煤矿回风平巷防治水方案设计

1、盘县羊场乡松杨煤矿1201回风平巷防治水方案设计编制日期 二o一o年十月目 录第一节 矿井水文安全条件分析.2一、矿井水文地质情况.2二、矿井水文安全条件评价.4第二节 矿井防治水措施.5一、矿井开拓开采所采取的安全保证措施.5二、防水安全煤岩柱留设.6三、降压措施.8四、井下探放水措施.8第三节 井下防治水安全设施.16第一节 矿井水文安全条件分析一、矿井水文地质情况1、地层含、隔水性主要含水层：龙潭组由粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、细砂岩、泥岩及煤层组成，浅部含风化裂隙水，浅部含水性弱，一般不含水。根据调查资料，泉水平均流量0.105升/秒，深部一般不含水。含煤地层下伏地层峨眉山玄武岩组

2、，以玄武岩、拉辬玄武岩、凝灰岩为主，亦含浅部风化裂隙水，泉水平均流量0.173升/秒，深部含水性极弱。含煤地层上覆地层飞仙关组下段粉砂岩、细砂岩为主，底部为粉砂质泥岩，细砂岩及泥岩，含风化裂隙水，深部含水弱或不含水。第四系残坡积物分布范围有限，厚度不大，降大雨时多处出露泉点，雨后干涸。第四系含水层、补给来源和与地表水的联系：第四系残坡积物分布范围有限，厚度不大，降大雨时多处出露泉点，雨后有些泉点随之干枯，井田内的小溪水流量主要受大气降水控制，雨季暴涨，枯季流量较小。大气降水，老窑积水，第四系潜水是矿井充水主要因素，一般沿风化裂隙渗入矿井，裂隙发育地段矿井充水有所增加，随开采深度增加，水量愈来愈

3、小。矿井主要隔水层：主要是含煤岩组及上覆地层中的泥岩和粘土岩。2、断层导水性断层导水性：矿区内断层发育，发现断层f28、f11、f3、f2、f8、f1、f13、f68等8条断层，井田边界有f28、f3、f11等三条断层。根据邻区及整个盘县煤田水文地质测量及水文资料分析，井田内断层带多被充填，并挤压紧密，断层带的富水性及导水性均弱，一般不含水、不导水。3、水文地质类型井田内含风化裂隙水，随着垂深增加，风化程度减弱，含水性减小，深部含水甚微，甚至无水。风化裂隙水以渗流为主，水力联系较差。本井田水文地质条件属第二类第一型，即以大气降水为主要补给来源的裂隙充水矿床，水文地质条件属简单至中等偏型。4、矿

4、井充水因素分析1)、地表冲沟水：冲沟水沿途接受泉水及小窑水补给，雨季还有较大面积大气降水汇入，水量较大，这些冲沟多位于含煤地层露头地带，冲沟与煤层风化、氧化带直接接触，在溪沟一带开采煤层时，冲沟水可能沿风化裂隙或采矿裂隙渗入或突入矿井，是我矿浅部开采的直接充水水源。2)、井田内小窑开采历史悠久，分布较广，小窑积水是我矿最大隐患，在采掘施工中必需加强探(放)水工作，新开巷道开拓到老窑下方或侧下方附近时，老窑积水可能会突入矿井，造成矿井大量充水，采掘过程中应特别重视。3)、大气降水，老窑积水，第四系潜水及滑坡水是矿井充水主要因素。由于矿区内断层较多，一般沿断层及风化裂隙渗入矿井，裂隙发育地段矿井充

5、水有所增加，采掘作业时应加强防治水工作，以防意外淹井事故发生。4)、老窑采空区积水：区内老窑和小煤矿分布广泛，且开采历史悠久，目前已全部封闭。只能找到部份老窑井口的具体位置，更无法了解井下开采的情况，但老窑大多有积水，是浅部矿井开采的重要充水因素，在浅部煤层采掘作业时，采空区积水易渗入矿井而成为矿井直接充水水源。5、水患类型及威胁程度本矿井水文地质条件是以大气降水为主要补给来源的裂隙充水矿床，水文地质条件简单至中等型。本矿井的井下水害主要是来源于地层含少量的水、风化裂隙水、裂隙水、小煤窑积水和雨季渗水，这些水害对矿井安全生产存在着一定有威胁。井田附近有九村小溪及井泉水，井泉点流量一般为0.05

6、m3/s。小冲沟发育，并呈树枝状，井田内有两条较大的冲沟，水流量主要受大气降水控制，北东部的九村小河，属珠江水系北盘江上游支流，流向自西向东，井田内的冲沟水均汇入该小河，河水流量变化幅度较大，雨季暴涨，枯季无水，因此，雨季时水患对矿井的威胁程度较大，枯季时水患对矿井的威胁程度较小。二、矿井水文安全条件评价1、对水文地质基础资料来源及可靠性评价水文地质基础资料来源于贵州省煤田地质勘探公司一二九队1969年提交的盘县煤田九村井田详查最终报告和贵州省煤田地质局一五九队2002年5月提交的贵州省盘县九村井田松杨煤矿勘查地质报告，该地质报告水文勘查工作程度较低。在以后的补充报告中加以完善。2、水文勘探程

7、度及存在问题由于水文勘探程度低，对矿区存在的潜在水患，在开采过程中不能作出准确预测。在建设和开采过程中，必须加强水文地质工作,严格按照水害防治工作的通知要求，严格执行“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则,采取探(放)水措施,高度重视防治水的工作，防止发生井巷(顶板)透水、老窑突水的安全事故。在建设中注意收集有关水文地质资料，对矿井的充水因素，补给条件、涌水量进行分析和测定，以便为矿井的建设提供指导，达到安全生产的目的。3、矿井涌水状况根据我矿现在实际情况：矿井正常涌水量：5m3/h，最大涌水量为10m3/h，因目前我矿为新建矿井，尚无采空区，与地质资料提供的正常涌水量：30m

8、3/h，最大涌水量为90m3/h不相符。三、1201掘进工作面涌水分析本工作面在1423水平沿12号煤层走向掘进，区域内有小断层，煤层上部与前方可能有采空区，过断层时可能有裂隙水和老空水，在掘进中，严格执行有掘必探，先探后掘、先治后采探放水的规定。第二节 1201掘进工作面防治水措施一、1201掘进工八面采取的防治水安全保证措施1、工作面位置及层位选择 巷道相应的地面位置在羊桃箐村后四百米的大山底下，地面标高+1650 +1784米，区域内无水体和建、构筑物等。巷道标高+1487至+1488米，起点在1483回风石门12号煤层揭煤处，终点在矿区边界北面离边界50米处。全段掘在12#煤层中，巷道

9、方位角320，巷长350米，坡度3。2、掘进时所采取的防治水措施（1）、收集、调查和核对相邻煤矿和本矿区域废弃的老窑情况，并在井上、下对照图和采掘工程平面图上标出该巷和老窖开采范围、开采年限、积水情况等。 （2）、针对本煤层建立地下水动态观测系统，进行地下水动态观测、水害预报，并制定相应的“疏、防、堵、截、排”综合防治水措施。 （3）、在掘进过程中必须先探后掘，掌握前方与上方水文情况，若发现有透预兆时，应及时采取防护措施，待确认安全后方可向前掘进，并将出水点位置标于井上下对照图或采掘工程图上。井巷揭露的主要出水点或地段，必须进行水温、水量、水质等地下水动态和松散含水层涌水含砂量综合观测和分析，

10、防止滞后突水。（4）、作业地点发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底版鼓起或产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突出预兆时，必须停止作业，采取措施，立即报告调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。（5）、井下和地面排水设施保证完好，所设沉淀池、水沟要及时清理，每星期必须清理一次。并储备足够的防洪抢险物资。（6）、在掘进过程中坚持“有掘必探、先探后掘、”的原则。（7）、查明矿区和矿井的水文地质条件，把该巷的防治水工作纳入中长期防治水规划和年度防治水计划，并组织实施。做到水文地质条件可靠。3、地面防治水措施 查清矿区及其附近地面水流系统的汇水、渗漏情况，与水力

11、有关的水利工程，掌握当地历年降水量和最高洪水水位资料，建立疏水、防水和排水系统，杜绝其它水源无计划进入该工作面。二、1201掘进工作面防水安全煤（岩）柱留设1、防水煤（岩）柱的留设原则 、如有突水威胁但又不宜疏放的地段掘进时，必须留设防水煤（岩）柱。、防水煤柱一般不能再利用，要在安全可靠的基础上把煤柱的宽度或高度降低到最低限度，以提高资源利用率。、留设防水煤（岩）柱必须与该地段的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩的物理力学性质、煤层的组合结构方式等自然因素密切结合，与采煤方法、开采强度、支护形式等人为因素相适应。、防水煤（岩）柱应该应与开采方式和井巷布局，必须与各种煤柱的留设相适应，否

12、则会给以后煤柱的留设造成极大的困难，甚至无法留设。、煤柱的设留必须与上下煤层的防水煤（岩）柱统一考虑确定，以免某一煤层的开采破坏另一煤（岩）柱致使整个防水煤柱失效。、在同一地点有两种或两种以上留设煤（岩）柱的条件时，所留设的煤（岩）柱必须满足各个留设煤（岩）柱的条件。、对防水留设煤（岩）柱的维护条件要特别严格，因为煤（岩）的任何一处被破坏，必将造成整个煤（岩）柱无效。防水煤（岩）柱一经留设即不得破坏，巷道必须穿过煤（岩）柱时，必须采取加固巷道、修建防水闸门和其它防水设施，保护煤（岩）柱的完整性。、留设防水煤（岩（柱）所需的数据必须在本区取得。邻区或外地的数据只能参考。、防水煤（岩）柱中必须有一

13、定厚度的粘土质隔水岩层或裂隙不发育、含水性弱的岩层，否则防水岩柱将无隔水作用。2、防水煤（岩）柱的种类 根据防水煤（岩）柱所处的位置，可以分成不同的种类。根据本工作面的实际情况，如需要留设留防水煤（岩）柱，可设为以下两种。 、断层防水煤（岩）柱在导水或含水断层两侧，为防止断层水溃入工作面而留设的防水煤（岩）柱；当断层使煤层与含水层接近时，为防止含水层溃入工作面而留设的防水煤（岩）柱。、巷道防空区水煤（岩）柱。3、防水煤（岩）柱的留设、断层防水煤（岩）柱的留设断层破坏了岩层的完整性，常常成为含水层间的联系通道。断层的某一区段是否导水，导水强弱等情况取决于两侧岩层的接触关系、含水层的水压以及掘进对

14、断层的重复破坏作用。因此在没有掌握断层各区段的导水性时，应把整个断层作为导水断层对待。煤层直接和富含水层、导水断层接触，顶底板无突水可能，即煤柱主要是顺层受压时，常以下叙公式计算煤柱宽度：l=0.5km式中：l顺层防水煤柱宽度（m）m煤层厚度或宽度（m）取最大高度取2m；kp煤层的抗张强度(kgfcm2)kp取10kgfcm2；p水力压头（kgf/cm2）,p=120kg/cm2；k安全系数，一般取25，本次设计取5则：l=0.552=30根据上式计算，故断层两侧各留30m防水煤柱。、如遇水时1201回风平巷防水煤（岩）柱留设l=0.5km式中：l顺层防水煤柱宽（m）m煤层厚度（m）取最大高度

15、m=2mkp煤层的抗张强度（kg/cm2）kp取10kp/cm2;p水头压力（kg/cm2）,p=50kgf/cm2;k安全系数，一般取25，本次设计取4 则：l=0.542=15m 根据上述计算，并结合实际情况，故该巷两侧各留设不小于15m防水煤柱。该巷规定为20米。三、降压措施 该巷如发现承压含水层，我们要采取以下降压措施。通过对12号煤层顶底板岩性特征及底板沙岩的含水性分析，结合以往治水的工作经验，可对煤层顶底板承压水采取“超前预测、以疏为主、探放结合、综合治理的治理措施”。1、分析地质勘探资料，计算安全水头值，编制疏水压降工程设计。顶底板承压水的突出是由于隔水层的天然强度（岩性的性质、

16、结构、厚度等）所体现出的“抗破坏能力”与含水层的静水压力（承压水头值）和矿山压力所组成的“破坏力”之间相互作用的结果。当“破坏力”大于“抗破坏力”时，即发生突水。为了保证1201工作面掘进过程中不发生突水事故，在采掘作业时要认真搜集、分析区域水文地质资料，计算掘进过程中隔水层所能承受的最大静水压力，通过分析计算，如发现实际水压超过计算水头压力，则需要编制专门的疏水压降压工程设计，进行疏水压降压。2、利用疏水钻孔降低水头压力。根据疏水降压工程设计，在工作面巷道掘进期间，在适当的位置施工疏水降压钻孔，钻孔一般施工在设计疏放安全水压线与设计疏水巷道中间部位，从煤层开孔钻进至顶底板以下10米的沙岩终孔

17、，贯串整个含水层，钻孔施工完毕后，即可对承压水层进行疏水降压，同时定期进行涌水量、水压观测，检查验证疏水降压效果，大部份工作面经过钻孔疏水降压，即可把含水层水位降到安全水头值以下。3、施工专门的疏水巷道对于水压大，含水丰富的含水层，只通过疏水降压钻孔难以达到疏水降压效果，为保证疏水降压的目的，需要在工作面前下方施工专门的疏水巷道，巷道从12号煤层穿过含水层进入另一煤层底板以下58米的沙岩中，在疏水巷安装排水设施，对沙岩水进行疏排降压，同时要在疏水钻孔是进行水压观测，验证疏水降压效果。4、在掘进过程中，加强巷道支护质量，控制巷道变形，防止岩层蠕动，保持岩层的原始抗拉强度，（1）、如底板水压效大时

18、，可采用支护较高的全圆料石碹，其料石、沙浆、充填材料等材质，强度要符合设计要求，壁后充填要饱满填实，碹体无重隙，瞎隙、干隙，保证支护质量和支护强度，降低巷道变形量。（2）、疏水巷的施工和设计，要合理选择层位，减少破底量，减低对巷道底板的破坏程度，保证其原始平衡状态只受到最不的影响。（3）、如遇软岩，支护是关键，在掘进过程中，要加强工程用水和岩层裂隙水的排放管理，减小水对岩层底板的浸泡，减小巷道底鼓量。四、1201掘进工作面探放水措施（一）、探放水原则 必须按“有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则进行。（二）、探放水设备选择探放水设备型号：采用zdy1200s(mk4)22kw 钻机。配备台数二

19、台，使用一台。备用一台。（三）、井下钻工上岗条件 1、井下钻探需要熟悉以下知识： 2、必须熟悉煤矿安全规程和井下工作的一般安全知识，经专门技术培训，考核合格后，方可上岗。3、熟悉钻机的工作原理。掌握各种钻机的操作要领，维护保养及排除故障的技术知识。 4、掌握瓦斯抽放、煤层注水、注浆、防灭火、防突等各种钻孔的封孔和施工方式。 5、掌握煤矿安全规程对瓦斯抽放、煤层注水、注浆、防突等的有关规定。6、了解有关煤矿瓦斯、煤尘爆炸的知识。7、熟悉预防灾害的措施和矿井避灾路线。 8、掌握井下打钻、注浆、封孔、煤层注水、防灭火、瓦斯抽放、防突等各种钻孔的施工方法。（四）、安全技术规定 1、安装钻机前，必须遵守

20、下列规定： 、加强钻场附近的巷道支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和挡板。、清理巷道，挖好排水沟。、在打钻地点或附近安设专用电话。、测量和防探水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水孔的位置、方位、角度、深度及钻孔数目。 2、钻机运往作业地点后，应仔细检查： 、检查所有紧固件是否牢固，检查操作手轮柄是否灵活可靠，检查齿轮咬合情况。主轴转动是否灵活，皮带松紧是否适宜。皮带可通过调整螺丝进行调整，电机的接线一定要专职电工操作，并检查电机及防爆开关是否符合要求，并注意电机的旋转方向（钻机主轴应顺时针方向旋转），一定按箭头的方向旋转。先空机运转，待正常后，再正式钻机。、检查机油、液压油油量并加足。3

21、、钻机固定安装在井下可借机座用摩擦支柱与巷道顶板或梁撑紧。同时对底座的左、右、前、后部也应支撑，防止机体左右摆动和钻机受力后前后移动，钻机安装必须平稳、牢固。4、钻探操作1）钻进规定 （1）、打钻人员必须对钻机的结构原理了解清楚，详细看懂说明书，严禁盲目开钻。 （2）、开钻前不要锁紧钻杆，先试旋转方向（主轴应顺时针方向），待方向正确后，才能锁紧钻杆。严禁开反车！以防钻杆、岩芯管、钻头在钻孔中脱扣（落），造成事故和损失。（3）、钻机工作时，通过给进装置驱动，实现主轴和钻杆一体前进。在钻机钻进一个行程后，松开主轴卡环将给进手柄扳至回程，主轴后退，退回主轴后。再用卡瓦夹紧钻杆，进行二次给进。如此往复

22、实现钻进，在需添加钻杆时，须先关掉电源、水源，将前一根钻杆后的给水器取下，所加钻杆接在前钻杆末端，并用两把600管子钳夹住钻杆将其拧紧，然后再接上给水器，便可继续钻进。钻进结束后，将钻杆从钻孔拖出，拖出的每根钻杆应及时松下，避免由于取出的钻杆过长而对钻杆部分的螺纹造成损坏。（4）、按地测技术人员所标定的孔位及施工措施中规定的方位、角度施工，不经地质技术人员同意，不得擅自改动。（5）、钻探工人穿戴要整齐、利落，衣襟、袖口、裤脚必须束紧。（6）、启闭开关时，注意力要集中，做到手不离按钮，眼不离钻机，随时观察和听从司机命令，准确、及时、迅速地启动和关闭开关。（7）、禁止用手、脚直接制动机械运转部分；

23、禁止将工具和其他物品放在钻机、电机保护罩上。（8）、司机要站在钻机后外侧，不得紧靠钻机；钻机后面和前面的给进范围内，不准站人，给压要均匀，根据孔内情况及时调整钻速及压力。（9）、尽量采用清水钻进，要保证有足够的水量，不准打干钻。（10）、钻进过程中，一旦发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异状时，必须停止钻进，但不得退出钻杆，现场负责人员应立即向矿调度室报告，并派人监测水情。如果发现情况危急时，必须立即撤出所有受水威胁地区的人员，然后采取措施，进行处理。（11）、探放老空水前，首先要分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压，老空积水区高于探放水地点位置时，只准用钻

24、机探放水。探放水孔必须打中老空水体，并要监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。钻空接近老空，预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时，必须有瓦斯检测工或矿山救护队员在现场值班，检查空气成分。如果瓦斯或其他有害气体浓度超过规定时，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告调度室，及时处理。（12）、钻孔放水前，必须估计积水量，根据矿井排水能力和水仓容量，控制排放水流量，放水时，必须设专人监测钻孔出水情况，测定水量、水压，做好记录。若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告矿调度室。 （13）、透老空后，需经瓦检员检查有无有害气体溢出，并严格按作业规程要求对钻孔进行处理。2）、探水钻孔必须保持

25、一定的超前距、帮距和密度，见附图，探水工作采用“探水掘进探水”方式进行，探水孔为掘进巷道掘进探明一段安全距离后，巷道允许掘进一段距离，然后再探再掘，确保掘进安全。（1）、超前距：为探水钻孔终孔位置应始终超前掘进工作面的一段距离，取20米。（2）、允许掘进距离：为经探水证实无水害威胁，可安全掘进的长度，取20米。（3）、帮距：为使巷道的两帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距离，即成扇形布置的最外则探水孔所控制的范围与巷道帮的距离，其值与超前距相同，取20米。（4）、钻孔密度（孔间距）：指允许掘进距离终点横剖面上，探水钻孔之间的距离，一般不超过3米，以免漏掉积水区。（5）、煤层平巷钻孔布置：主要

26、是探巷道上帮小窑老空水，钻孔成扇形布置在巷道上帮，薄煤层一般布置三组，每组12个孔，钻孔之间的夹角为8.50。4、遇到水灾时避灾路线：视工作面所处位置而定，以下避灾线路图仅供目前使用，一但条件变化，各作业点应按各作业点作业规程的避水灾线路撤退。 第三节 井下防治水安全设施一、排水设施1、排水设施设计依据 本设计只考虑工作面突水后流到+1350m标高水仓的排水需要，排水垂高155m，前期我矿矿涌水量很小，不到开采设计方案的十分之一，考虑到将来有采空区后水量会加大，本矿涌水量按开采设计方案和地质资料计算，参照周边矿井的涌水量，本设计按下列参数考虑： 1）、矿井正常涌水量：qb=30m3/h 2）、

27、矿井最大涌水量：qb=90m3/h 3）、排水垂高：hp=150m2、水泵选型 1）、水泵参数计算 、所需水泵最小流量 qb=24qb/20=2430/20=36（m3/h）、所需水泵最大流量qbm=24qmax/20=2490/20=108(m3/h) 水泵扬程hp=(hp+hz)/=（150+6）/0.77=202（m）2）水泵型号及台数的确定根据上述计算的qb和hp值，选用三台da11009型多级矿用离心泵，一台工作，一台备用，一台检修，其流量为q=54m3/h，扬程为h=205m，电机功率：n=55kw，电压380v/660v。3、排水管选择 d排=0.098m=98mm式中：q额：所

28、选水泵的额定流量，m3/h； v排：最有利管径的流速，取2.0m/s；经查表选择管径为100mm，壁厚4mm的无缝钢管。根据煤矿安全规程规定，必须有工作水泵、备用和检修水泵，备用和检修水泵的能力不小于工作水泵能力的70%，并且工作和备用水泵的总能力应能在20h内排完矿井24h的最大涌水量。检修水泵的能力不小于工作水泵能力的25%。因此，选用da11009 型多级离心泵一台作为备用水泵，工作和备用水泵的总能力（108m3/h）大于最大涌水时的排水能力90m3/h。另选一台da11009型多级排水泵作为检修水泵，其流量为54m3/h扬程为205m电机功率55kw。从副井铺设两路排水管路至井底水仓，水泵的吸、排水管道管径=100mm。矿井阶段水仓布置在+1350m标高。根据计算，矿井主水仓容量为547m3，副水仓容量为418m3，合计水仓容量为965m3，满足矿井排水要求。4、1201回风平巷防水设施 1）、在采空区、断层破碎带周围，留设防水安全煤柱；巷道掘进时，必须探水前进。 2）、在采空区等有突水危险的地区设