11182回风顶抽巷探放水措施03.doc

编号：2014-03保存单位：新田煤矿盘县庆源煤业有限公司新田煤矿11182回风顶抽巷探放水安全技术措施 编制人： 审 核： 编制日期：2014年9月20日11182回风顶抽巷预计将于2014年9月26日早班开口，在1460运输石门测点18-0位置开口，巷道以341方位掘进50米后，以67方位，20坡度施工16米后，以162方位，3坡度施工34米形成专用回风巷后，在11182回风顶抽巷迎头位置按341方位，3坡度施工145m至切眼位置，根据“有掘必探，先探后掘”的探放水原则，在巷道掘进施工前需进行探放水工作，为保障探放水工作安全进行，特制订本探放水安全技术措施，在11182回风顶抽巷掘进工程完成前严格执行本措施。第一章 概 况一、矿井水文地质概况矿区地处珠江流域北盘江水系之拖长江支流，处于区域水文地质单元的补给迳流区。区域地貌属构造剥蚀的中山类型，地形切割强烈，区域最大相对高差为1005.0m，山脉走向与地层走向基本一致，多呈北东向南西延展。区域内地层可溶与非可溶岩类相间分布，另有第四系松散岩类零星出露。区内构造简单，地层出露完整，补给条件差，排泄条件好，非可溶区地下水主要为大气降水通过岩石的细小裂隙或孔隙渗入地下补给，岩溶区则通过落水洞、风化裂隙渗入或注入地下补给。水质类型为SO4CaMg及HCO3CaMg型。地下水的迳流排泄受岩性、构造及地形地貌的控制，地下水局部的迳流方向各异，但总体则由北东向南西方向迳流，地下水多沿风化裂隙、构造裂隙、孔隙呈脉状流及分散流的形式短距离迳流，以下降泉及散流的方式排泄于地表，最终汇入拖长江。 二、断层含水性矿井范围及周边发育F24、F28、F245外，还有可能发育隐伏断层，断层、隐伏断裂构造会上覆、下伏含水层的地下水，成为矿井直接充水水源，有对矿井造成涌水、透水、突水的可能。断裂构造可以沟通地表水，沿断层向矿井导水、涌水、突水。未来矿床开采中，人工采矿形成的导水裂隙大水量出现，采动形成的导水裂隙改变了矿区及附近应力场和地下水的天然流场，地表水、地下水可能沿采动裂隙及断裂带进入矿井。矿区内应发育有其它的次生隐伏断层，目前仅有较弱的含水、导水性能，对矿井充水影响小，但当巷穿越地下浅部发育的小断层，由于周围岩层的风化带理裂隙发育，有利于大气降水的渗入，井巷可能发生渗水、淋水和涌水现象。 三、老窑积水根据储量核实报告实测小煤矿资料，本煤矿内部分老窑有水流出硐口，但流量不大。说明老窑积水有一定的水量。四、水文地质类型煤矿内以顶、底板直接进水的裂隙充水矿床。矿区水文地质条件复杂程度为中等。矿区水文地质勘查类型属II类2型。 四、矿井充水因素分析1、地表水：主要为地表河流、大气降水、地表溪沟水，其流量变化较大，受季节性控制明显，大多在雨季时增大，旱季时减小。可采煤层大多位于当地最低侵蚀基准面以下，地表水对煤层开采影响较大。2、老窑积水：在煤层露头线浅部，历史上民采造成的乱采烂挖留下的老窑均有不同程度的积水，巷道如果揭穿老硐，老硐中的积水可能对矿床开采产生影响。3、地下水：矿井为地下开采，龙潭组碎屑岩中的基岩裂隙水，是矿井的直接充水因素，一般以淋涌形式进入矿井。开采情况下，采动裂隙沟通上覆基岩裂隙含水层，基岩裂隙水涌入矿坑，成为矿床充水因素，开采时要予以重视和监测。4、断层裂隙水：矿井范围及周边发育的F24、F28、F245断层外，矿井内还可能发育其它隐伏断层，另外，矿山在生产建设过程中，揭露的次生小断层也较多，导水性强，沿断层带有少量泉眼分布，断层可能沟通地表水、地下水之间的水力联系，造成地表水和地下水补给量较大，矿井开采后，由于原有的断层、裂隙以及采动裂隙的联合作用，使地下水水力联系增强、含水层的渗透系数加大、矿坑涌水量增加，是矿床充水增大的主要因素之一。开采时要予以重视和监测。综上所述，井田内地下水补给主要靠大气降水及地表水，采动条件下地下水具有较好的补给条件。矿井充水水源，主要为各含水层地下水、老窑积水和矿井疏排水降落漏斗影响范围内河溪地表水。5、矿井涌水量预测根据贵州省盘县柏果新田煤矿资源/储量核实报告采用采用产量富水系数法对矿井涌水量进行预测，正常涌水量为31.5m3/h，最大涌水量为193m3/h。6、地质构造11182回风顶抽巷地质情况：开口处巷道最上部为泥岩；中上部为1m厚粉砂岩：灰、浅灰色，具水平、波状层理，顶部有0.1m泥岩含根化石；下部为黑色泥岩：下部显微细水平层理，局部夹煤线。本掘进工作面前方地质构造从上区段采掘情况来看，暂无大的构造，掘进期间按照“有掘必探，先探后掘”原则执行，采用物探后再施工钻探验证探明前方地质构造及存在水患情况。 五、工作面概况1、巷道布置及开拓方式11182回风顶抽巷在1460运输石门测点18-0位置开口，巷道以341方位掘进50米后，以67方位，20坡度施工16米后，以162方位，3坡度施工34米形成专用回风巷后，在11182回风顶抽巷迎头位置按341方位，3坡度施工145m至切眼位置。2、支护设计11182回风顶抽巷设计断面为为拱型断面，下宽3m，中高2.4m，巷道荒断面6.23，净断面6.23。在巷道右帮施工一断面为300300 mm的毛水沟。巷道采用锚杆+钢筋网+锚索混合支护。3、工作面水害分析自新田煤矿建矿以来井田范围内11182回风顶抽巷方向无开采历史，但是在掘进过程中预计水源主要为老窑水、煤层顶、底板水、裂隙导水和断层导水等。因此、在掘进过程中，应坚持“物探先行，预报预测，有掘必探，先探后掘的原则，结合我矿的实际情况采取探、防、堵、截、排的措施进行水患治理。 第二章 探放水设计探放水基本工作流程：进行地质、水情水害及掘进作业预测预报进行物探探测探放水设计停掘通知单探放水通知单探放水原始记录探放水钻孔质量验收及安全确认移交单允许掘进通知单探放水记录台账。我公司已购置了地大高科资源探测仪器研究所的TEMHZ75矿用本质安全性瞬变电磁仪，根据有关文件精神要求和有关煤矿防治水规定的法律法规要求，煤矿防治水工作必须严格执行 “预测预报、有掘必探、有采必探、先探后掘、先探后采”和“物探先行，钻探验证”的探放水原则。第三章 瞬变电磁法探测设计一、矿井瞬变电磁（TEM）的原理及特点矿井瞬变电磁和地面瞬变电磁法的基本原理的一样的，理论上也完全可以使用地面电磁法的一切装置及采集参数，但受井下环境的影响，矿井瞬变电磁法与地面的TEM的数据采集与处理相比又有很大的区别。由于矿井轨道、高压环境及小规模线框装置的影响，在井下的探测深度很受限制，一般可以有效解释100m左右，预留20m超前距离。另外地面瞬变法为半空间瞬变响应，这种瞬变响应来自与地表以下半空间层，而矿井瞬变电磁法为全空间瞬变响应，这种响应来自回线平面上下（或两侧）地层，这对确定异常体的位置带来很大的困难。实际资料解释中，必须结合具体地质和水文地质情况综合分析。具体来说矿井瞬变电磁法具有以下特点：1 受矿井巷道的影响矿井瞬变电磁法只能采用边长1.5m的多匝回线装置，这与地面瞬变电磁法相比数据采集劳动强度小，测量设备轻便，工作效率高，成本低；2 采用小规模回线装置系统，因此为了保证数据的质量、降低体积效应的影响、提高勘探分辨率，特别是横向分辨率；3 井下测量装置距离异常体更近，大大的提高测量信号的信噪比，经验表明，井下测量的信号强度比地面同样装置及参数设置的信号强很多；4 地面瞬变电磁法勘探一般只能将线框平置于地面测量，而井下瞬变电磁法可以将线圈放置于巷道底板测量，探测底板一定深度内含水性异常体垂向和横向发育规律，也可以将线圈直立于巷道内，当线框面平行巷道掘进前方，可进行超前探测；当线圈平行于巷道侧面煤层，可探测工作面内和顶底板一定范围内含水低阻异常体的发育规律；5 矿井瞬变电磁法对高阻层的穿透能力强，对低阻层有较高的分辨能力。在高阻地区如果用直流电法勘探要达到较大的探测深度，须有较大的极距，故其体积效应就大，而在高阻地区用较小的回线可达到较大的探测深度，故在同样的条件下TEM较直流电法的体积效应小得多。二、矿井瞬变电磁法地球物理特征在探测富水区的位置及其分布范围等方面，瞬变电磁法是目前最有效的方法之一，其物理基础是富水区相对于周围地层有明显的电性差异。理论上讲，干燥岩石的电阻率值很大，但实际上地下岩石孔隙、裂隙总是含水的，并且随着岩石的湿度或者含水饱和度的增加，电阻率急剧下降，即赋水性的不均匀程度在瞬变电磁参数图件上反映为电阻率的高低变化；当岩层完整时其电阻率较高，受构造运动或地下水作用的影响，部分地段岩层破碎或裂隙发育，破碎程度及其含水的饱和度越大（砂岩、灰岩富水性增强），岩石的导电性会显著增强，地层电阻率会明显降低，断面图上会有明显的低阻异常反映。正常情况下，各层位电性在横向上是相对均一的。当存在局部低阻异常体（裂隙带、富水区等）时，在断面上就会出现局部低电阻率异常区。当岩层富水时，其电阻率会降低，和围岩相比较形成低阻反映。为以导电性差异、电性感应差异作前提的瞬变电磁法探测技术的运用提供了良好的地球物理前提。本区含煤地层为二叠系、石炭系地层，煤层、围岩、富水区与导水通道的电阻率差异明显，具有良好的瞬变电磁法勘探地质条件。 三、矿井瞬变电磁工作仪器现场仪器使用的为武汉地大华睿地学技术有限公司生产的TEMHZ75矿用瞬变电磁仪+TEMJF50实现。这套矿用瞬变电磁仪对低阻充水破碎带反映特别灵敏、体积效应小、纵横向分辨率高，且施工快捷、效率高等优点，既可以用于煤矿掘进头前方，也可以用于巷道侧帮、煤层顶、底板等探测，为煤矿企业在生产过程中水患和导水构造的超前预测预报提供技术手段。通过多次脉冲激发场的重复测量叠加和空间域多次覆盖技术的应用提高信噪比，应用于煤矿井下水害超前预报使用，有效勘探深度能达到100米。 四、采掘工作布置与技术措施评述 掘进工作面在工作面迎头布设9-11个测点，每个点离巷帮大约2030cm，分别为平行左边巷帮位置、与左边巷帮成60位置、与左边巷帮成45位置、与左边巷帮成30位置、平行工作面左边位置、工作面正中位置、平行工作面右边位置、与右边巷帮成30位置、与右边巷帮成45位置、与右边巷帮成60位置、平行右边巷帮位置，从而形成一个扇形超前探测区域，每个测点设计3个测线，3个测线分别为斜向上45、平行巷帮、斜向下45（方向可根据实际情况适当改变，如下图所示），通过在掘进面迎头移动发射接收线圈，形成1条超前探测的实测剖面。 测线示意图 测点示意图施工技术措施，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，激发线圈匝数4匝，接收线圈匝数40匝。供电电流档为50A，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。第四章 探放水钻孔设计根据贵州省有关文件精神，采取“物探先行，钻探验证”的探放水措施，经物探确定巷道正前方、上方、左帮、右帮是否有低阻异常区，技术人员需根据物探成果图及探放水相关规定针对性进行探放水钻孔设计，保证巷道掘进施工无水患危险。1、 探放水要求 1. 探水起点的确定： 11182回风顶抽巷因其边界准确，水压不超过10kPa，所以，设计探水线至积水区的最小距离：巷道设计探放水超前距不得小于30米；2. 警戒线的确定：沿探水线终孔位置外推30米。3. 超前距离：按规定以最浅钻孔为基准，留设30m作为超前距。4. 每循环允许掘进距离：按规定以最浅钻孔留设30m为基准，剩余距离为允许掘进距离。 5. 帮距：依据防治水管理规定，超前距取30米，巷道左帮距取20米，右帮距取20m。上、下帮无特别要求，在保证安全情况下，根据现场实际情况下来定。6. 超前距离的计算： a=0.5A L (3p/kp)1/2 式中：a -超前距离（m） L-巷道的跨度（宽或高，取其最大者）m Kp-煤的抗张强度（Mpa） P-水头压力（Mpa） A-安全系数，一般取25；本设计取5 a =0.553（320/10）0.5=22.5（m） a（实）=30米22.5m7. 钻孔探到水后，要观测水压、水质、水量和估计积水量或补给量。根据矿井排水能力及水仓容量，控制放水孔的流量或调整排水能力，并清理水仓、水沟等。8. 加强放水地点的通风，增加有害气体的观测次数。9. 必须监视放水全过程，放水结束后，立即核算放水量与预计积水量的误差，查明原因。 二、探放水准备工作1. 必须配齐探放水工具，探水钻型号为ZY-750，钻杆数量要足够，其数量为使用数量的二倍。2. 设好开关、电源、排水管等，并安装好电话，以便于联系。3. 探放水过程中必须准备好直径不小于90mm的圆木楔子35个，以备控制水流涌出量。4. 探放水时跟班副矿长必须亲自到现场指挥，执行好探放水工作。三、探放水安全措施1. 打钻之前必须严格检查作业地点及附近20m范围内的支护、瓦斯等情况，如有隐患必须待排除后方可进行打钻。2. 打钻时严禁空顶作业，必须在永久支护到位后方准进行打钻工作，挖好探放水路线上的排水沟。3. 进行探放水之前，必须将钻场后方排水路线上的浮煤、矸、水沟清理畅通。4. 在打钻地点附近安设专用电话。5. 探放水前必须安排专人通知受害威胁区内的人员（与探放水无关人员）撤至安全地点，并将所有电气设备运至安全地点方可进行探放水。6. 钻机必须由熟练工操作，施工人员必须将钻机架设稳固后方可开钻。打钻人员严禁戴手套，毛巾必须塞进衣领，并将衣服封扎好，以防钻杆扭缠伤人。7. 打钻人员严禁正对钻机，以免钻杆顶出伤人。8. 钻进时，若发现煤层松软、片帮、来压或钻孔中水压、水量等突然增大，以及有顶钻等异状时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人员应立即向矿调度室报告，并立即撤出所有受水害威胁地区的人员，然后采取措施，进行处理。9. 当钻孔钻进老塘后，严禁拔出钻杆，待钻孔无水，流量突然变小或断水时，必须再用钻杆拥孔35次，只有确认老塘积水放完或无水后，方能结束探放水工作。10. 每组迎头5个钻孔全部施工完毕且确认无积水探出后，方准继续向前掘进，若有积水探出则必须待积水排放完后方可继续掘进作业。11. 严格按设计要求施工探放水孔，由现场值班副矿长、安检员进行监