离石炭窑坪煤业有限公司D1004工作面探放水安全技术措施.doc

第一章 概况第一节 D1004工作面位置D1004采煤工作面地面北到X:4150772；东到Y:19514980(十顺)；南到X:4149567（采区回风巷）；西到Y:19514770（九顺）。D1004采煤工作面即将开采煤层为10号煤层。第二节 探放水目的由相邻矿井积水图知，我矿D1004采煤工作面上部、北部、东部有原永盛煤业4号煤采空区，4号煤为10号煤上覆煤层。为了强化安全管理，严格执行“预测预报、有掘必探，先探后掘，先治后采”的原则，杜绝矿井水灾事故的发生，特编制D1004采煤工作面探放水安全技术措施，目的是探放D1004采煤工作面上覆原永盛煤业4号煤采空区积水。第二章 水文地质情况第一节 井田主要含水层井田主要含水层有第三系上新统砾石含水层、二叠系下统下石盒子组砂岩含水层（K4）、二叠系下统山西组砂岩含水层（K3）、石炭系上统太原组灰岩、砂岩含水层、奥陶系中统石灰岩含水层。在这些主要含水层中，奥陶系灰岩含水较丰富，但其静水位低于10号煤层标高，对开采无影响；太原组灰岩含水层较丰富，对开采影响较大；其他含水层富水性差，含水微弱，对开采影响很小或无影响。第二节 井田主要隔水层井田内主要隔水层有三层，第一层为4号煤和6号煤之间以泥岩为主的隔水层；第二层为10号煤到本溪组顶部以粘土岩、泥岩为主的隔水层；第三层为本溪组下部以泥岩、粘土岩、铝土岩为主的隔水层。第三节 采空区范围D1004采煤工作面北部原永盛煤业4号煤采空区最高标高为+979.5m,最低标高为+949.3m，采空区水头高度为30m,积水面积为84372m2；D1004采煤工作面东部原永盛煤业4号煤采空区最高标高为+979.5m,最低标高为+961.8m，采空区水头高度为18m,积水面积为55547m2；D1004采煤工作面上部原永盛煤业4号煤采空区最高标高为+948m,最低标高为+936.6m，采空区水头高度为11.4m,积水面积为33857m2。 第三章 探放水前的准备工作第一节 供电我矿具有双回路供电系统，一条来自大土河焦化有限公司发电厂，来电电压为10KV；一条大土河焦化有限公司110KVA变电站，来电电压为10KV；矿井供电电源可靠，井下设有中央变电所和采区变电所，探水钻机供电电源来自采区变电所，来电电压为660V。 第二节 排水我矿井下建立井底水仓和采区水仓。根据钻孔高差可直接将探放出的水引到中央水仓。我矿中央水仓位于副井井底，主、副水仓有效容积为560m3，中央水泵房安设3台D85-455型离心式排水泵，一台工作，一台备用、一台检修，额定流量为Qe=85m3/h，额定杨程He=225m，额定效率e=72%，额定的汽蚀余量(NPSH)r=4.2m。配套的YBZ-280M-2型防爆三相异步电动机，功率90kW，电压660V，电机转速2970rpm，d=90%，cos=0.91。在副井井筒敷设2趟排水管，排水管径：1084mm，管路长为360m，一趟工作，一趟备用。采区主、副水仓容积778 m3，安设同等能力的清水离心式排水泵三台，两台工作，一台备用，水泵型号5DA-83，功率37KW；流量：108m3/h；扬程：60m；排水管：1084二趟；管路长1520m。在D1004采煤工作面十顺进风顺槽建立临时水仓，布置一趟排水管路，通过风泵把水排到采区水仓。我矿现正常涌水量为23.21 m3/h，另检测报告提供三台水泵的实测流量为：1#68.9 m3/h，2#为72.1 m3/h，3#为58.2 m3/h。中央水仓水泵是否满足要求计算及说明：1、校验1#水泵正常涌水量时，20h排水量：68.920=1378 m3平均排水量：1378/24=57.4 m3/h富余排水量：57.423.21=34.17 m3/h每天富余排水量：34.1720=683.4 m32、校验2#水泵正常涌水量时，20h排水量：72.120=1442 m3平均排水量：1442/24=60.08 m3/h富余排水量：60.0823.21=36.87 m3/h每天富余排水量：36.8720=737.4 m33、校验3#水泵正常涌水量时，20h排水量：58.220=1164 m3平均排水量：1164/24=48.5 m3/h富余排水量：48.523.21=25.29 m3/h每天富余排水量：25.2920=505.8 m34、校验1#和3#水泵正常涌水量时，20h排水量：（58.268.9）20=2542 m3平均排水量：2542/24=105.9 m3/h富余排水量：105.923.21=82.7 m3/h每天富余排水量：82.720=1654m35、校验1#和2#水泵正常涌水量时，20h排水量：（72.168.9）20=2820 m3平均排水量：2820/24=117.5 m3/h富余排水量：117.523.21=94.29 m3/h每天富余排水量：94.2920=1885.8m36、校验2#和3#水泵正常涌水量时，20h排水量：（58.272.1）20=2606 m3平均排水量：2606/24=108.58 m3/h富余排水量：108.5823.21=85.37 m3/h每天富余排水量：85.3720=1707.4m3由以上计算可知：单台水泵每天富余排水量为：25.2920=505.8 m3两台水泵每天富余排水量为：82.720=1654 m3若在探水过程中出水钻孔涌水量不大于25.29 m3/h时，一台水泵工作即可满足排水要求；若钻孔涌水量大于25.29 m3/h且小于82.7 m3/h时，两台水泵同时工作即可满足排水要求；若排水量大于82.7 m3/h时，要通过放水阀门控制放水量，使其达水泵排水能力。第三节 钻机检修在进行探放水施工前，必须对钻机、钻杆进行检修，发现问题立即处理，并备好一些钻机易损件。第四章 探放水方案的确定第一节 探水位置的确定在十顺东帮，距开切眼北帮80m处设置探水钻场1，在钻场内布置三个钻孔。钻场规格：长5.0m宽4.0m高2.8m；在十顺东帮，距开切眼北帮244m处设置探水钻场2，在钻场内布置三个钻孔。钻场规格：长5.0m宽4.0m高2.8m；在十顺西帮，距采区回风巷439m处设置探水钻场，钻场内布置3个钻孔。钻场规格：长5.0m宽4.0m高2.8m。第二节 探放水钻孔布置D1004采煤工作面上覆原永盛煤业4号煤采空区积水区域与十顺掘进巷道成一定的角度，因此确定在十顺进风顺槽布置向上的钻孔进行探放水。1、探放水设备简介钻机型号：ZDY1250 功率：22KW最大钻进深度： 200米。2、钻孔直径：开孔直径89mm，终孔直径59mm。3、钻杆、钻头准备：钻杆：100根、50、1000mm/根；钻头：两个，75。第三节 采空区积水量估算D1004采煤工作面北部4号煤采空区积水量： W=k.m.s/cos式中：W静态储水量，m3； K充水系数； m4号煤厚度，m； s采空区平面积，m2； 4号煤煤层倾角；则：W=k.m.s/cosa =0.51.884372/cos7m3 =76505 m3D1004采煤工作面东部4号煤采空区积水量： W=k.m.s/cos式中：W静态储水量，m3； K充水系数； m4号煤厚度，m； s采空区平面积，m2； 4号煤煤层倾角；则：W=k.m.s/cosa =0.51.855547/cos7m3 =50368m3D1004采煤工作面上部4号煤采空区积水量： W=k.m.s/cos式中：W静态储水量，m3； K充水系数； m4号煤厚度，m； s采空区平面积，m2； 4号煤煤层倾角；则：W=k.m.s/cosa =0.31.833857/cos7m3 =20466 m32、探水巷道的说明：巷道名称：D1004采煤工作面十顺进风顺槽，十顺探水钻场1处10号煤层顶板标高为875.1m；探水钻场2处10号煤层顶板标高为868.3m；探水钻场3处10号煤层顶板标高为831.7m。 3、探水钻孔的数目、方位、仰角、设计深度等：探水钻场1钻孔的数目、方位、仰角、设计深度：1号钻孔方位角338，仰角35，设计深度130m；2号钻孔方位角328，仰角35，设计深度129m；3号钻孔方位角339，仰角35，设计深度127m；探水钻场2钻孔的数目、方位、仰角、设计深度：1号钻孔方位角270，仰角35，设计深度141m；2号钻孔方位角97，仰角35，设计深度140m；3号钻孔方位角83，仰角35，设计深度140m；探水钻场3钻孔的数目、方位、仰角、设计深度：1号钻孔方位角330，仰角35，设计深度129m；2号钻孔方位角318，仰角35，设计深度131m；3号钻孔方位角343，仰角35，设计深度131m；附：1、大土河永娜煤业D1004采煤工作面探放水钻孔平面布置图（1：1000） 2、大土河永娜煤业D1004采煤工作面探放水钻孔布置局部剖面图第四节 钻孔出水量及放水量估算1、单孔出水量估算：探水钻场1钻孔出水量：q=60c.w.(2gh)1/2式中：q单孔出水量，m3/min； C流量系数； W钻孔断面积，m2； g重力加速度，m/s2； h积水压头高度，m；则：q=60c.w.(2gh)1/2 =600.620.00622(29.8104.6)1/2 m3/min=10.5m3/min探水钻场2钻孔出水量：q=60c.w.(2gh)1/2式中：q单孔出水量，m3/min； C流量系数； W钻孔断面积，m2； g重力加速度，m/s2； h积水压头高度，m；则：q=60c.w.(2gh)1/2 =600.620.00622(29.892.6)1/2 m3/min=10 m3/min探水钻场3钻孔出水量：q=60c.w.(2gh)1/2式中：q单孔出水量，m3/min； C流量系数； W钻孔断面积，m2； g重力加速度，m/s2； h积水压头高度，m；则：q=60c.w.(2gh)1/2 =600.620.00622(29.886.4)1/2 m3/min=9.5m3/min2、平均放水量计算：探水钻场1钻孔平均放水量：Q=W/t+Q动 式中：Q平均放水量，m3/min； W静态储水量，m3； t放水时间，d； Q动补给量，m3/min；则：Q=W/t+Q动 =84372/(24603)+0.0097 m3/min =19.5 m3/min探水钻场2钻孔平均放水量：Q=W/t+Q动 式中：Q平均放水量，m3/min； W静态储水量，m3； t放水时间，d； Q动补给量，m3/min；则：Q=W/t+Q动 =55547/(24603)+0.0097 m3/min =12.9 m3/min探水钻场3钻孔平均放水量：Q=W/t+Q动 式中：Q平均放水量，m3/min； W静态储水量，m3； t放水时间，d； Q动补给量，m3/min；则：Q=W/t+Q动 =33857/(24603)+0.0097 m3/min =7.8 m3/min第五章 探放水安全措施第一节 施工前的安全措施1、我矿10号煤距永盛煤业4号煤垂直高度约82m，水压比较大，因此钻孔口防水阀门选型压力要充分考虑水压。2、认真检查排水设备、设施、水沟、水仓，有问题及时排查，确保探放水期间矿井排水不出现问题。 3、准备堵水材料。在探水地点应备用一定数量的坑木、麻袋、木塞、木板、黄泥、棉线，锯，斧等，以便出水或来压时应急使用。4、检查瓦斯。瓦斯浓度超过安全规定时应停止工作，及时加强通风。 5、检查水沟。巷道水沟中的浮煤、碎石等杂物，应随时清理干净。若水沟被冒顶或片帮堵塞时，应立即修复。6、检查安全退路。即避灾路线内不许有煤炭、木料、矿车等阻塞，要时刻保证畅通无阻。7、探水地点或附近要安设电话或派专人联络，以便与调度室和井底泵房联系。第二节 施工中的安全措施1、在钻场内开孔时，孔径应大于套管直径12级，钻至8m后，将孔内冲洗干净安装套管。安装时，应用木楔把套管周围背住，然后注浆使套管与孔壁间充满水泥浆。待套管周围水泥浆凝固后用水压进行耐压试验，其压力要大于预计压力的2.5倍，耐压试验不得低于1小时。若套管外的放水孔不漏水时，方可开始施工探水钻孔。 2、钻探司机应站在钻机后施工，防止钻杆顶人或钻进过程中伤人事故的发生，其他人员在其他安全地点按规定工作。3、钻探过程中，钻探司机要配备便携式瓦检仪。4、采煤工作面及探放水施工地点确保正常通风，严禁无风和微风作业。5、探放水施工过程中瓦斯员必须跟班作业，除每班三次检查外，瓦斯员必须保证在工作面，以便随时检查有毒有害气体浓度，防止空气质量异常。6、通风队安排专职瓦斯员对探放水点及其20m范围内的瓦斯进行循环检查，瓦斯浓度达到0.5%以上时必须停止钻机进行处理。7、安质科指定专职或兼职安监员对探放水工作的过程进行全过程的监督，发现隐患及时进行现场处理，现场未能处理的必须及时汇报主管领导和矿调度值班中心，并填写隐患台帐，对班与班之间存在的安全隐患必须进行监管。第三节 预透和透水措施1、加强出水征兆的观察，一旦发现异常应立即停止工作，及时处理。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。2、钻探过程中如有异常，应立即固定钻杆，切忌旋动起拔。3、在探水过程中，必须有瓦斯检查员在现场值班，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。4、探水地点要与相邻地区的工作地点保证通讯畅通，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，如果不能保证相邻地区工作人员的安全，探水期间直接受水威胁的地区禁止施工。5、原永盛煤业4号煤开采已多年停产，采空区积水很可能有H2S存在，在开钻放水后其H2S可能超过煤矿安全规程的规定，因此要购买硫化氢检测管，以便随时掌握有害气体情况。5、在探放水过程中，受水威胁地区的所有施工人员都必须掌握透水预兆，熟悉避灾线路和自救常识。附：山西大土河永娜煤业D1004采煤工作面探放水避灾路线图（1：1000）第六章 探放水组织机构一、探放组织机构：组长：李成云副组长：赵继学、赵元乃、李晓东、王连杰、任宏斌成员：高新明、张建军、吴二平、