介休鑫峪沟东沟煤业矿井防治水设计.doc

山西介休鑫峪沟东沟煤业有限公司矿井防治水设计第一章 水文地质第一节 井田含水层 1、奥陶系中统碳酸盐岩岩溶裂隙含水层段本组为煤系地层之基底，岩性为海相厚层状石灰岩，主要成分为碳酸钙，因其易为水侵蚀溶解，在深部岩溶、裂隙十分发育，甚至使上部岩层塌陷而成柱状陷落。从区域特征来看，本层段是主要的地下含水层段。本次勘探在井田内施工2-1号水文孔，钻孔抽水试验结果，峰峰组上马家沟组含水层段水位标高919.96 m，单位涌水量为0.07146 l/sm,渗透系数为0.02547m/d，水温13，水质类型为重碳酸钾钠型，矿化度0.426 g/l。富水性强。据分层抽水试验结果，峰峰组含水层水位标高985.62m，单位涌水量0.00791 l/sm,渗透系数为0.008002m/d，水质类型为hco3-，so42-，cl-ca2+，mg2+型水。本井田奥灰水位标高919.96 m，2-1钻孔以西11号煤层底板标高为540 m-920 m，为奥灰水位带压区。2、石炭系上统太原组的碳酸盐岩岩溶裂隙含水层段本层段仅在井田南部有小面积出露，以34层石灰岩夹泥岩、砂岩及煤层为主，其中最下一层k2石灰岩一般厚2.40 m-3.00 m，岩溶较为发育，富水性较好；其余三层石灰岩（k2上、k3 和k4）富水性稍差。 3、二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层段含水层以细中粒砂岩为主，属弱富水含水层。2-1号水文钻孔对山西组和太原组进行了混合抽水试验，水位标高1052.30 m，单位涌水量0.001092 l/sm,渗透系数为0.001428m/d,总硬度1245.48mg/l，ph值8.26，水温12，水质类型so42-.hco3-.cl-ca2+.mg2+.k+na+。4、二叠系上、下石盒子组砂岩裂隙含水层段岩性以泥岩、砂岩互层或泥质岩类夹砂岩为主，由于遭风化剥蚀，风化裂隙发育，为大气降水的入渗补给创造了条件，大部分泉水都出露于该地层中，单泉流量0.046 l/s0.8 l/s。据区域钻孔抽水资料，单位涌水量0.019 l/sm ，属弱富水含水层。5、第四系松散层类孔隙含水层段第四系中、上更新统地层零星分布于井田内的梁峁地段，含水层岩性主要为砂、砾石层，连续性较差，补给条件较好，但多为透水不含水岩层，局部地段含水，含水微弱。三、主要隔水层1、二叠系上、下石盒子组泥岩隔水层二叠系石盒子组地层为一套泥岩、砂岩交互沉积地层，泥岩厚度大，且连续稳定，隔水性能好，是浅层地下水与煤系地层之间较好的隔水层。 2、本溪组泥岩隔水层本组岩性以铝土质泥岩、砂质泥岩、灰白色细粒砂岩及灰黑色薄层灰岩组成，平均厚41.93 m，无明显含水层存在，为煤系含水层段与奥陶系岩溶含水层段间的重要隔水层。4、 地下水的补、径、排条件岩溶水井田位于洪山泉域北部、泉水重点保护区南缘，其补给主要通过断裂带接受大气降水与地表水的入渗补给，水位标高约919.96 m左右。地下水接受补给后，沿层面裂隙和断层破碎带深部和侧向径流，补给洪山泉，加入区域地下水的循环。在沟谷切割处以泉的形式排出地表，补给松散岩类孔隙水。碎屑岩类裂隙水碎屑岩类裂隙水的补给主要来自裸露区大气降水和上覆松散层的入渗补给。受区域构造控制，地下水在重力作用下沿岩层裂隙顺层运动，或沿构造破碎带向深部和侧向径流，在沟谷切割处以泉的形式排出地表，或补给第四系松散岩类孔隙水。另外，主要排泄方式还包括生产矿井的矿坑排水和人工开采。松散岩类孔隙水松散岩类孔隙水除大气降水的垂直入渗补给外，有地表水入渗补给和基岩裂隙水的侧向补给。地下水的流向一般与地表水的流向大致相似，排泄方式除蒸发外，主要是人工开采或补给深层基岩裂隙水。5、 矿井充水因素分析1、地表水体对矿井开采的影响井田位于洪水泉排泄区，地表无大的水体。由于井田内地形坡度大，沟谷深切，加之煤矿采空导水裂隙带在局部通达地表，故存在地表水在局部向矿井充水的可能。2、直接充水含水层对煤层的充水影响井田内的9、11号煤层的直接充水含水层为富水的k2、k3、k4灰岩含水层，该含水层是对下组煤开采影响较大的含水层。在断层附近，由于构造对隔水层的破坏，使各含水层间产生横向及垂向水力联系。因此开采各煤层时矿井充水条件将发生较大转变，给矿井安全带来隐患。矿井生产时应予以重视。3、生产矿井充水条件井田外围原分布有1个生产矿井，井田内原有3座生产矿井，还有为数众多的小煤窑，开采的煤层主要包括5号、9号和11号煤层，开采深度一般在100 m300 m左右。井田西、南侧为山西介休大佛寺南窑头煤业有限公司，开采9号和11号煤层，各煤层开采水平低于本井田同一煤层标高，一般不会构成对本矿井未来煤层开采的影响。井田内断裂构造较为发育，断层带一般无胶结，富水条件好，往往沟通纵向上不同的含水层和横向上相邻地段的含水层，造成矿井局部集中充水。历史上，井田曾存在众多小煤窑，开采5号、9号和11号煤层，形成一定规模的古空区，古空区内有一定量的积水，加之井田岩层倾角较大，节理裂隙和断裂构造发育，雨季时大气降水向深部补给地下水，往往在短期内进入9号和11号煤层巷道和工作面，给矿井生产带来影响。4、矿坑充水因素分析本井田批准开采2号-11号煤层，其中5号煤层零星可采，9号和11号煤层全区稳定可采。主要可采煤层中，5号煤层以顶板充水为主，因其顶底板均为泥岩（或砂质泥岩），充水方式以构造节理裂隙和断层破碎带导水为主。5号煤层大多位于浅部，地表水和大气降水补给周期短，不同时间段矿井充水规模变化大。由于均为历史上小煤窑开采，顶板大多已冒落，其积水形式以冒落物孔隙积水为主。井田东部、南部有大面积9号煤层采空区，受煤层形态和构造特征影响，东部和南部采空区积水可能分别对西部、北部井巷工程造成影响。井田东南部小煤窑古空区均位于浅部，且水平大多高于沟谷底部，接受大气降水补给后，在较短的时间段内顺岩层面排向地表，故积水量较小。六、构造对井田内水文地质条件的影响井田内构造较为发育，东部边界为s1背斜，规模较大的断层包括f11（化家窑地垒南断层）、fm1、fm2、fm4和fm5等正断层。背斜轴部碎屑岩裂隙发育，一定程度上利于大气降水入渗补给和地下水径流，但由于背斜的分流作用，其主要的水文地质作用在于改变局部的地下水径流方向。由于断裂构造发育，井田内岩层节理裂隙十分发育，尤以泥质岩类为明显。钻孔中岩芯一般较为破碎，矿井下泥质岩类巷道往往出现冒顶、片帮甚至底鼓现象。井下调查发现，在规模较大的断层两侧，一但揭穿断层，往往出现断层带涌水。为此，断裂构造对井田水文地质条件的影响在于断裂带往往沟通地表水及各含水层段，加速地下水的相互补给和径流，并在断层带两侧形成强径流带。 七、矿井水文地质类型5号煤层顶板为砂质泥岩，直接充水含水层为山西组砂岩，间接充水含水层为下石盒子组砂岩含水层，富水性弱，但由于井田构造和岩层节理裂隙发育，便于上覆含水层向矿坑充水，使得5号煤层充水条件趋向复杂。矿井水文地质属中等，水文地质勘查类型为二类一型。9号煤层顶板为石灰岩，直接充水含水层为石炭系碎屑岩酸盐裂隙、岩溶含水岩组。据2-1号钻孔抽水试验资料，该含水岩组富水性弱；2-1钻孔以西范围内属带压开采，该地段西部边缘为岩溶水岩层正常块段突水性安全区；井田东、南部分布大面积采空区。f11正断层使奥灰水贯通各含水层，矿井水文地质条件属复杂。11号煤层在2-1钻孔以西属带压开采，至fm1正断层部分处于岩溶水岩层正常块段突水性安全区，fm1正断层以西部分属突水性危险区，在矿井生产过程中，往往受9号煤层连带影响；北接f11正断层，该断层导致奥灰含水层与煤系地层直接贯通；西有fm1正断层，南邻山西介休大佛寺南窑头煤业有限公司；综合各种充水因素，确定该地段矿井水文地质条件为复杂。井田其余地段上覆有较大面积的9号煤层采空区和一定规模的5号煤层采空区，且与9号煤层采掘系统相互关联，综合各种因素，确定其矿井水文地质条件为复杂。 八、主要水害及其防治本矿井水害防治措施如下：（1） 技术措施 1. 矿井开拓工程及层位选择根据本矿井煤层赋存特点、井田内含水层水文地质资料，矿井开拓方式为斜井开拓，主斜井井口(利用)控制标高为1281.318m；副斜井井口(利用)控制标高为1292.942m；回风斜井井口(利用)控制标高为1287.090m。场地最低控制标高为1262.000m，该工业场地采用台阶式布置，各建、构筑物均在该场地最高洪水位标高之上，符合煤炭工业矿井设计规范要求。在工业场地内沿道路及边坡坡底修筑了矩形排水沟，排水沟总长度1600m，断面0.4m0.4m，采用m5水泥砂浆砌mu30片石砌筑，并在工业场地下面设置涵洞，涵洞总长度550m，断面2.5mx2.0m，采用m5水泥砂浆砌mu30片石砌筑，以便尽快将雨水排出井田区域之外。因此，井口及场地均不受洪水威胁。该矿主斜井、副斜井和回风斜井都是利用已有井筒，由于主斜井、副斜井煤柱被其它小窑采掉，所以以后在生产过程中井筒中设观测点，建议矿方以后采取措施，严禁开采井筒煤柱。（3）井下配备了小水泵，用以排除巷道积水，确保良好的劳动环境。2. 采掘工程采取的防治水措施根据井田地质水文资料和开采煤层的赋存状况，矿井开拓巷道沿煤层顶板或底板布置，一般不受含水层威胁，但井田内断层教为发育，有可能受断层和陷落柱导水的威胁，因此在这些区域掘进时，必须打超前钻孔探水，做到“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”，并采取其它防治水措施。（1）巷道过采空区和断层或在其附近开采时，要采取探放水措施，探清其范围及水力联系，并留有足够的安全煤柱，采取“探、放、堵、截、排”综合防治措施。1）必须坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则； 2）采用瞬变电勘探查明采空区积水情况；3）开采9号煤层时首先对5号煤层采空区进行探放水，严格执行“有掘必探，先探后掘”的防治水方针。4）发现疑似积水区域，严格按规定对积水区域进行探放。5）相邻矿井的分界处，必须留防水煤柱，在断层两侧留防水煤柱；6）采掘到探水线位置时，必须探水前进；7）每次降雨后，应及时观测井下水文变化情况；8）采掘工作面或其他地点有突水预兆时，必须停止作业，采取措施，撤出所有受水威胁的人员；9）矿井必须做好采区、工作面水文地质探查工作；10）探放水工作必须有专人负责；11）生产中对小型突水采用强排的方式进行排放，但也应建立对较大突水情况的封堵措施，以预防较大突水事故的发生。（2）采区巷道沿煤层顶底板布置，受煤层起伏影响较大，巷道中会出现积水现象，在生产期间应根据实际情况，在巷道适当位置设置水窝，用小水泵将水排至采区水仓，保障采区巷道运输畅通。（3）为了防止钻孔沟通第四系和各含水层，在回采（掘进）工作面接近钻孔前，应严格检查封孔质量。对于未完全封闭或封闭不合格钻孔，应采取相应措施防止通过钻孔导水，涌入井下。（4）针对采区周围小窑老空区较多的情况，生产单位必须采取先进的手段，查清其分布范围，留设安全煤柱。（5）及时清理巷道水沟，保持其畅通与清洁。（6）井底主排水泵房和主、副水仓水仓容量满足矿井8小时正常涌水量的要求。定期清理水仓，保证规定的有效容量。在主排水泵房和变电所硐室通道内设有密闭门，要保证开闭正常使用。（7）对于落差较大的断层要严加控制，开采时留足煤柱，对于设计确定的断层煤柱尺寸，在矿井建设与生产中，应视断层和陷落柱导水性及具体水文条件相应调整，以策安全。当掘进工作面接近断层和陷落柱时，必须打超前钻孔探水，做到有掘必探，先探后掘，并采取其它防治水措施。（8）采掘工作面掘进过程中要采用物探、化探和钻探的方法，探测采空区积水及构造的导水性。（9）建议进一步查明井田及周边矿井实际开采情况，积水积气情况，有针对性地制定防治水措施。采用多种手段探查井田内构造分布，构造富水性、导水性，防止构造导水造成水害事故。（10）开拓至设计水平时，只有在防排水系统建成后，才能向其它区域开拓掘进，矿上必须建立专门的防治水队伍。（11）由于本井田奥灰水位标高+919.96m，钻孔以西9号、11号煤层底板均底于奥灰水位标高，为奥灰水位带压区。且位于洪山泉保护区范围内，所以对9号、11号煤层底板线标高+920m以西不进行开采设计。 （二）管理措施平时加强防汛宣传，建立探放水管理制度；做好防水计划；成立“雨季”三防指挥部，组织雨季前“三防”大检查；加强职工培训，保证安全生产。（三）物质措施拨出专项资金，专款专用，保证防治水物资供应。九、矿井涌水量预测以原东沟煤矿为例，该矿井原开采9号和11号煤层，9号煤层矿坑涌水汇入11号煤层井底水仓，然后排出矿井。矿井产量每天达到550 t时，矿井最大涌水量200 m3/d，最小120 m3/d，正常涌水量130 m3/d。重组整合后，矿井生产能力将达到60万 t/d。以每年300个生产工作日计，日产量将达到2000 t。采用富水系数比拟法对60万t/d矿井涌水量预算如下。 q=kpp=q0p/p0。式中：q设计矿坑涌水量(m3/d)； q0现采矿井实际排水量(m3/d)；p0实际生产能力(万t/a)；p设计生产能力(万t/a)。由上式预算的9号、11号煤层最小涌水量为436 m3/d、最大涌水量727 m3/d，正常涌水量473 m3/d。第二节矿井防治水措施的确定一、 矿井开拓开采所采取的安全保证措施1、采、掘工程所采取的防治水措施在副井井底车场设主排水泵房和水仓井底水仓由主、副仓组成，为半园拱断面，总长度为226m，净宽为2.4m，净断面积5.56m2，有效容积1256m3。水仓能容纳矿井8h的正常涌水量。掘进工作面共配备有探水钻机4台，井下各积水点均设置了小水泵。2、防水闸门设置本井田各煤层不受奥灰水的威胁，奥灰水对井底车场、开拓巷道无任何威胁。设计暂不考虑在煤层中设防水闸门。3、相邻矿界、采区边界、断层、无炭柱两侧、采空区边界、钻孔、煤层露头、井田内水体等，必须留防水煤柱，严禁在各种防水煤柱中采掘。4、必须经常了解相邻矿井开采情况，掌握其采空范围，涌(积)水情况、防止越界开采，造成巷道相互贯通，采空区积水涌入矿井，造成涌(突)水事故的发生；一旦发现煤壁发潮、有水锈等透水预兆，立即采取措施，严防突水及事故的发生。5、主水泵房通道内设置了密闭门，防止万一井下发生突水时不致危及主排水泵房。6、对掘进工作面配备了探水钻机，遵循“预测预报、有掘必探，先探后掘、先治后采”的原则。7、井下配备了小水泵，用以排除巷道积水，确保良好的劳动环境。二、防治水煤(岩)柱的留设1、防水煤(岩)柱种类留设防水煤柱的目的是为了截止井上、下各种水源的通道。确定煤柱尺寸，必须考虑到被隔水源的压力、流量、煤层的赋存状况等各种因素。1. 防水安全煤(岩)柱的留设种类该矿防水安全煤(岩)柱主要有断层防水煤柱、井田边界煤柱和采空区边界煤柱等三种。2. 防水煤(岩)柱留设与计算结果（1）断层两侧防水煤柱留设断层煤柱按下式计算：式中：p防水煤柱所承受的压力，9号、11号煤层最大静水压力3.5mpa；l防隔水煤柱的宽度，m；k安全系数（一般取25）取5；m煤层厚度或采高，2.05m（9号煤层）、2.98m（11号煤层）；kp煤的抗张强度，1.6mpa。经计算，9号断层防水隔离煤柱l=13.13m，11号断层防水隔离煤柱l=19.08m，设计取l=20m。（2）井田边界防水煤柱留设井田边界防水煤柱按下式计算：式中：p防水煤柱所承受的压力，9号煤层最大静水压力3.5mpa；l防隔水煤柱的宽度，m；k安全系数（一般取25）取5；m煤层厚度或采高，2.05m（9号煤层）、2.98m（11号煤层）；kp煤的抗张强度，1.6mpa。经计算，9号井田边界防水煤柱l=13.13m，设计取l=20m。为了保证11号煤层的开采不破坏9号煤层边界煤柱，11号煤层边界先偏移20m，再根据基岩厚度(基岩移动角72)计算防水煤柱，经计算l=23m，设计取l=25m。井田边界防水煤柱9号煤层设计拟向内留设20m，11号煤层设计拟向内留设25m。（3）采空区边界煤柱开采前，必须查明采空区开采范围及积水情况，煤柱留设尺寸参考井田边界防水煤柱计算，并且不得小于20m。开采下层煤时，应按上层煤柱留设以及基岩移动角计算，保证下层煤开采不破坏上层煤柱。（4）导水钻孔煤柱本井田内未发现钻孔导水现象。但从安全角度考虑，应核实全部钻孔的封闭情况，如发现封闭不良钻孔，应重新封闭，避免钻孔与地面或含水层沟通造成导水。对不能有效封闭的钻孔，采取留设防水煤柱等有效防治水措施。煤柱留设尺寸参考导水断层煤柱计算，并且不得小于20m。三、区域、局部探放水措施及设备（一）探放水原则1、探放水原则采掘工作必须执行“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原则，根据矿井的具体条件，遇到下列情况之一时，必须探水：（1）接近不明井巷、老空时；（2）接近含水层、导水层和裂隙带等时；（3）接近未封闭、可能突水的钻孔时；（4）采动影响范围内有隔水岩柱厚度不清时；（5）接近水文地质条件复杂地段、情况不明时；采、掘工程接近其它可能突水地段时。总之，矿井必须作好水害分析预报，坚持“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的探放水原则。在探水前，必须编制探放水设计。2、探放水方法的确定（1）探水线的确定 老空的探水线对开采所造成的老空、老巷、水窝等积水区，其边界位置准确，水压不超过1mpa，探水线至积水区的最小距离：在煤层中不得少于30m，在岩层中不得少于20m。在巷道掘进特别是靠近采空区、褶曲、断层、陷落柱等构造时，应切实加强探放水工作，对积水区，虽有图纸资料，但不能确定积水区边界位置时，探水线至推断的积水区边界的最小距离不得小于60m。对没有图纸资料可查的老窑，根据已了解到的小窑开采最低水平，作为预测的可疑区，探水线至推断的积水区边界的最小距离不得小于100m。2） 井巷通过导水或可能导水断层前，必须超前探水。探水线（探水起点）至断层交面线的最小距离不得小于25m，水压大于2mpa时应按每增加0.1mpa增加0.51m。（2）警戒线沿探水线外推60150m为警戒线。（3）探放水钻孔布置1）超前距、允许掘进距离、帮距和密度的确定超前距：按以下公式计算=0.5al式中：超前距，m；a安全系数，一般取25，本设计取4；l巷道宽度（宽或高取大者），为5.0m；kp煤的抗张强度（kgf/cm2），kp取10kgf/cm2；p水头压力（kgf/cm2），p=40kgf/cm2。则：=0.545=34.64（m）因此，超前距为40m。允许掘进距离：每次探放水钻孔施工完毕后，以最短的钻孔长度（水平投影长度）减去超前保护距离之后所剩余的距离。帮距：取20m。钻孔密度（孔间距）：坚直扇形面内钻孔间的终孔垂直距不得超过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。2） 钻孔长度：根据山西省煤炭工业厅晋煤办明电2010第23号文第四条规定“各煤矿及建设矿井在掘进过程中，要严格执行“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的措施，使用专用探放水钻机，探水距离不得小于200米”根据以上计算结果，考虑矿井正常生产和安全生产的需要，钻孔长度一般为200m，其中，超前距40m，允许掘进距离为160m。3） 钻孔布置与孔数探放老空水钻孔，按巷道的设计方向在其水平面和竖直面内呈扇形布置；钻孔成组布设。对于平巷一般布置3组钻孔，每组12个钻孔；对于上山巷道一般布置5组，每组不少于3个钻孔。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。探水钻孔的最小超前距或帮距不得小于20m。一般倾斜煤层平巷的探放水孔，呈半扇面形布置在巷道正前和上帮。倾斜煤层上山巷道探放水孔，呈扇面形布置在巷道的前方。探放断层水及底板岩溶水的钻孔，必须沿掘进方向的前方及下方布置；底板方向的钻孔不得少于2个。从既探、排有效，又能防止冲垮煤壁和放水过大的原则出发，孔径不大于70mm，终孔孔径不大于58mm。3、探水时采取的安全措施(1)、探放老空水前，首先要分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压。老空积水区高于探放水点位置时，只准打钻孔探放水；探放水时，必须撤出探放水点以下部位受水害威胁区域内的所有人员。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他有害气体涌出时，必须有瓦斯检查工或矿山救护队员在现场值班，检查空气成分。如果瓦斯或其他有害气体浓度超过煤矿安全规程规定时，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。(2)、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；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。(3)、探水前，必须加强探水附近巷道的支架，背好顶、帮，工作面打上坚固的顶柱，以防高压水冲跨煤（岩）壁和支架。(4)、检查排水系统，应根据预计出水量确定是否加大排水能力，清理水沟、水仓使其畅通和起缓冲作用；(5)、水压较大时，探水孔要设套管，以便安装水阀控制放水量；(6)、探水工作地点要安设电话，以便能及时与调度室和中央泵房联系。(7)、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。(8)、施工前，电工必须对钻机检查维修，保证钻机完好，设备不失爆，将钻机运到位，接好钻机后，并做到风电闭锁。(9)、风筒必须接至打钻地点，并保证足够的风量，保证巷道的正常通风，打钻时，必须有专职瓦检员检查瓦斯，保证施工地点及打钻过程中瓦斯浓度都不得大于1.0%，否则停止作业，采取措施处理，正常后方可正常作业。(10)、打钻时，班组长必须携带便携式报警仪，并悬挂在钻机上方，加强对瓦斯的检查，严禁瓦斯超限作业。(11)、开始打钻时，严格按给定的参数进行开孔，保证钻孔符合施工要求。(12)、打钻时，要先给钻机上水，钻孔中水流出后，在进行开钻，严禁干打眼。(13)、开钻后，要做好钻孔施工记录，施工记录包括深度、岩性、见煤位置、煤层厚度、见水深度、水量、瓦斯涌出量等，并填好记录。(14)、钻孔当班一次不能施工结束，必须将钻杆全部退出，防止卡钻。(15)、一个钻孔施工结束，无水涌出时，必须用可靠方法将眼口封堵，防止瓦斯涌出造成瓦斯积聚或超限。(16)、探水时，如遇到钻孔水压、水量突然增大，应立即停止探水，固定钻杆，严禁移动钻机或拔出钻杆。 (17)、出现透水预兆时，必须立即撤出受水威胁地区人员，并向上级汇报，采取措施处理，透水预兆有：工作面温度降低，人感觉发凉；空气潮湿，湿度增大；煤壁出现“挂红”（水锈）、“挂汗”（渗水）现象；前方听见“嘶、嘶”的水叫等声音；工作面压力增大，支架变形、煤壁片帮、顶板冒顶、底鼓等现象；淋水、涌水增大等异常现象。(18)探水时注意事项：、探水地点要确保与相邻地区的工作地点的联系，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。、打钻时，要时刻观察钻孔的情况，发现煤层疏松，钻杆推进突然感到轻松或顺着钻杆流出来的水超过供水量时，都要特别注意，这些都是接近或钻入积水地点的征兆。碰到这种情况，要立即停止钻进，进行检查。如果孔内水很大，喷射较远，或者打通了其它矿井，必须马上固定钻杆，背紧探水工作面，如加固煤壁及顶底板。、探水工作面要经常检查瓦斯及其他有害气体，当瓦斯含量达1时，必须停止钻进；达到1.5时，必须停止工作，使其降至1以下，方可开动机器。4、放水主要安全技术措施、查明井田的水文地质条件，认识客观，这是做好矿井防治水工作的基础。采取调查、物探、钻探三结合的方法是预测与防治采空积水的保障。、钻机队要编制打钻施工安全技术措施，确保打钻施工安全。、钻孔若有出水现象，须立即停钻，不得拨出钻杆，水大时钻杆要适时空转，直至水头无压为止。同时，施工人员要立即向调度所、地测科和矿有关领导汇报，以便及时采取措施进行处理。、若钻孔出水较大，要在钻孔内装上10m长的套管。、打钻施工设备在地面试运转正常后方能入井，确保安全完好。、严格执行钻具检查制度，做到钻具“三不下”。、施工人员要熟悉钻机等设备的安装和维修技术，开钻前认真检查钻机及周围巷道情况，在确认安全可靠后，方能施工。、钻进中，因故停钻时，必须认真记量余尺，详细分析和记录孔内情况。、钻孔或设备出现问题时要及时向领导汇报，不得擅自离开作业现场。、放水孔尽量打在积水区域最低点，钻孔倾角尽量大，一般在7080。根据排水能力，确定钻孔个数，各孔的终孔距离应大于10m。为了充分放水，可以采用分组式从积水区域最低点向积水区域最高点每隔一定距离打一组排水孔，根据各组放水孔的出水情况，可以分析积水区域的放水程度。、在放水期间派专人进行24小时监测，随时统计放水量，检验放水效果。放水结束后写出放水总结报告，分析放水量与预计的采空区积水量是否相符，积水是否彻底放完。、放水时要有专人监视观察水情，并携带报警仪，当出现有毒有害气体超限时，必须立即采取措施处理，并向矿调度室。、放水人员填写好放水记录，记录内容有水量大小、水量变化、水量变化时间、有毒有害气体情况、水色的变化、本班抽水情况以及其他异常情况，并认真进行交接班，出班后填写记录，并向值班汇报，便于矿领导分析水量情况。、放水过程中，出现钻孔堵水、水量变小等情况时，及时采取措施，将钻孔疏通，保证出水正常，采取措施水仍然变小或不出水，重新钻孔进行放水，直至水流不出为止。、放水过程中，遇紧急情况，马上发出警报撤出受水威胁地点人员。、瓦检员加强瓦斯检查，瓦斯超限时及时采取措施进行处理。5、接近老空区巷道掘进安全技术措施(1)、探水巷道的掘进断面不宜过大，以缩小受压面积，独头巷道掘进受水威胁时，采取双巷施工的方式掘进，并及时用联络巷联穿，保证一条作为退路。(2)、上山方向的水害威胁未消除或正在探水时，下山以下的地点暂停作业，水害消除方可安排工作。(3)、探水巷道必须严格掌握巷道掘进方向，沿着探水孔的中心线掘进，以免造成超前距和帮距缩小而遭遇老空透水，如因地质变化偏离时，应进行补充钻探或采取其它措施进行放水。(4)、合理选择巷道掘进的爆破方法，在保持超前距和帮距时，采取多打眼、少装药、放小炮的方法，保证巷道煤体的稳定性。(5)、严格执行“三不装药”制度，即炮眼或掘进工作面有出水征兆不装药，超前距不够或偏离探水方向不装药，掘进工作面支架不牢或空顶距超过规定时不装药。(6)、老空放水后允许恢复掘进时，当掘进到离老空35m处应先打23个检查孔进行一次再检查，只有证实积水确已放净后方可揭露老空，揭露老空时，要先由小断面从放水钻孔上方与老空打透，透老空后加强对有毒有害气体，当发现有害气体浓度超标时，必须立即采取措施进行处理。(7)、在受水威胁地区施工的所有人员，都必须熟悉避灾路线，出现透水时所有人员必须按避灾路线立即撤离，不得在井下滞留。(8)、掘进中各班班长必须在掘进工作面交接班，剩余允许掘进距离必须交接清楚，严禁超掘。(9)、全体从业人员必须掌握突水预兆，当采掘工作面或其它地点发现有挂红、出汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙出现渗水、水色发浑、有嗅味等突水预兆时，必须停止作业，采取措施，立即报告矿调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。(10)、与矿井贯穿的原有老窑要封闭严实，若不能封闭严实，要在原老窑井口修筑拦水坝，并开挖引水道，将能流经老窑的水流引离。（二）探放水设备选择共配备型探水钻机4台。安装钻机探水前，必须遵守下列规定：1、加强钻场附近的巷道支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和栏板。2、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。3、在打钻地点或附近安设专用电话。4、测量和探放水人员必须亲临现场，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。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；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。（三）防止钻孔导水的安全措施据地质报告，各钻孔封孔资料不全，封孔质量不清。针对上述情况，设计为防止钻孔导水，采取措施如下：掘进巷道接近井田内所有钻孔时，布置针对性的探“钻孔导水性”工作，该项工作的步骤、参数及安全注意事项同“探放水设计”。四、井下排水（一）、主排水泵房设备本矿现有两台d46-307型多级离心泵，配套电机55kw，660v，2950r/min。本设计对现有水泵排水能力进行验算，验算如下：1.计算依据正常涌水量： 19.7m3/h最大涌水量： 30.3m3/h副斜井斜长361m，倾角19，地面水池与井口高差20m。井口标高为+1292.942，中央水泵房标高为+1176。矿坑水容重： =1020kg/m32.设备选型（1）排水系统的确定井下主水泵房位于副斜井井底，矿井涌水由主水泵房经管子道、副斜井敷设的排水管路排至地面工业场地地面水池。（2）选型参数计算水泵选型计算所需参数为：水泵正常排水量：qmin1.219.723.64m3/h水泵最大排水量：qmax1.230.336.36m3/h水泵排水扬程： hb= =177.5m式中：排水高度，137m；管路效率，取0.8。设计利用已有的3台d46-307型主水泵，额定流量为46m3/h，额定扬程为210m，转速为2950r/min。3.管路选择计算（1）排水管和吸水管直径计算排水管吸水管管壁厚度，取6mm。式中：水泵额定排量，46m2/h；rk无缝钢管的许用应力，rk=80mpa；pg管路最低点的压力，pg=2.4mpa；考虑管路受腐蚀及管路制造有误差时的附加厚度，对于钢管，=1-2mm。排水管选用1086mm无缝钢管，吸水管选用1086mm无缝钢管。排水管沿副斜井敷设2趟至地面地面水池。正常涌水时为1趟工作，1趟备用；最大涌水时为2趟工作。 （2）排水管和吸水管流速计算 排水管 （1.5-2.2m/s）吸水管 （0.8-1.5m/s）4.排水管流动阻力损失计算（1）排水管和吸水管流动阻力损失为排水管吸水管式中：排水管阻力系数；吸水管阻力系数。（2）输水管流动总阻力损失5.水泵工作点的确定排水初期排水末期管路特性曲线方程排水初期排水末期将该曲线方程置于所选水泵的性能曲线上可得水泵工况点见图7-2-2。图7-2-2 单级水泵性能曲线图排水初期流量qm1=52.8m3/h，扬程 hm1=194.0m，效率m1=69%排水末期流量qm2=46.2m3/h，扬程 hm2=210.0m，效率m2=70%6.水泵吸水高度计算根据公式：式中：pa安装地点的大气压力； pv安装地点实际水温饱和蒸汽压力； 矿井水密度；hs吸水管阻力损失；h水泵必需汽蚀余量。则，水泵吸水高度 初期：hs初=3.83m 后期：hs后=3.96m7.校验计算排水时间校验：正常涌水时水泵工作时间（1台工作）：排水初期排水末期最大涌水时水泵工作时间（2台工作）：排水初期排水末期式中：正常涌水时水泵工作台数；最大涌水时水泵工作台数。8.电动机轴功率计算排水初期排水末期9.年排水电耗w排水初期排水末期10.吨煤排水电耗wd排水初期排水末期式中：矿井年产量，600kt/a。利用矿方已有的电机，型号为yb315s8，功率55kw，电压660v,转速2950rp。根据煤矿安全规程和煤炭工业矿井设计规范的要求，选用3台水泵，正常涌水时，为1台工作，1台备用，1台检修。最大涌水时，为2台工作。主水泵房装设zpb-g型喷射泵,实现水泵无底阀排水，降低能耗。二、采区水泵房排水设备采区水泵房设于轨道大巷最低处，排水管路沿轨道大巷敷设，排水长度1150m，排水高度146m。根据煤炭工业矿井设计规范8.3.7之规定，利用已有的两台d46307型多级离心泵，正常涌水期间，一台水泵工作，一台水泵备用，最大涌水期间，两台同时工作；水泵型号d46307型多级离心泵，其技术参数：流量46m/m3，扬程210m，效率70%，配套电动机yb200l22，功率45kw，电压660v，转速2950r/min。排水管路选用1414mm。三、采区强排水设备根据晋中市煤炭工业局文件市煤规发2010113号文对山西省煤炭地质物探测绘院 编制的山西介休鑫峪沟东沟煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告进行了批复。评审意见认为该矿水文地质类型为复杂。根据煤矿安全规程第二百七十三条规定：水文地质条件复杂或有突水淹井危险的矿井，应当在井底车场周围设置防水闸门或在正常排水系统基础上另外安设具有独立供电系统且排水能力不小于最大涌水量的潜水泵。本次设计在一采区轨道大巷底部最低处设置采区水泵房，采区水仓内设置两台潜水电泵（一用一备），用于矿井应急排水，通过敷设在轨道大巷及副斜井井筒内的两趟潜水泵专用排水管路排至地面。 1.计算依据最大涌水量： 30.3m3/h；排水管路长度1300m；井口标高为+1293， 采区水仓标高为+1050；矿坑水容重： =1020kg/m3。2.设备选型（1）排水系统的确定采区水泵房位于一采区轨道大巷底部最低处，矿井应急排水，通过敷设在轨道大巷及副斜井井筒内的两趟潜水泵专用排水管路排至地面。（2）选型参数计算水泵选型计算所需参数为：水泵最大排水量：qmax1.230.336.36m3/h水泵排水扬程： hb= =276m式中：排水高度，243m；管路效率，取0.9。设计选用2台zq220-330/5-300/s型主水泵，额定流量为220m3/h，额定扬程为330m，转速为2900r/min。3.管路选择计算（1）排水管直径计算排水管管壁厚度，取6mm式中：水泵额定排量，220m2/h；rk无缝钢管的许用应力，rk=80mpa；pg管路最低点的压力，pg=2.4mpa；考虑管路受腐蚀及管路制造有误差时的附加厚度，对于钢管，=1-2mm。排水管选用2456mm无缝钢管，沿轨道大巷及副斜井井筒内敷设两趟潜水泵专用排水管路。最大涌水时为1趟工作，1趟备用；矿井应急排水时，2趟同时工作。（2）排水管流速计算 排水管 （1.5-2.2m/s）4.排水管流动阻力损失计算排水管式中：排水管阻力系数；吸水管阻力系数。5.水泵工作点的确定管路特性曲线方程将该曲线方程置于所选水泵的性能曲线上可得水泵工况点见图7-2-3。图7-2-3 单级潜水泵性能曲线图流量qm1=219m3/h，扬程 hm1=292.9m，效率m1=69%6.校验计算排水时间校验：最大涌水时水泵工作时间（1台工作）：应急排水时水泵工作时间（2台工作）：式中：最大涌水时水泵工作台数；应急排水时水泵工作台数。8.电动机轴功率计算9.年排水电耗w10.吨煤排水电耗wd式中：矿井年产量，600kt/a。选用电机型号yzq42/2300，功率300kw，电压380/660v,转速2900rp。根据煤矿安全规程和煤炭工业矿井设计规范的要求，选用2台潜水电泵，最大涌水排水时，为1台工作，1台备用。应急排水时，为2台工作。11.采区水仓潜水电泵配电及联系信号采区水仓潜水电泵配电为地面直接控制供电，两台潜水电泵电源分接于风井场地变电所660v线路不同段母线上，在地面设置一套kj43型矿井水泵自动控制系统，对水泵实施自动起停控制。选用一套kj117型矿井水情实时监测系统。实现井下回采工作面作业过程中的水压实时观测记录及快速突水预警；采区涌水灾害发生时的出水点、出水层位判断及监测；矿井联合放水测验时井上下结合的立体过程监测，以及区域水力连通性立体分析；矿区涌水灾害区域预测和预警；地面各含水层水位观测。井下排水工程1.井下水泵房和通道布置井下中央水泵房布置于副斜井井底附近，中央水泵房设有两个出口，一个出口通至副斜井井底车场，在通道内设置易于关闭的既能防水又能防火的密闭门，水泵房地坪标高高出井底车场底板0.5m。另一个出口布置一条斜巷(管子道)通到副斜井井筒，高出泵房底板7m以上，并在与副斜井相接处设置平台，平台的尺寸应在发生灾害时能运送排水设施。管子道净宽2.5m，净断面积6.18m2，安设排水管后，可保证通过水泵或电动机。管子道内设有人行台阶和铺设22kg/m的轨道。泵房和水仓的连接通路，设置可靠的控制闸门。水泵、水管、闸阀、排水用的配电设备和输电线路，必须经常检查和维护。每年雨季以前，必须全面检修1次，并对全部工作水泵和备用水泵进行1次联合排水试验，发现问题及时处理。中央水泵房内布置2台水泵。井下采区水泵房布置于一采区最低处，采区水泵房设有两个出口，一个出口通至轨道大巷，另一个出口通至运输大巷，在硐室两端必须装修设向外开的防火栅栏两用门。当开采其它采区时，如果该采区最低处低于一采区水泵房，必须在该采区最低处设采区水泵。泵房和水仓的连接通路，设置可靠的控制闸门。水泵、水管、闸阀、排水用的配电设备和输电线路，必须经常检查和维护。每年雨季以前，必须全面检修1次，并对全部工作水泵和备用水泵进行1次联合排水试验，发现问题及时处理。2.井下中央变电所和通道布置中央变电所与中央水泵房联合布置，一端通过通道与副斜井井底车场相通,通道内设栅栏门和密闭门，硐室内地面要高出车场标高0.5m。另一端与水泵房相通。3.水仓主、副水仓长度共200m，采用混凝土浇筑支护，有效容积900m3，满足要求。其入口的清仓巷布置在井底车场最低处。清理时，由局部通风机给水仓通风。井底水仓符合下列要求：（1）水仓入口通道内的水沟设置铁箅子与闸板。清理水仓斜巷内设人行台阶，斜巷坡度15，竖曲线半径为12m，水仓向吸水井方向设2的上坡。（2）设置沉淀池。水仓的空仓容量经常保持在总容量的50以上。水仓、沉淀池和水沟中的淤泥，及时清理，每年雨季前必须清理1次。（3）水仓最高存水面处低于水仓入口水沟底板高程和主排水泵硐室电缆沟底板高程，水仓高度为5.0m。（4）水仓清理采用矿车运输，铺设有轨道，轨型采用22kg/m钢轨。4.运输、轨道、回风大巷(下山)中设计布置有水沟，水沟布置在人行一侧，采用片石砌筑，宽200mm，深200mm，净断面0.04m2，水沟中的淤泥，应及时清理，每年雨季前必须清理一次。五、地表水防治（一）地表水防治设计依据(1)防洪标准及防洪坝墙的设计频率根据煤炭工业矿井设计规范gb502152005版，以及矿井设计规模、汇水面积和地形地貌特点，本矿井工业场地内的井口主要建筑物以及场地防洪坝墙，均按100年一遇的防洪标准采取防洪措施，并按300年一遇校核井口防洪标准。(2)地形及水系1）地形地貌井田地处太岳山北端低中山区，地形总体上表现为东南高、西北低，最高点位于井田东南部，海拔1550m；最低点位于井田北部沟谷中，海拔1155.94m，最大相对高差394.06m。2）地表水系井田内主干沟谷位于西部南窑头村红卫庄村一线，为一侵蚀沟谷，整体呈nnw向，沟谷底部一般宽40 m55 m，最宽处位于南窑头村西北，最大宽度约70 m。其两侧次级沟谷分别呈ne、nw向，成羽翅状与主干沟谷相交。沟谷内无常年性水流，雨季遇较集中的降雨时，次级沟谷水流向主干沟谷汇合，形成规模不等的短暂洪流，自南向北排泄，于红卫庄村流出井田，并最终汇入汾河。（二）地表水防治工程及装备（1）场内沿道路及边坡坡底修筑矩形排水沟，断面0.5m0.4m，尽快将雨水排出井田区域之外。（2）在每年雨季前必须对防治水工作进行全面检查。（3）每次降大到暴雨时和降雨后，应责成专人及时观测井下水文变化情况，并向矿调度室报告。（4）该矿目前地表未发现塌陷裂隙，随着采空区范围的扩大，地表可能产生塌陷裂隙，成为地表水及降水直接或间接流入井下的通道，故必须采取措施进行防治，主要采用填塞漏水通道和排除积水方法，对塌陷区用粘土填平夯实或开凿疏水沟渠，修筑围堤，做到拦水、疏水、排水相结合的方式，使水无积存机会。 （三）、防治滑坡的安全技术措施滑坡的防治要贯彻“及早发现、预防为主；查明情况、综合治理；力求根治、不留后患”的原则，结合边坡失稳的因素和滑坡形成的内外部条件。治理滑坡的措施如下：1、消除和减轻地表水和地下水的危害滑坡的发生常和水的作用有密切的关系，水的作用，往往是引起滑坡的主要因素，因此，消除和减轻水对边坡的危害尤其重要，其目的是：降低孔隙水压力和动水压力，防止岩土体的软化及溶蚀分解，消除或减小水的冲刷和浪击作用。具体做法有：防止外围地表水进入滑坡区，可在滑坡边界修截水沟；在滑坡区内，可在坡面修筑排水沟。在覆盖层上可用浆砌片石或人造植被铺盖，防止地表水下渗。对于岩质边坡还可用喷混凝土护面或挂钢筋网喷混凝土。排除地下水的措施很多，应根据边坡的地质结构特征和水文地质条件加以选择