XXXXXX煤矿探放水设计.docx

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XXXXXX煤矿探放水设计

古蔺县石宝镇隆石煤矿

探

放

水

总

体

设

计

编制人：

德均

二〇一五年元月

审批意见

矿长：

技术负责人：

地测副总：

安全副矿长：

生产副矿长：

机电副矿长：

贯彻学习记录

时间：

地点：

贯彻人：

学习人员签字

日期

学习人员签字

日期

第一节概述

探放水是在矿井围,对采空区、积水旧巷道、充水断层及含水层的位置和含水情况尚不清楚的情况下进行的。

当采掘工作面接近这些地区时，为消除隐患而事先进行超前探水，探明工作面前方的水情，在有水时根据水量的大小有控制地将水放出后，再进行采掘工作，以保证安全生产。

一、地理概况

古蔺县石宝镇隆石煤矿，位于川南煤田古叙矿区石宝矿段邱家祠井田。

古蔺县城区115º方向，直线距离约31.0km处，行政区划隶属古蔺县石宝镇双湾村所辖。

矿区地处盆地南部边缘，属浅切割丘陵地貌，坡谷相连。

多属单面山，地势总体北西高，南东低，最高点位于矿区北西部家山，标高+1461.0m，最低点位于矿区南部家窝，标高+1155.3m，相对高差305.7m。

地面坡度一般为25～30°；缓坡及低洼地带有第四系残坡积和冲积层零星分布。

区地形北西高南东低，地表无常年地表水体，仅发育季节性冲沟利于地表水的排泄。

二、地质构造

矿山位于古蔺复式背斜北翼，柏坪向斜西部仰起端，地层走向呈近南北向分布，为单斜构造，地层倾向290～310°，倾角27～32°。

三、矿井开拓系统

采用平硐开拓方式，改造利用矿方已改造施工的＋1161.9m主平硐和＋1235.82m回风斜井；改造利用原主井工业场地作为矿井扩建后的工业场地。

在主平硐以里35m处转向在煤层底板岩层中沿煤层走向布置水平运输大巷，水平运输巷长715m，经石门揭穿煤层，并在Y1煤层中布置轨道、行人和回风上山。

采区上山至+1220m标高落平后，与回风斜井连通，形成矿井一采区开拓系统。

二采区位于平硐以下，经车场转向向下布置二采区轨道下山，落平至+1150m标高，二采区行人下山平行于二采区轨道下山，上与一采区行人上山联络巷相连，下落平至+1150m标高，并与二采区轨道下山和二采区回风下山贯通，形成二采区的开拓系统。

四、水文地质条件

1、概况

a．地表水：

矿山附近地表水体缺乏，由于浅部过去曾有多家小窑开采，浅部煤层多被采空，地面有不均匀沉降，地表水有所疏干，地下水及地表水对矿山开采的影响较小。

但在暴雨季节，大气降水常沿地表裂隙渗透，是矿坑充水的来源之一。

b．底板水：

煤层底板茅口组灰岩（P1m）为岩溶强含水层，含水丰富，由地表沟水及大气降水补给，为煤层底部直接充水层。

由于灰岩岩溶发育的极不均匀性，现有的工作程度难以查明暗河在空间上的分布轨迹。

矿山目前开采水平较高，煤层大都在地下暗河水位之上，暗河主管道对矿层开采影响较小，但要注意在大、暴雨时地下溶洞“过路水”的影响，特别是矿山准备在灰岩中布置主运输巷。

c．顶板水：

煤层上部长兴组（P2c）为岩溶裂隙含水层，为煤层顶部直接充水层，是矿井开采的主要充水水源。

当大气降水充足时，采掘工作面出现滴水现象。

由于岩层出露位置较高，岩层抗风化能力强，地形构成单面山和山脊，全层均处于悬崖峭壁地段，汇水面积小，补给条件不利，但矿山的主平巷是沿该层破石门进煤系，本次检测时发现该段有小股的水流涌出。

故要注意煤层采空后顶板陷落而产生地表裂缝，该裂缝可使地表水与矿坑连通，增加矿坑涌水量。

d．矿井水：

据调查，矿井充水主要为大气降水通过裂隙及采煤后产生的塌陷裂隙直接和间接通过采空区渗入矿坑。

矿坑水受大气降水控制，丰水期是贫水期的2～4倍，据113地质队在“石宝矿段详查”工作中，对本井的观察记录资料显示，矿井最大涌水量为80m3/d，一般涌水量为10～20m3/d。

井下主要为老窑采空区来水，部分矿坑水直接流入老窑中。

矿坑水用水泵抽出由矿山井口自然排出，对地表水体有一定的污染。

2、含（隔）水层

含水层岩性主要为灰岩，隔水层岩性主要为泥岩、粘土岩及粉砂质泥岩，含水层、隔水层相间排列，使各个含水层形成独立的补径排关系，相互间水力联系差。

各含水层、隔水层主要特征分述如下：

A含水层

a、二叠系上统长兴组（P2c）岩溶裂隙含水层

岩性为深灰色中厚层状至块状含生物碎屑泥晶灰岩，富含沥青质，缝合线构造发育。

分布于矿部，呈南北向条带状狭长展布，多位于顺向坡中部。

地表溶蚀裂隙发育，据地面调查访问矿山围北东侧震东岸出露泉点一个，流量约0.04L/s。

该层为裂隙～溶洞中等程度含水层。

深部含水性减弱。

b、二叠系下统茅口（P1m）岩溶强含水层

该组为含煤岩系的底板，岩性为棕灰、浅棕灰、灰色、灰黑色石灰岩、斑状石灰岩，局部夹砂质泥岩与深灰色燧石结核及条带，下部灰岩含生物碎屑岩、沥青质条带级燧石结核。

分布于矿面顺向坡下部，形成纵向槽谷地貌。

地表溶斗、溶槽等岩溶地貌发育。

B隔水层

二叠系上统龙潭组（P2l）相对隔水层

岩性为由灰白、灰、黑色薄～中厚层细砂岩、粉砂岩、泥岩、粘土岩、炭质泥岩、煤层和硫铁矿等组成含煤岩系。

分布于矿山南部顺向坡下部，呈东西向条带状狭长展布。

地貌上以纵向槽谷和缓坡为主，汇水条件较差，地下水以大气降水补给为主，次为老窑积水、上覆地层及本层砂岩裂隙水。

3、矿井充水特征

主要矿体位于当地侵蚀基准面以下，地形有自然排水条件，矿床主要以顶底板岩溶含水层充水为主，底板充水含水层富水性中等～强；顶板为中等。

构造破碎带富水性弱。

地表水、地下水主要通过采空区、基岩裂隙、断层破碎带进入矿坑。

该区主要矿体位于侵蚀基准面以下，地表、地下水排泄条件好，矿床主要充水含水层富水性中等～强。

属于以顶底板岩溶裂隙含水层直接充水为主的水文地质条件中等的充水矿床（第三类第二型）。

做到先探后采，以防严重事故发生，确保安全生产。

4、地表水体

矿山附近地表水体缺乏，由于浅部过去曾有多家小窑开采，浅部煤层多被采空，地面有不均匀沉降，地表水有所疏干，地下水及地表水对矿山开采的影响较小。

但在暴雨季节，大气降水常沿地表裂隙渗透，是矿坑充水的来源之一。

5、老窑与老空积水情况

本矿山围及周边一带曾有小煤窑开采，开采中要尽量了解原小煤窑的分布，根据储量核实报告提供的容，区老窑采空区面积在33706m2，体积134824m3，其中28463m2的采空区面积位于主平硐标高之上，此采空区积水经主平硐水沟自流出水面。

其余采空区位于平硐标高以下至+1150m标高，估算面积为5243m2，根据矿方提供资料，该采空区基本无积水。

6、封闭不良钻孔情况

根据储量核实报告中，矿区围无钻孔。

7、主要含水层与主采煤层的关系

二叠系下统茅口（P1m）岩溶强含水层为含煤岩系的底板，岩性为棕灰、浅棕灰、灰色、灰黑色石灰岩、斑状石灰岩，局部夹砂质泥岩与深灰色燧石结核及条带，下部灰岩含生物碎屑岩、沥青质条带级燧石结核。

分布于矿面顺向坡下部，形成纵向槽谷地貌。

地表溶斗、溶槽等岩溶地貌发育。

该含水层为硫铁矿直接底板，虽然黄铁矿粘土岩具一定的隔水能力，但是由于受茅口组顶部侵蚀面和构造裂隙的影响，在粘土岩较薄部位失去隔水作用，可直接导水，因此，茅口组含水层是底板直接充水含水层。

由于该层岩溶发育的不均一性，岩层中可能发育有暗河管道，不排除最低侵蚀面以下局部遇溶洞和管道导通发生涌水的可能。

所有煤层均位于二叠上统龙潭组。

Y5煤层位于龙潭组上部，下距Y3煤层37.44～47.55m；Y3煤层位于龙潭组中部，下距Y2煤层4.82m；Y2煤层位于龙潭组中下部，下距Y1煤层10.08m；Y1煤层位于龙潭组底部,下距P1m茅口灰岩10m。

8、矿井涌水量

根据矿方提供的资料及储量核实报告水文地质容，矿井最大涌水量为3.33m3/h（80m3/d），一般涌水量为0.42-0.83m3/h（10～20m3/d）。

9、矿井水患

1）矿井水文地质特点

矿井水主要来自砂岩孔隙裂隙水及老窑水。

2）水患类型及威胁程度

矿井水文地质类型为简单类型。

矿井充水主要来自砂岩孔隙裂隙含水层，而水患的主要威胁来自原采空区积水，其威胁程度一般，只要在建井及今后的生产过程中加强探放水工作能够有效控制。

3）可能发生突水的地点和突水量预计

矿井发生突水的地点最大可能为采掘活动接近原开采的采空区（老空区），突水量为采空区的积水量。

矿井在生产和建设过程中应坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的探放水工作。

故隆石煤矿在井下进行采掘活动之前，必须进行探水作业，进行安全隐患的排除后方可进行施工作业，针对矿井是实际情况制定以下探放水设计。

第二节探放水原则

必须做好水害分析预报，坚持有疑必探，先探后掘的探放水原则

接近积水地区掘进前或排放被淹井巷和积水前，必须编制探放水措施。

探水眼的布置和超前距离，应根据水头高低、煤（岩）层厚度和硬度等在措施中具体规定。

采掘工作面遇到下列情况之一时，必须确定探水线进行探水：

一、接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时，井巷出水点的位置及其水量，有积水的井巷及采空区的积水围、标高和积水量，必须绘制在采掘工程平面图上。

在水淹区域应标出探水线的位置。

采掘到探水线位置时，必须探水前进。

二、有与溶洞、含水层及与之有水力联系的导水断层、裂隙（带）、陷落柱时，必须查出其位置，并按规定留设防水煤柱。

巷道必须穿过上述构造时，必须探水前进。

如果前方有水，应超前预注浆封堵加固，必要时预先建筑防水闸门或采取其他防治措施。

三、打开隔离煤柱前必须探放水。

四、接近有水的采煤工作面时必须探放水。

五、接近未封闭又可能突水的钻孔时必须探放水。

六、煤层顶板有含水层和水体存在时，应当观测“三带”发育高度。

当导水裂隙带围的含水层或老空积水影响安全开采时，必须超前探放水并建立疏排水系统。

七、煤系底部有强承压含水层时以及采、掘工程接近其它可能突水段时必须探放水。

经探水确认无突水危险后，方可向前掘进。

每年雨季后，上部采空区的积水情况都在变化。

一定要坚持有疑必探，先探后掘。

通过调查，按采空区的最深部划定一条积水线，由此外推60～150m作为探水线，巷道进入此线就要开始探水；由探水线再平行外推50～150m作为警戒线，巷道进入此线就应警惕积水的威胁，注意迎头的变化，当发现有透水征兆时应提前探水。

第三节探放水方法

一、探水起点

1、若矿井造成的水灾清楚，压力不小于1MPa时，探水线至积水区的最小距离：

煤层中不小于30m，岩层中不小于20m；造成的水灾不清楚时，探水线至推断积水区的距离不小于60m。

2、掘进巷道附近有断层或陷落柱时，探水线至预计煤柱线的距离不小于60m。

二、钻孔深度及超前距离

探水钻孔眼底至采掘工作面的距离不得小于30m的超前距离（薄煤层不得小于6m，岩层中不得小于5～10m），钻孔深度一般在40m左右（如此一次打孔后，可连续采掘20～30m）。

布置方式见图示：

安全外围线

外斜线

应小于老空宽度

中眼

帮距30m

掘进工作面

允许掘进距离30m

超前距30m

60m

注：

允许掘进距离30m：

指经过探水后，证明无水害威胁，可以安全掘进的长度。

超前距30m，帮距30m。

钻孔密度：

允许掘进距离的终点处，探水钻孔之间的距离，它一般不应大于老空巷道的尺寸（一般不大于3m）

三、钻孔直径

从既探、排有效，又能防止冲垮煤壁和放水过大的原则出发，孔径不大于75㎜为宜。

四、钻孔布置与孔数

1、对于采煤工作面前方和左右两侧均受水害威胁的缓倾斜煤层，钻孔按扇形布置；当积水区肯定在一侧时，钻孔可按半扇形布置。

中厚以上煤层掘进探水，同时要考虑垂直方向和密度，使钻孔进入顶板围岩；

2、老塘探水：

探后掘进停掘处的钻孔眼距不得超过3m，以防漏探；

3、探断层水：

开孔位置必须在防水煤柱外和断层应力影响带以外，以防止煤岩破碎出水后，不易控制；

4、钻孔个数以保证必要的密度为原则，一般不少于5个。

本矿开采煤层平巷主要采取平面和竖面扇形立体钻孔布置，每组不少于5个钻孔。

探水钻孔布置方式示意图a:

钻孔呈扇形布置在巷道前方示意图：

b:

钻孔呈半扇形布置在巷道上帮示意图：

第四节探放水设备选择

一、探放水设备选择依据

矿井采用单一采煤工作面保证矿井年生产能力，正常生产期间配备2个掘进工作面。

二、探放水设备型号及数量

选用ZDY-620型配15KW电动机探水设备2台，备用1台。

古蔺县隆石煤矿

探放水安全技术措施

一、安装钻机探水前，要遵守下列规定：

1、加强钻场附近的巷道支护，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，必须配备与探放水量相适应的排水设备。

3、在打钻地点或附近安设专用。

4、测量技术人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水孔的位置、方位、角度、深度及钻孔数目。

二、探水钻孔应保持适当的超前距、帮距和密度。

探水工作采用“探水—掘进—探水”方式进行，探水钻孔为巷道掘进探明一段安全距离后，巷道允许掘进一段距离，然后再探再掘，确保掘进安全。

三、预计水压较大的地区，探水钻进之前，必须先安好孔口管和控制闸阀，进行耐压试验，达到设计承受的水压后，方准继续钻进。

特别危险的地区，应有躲避场所，并规定避灾路线。

四、钻孔水压过大时，采用反压和有防喷装置的方法钻进，并有防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施。

五、钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异状时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人员应立即向矿调度室报告，并派人监测水情。

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。

六、在钻探过程中，如发现孔显著变软，沿钻杆向外流水等透空征兆时，应立即停钻，旋紧安全套管上的钻杆卡，切勿移动和起拔，钻机后面严禁站人，以免有害气体和大量积水突然涌出或高压水将钻杆顶出伤人。

待检查各项措施并加固迎头等工作进行完毕后再行放水。

七、探放老空水前，首先要分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压。

老空积水区高于探放水点位置时，只准用钻机探放水.探放水孔必须打中老空水体,并要监视放水全过程,核对放水量,直到老空水放完为止。

钻孔接近老空，预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时，必须有瓦斯检查工或矿山救护队员在现场值班，检查空气成分。

如果瓦斯或其他有害气体浓度超过规程规定时，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。

八、钻孔放水前，必须估计积水量，根据矿井排水能力和水仓容量，控制放水流量；放水时，必须设专人监测钻孔出水情况，测定水量、水压，做好记录。

若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告矿调度室。

九、排除下山的积水以及恢复被淹井巷前，必须有矿山救护队检查水面上的空气成分，发现有害气体，必须及时处理。

排水过程中，如有被水封住的有害气体突然涌出的可能，必须制定安全措施。

十、严格鉴定放水效果，放水工作应尽量避免在雨季进行。

放水终了时将会出现下列一些现象：

1）完全不淌水，向里进风或向外出风；2）水流始终不断，但没有压力；3）捅捣时有小水流，不捅捣时无水。

这时可停止放水，继续进行掘进工作。