2011年xx煤矿探放水设计方案

矿 井 探 放 水 设 计 郑州登电阳城煤业有限公司 2011 年 2 月 2 第一章 概述 为了保障煤矿安全生产，防止突水、透水事故的发生，结合我矿 实际情况并根据我矿的水文地质条件，对四邻关系进行水患调查，特 制定矿井探放水设计方案。 第二章 组织机构的建立与岗位责任 一、探水工作领导组 组 长：吴松立 副组长：秦铁军 王营超 王水平 秦同伟 陈宇飞 组 员：刘俊峰 梁松源 秦现伟 李青伟 二、岗位责任 组 长：全面负责探水调度工作。 副组长：具体负责探水工作，配合组长调度人力、物力等后备物 资。 技术科：履行岗位职责，根据总工的安排，制定防探水措施，掌 握开拓进度，及时填写图纸，为防探水提供准确的技术资料，正确指 导施工。 安全科：履行岗位职责，按照防探水实际方案，进行现场监督， 监视现在变化，随时按照程序上报矿调度室。 机电科：履行岗位职责，负责机电设备的配置与检修，保证探水 设备与电力供给与正常运转。 通防科：履行岗位职责，随时监视有害气体的变化情况。 调度室：履行岗位职责，负责调度通知、通报的上传下达,保证 3 矿井通讯系统的畅通。 采、掘队队长：履行岗位职责，负责调度各班班长严格按照防探 水设计方案及措施实施落实。 第三章 水文地质情况 一、地表补水情况 本矿井区内属丘陵地貌，地形总体走势为南高北低，冲沟发育， 便于大气降水的自然排泄。据了解，当地正常地下水位在+250 米左右， 矿山周围无大的河流及水库等地表水体，也无发现大的断裂构造与远 处水体沟通。矿上东部虽有白沙水库，但距矿山尚有 4000 米，因 此，地表水不构成对矿床充水的水源，但是，该矿床主要位于当 地最低侵蚀基准面一下，其地下水必须靠机械外排。 二、井下主要含水岩组 a)含水层 (一)第四系松散层含水层 矿山内新生界第四系砂质粘土，厚度 0 一 20 米。富水性弱， 局部低洼处富水，一般不含水。为松散孔隙型弱含水层。 （二）二 1煤层上部二叠系砂岩裂隙含水层组 主要有二 1煤层顶板砂岩，下石盒子组底部砂岩等数层含水 层构成，累计厚度 20 米左右。矿山内含水层主要有山西组大占 砂岩段、香炭砂岩段；下石盒子组砂锅窑砂岩；下石盒子组底部 老君庙砂岩；期间均有厚层泥岩相阻隔。上述砂岩多为中一粗粒 砂岩，泥 质胶结，裂隙不发育，富水性及透水性较弱。属孔隙 4 裂隙承压水。为二 1煤层顶板直接充水含水层。据矿井生产情况， 该含水层主要以顶板淋水形式向矿井充水。另据登封煤田区域资 料，钻孔单位涌水量为 0.00016 一 0.019L/S.m， 透系数为 0.00072 一 0.06m/d。 （三）二 1煤层底板含水层 可分为直接底板含水层和间接底板含水层两类。 1、直接充水含水层 为太原组上段灰岩含水层，由 L7L8 两层灰岩组成，其中 L7 灰岩较发育，平均 6 米左右。该含水层富水性较弱，但极不均一， 涌水量为 10 一 50m/h，一般 20m/h。在雨季可增加 30 一 50%。 据抽水资料表明，单位涌水量为 0.00487 一 0.302L/S.m， 透系 数为 0.08 一 2.93m/d。据矿井生产情况，多数矿井无底板水，说 明该含水层补给、 流条件差，富水性也较弱。但该含水层为二 1 煤层底板直接充水含水层，属岩溶裂隙承压水，对二 1煤层开采 有直接影响。 2、间接充水含水层 由太原组下段 L1 一 L4 灰岩及奥陶系灰岩组成，其中 L1、L4 灰 岩相对稳定，较发育，岩性为含燧石生物灰岩，厚度 3.5 一 35.0 米，平均约 13 米。富水性强，该含水层单位涌水量为 0.59 L/S m，为二 1煤层底板间接充水含水层，属岩溶裂隙承压水， 富水性、导水性不均一，局部地段具较强的富水性和导水性。属 岩溶裂隙承压水，该区地下水类型为 HCO3 一 Ca 型和 HCO3 一 5 CaMg 型。 b)隔水层 （一）二 1煤层顶板隔水层 由二 1煤层顶至砂锅窑砂岩底间的泥岩、砂质泥岩组成，厚 约 40 一 70 米。一般情况下能隔离山西组各砂岩含水层，避免其 砂岩水连通并进入二 1煤层矿井。但在构造破坏情况下将失去隔 水作用。 （二）二 1煤层底板隔水层 由泥岩、砂质泥岩及细沙岩组成，厚约 5 米。一般情况下可 阻隔太远组灰岩进入二 1煤层矿井。但在断裂切割、采掘等引起 压裂、振动情况下，此隔水层可能失去隔水作用，诱发淹井事故。 （三）太原组中段隔水层 由泥岩、砂质泥岩及细沙岩组成，约为 20 米。具一定隔水作用， 正常情况下能阻止太原组上、下段灰岩含水层发生水力联系，避 免下段灰岩水进入二 1煤层矿井。 （四）本溪组铝质岩隔水层 由铝质岩、铝质泥岩组成，平均厚 8 米左右。岩性较致密，节 理裂隙不发育，正常情况下该隔水层可阻止寒武系与石灰系太原 组含水层发生水力联系，如遇厚度变薄、构造破坏等情况，可能 失去隔水作用，导致两含水层地下发生水力联系，对矿井构成潜 在威胁。开采时必须坚持“有掘必探、先探后掘”的原则，防止突水。 6 三、矿井开采历史及临界情况 1、矿井开采史 郑州登电阳城煤业有限公司原（阳城煤矿）始建于 1984 年 7 月， 设计生产能力为 9 万吨年，属集体企业，开采对象为二 1 煤层。为 斜井开拓， 主斜井坐标；x3803099，y38423215,z+271;付斜 井坐标；x3803044，y38423093，z+266。矿山采用走向长壁式 采煤法。通风方式为中央并列抽出式。根据目前开拓及采矿工程控制， 煤层厚度 0.75-8.48 米。煤层结构简单，不含夹矸。构造较简单，采 掘中尚未见有断层，仅发育有小型褶曲。煤层产状变化较大，走向 60-110 度，倾向 150-200 度，倾角 8-13 度。煤层顶板为深灰色砂质 泥岩.泥岩，局部为细砂岩。矿井涌水量小，现按低瓦斯矿井管理。 该煤矿自 1984 年投产至今，累计动用 111b 类资源储量 148.6 万吨， 生产原煤 119 万吨，采矿回采率为 80（矿方资料） 2、矿井开采邻界情况 与阳城煤矿相邻的生产矿井有新星和新峰煤矿。 新星煤矿位于阳城煤矿西北部的浅煤区，为原新峰煤矿老井生产 系统，1997 年 11 月从新峰煤矿中划出单独建井，属登封市告成镇镇 办企业。为竖井开采二 1 煤层。该矿主井深 123 米，煤厚 10 米，风井 深 114 米，煤厚 2.5 米。在采掘范围内煤厚 2.510 米，一般 4 米左 右。煤层结构简单，不含夹矸。构造较简单，采掘中未见断层。煤层 顶板为深灰色砂质泥岩、泥岩，局部为细粒砂岩，地板为黑色砂质泥 7 岩。矿井涌水量较小。矿井瓦斯涌出量小，现按低瓦斯矿井管理。 新峰煤矿位于阳城煤矿西北部的深煤区，为登封市告成镇镇办企 业，始建于 1972 年，开采二 1煤层。主要深 250 米，煤厚 3 米，付井 深 246 米，煤厚 2 米。该矿井相对涌水量较大，正常涌水量为 100mh，最大涌水量为 200mh,主要为底板岩溶裂隙渗水，此为 顶板淋水。瓦斯相对涌出量为 8.5mt.d,现按低瓦斯矿井管理。 四、地质构造情况 一、区域地质概况 该区地层属华北地层区豫西分区嵩箕小区。区域地层出露从老至 新为太古宇登封群、下元古界嵩山群，中元古界五佛山群以及寒武系、 奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、古近系、新近系和第四系地层。 该区大地构造属华北地台嵩箕中台隆，构造形态主要表现为褶皱及断 裂构造。 区内矿产以煤、铝土矿为主，二 1煤层基本全区可采，其它煤层 局部可采，是地方的支柱矿产。石灰岩也是区内重要的矿产之一，铝 土矿局部可采。 二、矿区地质 （一） 、地层 矿山范围内基岩部分出露，主要为下二叠统下石盒子组中上部地 层。据地表露头以及生产矿井和钻孔揭露，地层为奥陶系、石炭系、 二叠系、第四系。 1、奥陶系（0） 8 为奥陶系中统马家沟组（02m ）：岩性下部为黄色薄层状泥 质石灰岩，夹黄绿色泥岩；上部为深灰色厚层状致密石灰岩及角 砾 状石灰岩，含少量黄铁矿结核，具溶蚀现象。本组地质钻孔 揭露最大厚度 38.22 米，余下伏寒武系地层呈假整合接触。 2、石灰系（C） （1）中石灰统本溪组（C2b）：本组厚度 8 米左右，下部为灰 白色铝土质粘土岩，上部为青灰色泥岩。与下部奥陶系地层呈平 行不整合接触。 （2）上石灰统太原组（C3t）: 为一套海陆交互相沉积，按其 岩性特征可分为三段： 下段：厚 20 米左右。主要岩性为灰岩、泥岩互层。灰岩一 般为 4 层，中厚层状为主，含丰富的生物化石，泥岩多为深灰、 灰黑色，含植物化石碎片，泥岩顶板与灰岩接触面多为碳质泥岩 或煤层、煤线。一 4煤层位于 L4和 L3灰岩之间，厚度为 0 1.26 米，属局部可采煤层，其余煤层均不可采。 中段：厚一般 22 米左右。主要为一套碎屑岩，岩性为灰色 中细粒砂岩，砂质泥岩及泥岩等。局部夹 23 层不稳定的生物 碎屑泥灰岩，泥岩中含较多的植物化石碎片。局部夹薄层碳质泥 岩。 上段：厚 10.50 米，为灰岩与泥岩或砂质泥岩互层。灰岩一 般为深灰色，含燧石团块，顶部灰岩含 质成分较高，局部可为 燧石层。灰岩中多含生物化石。泥岩多为深灰色、灰黑色，局部 9 发育有碳质泥岩及煤线。 3、二叠系（P） （1）下叠统山西组（P 1S） 厚度在 80 米左右。主要岩性为中细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥 岩、泥岩和煤层，煤线组成，其中所含二 1 煤层为本区一主要可采煤 层。二 1 煤层地板称波浪带砂岩、中夹透镜状菱铁质泥岩，顶板为大 占砂岩（中细粒砂岩）为区域内二 1 煤层顶板标志层。泥岩中常含植 物化石。二 1 煤层位于该组中下部，大占砂岩以下，厚度 0.908.48 米，全区可采。本组顶部泥岩具紫斑和鲕状结构，俗称小紫，顶界为 砂锅窑砂岩地面。该组地层与下伏石灰系太原组地层呈整合接触关系。 （2）下二叠统下石盒子组， （P 1x） 本组地层总厚度大于 300 米，与下伏山西组地层呈整合接触关系。 含三、四、五、六个煤组。其中五煤组中五 3 煤层局部可采、岩性为 砂岩、泥岩互层。顶部以中粗粒砂岩（田家沟砂岩）为标志层，其地 板为下石盒子组与上石盒子组分界界面。 区内厚度约 180 米左右，主要为下石盒子组底部地层，岩性为砂 岩、泥岩互层，局部见碳质泥岩或煤线。泥岩中含丰富的植物化石碎 片。五煤组位于本组中上部地段，其中五 3 煤层厚 01.38，平均 0.63 米，为区内局部可采煤层。底部以厚层状含砾中粗粒长石石英砂岩 （砂锅窑砂岩）与山西组地层区分。 （3）上二叠统上石盒子组（P 2x） 10 仅在矿区西南边界以外有少量出露，岩性为中粗粒砂岩，灰色， 厚层状，底部为砾状，成分以石英为主，次为长石，分选差，次棱角 状，韵律分选清晰，相交错层理，大多含海绿石，为媒系地层一主要 标志层，俗称田家沟砂岩。 4、第四系（Q） 矿山内广泛分布，厚 0-20m。主要为粉砂质亚粘土、亚粘土、砂 质粘土及耕植土等，底部为乐石层。 （二）构造 郑州登电阳城煤业有限公司原（阳城煤矿）位于颍阳芦店向斜 南翼东段，矿区总体构造为一走向 90左右，倾向 180左右，倾角 813左右的单斜构造。矿区构造程度中等，在矿区的西北部和东 南部边界发育有三条正断层(箕 F7、箕 F7-1、箕 F5)，现对其简述如下： 1、箕 F7 正断层 为本矿山西北部边界断层，沿西独山冯家磨石咀东蒋庄 一线展布，区域延伸规模 6 千米，区内延伸长度 2.2 千米。断层走向 58左右，倾向 328左右，倾角 70左右，断层落差 2080 米， 为一向北西方向倾斜的正断层。该断层由 ZK11711 钻孔和地表露头控 制，控制严密。 2、箕 F7-1 正断层 位于矿山西北部边界附近，为箕 F7 之分支断层，断层性质为正 断层。断层走向 85左右，倾向 355左右，倾角约 70。断层落差 11 010 米，延伸长度约 0.6 千米，该断层由地表露头控制，控制较严 密。 3、箕 F5 正断层 位于本矿山东南部，沿东独山王家沟王窑水峪一线展布， 其西端在郭家沟与箕 F4 断层相交，区域发育规模 5 千米，区内延伸长 度 2.2 千米。断层走向 2756左右，倾向 117146左右，倾角 70左右，落差 4080 米，断层性质为正断层，由地表露头控制， 控制较严密。 综合矿山情况，矿区构造复杂程度为中等。 第四章 探放水工程布置与设备 一、探放水工程布置位置 2011 年我矿开拓工程布置在井田的风井底东北部，五采区回风巷 掘进方位为 46，在开拓掘进工作时必须坚持“有掘必探、先探后掘” 的原则。 二、掘进工程要求 （一）探放水前的准备 1、配备 ZDY-666 全液压坑道钻机台，另外配备 ZQS652.5 手持式气动钻机 1 台。 2、2 寸风泵 1 台。 3、配备 2 寸钢管两趟长度各 300m。 4、配备 2 寸钢丝胶管两节各 4m 带水笼头。 5、配备直通矿调度室直通电话一部。 12 6、配备 35m2阻燃电缆 300m。 7、配备 KBZ400/660 隔爆型真空馈电开关 1 台。 (二) 探放水的步骤 1、即掘进工程开口 15m，必须安装探水钻机。 2、随掘进工程的进展向前移动。 (三) 探放水的方法 1、掘进巷道第一次预控制探眼布置方法 1.1 底眼 3 个，中心眼沿巷道中心线布置，距巷道底板 1m，中心 眼方向 4600上仰角与水平面夹角 4，探进深度 30m 达到探放水 的目的。 1.2 右侧边眼的布置：距底壁各 1m，探眼方向 4600，与巷道 走向的夹角 300，与水平面上仰角 4，探进深度 30m，控制掘进 巷道右侧以外 10m 达到探放水目的。 1.3 左侧边眼的布置：距底壁各 lm，探眼方向 4600与巷道的 走向夹角 300，与水平面上仰夹角 4，探进深度 30m。控制掘 进巷道左侧以外 10m 达到探放水的目的。 1.4 第一次预控制 30m 掘进 10m，在按上述方法进行第二次预控 制的探水方法，布置探眼。 2、在掘进巷道预控制的基础上，每掘进 10m 超前探进 30m，探水 眼布置方法。 2.1 布置探水眼 3 个。 2.2 中心眼距巷道底 1m，方向沿巷道中心线方向布置与水平面夹 13 角上仰 4，探进深度 30m，控制掘进巷道正前 30m 的局部窝水，达 到探放水的目的。 2.3 右侧边眼的布置：距底壁各 1m，探眼方向 4600与巷道的 走向夹角 300，与水平面上仰夹角 4，探进深度 30m,控制掘进 巷道右侧以外 10m 的局部窝存水，达到探放水的目的。 2.4 左侧边眼的布置：距底壁各 lm，探眼方向 4600与巷道水 平面夹角 4，探进深度 30m。控制巷道左侧 10m 以外的局部窝存水， 达到探放水的目的。 3、顺槽(同层)巷道探水孔的布置 3.1 预探钻孔的布置 3.1.1 探水钻眼 3 个，靠近煤层底板 1.Om 处。 3.1.1.1 中间眼：水平方向 4600，钻眼与水平面上仰角 0 57，探进探度 30m，探到终止距二 1 煤层顶板 0.3m，达到探放水的 目的。 3.1.1.2 左侧边眼：水平方向 4600，钻眼与水平面上仰角 057，探进深度 10m，探到终止控制巷道外 lOm，距二 1 煤底板 0.3m，达到探放水的目的。 3.1.1.3 右侧边眼：水平方向 5200，钻眼与水平面上仰 0 57，探到终止控制巷道外 lOm，距煤底板 0.3m，达到探放水的目的。 3.1.2 探进深度 30m，掘进深度 10m 严禁超标掘进。 3.2 绝对控制钻眼布置方法 14 3.2.1 探水钻眼 3 个，靠近煤层底板 1m 处。 3.2.1.1 中间眼：水平方向 4900，钻眼与水平面上仰角 0 57，探进深度 30m，探到终止距煤底板 0.3m，探放局部窝水。 3.2.1.2 左侧边眼：水平方向 4600，钻眼与水平面上仰角 057，探进深度 30m，探到终止控制巷道外 10m，探放局部窝水。 3.2.1.3 右侧边眼：水平方向 5200，钻眼与水平面上仰角 057，探进探度 30m，探到终止控制巷道外 10m，探放局部窝水。 3.2.2 探进深度 30m，掘进探度 10m 严禁超标掘进。 4、顺槽(同层)巷道探水孔的布置 4.1 预探钻孔的布置 4.1.1 探水钻眼 3 个，靠近煤层底板 1m 处。 4.1.1.1 中间眼：水平方向 5000，钻眼与水平面上仰角 0 57，探进探度 30m，探到终止距煤层顶板 0.3m，达到探放水的目的。 4.1.1.2 左侧边眼：水平方向 4700，钻眼与水平面上仰角 057，探进深度 10m，探到终止控制巷道外 lOm，距 5#煤底板 0.3m，达到探放水的目的。 4.1.1.3 右侧边眼：水平方向 5000，钻眼与水平面上仰角 057，探到终止控制巷道外 lOm，距煤底板 0.3m，达到探放水的 目的。 4.1.2 探进深度 30m，掘进深度 10m 严禁超标掘进。 4.2 绝对控制钻眼布置方法 15 4.2.1 探水钻眼 3 个，靠近煤层底板 1m 处。 4.2.1.1 中间眼：水平方向 5000，钻眼与水平面上仰角 0 57，探进深度 30m，探到终止距煤底板 0.3m，探放局部窝水。 4.2.1.2 左侧边眼：水平方向 4700，钻眼与水平面上仰角 057，探进深度 30m，探到终止控制巷道外 10m，探放局部窝水。 4.2.1.3 右侧边眼：水平方向 5000，钻眼与水平面上仰角 057，探进探度 30m，探到终止控制巷道外 10m，探放局部窝水。 4.2.2 探进深度 30m，掘进探度 10m 严禁超标掘进。 5、顺槽(同层)巷道探水孔的布置 5.1 预探钻孔的布置 5.1.1 探水钻眼 3 个，靠近煤层底板 1m 处。 5.1.1.1 中间眼：水平方向 5100，钻眼与水平面上仰角 0 57，探进探度 30m，探到终止距二 1 煤层顶板 0.3m，达到探放水的 目的。 5.1.1.2 左侧边眼：水平方向 4800，钻眼与水平面上仰角 057，探进深度 10m，探到终止控制巷道外 lOm，距二 1 煤底板 0.3m，达到探放水的目的。 5.1.1.3 右侧边眼：水平方向 5400，钻眼与水平面上仰角 057，探到终止控制巷道外 lOm，距 5#煤底板 0.3m，达到探放水 的目的。 5.1.2 探进深度 30m，掘进深度 10m 严禁超标掘进。 5.2 绝对控制钻眼布置方法 16 5.2.1 探水钻眼 3 个，靠近煤层底板 1m 处。 5.2.1.1 中间眼：水平方向 5100，钻眼与水平面上仰角 0 57，探进深度 30m，探到终止距二 1 煤底板 0.3m，探放局部窝水。 5.2.1.2 左侧边眼：水平方向 4800，钻眼与水平面上仰角 057，探进深度 30m，探到终止控制巷道外 10m，探放局部窝水。 5.2.1.3 右侧边眼：水平方向 5400，钻眼与水平面上仰角 057，探进探度 30m，探到终止控制巷道外 10m，探放局部窝水。 5.2.2 探进深度 30m，掘进探度 10m 严禁超标掘进。 (四)掘进工程达不到预计标高时，探掘出水可利用掘进的工程 做临时储水，但必须控制放水量，加强排水设备，保证满足排水系统 供电，停止其它生产区域的供电，可调动其它区域的设备服务于排水。 掘进到水平标高时，探掘出水时，须先做主、付水仓(主水仓规格 2m2.5m2Om、副水仓规格 2m2.5ml5m、总额 203m3)移动配电站 高在水仓附近，按主探水要求 (一)项配备所有固定设备。 (五)探放水工程必须有矿长负责，有一名副矿级领导亲自抓，设 一名专职技术人员，结合施工单位负责人，按照探放水、探眼布置方 法，进行定位、定向、定上仰角度。规定探进深度，必须按设计要求， 执行预控制，绝对控制的原则要求，探进深度，超前掘进进度。 (六)建立完善的探放水台帐，标准详细的探水时间精确到分钟， 详细记录监视人员，定位、定向人员，钻探工姓名后备设施的齐全情 祝，并描述探眼，正常、异常情况。 (七)详细记录探水深度，计算垂直高差。 17 (八)每班将掘进进度报矿生产调度室，调度室向有关人员汇报， 准确掌握探进与掘进之间的关系。 (九)出现上采层松软、片断、巷道变冷、挂红、挂汗、异常响音 严禁爆破。 (十)探放水钻探出水，不准拔出钻杆，并把临头煤壁打 4 至 5 根， 直径不小于 2Ocm，园拉柱贴紧煤壁，加背厚度不低于 15cm 的背板打 紧背牢，时刻观察涌水量大小，掌握放水量小于排于能力的 30%。在 难以控制涌水量的情况下，加强排水措施，控制涌水威胁。 (十一)探出水由瓦斯检查工现场监测、监视有害气体量及变化， 把水流情况及有害气体情况随时向调度室汇报。 (十二)水流凶猛，撤离所有工作人员，工作人员按规定的避灾路 线撤离至安全地点。 (十三)如施工单位负责人，操作人员违背防探原则，造成水害事 故严加处罚，造成人易伤亡事故，移交司法机关追究刑事责任。 (十四)凡是通往探放水工程所有废异巷道必须打永久性闭墙。 第五章 水患防治的经济投入 一、防止水患规划 由矿井生产技术人员做每年、季、月度的防治水患规划，制定经 济预算，申报矿长审批。 二、 经济投入 1、每年按正常生产计划按吨煤售价的5%提起，专款专用，做防 治水患的准备资金。 18 2、保证正常资金投入，确保探水需要的设备的供给。 第六章 独立排水系统与供电 一、矿井独立排水系统 采用三级排水系统，井下按自然水平设有一、二、三，三个水仓 形成三级排水系统，矿井水逐级排出地面。每级水仓容量均为 1300 3，每个泵房均安装型号为125D256水泵各3台，一台使用， 一台备用，一台检修，配套电机功率为55KW，单台排水能力为 101 3/。排水管路选用D133无缝钢管2趟。工作水泵和备用水泵均 能在20小时内排完矿井正常涌水量。排水管路能力能配合工作泵及备 用泵在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量；排水泵采用双回路供 电，排水系统符合煤矿