轨道下山探放水安全技术措施.doc

轨道下山探放水安全技术措施一、概况1、工作面概况该工作面东侧为运输大巷、回风大巷，西侧为8103采区。开采煤层为8#煤，巷道设计长度863m，2012年1月20日开工，截止2012年6月20日已掘至510m，煤层倾角5-6度, 标高为+730m，煤层厚度1.402.11m,平均厚1.90m，含0-1层夹矸。2012年年度防治水计划中提及轨道下山掘至550650米处，上方存在5#采空区积水，积水范围为，积水量为。2、地质概况本井田位于沙曲井田规划区的东部，井田大部分被黄土覆盖，其岩零星出露。井田内发育的地层由老至新有奥陶系中统，石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组及上统上石盒子组，上第三系上新统，第四系中上更新统的地层。井田内含煤地层主要为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。3、水文地质情况(1)含水岩组的划分及其特征奥陶系碳酸盐类岩溶水含水岩组埋藏于井田深部，距地表深浅不一，含水层岩性主要以石灰岩、白云质灰岩为主，本组岩溶发育，富水性强，一般单井出水量小于1000m3/d。但埋深大于390m时仅见局部小深洞。据本井田东南方向4km的CS6钻孔以及柳林泉域水位资料，本井田奥陶系灰岩岩溶水水位标高在805.00m，5、8、9、10号煤层最低底板标高分别为745m、700m、690m、680m，低于奥灰水位，故本区下部开采为承压开采，在有导水构造的情况下，对煤层开采构成威胁。今后开采过程中，应注意奥灰水突水事故。石炭系上统太原组(C3t)碎屑岩类夹碳酸盐类岩溶裂隙含水岩组，根据资料分析主要含水层为五层灰岩，总厚度平均为19m左右。灰岩厚度较大，裂隙发育富水性中等。灰岩岩溶裂隙较发育，单位涌水量q=0.1191/s.m。渗透系数为0.195m/d，水质类型为HCO3-SO42-Ca2+Mg2+型水。二叠系下统碎屑岩类含水岩组岩性主要为钙、泥质胶结的中粒砂岩，节理裂隙较为发育，容易接受大气降水或地表水补给，沿裂隙或顺层迳流，富水性较弱。第三系上新统和第四系中更新统砂砾石（岩）层零星出露于井田沟谷两侧，范围不大，厚度一般5m左右，孔隙发育，就地接受降水补给，形成空隙潜水，受地形条件、补给条件及其分布面积小的限制，富水性一般不强，经短途径流即排向河谷或补给地表水，集中排泄时形成下降泉，泉流量一般为0.11.00L/s，水质类型多为HC03Na。第四系全新统主要成条带壮分布于锄沟河罗侯沟中，为近代河床冲、洪鸡积砂砾石层，厚510m，透水性强，易于接受降水入渗补给，富水性较强，地下水沿河谷向下游运移。(2)主要隔水层本溪组底部为一套以泥岩和铁铝质粘土岩为主的地层，夹有砂岩和薄层灰岩，该层分布普遍，厚度稳定，一般是26m左右，是太原组与下伏奥陶系灰岩之间的重要隔水层，隔水性较好。山西组中含有十余米以泥岩和砂质泥岩为主的地层，层位稳定而连续，加之山西组的含水性弱，故为5号煤层与太原组之间的较好的隔水层。第四系粘土隔水层主要是由中更新统(Q2)地层，厚度2.563.00m，主要由浅红、黄灰色砂质粘土组成，下部含26层古土壤及小型钙质结核、冲积砾石，上部一般为红黄土夹古土壤及小的钙质结核，垂直节理发育，地貌上多形成陡壁、黄土柱等。(3)矿井充水条件本井田四界均为人为边界，根据井田水文地质条件和该矿目前涌水情况综合分析，本矿井充水因素主要有以下几个方面：地下水的补、径、排条件奥陶系岩溶水的补给主要为基岩裸露区大气降水和地表水的入渗补给。井田内奥灰水属区域岩溶水径流区，岩溶水由南向北方向运移，本井田奥灰岩溶水水位标高在805m。石炭系和二叠系的砂岩裂隙水，在接受大气降水和季节性河流以及上覆含水层的入渗补给后，顺岩层倾斜方向运移，上部含水层在沟谷中以侵蚀下降泉的形式排泄，下部含水层顺层向西排出井田外。现采煤矿的矿坑排水和民井开采是其主要的排泄方式。(4)矿井充水因素分析根据井田含水层发育情况并结合本矿和周围生产矿井井下涌水情况综合分析，该矿井的充水因素主要有：1.地表水对开采煤矿的影响井田内有锄沟，井田东部外围有罗侯沟，均为季节性流水，随着煤矿的开采，顶部岩层将遭到破坏，会使地表岩层裂隙加大、增多，甚至形成地面塌陷，因此一定要采取防范措施，以防沟谷地表水及泥砂贯入矿坑，造成危害。2.构造对开采煤层的影响井田地层总体上为一单斜构造，走向北西-南东，倾向南西，地层平缓，倾角为37。在井田中东部发育一背斜，轴迹总体走向为北东-南西向，两翼产状均较平缓，倾角5，为一宽缓的对称背斜；另在井田南部发育一向斜，轴迹总体走向为北西-南东向，两翼产状均较平缓，倾角6，为一对称的向斜。但由于奥灰水水头均高于主采5、8、9、10号煤层底板，一但有断层存在，有可能形成导水通道，使岩溶水涌入矿井，造成水害，因此一定要重视对隐伏断层以及其它构造形迹的发现与研究。以防断层导水造成淹矿事故。3.采空区积水对开采煤层的影响据调查，根据采煤方法、地层产状、顶底板岩性及其稳定性、返水孔情况，确定本区存在16块采空积水区，另外据调查采空区都有一定积气存在。详见采空区情况统计表。 式中：老空积水的静储量（m3）；小窑老空积水区平面积（m2）；煤层采厚（m）；煤层倾角（）；老空区充水系数，取0.3。经计算8煤层最大突水系数为0.036MPa/m，小于临界值0.06MPa/m，属岩层受构造破坏块段安全区，在没有断层的影响下，奥灰水突水的可能性很小。二、设计目的1、探查上部、前方地质构造，消除水害对采掘工程施工的威胁。2、对物探低阻区钻探验证，或对导水断层进行探查，消除突水危险。三、设计依据1、探放水设备选择依据及设备型号数量为预防突水事故的发生，设计选用ZLJ-250型探水钻2台，钻孔深度为60m，电动机功率为4kW，钻头直径为65 mm，钻杆直径为44mm，钻杆每节长1.5m，钻杆数量50根，钻孔倾角为0360，配套设备：钻杆、钻头、岩心钻和NB1-100/20型泥浆泵1台。2、配备由煤炭科学研究总院西安研究总院研制YD32(A)高分辨电法仪两台，测探距离为100-130m。四、探放水钻孔的设计参数1、探放水“三线”的确定：边界名称确定方法资料来源不精确较精确精确积水线按积水区的实际积水范围确定探水线水平外推100-15080-10030-4080-12060-8025-3060-10040-6020-30警戒线平行外推60-8040-5010-20（1）、按照确定的积水区，圈定积水区范围的边界线为积水线。（2）、根据积水范围的可靠程度，水头压力，煤的强度，等因素确定，沿积水线往外推80m的距离所划定的边界线为探水线，即当巷道掘到此线时应进行探水。（3）、从探水线外推50m为警戒线，即当巷道掘进至此线时，应警惕积水的威胁。2、超前距离、帮距的确定：钻孔终孔位置距巷帮距离不小于20m，超前距离保持不少于30m。3、允许掘进距离：经每回次探放水证实无水害威胁，经我矿地测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。4、套管规格及固定方式：钻孔开孔孔径为113mm，钻进10.5后下设套管为108mm的无缝钢管10m，每节套管长度2m，使用内丝外丝连接，丝扣长度为100mm。外端焊法兰盘和阀门连接。安装孔口管长度为10米，孔口管管外端有焊接牢固的耳把与立柱支护捆绑牢固，同时用戗柱顶牢，并采用绷带、麻纤包裹孔口管以增大摩擦力，防止套管鼓出。再用65mm钻头进行深孔钻进。5、钻孔设计具体参数：设计布置钻孔20个，17个水平钻孔，3个仰钻孔，钻孔水平深度为60m，孔径65mm始终保持30m的超前距离，帮距为20m。主要为满足本巷掘进地段施工水文地质钻探需要，以及满足掌握本巷顶板水文地质情况。水平钻孔从工作面中间起，依次间隔0.20m排列，边孔距帮面0.4m,沿底板平行钻进，钻孔距工作面底板1.0m。仰钻孔布置于巷道中部距水平钻孔0.5m，仰角36（以打透5#煤层底板为原则）。竖直扇形面内钻孔终孔垂距不得超过1.5m，水平扇形面内各组钻孔间的终孔水平距离不得大于3m。五、安全技术措施开钻探水安全技术措施：。1、钻进时，应准确把握钻孔的位置及其方位，并核实钻孔深度。2、钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻眼中水压、水量突然增大，以及顶钻等异状时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，要立即向矿调度室报告，并派人监测水情。情况紧急时，必须立即撤出所有受水威胁地区的人员。3、煤岩发松，钻进突然感到轻松，一般是接近水源的象征。这时，应再次检查防水措施是否完善，排水设施是否可靠；发现片帮、来压时，要检查巷道支护是否牢固，以防冒顶砸人；顶钻是水压大的表现，此时切不可移动钻杆，并要将钻杆固定牢固，否则高压水就可能将钻杆顶出，碰伤人员，或将钻孔冲垮，造成透水事故。4、探水孔还没有钻进到5米，水就流出时，说明距离积水很近。如果钻孔内水的压力很大，必须马上将钻杆固定，并在巷道正前打柱，保护煤壁，不使煤帮被冲垮。5、探水钻机的后面和前面给进手把活动范围内不得站人，以防高压水将钻杆顶出伤人，或手把翻转打人。6、工作人员应做到交接班不停钻。7、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。放水安全技术措施1、钻孔放水时，必须估计积水量，根据矿井排水能力和水仓容量，控制放水量，并做好水压观测工作。2、钻孔放水时，必须设专人监测钻孔出水情况，测定水量，做好记录。要密切注意水量变化，出水的清浊和杂质情况，有无有害气体涌出和有无特殊声响等，发现异常状况应及时采取措施，防止意外事故发生。3、污水处理（1）必须定期对轨道大巷的临时水仓的淤泥进行清挖。（2）对排水设施定期检修，保证设备正常运转。（3）对排水能力进行核定，保证排水量。4、必须监视放水的全过程，放水结束后，应立即核算放水量与预计积水量的误差，查明原因。六、探放水工操作规程（1）探放水工必须经过学习培训、了解设备的性能。开机前要检查钻机是否平稳牢靠，各部紧固件有无松动情况，检查变速箱内、油箱内的油面高低，不足时应予以补充。检查抱闸的松紧程度是不是合适，送水器转动是否灵活，输水胶管是否固定，以防止转动。（2）检查进、排水管路是否畅通，探水附近的巷道支护与顶板等情况是否良好。（3）每次变速时，接通绞车或断开绞车，必须首先关闭电动机。（4）卡紧钻杆后，要检查齿瓦螺栓两边露出的是否均匀，以免齿瓦螺栓与给进油缸相碰。（5）启动电机后，先空载运行五分钟后再开始，进钻速度根据煤质与地形适当掌握，速度不能过快而使钻杆变形扭曲。（6）钻机扶把人应站在钻机的侧面，不能站在与钻杆成一直线上，以免手把伤人。（7）上、下钻杆时，人员要站在侧面不准正对钻杆，以免钻杆跑溜