离石炭窑坪煤业有限公司d1004工作面探放水安全技术措施

第一章第一章 概况概况 第一节第一节 D1004D1004 工作面位置工作面位置 D1004 采煤工作面地面北到 X:4150772；东到 Y:19514980(十顺)；南到 X:4149567（采区回风巷） ；西到 Y:19514770（九顺） 。D1004 采煤工作面即将开采煤层为 10 号 煤层。 第二节第二节 探放水目的探放水目的 由相邻矿井积水图知，我矿 D1004 采煤工作面上部、北部、 东部有原永盛煤业 4 号煤采空区，4 号煤为 10 号煤上覆煤层。 为了强化安全管理，严格执行“预测预报、有掘必探，先探后 掘，先治后采”的原则，杜绝矿井水灾事故的发生，特编制 D1004 采煤工作面探放水安全技术措施，目的是探放 D1004 采 煤工作面上覆原永盛煤业 4 号煤采空区积水。 第二章第二章 水文地质情况水文地质情况 第一节第一节 井田主要含水层井田主要含水层 井田主要含水层有第三系上新统砾石含水层、二叠系下统 下石盒子组砂岩含水层（K4） 、二叠系下统山西组砂岩含水层 （K3） 、石炭系上统太原组灰岩、砂岩含水层、奥陶系中统石灰 岩含水层。在这些主要含水层中，奥陶系灰岩含水较丰富，但 2 其静水位低于 10 号煤层标高，对开采无影响；太原组灰岩含水 层较丰富，对开采影响较大；其他含水层富水性差，含水微弱， 对开采影响很小或无影响。 第二节第二节 井田主要隔水层井田主要隔水层 井田内主要隔水层有三层，第一层为 4 号煤和 6 号煤之间 以泥岩为主的隔水层；第二层为 10 号煤到本溪组顶部以粘土岩、 泥岩为主的隔水层；第三层为本溪组下部以泥岩、粘土岩、铝 土岩为主的隔水层。 第三节第三节 采空区范围采空区范围 D1004 采煤工作面北部原永盛煤业 4 号煤采空区最高标高 为+979.5m,最低标高为+949.3m，采空区水头高度为 30m,积水 面积为 84372m2；D1004 采煤工作面东部原永盛煤业 4 号煤采空 区最高标高为+979.5m,最低标高为+961.8m，采空区水头高度为 18m,积水面积为 55547m2；D1004 采煤工作面上部原永盛煤业 4 号煤采空区最高标高为+948m,最低标高为+936.6m，采空区水头 高度为 11.4m,积水面积为 33857m2。 第三章第三章 探放水前的准备工作探放水前的准备工作 第一节第一节 供电供电 我矿具有双回路供电系统，一条来自大土河焦化有限公 司发电厂，来电电压为 10KV；一条大土河焦化有限公司 3 110KVA 变电站，来电电压为 10KV；矿井供电电源可靠，井下设 有中央变电所和采区变电所，探水钻机供电电源来自采区变电 所，来电电压为 660V。 第二节第二节 排水排水 我矿井下建立井底水仓和采区水仓。根据钻孔高差可直 接将探放出的水引到中央水仓。 我矿中央水仓位于副井井底，主、副水仓有效容积为 560m3，中央水泵房安设 3 台 D85-455 型离心式排水泵，一台 工作，一台备用、一台检修，额定流量为 Qe=85m3/h，额定杨 程 He=225m，额定效率 e=72%，额定的汽蚀余量(NPSH) r=4.2m。配套的 YBZ-280M-2 型防爆三相异步电动机，功率 90kW，电压 660V，电机转速 2970rpm，d=90%，cos=0.91。 在副井井筒敷设 2 趟排水管，排水管径：1084mm，管路长 为 360m，一趟工作，一趟备用。 采区主、副水仓容积 778 m3，安设同等能力的清水离心式排 水泵三台，两台工作，一台备用，水泵型号 5DA-83，功率 37KW；流量：108m3/h；扬程：60m；排水管：1084 二趟； 管路长 1520m。在 D1004 采煤工作面十顺进风顺槽建立临时水 仓，布置一趟排水管路，通过风泵把水排到采区水仓。 我矿现正常涌水量为 23.21 m3/h，另检测报告提供三台水泵 的实测流量为：1#68.9 m3/h，2#为 72.1 m3/h，3#为 58.2 m3/h。 4 中央水仓水泵是否满足要求计算及说明： 1、校验 1#水泵 正常涌水量时，20h 排水量：68.920=1378 m3 平均排水量：1378/24=57.4 m3/h 富余排水量：57.423.21=34.17 m3/h 每天富余排水量：34.1720=683.4 m3 2、校验 2#水泵 正常涌水量时，20h 排水量：72.120=1442 m3 平均排水量：1442/24=60.08 m3/h 富余排水量：60.0823.21=36.87 m3/h 每天富余排水量：36.8720=737.4 m3 3、校验 3#水泵 正常涌水量时，20h 排水量：58.220=1164 m3 平均排水量：1164/24=48.5 m3/h 富余排水量：48.523.21=25.29 m3/h 每天富余排水量：25.2920=505.8 m3 4、校验 1#和 3#水泵 正常涌水量时，20h 排水量：（58.268.9）20=2542 m3 平均排水量：2542/24=105.9 m3/h 富余排水量：105.923.21=82.7 m3/h 每天富余排水量：82.720=1654m3 5、校验 1#和 2#水泵 5 正常涌水量时，20h 排水量：（72.168.9）20=2820 m3 平均排水量：2820/24=117.5 m3/h 富余排水量：117.523.21=94.29 m3/h 每天富余排水量：94.2920=1885.8m3 6、校验 2#和 3#水泵 正常涌水量时，20h 排水量：（58.272.1）20=2606 m3 平均排水量：2606/24=108.58 m3/h 富余排水量：108.5823.21=85.37 m3/h 每天富余排水量：85.3720=1707.4m3 由以上计算可知：单台水泵每天富余排水量为： 25.2920=505.8 m3 两台水泵每天富余排水量为：82.720=1654 m3 若在探水过程中出水钻孔涌水量不大于 25.29 m3/h 时，一 台水泵工作即可满足排水要求；若钻孔涌水量大于 25.29 m3/h 且小于 82.7 m3/h 时，两台水泵同时工作即可满足排水要求； 若排水量大于 82.7 m3/h 时，要通过放水阀门控制放水量，使 其达水泵排水能力。 第三节第三节 钻机检修钻机检修 在进行探放水施工前，必须对钻机、钻杆进行检修，发现问 题立即处理，并备好一些钻机易损件。 第四章第四章 探放水方案的确定探放水方案的确定 6 第一节第一节 探水位置的确定探水位置的确定 在十顺东帮，距开切眼北帮 80m 处设置探水钻场 1，在钻 场内布置三个钻孔。钻场规格：长 5.0m宽 4.0m高 2.8m； 在十顺东帮，距开切眼北帮 244m 处设置探水钻场 2，在钻场内 布置三个钻孔。钻场规格：长 5.0m宽 4.0m高 2.8m；在十 顺西帮，距采区回风巷 439m 处设置探水钻场，钻场内布置 3 个 钻孔。钻场规格：长 5.0m宽 4.0m高 2.8m。 第二节第二节 探放水钻孔布置探放水钻孔布置 D1004 采煤工作面上覆原永盛煤业 4 号煤采空区积水区域 与十顺掘进巷道成一定的角度，因此确定在十顺进风顺槽布置 向上的钻孔进行探放水。 1、探放水设备简介 钻机型号：ZDY1250 功率：22KW 最大钻进深度： 200 米。 2、钻孔直径：开孔直径 89mm，终孔直径 59mm。 3、钻杆、钻头准备：钻杆：100根、 50、1000mm/根； 钻头： 两个， 75。 第三节第三节 采空区积水量估算采空区积水量估算 D1004 采煤工作面北部 4 号煤采空区积水量： W=k.m.s/cos 式中：W静态储水量，m3； 7 K充水系数； m4 号煤厚度，m； s采空区平面积，m2； 4 号煤煤层倾角； 则：W=k.m.s/cosa =0.51.884372/cos7m3 =76505 m3 D1004 采煤工作面东部 4 号煤采空区积水量： W=k.m.s/cos 式中：W静态储水量，m3； K充水系数； m4 号煤厚度，m； s采空区平面积，m2； 4 号煤煤层倾角； 则：W=k.m.s/cosa =0.51.855547/cos7m3 =50368m3 D1004 采煤工作面上部 4 号煤采空区积水量： W=k.m.s/cos 式中：W静态储水量，m3； K充水系数； m4 号煤厚度，m； 8 s采空区平面积，m2； 4 号煤煤层倾角； 则：W=k.m.s/cosa =0.31.833857/cos7m3 =20466 m3 2、探水巷道的说明： 巷道名称：D1004 采煤工作面十顺进风顺槽，十顺探水钻 场 1 处 10 号煤层顶板标高为 875.1m；探水钻场 2 处 10 号煤层 顶板标高为 868.3m；探水钻场 3 处 10 号煤层顶板标高为 831.7m。 3、探水钻孔的数目、方位、仰角、设计深度等： 探水钻场 1 钻孔的数目、方位、仰角、设计深度： 1 号钻孔方位角 338，仰角 35，设计深度 130m； 2 号钻孔方位角 328，仰角 35，设计深度 129m； 3 号钻孔方位角 339，仰角 35，设计深度 127m； 探水钻场 2 钻孔的数目、方位、仰角、设计深度： 1 号钻孔方位角 270，仰角 35，设计深度 141m； 2 号钻孔方位角 97，仰角 35，设计深度 140m； 3 号钻孔方位角 83，仰角 35，设计深度 140m； 探水钻场 3 钻孔的数目、方位、仰角、设计深度： 1 号钻孔方位角 330，仰角 35，设计深度 129m； 2 号钻孔方位角 318，仰角 35，设计深度 131m； 9 3 号钻孔方位角 343，仰角 35，设计深度 131m； 附：附：1 1、大土河永娜煤业、大土河永娜煤业 D1004D1004 采煤工作面探放水钻孔平面采煤工作面探放水钻孔平面 布置图（布置图（1 1：10001000） 2 2、大土河永娜煤业、大土河永娜煤业 D1004D1004 采煤工作面探放水钻孔布置采煤工作面探放水钻孔布置 局部剖面图局部剖面图 第四节第四节 钻孔出水量及放水量估算钻孔出水量及放水量估算 1、单孔出水量估算： 探水钻场 1 钻孔出水量：q=60c.w.(2gh)1/2 式中：q单孔出水量，m3/min； C流量系数； W钻孔断面积，m2； g重力加速度，m/s2； h积水压头高度，m； 则：q=60c.w.(2gh)1/2 =600.620.00622(29.8104.6)1/2 m3/min=10.5m3/min 探水钻场 2 钻孔出水量：q=60c.w.(2gh)1/2 式中：q单孔出水量，m3/min； C流量系数； W钻孔断面积，m2； g重力加速度，m/s2； 10 h积水压头高度，m； 则：q=60c.w.(2gh)1/2 =600.620.00622(29.892.6)1/2 m3/min=10 m3/min 探水钻场 3 钻孔出水量：q=60c.w.(2gh)1/2 式中：q单孔出水量，m3/min； C流量系数； W钻孔断面积，m2； g重力加速度，m/s2； h积水压头高度，m； 则：q=60c.w.(2gh)1/2 =600.620.00622(29.886.4)1/2 m3/min=9.5m3/min 2、平均放水量计算： 探水钻场 1 钻孔平均放水量：Q=W/t+Q动 式中：Q平均放水量，m3/min； W静态储水量，m3； t放水时间，d； Q动补给量，m3/min； 则：Q=W/t+Q动 =84372/(24603)+0.0097 m3/min =19.5 m3/min 11 探水钻场 2 钻孔平均放水量：Q=W/t+Q动 式中：Q平均放水量，m3/min； W静态储水量，m3； t放水时间，d； Q动补给量，m3/min； 则：Q=W/t+Q动 =55547/(24603)+0.0097 m3/min =12.9 m3/min 探水钻场 3 钻孔平均放水量：Q=W/t+Q动 式中：Q平均放水量，m3/min； W静态储水量，m3； t放水时间，d； Q动补给量，m3/min； 则：Q=W/t+Q动 =33857/(24603)+0.0097 m3/min =7.8 m3/min 第五章第五章 探放水安全措施探放水安全措施 第一节第一节 施工前的安全措施施工前的安全措施 1、我矿 10 号煤距永盛煤业 4 号煤垂直高度约 82m，水压比 较大，因此钻孔口防水阀门选型压力要充分考虑水压。 12 2、认真检查排水设备、设施、水沟、水仓，有问题及时排 查，确保探放水期间矿井排水不出现问题。 3、准备堵水材料。在探水地点应备用一定数量的坑木、麻 袋、木塞、木板、黄泥、棉线，锯，斧等，以便出水或来压时 应急使用。 4、检查瓦斯。瓦斯浓度超过安全规定时应停止工作，及时 加强通风。 5、检查水沟。巷道水沟中的浮煤、碎石等杂物，应随时清 理干净。若水沟被冒顶或片帮堵塞时，应立即修复。 6、检查安全退路。即避灾路线内不许有煤炭、木料、矿车 等阻塞，要时刻保证畅通无阻。 7、探水地点或附近要安设电话或派专人联络，以便与调度 室和井底泵房联系。 第二节第二节 施工中的安全措施施工中的安全措施 1、在钻场内开孔时，孔径应大于套管直径12级，钻至8m 后，将孔内冲洗干净安装套管。安装时，应用木楔把套管周围 背住，然后注浆使套管与孔壁间充满水泥浆。待套管周围水泥 浆凝固后用水压进行耐压试验，其压力要大于预计压力的2.5倍， 耐压试验不得低于1小时。若套管外的放水孔不漏水时，方可开 始施工探水钻孔。 2、钻探司机应站在钻机后施工，防止钻杆顶人或钻进过 程中伤人事故的发生，其他人员在其他安全地点按规定工作。 13 3、钻探过程中，钻探司机要配备便携式瓦检仪。 4、采煤工作面及探放水施工地点确保正常通风，严禁无风 和微风作业。 5、探放水施工过程中瓦斯员必须跟班作业，除每班三次检 查外，瓦斯员必须保证在工作面，以便随时检查有毒有害气体 浓度，防止空气质量异常。 6、通风队安排专职瓦斯员对探放水点及其 20m 范围内的瓦 斯进行循环检查，瓦斯浓度达到 0.5%以上时必须停止钻机进行 处理。 7、安质科指定专职或兼职安监员对探放水工作的过程进行 全过程的监督，发现隐患及时进行现场处理，现场未能处理的 必须及时汇报主管领导和矿调度值班中心，并填写隐患台帐， 对班与班之间存在的安全隐患必须进行监管。 第三节第三节 预透和透水措施预透和透水措施 1、加强出水征兆的观察，一旦发现异常应立即停止工作， 及时处理。情况紧急时必须立即发出警报，撤出所有受水威胁 地区的人员。 2、钻探过程中如有异常，应立即固定钻杆，切忌旋动起拔。 3、在探水过程中，必须有瓦斯检查员在现场值班，检查空 气成分。如果瓦斯或其他有害气体超过本规程有关条文规定时， 必须立即停止打钻，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室， 采取措施，进行处理。 14 4、探水地点要与相邻地区的工作地点保证通讯畅通，一旦 出水要马上通知水害威胁地区的工作人员撤到安全地点，如果 不能保证相邻地区工作人员的安全，探水期间直接受水威胁的 地区禁止施工。 5、原永盛煤业 4 号煤开采已多年停产，采空区积水很可能 有 H2S 存在，在开钻放水后其 H2S 可能超过煤矿安全规程的规 定 ，因此要购买硫化氢检测管，以便随时掌握有害气体情况。 5、在探放水过程中，受水威胁地区的所有施工人员都必须 掌握透水预兆，熟悉避灾线路和自救常识。 附：山西大土河永娜煤业附：山西大土河永娜煤业 D1004D1004 采煤工作面探放水避灾路采煤工作面探放水避灾路 线图（线图（1 1：10001000） 第六章第六章 探放水探放水组织组织机构机构 一、探放组织机构： 组长：李成云 副