4#煤北轨道大巷探放水作业规程.docx

1、4#煤北轨道大巷探放水作业规程一、井田概况 本区位于离石矿区南部，区内多呈中低山侵蚀地貌，地形复杂，切割强烈，基岩出露少，大部为黄土覆盖，植被稀少，地表水体不发育。区内主要河流为南川河，属常年性水流，据1957、1958两年观测资料，流量为0.142.7m3/s，年平均流量0.070.5m3/s。现流量有明显减小。另外，区内尚家峪沟、白草沟、水峪沟、高家沟等较大沟谷，在夏秋两季也有微小溪流，流量一般1020L/s。春末冬初略有减小，唯在冰冻期间可致干枯，均属季节性水流。二、含水层组的划分及水文地质特征含水层组的是以地下水、含水介质及其赋存特征和水动力条件来划分的。（1）碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层

2、组区域内主要指奥陶系石灰岩地层。含水层岩性为石灰岩、豹皮灰岩、白云岩和泥灰岩，各种岩性富水性不一。岩溶裂隙主要发育在马家沟组顶部的石灰岩中，以溶洞、溶孔为主，溶洞直径约1020cm，溶孔直径为15mm。峰峰组地层岩溶发育相对较弱，特别是石膏层富水性最差。在水平方向上，受区域构造控制，补给区富水性一般较差。迳流区逐步加强，排泄区富水性最强。根据离石矿区详查勘探区资料，当灰岩埋藏深度大于347m时，其裂隙及岩溶极不发育，钻进时水文状况基本无变化，说明不含水；当灰岩埋藏深度小于267m时，岩层裂隙及岩溶颇为发育，钻进时水位突降，冲洗液消耗量显著增大或完全漏失，说明含水性显著增强，深度越浅，此种现象越

3、见明显。总的来说，煤层在区内大部分面积由于埋藏较深，所以含水性很弱，甚至基本不含水，只有在浅部（浅于300m）含水性增强，单位涌水量为0.00076L/sm，渗透系数为0.0047m/d。水位一般低于100m，标高817971m。（2）碎屑岩类裂隙含水层组石炭系上统太原组碎屑岩类夹碳酸盐岩类裂隙岩溶含水层组。含水层由3层石灰岩组成，单层厚度0.515m，其富水性受构造、地形和补给条件制约，当位于断裂带附近且地形有利于地下水补给时富水性相对较好。据钻孔抽水资料，单位涌水量为0.000261.24l/sm，渗透系数K=0.00275-10.72m/d。二迭系下统山西组砂岩裂隙含水层组含水层由中粗粒

4、砂岩组成，厚度变化大，层位多不稳定，裂隙发育差，富水性弱。据钻孔抽水试验，单位涌水量为0.0001070.00065L/sm，渗透系数K0.0004130.00153m/d。二迭下统下石盒子组、上统上石盒子组砂岩裂隙含水层组该含水层组均为非煤系地层，含水层以中粗粒砂岩为主，富水性受构造、埋深、补给条件影响而有所差别。断裂带和风化裂隙发育的地带，富水性较强。浅部裂隙水一般以泉的形式溢出地表，泉流量一般为0.10.5L/s。（3）松散岩类孔隙含水层组上第三系上新统孔隙含水层组含水层主要为其底部的半胶结状砾石层，厚度不稳定，沟谷中多见有小泉水出露，泉流量一般为0.0010.1L/s，富水性弱。第四系

5、中上更新统及全新统孔隙含水亚组中上更新统含水层为黄土中的砂砾石层，其连续性差且分布于梁峁高地，补给条件不好，多为上层滞水，富水性极弱，甚至为透水不含水层。全新统含水层主要分布于南川河河谷中，含水层为砂卵砾石层，由于其渗透性好，易于接受大气降水和地表水的补给，故在大部地段内含有较丰富的潜水，水位深度多在10m以内，水量0.52L/s左右。三、地下水的补迳排条件（1）碳酸盐岩类岩溶裂隙水区域奥陶系岩溶水属柳林泉域，奥灰在出露区接受大气降水和河流水补给后，从东南向西北汇集、排泄。区内有人工开采，近年来随着用水量的增多开采量加大。（2）碎屑岩类裂隙水主要在裸露区接受大气降水的河流（包括季节性河流）水的

6、补给，其浅层水受地形和地层产状控制，大部分以侵蚀下降泉的形式排出地表，其特点是迳流途径短，无统一水位。深部承压水主要受地质构造控制，裸露区接受补给后沿岩层倾向向西南方向迳流，达到一定深度后，地下水迳流变缓，甚至停滞。各含水层间水力联系较弱，主要排泄途径是生产矿井的矿坑排水。（3）松散岩类孔隙水松散岩类孔隙水主要接受大气降水补给，全新统含水层以接受河流水补给为主，迳流途径较短，一般在沟谷中形成小泉水，与地表水关系密切，互为补排关系，另外人工开采也是其主要排泄途径之上一。四、矿井充水条件、井田主要含水层（组）（1）奥陶系中统石灰岩含水层（组）本组含水层区域上属于柳林泉城，柳林泉位于本区西二十余公里

7、的柳林城附近，流量2.53.5m3/s，出露标高801m左右。奥陶系中统地层岩性以石灰岩、白云岩为主，夹泥灰岩、泥岩、石膏。由于本层的含水性主要取决于裂隙及岩溶的发育程度，因此，灰岩的埋藏深度对其含水性起着极大的作用。资料表明，当灰岩的埋藏深大于347m时，岩层裂隙及岩溶极不发育，含水性微弱；当灰岩埋藏深度小于267m时，岩层裂隙及岩溶颇发育，含水性显著增强，51号详查孔在391410段抽水，单位涌水量仅为0.00076L/sm，渗透系数为0.0047m/d，水位标高为877.70m。（2）石炭系上统太原组灰岩、砂岩含水层（组）本组中有L1、K2、L5三层灰岩，其平均厚度L1为10.49m、K

8、2为7.10m，L5为2.00m，中间多隔以细砂岩和砂质泥岩等，间距在10m以内，L5灰岩厚度小，岩芯较完整，含水相对较弱；K2灰岩岩芯中见有溶蚀裂隙，其间多充填炭屑，裂隙面凸凹不平，两个钻孔钻至该层后泥浆消耗量增大，该层为三层灰岩中相对富水性较好的一层，L1灰岩为最下部的灰岩层，节理裂隙较发育，并具有溶蚀现象，富水性较弱。据精查报告资料，该组灰岩富水性与埋藏深度呈明显的反比关系，埋藏越浅富水性越强，反之越弱。经110钻孔抽水试验，水位标高944.25m，单位涌水量0.0149L/sm，渗透系数K0.1057m/d。水质类型为重碳酸盐-碳酸盐型，为软的淡水。（3）二迭系下统山西组砂岩含水层（组

9、）本组含多层中细砂岩，但含水性均较弱，据110号钻孔抽水资料，单位涌水量q0.00065L/sm，渗透系数K0.00153m/d。水位标高982.52m，水质类型为重碳酸盐-氯化物型，为硬的淡水。水位标高881.231025.42m。（4）二迭系上、下石盒子组砂岩含水层（组）本组含水层一般由数层中粒粗粒砂岩组成，其间多隔以泥质岩。精查勘探时抽水试验结果，单位涌水量q=0.00072L/sm，渗透系数K=0.0018m/d。水位标高1046.00m，水量微小，含水性弱，水质属重碳酸盐-硫酸盐型，为软的淡水。水位标高882.361069.35m。（5）第四系全新统砂砾石含水层井田西界附近为南川河河

10、床东侧一级阶地，属第四系全新统淤积物，其砂砾层中含有一定潜水。为当地村民重要农用水源之一。1、井田主要隔水层（1）山西组泥岩隔水层山西组4号煤到太原组顶部6号煤之间是一套以泥岩为主的地层，平均厚25m，在井田内稳定连续，加之山西组富水性弱，是太原组与山西组之间较好的隔水层（2）太原组泥质岩隔水层太原组10号煤到本溪组顶部平均厚31m，除底部晋祠砂岩（K1）外，是一套以泥岩、砂质泥岩为主的地层，沉积稳定，是一重要的隔水层。（3）石炭系本溪组隔水层石炭系本溪组为一套泥岩、铁铝岩、铝质泥岩为主的地层，平均厚度22m，隔水性能较好。与其上部太原组隔水层一道构成了10号煤层与奥陶系之间的重要隔水层。2、

11、构造对井田水文地质条件的影响井田内未发现大的断层及陷落柱等构造现象，构造对水文地质条件的影响不明显。开采中应注意对井下断层的发现和研究，以免因其导水而造成水害。3、地下水的补给、迳流、排泄第四系砂砾层水主要靠大气降水补给，呈潜水蕴藏于地下，村民凿井取水为其主要排泄方式。石炭、二迭系的砂岩、灰岩含水层主要接受上覆松散层的入渗补给，少数露头部位直接接受大气降水的补给，另外还有承压含水层之间的越流补给，地下水沿层间裂隙或溶隙向西北运动。奥陶系灰岩岩溶水，主要在区域露头区接受大气降水的补给，向西北流向柳林泉。4、地下水动态变化本井田内村庄水井及沟内出露的小泉水均明显受季节变化影响，雨季水量增加，旱季水

12、量减小，甚至泉水断流。据该矿及邻近矿现在的排水情况，随着降雨量增加，矿井排水量也逐渐增大，雨季排水时间明显长于旱季。5、采空区积水对开采的影响本矿开采时间较长，分布有部分采空区，可能存有一定积水，由于废弃时间较长，积水量难以详细探测。开采中要留足保安煤柱，防范积水涌入巷道，造成水害事故。6、水文地质类型井田4号煤层直接充水含水层为山西组砂岩含水层，间接充水含水层为下石盒子组含水层，均属弱含水层。其山西组含水层单位涌水量仅为0.00065L/sm。另据该矿4号煤坑口井下涌水量情况，矿井涌水量小于5m3/h，采掘面干燥。根据上述情况并参照矿井地质规程中矿井水文地质类型分类标准综合分析，该矿4号煤矿

13、井水文地质类型应属简单型。10号煤层厚而稳定，主要充水含水层为太原组灰岩含水层，单位涌水量为0.0149L/sm。该含水层富水性不强。另外，考虑到井田中西部10号煤层底板标高大部低于区域奥灰水位，存在带压开采问题，经以西界处21号孔10号煤层底板深度为例进行突水系数计算，该孔处突水系数为0.066Mpa/m，略高于受构造破坏地段的临界突水系数，经验值（0.06），但小于正常地段的临界突水系数经验值（0.15），故推论井田范围在无大的构造破坏的情况下，奥灰水对10号煤层开采应无影响。但若遇隐伏断层等构造现象，则存在突水可能。结合该矿开采10号煤层坑口井下涌水量640700m3/d，并参照矿井地质

14、规程中矿井水文地质类型分类标准综合分析，该矿10号煤层矿井水文地质类型应为简单-中等型。即煤层埋藏浅部为简单型，中西部煤层埋藏深部属中等型。7、矿井充水因素分析（1）井田内及周边生产矿井水文地质特征该矿在井田内建有两个坑口，东南部为10号煤坑口，西北部为4号煤坑口。据调查，井下涌水主要来自顶板淋水和井筒及采空区渗水，4号煤坑口涌水量不大，每天50m3左右，雨季时稍大。10号煤坑口涌水量较大，一般640m3/d左右，雨季可达700m3/d以上。本矿周围边界临近分布有6个生产煤矿，据了解各矿涌水量均不大，正常涌水量小于200m3/d。经了解井田周边皆为煤层实体，没发现有越界开采现象。（2）矿井充水

15、因素分析井田4号煤层的直接充水含水层是山西组砂岩含水层，间接充水含水层为下石盒子组砂岩含水层、太原组灰岩含水层。10号煤的直接充水顶板是太原组砂岩、灰岩含水层，山西组砂岩含水层、奥陶系灰岩含水层为间接充水含水上述各含水层除奥陶系石灰岩含有较丰富的岩溶裂隙水外，其余均属弱含水层。根据井田水文地质特征，结合该实际涌水情况综合分析，矿井充水因素主要有以下几个方面。顶板以上含水层沿层裂隙或井筒裸露处渗漏。由于各含水层富水性不强：只要正常抽排，一般对矿井生产不会造成大的影响。采空区积水，该矿10号煤层坑口开采时间长，采空区面积大，可能存有一定积水，临近采空区开采，应留足保安煤柱，防范采空区积水造成水害。

16、井田西部奥灰水位高于10号煤层底板，为带压开采区，若有隐伏构造沟通，如大的断层、陷落柱等，存在突水的可能性，开采中应注意对隐伏构造的观测和研究，防范，以免由其引发奥灰突水事故。五、矿井涌水量预算该矿现在分两个坑口开采4、10号煤层，4号煤层坑口尚在基建阶段，未正式投产。10号煤坑口由新主井和原主井分别与副井组成一个生产系统，目前实际生产能力150kt/a，现利用110号孔抽水试验资料和该矿目前井下涌水量，分别用“大井”法和富水系数法对两坑口巷道系统涌水量预算如下：1、“大井”法预算采区范围：4号煤层为其可采范围，约3.5km2，10号煤层为该矿现开采的南部采区，面积约4.0km2范围，预算采用

17、承压转无压公式。即：Q1.366K2HM-M2-h2/(lgR0-lgr0)式中：Q预算巷道系统涌水量（m3/d）K直接充水含水层渗透系数H隔水底板至承压水位的水头高度（m）M含水层厚度（m）h隔水底板至动水位这水头高度（m）R0巷道系统影响半径（m）r0“大井”引用半径（m）根据110号孔抽水试验资料和各煤层含水层情况及巷道系统预算范围，各项计算参数如下表：煤层KHMhR0r0F(采区面积)440.00153351.2715.7001193.11055.73.5km2100.1067125.7719.5901539.51128.74.0km2将表中各项参数代入计算公式，分别预算得4号煤坑口和

18、10号煤坑口南部采区最大涌水量分别为：4号煤坑口：Q423.2m3/d10号煤坑口：Q4913.1m3/d2、富水系数比拟法该矿10号煤坑口现实际生产能力160kt/a，目前井下正常涌水量640m3/d，雨季最大涌水量700m3/d。根据上述资料得10号煤层富水系数为：K正常640 1600003301.32m3/tK最大700 1600003301.44 m3/d该矿将来生产能力达到设计生产能力即年产煤900kt时井下用水量为：Q正常1.32900000 3003960m3/dQ最大1.44900000 3004320 m3/d六、矿井水害防治该矿4号煤坑口尚未正式生产，井下水量不大。10号

19、坑口涌水量中等，只要坚持正常抽排，一般不会对矿井生产造成大的影响。值得注意的问题为：、井田周围分布不少生产煤矿，要随时调查了解开采情况和本井田边界附近采空区分布和积水情况，以便采取防范措施，避免发生水害事故。、10号煤层在井田中西部为带压区，开采该区段10号煤层时要严密监测地质构造变化，特别是如发现隐伏断层或陷落柱构造时，要认真研究并采取措施，防范奥灰水沿断层带或陷落柱突入矿井，造成水害。 七、巷道水文地质情况 （一）、巷道四邻关系 4#煤北轨道大巷工作面四邻关系：东邻现正开拓的4#煤北回风大巷，根据钻探结果，无水害威胁；南邻6#煤西轨道下山，无水害威胁；西、北无邻近巷道，均为实体岩石。掘进时

20、必须坚持“有掘必探，先探后掘”的原则，提前作好探水准备，完善排水系统，保证工作面正常掘进。 （二）、顶、底板岩石情况 4号煤层顶板：岩性多为砂质泥岩、局部为中细粒砂岩，岩性致密较硬，为二类岩石；底板：岩性多为砂质泥岩，局部为泥岩、粉砂岩，质软。为一类岩石。 八、探放水设计参数及要求一、钻探设备 1、根据“有掘必探，先探后掘”的探放水原则，以及目前我矿的地质构造条件，对4#煤北轨道大巷采用ZLJ400型钻机及其配套设备进行钻探，探水钻立轴扭矩250Nm，立轴通径44mm，无缝探水钻杆为42mm。钻头直径为65毫米。利用井下防尘水作为循环水。 2、使用摩擦支柱和一定数量的枕木在四角稳钻机用。(1)

21、钻孔位置 钻孔设计在巷道迎头（为施工方便也可在巷道侧壁开探水窝），巷道支护方式为：锚喷支护，支护状况完好，没有巷帮和巷顶喷体开裂现象。 （2）钻孔布置 探水钻孔成扇形布置，每组3孔即:K1/K2/K3，分别在巷道中间、左帮、右帮各打一个。中眼布置在巷道的中间，左、右帮眼布置在距中眼0.5m处。 （3）钻孔方位钻孔钻孔位置倾角距底板钻孔深度孔径方位角K1中心孔沿煤层倾角1.0m140m65mm0K2距中心孔左侧0.5m沿煤层倾角1.0m140m65mm353K3距中心孔右侧0.5m沿煤层倾角1.0m140m65mm7 如果经过物探或调查水文地质资料，表明前方可能有老空积水、地质构造带等隐患时，要

22、采取加打钻孔数量的方法进行钻探，详见钻孔布置图。 （4）终孔孔径：65mm。 （5）设计孔深一般情况设计孔深为140m，允许掘进距离为120m，超前距离为20m。如遇巷道地质条件变化较大，在进行打钻时，对钻孔的设计参数根据实际情况及时调整，以便查明前方水文地质变化情况。 二、钻机、孔口套管的安装及技术要求 1、每组3孔，呈扇形布置，坚持超前钻探，钻探140米，掘进120米，超前20米，以此类推，钻孔分别先下入8米套管安装控制阀后，再正常钻进。安装控制阀后，再正常钻进。 2、下孔口套管时，钻机先用89mm钻头进行钻进，钻进8米后停钻，然后将孔内煤岩粉冲洗干净，并将8米无缝钢管加工的套管下入孔内，

23、同时注浆固定套管，固管材料为 425#普通硅酸盐水泥，单液浆固管，待孔口套管内有水泥浆流出时停止注浆。 3、各个孔注浆固定套管2天后，利用65#钻头进行扫孔，扫孔深度不小于套管深度。 4、管口安装普通4寸闸阀和压力表，并进行压力试验，待扫孔后向孔内压水，压力不得小于2Mpa，稳压保持30min以上保证孔口外壁不漏水，孔口牢固可靠，否则重新注浆封孔直至达到要求。 5、固管后用65mm无蕊钻头继续钻进至设计深度。 6、钻孔施工顺序为：先施工k1孔，然后施工K2/K3。九、探放水安全技术措施1、打钻人员必须持证上岗，在打钻地点必须安装电话并保证通讯正常。 2、钻机及其配套设备下井必须经有关专职人员检

24、查完好和防爆性能合格后方可下井。 3、打钻地点要设临时水仓并配备水泵及排水管路，在打钻期间备用水泵必须保证管路畅通，每班要在开钻前对排水系统进行试运转正常后方可施工。4、所有开关电器搭火及拆除工作全部由机电人员完成，钻机电工在给电器设备搭火时，严格按照电工操作手册中的规定操作，严禁出现漏电、失爆现象。5、钻机开关要接远控开关置于打钻地点。6、加强打钻地点的顶板支护管理，施工前必须加强现场附近的巷道支护，不得出现冒顶或空帮等不安全现象，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。7、为了保证施工安全，跟班领导、科长、安全员、调度员、技术员瓦斯员现场跟班指挥，发现异常及时处理。 8、稳固好钻孔机并严格按设

25、计要求施工。每班开钻前要仔细检查钻机及配套设备是否完好并试运转5分钟，一切正常后方可施工。 9、打钻过程中所有人员须集中精力听清口令再操作。正常钻进时，所有现场人员不得正对钻杆站立，以防钻杆折断伤人。在将透积水区时应先稳固钻机，人员不得与钻孔同一方向站立，防止钻孔瞬时出水量及水压过大将钻机冲倒，人员受伤。 10、利用井下防尘水作为循环水，打钻时应及时掌握孔深，注意观察循环水及岩性的变化，同时做好进尺及岩性记录，发现异常变化及时停钻汇报处理。11、打钻期间如出现对区域人员有威胁的情况时，现场跟班人员应及时汇报矿调度室，调度室应及时通知井下所有受威胁人员，按避灾路线迅速撤离到安全地带。 12、钻进

26、过程中如钻孔出水及水量较大或其他出水征兆，应立即停止钻进，钻杆严禁取出，同时向调度室汇报以便处理。 13、打钻人员要认真填写牌板同时每班次要向调度室汇报打钻情况。 14、当班必须有专人抽水、电工值班。 15、施工期间密切监视现场顶底板、两帮和钻机运转情况，出现不安全问题及时解决。 16、打钻期间必须有瓦斯员现场跟班检测瓦斯，如发现瓦斯增高应立即撤离所有受灾害人员到安全地带。同时向矿调度室、通防科汇报处理。 17、打钻结束后钻机人员及时把原始资料交技术科。18、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，安装好水泵、排水管路、建立临时水仓；放水时，必须设专人监测钻孔出水

27、情况，测定水量、水压，做好记录。排水能力要达到能在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量。19、工作面或其他地点发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板松软破碎、压力增大、淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙、出现渗水、水色发挥、有臭味等突水预兆时，必须立即停止作业，采取措施，并汇报调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。20、井下所有施工人员必须熟悉避灾路线（工作面井底车场地面）。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

28、受水威胁地区的人员，然后采取措施，进行处理。 21、管理人员，特别是决策层的管理人员，必须高度重视探放水工作，而不能产生麻痹思想。22、所有施工人员必须认真学习本措施，并按三大规程和本安全技术措施要求施工。23、其它未尽事宜按照国家煤矿防治水规定执行。十、避灾路线（一）避灾原则1.积极抢救灾害事故发生后，处于灾区内以及受波及区域的人员应沉着冷静，根据灾情和现有的条件，在保证安全的前提下，采取积极有效的方法和措施，及时投入现场抢救，将事故消灭在最初阶段或控制在最小的范围，最大限度地减小事故造成的损失。2.安全撤离当现场不具备事故抢救的条件，或可能危及人员的安全时，井下人员应想方设法迅速安全地撤离

29、灾区。3.妥善避难如在短时间内无法安全撤退，遇险人员应在灾区内进行自救和互救，妥善避难，努力维持和改善自身生存条件，等待救援。（二）避灾路线1. 4#煤北轨道大巷发生水灾时的避灾路线：4#煤北轨道大巷工作面迎头6#4#煤北轨道斜巷6#煤北轨道大巷6#煤西回风/轨道下山6#煤上部车场6#煤西辅运石门井底车场副井/主井地面（附图：工作面避灾路线图）（三）发生事故时的应急措施（1）现场救灾与避灾1、 水量较小：应积极采取措施将透水堵住，保护好设备及人员安全。2、 水量中等：应切断电源，积极回撤设备及保护人员的安全。3、 水量大时：切断电源，迅速撤退。 （2）避灾应急措施：（1） 位于透水点上方：沿上山方向撤离。位于透水点下方：拽住管路等物体闯过水头，迅速撤离。（2） 撤离通路被水隔断时，要迅速寻找位置最高、离井筒或大巷最近的地点躲避。发出呼救信号：间断地敲打铁器或煤墙等。 鑫隆煤业有限公司4#煤北轨道大巷探放水设计方案及安全技术措施编制单位：技 术 科 施工单位：探 水 队