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武甲煤矿副斜井探放水设计前 言设计原则：为加强矿井防治水工作，防止和减少水害事故，保障职工生命安全，坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的防治水原则。设计依据：1、煤矿安全规程2、煤矿防治水规定3、省、市、县有关规定及文件精神4、山西省阳城县武甲井田勘探地质报告5、武甲井田水文检查孔勘察报告6、武甲煤矿井筒检查孔地质报告一、概 况 山西阳城阳泰集团晶鑫煤业股份有限公司武甲分公司设计生产能力120万吨/年，井田面积15.7237平方公里，批采3#、15#煤层。副井设计923.726m，（目前施工至570m）未揭煤。 本井田由于煤层埋藏较深，至今临近无小窑开采。在井田东南侧有侯甲煤矿和伏岩山煤矿；南面有竹林山煤矿。 1、地理位置及自然环境： 山西阳城阳泰集团晶鑫煤业股份有限公司武甲分公司位于阳城县北西部30公里，井田面积15.7237km2，地貌区划属剥蚀丘陵山地，沟谷及山梁发育，地形切割严重，海拔标高在+766.0+1244.2m之间，地形最大相对高差378.2m，井田西北角最高，东南角最低。井田处于沁水块坳的南部，区内无大型水体，沿辛家河村、大峪沟村、窑头村、吕家河村一线北西南东向的季节性河流为区内最大河流，且受季节影响，水量变化明显。矿井工业场地位于阳城县芹池镇吕家河村南200m处、芦苇河次级季节性河流杨河南岸的台地上，主斜井标高821.50m，副立井标高821.70m，风井标高824.00m，均高于最高洪水位线15m以上，全年降雨多集中于7月、8月、9月、三个月，年降水量最大为852.3mm，年平均降水量为537.1mm，蒸发量为1482.3mm，平均湿度为6064%。风向冬春多西北风，夏秋多东南风，风力一般为34级。井田内无常年性河流，仅在雨季沟谷内才有流水，地表水沿沟谷由西北向东南排出，最后注入沁河。2、井田水文地质本井田位于沁水普查区的南部。地貌类型为二叠系上统石千峰组及上石盒子组地层构成的构造剥蚀中低山区，最高标高为+1244.2m，最低标高为+764m，相对高差为480m。主要河流为辛家河村和吕家河村南的芦苇河次级季节性河流杨河从北西向东南流过。（1）、井田主要含水层第四系松散沉积物孔隙潜水含水层第四系松散沉积物在区内分布较多，孔隙含水层主要沿沟谷分布，岩性为亚砂土及砂砾石，厚度变化较大，一般在0.008.00m之间，水位埋深0.004.20m，富水性一般较弱，局部较强。据井泉调查资料，井泉涌水量一般在0.010.325L/s，吕家河村Q42泉涌水量达2.391L/s，水位及水量随季节变化较大。水质类型为HCO3Ca型水。二叠系上统上石盒子组砂岩裂隙潜水及承压水含水层上石盒子组在区内出露普遍，含水层岩性主要为中、细粒砂岩。直接接受大气降水补给，在地形适宜处以下降泉的形式排泄出地表，为第四系松散岩类孔隙水的重要补给来源之一。地表出露含水层地下水以潜水为主，埋藏较深的含水层中地下水多属承压水，其动态变化幅度相对较小。据地表井泉调查，井泉涌水量随含水层厚度、地貌及所处构造部位不同而异，为0.010.427L/s，水质类型为HCO3Ca型水。二叠系下统下石盒子组、山西组砂岩裂隙承压水含水层该含水层埋藏较深，主要岩性为中、细粒砂岩，为区内主要可采煤层3号煤矿坑的主要充水来源。含水层砂岩裂隙一般不够发育，故其富水性较弱。砂岩含水层之间有厚度不等的泥岩隔水层阻隔。据竹林山井田ZK3-2水文孔抽水试验，降深32.04m，涌水量0.454 L/s，渗透系数为0.025025m/d，水质类型为HCO3-k+Na型水。井田内该含水层水位标高+828.25+910.60m。石炭系上统太原组石灰岩、砂岩岩溶裂隙承压水含水层太原组地层埋藏较深。主要含水层为砂岩及石灰岩，其间夹厚度不等的泥岩隔水层，将含水层分隔成层状分布且近似独立的含水体，相互间水力联系较弱。钻孔所揭露的各层灰岩岩溶裂隙及砂岩裂隙均不太发育，说明太原组含水层富水性很弱，渗透系数仅0.00581m/d。奥陶系中统石灰岩岩溶承压水含水层井田内奥陶系中统石灰岩埋深较大，多大500m以上。本区奥灰岩溶含水层主要接受区域奥灰岩溶水的侧向补给，在井田北部F1断层地段一定程度上尚可接受其上含水层裂隙水及岩溶裂隙水的垂向渗漏补给。从邻近地区煤田水文地质资料来看，该含水层上部灰岩富水性较弱。据竹林山井田ZK32孔注水试验资料，该孔揭露奥陶系峰峰组地层61.44m，其水位标高为+695.40m，采用压风机对该段进行抽水试验，抽水20分钟后水位即降至风头。此后改为注水试验，水位抬高15.37m，注水量仅为0.0446L/s，可见为弱含水层。另据芹池刘西YS15孔在上马家沟组地层抽水试验，水位降深47.32m，涌水量为2.16L/s，水质类型为HCO3Na型水，矿化度为0.95g/L。在下马家沟组地层抽水试验，岩溶水水位标高+667.84m，降深22.43m，涌水量为6.279L/s，水质类型为SO4CaMg型水，矿化度为1.24g/L。（2）、井田内主要隔水层本溪组及太原组底部泥岩、铝土质泥岩隔水层该隔水层位于15号煤层之下，据井田内ZK3-1、ZK3-3孔揭露，该隔水层厚度分别为16.90和16.28m。对奥灰岩溶水向15号煤层突水有一定程度的隔水作用。石炭系、二叠系灰岩及砂岩含水层层间泥岩隔水层该隔水层性为泥岩、粉砂质泥岩、铝土质泥岩等，其单层厚度相差悬殊，少则13m，最厚者可达340m，呈层状分布于各石灰岩、砂岩含水层之间，阻隔了各含水层相互间的水力联系。（3）、井田内断裂构造的导水性井田内仅北部边缘发育一小型张性正断层(F1)。该断层断裂带较窄，其中岩石也不太破碎，对井田内各含水层之间的导水意义不大。（4）、井田水文地质类型井田内3号煤层是以其顶板砂岩为直接充水含水层的裂隙充水矿床，充水含水层富水性较弱。据竹林山井田ZK3-2孔抽水试验资料，钻孔单位涌水量为0.0140.016L/sm。奥陶系峰峰组灰岩岩溶水位标高为+695.40m，本井田3号煤层底板标高为+335+570m，奥灰岩溶水位高出3号煤层底板标高125.40360.40m，但3号煤距奥陶系灰岩面间距达110m左右，其间不仅有厚度较大的隔水层，而且太原组含水层裂隙或岩溶不发育，富水性弱。一般情况下奥灰水不会对3号煤矿坑产生充水。故3号煤层水文地质类型总体属简单类型（二类一型）。（5）、井田充水因素分析由井田水文地质条件分析，3号煤顶板及其之上导水裂隙带内的砂岩含水层为矿坑充水的主要因素。据竹林山井田ZK3-2孔抽水试验资料，其富水性较弱，充水条件简单。3号煤之下太原组的几层灰岩、砂岩含水层，水头高出3号煤底板，但因其富水性弱，以及其上和含水层层间隔水层的作用，在距断层稍远地段不会对3号煤矿坑造成明显的充水威胁。奥陶系灰岩岩溶水位虽平均高出3号煤底板220m左右，但3号煤距奥陶系灰岩约有110m的间隔，期间又有累计厚度较大的多层泥岩隔水层。经计算，奥灰水对3号煤底板的突水系数为0.03490.0392MPa/m（根据勘探15号煤层的两个钻孔资料计算的煤层底板突水系数），小于临界值0.15MPa/m，故在无导水构造沟通的情况下，奥灰水不具备向3号煤矿坑充水的条件。井田北部F1断层虽为一张型正断层，但不能排除其仍具有一定的导水性，故在断层附近仍要留出足够的防水保安煤柱，以防止奥灰水沿断层面向3号煤突水。2、 井筒特征：副斜井断面为半圆拱断面，墙高1.4m，宽4.6m，净断面积14.75m2 ，坡度-250 ，方位角为119.50 ，井筒为锚喷支护。3、 井筒水文地质情况：回风立井井筒所穿越上石盒子组地层含水层为弱富水性,该段井筒涌水量为1439.53m3/d,I水文地质条件相对简单。所穿越下石盒子组及山西组地层含水层为弱富水性，该段井筒涌水量为332.74m3/d，水文地质条件相对简单。主斜井井筒所穿越上石盒含水层为弱富水性，井筒涌水量为1556.48m3/d，水文地质条件相对简单，所穿越下石盒及山西组含水层为弱富水性，井筒涌水量为202.00m3/d，水文地质条件简单。副斜井井筒所穿越上石盒子组含水层为弱富水性，井筒涌水量为1406.50m3/d，水文地质条件相对简单，所穿越下石盒子及山西组含水层为弱富水性，井筒涌水量为138.58m3/d，水文地质条件简单。4、 探水孔设计：根据副斜井断面特征工作面布置3个钻孔，钻孔深度均为6000mm，中孔一个，边孔两个，中孔在掘进面距底板1.7m处正中向正前方不少于6m；两个边眼分别在距离中眼两侧0.5m处向两侧（水平）偏15，顶眼向顶板方向偏25、底眼向底板方向偏25，探掘为：探6000mm、掘4000mm。位置与角度见附图。五、探水机具：采用YT-28型风动凿岩机，B22中空六棱钢钻杆，配42mm“一”字合金钢钻头，为防止卡钎、断钎工作面备有两根6m长钻杆。六、成立探放水机构确定成员及职责一、探放水机构组 长：曾焕求副组长：吕军民 李玉琢二、机构人员职责：项目负责人：曾焕求 负责探放水全面工作，负责安全、设备购置、组织机构确定等工作。技术负责人：李玉琢 负责提供技术指导和收集数据，整理、分析数据的工作。安全负责人：吕军民 负责现场的安全督导工作。生产负责人：李凡良 负责钻探的现场人员组织与调配工作。质量负责人：吴 斌 负责钻孔的质量指导、监督工作，确保钻孔的预期质量效果。三、探放水队伍:队 长：李凡民成 员: 袁继胜 任世礼 田金松七、出水预兆： 1、挂汗。由于积水透过微孔裂隙而凝聚于岩石表面。顶板“挂汗”多呈尖形水珠，有承压欲滴之势。 2、挂红。含氧化铁较多的地下水，会在渗出处形成铁锈水渍。水叫。岩层里有“吱吱”的水叫声。这是因为积水具有较大的水压，能够把水从岩层的裂隙中挤出来，水与裂隙两壁摩擦而发出的声音，表示有涌水危险。3、 空气变冷。工作面接近大量积水区以后，气温降低，感到发冷。4、 出现水雾。因接近地下水的巷道温度较低，空气中的水气凝结成雾珠。5、 顶板淋水加大。原有裂隙淋水突然增大，应视为透水前的征兆。6、 顶板来压、底板鼓起。在地下水压的作用下，当巷道无支撑或支撑不足时，四壁尤其是顶底板会弯曲变形，有时伴有潮湿、渗水现象。7、 水色发浑，有臭味。8、采掘工作面有害气体增加裂隙出现渗水探孔出水。八、探水施工技术要求与安全规定： A、必须要掌握的1、必须掌握煤矿安全规程中有关探放水的规定。2、必须掌握钻机原理、操作要领、维护保养、排除一般故障的技术知识。3、必须掌握透水预兆的有关知识（挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生列隙出现渗水、水色发浑、有臭味等）。4、必须掌握矿井灾害预防措施及避灾路线，附避灾线路图。5、必须掌握钻孔设计和施工方法。6、必须成立探放水机构，组织探放水专职队伍。B、准备工作1、根据工作安排，准备、检查、带足本班所需的工具和材料。2、探水工要穿戴整齐、利落，衣襟、袖口、裤脚必须束紧。3、加强探水地点附近的巷道支护并在工作面迎头打好坚固的戗柱和栏板，并在附近准备好堵水物资4、清理巷道，上山工作面探水时要挖好排水沟，下山工作面探水时必须配备与预计水量相适应的排水设备。5、在探水地点附近安设电话。6、瓦斯员必须亲临现场，在探水工作前、探水工作的过程中及探水工作结束后进行检查瓦斯。瓦斯检查的规定： （1）、每次打探眼前必须检查工作面瓦斯浓度，打眼中检查工作面瓦斯浓度，打眼完毕后对每个探孔进行瓦斯和气体检查。 （2）、掘进工作面回风流中瓦斯浓度达到1%或二氧化碳浓度超过1.5%时，都要必须停止工作，撤出人员，由项目部技术负责人及有关人员负责采取措施，进行处理，并向施工企业总工程师汇报。7、质检员现场监督作业，保证探孔质量。8、对钻机进行调试，检查其是否完好，各部件运转是否正常，开启关闭是否灵活可靠，各种零部件及钻具是否齐全合格。9、固定好钻机，钻机要支设平稳。C、操作1、由工程技术人员在探孔前按设计确定的探水孔位置、方位、角度，监控探孔过程必须保证探孔的深度和数目。2、禁止用手等直接制动转杆。3、运行过程中必须紧握钻机手柄，不骑、压在转机上，发现钻机出现故障要及时停钻检修。4、若发现孔内涌水，不准拔出钻杆，应立即汇报调度室，并测量水压水量。5、钻进过程中，一旦发现“见软”、“见空”、“见水”和“变层”应立即停钻。6、透老空后，须经瓦斯员检查有无有毒有害气体溢出。7、由于钻孔角度不正确，致使钻杆进入顶底板的钻眼要报废时要进行补打。8、由于地质构造致使钻杆进入岩层要通过钻出的岩粉确定岩层变化情况，并根据煤层变化情况补打钻眼探明情况；由于顶底板岩性