坪上煤矿探放水设计及安全措施

1、坪上煤矿探放水设计及安全措施第一节矿井水文地质条件分析一、地层矿区内出露地层有第四系(q)、三叠系下统大冶组(tidy)、二叠系上统长兴组(p2ch)、下窑组(p2x)、龙潭组(p2l)、二叠系下统茅口组(p1m)、栖霞组(plq)。现将井田地层由新至老分述如下：1、第四系 (q)岩性主要为黄色亚粘土、亚砂土夹硅质灰岩、灰岩及泥岩碎块，主要分布于井田北西、南东边缘的缓坡部位。厚0.0 010.00m。2、三叠系下统大冶组 (t1dy)按岩性组合特征分为三段。本组地层总厚度 >150m。 大冶组第三段(t1dy3):灰色中厚层状灰岩。 大冶组第二段(t1dy2):粉红色薄中层状泥灰岩。 大

2、冶组第一段(tldyl):黄绿色、绿色薄层状钙质页岩。3、二叠系上统长兴组 (p2ch)按岩性组合特征可分为上、下两段。 长兴组上段(p2ch2):白色灰白色厚层状白云岩，粗粒结晶结构， 风化后表面粗糙。厚 44.0m。 长兴组下段(p2chl):上部为浅灰灰色中厚层厚层状含硅质结核 灰岩，结核呈不规则的团块状， 分布不均匀， 微粒结构； 下部为浅灰 深灰色中厚层状灰岩类薄层状硅质灰岩条带，微粒结构，风化后表面呈褐红色，底部为灰岩与条带状硅质灰岩互层，且水平层理发育。厚138.03m。4、二叠系上统下窑组 (p2x) 按岩性组合特征可分为上、下两段。1下窑组上段(p2x2):黑灰色黑色薄层状白

3、云质、灰质泥岩，泥晶结 构，节理较发育，含菊石化石，顶部为炭质页岩，底部夹 24层薄层 状灰岩。厚 14.76m。下窑组下段(p2x1):上部为灰白色白云岩，微粒结构，厚1.303.60m, 中部为浅灰色灰色厚层状含硅质结核灰岩，硅质结核呈不规则团块 状；下部为灰灰黑色生物碎屑泥岩夹 12层含生物碎屑灰质白云岩。厚 40.65m。5、二叠系上统龙潭组 (p21)上部为炭质泥岩，厚0.050.20m,其下为煤层，厚0.551.51m,煤 层之下为含黄铁矿炭质泥岩，厚0.100.20 m,再下部为含黄铁矿高岭 石粘土岩。厚 1.34.8m。6、二叠系下统茅口组 (p1m) 灰白色、浅灰色厚层状灰岩

4、,含生物碎屑,生物结构,缝合线构造, 顶部含有星点状黄铁矿。厚度 >180m。7、二叠系下统栖霞组 (p1q) 上部为深灰色厚层状瘤状灰岩,瘤状体为有机质钙质,泥质组成,局 部夹薄层状炭质灰岩,中部为黑色厚层状灰岩,含少量燧石结核,下部黑色有机质瘤状灰岩与炭质页岩构成互层。厚度 >97m详见图 2-1-2 煤系地层综合柱状图。图煤系地层综合柱状图二、构造（一）区域地质概况 矿区位于咸丰向斜北西翼、咸丰压扭性断裂破碎带的北西侧，井田内 为一残留的次一级向斜构造，向斜南东翼地层被咸丰断裂带所破坏和 改造，靠近轴部尚保留一部分地层，向斜北西翼地层为矿区主要赋矿 （煤）地层，呈带状北东向分

5、布，地层倾向南东，但由南向北有所变 化，地层走向由南东渐转向北东，南部地层产状倾向140°150°，倾角20°中部地层产状倾向100°，倾角27°北部地层产状倾向34° 70°，倾角 10°20°。区内 i 号勘探线及其附近处于构造小隆起带，岩 层及煤层倾角变大，一般在 40°左右。由于矿区位于咸丰压扭性断裂破 碎带北西边缘，断裂构造发育，矿区周围及其内部主要断裂构造共计 五条，现分述如下： fl断层：分布在矿区东缘，南起刘家岩，北至大河寨一带，走向北东 30°，断距较大，致使二叠系上

6、统及三叠系下统地层与泥盆系上统及 志留系上统等老地层直接接触，断层面倾向北西，倾角为 65°，为一压 扭性断层。 f2断层：分布在矿区北端李家田一带，走向北东，倾向南东，倾角 不明，亦为压扭性断层。 f3 断层：分布在矿区西部老鸦坑一带，走向北东10 °，性质不明，此断层位于煤层露头线之外，因此对矿区无影响。 f4 断层：分布于三号钻孔附近，向南与 f1 以锐角相交，断层面倾向 南西，倾角为80°左右，向北尖灭，长度约为1000m，此断层在一号勘 探线上煤层底板垂直断距为 29m，在0号勘探线上煤层底板垂直断距 为 43m。 f5断层：分布在二号与三号钻孔之间，即

7、大坑一带，向南推断 （因浮 土掩盖）亦以锐角交于 f1 之上，断层面倾向北西，倾角为 70°左右，向 北尖灭，长度为1200m,此断层在i号勘探线上煤层底板垂直断距为 15.1m,在o号勘探线上煤层底板垂直距 38m左右，致使zk20钻孔之 煤层底板提高 40m 左右。综上所述,井田内褶皱形态简单,断层f1 、f2、f3 构成了井田自然边界,断层 f1 对煤层起了一定的破坏作用,但分布在井田的东缘且长度 有限，对上山煤层无影响，f1断层使东侧煤层底板提高40m左右（zk20 煤层底板比zk2提高36.15m），为本区增加了部分上山煤，所以区内断 裂构造对煤层的破坏作用不大。综上所述,

8、矿区构造复杂程度应属中等。水文地质1 、含水层（1）上二叠统长兴组上段（p2ch2），地表岩溶洼地，岩溶裂隙、落水 洞均很发育，地下岩溶裂隙、溶洞发育，岩溶率为0.6316.89%,含 弱岩溶裂隙潜水，水量甚小（小于 1 公升/ 秒）。（2）上叠统下窑组下段（p2x1）为含结核灰岩，地下岩溶裂隙溶洞很 发育，岩溶率为1.5230.39%,含岩溶裂隙溶洞水，地表露头甚少， 为侵蚀基准面以上矿坑充水之主要含水层，补给源为汇水区大气降水 之渗水,涌水量 0.083.85公升/秒。（3）下二叠统茅口栖霞灰岩组,为矿层底板以下之重要含水层,含 丰富的岩溶溶洞水,涌水量 9.49568.97公升/秒。2、

9、隔水层主要隔水层有下窑组上段（p2x2）含硅质、灰质薄层状泥岩，在无断 裂影响情况下, 普遍起隔水作用, 次为下窑组下段含生物碎屑泥灰岩, 厚 3-9 米与煤层直接接触； 矿层为层状连续分布, 为块状粉状煤不含水, 底板为高岭石粘土岩,无断裂影响情况下尚能隔水。3、矿床充水因素分析矿山范围内无大的地表水体, 矿井充水因素主要有五个, 一是地表水、 二是大气降水、三是含水层、四是老窑积水、五是井下突水。 地表水：矿区内有的季节性小溪沟,雨季时溪沟水将通过采动裂隙渗 入矿井,成为地下水的补给源,同时是矿井水的间接补给源。 大气降水：大气降水是矿井主要的充水来源,它通过采空塌陷裂隙渗 透进入矿井,据

10、该矿多年观测,洪水季节矿井明显增大,在正常涌水 量的 4 倍左右。含水层：前已述及,矿区内含水层主要为茅口石灰岩和长兴石灰岩,地下水类型为岩溶裂隙水，石灰岩含水性强，因此岩溶含水层水是矿 井重要充水因素之一。 老窑积水：老窑及采空区水是矿井生产中的主要充水因素，因此，矿 井在开采期间，应加强探放水措施，坚持 “预测预报、有疑必探、先探 后掘、先治后采 ”的原则，防止老窑穿水事故的发生。 采用湖北省第二地质大队针对矿井涌水量的说明，矿井正常涌水量为 258.0m3/h ，最大涌水量为 645.0m3/h 。 第二节探放水设计及安全措施根据 “有掘必探，先探后掘，先治后采 ”的原则，制定本安全技术

11、措施。 一、探放水原则及出水预兆1、探放水原则“有掘必探、先探后掘，先治后采 ”是防治水害的基本原则。 凡是新开拓 的区域和受水害威胁的地区，都必须坚持这一原则。遇到下列情况都 必须探水掘进。矿井新开拓区域或新布置的巷道。接近含、导水断层、溶洞和导水陷落柱时。 打开隔离煤柱放水时。接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等连通的断裂构造带 时。接近有出水可能的钻孔时。接近有水的灌浆区时受底板强承压含水层威胁的采煤工作面 接近其它可能出水（突水）地点时。2、工作面出水预兆 煤壁挂汗：温度下降，空气变冷，雾气产生；煤层发潮、暗沉沉有害 气体增高，呼吸困难，头痛；顶、地压加大，底板鼓起并有渗水、淋

12、水；出现压力水流并有 “嘶、嘶”水叫声；巷道挂红，有异味等出水预兆 情况，必须立即向矿调度室汇报撤出人员等候处理。二、探水钻孔设计1、因三采区 +680运输平巷、水泵房（水仓）及轨道下山均布置在岩层 中，故主要预防顶板岩溶裂隙水， 因而布置三组钻孔， 每组钻孔 2 个， 共计 6 个钻孔。（详见钻孔布置图）2、每个钻孔的套管长度不小于 10m。3、预计前方有带水压的含水层时，探水孔必须安设套管。孔口套管必须用封孔剂固孔，而且必须进行耐压试验，耐压试验不小于 4mpa,稳 定时间不小于 30 分钟。4、对水压高于 1mpa 且水量较大的积水或强含水层进行探放水时，孔 口应安设防喷逆止阀。5、探得

13、水压高于2mpa、水量大于60m3/h,需长期保留时，孔口应 使用双水门，下门备用。三、钻机安装规定：1 、加强钻场附近的巷道支护，并在工作面迎头打好坚固立柱和挡板。2、清理巷道挖好排水沟，探水钻孔位于巷道低洼处时，必须配备与探放水相适应的排水设备。3、在打钻地点或附近安设专用电话。4、测量和探放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、角度以及钻孔数目。四、探放水施工中的技术要求（一）探水技术要求1、钻进时应准确判别煤、岩层厚度并记录换层深度。2、钻进时，发现煤岩松软、 片帮、来压或孔中的水压、 水量突然增大， 以及有顶钻等现象时， 必须立即停钻， 记录其孔深并同时将钻杆固

14、定。 要立即向矿调度室汇报，及时采取措施，进行处理。3、钻进中发现有害气体喷出时，应立即停止钻进、切断电源，将人员 撤到有新鲜风流的地点。立即报告矿调度室，采取措施。4、钻孔内水压过大或喷高压水时， 应采用反压和防喷装置的方法钻进， 应有防止孔口管和煤 （岩 ）壁突然鼓出的措施：5、背紧工作面，在拦板外面加设顶柱或木垛，必要时还应在顶、底板 坚固地点砌筑防水墙，之后方可放水。6、对于水压大于2mpa，中间要穿过煤层的探断层水钻孔，在打穿断 层或含水层前，还应下第二层孔口管并超过煤层 1m 以上。7、在探水孔施工中，见到含水层、断层、陷落柱和积水区之前，应停 止钻进，安好水门后再继续钻进。8、遇

15、高压水顶钻杆时，可用立轴卡瓦和逆止阀交替控制钻杆，使其慢慢地顶出孔口，操作时禁止人员直对钻杆站立。9、应做到交接班时不停钻。10、探放断层水的探水孔终孔后，孔内有水应进行放水试验。孔内无 水时应选择一个孔进行压水试验，检验断层隔水性能；压力一般应略 大于断层所承受的静水压力。11、探放水钻孔，完成探测任务后必须全孔注浆封闭，并做好封孔记 录。（二）放水的技术要求1、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，决定是注浆堵水还是放水。控制放水 孔的流量或调整排水能力，并清理水仓、水沟等。2、煤层顶板有含水层和水体存在时，应当观测 “三带 ”发育高度。当

16、导 水裂隙带范围内的含水层或老空积水影响安全开采时，必须超前探放 水并建立疏排水系统。3、加强放水地点的通风，增加有害气体的观测次数。4、必须监视放水全过程，放水结束后，应立即核算放水量与预计积水 量的误差，查明原因。四、探放水安全技术措施1、探水前的安全准备工作（1）、探水前对排水设备进行彻底检查，探水过程中要有专人维护、保证正常排水 （2）、探水前对水沟、沉淀池进行彻底清理，保持水流畅通。（3）、要有专人对钻场附近的顶板进行检查维护， 避免发生冒顶事故（4）、探水钻场后方必须有安全躲避峒室。（5）、保证钻场的正常通风，并制定专项检查措施。（6）、钻场附近要安装电话，并保持通讯畅通。（7）、

17、明确水害避灾路线，并认真贯彻至施工人员。2、钻机运输、安装的安全措施（1）、运输、安装钻机人员，要互相配合好，防止钻机反倒伤人和挤 伤手脚事故发生。（2）、钻场在稳钻前，应清净浮煤。钻场巷道支护要符合质量要求， 禁止有空帮、空顶现象。钻机要稳牢、稳平，底座垫上底木梁，钻机 稳固在底木梁上，四角要大好四根立柱，并用铁丝联在一起。将钻机 稳定牢固后，方准开钻。（3）钻具应统一放在钻场内，禁止在巷道内乱放。3、钻机操作的安全措施。（1）、钻工上岗前，必须经过培训，学习作业规程并持证上岗。（2）、钻孔必须严格按设计的方位、角度、深度施工，严禁私自变更 钻孔参数。（3）、钻孔施工期间，必须有专职瓦斯检查员随时检查钻孔、钻场瓦 斯，若瓦斯达到 1%，应立即通知停钻撤人。（4）、操作钻机人员，要由班组长或有经验的工人担任，另一人跟前 监护。钻机操作按扭，应设在距司机工作处不超过 0.5m 的地方,确保能 及时停送电。（5）每班开钻前，钻机要先试正、反转