运输顺槽探放水设计及安全技术措施.doc

6105运输顺槽探放水设计 水害防治中心6105运输顺槽探放水设计及安全技术措施山西吕梁离石永宁煤业有限公司2015年8月6105运输顺槽探放水设计及安全技术措施会审记录名 称6105运输顺槽探放水设计及安全技术措施编制单位水害防治中心编制时间2015.08会审单位山西吕梁离石永宁煤业有限公司审批意见：部门名职务姓 名日 期部门名职务姓 名日 期探水队长机电副总技术科长安全矿长机电科长机电矿长安监科长生产矿长调度室主任水害防治中心主任通风矿长总 工程 师矿 长目 录目 录- 1 -第一章 编制依据- 2 -第二章 工作面概况- 2 -2.1 巷道设计参数- 2 -2.2 井上、下及四邻关系- 2 -2.3 周边老窑及采空区影响关系- 3 -第三章 地质及水文地质- 3 -3.1 地质情况- 3 -3.2 工作面煤层情况- 3 -3.3 工作面水文地质情况- 4 -第四章 防治水设计- 8 -4.1 物探- 9 -4.2 钻探- 9 -4.3 排水系统设计- 14 -4.4 其它技术要求- 14 -第五章 施工组织- 15 -5.1 劳动组织- 16 -5.2 主要技术经济指标- 16 -5.3 准备工作- 16 -5.4 施工工序- 17 -5.5 岗位人员职责- 17 -第六章 安全技术措施- 18 -6.1 施工准备阶段- 18 -6.2 钻探阶段- 19 -6.3 其它安全措施- 21 -第七章 灾害应急措施及避灾路线- 22 -7.1 水害预兆及措施- 22 -7.2 避灾要求- 22 -7.3 避灾路线- 22 -第一章 编制依据1.1煤矿安全规程.国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局1.2 煤矿防治水规定.国家安全生产监督管理总局1.3山西吕梁离石永宁煤业有限公司生产矿井地质报告.山西地宝能源有限公司1.4山西吕梁离石永宁煤业有限公司矿井水文地质类型划分报告.山西地宝能源有限公司1.5山西吕梁离石 永宁煤业有限公司采空区及含水层富水性瞬变电磁勘探报告.徐州中地物探新技术开发有限公司第二章 工作面概况2.1 巷道设计参数6105运输风顺槽设计为矩形断面，采用锚（索）网支护，走向为南北，设计长度约为1070m，主要任务为6105回采工作面运输、进风及辅助行人。2.2 井上、下及四邻关系6105运输顺槽掘进工作面对应地表为贺家庄少数窑洞（现均已搬迁），地表多为自然植被覆盖，种植有少量农作物和果树，地表标高+970+1142。分析认为地表对应区域区不存在水体、建筑物和其它构筑体对井下掘进工程影响。6105运输顺槽工作面北为6号煤三条大巷，南部为实体煤层，西部为6103工作面（尚未进行回采），东部为工作面实体煤层，上部为4号煤采空区。分析认为目前井下采掘活动对6105运输顺槽掘进不构成较大影响。2.3 周边老窑及采空区影响关系经调查该掘进工作面前方无老窑和古空区，相邻6103工作面尚未回采，上部为4号煤三采区采空区，为本矿开采留下，位置、范围、积水情况均清楚，且积水大部分已放完，剩余残留积水对本工作面掘进无影响。但掘进过程中应加强对放水孔的涌水量观测，保证掘进作业安全。相邻矿井为山西神州煤业有限公司，跟据交换资料显示，该矿在本组煤层无采掘活动，对我矿6#煤层没有影响。第三章 地质及水文地质3.1 地质情况工作面地质构造简单，总体为单一向斜构造，地层倾角0-8之间。根据掘进揭露情况以及上部4号煤采空区揭露情况分析，掘进工作面前方无较大的断层、陷落柱等地质构造的产生，但不排除有断层、褶皱等地质构造出现的可能，掘进过程中应该加强隐伏地质构造导水性的探测工作。3.2 工作面煤层情况6105运输顺槽工作面位于6号煤层,6号煤层位于太原组上部，上距5号煤层15.5520.75m，平均18.15m。煤层厚度0.351.43m，平均厚度1.15m,含02层夹矸，结构简单，属全井田稳定大部可采煤层。在井田内中部大部被冲刷变薄。顶板为泥岩、中砂岩，基本顶为L5灰岩，底板为砂质泥岩，局部为粉砂岩，基本底为K2灰岩。3.3 工作面水文地质情况3.3.1地表水流工作面地表大面积为黄土掩盖区，经长期自然切割冲蚀，沟谷纵横，地形复杂。纵观该区域为北高南低侵蚀黄土地貌，以黄土墚、峁为主，沟谷发育，回采范围内发育有吴家沟、大庙沟两条大型沟谷由西北向东南发育，沟谷两侧由于不断的侵蚀形成许多小冲沟，无地表水体及常年性河流，仅在雨季时，才有短暂洪水泄流，均汇入井田东部的北川河。井田内无地表水体及常年性河流，在井田南部外有东川河流过，井田内有沟谷展布，仅在雨季时，才有短暂洪水泄流，均汇入井田东部的北川河。3.3.2含水层1奥陶系中统碳酸盐岩岩溶裂隙含水层本地层在井田内全部被覆盖，据区域资料，本区峰峰组富水性弱，据1988年11月施工完成的供水水文地质勘探KS3钻孔资料（位于井田东侧约1.5Km，奥灰静水位814.4），上下马家沟组奥灰水位标高814. 0m(见区域水文地质图) ，单位涌水量0.4 L/sm，富水性中等，水质为HCO3 CaMg型。根据KS3号钻孔及水源井资料推测本井田奥灰水位在805813m，4、5、6号煤层在井田南部为带压开采区，10号煤层几乎全部带压。2石炭系上统太原组砂岩裂隙夹碳酸盐岩岩溶裂隙含水层石炭系太原组石灰岩岩溶裂隙含水层和二叠系山西组砂岩裂隙含水层对井田4号、10号主煤层的开采影响最大。据井田钻孔资料，太原组有3层石灰岩，从上到下分别是L5、K2、L1，石灰岩裂隙发育，岩芯破碎，水位标高929.44m，抽水试验计算结果，单位涌水量0.0047L/sm，渗透系数0.0131m/d，水质为HCO3SO4-MgNa型，矿化度0.69g/L。属弱富水性含水层。3二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层含水层岩性以细、中、粗砂岩为主，裂隙不发育，富水性弱，单位涌水量0.0080.022L/sm，渗透系数0.00280.012m/d，水位标高955.62980.4m，水质HCO3.SO22-Ca2+.Mg2+.Na+型，矿化度0.696g/L。该含水层不连续，富水性差局部甚至无水。4二叠系上下石盒子组砂岩裂隙含水层含水层岩性为中、粗粒砂岩。根据搜集的钻孔资料来看，裂隙较发育，富水性稍好。据区域资料，水量0.0025-0.017L/sm，属弱富水含水层。水质为HNM型或HSNM型，矿化度为0.6g/l左右。5第四系、上第三系松散层孔隙含水层上第三系上新统广泛出露于沟谷及山坡上含水层岩性为砾岩，泉流量0.20.4L/s，涌水量0.261.8L/s，水质属HCO3-Na+型，矿化度0.347g/L。第四系中、上更新统出露高，补给条件差，含水层连续性差，基本属透水层。全新统分布于沟谷中，以砂砾石层为主，厚度小，富水性中等。泉流量为2035L/s，水质HCO3SO4CaMg型，矿化度0.544g/L。含水层除深部奥陶系灰岩富水性强外，其余均属弱含水层。3.3.3隔水层1二叠系山西组泥岩隔水层据钻孔资料，山西组4号煤层以下是一套以泥岩为主的地层，井田内沉积连续、稳定，是山西组和太原组之间较好的隔水层。2石炭系太原组泥岩隔水层太原组10号煤以下晋祠砂岩以上有一组泥岩，厚10.2032.68m，虽厚度变化较大，但层位较稳定，是较好的隔水层。3石炭系本溪组泥岩隔水层本溪组为一套泥岩，粘土岩、铁铝岩为主的地层，夹薄层石灰岩和砂岩，砂岩为泥质结构，厚27.0548.71m，平均厚32.80m，隔水性很好，是含煤地层和奥陶系之间重要的隔水层。3.3.4 回采工作面主要充水因素分析1、地表水对矿井开采的影响区域内无地表水，在井田外东侧有北川河通过。北川河经过井田东部的河床标高为900m左右。河床基底为二叠系下石盒子组，岩性为砂岩、泥岩互层，渗透性较差，对煤层不会造成直接的补给。井田内基岩标高为910m左右，都高于河床，因此在开采过程中一般也不会造成对河水的袭夺。井田及附近现采煤矿也未发现因煤矿开采而造成的河水入侵现象。2、构造对煤层开采的影响工作面总体构造为一单斜构造，北高南低，掘进6103回风顺槽过程中未发现有较大断层，根据4号煤层采掘揭露本工作面西部陷落落比较发育，均未发现突然涌水现象。但陷落柱有可能沟通各含水层和上覆采空区之间的水力联系，所以回采过程中一定要重视对陷落柱和隐伏地质构造观测和研究，防止水害事故的发生。3、采空区水对煤层开采的影响经调查该掘进工作面前方无老窑和古空区，相邻6103工作面尚未回采，上部为4号煤三采区采空区，为本矿开采留下，位置、范围、积水情况均清楚，且积水大部分已放完，剩余残留积水对本工作面掘进无影响。但掘进过程中应加强对放水孔的涌水量观测，保证掘进作业安全。相邻矿井为山西神州煤业有限公司，跟据交换资料显示，该矿在6#煤层无采掘作业，对我矿6#煤层没有影响。4、奥灰岩溶水根据地质报告和水文地质类型划分报告划分的带压开采区域，本工作面全部带压。现利用突水系数来计算井田内6号煤层最低点的突水系数：突水系数计算公式:Ts=P/MP=(H0-H1+M)9.810-3式中：Ts突水系数 MPa/m；P底板隔水层承受的水头压力 MPa/m；M底板隔水层厚度 m；H0奥灰水水位标高m；。H1煤层最低底板标高m。6号煤层突水系数：Ts=(809-730+112.68)9.810-3/112.68=0.017(MPa/m)6号煤层最低点突水系数小于正常块段内临界突水系数0.10MPa/m，也小于构造破坏临界突水系数0.06MPa/m。3.3.5 涌水量开采4号煤层，生产能力30万t/a，矿井正常涌水量300m3/d，最大涌水量450m3/d，富水系数为0.3300.495m3/t。根据富水系数比拟法预算当矿井生产能力达到90万t/a时的矿井涌水量：计算公式为：Q=KQ0式中：K富水系数；Q0兼并前矿井涌水量，m3/d；Q兼并后矿井涌水量，m3/d。6号煤层位于4号煤层下35m左右，之间主要岩性为泥岩，局部为粉砂岩，裂隙不发育，为隔水性较好的岩层，6号煤层直接顶为L5灰岩，该层灰岩致密坚硬，富水性弱，6号煤层矿井充水因素与4号煤层基本相同，其矿井涌水量可参考4号煤层矿井涌水量。当矿井生产能力达到90万t/a时，矿井正常涌水量预计为900m3/d，最大涌水量为1350m3/d。第四章 探放水设计我矿探放水工作严格遵循“预测预报，有掘必探，先探后掘，先探后采”原则。工作面探放水工作采用“物探先行，钻探验证，化探跟进”的综合探测手段进行。4.1 物探1、设备选择YCS200型矿用瞬变电磁仪2、施工布置与工作量一般布置4条线（顶板向上45度、顶板向上30度、顺层方向、底板方向30度，具体角度取自线圈平面的垂线与底板面之间的夹角）矿井瞬变电磁法勘探工作量，沿巷迎头布置测线4条，每条测线11个物理点，总计44个物理点。通过在掘进头移动发射接收线圈，形成4条超前探测的实测剖面，施工方法如下图。 瞬变电磁法超前探施工布置小功率设备：矿井瞬变电磁法勘探装置类型采用重叠回线组合装置，边长1.5m的激发和接收正方形线圈，发射线圈主机自带，匝数为16匝，接收线圈匝数40匝。供电电流档为2A，供电脉宽10ms，采样率16S。每个测点至少采用30次叠加方式提高信噪比，确保了原始数据的可靠性。3、物探成果分析井下开口物探分析参照瞬变电勘探成果和高分辨电法仪“三极超前探”成果相结合的方法综合确定工作面前方的低阻异常区域。4.2 钻探4.2.1钻探设计工作面钻探工作必须严格执行“有掘必探，先探后掘”的原则进行。考虑工作面煤层构造和“直流电法探测”能力设计钻孔深度为100m，允许掘进距离为70m，超前距为30m。钻机基本性能参数设备名称ZYJ-270/400设备型号架柱式液压回转钻机厂 商石家庄金必德机械制造厂项 目单位参数值主机工作压力Mpa12钻孔深度M400 适应高度mm1500-4000钻孔直径mm50-153机重Kg180泵站额定压力Mpa14额定流量L/min95电机额定功率Kw18.5/22电机额定电压V380/660 660/1140油箱有绞容积L150外形尺寸Mm1950660780机重Kg2604.2.2单孔设计及参数物探无异常超前钻探设计钻孔共两个，一个中孔，一个帮孔。（6105运输顺槽右帮为6103工作面运输顺槽，故不布置钻孔）（详见：6105运输顺槽探水钻孔布置三视图）1、1号钻孔1号钻孔为中孔，布置于钻场正中间，距钻场底板0.9m处，钻孔设计方位（180）与巷道中线一至，倾角与煤层倾角一致，设计长度100m。2、2号钻孔2号钻孔为帮孔，布置于1号钻孔左侧0.5m处，距底板0.9m处，距顺槽左帮为1.0m，钻孔设计方位（162）偏顺槽左帮18，倾角与煤层倾角一致，设计长度105m，帮距30m。物探无异常区域超前钻探验证单孔参数说明孔号设计长度方位角倾角100m1800（与煤层倾角一致）105m1620（与煤层倾角一致）物探异常区域超前钻探验证6#煤层0.351.43m属薄及中厚煤层，在掘进前方遇物探异常区域时，在巷道前方布置钻孔共设计23个钻孔。123号钻孔在巷道前方水平面呈扇形布置，终孔位置为3m；每孔深度平距不小于100米，帮距为30m,允许掘进距离是70m，超前距离30m。钻孔施工时，可根据现场情况，进行适当调整钻孔参数。（详见掘进工作面物探异常情况钻孔布置示意图）物探异常时的钻孔设计参数孔 号孔 深（ m ）方位角（ ）竖直角（ ）孔口距底位置（ m ）1#102157-10.92#102159+11.33#10216101.14#102163-10.95#101165+11.36#10116701.17#101169-10.98#101171+11.39#10117301.110#101175-10.911#101177+11.312#10018001.113#101182-10.914#101184+11.315#10118601.116#101188-10.917#101190+11.318#10119201.119#101194-10.920#102196+11.321#10219801.122#102200-10.923#102203+11.3注：以上参数为理论状况下的设计，每次实际钻探成果因煤层赋存状况等地质因素影响，可能与设计有不同程度的出入，但超前距和帮距必须满足要求，据实确定每次允许掘进距离。每次钻探完毕后由探水队组织防治水科和安监科人员对钻孔进行验收。探放水质量检查验收要严格根据探放孔设计认真检查核对并在钻孔验收单上签字，做出结论确保安全的情况下方可进行掘进工作。掘进工作必须在规定的允许掘进距离范围内作业。4.3 排水系统 在工作面安设一台矿用气动隔膜泵（BQG-100/0.3）接至巷道排水管路，用以临时排除工作面用水、洒水和巷道涌水，在巷道低洼处打设临时水仓，安设一台矿用潜污水电泵（WQB20-75/5），主要用于排水，两台水泵经顺槽内排水管路排至6号煤水仓，6号煤水仓排至中央水仓从而排出地面。当工作面出现水害时，根据涌水量大小，确定水泵及排水管路的选型，并制定相关防治水技术措施。4.4 其它技术要求1、当钻孔出现渗水或涌水情况时，首先应对出水进行取样化验，确定其水质、水源类型，分析积水标高、水量等情况，确定合理的防治水方案。2、预计水压大于0.1MPa时，应当预先固结孔口管，在管口安装闸阀，进行耐压试验。孔口管安装示意图3、孔口管的长度为5m，直径为108mm。注浆用的水泥必须为新鲜的425#普通硅酸盐水泥，孔口管的注浆和试压工作必须由有防治水经验的老工人进行。4、孔口管埋设前，首先用75mm钻头严格按设计的钻孔方位角和倾角进行开孔，钻进6米后，使用108mm钻头进行扩孔，扩孔完毕后采用127mm钻头再次进行扩孔，然后冲净岩粉，下入5米108mm的孔口管，管口管壁外用麻或布塞严塞实，然后注入单液水泥浆，注实注满后，等待凝固。72小时后，进行耐压试验。孔口管试验压力不得小于1MPa，且稳定时间不得小于30分钟，在这30分钟内孔口管不得有松动和漏水现象，否则必须重新注浆试压。试压合格后方可正式开孔钻进。5、钻孔内水压大于1.5MPa时，应当采用反压和有防喷装置的方法钻进，并制定防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施。第五章 施工组织5.1 劳动组织钻探作业采用“三八”制，计划两个工作日完成一个循环钻探，每循允许掘进70m，超前距30m。劳动定员工种班组长探水工机电工安全员瓦斯员合计人数151119施工组织序号工序名称工时备注1移转机、安装和准备其它工作1个班2钻1号孔1个班（全煤）3钻2号孔1个班（全煤）4收尾工作和钻孔验收1个班合计4个班5.2 主要技术经济指标编号项目名称技术参数单位数量备注1物探设备YCS200型矿用瞬变电磁仪台12钻探设备ZYJ-400/270回转钻机台13钻头75mm个2一用一备108mm个2一用一备127mm个2一用一备4钻杆50mm根1255根备用5封孔器铸钢球阀个2一用一备6套 管矿自制2一用一备5.3 准备工作1、所有作业人员必须经过安全培训，持证上岗。 2、开工前必须由技术人员施工人员进行技术措施贯彻，使每一个参与施工的人员都了解工程的技术要求，所有人员应签字备查。3、钻探前先将钻机移至工作面，所需材料备齐备足，码放整齐。4、钻探前首先由瓦检员检查施工地点前后20m范围内的瓦斯情况，并悬挂瓦斯和一氧化碳探传感器，超限不得组织施工。5、监控部门在钻探地点10m范围内安装一部通讯电话并安排专人管理，随时保持井上下联系。 6、钻探前应先加固探水工作面周围的煤壁及顶帮，采用戴帽点柱支护，点柱间距不大于0.3米，柱顶紧靠煤壁，柱窝不少于10cm且挖到底板坚硬岩石上，若底板松软必须穿柱鞋，支柱打设要迎山有力，以防压力水冲垮煤壁。7、施工前机电部门必须将工作面的水泵和排水系统建立完善，并进行检查，并配专人负责钻探期间的水泵开停和检修工作。8、钻探前必须清理巷道，挖好排水沟。9、钻探前由技术人员依据设计，确定主要探水孔位置时，由测量人员进行标定，负责探放水工作的人员必须亲临现场，共同确定钻孔的方位、倾角、深度和钻孔数量。5.4 施工工序移钻机工作面安全检查架设（安装）钻机检查瓦斯钻探观测水情及有害气体情况验收。5.5 岗位人员职责1、 跟班领导、队（班）长，全面负责探水工作。2、 安全员：负责现场施工安全和紧急情况处理，水害发生时，组织现场人员安全撤离3、 瓦斯员：负责施工现场通风系统、监控系统和瓦斯情况的检查以及钻孔水害气体涌出情况的检测。4、 探水工：严格按照技术参数和要求进行钻探工作。5、 机电工：负责现场设备的检修维护，停送电工作，排水系统检查和排水工作。第六章 安全技术措施6.1 施工准备阶段1、井下运送设备、材料要有专人跟车，设备捆绑要牢靠，装在矿车或平板车上的钻探设备不得超高和超宽。在搬运设备时要严格按井下作业规程操作，防止挤压、碰撞等事故发生。井下起吊和移动设备时要选择安全的起吊点，人员操作时要稳，配合要协调。2、进入现场的所有设备要符合井下防爆要求。设备进入现场前，要对现场安全环境进行检查，施工地点必须做到通风、通电、通水、通电话、排水通畅、地板平整、瓦斯煤尘等符合安全标准准要求后方可进入施工。3、钻机人员不得无证操作矿方井下任何设备、设施。钻机移位时应提前通知矿方，派人负责设备及矿车的运输。4、钻机在装卸、运输过程中必有有专人负责，做到保证人员和保护好钻机不受损坏。装运时保证钻机架牢固可靠，固定好钻机后，仔细检查钻机各部件安装是否正解，并用手转动其各有关部件是否灵活，如有问题应及时解决，由施工队负责。 5、钻机安装在距工作面1-2m处，按各钻孔规定的方位角、倾角、孔深进行钻探。6、施工地点电器设备经过专业电工安装、检查，合格后方可开钻施工。施工用电缆要按标准吊挂。7、设备运转前，要对设备进行试运转，试运转正常后方可开钻施工。8、开孔前要清理好施工地点的杂物，检查好安全撤离路线。9、开孔前认真检查施工地点的通风情况，确保通风良好。10、开工前认真检查施工地点是否设置瓦斯传感器以及瓦斯便携仪检查是否完好。6.2 钻探阶段1、在钻探过程中，应该时刻注意钻孔内的情况，发现工作面片帮来压或钻眼中水压、水量突然增大以及顶钻等异常时，必须停止打钻。但是不能拔出钻杆，应立即向矿调度室汇报，同时派专人监视水情。情况紧急时，必须立即撤出所有受水威胁地区的人员。2、岩（煤）松软，钻进过程中突感轻松（一般是接近水源的象征），这时，应再次检查防水设施是否完善，排水设施是否可靠。3、当探水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，如果孔内水压很大，水喷射很远，必须马上将钻机钻杆固定。4、在钻进过程中如钻到老空或地质变化带时发现无水，要加强有害气体的检测。5、钻机的后面和前面给进手把的范围内不得站人，以防高压水将钻杆顶出伤人，或手把翻转打人。6、钻进过程中，当班班长必须认真填写本班交接班记录有探放水原始记录，每班及时向矿调度室汇报。7、严格执行交接班制度，每个小班接班后应检查校验钻孔方位、倾角是否变化，发现变化应及时予以调整。8、井下用电要按井下规定执行，要做到防火、防爆、防触电，要每班对机电设备进行检查，确保电器设备完好。9、严格执行停送电制度，停电以后必须验电，然后把开关的把手封锁在停电位置上，做明显标志或派专人看守。工作结束后必须全面检查，待一切无误其它岗位没有作业人员后方可送电撤人。钻机移位时要停电作业，严禁带电检修和搬迁电器设备。10、正常作业时，施工人员要协调配合作业，设备运转、停机时要先招呼、再操作。严禁不打招呼启动。同时加强对设备的使用与维护保养，严格按照设备的操作规程进行操作。11、上下钻具时，钻机上下夹持器应配合使用。拧卸钻具和加减尺时应将钻具卡牢，作业人员应站在钻杆两边作业，防止钻具下窜伤人。钻具的加、减尺过程中，人必须站在钻杆的两侧施工，严禁站在钻杆的后端工作。施工中人员应分立钻机两侧，防止孔内突然来水、来压顶出钻杆伤人。12、钻孔施工时要协调好矿井其它岗位作业人员，钻机作业中不准工作面其它设备运行。13、钻进时要时刻注意掌握所钻煤岩层的稳定情况，发现异常情况要及时处理，严禁强拉硬拧。每次钻杆下入前要检查丝扣的好坏，钻杆是否有弯曲及裂痕等，不合格钻杆禁止下入孔