8103回风顺槽探放水设计方案及安全技术措施方案.docx

1、8103回风顺槽探放水设计方案及安全技术措施方案8103回风顺槽探放水设计方案及安全技术措施第一章 探放水工程设计内容第一节 本矿井水文地质条件简介依据山西省第三地质工程勘察院编制的山西柳林联盛龙门塔煤业有限公司兼并重组矿井地质报告（编制时间为2009年10月）和山西省煤炭地质水文勘察研究院编制的山西柳林联盛龙门塔煤业有限公司矿井水文地质类型划分报告（编制时间为2011年3月），主斜井所穿越岩性区域地质构造简单，从地表未发现较大断层、陷落柱。一、断层、裂隙、陷落柱等构造导水性井田内尚未发现大的构造形迹，井田南西，地一单斜构造，走北西-南东，倾向为层平缓，倾角地层总体上为向37。在井田中东部发育

2、一背斜，轴迹总体走向为北东-南西向，两翼产状均较平缓，倾角5，为一宽缓的对称背斜；另在井田南部发育一向斜，轴迹总体走向为北西-南东向，两翼产状均较平缓，倾角6，为一对称的向斜。在原薛锄联营煤矿的北部发现有一条F1正断层，该断层走向北东南西，落差5m，倾向东南，倾角70，井田内延伸1000m。在今后生产过程中应注意隐伏断层和陷落柱的线索，以防事故发生。综上所述，本井田内构造为简单型。二、主要含水层及主要隔水层分布1、主要含水层a.奥陶系碳酸盐类岩溶水含水岩组埋藏于井田深部，距地表深浅不一，含水层岩性主要以石灰岩、白云质灰岩为主，本组岩溶发育，富水性强，一般单井出水量小于1000m3/d。但埋深大

3、于390m时仅见局部小深洞。据本井田东南方向4km的CS6钻孔以及柳林泉域水位资料，本井田奥陶系灰岩岩溶水水位标高在805.00m，5#、8#、9#、10#煤层最低底板标高分别为745m、700m、690m、680m，低于奥灰水位，故本区下部开采为承压开采，在有导水构造的情况下，对煤层开采构成威胁。今后开采过程中，应注意奥灰水突水事故。b.石炭系上统太原组(C3t)碎屑岩类夹碳酸盐类岩溶裂隙含水岩组根据资料分析主要含水层为五层灰岩，总厚度平均为19m左右。灰岩厚度较大，裂隙发育富水性强。灰岩岩溶裂隙较发育，单位涌水量q=0.1191/s.m。渗透系数为0.195m/d，水质类型为HCO3-SO

4、42-Ca2+Mg2+型水。c.二叠系下统碎屑岩类含水岩组岩性主要为钙、泥质胶结的中粒砂岩，节理裂隙较为发育，容易接受大气降水或地表水补给，沿裂隙或顺层迳流，富水性较弱。d.第四系中上更新统黄土，含水层连续性差，基本不含水，补给条件也不好，富水性较差。2、主要隔水层a.本溪组隔水层本溪组底部为一套以泥岩和铁铝质粘土岩为主的地层，夹有砂岩和薄层灰岩，该层分布普遍，厚度稳定，一般是26m左右，是太原组与下伏奥陶系灰岩之间的重要隔水层，隔水性较好。b.山西组隔水层山西组中含有十余米以泥岩和砂质泥岩为主的地层，层位稳定而连续，加之山西组的弱富水性，故为5#煤层与太原组之间的较好的隔水层。3、地下水的补

5、、径、排条件奥陶系岩溶水的补给主要为基岩裸露区大气降水和地表水的入渗补给。井田内奥灰水属区域岩溶水径流区，岩溶水由南向北方向运移，本井田奥灰岩溶水水位标高在805m。石炭系和二叠系的砂岩裂隙水，在接受大气降水和季节性河流以及上覆含水层的入渗补给后，顺岩层倾斜方向运移，上部含水层在沟谷中以侵蚀下降泉的形式排泄，下部含水层顺层向西排出井田外。现采煤矿的矿坑排水是其主要的排泄方式。三、矿井充水水源与地表水的联系地表水体井田内有锄沟，井田东部外围有罗侯沟，均为季节性流水，雨季有雨时流水，冬季枯干，其季节性流水最后汇入三川河流进黄河。洪水排泄通畅，工业场地不受洪水威胁。四、矿井正常涌水量及最大涌水量情况

6、根据山西省煤炭地质水文勘察研究院编制的矿井水文地质类型划分报告得知该矿正常涌水量为660m3/d，最大涌水量为970m3/d，需做好排水设施、设备及排水工作。第二节 周边相邻煤矿和废弃老窑情况该井田南邻山西柳林曹家山骄峰煤业有限公司煤矿，西邻山西柳林同德焦煤有限公司，西南邻山西柳林庄上煤矿有限公司、山西柳林兴无煤矿有限责任公司，现将各煤矿生产情况简要叙述如下：一、山西柳林曹家山骄峰煤业有限公司煤矿持有山西省国土资源厅于2007年1月15日发放的第1400000721060号采矿许可证，批准开采井田内4、5、8、9、10号煤层，生产规模为90kt/a，井田面积1.9699km2。现开采8号煤层，

7、采用斜、立井开拓，井下采用长壁后退式采煤，单体液压支柱配合型钢梁支护，生产能力为90kt/a，据了解，井下涌水量不大，为低瓦斯矿井。据调查无越层越界开采。二、山西柳林同德焦煤有限公司该矿始建于1926年，1928年投产，批准开采4、5、6、8、9、10号煤层，现开采4、5号煤层，设计生产能力为1200kt/a，井下采用长壁后退式采煤，采煤机落煤，液压支架支护，主斜井皮带提升。运输大巷为皮带运输，采区和工作面采用皮带、刮板运输机运输，无级绳绞车运料，通风方式为中央并列式。最大涌水量为60m3/d，最小涌水量为25m3/d，平均涌水量为43m3/d，与雨季有关。防爆矿灯照明，矿井瓦斯绝对涌出量34

8、.02m3/min，相对涌出量25.78m3/t，属高瓦斯矿井。据调查无越层越界开采。三、山西柳林庄上煤矿有限公司该矿始建于1966年，1972年投产。矿井采用斜立井混合开拓方式，分别为主斜井、人行立井和回风立井三个井筒。矿井划分为2个水平，标高分别为775m、+695 m，其中四号煤位于775m水平。采区布置在775m水平，位于回风立井的东面，主斜井的西面，2采区开采4号煤。目前该矿只有一个高档普采放顶煤工作面，配备4MG200WI型双滚筒采煤机1部，工作面前部和后部有两台刮板运输机，放顶煤液压支架型号为ZWMA2200/17/26JF型网格式，超前支护采用DW1700/2500型单体液压支

9、柱配合型钢梁，运输顺槽有SGB630/40型顺槽刮板运输机1部和DSJ800/40255型皮带1部。矿井通风方式为中央分列式，通风方法为机械抽出式。该矿目前开采4号煤层，年生产能力9万吨，正常涌水量为2m3/h，最大涌水量3m3/h。按吕梁市煤炭工业局吕煤安字2008540号文，2008年度瓦斯相对涌出量29.9m3/t,绝对涌出量18.88m3/min；二氧化碳相对涌出量为4.01m3/t，绝对涌出量2.63m3/min，属高瓦斯矿井。据调查无越层越界开采。四、山西柳林兴无煤矿有限责任公司山西柳林兴无煤矿有限责任公司为柳林县县营煤矿，原名柳林县兴无煤矿，该矿始建于1929年，1968年进行了

10、技术改造。2002年6月8日成立山西柳林兴无煤矿有限责任公司。矿井初期设计能力为30kt/a，1991年进行了600kt/a技改扩建工程，1995年7月正式投产，生产能力达到700kt/a，2006年扩大为1200kt/a。井田范围内批准开采4、5、6、8、9、10号煤层，现正开采4号煤层，矿井目前装备一个综采工作面，一个普采工作面，4个掘进工作面。矿井通风方式为抽出式分区通风。矿井正常涌水量1460m3/d，最大涌水量2040m3/d，属高瓦斯矿井。据调查无越层越界开采。本矿周边无小窑开采。第三节 采掘工作面周围的水文地质分析由2009年10月山西省第三地质工程勘察院编制的地质报告，井田内4

11、、5、8、9、10号煤层均开采过，4号煤层已采空，5号煤层已大部分采空，各煤层采空区共有有16块积水区，由山西柳林联盛龙门塔8#开拓平面图可知8103回风顺槽布置在8#煤层中，巷道净宽为4.0米，净高为2.1米，沿煤层顶板掘进。根据采空区积水调查报告分析和实际调查可知，8103回风顺槽掘进范围内无采空区积水、积气的威胁。8103回风顺槽掘进范围内上层煤层4#、5#有部分采空区，掘进过程中受上层煤层积水威胁，掘进过程中必须对上层煤层积水进行探放水。附图1：8103回风顺槽巷道位置图第四节 巷道的技术特征一、巷道的规格8103回风顺槽从采区回风巷测点K9以下52米处开口，按方位3293236沿煤层

12、顶板掘进。巷道设计净宽为4.0，净高为2.5m。二、巷道支护方式根据设计8103回风顺槽采用锚杆钢带铁丝网锚索支护。三、施工次序我矿将采用探掘分离的方式，探水与掘进循环作业，探水距离60m，允许掘进距离30m，超前距30m，循环往复。第五节 通信联络和避灾路线在8103回风顺槽掘进工作面探水钻场附近10米范围内安设一部直通电话，和矿调度室直接联系，工作面另设一部电话，调度室电话为8006。当工作面发生水灾时，工作面人员应由探水队长和跟班矿级领导有组织地由低处往高处撤离，撤离路线为：8103回风顺槽掘进工作面8#回风巷措施巷主斜井地面或8103回风顺槽掘进工作面8#回风巷回风立井地面附图2：避灾

13、路线图第六节 通风措施和瓦斯检查制度一、通风措施1、通风科做好通风系统的调整，通风队做好各项设施的检查，确保工作面的风量。2、通风队做好洒水工作，以洒透无尘为原则，各转载点喷雾正常运行。3、掘进工作面瓦斯浓度超过1%时，必须停止一切作业，待瓦斯浓度降低到1%以下时，方可继续打钻。4、严禁人员进入盲巷或有害气体超限地点。5、工作面经常移动的传感器、信号电缆，必须在瓦检员、巡检员的监护下，按规定进行移动悬挂、擦拭，保持清洁，监测有效。6、巡检员每班至少对所管辖范围的传感器及信号电缆进行一次全面检查，发现问题，及时处理。7、8103回风顺槽内机电设备实行风电、瓦斯电闭锁，严格按照规程要求设置，保证工

14、作面能够实现风电、瓦斯电闭锁。8、监测监控仪器仪表发生故障时，应先由瓦检员进行瓦斯检查，并立即通知调度室和监控中心，监测监控仪器仪表必须在8小时内恢复使用，否则必须停产修复。9、传感器在巷道中悬挂的距离范围内支护必须良好，且便于观察，并应垂直悬挂，传感器的位置，距顶梁不得大于300mm，距巷道侧壁不得小于200mm。10、拆除和改变与监控设备有关的电器设备的电源及控制线、检修甲烷传感器时，需报矿调度室，并制定安全技术措施后方可进行。11、安全监控系统必须定期进行调式、校正，每月至少一次。二、瓦斯检查制度1、探放水时必须派专职瓦斯员在场，必须在可能涌出和积聚瓦斯或二氧化碳的地点进行巡回检查。2、

15、瓦斯员按巡回检查图表规定的地点时间进行检查，负责检查责任区内瓦斯、二氧化碳浓度，不得出现空班、漏检、假检现象。3、瓦斯员每检查一个地点，都要将检查时间和结果分别填写在牌板、报表、记录手册上，并且内容和时间保持一致，做到三对口。4、当瓦斯浓度超过煤矿安全规程有关规定时，瓦斯员有权责令现场人员停止工作，并撤到安全地点。5、瓦斯员要在规定地点现场交接班，对上一班发现或遗留的问题必须向下一班交代清楚，由下一班人员着手处理。第七节 防排水设施为使我矿防排水工作能安全顺利的进行，防排水设施必须准备充分。现已备设施：有足够的水闸墙材料；在8103回风顺槽设临时水仓一个长4米，宽3.0米，深2.0米，18.5

16、kw水泵两台；工作面积水排至临时水仓，由临时水仓排到地面，确保探放水工作的顺利进行。第八节 水情及避灾联系汇报制度和透水处理措施一、水情及避灾联系汇报制度1、跟班人员在发现灾情时，首先将灾害地点及危害程度，报告副组长，并组织人员撤离灾区。2、副组长在查清灾害地点与跟班人员，判断灾害性质后，立即采取措施，如不能解决的情况下，向组长汇报。3、组长接到报告后，立即召开紧急救援会议，进一步研究抢险方案，然后进行处理。4、跟班人员要安抚受灾人员的情绪，一定要保持冷静的头脑，等待救援。5、如遇到组内不能处理的灾情，应立即向有关部门报告，同时组织抢险。6、在报告过程中，值班人员、副组长、组长不得隐瞒事实，如

17、实汇报，否则后果自负。7、受灾人员在当班跟班领导和值班人员的带领下撤退时，必须不断地向矿调度室汇报情况。二、透水事故的处理措施（1）在场的工作人员应立即将灾情向矿调度汇报，同时现场班组长应立即采取紧急措施，组织抢救和沿避灾路线撤退。（2）透水后，应尽可能将水引入水仓。（3）在现有排水能力不足时，应增设水泵和管路。（4）针对具体情况进行堵水，并保护排水设备不被淹没。（5）根据事故的危害程度和事故的大小，通知救护队和主管部门请求援助。（6）通知医疗部门做好抢救的准备工作。（7）若从水淹区域有瓦斯涌出时，必须立即排放瓦斯。（8）立即堵塞出水口，以防发生二次透水。第二章 探水孔设计及施工设备的选择(一

18、)探放水设计及设备选择1、探放水设备选择依据及设备型号数量为预防突水事故的发生，设计选用ZLJ-250型探水钻2台，钻孔深度为60m，电动机功率为4kW，钻头直径为65 mm，钻杆直径为44mm，钻杆每节长1.5m，钻杆数量50根，钻孔倾角为0360，配套设备：钻杆、钻头、岩心钻和NB1-100/20型泥浆泵1台。2、配备由煤炭科学研究总院西安研究总院研制YD32(A)高分辨电法仪两台，测探距离为100-130m。（二）探放水方法1、我矿探水采用YD32(A)高分辨直流电法仪与ZLJ-250型探水钻联合探水。在掘进时，先采用型号为YD32(A)高分辨直流电发仪进行探水，测探距离为100-130

19、m，我矿定为100m，经直流电法仪测探后，再采用ZLJ-250钻机进行探水验证，探水能力距离为100m，我矿暂定为60m。经探测为无水后，方可掘进。（1）、直流电法仪探水要求我矿采用YD32(A)高分辨直流电法仪对作业地点进行物探，通过物探分析结果，确定钻孔眼数和角度。如遇异常，探水钻孔按设计要求布置，前方无异常时，根据所开拓作业点采掘图和井上下对照图实际情况，布置5个钻孔，控制帮距为20m。（2）探水钻孔角度控制方法采用地质罗盘，根据巷道中线标定中孔及各单孔角度。在标定水平角时，地质罗盘放在巷道前后5m范围内无铁器的地点，以便保证角度准确性。采用带量角器的三角板拉工程线按巷道中线确定中孔及各

20、单孔角度。2、根据我矿现有地质及水文地质资料，为了确保矿井掘进施工安全，掘进工作面必须实施“短探短掘”，以补充钻机超前探查的不足。(三)探放水措施1、“三线”确定根据“有掘必探，先探后掘”的探放水原则，所有掘进工作面均必须探水。三线确定的依据：边界名称确定方法资料来源不精确较精确精确积水线按积水区的实际积水范围确定探水线水平外推100-15080-10030-4080-12060-8025-3060-10040-6020-30警戒线平行外推60-8040-5010-20（1）、按照本章第一点所确定的积水区，圈定此采空区范围的边界线为积水线。（2）、根据积水范围的可靠程度，水头压力，煤的强度，等

21、因素确定，沿积水线往外推80m的距离所划定的边界线为探水线，即当巷道掘到此线时应进行探水。（3）、从探水线外推50m为警戒线，即当巷道掘进至此线时，应警惕积水的威胁。2、探放水钻孔布置(1)超前距a0.5AL=0.554.0=17.3m式中：a超前距离(m)；A安全系数，一般取2-5，本设计取5；L巷道跨度(宽或高取其大者) mKP煤的抗张强度(Pa)，KP取1MPa；P水头压力(Pa)，1MPa；经计算并结合实际情况确定，矿井探放水钻孔超前保护距离取30m。(2)允许掘进距离每次探水钻孔施工完毕后，以最短的钻孔长度(水平投影长度)减去超前保护距之后剩余的距离。根据水文地质规程，矿井水文地质条

22、件中等，最短探水线长度为60m，减超前距30m，允许掘进距离为30m。(3)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，即呈扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离，本设计取20m。(4)钻孔密度(孔间距)竖直扇形面内钻孔间的终孔垂距不得超过1.5m，水平扇形面内各组钻孔间的终孔水平距离不得大于3m。(5)钻孔孔径本设计配备ZLJ-250型探水钻，最大钻进深度100m，钻孔直径为65mm。(6)钻孔数目及布置 在该矿的巷道掘进中主要是探巷道所在平面内前方和上方的积水， 钻孔呈半扇形，布置在巷道掘进正前方和上方，探水孔数目为20个。3、探放水注意事项1、安装钻机探水前，要遵守

23、下列规定：加强钻场附近的支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。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。在打钻孔地点附近安设专用电话。测量和探水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、深度以及钻孔数目。2、预计水压较大的地区，探水钻进之前，必须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，方可继续钻进。特别危险的地区，应有躲避场所，并规定避灾路线。3、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)突然鼓出的措施。4、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

24、钻等异常状况时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人应立即向调度室报告，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的人员，然后采取措施，进行处理。5、探放老空水或采空区积水前，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它有害气体涌出时，必须有瓦斯检查员或矿山救护队员在现场值班，检查空气成分。如果瓦斯或其它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。6、钻孔放水前，必

25、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。7、进行探放水施工作业前，矿技术负责人必须结合探水巷道的实际，另行编制安全技术措施，明确探放水作业人员一旦面临突水威胁时的避灾路线图。8、进行探放水施工作业前，必须提前撤出可能受探水作业地点突水威胁的其他采掘面和其他工作地点的所有人员。第三章 探放水钻孔布置1、长钻钻孔设计：探放水钻孔呈扇形布置；钻孔成组布设，其孔数视超前距和帮距及预测积水情况而定，本次探放水钻孔布置在8103回风顺槽工作面迎头，本次钻探共设计布置钻孔20个，1

26、7个水平钻孔，3个仰钻孔，钻孔水平深度为60m，孔径65mm始终保持30m的超前距离，帮距为20m。主要为满足本巷掘进地段施工水文地质钻探需要，以及满足掌握本巷顶板水文地质情况。水平钻孔从工作面中间起，依次间隔0.20m排列，边孔距帮面0.4m,沿底板平行钻进，钻孔距工作面底板1.0m。仰钻孔布置于巷道中部距水平钻孔0.5m，仰角36（以打透5#煤层底板为原则）。各钻孔钻进深度为60m，钻探完毕后由安监、技术、质标、调度联合进行现场验收，并及时进行分析，为8103回风顺槽掘进提供水文地质依据，确认无水害危险后方可掘进，掘进30m时再次进行钻探，始终保持30m的安全距离，掘探交替进行至设计位置为

27、止。竖直扇形面内钻孔终孔垂距不得超过1.5m，水平扇形面内各组钻孔间的终孔水平距离不得大于3m。附图3：8103回风顺槽水平探水钻孔布置图附图4：8103回风顺槽竖直探水钻孔布置图探放水钻孔布置说明表竖直、水平扇形钻孔参数孔号孔深（m）水平角()竖直角()距帮位置（m）距底位置（m）160002.01.0260.07-2401901.801.0360.072401901.801.0460.26-5195601.601.0560.265195601.601.0660.58-7581101.401.0760.587581101.401.0861.04-10342501.201.0961.04103

28、42501.201.01061.56-138201.01.01161.61138201.01.01262.31-15383200.801.01362.3115383200.801.01463.12-1852600.601.01563.121852600.601.01664.05-20282000.401.01764.0520282000.401.01874.16036 2.01.51974.1603601.52074.1603601.52、短钻钻孔的设计1、手持钻超前探查在各掘进工作面迎头进行，每小班生产前施工一次。2、掘进工作面手持钻超前探查孔的平距孔深应参照小班进度，一般不小于8米，必须保

29、证当班探查孔超前距不小于3米。3、在正常情况下手持钻探测孔的布设分为左、中、右三组，每组1个孔,共3个钻孔，从左至右编号为1、2、3号孔。各钻孔在平面上呈扇形布置，左右两侧钻孔距巷道帮0.5米，各钻孔距巷底高度1.5米。1孔向左30向上15钻进，2孔向前水平钻进，3孔向右30向下15钻进。（如附图5所示）4、当掘进工作面涌水量达到5m3/h以上、涌水量增大、或物探资料显示异常时，每组增加1个钻孔，共两排6个孔，上排孔从左至右编号为1、2、3号孔，下排孔从左至右编号为4、5、6号孔。下排钻孔距巷道底板1.0米，上下两排钻孔间距1.5米。1孔向左30向上30钻进，2孔向前向上15钻进，3孔向右30

30、水平钻进。4孔向左30水平钻进，5孔向前向下15钻进，6孔向右30向下30钻进。（如附图6所示）。5、手持钻超前探查孔的具体参数，可以根据掘进工作面的地质条件、煤岩层厚度、产状、物探成果、采空区分布等随时进行调整。6、探查孔施工时必须有专人详细记录探查孔的孔数、开孔位置、角度、出水情况，孔内见氧化煤、采空区、老巷道、岩性变化等异常情况的深度。7、超前探查施工人员应当相对固定，并经过学习培训，使得操作人员能够熟练进行超前探查工作，掌握不同情况、不同层位出现的异常规律，准确判断探查结果。附图5：掘进迎头正常情况下钻孔布置图（三个孔，单位为mm。）附图6：掘进迎头异常情况下钻孔布置图（六个孔，单位为mm。）第四章 探放水钻孔孔口安全装置及单孔设计探放水钻孔应安设孔口安全装置。孔口安全装置由孔口管、泄水测压三通（泄水闸）、压力表、托板和钻杆逆止阀等组成。选择岩、煤层坚硬完整的地段开孔，钻至预定深度后，将孔内冲洗干净，用纱布或毛巾缠绕孔口管二层，将配好的膨胀胶倒在缠好的孔口管上进行孔口管固定。固定好后扫