煤矿ZF204回采工作面探放水设计.doc

蒋家河煤矿ZF204回采工作面探放水设计*矿ZF204回采工作面探放水设计 编制单位：*煤矿编制时间：2017年1月15日II会审人员签名表矿井会审人员职 务审批签字审批意见矿 长矿总工程师生产副矿长机电副矿长安全副矿长技术副矿长机 电 总 工安 检 科通 风 科机 电 科调 度 室生 产 科通 防 队备注：编制人: 目 录前 言2一、编制依据2二、探放水目的2三、探放水原则3四、ZF204工作面位置及概况3五、工作面水文地质概况4（一）含（隔）水层及其水文地质特征4（二）地下水补给、迳流及排泄5（三）水文地质分区6（四）水文地质勘探类型7六、工作面充水因素分析7（一）工作面充水水源分析7（二）充水通道8（三）充水强度分析9七、ZF204回顺与ZF202工作面采空区相邻位置关系9八、ZF202工作面采空区积水量预测及危险性评价10九、成立探放水领导小组11（一）成立探放水领导小组11（二）探放水期间各职能单位工作职责11十、ZF204工作面探放水工程设计12（一）探放水方法12（二）探放水设备12（三）钻孔布置12（四）探放水前的准备工作13（五）钻孔施工措施14十一、避灾路线17 *煤矿ZF204回采工作面探放水设计前 言近年来，我国煤矿水害事故多发，造成了极大的人员死亡和经济损失及不良的社会影响。为了搞好和加强煤矿安全生产工作，避免和杜绝水害事故的发生，严格贯彻和执行上级关于加强煤矿水害防治工作的指导意见，认真按照文件要求，提高对矿井水害防治工作重要性的认识，落实矿井水害防治责任制，切实加强矿井水害防治的各项技术管理基础工作，结合本矿井的水文地质和井下水害实际情况，按照煤矿安全规程及煤矿防治水规定编制ZF204回采工作面探放水设计。一、编制依据1、煤矿安全规程2、煤矿防治水规定3、*井田勘探地质报告4、S1、41号钻孔柱状图5、ZF204工作面设计说明书6、井下探放水技术规范MT/T 6321996二、探放水目的根据*井田勘探地质报告水文地质资料及该工作面水文条件及相邻工作面已探明水文地质情况，初步判定该工作面受水害威胁程度不大，煤层及围岩赋存水，预计涌水量不大。由于ZF204工作面相邻ZF202工作面采空区，ZF204工作面回采过程中煤柱产生的裂隙有可能导通ZF202工作面采空区，所以本次探放水的目的主要是在ZF204回顺最低点处对ZF202工作面采空区积水进行疏放，以保证ZF204工作面回采期间安全。煤矿防治水规定第九十三条规定：采掘工作面探放水前，应当编制探放水设计，确定探水警戒线，并采取防止瓦斯和其他有害气体危害等安全技术措施。三、探放水原则煤矿安全规程第二百八十五条规定：矿井必须做好水害分析预报，坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则。四、ZF204工作面位置及概况ZF204工作面位于二采区三条大巷的北侧，南端为二采区三条大巷护巷煤柱，东侧为二采区未采实煤体，西侧为ZF202工作面采空区，北邻矿井边界保护煤柱。该工作面上部对应地表为枣林新村、马家斜村。工作面标高在+560+650m之间，地面标高在+1167.1+1211.8m之间，工作面埋深约517.1651.8m，根据中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室的鉴定结果，*煤矿二采区4#煤层及煤层顶板具有弱冲击倾向性，*煤矿ZF204工作面无冲击危险性。ZF204工作面布置两条巷道，分别为回风顺槽、运输顺槽；两顺槽方位角均为345，两条巷道均布置在4煤层中。工作面走向长1270m，倾斜长151m，留设大巷保护煤柱100m，可采走向长1167m，回采面积为1167*151=176217m。根据204两顺槽掘进期间的煤层揭露及钻孔煤层厚度探测，开采区域煤层平均厚度约为6.2m，最大厚度为8.4m，最小厚度为4.0m。工作面地质储量为164.1万吨，可采储量为122.3万吨，回采率85.0，计划平均月产6.28万吨，平均月推进度73.6m，可采期为16个月。五、工作面水文地质概况（一）含（隔）水层及其水文地质特征根据*井田勘探地质报告及41号钻孔柱状图分析，本区内主要有侏罗系砂泥岩隔水层与砂岩含水层。1、安定组泥岩隔水层与砂岩含水层段出露于矿区东南部。厚度5123m。隔水层岩性以紫红色灰绿色泥岩、砂质泥岩为主，厚度2075m；含水层厚度535m，为中粗粒砂岩。据钻孔抽水试验：单位涌水量0.0000370.000076L/sm，富水性极其微弱，水质类型SO4-Na型，矿化度2.373.38g/L，水温1218。2、直罗组泥岩隔水层与砂岩含水层出露位置与安定组基本一致。厚2049.16m，一般20m。岩性为浅灰绿色中粗粒长石石英砂岩，夹灰绿色泥岩、砂质泥岩。上部泥岩、砂质泥岩具隔水性，厚520m。下部中粗粒砂岩含水层，厚338m。据钻孔抽水试验：单位涌水量0.0000220.002L/sm，富水性极弱，水质类型SO4-Na、Cl-Na型，矿化度5.53120.45g/L，水温1720。3、延安组煤系含（隔）水层区内分布广泛，仅个别地段缺失。厚0139.30m，平均80.37m。含水层由4煤及其老顶中粗粒砂岩、砂砾岩组成，区内中东部地区较厚，达5060m，其它地区较薄，一般1030m。据钻孔抽水试验：单位涌水量0.0000460.1036L/sm，富水性弱而不均一，水质类型以SO4Cl-Na型为主，SO4-Na型次之，矿化度3.6018.20g/L，水温1618。（二）地下水补给、迳流及排泄矿区各类地下水，因所处地形地貌、含水层岩性等水文地质条件的差异，其补给、迳流及排泄条件明显有别。1、松散岩类地下水河谷川道松散层潜水，主要由大气降水和下伏基岩地下水补给，近河地段与河流地表水有互补关系，即洪水期河水补给地下水，枯水期地下水补给河水。黄土塬、梁、峁地区，以大气降水的垂直渗入补给为主。塬区地形开阔平缓，黄土透水性能好，降水入渗补给量大；梁峁区地形破碎，坡降大，降水多由地表流失，渗入补给量甚微。地下水流向基本与地形坡向一致，即由分水岭地段流向沟谷，最终汇入泾河。由于自然地理条件差异，地下水局部流向变化较大。塬边部沟谷发育，含水层被切穿而形成各塬块相对独立的水文地质单元，地下水流向除遵循总的迳流趋势外，还具有由塬中部向周边沟谷呈放射状流动的特征。总体而言，由于地形破碎，地势高低悬殊，松散层地下水具有迳流途径短，水循环交替较强烈，矿化作用弱的特点。除河漫滩及阶地区地下水以补给地表水的方式排泄外，塬梁峁区地下水，均以泉的形式排泄于沟谷为主要排泄途径。2、白垩系砂砾岩地下水矿区白垩系砂砾岩地下水，赋存于走向NE，倾向NW的平缓单斜之中，系区域性白垩系承压水盆地南翼边部，呈现为一开启型含水构造。地下水补给来源以区域侧向迳流为主，大气降水次之。矿区北部为地下水迳流区，中南部地段因泾河、黑河切割含水层而为排泄区，泾河河谷地带排泄标高821.10855.17m，黑河河谷地带排泄标高为845.66851.94m。地下水由分水岭向泾河、黑河集中排泄。3、侏罗系煤系地下水侏罗系含煤岩系裂隙水，赋存于走向NE，倾向NW而略有起伏的单斜构造之中，系区域性承压水斜地之南翼组成部分。浅循环带以补给区与排泄区均在浅部为特征，补给区居地形较高的露头地带，排泄区居低洼地段，高处地段获得降水及地表水渗入后，向低洼处运移，低洼处则以盈溢形式向外排泄。深循环带地下水则通过裂隙向承压水斜地深部运移，随埋深加大而迳流趋于滞缓。（三）水文地质分区根据含水层厚度，埋藏条件及其富水性，白垩系洛河砂岩孔隙裂隙含水层可划分为三个分区。1、富水性微弱区位于矿区东南部，含水层厚度一般小于100m，上覆松散岩类盖层，于河谷地段与第四系全新统砂卵砾石含水层构成结构不同而具统一水位的潜水含水层、富水性微弱，单位涌水量小于0.1L/sm。*井田即处于该分区内。2、富水性较强区位于矿区西北部，含水层厚度大于300m，上覆华池组隔水层，河谷地带钻孔揭露该层段均出现涌水现象。为区内富水性强的承压含水层分布地段，单位涌水量大于0.3L/sm。3、富水性中等区处于强富水区与弱富水区之间，含水层厚200300m，单位涌水量大于0.1 L/sm小于 0.3 L/sm。（四）水文地质勘探类型勘探区地层平缓，未发现断层，地质构造简单。主采煤层（4煤）底板标高550.97(4-1)723.24(1-2)m，埋深322(5-2)636.80(4-1)m，位于当地侵蚀基准面之下。煤层下伏岩层含水微弱，可视为相对隔水层。煤层直接充水含水层为侏罗系中统直罗组砂岩裂隙含水层（），以及侏罗系中统延安组煤层及其顶板砂岩含水层（X），充水方式为顶板进水。各直接充水含水层埋藏深，裂隙不甚发育，补给来源有限，导水性差，迳流滞缓，富水性微弱。综上所述，井田水文地质勘探类型属以裂隙充水为主，根据矿井防治水规定，我矿水文地质条件类型划分为“中等”类型。六、工作面充水因素分析（一）工作面充水水源分析1、大气降水据气象站资料，本区年降水量561.1mm。年降水主要集中于7、8、9月，三个月总降雨量333.6mm，占全年降水量的59.43%。降水多以地表迳流形式汇入泾河流向井田之外，加之矿井直接充水含水层（X、IX）埋藏而无出露， VI含水层出露于谷坡，多呈陡坎而不利于降水入渗，且出露面积较小。因此，大气降水对未来矿坑充水影响不大，临近生产矿井排水量不随季节变化即为佐证。2、地表水范家河流经井田中部，据本次水文地质测绘资料，其上下游段面流量分别为0.19m3/s及0.51m3/s。按照矿井开拓方案，斜风井选在范家河4-5号孔南侧，设计井口标高1011m。据本次洪水位调查结果，最高洪水位在该地段10041005m，与井口标高相差5m。3、地下水井巷开拓过程中，矿坑系统的直接充水含水层为侏罗系延安组煤系裂隙含水层、直罗组砂岩裂隙含水层，充水方式为顶板进水型。但随着矿井的开拓，导水裂隙带的形成和扩展，白垩系洛河组砂岩孔隙裂隙含水层中的地下水亦可能在局部地段通过透水“天窗”进入井巷系统。4、老窑积水本井田煤层埋藏较深，井田内及其邻近没有发现老窑采空区，故204工作面不存在老窑积水。（二）充水通道1、顶板导水裂隙带煤层开采后，顶板冒落，上覆岩石产生导水裂隙。导水裂隙带波及范围内的水体对矿井回采构成威胁。导水裂隙带是工作面内主要充水通道之一。工作面导水裂隙带最大发育高度可能波及白垩系洛河组含水层。2、断裂破碎带节理、张性或张扭性断层及其破碎带因其连通性好、导水能力强，可使不同含水层之间产生水力联系，从而为煤系上覆或下伏含水层向矿坑充水提供了新的通道。ZF204工作面相邻ZF202工作面采空区，其回采过程中及有可能因煤层顶板垮落产生的裂隙导通ZF202工作面采空区垮落带，造成ZF202工作面采空区积水流入ZF204工作面。（三）充水强度分析井田直接充水含水层为直罗组砂岩裂隙含水层，延安组煤层及其顶板砂岩裂隙含水层，各直接充水含水层埋藏深，裂隙不甚发育，补给来源单一，导水性差，迳流滞缓，富水性微弱，对矿井开采威胁不大。白垩系洛河组砂岩含水层为井田主要含水层，虽为矿井的间接充水含水层，但其分布范围广，厚度大，对煤矿开有一定威胁。根据4煤开采过程中所形成的导水裂隙带高度所能波及的范围，所确定的突水保护层的厚度为13.72m（4-1号孔）105.82m(91号孔)。由图表可知，局部地段洛河砂岩含水层有可能与4煤导水裂隙带贯通，地下水可能通过导水裂隙带进入矿坑，对矿井开采可能构成一定威胁。七、ZF204回顺与ZF202工作面采空区相邻位置关系ZF204工作面回风顺槽标高在545.5m624.8m，运输顺槽标高在554.4m631.9m。相邻ZF202工作面采空区（运顺侧）标高在539.0607.1m，经对比ZF204工作面总体高于ZF202工作面采空区，但是在ZF204回顺中部4h114h11之间，ZF204回顺低于ZF202采空区（运顺侧）1m左右，从4h11向切眼方向，ZF204回顺又高于ZF202采空区（运顺侧），虽然两工作面之间留设防隔水保护煤柱20m，但是ZF204工作面回采时，煤柱受压产生的裂隙有可能导通ZF202工作面采空区。因此，ZF202工作面采空区积水对ZF204工作面回采具有安全隐患，故通过本次探放水工作，对ZF202工作面采空区积水进行提前疏放，以保证ZF204工作面回采期间的安全。八、ZF202工作面采空区积水量预测及危险性评价我矿在二号高位瓦斯抽放钻场向ZF202工作面采空区上方施工一个探水钻孔，钻孔方位角319，开孔位置沿煤层顶板向上1.5m处，以2仰角施工110m，终孔位置在ZF202工作面煤层顶板向上约9m处，导通了ZF202工作面采空区上方积水，通过现场观测，钻孔出水量约10m/h，水头基本没有压力。依据ZF202工作面采掘工程平面图及素描图分析，工作面煤层平均厚度约7.2m，积水区煤层平均倾角3，积水标高在+536m+564m之间，积水最大深度28m。积水范围长度从切眼向出702m，积水面积S=702151=106002，采空区积水量计算公式W=KMS/cos式中：W采空区积水量，m；M采空区煤层采高（厚度），m；S采空区积水面积，m；煤层平均倾角，（）；K采空区充水系数，取值0.25。故：积水量W=KMS/cos=0.257.2106002/cos3=190524m通过对ZF202工作面与ZF204工作面标高对比及计算的采空区积水量，可以看出积水量较大，对ZF204工作面回采有很大的威胁，因此要提前对ZF202工作面采空区积水进行疏放。九、成立探放水领导小组（一）成立探放水领导小组组 长：副组长： 成 员：办公室设在生产技术科，孙瑞同志兼任办公室主任。（二）探放水期间各职能单位工作职责1、组长负责探放水期间的全面具体指挥工作，负责方案制定和批准，副组长负责安排各级管理人员跟班监督作业；2、生产科根据确定的方案和要求负责确定放水地点范围，方位、角度，放水范围内地质的构造情况；并负责探放水期间相关分析的记录整理存档；3、调度室负责放水期间协调调度工作，确保探放水工作有序进行；4、机电科负责安排机电队把探水、排水设备安装好，并调试正常运转；5、安检科负责监督探放水安全技术措施的执行情况，并对涉及安全设施进行检查，无异常时方可操作探放水；6、通风科负责探放水期间一通三防工作；7、通防队队长具体负责探放水的实际操作，并安排好每班负责此项工作的责任人。十、ZF204工作面探放水工程设计（一）探放水方法根据ZF204工作面水文地质概况、ZF202工作面采空区积水情况及ZF204工作面与ZF202工作面采空区标高情况判定，ZF204工作面存在突水危险，通过向ZF202工作面采空区施工疏放水钻孔，对ZF202工作面采空区积水提前疏放的方法，降低ZF202工作面采空区积水，最大限度的保障ZF204工作面回采期间的安全工作。（二）探放水设备本次探放水工作量较小，因此选用KHYD-75型钻机一台，钻杆直径50mm，钻孔直径50mm。（三）钻孔布置1、钻孔开口位置：本次探放水设计施工一个钻孔，开孔位置在ZF204回顺点4h14（383m）处巷道西帮（煤柱侧），高于巷道底板1m位置开口，向ZF202工作面采空区施工平行孔。（见附图9-1）图9-1 ZF204工作面探放水钻孔布置平面图2、钻孔参数：直径50mm，深度20m，方位角255。3、孔口安全装置本次探水钻孔应安装孔口安全装置。完整的孔口安全装置应由孔口管、防喷逆止阀、止水闸阀等装置组成（见图9-2）。止水闸阀采用不锈钢闸阀，防喷逆止阀采用探放水钻孔专用分流闸阀。图9-2 探放水钻孔孔口安全装置示意图4、钻孔管理：钻孔施工完毕后，要挂牌管理，定期检查钻孔出水情况，发现异常及时汇报。（四）探放水前的准备工作1、水泵、水管：在探放水前，对所探区域内的主水泵、备用泵、检修泵、排水管、阀门等排水设施进行全面检查维修，保证完好，待机备用。待钻孔施工完毕后，要用80塑料管连接孔口管，将水引入ZF204回顺900m处水仓。2、水仓：探放水前将ZF204回顺临时水仓、排水沟清理干净，疏通排水渠道。3、自救器：为防止放水中发生意外，所有入井人员必须佩戴自救器。4、通风：ZF204工作面探放水期间必须安装局部通风机，防止发生意外时给探放水人员供风。5、通讯：在探放水工作面、井底都安装有防爆电话，工作面、井底、调度室及领导办公室都能直接联系。（五）钻孔施工措施1、打钻工应经专门培训，并考核合格后方可上岗。2、打钻工必须掌握钻机的操作要领和维护保养等知识。3、下井前根据工作安排，准备、检查、带足本班所需的工具、材料等。4、装运钻机时应注意以下问题：（1）装运钻机前要进行检查，钻机各部件要齐全，电机必须防爆，电压应与电源相符，电缆无漏电现象，钻杆、钻具等应无损坏现象；（2）钻机采用装车运输或人工运输，运输过程中要捆绑牢固。防止损坏碰坏钻杆、钻机等。（3）装运不允许进脏物的部件时，要封堵好。5、安装钻机时应注意以下问题：（1）钻眼地点应支护良好，无片帮冒顶隐患。（2）钻眼地点底板应平整。钻机应按本设计所规定角度向内钻眼。保证探眼起到效果。（3）钻机的各机械转动部分要安装防护栏、保护罩。（4）机电科派专人负责探放水设备的防爆检查工作。（5）加强探放水巷道和钻孔附近的支护，在打钻地点设置电话。6、钻孔时要严格按照探放水设计标定的孔位及设计中规定的方位、角度、孔深等进行施工，不经测量人员同意不得擅自改动。7、井下安装钻机进行探放水前，应当遵守下列规定：（1）加强钻孔附近的巷道支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和栏板，严禁空顶空帮作业。（2）清理巷道，挖好水沟。探放水钻机位于巷道低洼