运输顺槽探放水设计方案最终.docx

1、运输顺槽探放水设计方案最终第一章设计依据- 5 -第一节 3101运输顺槽掘进探水钻孔设计依据- 5 -第二节工作面现状- 5 -第三节水文地质特征- 15 -一、地表水系- 15 -二、井田主要含水层- 15 -三、井田主要隔水层- 17 -四、主要含水层的补给、径流、排泄条件- 18 -五、煤层- 18 -六、本掘进工作面水文地质特征- 19 -第二章探放水设备选择及探水钻机性能- 20 -第一节 ZYJ-700/250型架柱式液压回转钻机技术参数- 20 -第二节 ZYJ-1200/130架柱式液压回转钻机技术参数- 21 -第三节 YTD400A）全方位探测仪- 22 -第三章物探及钻

2、探设计- 22 -第一节物探设计- 22 -一、方法简介及设计- 22 -二、具体施工方法- 23 -三、施工注意事项- 24 -第二节钻探设计- 24 -1、钻孔参数- 25 -2、钻孔布置- 25 -3、打眼顺序- 27 -4、单孔设计- 27 -5、孔口安全装置- 27 -6、积水线、探水线、警戒线的确定- 29 -第四章探防水施工的安全规定- 31 -第一节采掘工作面探放水施工技术要求及相关规定- 31 -第二节探水前的准备工作- 32 -第三节探水钻的安装与操作- 33 -第四节放水及排水- 35 -第五节接近积水区的安全技术措施- 36 -第五章、安全技术措施- 38 -第一节探放

3、水过程中注意事项及安全技术措施- 38 -第二节井下发生突水事故时安全技术措施- 40 -第三节打钻孔安全技术措施- 41 -第四节放水安全技术措施- 42 -第五节透水事故的处理措施- 43 -第六节其它安全措施- 44 -第七节避灾路线- 45 -第六章、应急救援预案- 46 -第一节水灾事故的撤离- 46 -第二节处理透水事故时的注意事项- 46 -签 字 栏3101运输顺槽掘进探放水钻孔设计序号部门及职务负责人签字日 期1总工程师2安全矿长3生产矿长4机电矿长5通风助理6防治水助理7安全指挥中心8调 度 室9安 全 科10通 风 科11生产科12地 测 科13机 电 科14综 掘 队1

4、5安监站16编 制会审纪要会审时间地 点名 称编 制编制单位科 长会审意见：参加会审人员：第一章 设计依据第一节 3101运输顺槽掘进探水钻孔设计依据1、煤矿安全规程2、煤矿防治水规定3、山西煤炭运销集团有限公司煤矿防治水工作管理办法【晋煤销地防字2018）126号】4、3101运输顺槽掘进地质说明书5、重庆研究院编制的矿井防治水安全技术“会诊”报告6、3101运输顺槽掘进规程以及相关的法律、法规。第二节 工作面现状3101运输顺槽设计长度为985M，采用锚喷支护方式，顶板采用钢筋梁+锚杆+锚索+金属网联合支护，两帮采用锚杆+钢筋梁+金属网联合支护。巷道呈矩形，净宽4.7m，净高3m，净断面积

5、14.1m。该巷道东侧为采区轨道巷，南侧150m为3101回风顺槽，西侧为实体煤，北侧30M为设计3102回风顺槽。地面相对位置及邻近采区开采情况如表11。表11 地面相对位置及邻近采区开采情况表水平、采区750水平工程名称3101运输顺槽地面标高/m+943+1200工作面标高m）750m770m地面相对位置建筑物、及其他3101运输顺槽地表为马鞍山西部，地面无建筑物和其它设施。井下相对位置对掘进巷道的影响东侧为采区轨道巷，南侧150m为3101回风顺槽，西侧为实体煤，北侧30M为设计3102回风顺槽。邻近采掘情况对掘进巷道的影响掘进过程中需要加强勘探，严防瓦斯、水、顶板灾害周边巷道关系以及

6、巷道掘进期间的探水位置在掘进头的起点位置，如下图1-2所示。表12 巷道周边关系及巷道掘进期间的探水位置图中黑线部分为探水起始位置）第三节 水文地质特征根据地质报告及水文地质类型划分报告，我矿井水文地质类型为中等。井田位于沁水煤田东南部，晋获褶断带东侧，区域水文地质单元为三姑泉域岩溶水补给、径流区，区域内的主要河流为丹河及其支流野川河。井田内微地貌为黄土冲沟及黄土梁、峁、塬等。由于黄土垂直节理发育，土坎较为发育，常可见到陡立边坡，并伴随有规模极小的黄土崩塌发生。一、地表水系本区属黄河流域沁河水系丹河流域，井田属野川河上游冲沟，野川河向东南汇入许河，许河在河西镇附近汇入丹河。井田内无河流等大的地

7、表水体，沟谷中平时干涸无水，雨季才有短暂流水或洪水排泄。矿区西南部边界外附近为杜寨水库，相距矿界最近处100m。该库建成于1972年，主要用于防洪、蓄水，库容量10万立方M，近年来时有干涸现象。在开采至水库附近时应留足保安煤柱，并采取相应防范措施。二、井田主要含水层1、第四系松散沉积物孔隙潜水含水层该含水层主要为第四系松散沉积物，岩性为砂质粘土夹砂、砾，据水文地质调查，其含水层埋藏较浅，但富水性较差，受季节变化影响较大。2、二叠系碎屑岩类裂隙含水层该含水岩组主要含水层为K9、K8、K7等砂岩，其中K9砂岩含水层因距煤层较远，与煤层之间又有厚层的泥岩及砂质泥岩隔水层，对煤层的开采影响较小，K7砂

8、岩含水层位于3号煤层之下，对3号煤层的开采影响较小，K8位于3号煤层之上，对3号煤层的开采影响相对较大。据野川报告钻孔抽水实验结果，山西组含水层单位涌q）为0.00080.0246L/sm，渗透系数k）为0.005480.0321m/d。据井田东部乔家沟煤矿资料，该矿开采3号煤层，生产能力150kt/a，井下实际正常涌水量为240 m3/d，雨季可达360 m3/d，说明该含水层富水性弱。3、太原组C3t）砂岩、灰岩裂隙含水层岩溶裂隙含水层K2、K3、K4、K5灰岩，沉积稳定，厚度变化不大。岩溶裂隙的发育随埋藏深度增加而减弱，即浅部裂隙发育，岩芯破碎，钻进中冲洗液消耗量大，富水性相对较强，深部

9、岩芯较完整，裂隙发育较差，富水性相对较差。据区域资料，本组主要分为下列两组含水层组：1）K2、K3岩溶裂隙含水层：裂隙溶洞水：K2厚度8.3012.29m，K3厚度1.723.81m，沉积稳定。据区域资料：该层含水层强弱与赋存深浅有密切关系，浅部地段裂隙发育，钻孔最大消耗量10.20m3/h。深部岩芯完整，裂隙发育较差，水量很小，单位涌水量为0.000091L/sm，渗透系数0.005 m/d。水质类型HCO3SO4CaMg型。2）K5岩溶裂隙含水层：裂隙溶洞水：K5厚度1.684.71m，沉积稳定，据区域资料，该层含水层强弱与赋存深浅有密切关系，浅部地段裂隙发育，含水性强。浅部地段涌水量最大

10、24L/sm，而深部为0.000114 L/sm。4、奥陶系中统O2）灰岩岩溶裂隙含水层本井田奥陶系中统地层无出露，据2005年9月2006年4月在柳树底村西北部施工的奥灰水井资料，岩性主要由深灰色厚层状灰岩、角砾状灰岩、薄层泥质灰岩组成的富水性强的含水层。上部岩溶裂隙不发育且多被方解石脉充填，下部岩溶裂隙发育，溶蚀作用明显，岩洞多为直径大于2cm的蜂窝状深洞。该井出水量20m3/h，水位标高619.70m。推测井田内奥灰水位标高为618620m。三、井田主要隔水层1、太原组底部及本溪组泥岩、铝土质泥岩隔水层由太原组C3t）底部泥岩及本溪组C2b）铝土质泥岩形成的隔水层，厚度约1020m左右，

11、该隔水层与奥陶系灰岩呈平行不整合接触，阻隔奥陶系岩溶水和上覆煤系地层含水层的水力联系。2、二叠系砂岩含水层之间的层间隔水层主要为泥岩、铝土质泥岩、砂质泥岩，厚度多为413m。该隔水层呈层状分布于各砂岩含水层之间，阻隔了各砂岩含水层之间的水力联系。四、主要含水层的补给、径流、排泄条件奥陶系中统马家沟组灰岩为区内富水性相对较强的含水层，通过接受灰岩裸露区的大气降水补给，局部接受河道地表水渗漏补给及其它含水层的越层补给。本井田处于径流承压区，井田内奥灰水位标高为618620m 左右，地下水流向在井田内由北向南，而后向东南部的郭壁泉及白洋泉排泄，越往东南越接近排泄区，岩溶裂隙越发育，富水性越好。石炭、

12、二叠系地层由于具有含水层、隔水层相间成层的特点，大气降水及地表水对地下水补给不利，特别是深部裂隙不发育，又有多层泥岩的隔水。因此接受大气降水及地表水补给的碎屑岩裂隙水大部分受地形控制，在切割较深处以裂隙下降泉的形式排出地表。只有极少部分垂向补给深部含水层。第四系松散含水层多沿山坡及沟谷低凹地带分布，大部分为透水性弱的中更新统红褐色粉质粘土，主要接受大气降水补给，向下伏地层及地形低凹处排泄。五、煤层该探水面所探煤层为3#煤，俗成“香煤”，赋存于下二叠系山西组地层，上距K8砂岩底34m左右，下距K7细砂岩6m左右，煤层厚2.726.30m，平均5.36m，倾角37。煤层中普遍含01层夹矸，结构简单

13、。煤层顶板为中粒砂岩、粉砂岩；底板为泥岩或细砂岩。属全区可采的稳定煤层。煤层特征情况见表1-3，煤层顶底板情况见表1-4。表1-3 煤层特征情况表指 标数 值煤层厚度/m2.726.305.36煤层倾角）37自燃倾向性不自燃瓦 斯预计瓦斯最大涌出量1.78 m3/min煤 尘煤尘没有爆炸性煤的自燃自燃等级为级，3号煤属不易自燃煤层地 温属正常地压地 压属正常地压表1-4 煤层顶、底板情况表顶板名称岩石类别 厚度岩性特征老顶深灰色泥岩11.24m细粒砂岩，钙硅质胶结，分选良好，含有泥岩包裹体。直接顶灰黑色粉砂质泥岩4.25m局部相变为粉砂岩，水平层理较发育，含有大量完整的植物化石底板直接底黑色炭

14、质泥岩、灰黑色粉砂岩1.2m含炭质及植物残叶及根痕，较软，遇水易鼓。老底灰黑色泥质细砂岩2.59m较坚硬六、本掘进工作面水文地质特征本掘进工作面的主要充水含水层为二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层。根据矿井水文地质类型划分依据，分别评述如下：1、受采掘破坏或影响的含水层及水体受采掘破坏或影响的含水层为该煤层之上的二叠系碎屑岩类裂隙含水层、第四系松散沉积物孔隙潜水含水层及地表水体。二叠系碎屑岩类裂隙含水层主要含水层为K9、K8、K7等砂岩，据野川报告钻孔抽水实验结果，山西组含水层单位涌q）为0.00080.0246L/sm，渗透系数全方位探测仪92dB(A10015主机重kg18020024016泵

15、站重kg34417泵站尺寸mm185050064518额定功率KW3019额定电压v380/660或660/114020油箱容积L9021参考钻探深度煤层M69螺旋钻杆钻孔直径76180-220岩层76螺旋钻杆钻孔直径89170-20050圆钻杆钻孔直径63180-260第二节 ZYJ-1200/130架柱式液压回转钻机技术参数表2-2 探水钻机性能序号项目单位参数1额定压力MPa222额定转矩N.m12003额定转速r/min1304推进力kN355钻孔方位度906钻孔深度m3007钻孔速度mm/min308推进行程mm11009钻岩硬度f&le。1010适应钻杆mm63.511钻孔直径mm

16、94-30012主机重量kg36013最大高度mm380014最小高度mm1800第三节 YTD400A）全方位探测仪表2-3 探水钻机性能序号项目单位参数1空载工作输出端开路电压V852工作输出端过流保护值mA653信号电压采集范围mV05004信号电压采集误差%15发射电流mA656电流测量误差%17信号发射/接收）频率Hz5、15、120、4008A/D转换器bit249动态范围dB13010非线性度%0.00511连续工作时间h612主机重量kg513主机外形尺寸长宽高）mm330X216X136第三章 物探及钻探设计第一节 物探设计一、方法简介及设计超前探测法是运用直流电法全空间电场

17、理论，研究巷道掘进前方地层电性变换规律，预测掘进头前方含水、导水构造的分布和发育情况的一种井下电发勘探新技术。YTD400A）矿井全方位探测仪采用多频点的选频发射，可以更加准确的探查预报掘进头前方0100M范围内的断层裂隙）、陷落柱等构造及老空、废巷等人工目标的位置与赋水性相对强弱。根据我公司采掘现状每掘进60M进行一次物探工作，探测深度100M，除掉14M的盲区，有效距离80M，超前20M，安全距离60M允许掘进距离），此项工作反复循环进行。二、具体施工方法1）点击布置该方法通常需要3人，1人操作探测仪，2人负责放线和跑极。在施工前，先进行所测点号的标注，利用皮卷尺定距，白色自动喷漆标记，即

18、每隔aM通常采用4M一个点）标注一个点号，如：1#、2#、3#、4#、5#.。超前探常用方法为“三点源发”，即在巷道掘进头附近固定3个供电极如A1、A2、A3），一般间距4m；在巷道后方移动MN电极一般间距也是4m）进行测量。每移动一次MN，则A1、A2、A3分别观测一组数据，无穷远电极B布置在距离迎头bM通常510倍的探测距离）处。超前探施工装置、布置图2）施工步骤施工时，将供电电极A1、A2、A3无穷远电极B及探测仪固定不动，测量电极M、N根基设计的观测系统进行移动。S1：先将测量电极放到M1、N1位置，接通第1个供电点A1，记录供电电流、电位差、点号、电极距等数据。S2：断开A1，接通A

19、2，记录A2点源产生的供电电流、电位差、点号、电极等数据：S3：最后断开A2，接通A3供电电源，平记录A3点源产生的供电电流、电位差、点号、电极距等数据。此时对于M1、N1测点的所有数据已经全部测量完毕。S4：接下来移动测量电极到M2、N2位置，以此通过A1、A2、A3供电并记录所需数据，完成后移动测量电极到M3、N3位置，重复以上过程，知道测量完成所有的设计观测点。三、施工注意事项1）电极要打在实底或实煤上，尽量避开浮煤、浮渣等，确保接地良好；电极要尽量避开积水、远离铁轨0.5m以上，防止短路。2）无穷远电极电极B）应良好接地，并将其布置在测区外510倍探测深度之外。3）电缆应尽量布设在巷道

20、一边，最好挂在电缆钩上，以防车辆行人挂掉；第二节 钻探设计探水作业是指在3101运输顺槽掘进过程中用超前钻探的方法专用的探水钻机），查明采掘工作面顶、底板、侧帮及前方等水体的具体空间位置和状况。目的是为有效地防治矿井水害做好必要的准备；放水是为了预防水害事故，在探明情况后采取钻孔等安全方法将积水放出，确保安全掘进。我矿井下钻探施工目的主要是对巷道掘进前方小窑空区和老空积水区、陷落柱进行探查，消除突水威胁。根据“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的防治水原则，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

21、掘进到设计位置，因此探水起点即为巷道的开口位置。1、钻孔参数1）超前距离、帮距的确定3101运输顺槽探放水时，确保钻孔终孔位置距巷帮距离不小于30m，超前距离保持不少于60m。2）允许掘进距离每次探放水证实无水害威胁，经我矿防治水科验收合格下发允许掘进通知单后，方可在允许的安全距离内掘进，在掘进过程中始终保持60m的超前距离，严格按照探放水设计及安全技术措施的规定操作。3）套管规格及固定方式开孔直径127mm，下入4寸套管，套管长度不小于10m，再下入3寸套管，然后换径60mm，钻进至终孔。2、钻孔布置3101运输顺槽沿煤层底板掘进，根据我公司采掘现状，本设计采取长探与补探相结合的全方位探水方

22、式，3个长探孔，4个短探空。具体钻孔布置为：距巷道底板1m布置5个孔，即2号、4号、1号、5号、3号；6号距巷道底板1.1M布置1个孔，7号距巷道底板1.2M布置1个孔； 3101运输顺槽沿煤层底板掘进探水钻孔布置详见图2-1； 1号眼：位于巷道中心，距左帮2.35m，水平角0，方位角270，倾角230俯角），钻孔深度120m，允许掘进距离60m，留设超前安全距60m；2号眼：位于巷道左帮，距左帮1.15m，水平角1434，方位角25526，倾角028仰角），钻孔深度124m，允许掘进距离60m，留设超前安全距60m；3号眼：位于巷道右帮，距右帮1.15m，水平角1434，方位角28634，倾

23、角258俯角），钻孔深度124m，允许掘进距离60m，留设超前安全距60m；4号眼：位于巷道左帮，距1号眼0.5m，水平角2742，方位角28442，倾角325俯角），钻孔深度68.1m，允许掘进距离30m，留设超前安全距30m；5号眼：位于巷道右帮，距1号眼0.5m，水平角2742，方位角24218，倾角113仰角），钻孔深度68.1m，允许掘进距离30m，留设超前安全距30m；6号眼：位于巷道中心，距巷道底板1.1m，水平角1456，方位角25504，倾角230俯角），钻孔深度62.1m，允许掘进距离30m，留设超前安全距30m；7号眼：位于巷道中心，距巷道底板1.2m，水平角1456，方

24、位角28456，倾角230俯角），钻孔深度62.1m，允许掘进距离30m，留设超前安全距30m；3、打眼顺序先钻探1#孔，依次为2#、3#、4#、5#、6#、7#。4、单孔设计采用金刚石钻头钻进，开孔直径127mm，下入4寸套管，套管长度不小于10m，再下入3寸套管，然后换径60mm，钻进至终孔。5、孔口安全装置孔口安全装置由矿自行加工，孔口管为长度10m的4寸钢管制做，距离管口30cm处焊接扶正肋骨片，配套规格为厚16mm,60cm60cm的钢板中间打孔正好套上钢管，扶正肋骨片四周打4个中间孔18mm的小孔，便于固定孔口安全装置。1）安装孔口安全装置按照钻孔布置图要求确定钻孔的位置、角度、方

25、位后使用钻机打设钻孔，孔径大于孔口管直径1-2级。钻孔过程中应在钻杆上做好深度标志，钻至预定深度后停钻并将钻内煤尘冲洗干净。将孔口管插入孔内在煤壁上做下扶正助骨片周边的4个固定孔口管的眼位标记，然后将孔口管拔出用锚杆钻机打设此4个钻眼。安装孔口管，使孔口管与孔壁之间充满水泥浆，并将水泥浆扎实，以保证水泥浆充分凝固。然后用一次性圆钢锚杆将孔口管固定，使其紧贴煤壁。待水泥浆充分凝固后进行扫孔，扫孔深度为5.5m。扫孔后对孔口管进行耐压实验。耐压实验使用探放水钻机向孔内注水，水压必须大于采空区积水或预计突水的水头压力并稳定30min后，如孔口周围不漏水，则可以开始施工。钻杆进1015m时，重新加固探

26、水安全档板锚杆螺丝。2、孔口管的安装与固定：与孔壁间充满水泥浆。待孔口管周围水泥浆凝固后扫孔，扫孔深度应超过孔口管长度0.5m。 2）扫孔后对孔口管必须进行耐压实验。实验压力应大于预计水压并稳定30min后，孔口管周围不漏水时，方可钻进。3）节理裂隙发育，岩石松软或破碎，无条件另选放水地点时，应注浆加固后，再安设孔口管。4）探放老空积水的超前钻距，根据水压、煤岩）层厚度和强度及安全措施等情况确定，但最小水平钻距不得小于30 m，止水套管长度不得小于10m；5）沿岩层探放含水层、断层和陷落柱等含水体时，按表1-1确定探水钻孔超前距离和止水套管长度。表1-1岩层中探水钻孔超前钻距和止水套管长度水压MPa）钻孔超前钻距m）止水套管长m）1.01.0-2.02.0-3.03.0101520255101520和汇水短管等。7）在预计水压大于0.1 Mpa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