矿区附近采空区探放水设计及安全技术措施

1、矿区附近采空区探放水设计及安全技术措施一概 况山西晋煤集团平陆晋平煤业有限责任公司兼并重组整合矿井位于平陆县曹川镇太寨、寺头村一带，距平陆县城直距46km，行政区划隶属平陆县曹川镇管辖。其地理位置为东经：1113150-1113311，北纬34 53-374 54。58井田中部有风（陵渡） 南（沟）公路东西向通过，矿井井口由 2 公里土路与该公路相接， 通过风南公路向西约 55 公里可达平陆县城与运（城）三（门峡）高速路相接，由运（城）三（门峡）高速路向北 40 公里可达大（同）风（陵渡）高速路、南同蒲铁路运城火车站。向南经黄河大桥可抵河南省三门峡市，与陇海铁路及连（云港）霍（城）高速公路联通

2、。由铁路、公路向东南可达中南及华东各省市。二地形地貌1、本井田地处中条山南麓，黄河北侧，隔黄河与河南省为邻，以低山丘陵为主的侵蚀山地地貌， 素有 “平陆不平沟三千 ”之称，井田内沟壑纵横，地形复杂，总的地势为南高北低。地形最高点为井田南部太寨山梁，标高为 649.2m，最低点为井田北界处曹家河床南岸， 标高为 362.3m，最大相对高差 286.9m，属低山区。2、井田内构造简单，主要为一轴向北西的背、向斜构造，地层倾角一般 5-8 。局部达 15，井田内发现 1 条逆断层及 2 条褶曲，未发现陷落柱构造，现将本井田构造叙述如下：（1）f1 逆断层位于井田西部边界， 302 号钻孔揭露， k2

3、 及 10 号煤层重复出现， 10 号煤层底板铝质泥岩与 k2 顶板粉砂岩接触。 f1 逆断层走向 n38w，倾向 sw，倾角 35，落差 h=25m，井田内延伸长度 550m。（2）褶 曲s1 向斜构造位于井田的中部，轴向n60-50 w，向 nw 仰起，两翼基本对称，地层倾角 5-8 ，轴长约 2.3km。s2 背斜构造位于井田的南部， 轴向 n84-68 w，向 se 倾伏，两翼基本对称，地层倾角 5-12 ，轴长约 1.8km。综上所述，井田构造属简单类。三井田水文地质1、本井田地处中条山南麓，黄河北侧，井田内地表河流不发育，大小沟谷多为干沟，只有雨季时才汇集洪水沿沟排泄，井田地表水向

4、北汇入曹河，向南汇入太寨河，曹河向东于南沟注入黄河，太寨河向南直接注入黄河，井田地表水属黄河水系。2、井田内各沟谷基本常年无水，遇雨季一泻而去，雨停后沟干或为细流，属季节性溪流。本井田保留的原龙潭沟煤矿的主平硐、副平硐、回风平硐口标高分别为406.78m、406.67m、408.16m 均高于所处地段曹河的最高洪水位（ 370m）。本井田井口不受洪水威胁。四主要含水层情况（一）井田的含水层自上而下有：1、第三、四系松散砂砾孔隙含水层松散含水层在区内发育，大面积出露。岩性为近代冲积砂砾层，透水性良好，直接接受大气降水及地表径流补给，厚度埋藏大时，该层为浅层含水较丰富的砂砾孔隙含水层。2、上石盒子

5、组底部k10 砂岩裂隙含水层黄绿色、灰白色中 细粒砂岩，稳定性差，常相变为粉砂岩，位于浅部裂隙风化带，含水丰富。3、下石盒子组 k8、k9 砂岩裂隙含水层岩性为灰白色、粗 中粒砂岩为主，以石英为主。受地形影响，接受大气降水及地表水补给差异性大，裂隙不发育，属富水性弱的裂隙含水层。4、山西组 k7 砂岩裂隙含水层岩性为灰白色中、细粒砂岩，以石英为主。受地形影响，接受大气降水及地表水补给条件差，裂隙不发育，该层属富水性弱的含水层。5、太原组 k2 石灰岩溶隙含水层岩性为深灰色，致密坚硬的石灰岩，为10 号煤层的直接充水含水层亦为煤系地层主要含水层，厚度1.92m 左右，裂隙不发育，钻进消耗量小于

6、0.5m3/h ，矿井涌水量 95m3/d144m3/d ，受地形影响， 大气降水及地表补给条件差，排泄条件好，所以其富水性弱。因此，该含水层为富水性弱的溶隙含水层。6、奥陶系中统石灰岩溶隙含水层奥陶系灰岩出露于井田东西部及黄河两岸，露头所见溶洞、裂隙发育。该层为煤系地层下伏的主要含水层，富水性弱，水位标高与黄河水位变化有关。 2010 年 4 月7 月山西克瑞通实业有限公司在本井田南西部补充勘探时施工了501 号探岩溶水位孔。 501 号孔揭露奥灰岩厚度419.15m，终孔层位 o2x。水位埋深 165.75m，水位标高 320.70m。o2f在钻进中钻进消耗量小于0.5m3/h ，岩芯鉴定

7、裂隙、岩溶不发育， 峰峰组为富水性弱的溶隙含水层。o2s 在钻进中钻进消耗量小于0.5m3/h ，岩芯鉴定裂隙、岩溶不发育，上马家沟组为富水性弱的溶隙含水层。o2x 在钻进中钻进消耗量小于1.0m3/h ，岩芯鉴定裂隙、岩溶较发育，从简易水位观测在下马家沟组 483.60m-570.00m 和 586.47598.65 出现漏水现象，推测为含水层段，下马家沟组为富水性弱的溶隙含水层。观测 o2f+o2s+o2x 混合水静止水位埋深 165.75m，水位标高 320.70m。据 501 号孔 o2f+o2s+o2x混合水静止水位标高控制本井田奥灰水水位标高为 319-323m。（二）主要隔水层情

8、况1、石炭系中统本溪组由铝质泥岩及铝土矿层组成， 一般厚为 10m 左右，系一较好的隔水层。2、石炭系上统太原组主要由具有可塑性的泥岩、砂质泥岩组成，各层砂岩及石灰岩间均有泥岩分布，一般厚度2m 至数米不等，可起到良好的层间隔水作用。（三）矿井水文地质类型1、受采掘破坏和影响的含水层k2灰岩为10 号煤层的直接充水含水层亦为煤系地层主要含水层，厚度1.92m 左右，裂隙不发育，钻进消耗量小于0.5m3/h ，矿井涌水量95m3/d 144m3/d ，受地形影响，大气降水及地表补给条件差，排泄条件好，所以其富水性弱。按照煤矿防治水规定第一分类依据属简单类。2、矿井及周边老窑水分布状况据矿井在生产

9、过程中调查，井田北部边缘，曹家河南侧，小窑破坏区及老系统有 2 处积水区，推测积水115070m3，未进行钻探验证，积水位置边界和水量不可靠， 存在突水危险。物探 6 个积水区，面积约 3.095万平方米。按照煤矿防治水规定第二分类依据属复杂类。3、矿井涌水量整合后的矿井年生产能力为45 万 t/a ，10 号煤层正常涌水量477m3/d ，即 19.88m3/h ，最大涌水量为 723m3/d，即 30.13m3/h ，远小于分类标准 180m3/h ，按照煤矿防治水规定第三分类依据属简单类。4、突水量该矿自开采 10 号煤层以来未发生突水事故，巷道揭露各含水层时，淋水均较大。按照煤矿防治水

10、规定第四分类依据属简单类。5、开采受水害影响程度10 煤层采空区积水及地表水是10 煤层采掘工程的主要水害，10 煤层采掘工程受老窑积水水害影响大，威胁矿井安全。按照煤矿防治水规定第五分类依据属复杂类。6、防治水工作难易程度针对本矿矿井水文地质特征，按照煤矿防治水规定要求，认真做好井上、井下水文地质和防治水工作，重点做好对采空区积水、构造水、地表水的防探工作。防治水工作的重点，严格执行“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的防治水制度。认真做好防水、探水、疏防及排水工作。总的认为，防治水不易于进行。按照煤矿防治水规定第六分类依据属复杂类。综合以上阐述，针对分类依据第二条的评述，按分类依据就

11、高不就低的原则，建议本矿开采10 号煤层，矿井水文地质类型定为复杂类。详情见下表：10 号煤层矿井水文地质类型划分项目煤矿情况类别受采掘破坏或影响的含水层及水体含水层性质及补给条件受采掘破坏或影响的空隙、裂隙、岩溶含水层，补给条件差，补给来资源少简单单位涌水量（ ls. m）弱简单矿井及周边老空水分布状况据矿井在生产过程中调查，井田北部边缘，曹家河南侧，小窑破坏区及老系统有 2 处积水区，推测积水 115070m3，未进行钻探验证，积水位置边界和水量不可靠，存在突水危险。物探6 个积水区，面积约 3.095 万平方米。复杂矿井涌水量（m3h）正常 q119.88(水文地质比拟法预计 )简单最大

12、 q230.13(水文地质比拟法预计 )突水量 q3（m3h）无简单开采受水害影响程度采掘工程受水害影响大复杂防治水工作难易程度防治水工作不易进行复杂矿井水文地质类型复杂（四）矿区附近采空区积水现状1、根据我矿 10#煤层采掘工程平面图原采空区分布情况和山西省煤炭地质物探测绘院物探成果平面图可知，我矿区北部采空区内有6 处积水区，其中： js1、js2、js5、js64 处积水区距现施工副平硐井筒较远，对副平硐的施工不构成威胁。js3 积水区位于副平硐的右下部距副平硐虽较近但积水区位置较低，暂时无法对其进行探放。目前，js4(标高为+370m)积水区对副平硐施工有影响，故此处为本次探放水设计的

13、主要区域。五探放水工作面钻孔布置及主要参数设计根据 10#煤层成果平面图结合实测巷道布置图可知，副井 2#横川附近渗水处顶板标高约为 +389m,井底车场落平处顶板标高约为 361m,两处落差约为 28m 的现场实际情况制定探放水设计：1、拟在副井井底车场落平处（即巷道520m 处、消防材料库通道正对面），在井底车场巷道的右帮打眼放水，1#孔坐标为：（x:3864888.088,y:19549732.908），方位角为300，仰角为18- 20 ，距底板 2.3 米处打眼钻进，钻孔深度为85m 或 95m;2#孔坐标为：（x:3864887.825,y:19549733.337），方位角为27

14、0，仰角为18- 20 ，距底板 2.3 米处打眼钻进；钻孔深度为85m 或 95m。具体见下表：井底车场附近采空区探放水钻孔具体参数表孔号位置（ m）设计孔深（ m）方位角（ ）坐标设计仰俯角（ ）1#巷道东帮，距巷道底板 2.3m85m-95m300x:3864888.088 y:19549732.908+18 -+20 2#巷道东帮，距巷道底板 2.3m85m-95m270x:3864887.825 y:19549733.337+18 -+20 六探放水前的准备工作（一）、探放水队伍及人员配备为全面贯彻落实此次省级煤矿全面整治督察组提出的探放水建议，依据“预测预报、有掘必探、先探后掘、先

15、治后采 ”的探放水原则，严格执行探掘分离制度。我矿组建此次探放水队伍，探放水总负责人为田保国，安全负责人为王海鹏，技术负责人为张亚东，探放水队分为三个班组，每个班组设班长一名，探放水工 2 名，机电工、安监员和瓦检员各一名，负责本职岗位工作；设部室跟班干部一名，负责生产协调和安全督查。附：组织机构图。（二）、供电准备由中央变电所 8 号开关供出 660v 电压供给钻机工作，检查供电电源是否有效，探水设备及排水设备在施工前接电试运行，以保证探放水时正常运行。（三）、探放水设备及材料的配置1、探水钻机：探水钻机型号为zdy-1200s 型，配套三台液压泵（功率为 22kw）。2、钻杆每节长度为1

16、米，直径为 62.5mm的合金钻杆，钻头直径为 94mm，成孔直径为 100mm探.水工作地点配置钻杆数量不少于200根，钻头不少于3 颗。3、辅助材料：配足设备所需的零配件（如封口管、阀门等）和固定设备所需的板梁和方木。（四）、排水设施副井两个探放水点均位于井底水仓附近， 排水设施采用 “三泵二管 ”（一用、一备用、一检修，两趟排水管路） 。水泵型号为 md46-303，功率为 22kw；水管直径 80mm；提前清理畅通探放水点水直通水仓的水沟。（五）、具体准备工作1、探放水期间将井底水仓内的积水排至最低水位线。2、放水地点必须具备以下条件： 保证工作面附近支护完好、 退路畅通，并保证探放水

17、及现场人员熟悉避灾路线。附避灾路线图。3、在组织探放水工作前，要求探放水人员将打钻所需的材料及工具，设备准备到位，不能因为准备工作的原因而影响施工。4、钻机及其附属设施及各部件间连接要牢固可靠，并在每次使用前检查，确保施工的安全。5、每次开钻前，检查钻杆接头的牢固情况，严防脱钻事故的发生；钻杆要达到不堵塞、不弯曲、丝口不磨损。6、在组织施工前，要求施工人员对钻机附近10 米范围内的巷道支护进行检查，发现巷道支护受损的及时处理并加强支护，并打好立柱和挡板。7、探眼前，在消防材料库通道西口和中央水泵房通道西口用防水沙袋垒砌成 1.2m 高、 0.8m 厚的挡水墙。8、保持钻场有足够的安全空间，便于

18、施工。9、在巷道低洼处非人行侧及时挖好水仓，清理好临时水沟，确保排水畅通无阻。10、在打钻地点附近安设专用电话及报警装置，并保证随时与调度室联系。11、技术人员和跟班干部必须亲临现场，依据设计，确定主要探水钻孔位置、方位，深度以及钻孔数目。12、排水系统：放水前必须接通主、备用排水管路两趟，根据我矿实际情况，经过计算得知我矿最大排水量为92m?;/h 满足探放水时最大排水需求。13、放水必须在保证上述工作完成并经由基建调度部、机电部、安全监察部、通风部现场验收合格并签字后方可进行。14、工作面放水时必须停止该区域内其它任何工作，撤出井底除放水人员以外的其他人员。七、探放水安全技术措施1、探放水

19、前要对工作面认真检查，防止因钻机振动出现砌碹巷道掉矸现象。2、钻机安装使用安全技术措施（1）安装前要检查、整修设备，并检查加固钻场及周围支架，防止冒顶片帮；清理各种脏杂物，挖好清水池和疏水沟。（2）由施工队电工负责接好供电线路，施工所有电气设备（开关、电机、接线盒等）都必须防爆，保证钻机配备电安全、可靠、缆线吊挂整齐，符合规定。（3）确保通风正常，在打钻过程中不准停风。（4）施工前由调度室安排在该施工段安装一部电话， 并确保通讯正常。（5）施工前，先将钻机摆正、支垫平稳，调整好施工方位，确认无误后，方可打牢钻机压柱，并用铁丝将压柱互相绑牢固，确认安全无误后，方可进行施工操作。（6）施工前，施工

20、人员必须先调整好钻孔施工倾角，并反复校正，确认无误后，方可紧固螺丝进行固定。（7）钻机施工人员在施工中都必须站于钻机两侧操作，钻机正、后方禁止站人。（8）施工人员必须持证上岗，坚守工作岗位，严禁钻机在无人照看的情况下运转，严禁无水钻进。（9）施工中，用开口扳手拧卸钻杆时，操作人员必须相互打招呼，注意力集中，人身避于侧方，以防拧卸过程中扳手反弹伤人。施工时操作人员必须站在钻机两侧，严禁正对钻孔方向。（10）钻孔施工期间，必须有部室人员专人跟班，负责施工中安全工作，同时，施工人员必须搞好自身安全工作。（11）钻进仰角超过 25 度时，不准在套管正下操作，以免套管滑落打伤人员。（12）钻孔若进入煤层

21、， 打完后立即封孔测压， 测定煤层的甲烷压力。甲烷压力 p0.74mpa，煤层无突出危险，若甲烷压力 p0.74mpa，有突出危险，立即制定综合防突措施报矿技术负责人审批实施。（13）当施工地点发生突然停风或巷道风流中瓦斯浓度超过 1%时，施工人员必须立即停止打钻，迅速切断钻机电源，撤到地面，同时向有关单位汇报，待施工地点恢复供风后，瓦斯浓度降到 1%以后方可进入施工。（14）施工中，发现钻孔内喷煤或水压突然增大时，施工人员必须立即停止钻进，严禁撤出钻杆， 同时切断钻机电源， 采取措施进行处理，因钻孔喷孔而导致巷道风流中瓦斯浓度超过 1%时，所有施工人员必须全部撤出地面，同时向矿调度室汇报，当

22、钻孔瓦斯压力降低不再出现喷孔现象，巷通风流中瓦斯浓度降到 1%以下后方可恢复施工。（15）钻孔终孔时必须经验收人员验收，并向调度室汇报，钻孔终孔后必须及时封孔，封孔长度不得小于 5 米，严格执行一孔一封制，封孔必须严密不漏气，且钻孔外端安装压力表，由专人观察压力表变化情况并做好记录。（16）每班施工结束后，施工人员必须及时清理现场，搞好文明生产工作，并将控制钻机的开关手把打到断电位置，下班后，必须及时详细填写钻孔施工原始记录。（17）施工前，施工人员必须刨一条毛水沟或用软管将施工返水引入水沟，并及时排出，严禁水淹巷道。（18）在施工中，因施工用水，用电不正常，汇报矿调度室，矿调度室协调处理，及

23、时解决。3、钻机停机时，必须挂闭锁停电牌。4、受水威胁区域的探放水人员及其他施工人员必须学习掌握报警信号及避灾路线。5、探放水人员必须按照批准的设计施工，未经审批单位允许，不得擅自改变设计，配备专职钻机操作人员且必须做到持证上岗。6、安装封口管，封口管安装角度与探水钻钻进角度一致，选用比探水钻钻杆直径大的钢管，据实际情况选用直径为80mm 的钢管，封口管长度为 5 米，用涂有树脂胶的封口带把封口管固定到煤帮中，角度与探水钻眼角度一致，并在封口管流水口处安设阀门。7、探水时每班必须安排跟班干部和专职瓦检员和专职安监员。瓦检员检查瓦斯、二氧化碳情况，如瓦斯浓度超过1%或其他有害气体浓度超标时，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员并报矿调度室，安监员负责现场施工安全。8、探放水过