煤矿运输大港运输探放水设计.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除山西煤炭运销集团野川煤业有限公司运输大巷探放水设计中煤科工集团重庆研究院2012年7月8日此文档仅供学习与交流山西煤炭运销集团野川煤业有限公司运输大巷探放水设计所 长：吴燕清项目负责：周 强审 核：周 强项目参加人员：梁庆华 胡玉超 邓春为项目参加人员：张玉东 颜恭彬 秦 成项目参加人员：陈 飞 潘 磊中煤科工集团重庆研究院2012年7月8日会审签字表职务意见签字矿长总工程师安全矿长基建矿长生产矿长机电矿长通风助理生产技术科科长安全科科长通风科长机电科科长监控中心主任应急救援中心主任调度室主任质量标准化办公室主任地质测量科科长编制人编制时间会审时间会 审 意 见签 名会签时间签 名会签时间签 名会签时间生产科意见： 年 月 日安全科意见： 年 月 日机电科意见： 年 月 日调度室意见： 年 月 日第一节、地质及水文地质条件1.1地质构造巷道预计穿过二迭系下统山西组3#煤。低硫无烟煤，平均厚度为5.36米，容重为1.45吨/米3，颜色为黑色，具有金属光泽，在煤层中部有一层不稳定的炭质泥岩。根据原旧运输道穿过的煤层表明：旧运输巷沿煤层顶板掘进，掘进范围内没有大的地质构造，煤层倾角0-8，对施工没有大影响。（1）断层的影响：没有断层，地层平缓，不会对皮带大巷掘进施工构成影响。（2）陷落柱的影响：矿区内有一个小型陷落柱，根据钻探资料表明对掘进没有影响。该掘进工作面属近水平煤层平均倾角0-8，为前300米东低西高、后430米东高西低。煤层局部节理发育，层理明显，届时应加强水文资料观测及巷道的支护。1.2水文地质与3号煤层相关含水岩主要为K9、K8、K7等砂岩，其中K9砂岩含水层因距煤层较远，与煤层之间又有厚层的泥岩及砂质泥岩隔水层，对煤层的开采影响较小，K7砂岩含水层位于3号煤层之下，对3号煤层的开采影响较小，K8位于3号煤层之上，对3号煤层的开采影响相对较大。据野川报告钻孔抽水实验结果，山西组含水层单位涌水量（q）为0.00080.0246L/sm，渗透系数（k）为0.005480.0321m/d。根据初步设计的资料：矿井开采3号煤，设计生产能力90万吨/年，井下实际正常涌水量为240 m3/d,雨季可达360 m3/d,说明该含水层富水性弱，预计皮带运输大巷所掘进的煤层的涌水量为20 m3/d，采空区较多，且为主要水患。1.3探放水巷道技术特征该巷道技术特征如表1所示。煤层顶底板岩石性质详见表2。表1 运输大巷特征表巷道名称断面尺寸断面形状掘进情况支护方式宽（m）高(m)面积()运输大巷净4.93.5517.4矩形沿煤层顶板掘进锚杆+锚索+钢筋托梁+金属网+喷浆毛5.13.6518.6表2煤层顶底板岩石性质顶底板名称岩石名称厚度岩性描述顶板老顶深灰色泥岩11.24m深灰色泥岩细砂岩，局部为砂岩。坚硬。直接顶灰黑色粉砂质泥岩4.25m较坚硬伪顶黑色炭质页岩0.1-0.3m易冒落。底板直接底黑色炭质泥岩、灰黑色粉砂岩1.2m含炭质及植物残叶及根痕，较软，遇水易鼓。老底灰黑色泥质细砂岩2.59m较坚硬。第二节、探放水的前期物探、钻探准备水文地质物探进行水文地质物探是探测井下含水层的富水性分布情况，并作为辅助手段为井下水文地质钻孔布设提供依据，同时验证工作面面物探的效果。根据野川煤业有限公司采掘工程布局和物探方法的特点，我矿采用井下直流电法。矿井直流电法属全空间电法勘探，它以岩石（煤）的电性差异为基础，在全空间条件下建场，使用全空间电场理论，处理和解释有关矿井水文地质问题。与地面电法不同，井下电法在地下巷道中进行电法测量工作，电流通过布置在巷道内的供电电极在巷道周围岩层中建立起全空间稳定电场，该稳定场特征取决于巷道周围岩石的电性特征及其赋存状态。测深法是研究深度方向地层电性变化规律，从而获得深度方向地层各种地电信息的一种物探方法，它是在同一点逐次增大供电电极距，使勘探深度由小逐渐变大，于是可以观测到测点处沿深度方向由浅到深地层的变化特征。矿井直流电法在探测巷道顶、底板以及迎头一定深度范围内的导含水地质构造及富水区范围等方面得到广泛应用。第三节、探放水的目的和原则1、探放水的目的探水是指采采矿过程中用超前勘探的方法，查明采掘工作面顶底板、侧帮和前方的含水构造（包括陷落柱）、充水含水层、积水老窑等水体的具体空间位置和产状，其目的是为了有效地防治矿井水害做好必要的准备。2、探放水的原则采掘工作必须执行“十六字”方针，即：“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则。遇到下列情况之一时，必须重点进行探放水工作。（1）接近水淹的井巷、老窑和小窑时。（2）接近含水层、导水断层、含水裂隙密集带、溶洞和陷落柱时，或通过它们之前。（3）打开隔离煤柱放水前。（4）接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带或裂隙发育带时。（5）接近可能涌（突）水的钻孔时。（6）接近矿井水文地质条件复杂的地段，采掘工作有涌（突）水预兆或情况不明时。（7）采动影响范围内有承压含水层或含水构造，或煤层与含水层间的隔水岩柱厚度不清，可能突水时。（8）接近其他可能涌（突）水地段时。第四节、井下探放水的布置方式（一）、探放水钻孔布置方式：1、超前距、允许掘进距离、帮距和密度的确定（1）超前距：a=0.5AL式中：a-超前距，m；A-安全系数，一般取25；取5；L-巷道跨度（宽或高取其大者）m；取5.1；P-水头压力，Mpa；取0.49Mpa；Kp-煤的抗张强度，取0.6Mpa。a=0.555.1= 19.96m，为增大安全系数，本矿超前距定为30m；帮距20m。（2）允许掘进距离每次探放水钻孔完毕后，以最短的钻孔有效控制距离减去超前保护距离之后剩余的距离。根据计算，本设计探水钻孔长度60m，超前距30m，帮距20m。图具体设计见附表（后附）3、探放水起点的确定根据“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，即探水掘进探水。第五节、探水钻孔孔口安全装置的布设探放水钻孔应安设孔口安全装置。孔口安全装置由孔口管、泄水测压三通、孔口水门和钻杆逆止阀。1、单孔设计采用金刚石钻头钻进，开孔直径127mm，下入4寸套管，套管长度不小于10m，再下入3寸套管，然后换径75mm，钻进至终孔。2、孔口安全装置孔口安全装置由矿自行加工，孔口管为长度10m的4寸钢管制做，距离管口30cm处焊接扶正肋骨片，配套规格为厚16mm,60cm60cm的钢板中间打孔正好套上钢管，扶正肋骨片四周打4个中间孔18mm的小孔，便于固定孔口安全装置。3、安装孔口安全装置按照钻孔布置图要求确定钻孔的位置、角度、方位后使用钻机打设钻孔，孔径大于孔口管直径1-2级。钻孔过程中应在钻杆上做好深度标志，钻至预定深度后停钻并将钻内煤尘冲洗干净。将孔口管插入孔内在煤壁上做下扶正助骨片周边的4个固定孔口管的眼位标记，然后将孔口管拔出用锚杆钻机打设此4个钻眼。安装孔口管，使孔口管与孔壁之间充满水泥浆，并将水泥浆扎实，以保证水泥浆充分凝固。然后用一次性圆钢锚杆将孔口管固定，使其紧贴煤壁。待水泥浆充分凝固后进行扫孔，扫孔深度为5.5m。扫孔后对孔口管进行耐压试验。耐压试验使用探放水钻机向孔内注水，水压必须大于采空区积水或预计突水的水头压力并稳定30min后，如孔口周围不漏水，则可以开始施工。钻杆进1015m时，重新加固探水安全档板锚杆螺丝。3、孔口管的安装与固定：1）选择岩层坚硬完整地段开孔，孔径应大于孔口管直径12级，钻至预定深度后，将孔内冲洗干净。注浆使孔口管(管周围应焊扶正肋骨片)与孔壁间充满水泥浆。待孔口管周围水泥浆凝固后扫孔，扫孔深度应超过孔口管长度0.5m。 2）扫孔后对孔口管必须进行耐压试验。试验压力应大于预计水压并稳定30min后，孔口管周围不漏水时，方可钻进。3）节理裂隙发育，岩石松软或破碎，无条件另选放水地点时，应注浆加固后，再安设孔口管。4、探放老空积水的超前钻距，根据水压、煤（岩）层厚度和强度及安全措施等情况确定，但最小水平钻距不得小于30 m，止水套管长度不得小于10m；5、沿岩层探放含水层、断层和陷落柱等含水体时，按表1-1确定探水钻孔超前距离和止水套管长度。表1-1岩层中探水钻孔超前钻距和止水套管长度水压（MPa）钻孔超前钻距（m）止水套管长（m）1.01.0-2.02.0-3.03.01015202551015206、探放强含水层水或需要收集放水时的水量、水压等资料时，应在孔口管上安装水压表、水门(闸门)和汇水短管等。7、在预计水压大于0.1 MPa的地点探水时，预先固结套管。套管口安装闸阀，套管深度在探放水设计中规定。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，并使每个作业人员了解和掌握；8、钻孔内水压大于1.5 MPa时，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。9、孔口装置全部安装完毕，将现场除钻机、钻具外的其它设备、材料清理出现场，对排水水泵及管路进行检查,全部能正常运行排水时，方可与老窑水打透。放水孔打透后，要及时冲孔疏通煤渣，防止堵孔,疏通后及时关闭闸阀。第六节、探放水施工与掘进工作的安全规定1、探放水施工前，掘进工作面必须停止掘进作业。2、探放水施工前，掘进工作面必须加强支护，保护设备清理巷道，安设管路，防止出水后手忙脚乱，排水措施不到位。3、探放水施工期间，除施工人员、技术人员及安全监督人员外，其它人不得擅自进入作业地点。4、探放水施工前，必须将工作面其它非用电气设备（除风机、钻机）切断电源，待施工完毕后，方可重新送电。5、探放水施工，作业完毕后，必须清理好作业地点，由专业技术人员对钻机进行观察、分析验收后，方可进行掘进工作。6、掘进工作必须在规定的允许掘进距离范围内作业。第七节、受水害威胁地区信号联系与避灾路线一、信号联系1、钻探地点安设一部电话，保证与矿调度通讯畅通。2、井下作业人员采用特殊的信号方式，如呼叫、摆灯等。3、工作面安装一部防爆电话机。二、工作面透水后的避灾路线：工作面措施巷井底车场副斜井地面第八节、通风措施及瓦斯检查制度工作面在探放水过程中保持正常通风，通风措施严格执行该掘进工作面作业规程及煤矿安全规程的有关规定。1、坚持使用“三专、两闭锁”锁装置。2、任何人不得私自停风和拆除、损坏风筒，所有职工要爱护防尘、灭尘、安全监测监控仪器仪表等各种设施。3、工作面停风时，所有人员必须迅速撤至全风压地点，等恢复正常通风后，经瓦检员检查确认安全无误后，工作人员方可进入作业。4、所使用的局扇必须安装风电、瓦斯电闭锁。瓦斯探头T1安装在工作面5m内，T2安装在回风巷距出风口10-15m处，T3在电器设备附近，分站安装在进风口。探头报警瓦斯浓度T1、T2大于等于0.8%大于等于.3，断电瓦斯浓度大于等于.2，大于等于0.8，大于等于.，复电瓦斯浓度、小于0.8%，T3小于等于0.3%，断电范围为掘进巷道内非本质安全型电气设备。掘进机机载监控探头断电、复电、报警浓度同工作面探头一样。5、必须加强通风和瓦斯管理，保证工作面有足够的风量，由通风科负责派瓦检员检查瓦斯。6、在施工过程中，发现有瓦斯突出、喷出或浓度增大等现象时，必须立即停止作业，并切断电源，撤出人员，及时汇报矿调度室，在未得到许可令前，严禁人员进入工作面。第九节、防排水设施工作面在掘进过程中同时施工水沟，水沟断面为宽300mm深300mm。轨道、胶带、回风均安装2寸两趟排水管路，每班接至工作面迎头。并在巷道内低洼处打设小水仓，水仓容积不小于20m3，在小水仓内安装两台小水泵（一台运行、一台检修）进行排放水。工作面涌水时经工作面2寸排水管路至采区轨道临时水仓后，经轨道巷3寸排水管路排至中央水仓，中央水仓经4寸排水管路从主斜井排出地面。第十节、水情及避灾联系汇报制度和灾害处理措施1、水情及避灾联系制度（1）工作面透水后，由带班班长或瓦斯员指挥工作面人员有秩序的迅速退出工作面，并根据水害情况用工作面或其它地点电话及时通知矿调度室。利用语音装置通知其它作业地点人员撤退。（2）矿调度室接到报告后迅速通知矿领导，及时通知井下各地点人员撤退，沿避灾路线出井。（3）工作面出现大的透水事故无法处理时由矿领导及时通知与我矿签订救护协议的军事化矿山救护大队进行处理。2、灾害处理措施（1）必须先了解出水的地点、性质、估计突出水量，突水后水涌出量影响范围，补给水源是否有地面水源。（2）掌握灾区范围，事故前人员分布，矿井中有生存条件的地点，进入该地点的可能通道，以便迅速组织抢救。（3）按积水涌出量，组织强力排水，同时堵塞地面补给水源。（4）加强排水和抢救中的通风，切断灾区电源，防止将采空区积聚的瓦斯引爆或突然涌出等其他有害气体。（5）排水后侦察、抢救中，要防止冒顶、片帮或二次透水。（6）搬运和抢救遇难者，要防止突然改变伤员已适应的环境和生存条件，造成不应有的伤亡。3、事故报告流程图发生透水事故带班班长、瓦斯员 组织人员撤退矿调度室 通知相邻工作面人员撤退矿领导矿山救护大队第十一节、“三线”确定一、积水线确定根据本矿地质报告和，水害会诊报告所提供资料，矿区西北部最深下山划定积水线。二、探水线的确定根据资料查得，沿积水线外推60-150m距离即为探水线。据我矿实际情况，矿区西北部的探水线确定为外推积水线100m，即为探水线。三、警戒线的确定根据资料查得，沿探水线外推60-150m距离即为警戒线。当巷道掘进至此线后，应警惕积水威胁，注意掘进时工作面水情变化。据我矿实际情况，矿区东部警戒线确定为外推探水线70m，即为警戒线。第十二节、安钻探水前的技术要求1、准备齐全探水设备及堵水材料。2、加强钻场附近的支护，背好顶板。3、检查排水系统，准备好水沟、水仓及排水管路；检查水泵（两台）及电动机，使之正常运转，达到设计的最大排水能力，配合两台水泵及配套水管至主、副水仓，主水泵提前检查使“一备一用”两台泵正常使用。4、瓦斯原必须持证上岗，跟班专职检查，当瓦斯浓度大于等于0.8时，必须停止钻探，先处理瓦斯，加强通风，待瓦斯浓度小于0.8时方可作业。5、钻探地点安设电话一部，保证与地面矿调度通讯畅通。6、避灾路线上不许有煤炭、木料、设备材料等杂物堵塞，要保证畅通无阻。7、组织探水作业人员学习探水钻的结构，操作规程及本设计于安全措施，未培训学习不得入井作业。8、每班必须有一名矿级领导跟班现场作业，做好记录。第十三节、探放水前的准备工作1、施工前由技术员对施工的队组人员进行作业规程学习贯彻。2、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，防止片帮、冒顶。3、在打钻地点附近安装专用电话；清理巷道，挖好排水沟，保证排水系统安全可靠。4、依据设计，确定主要探水孔位置时，由施工技术人员进行标定。负责探放水工作的人员亲临现场，共同确定钻孔的方位、倾角、深度。5、钻机安装要牢固，用立柱固定，不得随意摆动。6、制定包括撤人的避灾