测定水压，确定最大涌水量，调整有关泵房排水能力。

放老空积水必须彻底检查放水点周围积水是否放尽，当水量变小或不流时，经分析研究确认后，方可用钻杆疏通堵塞物，经反复通透或扩孔，证明积水放尽。

第七节区域性防治水

在放水时可能影响相邻矿井的，要提前通知，待其采取措施后，方准放水。

第八节边界防水煤（岩）柱留设

相临矿井必须留设防水煤（岩）柱。

（一）相临两矿井的水文地质条件类型均属简单型或中等型，可采用垂直法留设，但总宽度不得小于40米。

（二）凡相邻两矿井中水文地质类型有一个达到复杂型，应根据地质构造，水文地质条件，煤层赋存条件，围岩性质，开采方法，上覆岩层移动角，导水裂缝带，静水压力等计算确定。

每年雨季前应对矿区及其附近的地面汇水情况，沟、渠汇水能力及堵塞情况，历史及近几年洪水水位，洼地、水库、古井、裂隙、钻孔进行全面调查，并分析对矿井安全的影响程度，提出地面防治水工程措施。

成立雨季防汛队伍，办公室必须执行24小时值班，每次降雨时和降雨后组织有关人员检查地面防洪、防雷电情况，并记录降水量与井下涌水量的变化。

每年五月底前必须准备齐全抢险物资和工具，专库放存，造册上报。

第九节安全技术措施

一、钻机操作注意事项

1、操作钻机，要严格按照钻机的技术要求和说明书进行。

2、操作步骤要严格按探水操作规程操作。

3、探水人员必须经过培训，持证上岗。

4、根据现场条件自制钻车或钻架，固定好钻机。

在钻孔过程中，若发生钻杆变形或卡钎，应立即停钻检查，能否退钻或是否遇到硬岩卡钻，还是由于磨钝或崩片等情况，都要按具体情况做相应处理。

二、探水时应注意事项

正式开钻后，要密切注意迎头的变化情况，发现异常，要立即采取措施，以防止突水或发生其它事故。

为此在施工中特别注意以下事项：

1、在钻探过程中应时刻注视钻孔情况，发现岩（煤）变软，或钻眼中水压加大、水量突然增加等异常情况，必须停止钻探，但不要移动或拔出钻杆，要立即向矿调度室汇报，并派人监视水情，情况紧急时，必须立即撤出所有受水威胁的人员。

围岩松软，钻进突感轻松，一般接近水源，这时应再次检查防水设施是否完善，排水设施是否可靠，发现如果是巷道内有片帮来压时，要检查巷道支架是否牢固，以防冒顶伤人。

顶钻一般是水压大的表现，此时切不可移动钻杆，应马上将钻杆固定，否则高压水可能将钻杆顶击，碰伤人员，造成透水事故。

2、当探水孔深度小于5m，孔内大量出水，说明距涌水区已很近，如果孔内水压很大，水喷射很远，必须马上将钻机钻杆固定，在巷道正前方打牢点柱，人员应尽快撤离现场，选安全地点进行探放水，放水过程中如发现钻透地区无水时，应立即检查有害气体。

3、探水钻机的附近不得站人，以防高压水将钻杆顶出伤人。

4、钻孔接近探水区域，预计可能有瓦斯或其它有害气体涌出时，必须有瓦斯员、安全员在现场值班，检查气体成份，发现异常，立即进行处理。

三、探水后掘进措施

1、在掘进过程中，应随时丈量巷道实际距离，探水地点做好标记，及时核实允许掘进安全距离，防止实际掘进距离超过允许的掘进距离，以保安全。

2、由于探水孔呈扇形分布，控制面积较大，但是随着巷道的前进，探水孔的间距离会越增大，巷道有可能进入两钻孔之间的空白区（即探水盲区），积水位置可能被漏掉，在这种情况下，掘进巷道可用长钎子对正前方或斜方打眼补钻，防止意外。

3、在掘进过程中，如果打炮眼时，沿钎子方向外流水，应及时停止作业，水压大时，钎子不能拔出，并加以加固，另做探放措施。

四、放水措施

1、探明水源后，设法将威胁矿井的水流有计划、科学地放出，在水压不大的情况下，可直接利用探水孔放水；如果水压较大，可另打放水钻孔放水；在打放水钻孔时，孔口要设置直径为75mm，长度为5m的套管，套管上有放水阀门，带有止动光环的套管用混凝土固定在岩（煤）中，钻杆通过套管工作，达到了控制水的目的。

2、放水时，根据排水能力的大小用阀门控制放水量，以免造成水灾。

3、放水时，要时刻注意水量变化情况，当放水孔停止出水时，要分析情况，如果顶孔、底孔都不出水，应在底部打深眼放水；深眼无水，方可继续掘进。

4、放水时，瓦斯员必须认真检查瓦斯和其它有害气体，防止H2S、CO2、CH4等气体溢出。

五、透水事故的处理措施

1、掘进工作面如有巷壁发潮发暗，“挂汗”，空气变冷，顶板淋水增大，底板鼓起并有水叫，并伴有H2S、CO2等气体溢出，这都是透水前兆，说明工作面已接近水源，此时应立即停止作业，报告调度室。

2、探水区透水时，现场人员向调度室汇报的同时，尽可能就地取材迅速加固工作面，如打木垛或密集柱，堵住出水点，防止事故扩大，如来不及进行加固，现场人员应按避灾路线有组织地以最短路线进行撤退，切勿进入独头巷道，万一没有时间撤出地面，可以暂时找一地势高的地方避难待救。

3、撤离途中，最后一个人撤出后要立即关闭隔水闸门。

4、矿领导接到透水报告后，应立即通知上级有关部门和矿山救护队，同时根据事故性质和可能波及地区，通知险区有关人员撤出，关闭水闸门，井下所有排水设备全部启动进入工作状态，配合矿山救护队进行营救遇难人员。

六、其它安全措施

1、支护工必须严格执行本岗位安全生产责任制。

探水前，通过敲帮问顶，对避灾线路内巷道进行认真检查，必要时加强支护。

2、探水工作面要加强支护，必须设置防止高压水冲跨巷壁及支架的点柱或挡板。

3、入井人员必须佩带自救器、报警矿灯和便携式瓦斯报警仪。

4、严格执行入井检身制度和出入井人员清点制度。

5、绞车司机必须24小时值班，严禁擅自离岗。

值班期间，把钩工随时通知井底人员，可能需要提升或下放急用物资。

6、交接人员必须将钻孔情况（角度、方向、深度及出水情况）及设备情况向下一班交待清楚，并做好记录。

未交待或交待不清不准下班，遇到疑难问题两班人员共同研究探讨。

7、事先检查并维护好排水设备，清理好水仓和水沟，以便在放水时水仓有足够的容量，清除探水区的杂物及渣块，区内的探水用料必须码放整齐。

8、探水人员必须熟悉井下巷道的布置情况及避灾路线，必须保证有畅通无阻的安全出口，不准堆放杂物堵塞巷道。

探水时，停止井下一切与探水工作无关的工作。

9、在探水地点，瓦斯员必须不间断的进行瓦斯及其它有害气体的检查，每次检查必须留有记录，以便清楚地掌握瓦斯及其它有害气体的情况，当瓦斯浓度超限时，必须停止作业，采取措施。

10、在探水地点，必须设置一部程控电话随时可以和调度室及水泵房取得联系。

11、每班必须有矿领导跟班作业，亲临现场进行指挥。

12、在水压大的地点，预先开掘安全躲避峒室，规定好联络信号及人员的躲避路线。

13、局扇主题:

风机必须设置开停传感器，并实现风电、瓦电闭锁，风筒出口距工作面不得大于5m，风筒必须吊挂平直，在工作面回风侧距工作面5m处设置瓦斯传感器。

14、对放水闸门进行定期检查、维修，保证闸门开启灵活，门附近不得堆放杂物，定期清理巷道内的浮煤。

15、避灾路线

（1）061-8运输巷：

工作面→采区运输上山→主井→地面

（2）061-7采煤面：

工作面→采区运输上山→主井→地面

（3）295回风巷：

工作面→295联络巷→2号井→地面

第十节探水组织及岗位责任制

（1）成立探水领导组

1、组织机构

总指挥：

于国峰（矿长）

副总指挥：

姚宝元（安全副矿长）马玉辉（总工）

成员：

何忠祥邢子军王金宝张海柱

马向东迟杰张杰高显章张志会马金明

指挥部办公室设在调度室，探放水期间，各领导及成员各负其责，尽责尽责其能，严阵以待。

（二）指挥部职责

1、指挥部负责探放水过程中的人员安排及总体部署。

2、召开专题会议，结合实际情况对方案进行审核和补充。

3、方案由矿长和技术负责人贯彻执行，组织全体员工进行学习考核，没有经考核的员工或考试不及格的员工不得入井从事探放水工作。

（3）总指挥、副总指挥及成员职责

1、矿长是探放水工作的主要负责人，负责探放水设计方案中各工序的安排及措施的落实。

2、总工程师在总指挥的领导下，负责探放水工作的技术工作，分析技术资料，做好探放水技术指导工作。

3、安全矿长负责掌握探放水过程中的安全事项，按探放水设计方案，指挥探放水人员，组织探放水工作。

4、生产矿长负责落实探放水过程中的物资供应及后勤保卫工作，协调各部门之间的关系。

5、安监科长负责搞好探放水过程中存在的安全隐患，随时向指挥部报告探放水情况。

6、通风队长负责搞好探放水过程中所需要的“一通三防”各种资料，整理放水过程中“一通三防”方面的记录，掌握探放水过程中的风量、风压、瓦斯、二氧化碳及各种有害气体的变化情况。

7、机电科长负责处理探放水工作中的电器故障，保证探放水工作中一切机电设备可靠运行，防止一切事故发生。

8、现场总指挥负责探水现场的指挥和技术指导工作。

第十一节应急救援预案

一、水灾事故的撤离撤离应按照避灾路线撤退。

在条件允许的情况下，应迅速撤往突水地点以上的水平。

尽量避免进入突水点附近及下方的独头巷道。

行进中，应靠近巷道一侧，抓牢支架或其它固定物，尽量避开压力水头和泄水主流，并注意防止被水中流动的砖石和木料撞伤。

如因突水后破坏了巷道中的照明和指路牌，迷失了行进的方向时，遇难人员应朝着有风流通过的上山巷方向撤退，严禁盲目潜水等冒险行为。

二、处理透水事故时的措施

1、水灾事故发生时，在现场及附近地点的工作人员，应做好自身安全防护，立即避开出水口泄水流，躲避到硐室内，拐弯道或其它安全地点，如情况紧急来不及转移躲避时，可抓牢棚梁、棚腿或其它固定物，防止被涌水冲倒。

2、水害事故发生，现场及附近地点工作人员，在脱离危险后，应在可能的情况下迅速