XXX老空区探放水设计

1、山西灵石银源新安发煤业有限公司老空区探放水设计及施工安全技术措施山西地宝能源有限公司2012年5月老空区探放水设计及施工安全技术措施一、概况该矿经过多年开采，2、4号煤层有相当多的采空区，现在已经停采,由于多年密闭，采空区内积水量较大。目前在井田北部开采9号煤层，为下山开采。西北部9号煤层采空区为2008、2009年采空区，此处采空区可能有采空积水；东北部为2010、2011、2012年采空区，由于回风大巷处于采区的较低部位，除低洼处极小部分积水流不出外，一般采空区内积水基本上能够沿着排水孔顺势流出，目前基本上无水。2、 煤层的采空积水1、 四邻矿采空积水据生产地质报告叙述，井田北邻天聚柏沟煤

2、业有限公司，东邻银源新生煤业有限公司，西邻红杏广进宝煤业有限公司。四邻矿均未越界开采，且矿与矿之间预留20m保安煤柱。邻矿采空积水影响较小。2、上组煤层采空积水井田开采下组煤，上组煤2、4号煤层均已停采，存在大面积采空区，采空区内有采空积水存在。根据水文补充勘探报告叙述，该矿4号煤层的视电阻率整体表现为中阻反映，局部有高阻岩层。根据本区区域地质、水文及水情探查工作资料，推断此区域低阻反映区域为老窑采空区的积水区域。因时代久远，老充积水浸润围岩导致电性呈低阻反映的区域较大。在通过剖面图上异常，4号煤视电阻率顺层切片图上异常和已知地质资料进行分析研究之后，推测以视电阻率值低于107m界定积水区域范

3、围，以视电阻率值高于145m界定采空区域范围。划分出十大采空区，其中六处采空区有大量积水，具体情况见表1及图1。表1 新安发煤矿4号煤层物探推测采空区及采空积水情况表采空区编号采空区面积/m2采空积水区面积/m2煤层厚度/m采空积水量/m3备注A-4-162670626701.6921180A-4-2199019901.69670A-4-362910629101.6921260A-4-480690806901.6927270A-4-51462301462301.6949430A-4-633720337201.6911400A-4-783670推测暂无积水A-4-821960推测暂无积水A-4-

4、920530推测暂无积水A-4-10184470推测暂无积水合计698840388210131210图1 新安发4号煤层物探推测采空区及其积水区分布图根据晋中煤田地质队2010年4月编制的生产矿井地质报告资料，选用矿区水文地质工程地质勘探规范(GB1271991)附录F中计算导水裂隙带高度的经验公式对各可采煤层开采所形成的导水裂隙带高度进行计算分析。4号煤层顶板为砂质泥岩、砂岩为主，采用全部垮落法管理顶板，则选用下式计算导水裂隙带：Hf= 100M +5.1 3.3n+3.8式中：Hf 导水裂隙带最大高度，m； M累计采厚，m； n煤分层层数，取1。9号煤层顶板岩层以石灰岩、砂质泥岩为主，开采

5、9号煤层时，若采用全部垮落法管理顶板，则选用下式计算导水裂隙带：式中：Hf 导水裂隙带最大高度，m； M累计采厚，m； n煤分层层数，取1。 表2 采用GB12719-91中公式计算导水裂隙带最大发育高度煤层号煤层厚度(m)最小-最大平均煤层间距(m)最小-最大平均导水裂隙带最大高度(m)最小-最大平均20.70-0.750.7312.82-18.7716.2462.23-63.1062.6715.3840.70-1.480.9925.9419.0491.20-1.481.3040.094.35-8.805.3510+112.87-4.203.4487.64据上表2计算结果对各可采煤层顶板涌水

6、因素分析如下：理论计算，9号煤层导水裂隙带最大高度44.09m，平均40.09m。当采用全部垮落法单独开采9号煤层时，导水裂隙带发育最大高度小于4、9号煤层的最小层间距，因此，4号煤层采空积水一般不会进入9号煤层采掘区(但在断裂构造、陷落柱处4号煤层采空积水对9号煤层存在充水影响,由此，在开采9号煤层时需要对工作面上方4号煤层采空积水予以疏放)。一般条件下，开采9号煤层时的矿井涌水来自其顶板K2、K3、K4灰岩岩溶裂隙水。3、 本煤层采空积水该矿目前在井田北部开采9号煤层，为下山开采。西北部9号煤层采空区为2008、2009年采空区，此处采空区可能有采空积水；东北部为2010、2011、201

7、2年采空区，由于回风大巷处于采区的较低部位，除低洼处极小部分积水流不出外，一般采空区内积水基本上能够沿着排水孔顺势流出，目前基本上无水。根据地质报告叙述，采用煤矿安全手册中老空区积水估算公式，对采空区积水进行估算。估算公式：式中： Q积相互连通的各积水区总积水量(m3)； M煤层厚度(m)； F采空积水区水平投影面积(m2)； 煤层倾角，(°)； K充水系数，取0.150.20。2008年采空区积水量：=1915525540（m3）2009年采空区积水量：=2357531434（m3）4、影响9号煤层开采的主要含水层9号煤层位于太原组下部，直接顶板为K2石灰岩，K2石灰岩有溶蚀现象。

8、据生产矿井地质报告叙述，尤家山勘探区位于本井田东北方向,距本井田10km。据尤家山勘探区124号孔资料，水位标高747.36m，单位涌水量0.0074L/s.m，渗透系数0.1455m/d，PH为7.7。据本井田北东部山西灵石天聚柏沟煤业有限公司煤矿调查，K2石灰岩富水性强。K3石灰岩裂隙含水层：区内广泛分布。据124号钻孔对K3、K4混合抽水试验资料，K3、K4石灰岩含水层混合水位标高800.36m，单位涌水量0.000412 L/s.m，渗透系数0.00417m/d。据本井田北东部山西灵石天聚柏沟煤业有限公司煤矿调查， K3灰岩富水性强。开采9号煤层时顶板导水裂隙带发育高度37.87-44

9、.09m，平均40.09m，大于井田内9号煤层与K4灰岩含水层间的层间距，因此开采9号煤层时，其顶板形成的导水裂隙带可将K4、K3、K2灰岩含水层水沟通，导致岩溶裂隙水沿导水裂隙带进入矿井，增大矿井涌水量。三、工作面防治水设计编制规范依据根据煤矿防治水规定、煤矿安全规程中防治水部分、山西省煤炭工业厅晋煤行发2011410号文件关于进一步加强生产矿井防治水工作的通知、晋煤行发2011994号文件精神及新安发煤业煤矿防治水二十项制度的综合防治水管理要求中“预测预报、有掘必探、有采必探、先探后掘、先探后采”的原则，编制制定工作面探放水设计。在探防水中做到“物探先行、钻探验证、化探跟进”的综合方法进行

10、探防水。新安发煤业煤矿防治水二十项制度中要求，工作面回采前，必须先采用无线电坑透仪进行坑透，对坑透异常区进行钻探验证，实现对工作面回采前的“精细”探查，确保工作面安全顺利回采。对于掘进面来说，首先进行物探，根据物探异常区圈定积水范围，然后对异常区进行钻探，确保安全。四、本煤层相邻老空区积水量及上覆煤层老空积水量对于老空区，首先采用物探方法进行物探，根据物探异常区确定积水范围，预估积水量。采用煤矿安全手册中老空区积水估算公式，对采空区积水进行估算。估算公式： 式中： Q积相互连通的各积水区总积水量(m3)； M煤层厚度(m)； F采空积水区水平投影面积(m2)； 煤层倾角，(°)； K

11、充水系数，取0.150.20。然后预估积水区积水量的压力。为安置放水管提供数据。五、工作面探放水方法根据山西省煤炭工业厅晋煤行发2011410号文件精神要求，工作面回采前要按照“预测预报、有掘必探、有采必探、先探后掘、先探后采”原则执行，同时要求工作面回采前防治水方法为“物探先行、钻探跟进、化探验证”的工作方法，结合煤矿防治水工作新安发煤业煤矿防治水二十项制度中要求，工作面回采前，必须先采用无线电坑透仪进行坑透，对坑透异常区进行钻探验证，实现对工作面回采前的“精细”探查，确保工作面安全顺利回采。掘进面掘进前，首先进行物探，然后根据物探异常区，进行钻探验证放水，确保掘进安全。六、探放水施工技术要

12、求和钻孔设计（一）探放水施工技术要求1、 探放水位置：在开始探水前，首先对工作区进行物探，然后对物探异常区进行钻探验证。探水位置位于工作区下山部位。2、 在探放水前，在放水处最低部需要施工一临时水仓。并且配比好水泵。(2) 钻孔设计钻孔钻孔设计一览表组孔号钻孔方位(°)倾角(°)孔径孔深（m）距巷道底板 （m）目的备 注 1组1全部采用探放水钻机2等2组345等钻孔间隔5m。钻孔数量根据物探异常区需要进行布孔。对于探放煤层采空区积水，根据放水量的多少适当进行布孔钻探。（三）施工流程钻探队按钻孔编号顺序施工。先施工容易探水孔，在设计位置用63mm钻头以一定的倾角、一定方位向前

13、钻进6m，再用108mm钻头扩孔6m，然后用海带缠绕在80mm孔口管外壁插入钻孔中，待海带膨胀固定孔口管，在孔口管上安装水压表和控水阀门，用8#铁丝连接孔口管与顶锚杆，管路连接好后即可进行耐压试验。压水试验压力稳定在0.6Mpa，时间不少于30min，观察孔口及孔口管有无渗水、松动等现象，确认没有后方可结束耐压试验。在耐压试验中，如果出现渗水及孔口管松动等现象，要根据实际情况分析处理后再进行耐压试验，直至达到耐压试验要求。孔口管达到耐压试验要求后，用63mm钻头以一定的倾角向前钻进。有积水，用导水管把水导入巷道临时水仓；若无积水流出，则用木屑、棉纱封孔。用相同方法施工其它钻孔。孔口管安放示意图

14、1。（四）钻机设备井下配备4台ZYJ-400/270型钻机，钻杆外径42mm。七、探放水前准备工作1、探放水前，钻探队必须检查排水系统是否完善，排水能力是否充足。2、本次施工中所有使用的电气设备必须符合防爆要求。由钻探队专职电工负责接线、甩线。3、排水设备预计单孔放水量约10m3/h,采区水仓配备3台MD46-50×8/90型水泵（其中两台工作，另一台备用）以及89×4.5mm水管，并带水试运行正常。另外安装一台QBZ-30开关供液压钻机使用，所有开关必须上架并加装“两防锁”，接好电源。无排水设施、有排水设施但排水能力不足或不能正常运转，严禁组织探放水工作。矿井在回风立井井

15、底附近设有有效容积为690m3的主、副水仓。主副水仓长度分别采用混凝土浇注支护。中央水泵房主要由泵房、吸水井、配水井、配水巷组成。中央水泵房净宽5.0m，净高3.0m，净断面积15m2，采用粗料石砌墙穿钢梁支护；泵房尺寸能够满足布置三台水泵的要求。水泵房有三个通道，一个与轨道下山连接，一个与总回风巷连接，一个为与回风立井连接的管子道，管子道净宽2.1m，净高2.25m，净断面积4.25m2，采用半圆拱粗料石砌碹支护，高出水泵房地面7m以上，并在与回风立井连接处设平台。矿井主排水管路采用两趟直径80mm无缝钢管，沿回风立井敷设出井。中央水泵房安装三台MD46-50×8型多级离心泵，一台

16、工作，一台备用，一台检修；配套电机型号YB2-280M-2，功率90kW，额定扬程400m，额定流量46m3/h。4、排水线路：放出的水，经过运输顺槽自流到井下采区水仓，排水管路为一趟4吋高压塑料排水管，排水路线：放水处采区水仓轨道下山大巷立井井底车场主水仓立井地面污水处理站。放水当班，有一名跟班队长在现场协助放水工作，安排专职排水工在现场负责排水，排水人员须带上连鞋雨裤。5、机电队要对矿井排水系统进行全面检查，检查排水设备、配电设备和输电线路完好，排水管路畅通，水仓有足够的空仓容量。水仓、排水设备、排水管路和配电设备均要满足煤矿防治水规定要求，确保放出的水能够及时排出矿井。6 矿调度在距探放

17、水地点50m以内位置相对较高地点安设一部电话，并确保电话畅通。7 探放水前由钻探队负责人组织全体施工人员认真学习本措施，并严格按本措施执行。8、入井前钻探队负责人必须检查钻机能不能正常运转、钻机各部位螺栓紧固情况、注水器密封圈是否磨损，发现问题立即处理并带足易损件，准备足量的3寸孔口管、水门、水压表，连鞋雨裤3套和水管1根。 9、放水当班，由通风科指派一名责任心强的通风人员负责检查打钻处及钻孔内瓦斯等有害气体浓度。10、钻孔旁要挂上瓦斯报警仪，瓦斯超限，应立即停止钻进，汇报矿调度，采取处理措施。11、 探放水作业时，其它低于探防水工作面的工作停产，待钻孔完成确保能控制水量后方可生产。八、探放水

18、施工1、地测科水文技术员为探放水负责人，现场所有人员要听从探放水负责人统一指挥，由地测科钻探队负责钻孔施工工作。2、依据设计，负责探水工作的人员(水文技术员)必须亲临现场与钻探队确定钻孔的方位、倾角、深度和钻孔数量。3、 由安监处指派安全员负责抽查本措施执行情况。4、安钻前，由探放水负责人检查工作地点顶板是否有网兜、浮岩、煤帮是否有裂隙，在确认钻场无安全隐患以后，方可安钻。5、钻机必须安装稳固，确保卡钻后钻机不翻滚，固定钻机的单体支柱必须将钻机支护稳固，确保钻机在打钻过程中不上下左右前后晃动，单体支柱也必须做到一体三联 ，防止单体由于震动而松动掉落伤人。6、安装、检修电器设备时，必须切断电源，

19、不得带电作业，且留有专人看守，作业时必须有2人在场，并严格执行谁停电谁送电。 7、 开钻前，由探放水负责人联系停止探放水地点所有车辆运行，撤离现场无关人员，并指派专职堵水人员。8、钻探时，先供水，待孔内回水后开机，严禁无水施工。9、钻进过程中发生断钻杆，掉钻头、卡钻等问题，当班探放水人员必须查明原因进行处理，确保安全后方可继续施工。10、在钻探过程中要将孔内流入巷道的煤泥清理到编织袋内整齐码放在煤帮处。11、探放水当班，由通风科指派专职瓦检员负责检查钻场及钻孔内瓦斯等有害气体浓度，并认真填写瓦斯检查牌。钻探队跟班队长必须配带便携式瓦斯、一氧化碳报警仪，钻孔旁要挂上瓦斯报警仪。工作地点20m范围

20、内风流中瓦斯浓度超过0.8%时，严禁打钻；打钻过程中，若钻场瓦斯浓度超过0.8%小于3%时，不得拔出钻杆，应用水泥沙浆或其它材料进行封堵钻孔，向调度汇报后，按照排瓦斯要求排放瓦斯；当瓦斯浓度超过3%时，向调度汇报后，由矿领导召开专题会议确定处理方案。12、钻孔接近老空，预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时，必须有瓦斯检查员或矿山救护队员在现场值班，检查空气成分。如果瓦斯或其他有害气体超过煤矿安全规程第100条、138条规定时，必须立即停止打钻，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，采取措施，进行处理。注：煤矿安全规程第100条井下空气成分必须符合下列要求：（一）采掘工作面的进风流中，氧气浓度不低于

21、20%，二氧化碳浓度不超过0.5%。（二）有害气体的浓度不超过表1规定。矿井有害气体最高允许浓度名称最高允许浓度()一氧化碳CO0.0024氧化氮(换算成二氧化氮NO2)0.00025二氧化硫SO20.0005硫化氢H2S0.00066氨NH30.004瓦斯、二氧化碳和氢气的允许浓度按本规程的有关规定执行。矿井中所有气体的浓度均按体积的百分比计算。第138条 采掘工作面及其他作业地点风流中瓦斯浓度达到1.0时，必须停止用电钻打眼；爆破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.0时，严禁爆破。采掘工作面及其他作业地点风流中、电动机或其开关安设地点附近20m以内风流中的瓦斯浓度达到1.5时，必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理。采掘工作面及其他巷道内，体积大于0.5m3的空间内积聚的瓦斯浓度达到2.0%时，附近20m内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。对因瓦斯浓度超过规定被切断电源的电气设备，必须在瓦斯浓度降到1.0%以下时，方可通电开动。13、 钻探施工完毕后，应检查并回收