煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计方案.doc

作业场所可能面临的潜在危害作业场所可能面临的潜在危害 胶带大巷掘进面探放水作业过程中可能存在的主要危害因素包括 以下几个方面 一 顶板管理一 顶板管理 1 安装钻机前 认真检查工作面顶板及两帮情况 严格执行敲帮 问顶制度 以防顶板事故发生 2 探水作业过程中 要随时检查钻场附近的巷道支护情况 发现 有片帮 冒顶现象 要及时停止作业 待加强支护后方可继续作业 以防顶板事故发生 二 有毒有害气体二 有毒有害气体 钻探时 要及时与瓦检员配合 对瓦斯浓度进行检查监测 防止 瓦斯浓度超限 引发瓦斯事故 三 水害三 水害 揭露构造前 应加强工作面排水设备能力 以防突发涌水导致排 水能力不足 导致水灾 目目 录录 第一章 设计依据 1 第二章 工程概况 2 第一节 掘进工程概况 2 第二节 周边关系 2 第三章 水文地质特征 5 第一节 矿井地质构造 5 第二节 矿井水文地质 8 第三节 煤层 10 第四章 矿井水害特征 13 第一节 矿井充水水源 13 第二节 矿井充水通道 15 第三节 矿井涌水量预算 17 第四节 矿井水文地质类型 18 第五章 探放水钻孔设计 19 第一节 施工目的 19 第二节 探放水钻孔设计 19 第三节 探放水钻孔设计 煤巷 20 第四节 探放水钻孔设计 构造段 23 第五节 探水施工组织 24 第六章 探放水设备选择 29 第一节 探水钻机性能 29 第二节 探放水工操作规程 30 第七章 排水设备及管路选择计算 32 第一节 矿井主排水系统 32 第二节 掘进面排水系统 33 第三节 掘进面排水能力核算 33 第八章 技术要求及安全技术措施 35 第九章 安全避灾路线 41 第一节 安全避灾路线 41 第十章 探放水组织机构及职责 41 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 1 第一章 设计依据 一 掘进面探放水设计依据 1 煤矿安全规程 2 煤矿防治水规定 3 长治市煤炭局下发的 加强矿井水害防治工作的规定和指导意见 4 胶带大巷掘进地质说明书 5 胶带大巷掘进面掘进规程 以及相关的法律 法规 根据防治水十六字方针 预测预报 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 排等措施 为掘进施工的安全开展 编 制本设计 二 掘进工作面现状 目前待掘工作面与一采区轨道大巷 一采区回风大巷平行布置 相距 30 米 方位角 301 07 07 设计长度为 819m 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 2 第二章 工程概况 第一节 掘进工程概况 一 巷道名称 胶带大巷 二 施工目的 保证接替工作面的煤炭运输 三 胶带大巷断面及支护形式 掘 进 断 面 矩形 净 断 面 项 目宽 mm 高 mm 断面 m2 宽 mm 高 mm 断面 m2 要 求3800300011 43600280010 08 1 支护方式 采用锚网索喷联合支护 配合使用钢带 分二次成巷 初期为 锚网索支护 待工程全部结束后再全断面喷射混凝土成巷 2 支护材料 锚杆 采用 2 0mm 的高强度螺纹钢锚杆 长 2 0m 锚索 采用 15 24mm 的锚索 长 6 3m 网片 采用 10 铁丝网 网片规格 4000mm 1000mm 钢带 采用 12mm 的螺纹钢焊制钢带 锚固剂 采用 2360 和 2335 树脂锚固剂 3 支护所用的材料 设备必须按规定分类存放在指定地点 码放整齐 挂牌 管理 第二节 周边关系 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 3 一 地面相对位置 巷道穿越区域内地表为高山 耕地 位于下合村西部 地面无水体和建设物 对工程无影响 二 井下相对位置对掘进巷道的影响 本掘进区域内无其他水平开采 三 邻近巷道分布情况 四 邻近采空区分布情况 该巷道位于 15101 首采面西部 15101 首采面未安装 故相邻区域无采空区 第三章 水文地质 第一节 矿井地质构造 本井田位于沁水煤田东翼中段潞安国家规划矿区武乡区中部 井田东北部位于 王家峪井田精查区内 西南部在襄垣普查区内 井田大部为黄土覆盖区 第四系黄 土分布于沟谷 黄土垣 梁 峁之上 仅在井田北部有少量下石盒子地层出露 现 根据钻孔资料并结合武乡县王家峪井田精查勘探成果 将井田地层由老至新分述如 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 4 下 一 地质情况 一 奥陶系中统峰峰组 o2f 为含煤地层基底 枣岭水源井揭露该组厚度为 95 00 为灰色 灰白色厚层 状石灰岩 泥灰岩 豹皮状灰岩夹白云岩 上部因风化较破碎 方解石脉发育 含 有海相动物化石 二 石炭系中统本溪组 c2b 与下伏峰峰组呈平行不整合接触 厚度 30 64 31 06 平均 30 85m 主要由 浅灰色 灰褐色 g 层铝土泥岩 深灰色 灰黑色泥岩 砂质泥岩 石灰岩夹细砂岩 和 1 2 层不稳定薄煤层 线 组成 铝质泥岩具鲕粒结构 灰岩多呈透镜体状 煤 层一般不可采 底部为 山西式铁矿 层 不稳定 呈窝状 透镜状 本组中含少 量的植物化石和黄铁矿晶粒结核 为一套海陆交互相沉积 三 石炭系上统太原组 c3t 连续沉积于下伏本溪组地层之上 为一套具有明显沉积旋回的海陆交互相含煤 沉积建造 是本井田主要含煤地层之一 自 k1砂岩底至 k7砂岩底 厚度 94 37 106 90 平均 100 64m 主要由灰色粗 中 细粒砂岩 深灰色 灰黑色泥岩 砂质泥岩 6 9 层煤层和 4 层石灰岩组成 底部为晋祠砂岩 k1 为灰色细粒石 英砂岩 成分以石英 长石为主 分选性 磨圆度较好 硅质胶结 含黄铁矿 菱 铁矿结核 中部所含 4 5 层深灰色石灰岩 层位稳定 是区域地层对比的良好标志 所含煤层中 15 号煤层为全区稳定可采煤层 其余煤层均为零星可采及不可采煤层 根据其岩性 岩相组合特征 自下而上分为三段 1 下段 c3t1 自 k1石英砂岩底至 2石灰岩底 厚度 14 40 17 65 平均 16 02m 由深灰 色泥岩 灰色中 细砂岩 石灰岩及煤层组成 含植物化石和黄铁矿结核 所含煤 层中 15 号煤层为全区稳定可采煤层 14 号煤层零星可采 底部 k1砂岩为灰色细粒 砂岩 成分以石英 长石为主 分选性 磨圆度较好 硅质胶结 含黄铁矿 菱铁 矿结核 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 5 2 中段 c3t2 自 k2石灰岩底至 4石灰岩顶 厚度 39 13 44 30 平均 41 72m 由灰色 深灰色 灰黑色石灰岩 泥岩 细 粉砂岩夹煤层组成 所含石灰岩 k2 k3 k4 为区域煤岩层对比的良好标志层 其中海相动物化石较为丰富 有海百合茎 蜓类 等化石 局部为生物碎屑灰岩 含少量燧石结核 所含煤层中 11 12 13 号煤层 为不可采煤层 在泥岩中含植物化石和黄铁矿结核 3 上段 c3t3 4石灰岩顶至 7砂岩底 厚度 37 59 48 20 平均 42 90m 由灰色 深灰 色 灰黑色泥岩 砂质泥岩 中 细 粉砂岩及煤层组成 一般砂岩具水平 缓波 状层理 泥灰岩中含植物化石碎片 局部含菱铁矿 黄铁矿结核 所含 7 号煤层为 零星可采煤层 6 8 9 号煤层为不稳定不可采煤层 综上所述 太原组为海陆交互相含煤建造 沉积韵律明显 含有井田稳定可采 的 15 号煤层 四 二叠系下统山西组 p1s 自 7砂岩底至 8砂岩底 厚度 76 10 101 16 平均 86 41m 岩性为灰色 深灰色 灰黑色泥岩 砂质泥岩 灰色 灰白色粗 中 细粒砂岩 含 1 2上 2 3 3下号煤层 2 3 号煤层为零星可采煤层 其余为不稳定不可采煤层 泥岩 中含丰富的植物化石及菱铁矿结核 底部 k7砂岩为灰白色中粗粒长石石英砂岩 成分以石英为主 长石次之 具波状或斜交层理 钙泥质胶结 五 二叠系下统下石盒子组 p1x 本组地层井田内赋存不全 大部被风化剥蚀 最大残留厚度为 140m 岩性为 黄绿色 灰绿色泥岩 砂质泥岩 灰白色粗 中 细粒砂岩 上部泥岩中含少量铝 质 局部含菱铁质鲕粒和结核 砂岩具斜层理 交错层理 分选性差 六 第四系中上更新统 q2 3 广泛分布于全井田及周围 厚度变化大 一般为 15 00 61 55m 平均 28 90m 主要为浅黄 土黄 浅红色亚砂土和浅黄 土黄色粉砂土 局部含砾石层 与下伏第三系地层呈角度不整合接触 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 6 七 第四系全新统 q4 主要为现代冲积物 分布于下合沟河谷 为砂砾 卵石 泥沙混合物 厚度 0 15 00m 平均 8 00m 与下伏地层呈角度不整合接触 二 矿井构造 井田位于沁水煤田中翼东部边缘 沾尚 武乡 阳城北北东向褶皱带东翼 武 乡洪水区范家岭向斜东翼 受区域构造控制 井田总体呈向北西倾斜的单斜构造 地层走向北东 倾向北西 倾角 4 13 井田发现两条正断层 未发现陷落柱 1 断层 f1正断层 走向 nne 倾向 nww 倾角 75 最大落差 7 5m 井田内延伸 820m 井下开采中发现 f2正断层 走向近南北 倾 w 倾角 70 最大落差 6 0m 井田内延伸 360m 井下开采中发现 2 岩浆岩 井田内未发现岩浆岩侵入体 综上所述 井田地层平缓 断层不影响采区划分 井田地质构造复杂程度为简 单类型 根据井田已采区域断层 陷落柱发育情况以及底板等高线舒缓形态 预测井田 北部和西部未采区域不会有大于 10 m 的断层及陷落柱 可能遇到一些小断层 小 于 10 m 的断层 对采掘影响不大 断层特征表 断层 编号 位置 性 质 走向倾向 倾角 落差 m 延伸长度 m 控制 情况 f1东部边界正nnenww757 5820巷道控制 f2西部正近南北w706 0360巷道控制 第二节 矿井水文地质 本井田位于沁水煤田东翼中段潞安国家规划矿区武乡区中部 井田东北部位于 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 7 王家峪井田精查区内 西南部在襄垣普查区内 井田大部为黄土覆盖区 第四系黄 土分布于沟谷 黄土垣 梁 峁之上 仅在井田北部有少量下石盒子地层出露 1 地表水系 井田内无常年性河流及地表水体 只发育季节性排洪冲沟或沟河 平时干涸 雨季汇聚洪水 大部向井田中南部的下合沟排泄 局部向井田东南部边界处的另一 条主冲沟排泄 两条主冲沟 河 在井田南部边界附近汇合后注入洪水河 而后向 西南注入浊漳河北源 浊漳河向东南 东流出本省 在河北省境内汇入漳河 井田 属海河流域漳河水系浊漳河支流 2 含水层 1 中奥陶统石灰岩岩溶裂隙含水层 据 2011 年山西地宝能源有限公司在邻矿山西王家峪煤业有限公司施工 补1 王家峪 号孔 位于井田东北 5km 位置见区域图 有关抽水试验参数见表 4 2 2 揭露奥灰 191 20m 岩溶裂隙不发育 抽水试验 奥灰水水位标高 573 95m 平均流量 q 3 96l s 单位涌水量 q 0 0631l s m 渗透系数 k 0 059m d 水质类型为 so42 hco3 ca2 mg2 型水 ph 值 8 01 矿化度 574mg l 总碱度 183 70mg l 总硬度 460 86mg l 该孔奥灰岩溶裂隙不发育 试 验资料代表性不强 本次报告对该水文孔的奥灰水位仅进行了参考 不予利用 2012 年 3 月由山西省第四地质工程勘察院该矿工业广场施工一水井 井深 752 99m 揭露奥陶系中统全部地层和下统部分地层 上部峰峰组灰岩岩溶裂隙不 发育 富水性弱 下部上马家沟组和下马家沟组灰岩岩溶裂隙较发育 水位埋深 303 00 m 未观测动水位 水位标高为 637 99m 单井涌水量 20 m3 h 富水性中 等 ph 值 6 78 总硬度 438 6mg l 水质类型为 hco3 so4 ca mg 型 根据井田水源井奥灰水位及区域奥灰水位 确定本井田奥灰水水位标高为 637 50 638 50m 奥灰水流向由北北西向南南东 2 石炭系上统太原组石灰岩岩溶裂隙含水层 主要为太原组 3 层稳定的石灰岩 k2 k3 k4 平均厚度分别为 7 77m 3 58m 和 4 81m 埋藏较浅 局部裂隙 岩溶较发育 涌水量较大 因补给 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 8 条件差 加之该区 15 号煤层大面积开采 长期排水 该含水层的富水性已变弱 现本矿井正常涌水量为 100m3 d 武乡 区 186 号孔对 k3 k4含水层作混合抽水试验 稳定水位深度 528m 标高 1081 75m 平均涌水量 q 0 693l s 单位涌水量 q 0 02l s m 渗透 系数 k 0 211m d 据补1 王家峪 号孔对太原组 k2 k3 k4含水层作混合抽水试验 水位深度 42 36m 水位标高 904 59m 见表 5 1 涌水量 q 0 74l s 单位涌水量 q 0 0105l s m 渗透系数 k 0 0061m d 水质类型为 so42 hco3 ca2 mg2 型水 ph 值 8 09 矿化度 727mg l 总碱度 133 33mg l 总硬度 548 57mg l 太原组石灰岩裂隙含水层富水性一般较弱 局部富水性中等 3 二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层 据钻孔揭露资料 二叠系山西组地层含有数层厚度不等的中粗粒砂岩 砂岩局 部裂隙发育 具有一定富水性 武 区 186 号孔 k8砂岩混抽结果 涌水量 q 0 146l s 稳定水位埋藏为 723m 静止水位标高 1079 80m 单位涌水量 q 0 00171l s m 渗透系数 k 0 0076m d 含水性弱 k7砂岩为山西组与太原组之分界层 层厚变化较大 7 11 11 40m 平均厚度 为 9 26m 砂岩颗粒由中粒至粗粒以石英为主 含少量泥岩 变遍发育裂隙 据武 区资料 涌水量 q 0 03l s m 稳定水位标高为 956m q 单位涌水量 0 0005l s m 渗透系数 k 0 00713m d 据补1 王家峪 号孔对 k8砂岩与山西组砂岩混抽结果 涌水量 q 0 146l s 水位埋藏为 33 57m 静止水位标高 913 38m 见表 5 1 涌水量涌水 量 q 0 0102l s m 渗透系数 k 0 0028m d 弱富水性 水质类型为 so42 hco3 ca2 mg2 型水 ph 值 8 05 矿化度 978mg l 总碱度 126 81mg l 总硬度 732 62mg l 山西组含水层为承压的弱含水层 4 二叠系下石盒子组砂岩裂隙含水层 主要由 k8 k9 k10及其层间砂岩组成 岩性以粗 中 细粒砂岩为主 富水 性视裂隙发育程度不同 据区域水文资料 单位涌水量为 0 0315 l s m 渗透系 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 9 数为 0 067m d 水质类型为 hco 3 k na 型 该含水层属弱承压含水层 5 第四系松散岩类孔隙含水层 井田范围内分布广泛 其中 中上更新统平均厚度 28 90m 左右 全新统平均 厚度 8 00m 左右 含水层主要发育在砂砾石层 以接受大气降水补给为主 受季节 控制 且含水连续性差 富水性一般较弱 3 隔水层 1 中石炭统本溪组 由泥岩 铝质泥岩 砂质泥岩等组成 厚度平均 30 85m 左右 系一良好的隔水层 奥陶系顶面到 15 号煤层底隔水层厚度见表 1 2 5 2 上石炭统太原组 主要由具有可塑性的泥岩 砂质泥岩组成 各层砂岩间 及灰岩间均有泥岩分布 泥岩一般厚度在 2m 以上 可起到良好的层间隔水作用 15 号煤层底板隔水层厚度统计表 钻孔 隔水层段 512 补 1平均 o2顶 15 号煤底 m 37 9233 6435 78 4 井田地下水的补给 径流与排泄 井田内各含水层的补给主要为大气降水和相邻含水层的相互渗透补给 浅部顺 层向西北部的向斜轴部运移 深部奥陶系灰岩在区域东部有出露 为主要补给区 井田为辛安泉域的西北部径流区 由北北西向南南东径流 至襄垣转向南 东南 至潞城西南转向东北 在辛安泉群排泄 第三节 煤层 一 含煤性 井田主要含煤地层为上石炭统太原组和二叠系山西组 山西组地层平均厚度 86 41m 含煤 5 层 自上而下依次为 1 2上 2 3 3下 号煤层 均为不可采煤层 煤层平均总厚 1 42 含煤系数 1 64 太原组地层厚度平均 100 64m 含煤 9 层 自上而下依次为 6 7 8 9 11 12 13 14 15 号煤层 其中 15 号煤层为稳定可采煤层 其它 均为不可采煤层 煤层平均总厚 5 61 含煤系数 5 57 可采煤层厚 3 38 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 10 可采煤层含煤系数 3 36 煤系地层总厚 187 05m 含煤总厚 7 15m 含煤系数 3 76 可采煤层厚 3 38m 可采含煤系数 1 81 2012 年 9 月 13 日山西省国土资源厅发放的采矿许可证 证号为 c1400002009111220046051 批准开采 14 15 号煤层 现开采 15 号煤层 二 可采煤层 井田内共含 1 层可采煤层 15 号煤层 现述如下 15 号煤层 位于太原组下段下部 上距 k2灰岩 6 76 15 61m 平均 9 14m 煤 层厚度为 3 11 3 80m 平均 3 37m 井田东部厚度大于 4m 向北和西部厚度逐渐 变小 煤层结构较简单 一般含夹矸 1 2 层 夹矸单层最大厚度 0 35m 井田南部 该煤层剥蚀 煤层露头由井巷控制 其余全部可采 可采指数 km 1 0 变异系数 y 11 09 15 号煤层为稳定的赋煤区可采煤层 煤层稳定程度为 类 d 顶板为泥岩 底板为细砂岩和泥岩 可采煤层特征表 顶底板岩性 煤层 号 厚度 最小 最大 平均 m 间距 最小 最大 平均 m 结构 夹矸数 稳定性可采性 顶板底板 15 3 11 3 80 3 37 较简单 1 2 稳定 赋煤区 可采 泥岩 细砂岩 泥岩 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 11 柱 状 1 500 煤层 及标 志层 岩 性 描 述 地层综合柱状图 k1 15 14 3 38 3 55 0 30 8 27 k2 130 17 k33 23 120 21 110 18 4 46k4 90 14 80 15 70 29 60 09 层厚 m 段厚 m 段厚 m 段组 太 原 组 上 段 中 段 下 段 94 37 17 65 34 67 42 05 主要由灰色粗 中 细 粒砂岩 深灰色 灰黑 色泥岩 砂质泥 岩 6 9层煤层和4层石 灰岩组成 底部为晋祠 砂岩 k1 为灰色细 粒石英砂岩 成分以石 英 长石为主 分选 性 磨圆度较好 硅质 胶结 含黄铁矿 菱铁 矿结核 中部所含4层 深灰色石灰岩 层位稳 定 是区域地层对比的 良好标志 所含煤层中 15号煤层为全区可采煤 层 其余煤层均为零星 可采及不可采煤层 第四章 矿井水害特征 第一节 矿井充水水源 根据区内含水层的水文地质特征 地下水的补 迳 排条件的变化情况分析 对我矿可能的主要充水水源作如下几个方面分析 一 大气降水与地表水 1 地表水体对矿井开采的影响 地表无常年性水体 井田内沟谷平常无水 只有季节性河流 该矿井主 副井井口位于井田东部下合沟旁 风井位于井田南部沟谷旁 主井 副井 风井的井口标高分别为 930 63m 924 75m 和 923 05m 主 副井 风井旁 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 12 最高洪水位线标高分别为 923 m 920 m 和 920m 因此该区内季节性洪水对主井 副井和风井口不会造成灌井威胁 经现场勘查 该沟谷在雨季水量亦不大 但矿方 仍应高度重视雨季排洪工作 及时清除排水涵洞排水口和出水口淤泥及其它杂物 以防造成涵洞堵塞积水溢出坝上引发淹井事故 2 构造对矿井充水因素影响 本井田的地质构造总体呈向北西倾伏的单斜构造 井田内揭露 2 条正断层 无 陷落柱 断层不导水 井田地质构造对矿井充水因素影响不大 3 采空区对矿井的充水影响 1 相邻矿井采空区 井田北部与山西王家峪煤业有限公司相邻 东部与山西 太行王家峪村煤业有限公司相邻 西部部为公共资源 据调查 山西王家峪煤业有 限公司 2 3 号煤层采空区很小 且位于其井田东部 与本井田相距较远 其采空 区对本井田无影响 15 号煤层已进行了部分开采 已开采地段为原井田东部 与 本井田相距较远 1000 m 外 其采空区对本井田无影响 山西太行王家峪村煤 业有限公司采空区主要位于其井田西部 中部 南部和东部 该矿采空区有 3 处积 水 总积水量为 23215m3 其中西部采空区积水对本井田有影响见下表 周边矿井采空积水调查表 煤矿名称开采煤层积水区号 采煤 方法 有无越层 越界行为 积水 情况 影响 情况 山西王家峪 煤业有限公司 15综采无有无 积水区 1壁式炮采无5569m3无 积水区 2壁式炮采无4131m3有15 积水区 3壁式炮采无13515m3有 山西太行王家峪 村煤业有限公司 合计23215m3 2 本井田采空区积水 15 号煤层采空区基本分布在井田东南部 采空区内分 布有 7 处积水 积水量分别为 q1 23422m3 q2 5045m3 q3 7567m3 q4 16052m3 q5 8818m3 q6 10480m 3 q7 4397m3 因此在采空积水区附近开采时 要提前进行探放水 严格坚持 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 13 预测预报 有掘必探 先探后掘 先治后采 的防治水原则 防止发生透水事故 对于上述采空区积水 因无法进行实地观测 本次采用下列公式进行估算 q 静 f m k cos q 静 预测采空区积水量 m3 m 煤层采厚 m f 采空区水平投影积水面积 k m2 k 采空区积水系数 0 30 巷道积水系数 0 60 采 空 区 积 水 量 估 算 表 煤层号 积水区 编号 采空区积水 水平投影 面积 m2 煤层厚度 m 积水 系数 煤层倾角估算积水量 m3 1255003 050 305 23422 255003 050 304 5045 382503 050 304 7567 4175003 050 304 16052 596003 050 305 8818 660002 900 605 10480 15 749002 980 605 4397 合 计7725075781 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 14 第二节 矿井充水通道 矿井充水通道是指连接充水水源与矿井之间的导水通道 它是矿井充水因素中 最关键也是最难以准确认识的因素 大多数矿井突水灾害正是由于对充水通道勘探 和重视程度不够所致 我矿煤层开采的充水通道分述如下 一 采矿扰动类导水通道 煤层开采过程中会对顶底板岩层造成扰动破坏 形成顶板导水裂缝带及底板采 动破坏带 成为开采煤层顶底板含水层的充水通道 1 顶板导水裂缝带 1 最大垮落带高度高度 根据煤矿防治水规定推荐的经验公式计算最大垮落带高度 15 号煤层上覆岩 层由灰岩 砂质泥岩 砂岩和泥岩等组成 综合分析确定覆岩为坚硬岩性 最大垮 落带高度使用公式 5 2 161 2 100 m m hm 15 号煤层最大厚度为 3 80m 其最大垮落带高度 18 35m 2 最大导水裂缝带高度 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 15 根据煤矿防治水规定推荐的经验公式计算导水裂缝带 15 号煤层上覆岩层由 灰岩 砂质泥岩 砂岩和泥岩等组成 综合分析确定为坚硬岩性 使用公式 和 两种方法计算最大导水裂缝带高度 9 8 0 2 m2 1 m100 li h 10 30 mhli 取大者 15 号煤层最大采厚为 3 80 m 经过计算 得出开采 15 号煤层时形成的最大导 水裂缝带为 67m 68m 采用 68m 井田内 15 号煤层埋深 56 326m 15 号煤层采空 后 会形成 15 号煤层以上 72m 高的导水裂缝带 可沟通太原组 k2 k3 k4 等灰岩 裂隙含水层的水 产生水力联系 在井田浅部 西南部东南部 开采 15 号煤层时 其最大导水裂缝带高度可达地表 沟通地表沟谷中雨季洪水 根据以上最大导水裂 缝带情况 矿方应采取针对措施 预防水害事故 各煤层顶板导水裂隙高度计算结果表 顶板最大导水裂隙高度 m 煤层 最大开 厚度 m h1 公式 1 h2 公式 2 采用 沟通地表 水可能性 沟通上部煤层 采空区可能性 153 80676868有无 由于煤层顶板导水裂缝带是随着煤层开采逐步发展和扩张的 具有大面积发育 的特点 因此将成为矿井涌水的主要充水通道 二 断裂构造 断裂构造极易成为充水水源进入矿井的途径 井田内揭露的断层未发现有导水 性 但未揭露的断层也可能成为充水通道 也是本井田探查与预防的对象 第三节 矿井涌水量预算 下合煤业为基建井 开采 15 号煤层 生产规模为 900kt a 该矿目前以煤层 顶板裂隙渗水为主 各集中涌水点涌水量不大 正常排水情况下 不会影响生产 重组前原下合煤矿实际生产能力为 150kt a 矿井正常涌水量为 100m3 d 最大涌 水量 120m3 d 矿井生产能力提升至 900kt a 现采用富水系数比拟法进行预算 预算公式为 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 16 k q0 p0 q p k 其中 k 富水系数 q0 目前涌水量 m3 d p0 实际生产能力 万 t d q 预计涌水量 m3 d p 扩大生产能力 万 t d 原下合煤矿实际生产能力为 150kt a 按一年 330 天工作日计算 平均日产原 煤 455t 矿井正常涌水量为 4 17m3 h 最大为 5m3 h 矿井富水系数为 0 220 0 264 m3 t 经计算 下合村煤矿生产能力达到 900kt a 时 开采 15 号煤层预算矿井正常 涌水量为 25m3 h 最大涌水量为 30m3 h 考虑到灌浆析出水及消防洒水水量 则矿 井正常涌水量按 50m3 h 最大涌水量按 70m3 h 考虑 随着矿井开拓延深的范围的不断扩大 采空区范围也在不断扩大 采空区顶板 塌陷 垮落后 会进一步加强煤层上覆各水层之间的水力联系 故预测今后矿井涌 水量有增大的趋势 应加强矿井水文地质工作和防治水工作 煤矿涌水点调查情况统计表 煤 层 涌水 点编号 涌水量 m3 h 水温 出水 时间 特征备注 11 0132011 7自流锚索眼淋水 15 22 0132011 7自流锚索眼淋水 第 4 节 矿井水文地质类型 矿井水文地质类型划分依据为国家安监总局 煤矿安全监察局颁布实施的 煤 矿防治水规定 划分如下 分类依据类别 简单中等复杂极复杂 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 17 受采 掘破 坏或 影响 的含 水层 及水 体 含水层性 质及补给 条件 受采掘破坏或 影响的孔隙 裂隙 岩溶含 水层 补给条 件差 补给来 源少或极少 受采掘破坏或影 响的孔隙 裂隙 岩溶含水层 补 给条件一般 有 一定的补给水源 受采掘破坏或影 响的主要是岩溶 含水层 厚层砂 砾石含水层 老 空水 地表水 其补给条件好 补给水源充沛 受采掘破坏或影 响的是岩溶含水 层 老空水 地 表水 其补给条 件很好 补给来 源极其充沛 地 表泄水条件差 单位涌水 量 q l s 1 m 1 q 0 10 1 q 1 01 0 q 5 0q 5 0 矿井及周边老 空水分布状况 无老空积水 存在少量老空积 水 位置 范围 积水量清楚 存在少量老空积 水 位置 范围 积水量不清楚 存在大量老空积 水 位置 范围 积水量不清楚 矿井涌 水量 m3 h 1 正常 q1 最大 q2 q1 180 西北地区 q1 90 q2 300 西北地区 q2 210 180 q1 600 西北地区 90 q1 180 300 q2 1200 西北地区 210 q2 600 600 q1 2100 西北地区 1800 q1 1200 1200 q2 3000 西北地区 600 q2 2100 q1 2100 西北地区 q1 1200 q2 3000 西北地区 q2 2100 突水量 q3 m3 h 1无q3 600600 q3 1800q3 1800 开采受水害 影响程度 采掘工程不受 水害影响 矿井偶有突水 采掘工程受水害 影响 但不威胁 矿井安全 矿井时有突水 采掘工程 矿井 安全受水害威胁 矿井突水频繁 采掘工程 矿井 安全受水害严重 威胁 防治水工作 难易程度 防治水工作简 单 防治水工作简单 或易于进行 防治水工程量较 大 难度较高 防治水工程量大 难度高 根据批准的地质报告 井田 15 号煤层直接充水含水层补给条件差 富水性弱 井田奥陶灰岩含水层富水性弱 井田西北部煤层局部带奥灰水压 煤系地层含水层 q 0 02 奥灰含水层 q 0 0631 属中等型 煤层采空区有积水 但积水范围 积水量清楚 属中等型 矿井达产后涌水量 q1 25m3 h q2 30m3 h 考虑到灌浆析出水及消防洒水水量 则矿井正常涌水量按 50m3 h 最大涌水量按 70m3 h 考虑 属简单型 未发生过突水事故 属简单型 未发生过水害安全事故和因水害事故影响生产现象 受采空区积水和奥灰水影 响 属中等型 矿井防治水工作易于进行 属中等型 依据 煤矿防治水规定 矿井水文地质类型划分的 6 项标准 本井田 6 项水文 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 18 地质类型标准 2 项为简单 4 项为中等 该矿最大的水害威胁为本矿及周边煤矿 采空区积水和奥灰水威胁 因此综合分析 确定该矿开采 15 号煤层时水文地质类 型为中等类型 第五章 探放水钻孔设计 第 1 节 施工目的 探水作业是指在掘进过程中用钻探的方法 专用的探水钻机 查明采掘工作 面顶底板 侧帮和前方等水体的具体空间位置和状况 目的是为有效地防治矿井水 害做好必要的准备 放水是为了预防水害事故 在探明情况后采取钻孔等安全方法 将积水放出 确保安全掘进 第二节 探放水钻孔设计 煤巷段 根据 预测预报 有掘必探 先探后掘 先治后采 的探放水原则 井巷掘进 开口前就必须先进行打钻探水 确认无水患后再往前掘进并留一定的超前距 掘进 到预留超前距位置后停下 再进行探水 依此类推直至巷道掘到位 因此探水起点 即为各条巷道的开口位置 一 超前距离 帮距的确定 帮距 为使巷道两帮与可能存在的老空积水间保持一定的安全距离 即扇形布 置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离 其值应与超前距离相同 可用下 式计算 a 0 5al 3 kp式中 a 超前距 米 a 安全系数 一般取 2 5 l 巷道的跨度 宽或高取其大值 米 水头压力 mpa kp 煤的抗张强度 mpa 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 19 探放水时 确保钻孔终孔位置距巷帮距离不小于 30m 超前距离保持不少于 30m 二 允许掘进距离 每班探放水证实无水害威胁 经防治水科验收合格下发允许掘进通知单后 方 可在允许的安全距离内掘进 在掘进过程中始终保持 30m 的超前距离 严格按照 探放水设计及安全技术措施 的规定操作 三 根据 煤矿防治水 规定要求 遇下列情况之一时 必须确定探水线进行 探水 1 靠近水淹或可能积水的井巷 老空或小窑时 2 靠近水文地质复杂区域 并有透水预兆时 3 靠近导水断层 溶洞和导水陷落柱时 4 打开隔离煤柱放水时 5 靠近可能与河流 水库 渠道 蓄水池 塘等相通的断层破碎带时 6 靠近有出水可能的钻孔时 7 矿井最低水平和涌水水位降落疏干漏斗以外的巷道掘进时 靠近其它有积水可疑或透水威胁的区域时 二 根据该巷道布置及 防治水规定 探水钻孔参数见下 钻孔直径 65mm 孔号方位角倾角孔深 1 301 07 07 7 100m 2 3 备注 100m 100m 7 7 301 25 07 301 49 07 探放水钻孔参数 煤巷 三 打眼顺序 按孔号依次钻探 四 探放水图板 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 20 允许掘进距离70米超前距30米 帮距30米 允许掘进距离70米超前距30米 第三节 探放无炭构造水钻孔设计 根据煤矿 煤矿防治水规定 第九十四条 布置探放水钻孔应当遵循下列规定 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 21 探放老空水 陷落柱水和钻孔水时 探水钻孔成组布置 在巷道前方和竖直面 呈扇形 终孔以满足平距 3 米为准 厚煤层内各孔终孔的垂距不得超过 1 5 米 一 探水钻孔参数见下 钻孔直径 65mm 孔号方位角倾角孔深 1 301 07 07 7 100m 2 3 备注 100m 100m 7 7 303 01 40 304 56 01 探放水钻孔参数 岩巷 4 306 49 58 7 100m 5 6 100m 100m 7 7 308 43 18 310 35 50 7 311 27 22 7 100m 8 9 100m 100m 7 7 314 17 46 299 12 34 10 297 18 13 7 100m 11 12 100m 100m 7 7 295 42 16 293 30 56 13 291 38 24 7 100m 14 15 100m 100m 7 7 289 46 52 287 56 28 16 301 07 07 7 100m 17 100m7 301 07 07 2 探水图板见下 允许掘进距离70米超前距30米 帮距30米 1 16 17 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 5 6 7 8 1 16 17 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 5 6 7 8 允许掘进距离70米超前距30米 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 22 第四节 探水施工组织 一 施工组织 探放水工作由我矿专业的探放水队来施工 打钻时 由探放水队技术员或队长 采取巡查的方式 严格控制钻孔深度 角度及数量 对作业中不符合要求的钻孔要 立即调整或重新补钻 钻孔作业完成后 要通知防治水科负责进行验收 确认满足 要求后 填写探水钻孔记录台账 报矿安全指挥中心及总工程师批阅 每个掘进面正常探水作业情况如表所示 在每个作业点 配专业探水工 3 名 班组长 1 名 技术员和队长每班巡视各个作业点 人员施工组织 工种探水工班组长技术员合计 人数3 人1 人1 人 巡视 5 人 二 探水施工前准备工作 1 钻机在装卸 运输过程中必须有专人负责 做到保证人员和保护好钻机 不受损坏 钻机安装时底部用道木垫实 再将钻机支撑架站稳站牢 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确 并用手转动 其各有关部件是否灵活 如有问题应及时解决 2 通风科负责铺设风筒至迎头5m 处 探放水期间保持正常通风排水 并 悬挂瓦斯探头至正确位置 3 在打钻地点 10m 范围内安装一部通讯电话 随时保持井上下联系 4 掘进队负责安排铺设排水系统 指定专人检查排水设备 并经常检查和 维护 确保系统运行可靠 5 探放水期间巷道内无杂物 确保退路畅通 第六章 探放水设备选择 第一节 探水钻机性能 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 23 根据 煤矿防治水规定 第九十五条的规定 井下探放水必须使用专用的探放 水钻机 严禁使用煤电钻探放水 探放水钻机型号为 zyj 400 130 型架柱式液压回 转钻机 并配有深度测量杆一套 额定压力 12mpa 垂直转角 900 水平转角 1800 额定流量 43l min 最大流量 60l min 钻孔直径 65mm 额定转矩 400n m冲洗水压力0 6 1 2mpa 钻孔深度 150m 额定转速 130r min 最高转速 700r min 钻进推力 10kn 额定电压 380 660v 额定功率 11kw 泵站重 240kg 第二节 探放水工操作规程 一 上岗条件及安全规定 1 探放水工必须熟悉探水钻孔的角度 深度以及每孔的钻探位置 了解钻机 设备的日常维护工作 经过培训考试合格后持证上岗 2 熟悉三大规程及矿井质量标准化中的有关规定 3 严格执行各掘进工作面探放水设计中有关规定 4 按规定向队领导汇报各掘进工作面探水情况 汇报数据准确 真实 不得 弄虚作假 5 探放水人员要及时处理工作中出现的不安全因素 6 遵章作业 及时制止违章行为 7 探水过程中出现异常情况 应立即向队领导详细汇报 如出现钻孔出水量 加大 应立即向调度室进行汇报 由矿调度室立即启动本矿水害应急预案 根据来 水方向 地点及水量 确定人员撤离的路线 通知井下受水患影响地点的人员 马 上撤离到安全地点或升井 8 熟悉探水作业工作面质量标准化的有关规定 二 操作准备 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拦板 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 24 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 在打钻地点或其附近安设专用电话 4 依据设计 确定主要探水孔位置时 应由技术人员进行标定 负责探放 水工作的人员必须亲临现场 共同确定钻孔方位 倾角和钻孔布置数目以及钻 进的深度 5 在预计水压大于 0 1mpa 的地点探水时 应预先固结套管 套管口应安 装闸阀 套管深度必须在探放水设计中规定 应预先开掘安全躲避硐 制定包 括撤人的避灾路线等安全措施 要使施工人员人人皆知 6 钻孔内水压大于 1 5mpa 时 应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 三 操作顺序 探水作业操作顺序为 检查帮 顶支护情况 确定探水孔位置及角度 抬运探水钻机 根据钻孔位置并固定牢固 检查电气 液压设备及水压等 发现问题及时处理 确定无误试机 连接好钻杆并开始钻探 深度达规 定要求停机 抬运钻机移至相邻钻孔钻探 四 收尾工作 1 所有液压油缸的活塞杆都应缩回缸内 不能缩回的活塞杆应用油纸包好 以防划伤 2 卸开的油管接头处必须用堵头堵住 防止污物进入管内 3 不需拆下的钻机油管应堵好管口并牢固盘扎在运输钻机的车辆上 严禁 在运输过程中松散 损坏 4 将清点好的钻机零部件 工具 配套设备和拆下来的油管 装入专用回 收箱中 防止丢失任何器件 5 清理好现场 保持文明整洁 第七章 排水设备及管路选择计算 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 25 第一节 矿井主排水系统 一 排水设备 根据我矿目前正常涌水量 10m h 最大涌水量 20m h 选择下列主要排 水设施 1 主水泵 md85 30 数量 3 台 2 水仓 主水仓容量 500 副水仓容量 300 3 管道 主斜井两趟 194mm 排水管 采区巷两趟 108mm 排水管 掘 进工作面顺槽二趟 108mm 排水管 二 排水设施具体要求 1 水泵 必须有工作 备用 检修三台水泵 其中工作水泵的能力 应能 在 20h 内排出矿井 24h 的正常涌水量 备用水泵的能力应不小于工作水泵能力 的 70 并且工作和备用水泵的总能力 应能在20h 内排出矿井 24h 的最大 涌水量 检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25 2 水管 必须有工作和备用的两套水管 其中工作水管的能力应能配合工 作水泵在 20h 内排出矿井 24h 的正常涌水量 工作和备用水管的总能力 应能 配合工作和备用水泵在 20h 内排出矿井 24h 的最大涌水量 3 配电设备 供电方式及供电线路分配 主水泵房采用双电源供电 一趟 运行 一趟带电备用 一回路由蟠龙 110kv 变电站 10kv 886 韩北线 二回路由韩 北 35kv 变电站 10kv 841 专线 主排水泵的供电电压为 660v 同工作 备用和检 修水泵相适应 并能够同时启动工作和备用的水泵 4 主水泵房至少有两个出口 一个出口用斜巷通到井筒 这个出口应高出 泵房地面 7m 以上 另一个出口通到井底车场 在这个出口的通路内 应设置 容易关闭的既能防水又能防火的密闭门 泵房和水仓连接通道 应设置可靠的 控制闸门 井底车场处当一个水仓清理时 另一个水仓能正常使用 三 排水线路 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 26 掘进工作面 108mm 排水管 一采区胶带大巷临时水仓 井底主副水仓 194mm 排水管 地面 第二节 掘进面排水系统 掘进头安设两台 bqs60 60 22 临时排水泵 一台工作 一台备用 安设 二趟 108mm 排水管 第三节 掘进面排水能力核算 1 根据邻近已掘进巷道出水特点以及电法勘探 三维地震勘探水文地质情况 预计该掘进点向前掘进施工时最大涌水量 3m3 h 正常情况时仅出现顶板淋水现 象 正常涌水量 2m3 h 2 排水能力核定 1 掘进工作面主要用水点供水量 q供 q1 q2 q3 k 式中 q供 掘进面总供水量 q1 净化水雾 洒水灭尘耗水量 500l h q2 转载点喷雾耗水量 200l h q3 掘进机冷却 喷雾耗水量 4800l h k 水量备用系数 取 1 2 由 7 1 可得 q供 500 200 48000 l 2 6 6m h 2 供水管 q q供 q最大涌水量 q q供 q最大涌水量 16 6m h q最大涌水量 掘进施工时最大涌水量 取 10m3 h v q d 4 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 27 mmmd55055 0 60 60 2 14 3 6 16 4 取 d 108mm 在该作业点铺设两趟 108 的排水管 一趟使用 一趟备用 3 水泵能力核定 掘进头安设的两台 bqs60 60 22 临时排水泵 一台工作 一台备用 水泵 的扬程为 60m 水泵最大排水能力为 60m3 h 经过以上验算 该作业点排水管路及排水水泵满足工作面正常排水的要求 如遇出水量大 两趟 108mm 排水管无法满足排水能力时 可把静压水管 兼做排水管 必要时压风管也兼做排水管 确保排水能力 第八章 技术要求及安全技术措施 一 钻机设备运输技术要求 1 钻机设备必须经机电科检查 产品合格证 防爆合格证 煤矿矿用产 品安全标志 及安全性能 签发合格证后 方可下井 2 在钻机底部安有车轮的轨道运输时 要装平稳 不能前倾后仰 不得超高 超宽 两端设置防碰撞装置 尽量使用人工推车 如果采用牵引装置 必须设跟车 工沿路监视运输情况 3 用矿车运输钻机时 必须先装重件 大件 后装轻件 小件 车内用木板 背好 防止损坏机件 拆下的螺栓等部件 要装入专用盒子里 避免丢失 所有机 件装在矿车里或叉子车上必须捆绑结实 不得超长 超宽 4 超高和超重 卸车时要轻抬轻放 动作一致 特别要注意保护好管材两头 的丝扣 运输超长管材时 必须制定安全技术措施 二 安装钻机技术要求 1 安装钻机前 要严格执行敲帮问顶制度 确认无隐患后方可开始作业 2 安装钻机前要检查 检修设备 并检查加固钻场及周围支护情况 防止冒 顶和片帮 安装场地无杂物 平整垫实 钻机 油泵安装要稳固 各部件螺丝加固 拧紧 山西下合煤业有限公司胶带大巷掘进面探放水设计 28 3 井下启动开关要放在干燥处 并上架 电缆吊挂整齐 钻探用具 管材及 其它物料摆放整齐 施工地点保持整洁 4 井下电气设备检修时必须停电挂牌并执行停送电制度 严禁带电检修和搬 运电气设备 5 所有电气设备应与风电闭锁 确保停风即停电 6 钻机立轴对