消防硐室探放水设计-

1、水城县阿戛捡材沟煤矿消防酮室探放水设计编制日期：二0二年十月二十四日水城县阿戛捡材沟煤矿消防酮室探放水设计一、概况捡材沟煤矿地质构造复杂，井田内老窑较多，为确保消防嗣室安全施 工，防止误穿老窑、断层裂隙水等发生透水事故，掘进过程中必须做好水 害预测预报工作，坚持“有掘必探，先探后掘”的探放水原则。为使消防 嗣室的探放水工作能够安全顺利进行，特编制本措施。二、矿井充水因素大气降水：是主要的充水水源。含煤地层裸露，直接接受大气降水补 给，其充水强度和降水的强度及持续时间有着密切联系。地表水：区内冲沟发育，切割较深。有些冲沟常年有水，枯季流量较 小，雨季暴涨。因此，在上述地表水体下采煤应注意地表水溃

2、入。老窑水：区内老窑和小煤矿分布广泛，且开采历史悠久，大部分被关 闭。老窑采空冒落造成地表局部开裂、塌陷，致使地表水及降雨由裂隙渗 入老窑蓄积。因此，老窑大多有积水。开采浅部煤层，应预防老窑水涌入。第四系孔隙水：由黄土、粘土、砂及砾石等组成，透水性较强，特别 在南季含水量饱和度增高。矿井直接充水含水层：含煤地层与隔水段呈和间互层状，虽富水性弱, 但具一定的承压性，应做好排水准备。a. 充水水源分析1) 直接充水水源二叠系上统龙潭组(p31)为煤系地层，其所赋存的碎屑岩类裂隙水将成为未來矿坑的直接充水水源。2）间接充水水源%1 地下水矿区的地下水赋存于早三叠统飞仙关组（t 1 f）,晚二叠统龙潭

3、组（p31） 的风化带和碎屑岩的孔（裂）隙和灰岩的溶蚀裂隙及溶洞中，为孔（裂） 隙水以及溶洞水。%1 大气降水木矿区龙潭组大面积广布于地表，大气降水是矿区地下水的主要补给 来源，充水含水层中的地下水接受补给后，其地下水可通过采空塌陷带、 导水裂隙带或突水带、断层带间接或直接进入矿坑，对矿床进行充水，故 为矿坑充水的间接充水水源。%1 地表水矿区侵蚀基准面标高为1180米，煤层开采不具备自然排水条件，加之 在f1断层破碎带导水影响下，地表水渗入井下，也将成为矿井充水的一个 重要因素。%1 老窑积水矿区煤层露头广布，经调查踏勘，在煤层露头线浅部，历史上造成的 乱采烂挖留下的小煤窑、老煤窑，由于采掘

4、措施不当，这些老矿井的私采 滥挖已经对矿区地质环境造成了不同程度的破坏。目前这些矿井已全部被 封停处理。调查中发现，多数煤窑均已灌水。随着开采面积和深度的增加, 浅部老術水及上覆煤层老嗣水可能导入井下，矿井开采中应防范小窑水， 老窑水的突发透水事故。鉴于对其开采规模、采空面积、开采程度等相关数据已无法取得，在此仅依据经验估算其积水影响半径，并提出如下建议：a. 距老窑井口半径约90. 0m以内区域，为老窑积水直接影响区域。b距老窑井口半径90. om至150m ix域，是老窑积水间接影响区。c、距老窑井口半径150m以外区域，积水影响程度将逐渐减小。b. 充水途径分析由于老矿井的无序采挖已经对

5、矿区地质环境造成不同程度的破坏，未 來开采条件下，地表裂陷将成为上覆含水层中下水水向矿坑充水的开然通 道。未来开采条件下，矿坑顶板冒落带和导水裂隙带则是导致上覆含水层 屮地下水向矿坑充水的人工途径。c. 充水水源通过对捡材沟煤矿范围内地表和井下的调查分析，矿井充水水源主要 为地下水和老窑积水，其次为地表水。1）地下水%1 第四系孔隙水：矿区内覆盖的第四系结构松散，孔隙度大，渗透性 好，雨季能入渗并储存地表水及大气降南，内部积水与煤层之间无隔水层, 开采浅部煤层时可直接渗入矿井，其地下水是浅部煤层开采的直接充水水 源。但因厚度不大，分布不广，蓄水量有限，对煤矿开采影响小。但雨季 因松散层的导水强

6、，可使大气降水直接渗入矿井，应加强监测与排水工作。%1 龙潭组弱含水层：属于基岩裂隙水，该层厚300330m,其含水性弱, 含水量较小。%1 飞仙关组含水层：位于含煤地层上部，为弱含水层，富水性一般。2）老窑积水本矿区东部分布有废弃小窑，因关闭时间太久有积水，是浅部煤层开 采的重要充水水源。预计老窑采空区储水空间4520m3 o3）地表水冲沟水受降水控制。这些冲沟多位丁含煤地层露头地带，冲沟附近的 网状、脉状裂隙密集，它们与煤层风化、氧化带直接接触，将来沿沟溪一 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，为矿 井浅部开采的直接充水水源，因此要加强雨季防水工作。d. 充水通道1

7、）岩石天然节理裂隙矿区内的含煤地层在接近地表附近，岩石风化节理、裂隙很发育，而 深部则发育成岩溶或构造节理、裂隙，它们是地下水活动的良好通道。2）人为采矿冒落裂隙未来的采煤活动将产生大量的采矿裂隙，这些人为裂隙也会沟通上覆 含水层与含煤地层的水力联系，成为地下水活动的良好通道。3）窑采空区矿区其废弃采面或巷道会成为老窑水、部分地表水进入矿井的通道。4）断层破碎带矿井内存在数条断层，断层破坏了地层的完整性及连续层，同时降低 的岩体物理力学强度；因此，断层可能成矿井充水通道。e. 充水方式区内未來矿井的直接充水为龙潭组含水层，龙潭组中的煤层顶板之上的地下水会直接涌入矿坑，如开采深度较低时，煤层底板

8、中的地下水也可 能会直接涌入矿坑，矿井未来矿井充水方式主要应为煤层顶、底板直接涌 水，局部可能发生突水。三、防治水措施井下防治水措施，归纳为“查、探、放、排、堵、截” 6个字。（一）、查：查明水源和可能的涌水通道，为防治水提供依据。主要查 明以下情况：1、冲积层的厚度和组成，各分层的透水性、含水性。2、断层和裂隙的位置及其含水性、导水性能。3、含水层及隔水层的数量及位置，距开采煤层的距离。4、查明老窑和现采小窑的开采范围、积水区域的分布。5、地表塌陷情况，判断是否透水。（二）、探：掘进过程中遇到下列情况之一时，必须探水前进。1、接近水淹的井巷、老空、老窑吋。2、接近水文地质复杂的区域，并有出水

9、征兆时。3、接近含水层、导水断层、溶洞、陷落柱时。4、接近灌浆区域或可能出水的钻孔时。5、打开隔离煤柱放水时。（三）、排：井下疏干排水。即在地面或井下打专门钻孔和利用专门疏 水巷道进行疏放排水，以降低含水层的水位和水压，并疏干局部地下水。（四）、截：即在井下适当地点修筑截水建筑物和留设防水煤柱。当井 下局部地点发生涌水吋，利用水闸门，将其截住，不致危及其他地区；利 用防水煤柱将煤层开采区与水流隔离，以保证开采工作安全进行。(%1) 、堵：注浆堵水。即将水泥浆或化学浆通过专门钻孔压入地层孔 隙，浆液在孔隙中扩散时胶结硬化，最终起到加固煤系地层和堵隔水源的 作用。四、探放水设计(-)长探设计1、在

10、掘进消防嗣室吋，应边探边掘，探放水孔的孔底位置必须始终保 持超前掘进工作面一定距离，留有一定厚度的煤柱，以确保掘进工作面的 安全。超前距的计算公式：l=0.5km (3p/kp) 1/2式中l超前距m煤层或采高,mkp岩石的抗张强度,kgf/cm2p水头压力，kgf7cm2k安全系数，本设计取5消防嗣室采高为2.7米，岩石的抗张强度为10kgf/cm2,水头压力p为 20 kgf/cm2,则超前距：l=0.5x2. 2x3.4x (3x20/10) 1/2=22. 44 (m)因我矿消防爾室与副平嗣有25米的间距，布置5个钻孔探透副平嗣。2、钻孔参数设计:布置5个钻孔，一号孔位于巷道断面中间且

11、与巷道坡 度方向一致(0。)；，二号孔位于巷道断面中间偏右0. 7m,且倾角为0。:三号钻孔设在巷道中上部，且倾角为19。，四号钻孔设在巷道中间偏左0. 7m,倾角为0。；五号钻孔设在巷道屮间下部，倾角为-6° ；3、探放水钻孔设计长度为25m宜接打穿副平銅。详见探放水钻孔布置图。（三）、钻机选型:采用zy750型煤矿用液压钻机，其相关参数为：钻孔直径：0 75mm；额定转距：500nm；额定转速：110r/min；额定压力：10. 5mpa；电动机型号：ybk160l4, 15kwo五、安全技术措施1、掘进工作面在施工过程中，必须严格执行“有掘必探，先探后掘” 的探放水原则。2、在

12、安装钻机探水前，必须遵守下列规定：加强钻孔附近的巷道支护，背好帮顶，并在工作面迎头打好坚固的立 柱和拦板；清理巷道内的浮煤，挖好排水沟；在打钻地点或其附近安设专 用电话；确定主要探水孔位置时，应由技术员进行标定；负责探放水工作 的人员必须亲临现场，共同确定钻孔方位、倾角、深度和钻孔布宜数目以 及钻进的深度；在预计水压大于1kg/cm?的地点探水时，应预先固结套管 和套管口应安装（管制闸阀在入井前必须进行耐压试验，达到设计承受水 压后，方可投入井下使用）、木塞；施工人员必须清楚安全躲避洞和撤人的避灾路线；钻孔内水压大于15 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

13、突然鼓出的措施。3、掘进t作面掘进到规定的探水线时，必须按设计的探水钻布置先进 行探水作业，在确认前方允许掘进距离内无老窑区或相邻煤矿越界采空区 或断层水的情况下，方可掘进施工。4、掘进施工中每循环必须再进行短探。5、掘进工作面掘到规定的探水线吋，必须做到探水一掘进一再探水一 再掘进的探放水施工规定，严禁一次掘进距离达到或超过探水钻孔的终止 位置。6、掘进工作面掘进到规定的探水线时，必须先清理巷道，挖好排水沟, 探水钻孔位于巷道低洼处时，必须配备与探放水量相适应的临时排水设备。7、探水钻机在入井前，必须检查是否完好、防爆性能是否合格，若有 问题，必须在地面检修好，方可入井，严禁入井钻机失爆。8

14、、探水钻机在掘进丁作面使用前，应在其工作地点附近50m按规定设 置压风自救、电话及防尘管路。9、掘进工作面安设探水钻机探水时，必须撤岀该掘进工作面与探水无 关的人员，并将其它巷道受水威胁区域的人员全部撤至安全地点，方可开 钻探水工作。10、掘进工作面探水地点必须有安全员和瓦检员现场值班，做好安全 监督和有毒有害气体检查，严防瓦斯和有毒有害气体涌出伤害探水人员。11、探水时需将风筒接到探水迎头（保持正常通风，风筒口距离探水 迎头必须小于5m）,风筒口对着钻孔吹，及吋吹散瓦斯等有毒有害气体，避免聚积。12、探水作业人员应配戴隔离式自救器，携带自救器，压风管路应保 证完好。13、工作面应配备好黄泥、

15、破布、木塞等，当有毒有害气体涌出时能 临时将钻孔封闭。14、探水钻机的控制开关应防爆完好，安全监控系统处于良好的运行 状态，电缆接线盒必须保证完好、防爆。15、探放水钻进时，应随时注意观察，发现煤层松软、片帮、来压或 钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异常现象时，必须停止钻进, 但不得拔出钻杆，现场负责人员应立即向调度室汇报，并派人监测水情和 钻场中有毒有害气体及瓦斯涌出情况，发现情况危急，必须立即撤出受水 威胁区域的人员到安全地点，然后采取安全措施进行处理。16、探水钻机在探水过程中，若发现钻眼水量增大或推进手柄松动， 这可能是快透入老空区或断层，应加固套管和钻孔附近的支架，压力很大

16、时可用支架或木垛支撑。17、探明老空区或废巷或断层水源后，应设法将威胁矿井生产的积水, 有计划地放出。如果积水区的水量和水压都不大，可直接利用探水钻孔放 水。若积水区的水量和水压较大，可另打放水钻孔放水。打放水钻孔时， 孔口应安置直径100200mm、长度4-6ni的套管，套管上放水闸门，带止 动钢环的套管，用混凝土固定在煤层中，钻机钻杆通过套管进行工作。18、掘进工作面钻孔放水前，应注意作好水量、水压及煤层透水性试验。并根据排水能力的大小，用闸门控制排放水量，以免造成水灾。19、钻孔或专门放水孔放水时，应随时有专人负责检查瓦斯和通风， 防止硫化氢、二氧化碳和瓦斯等有毒有害气体危害。20、探水

17、钻孔接近老空区或断层时，预计可能有瓦斯或其它有毒有害 气体随积水涌出，必须有瓦检员或矿山救护队员在现场值班，检查空气成 分，如果瓦斯或其它有毒有害气体浓度超过煤矿安全规程规定的，必 须立即停止钻进，切断电源、撤出人员，并报告矿调度值班员，及吋进行 处理。21、探放老空积水前，首先应分析查明老空区水体的空间位置，积水 量和水压。若老空区积水位置高于探放水点位置时，只准用钻机探放水。 探放水孔必须打中老空区水体，并监视放水全过程，核对放水量，直到老 空区水量被放完为止。22、钻孔放水前，必须估计积水量，并根据矿井排水能力，控制放水 流量，放水时，必须设专人监测钻孔出水情况，测定水量、水压，做好放

18、水记录。若水量突然变化，必须立即处理并报告矿调度室。23、钻孔放完水后，应及时用水泥沙浆封闭放水孔，封闭钻孔长度不 得小于5深。并及时将钻场设备和加固装置撤出恢复掘进工作。24、排水方式：钻孔水通过水沟排放。25、排水路线：消防爾室施钻点一总回风巷平銅一地面一污水处理池。26、探放水工作人员应做好探放水记录，并根据放水量绘制积水区位 置，以备下次探放水时有充足的资料，为下一次探放水工作探查积水区创 造条件。27、透水征兆发现煤壁“挂红、挂汗、空气变冷，出现雾气、水叫、顶板淋水增大、 顶板来压或底板鼓起、产生裂隙出现渗水、水色发混、有嗅味等突水预兆 时，必须停止掘进丁作，采取探放水措施，并立即向调度室报告、撤出所 有受水威胁地点的人员。1）、挂汗：巷道壁或煤壁“挂汗”这是由于积水透过微孔隙而凝聚于岩 石或煤表面。顶板“挂汗”多是呈尖形水珠，有“承压欲滴” z势，这可 以区别煤层自燃预兆中的“挂汗”，煤层自燃是平形水珠,为蒸汽凝结于顶 板所形成。2）、挂红：煤壁或巷道“挂红”酸度大，水珠发涩和臭鸡蛋味，这是老 空水的特点，铁锈使水变成红色，含硫化氢有臭鸡蛋味，酸性水发涩。3）、煤层变冷：煤层含水增大时，热导率增大，所以用手摸煤壁时有发 凉的感觉。4）、淋水加大：顶板来压或底板鼓起并有渗水。5）、出现压力水线（或称水线）。这表明距水源已较近，应密切注视水 流情况，出现混浊，说明水源