煤矿巷掘进工作面探放水设计.doc

xxxxxxxxxxxxx有限公司xxxx矿xxxxxx巷掘进工作面探放水设计矿 长：xxxx生产矿长：xxxx安全矿长：xxxx机电矿长：xxxx总工程师：xxxx编 制 人：xxxx编制单位：xxxxx编制日期：2013年3月25日探放水设计会审意见矿长意见签 字：年 月 日生产矿长意见签 字：年 月 日安全矿长意见签 字：年 月 日机电矿长意见签 字：年 月 日总工程师意见签 字：年 月 日法人代表意见签 字：年 月 日xxxxxx巷掘进工作面探放水设计 一、本设计编制的依据根据国家安全生产监督管理总局令第28号的规定“采掘工作面探水前必须编制探放水设计”的要求，特编制xxxx矿探放水设计。设计依据：1、煤矿安全规程；2、煤矿防治水规定、安全专篇；3、xx煤矿灾害预防与处理计划；4、xxx煤矿水文地质图；5、xxx煤矿矿井充水性图；6、xxx煤矿采掘工程平面图；7、其它有关设计技术规范。二、矿井水文地质概况一）、外部条件1、xxxxxx有限责任公司田堡一矿位于xxxxxxxxx，东面与xxxxx相连，矿井中心地理坐标为东经1013638，北纬262101，属xxxx矿区xxx（）井田， 在xxxx煤矿+1600m水平xx采区。矿井有简易公路与xxx南路及太平南路相连，距xxxx市中心约30km，交通方便。2、井田地层及构造井田位于大箐向斜东翼，开采范围内为宝鼎（）井田内含煤地层为三叠系上统大荞地煤组，总厚度1412m， 包括甲壬9个煤段，共含煤85层，煤层总厚度50.85m，其中可采煤层 27层，大多分布于大荞地组中下部的丁、戊、庚、辛4个煤段， 可采煤层总厚度23.32m，其中主要可采煤层11层。次要可采煤层7层， 局部可采煤层9层。井田构造以褶曲为主，主要构造走向均为525，以16号、18号背向斜两组主要褶曲和15号、16 号两条主要断层控制着井田的基本构造形态。大致以11勘探线为界，南部地质构造较北部复杂，北部主要发育三组褶曲，断层较少，且多分布在井田的东边缘。南部除北部的褶曲向南延伸外，又增加了四组新的褶曲，南部断层较多，规模较大，断层破坏了褶曲的连续性，使构造进一步复杂化。3、煤层开采技术条件 矿井为瓦斯矿井，各煤层均具煤尘爆炸性，各煤层均为易自燃煤层，地温正常。二）、水文地质概况矿区地处xxxxx交界山区，属亚热带高原河谷气候，四季比较分明，气候干燥，地势南高北低。地面标高为：东部+1960m，西部+1600m，地表高差360m，矿区含煤地层为晚三叠纪系陆相沉积，煤系地层由一套多旋回弱含水性的碎屑岩组成，无岩融水储存，加之上高谷深，地形切割深峻，冲沟发育，相对高差大，利于地表水排泄。岩石风化度轻，多裸露，不利于地下水的不给。另外部分来源于断层裂隙导水，矿区远离金沙江，对开采无影响。沟谷大体垂直地层。井田多被第四系洪积、冲积层及戈壁砾石所覆盖。矿区西部有摩梭河，年均流量0.001-24.87m3/s，水质优良。矿区东部的纳拉河、灰老河及西部的龙潭河均属于季节性溪谷，流量小，全年几乎断流，且水质较差。三）、井田充水因素1、河流冲沟的补给（1）河流的补给井田北部有xxx江、西有摩梭河，由于距离较远，而通道（基岩裂隙）的透水性差，故两条河流对井田现采范围的影响很小。（2）井田内沟谷潜水的补给井田内有小型沟谷，无常年流水，无固定补给源，因而基本上没有地下水；暴雨期间，洪流量较大，可达1.5m3/s，但地表坡度较大，排泄畅通，冲沟两侧的岩柱、煤柱透水性差，故其对井下的影响亦不大。2、大气降水区域内年均降水流量仅350mm。由于地势陡峻，植被较少，故大气降水都迅速汇入冲沟流出，只有少量积聚于基岩裂隙中，形成对井下的补给。3、基岩裂隙水井田范围内基岩渗水性弱，隔水层较多，基岩裂隙水没有固定的补给源，只是大气降水部分的积存，故井巷揭露时只是初期淋水，随着工作面的推移将逐渐干涸。4、小窑及老塘积水本矿井上部为老采矿区，准确位置已经无法调查清楚，但基本为平硐开拓，加之岩层含水性弱，排泄条件好，空区一般无积水。大宝顶煤矿及周围小煤矿实际揭露老采空区没有发现积水。5、 矿井涌水量井田水文地质类型划分为水文地质简单型矿井，正常涌水量7 m3/h，矿井最大涌水量为15 m3/h。四）、其他开采技术条件1、煤层顶、底板特征矿区煤层伪顶以粉砂质泥岩为主，厚度一般小于1米，变化大，部分地段无伪顶。属中强岩石，普氏系数23。直接顶多由粉砂岩组成，一般厚3-5米，最厚近30米，可采煤层的直接顶板比较稳定，属相当强的岩石，普氏系数4-6。老顶均为中，粗粒砂岩及砾岩，属强的岩石，普氏系数大于7。底板主要为粉砂岩或细砂岩，厚度一般小于15米。2、瓦斯经长期观察和分析，瓦斯赋存也有一定的规律，呈现出瓦斯含量由北往南高，由浅至深有增高的趋势，向斜部位高于北斜部位，构造发育带高于构造薄弱带。根据市安监局2010年度矿井瓦斯等级鉴定结果批复，田堡煤矿（一矿）矿井瓦斯绝对涌出量为0.18m/min；矿井二氧化碳绝对涌出量为0.23 m/min，为瓦斯矿井。3、煤尘爆炸性及自燃倾向目前开采38#煤层，备采39#煤层。爆炸性及自燃倾向指数如下：4、地温矿井井下温度为1522c，常年变化不大，对生产无影响，无地温异常。矿区地处康滇地轴边缘，根据四川省地震局抗震队于1976年7月26日编的四川省地震烈度图的划分，本地区地震烈度为7度。综上所述，矿区工程地质条件良好。五）、巷道布置及支护说明1、巷道布置及开拓方式由于历史原因，本矿井主平硐标高+1561m，开采下限为+1600m，回采工作面布置在+1603m+1650m之间，目前回采的38#层及备采工作面39#层在+1603m布置有运输巷，通过内煤仓和通风行人上山连接+1561水平运输巷。本矿井开采煤层为急倾斜煤层，煤层倾角7090。目前矿井共布置采煤工作面xxxxxx，掘进工作面xxx个(+1606m36#层南运输巷掘进工作面，采掘工作面独立通风，生产布局基本合理。采面推进方向为后退式。2、支护设计主井断面形状为半圆拱，净高2.4m，净宽2.3m，s净 =4.8m2。排水沟毛宽0.3米，深0.3米，喷浆支护。回风井断面形状为半圆拱，净高2.3m，净宽2.1m，s净 =4.5m2。排水沟毛宽0.3米，深0.3米，喷浆支护。二、探放水设计一）、 根据“预报预测，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原则，结合我矿的实际情况采取探、防、堵、截、排的措施。为了施工的安全开展，制定本安全技术措施。施工地点：+xxxxxxxx巷掘进工作面水源性质：预计水源主要为老空水、煤层顶、底板水和断层导水等。钻机型号：zt-2.0型煤矿用探水钻机钻具配备：75mm钻杆80m，合金钻头3个及钻具1套。二）、探放水前的准备工作1、在组织施工前，要求施工单位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。2、在运输探水钻机等大件设备的过程中，运输人员应轻拿轻放，避免设备因受力碰撞而受损。3、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。4、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。5、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。6、保持钻场有足够的安全空间，便于施工。7、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。8、平巷时，将3寸的排水管随掘进向前延接，迎头20米范围使用软管。9、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。10、技术人员和防探放水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水钻孔位置、方位，深度以及钻孔数目。11、带班矿领导和当班安全员、瓦斯员必须在探放水地点监督安全和随时检查空气成分。如果瓦斯浓度超过0.8%或其他有害气体浓度超过煤矿安全规程第一百条规定时，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。三）、探放水钻孔布置1、探水起点的确定：因+1650m36#层南翼回风巷已形成，+1606m36#层南翼运输巷前方400m内基本无水害威胁，但考虑小窑废巷位置的不确定性，坚决执行有掘必探，根据原仇家湾煤矿与该掘进工作面位置关系，水压不超过10kpa，所以，设计探水线至积水区的最小距离：煤层中不得小于20米，探水起点为巷道拉门口前方60米处开始；2、警戒线的确定：沿探水线终孔位置外推35米。3、超前距离：探水钻孔终孔位置始终超前掘进工作面的距离采用20米。4、允许掘进距离：经探水证实无水害威胁，可安全掘进的距离：探水中心钻孔深度（或5个钻孔的最小平距）减去20米。5、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，布置的最外侧探水钻孔所控制的范围与巷道帮的距离取20米。6、超前距离的计算：a=0.5a l (3p/kp)1/2式中：a -超前距离（m） l-巷道的跨度（宽或高，取其最大者）m kp-煤的抗张强度（mpa） p-水头压力（mpa） a-安全系数，一般取25；本设计取5。a=0.553.5310/10=0.553.51.73215（m），a（实）15m据此，超前距取20米，帮距取20米。8、钻孔参数的确定（1）、每钻孔5个（1#、2#、3#、4#、5#），1#孔为中心孔。（2）、钻孔直径： 75mm。（3）、钻孔沿煤层倾向呈扇形布置，超前距20米，准掘35米。（4）、在每个钻场地点做好标记，并挂牌管理。9、老空的探水线：沿老空积水线或老空边界平行外推60米，其探水设计同上。10、井巷通过导水或可能导水断层前的探水设计：（1）、超前探水：探水线（探水起点）至断层交面线的最小距离为30米，当水压大于2mpa时按每增加0.1mpa增加1m。（2）、其他技术参数同上（探水设计）。四）、安钻探水前的技术要求：1、安钻地点与积水区间距小于探水规定的超前距，或有突水征兆时，应在采取加固措施或用水闸墙封闭后，另找安全地点探放水。2、钻窝应避免做在断层带或松软岩层内。3、钻机安装必须平稳牢固。安好钻机接电时，要严格执行停送电制度。4、按预计流量修建排水沟，清理巷道并挂好风筒、电缆、管道等。五）、探水施工中的技术要求：1、钻进时应准确判别煤、岩层厚度并记录换层深度。一般每钻进10m或更换钻具时，测量一次钻杆并核实孔深。终孔前再复核一次，如有可能应进行孔斜测量。2、钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等现象时，必须立即停钻，记录其孔深并同时将钻杆固定，但不得取出钻杆。要立即向矿调度室汇报，及时采取措施，进行处理。3、钻进中发现有害气体喷出时，应立即停止钻进、切断电源，将人员撤到有新鲜风流的地点。立即报告矿调度室，采取措施。4、钻孔内水压过大或喷高压水时，应采用反压和防喷装置的方法钻进，应有防止孔口管和煤(岩)壁突然鼓出的措施：（1）背紧工作面，在拦板外面加设顶柱或木垛，必要时还应在顶、底板坚固地点砌筑防水墙，之后方可放水。（2） 对于水压大于2mpa，中间要穿过煤层的探断层水钻孔，在打穿断层或含水层前，还应下第二层孔口管并超过煤层1 m以上。5、在探水孔施工中，见到含水层、断层、陷落柱和积水区之前，应停止钻进，安好水门后再继续钻进。6、遇高压水顶钻杆时，可用立轴卡瓦和逆止阀交替控制钻杆，使其慢慢地顶出孔口，操作时禁止人员直对钻杆站立。7、必须做到交接班时不停钻。8、探放断层水的探水孔终孔后，孔内有水应进行放水试验。孔内无水时应选择一个孔进行压水试验，检验断层隔水性能；压力一般应略大于断层所承受的静水压力。9、探放水钻孔，完成探测任务后必须全孔注浆封闭，并做好封孔记录。六）、放水的技术要求：1、钻孔探到水后，要观测水压、水质、水量和估计积水量或补给量。根据矿井排水能力及水仓容量，控制放水孔的流量或调整排水能力，并清理水仓、水沟等。2、加强放水地点的通风，增加有害气体的观测次数。3、必须监视放水全过程，放水结束后，立即核算放水量与预计积水量的误差，查明原因。七）、探放水的安全措施：1、探水巷道中间不得有低洼积水段。2、探水巷必须在探水钻孔有效控制范围内掘进，探水孔的超前距、帮距及孔间距应符合设计要求。每次探水后、掘进前，应在起点处设置标志，并建立挂牌制度。3、巷道支护应牢固，顶、帮背实，无高吊棚脚，倾斜巷有撑杆，使巷道有较强的抗水流冲击能力。 4、受水威胁地区的施工人员必须学习掌握报警信号及避灾路线。5、探水巷道应加强出水征兆的观察，发现有挂红、挂汗、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掺水、水色发挥、有臭味等突水预兆时，一旦发现立即停止施工，采取措施，立即报告调度室，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。6、“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。7、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。8、其他未尽事宜的按煤矿安全规程。八）其它防治水措施1、合理选择钻孔位置和角度选择与控制。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，有可能受断层和其它导水层的威胁，因此在这些区域掘进时，必须打超前钻孔探水。3、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。4、必须坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则。 5、采用探放水等技术手段查明采空区积水情况；6、掘进36#煤层时首先对临近煤层采空区进行探放水，严格执行“有掘必探，先探后掘、先治后采”的防治水方针。7、发现疑似积水区域，严格按规定对积水区域进行探放。8、相邻煤层的分界处，必须留防水煤柱，在断层两侧留防水煤柱；9、采掘工作面施工到探水线位置时，必须探水前进；10、每次降雨后，应及时观测井下水文变化情况；11、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；12、矿井必须做好采区、工作面水文地质探查工作；13、探放水工作必须有专人在现场负责；14、生产中对小型突水采用水泵排水的方式进行排放，但也应制定对较大突水情况的封堵的安全措施，以预防较大突水事故的发生。15、加强地面塌陷区的监测工作，对地面塌陷坑及时进行黄土覆盖和回填