万灵煤矿12月+920东运输大巷探放水设计及安全措施 - 副本

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。万灵煤矿2013年12月+920东运输大巷探放水设计及安全措施 - 副本六、探放水安全技术措施瓮安煤矿有限公司万灵煤矿+920m东运输大巷掘进工作面探放水设计及安全措施二一三年十二月万 灵 煤 矿 审 批 记 录工程名称：万灵煤矿+920m东运输大巷掘进工作面探放水设计及安全措施序号职务或部门签 字时 间备 注1编 制 人2安全副矿长3生产副矿长4机电副矿长5技术负责6矿 长7矿井负责人会审意见：贵州省瓮安煤矿有限公司会签工程名称：万灵煤矿+920m东运输大巷掘进工作面探放水设计及安全措施部 门姓 名职

2、 务职 称专 业工程技术部生产管理部机电运输部通风防突部安全环保部生产副总经理机电副总经理安全副总经理总工程师总 经 理时 间: 地 点：万灵煤矿+920m东运输大巷掘进工作面探放水设计及安全措施万灵煤矿+920m东运输大巷掘进工作面位于本矿井一采区东翼,一采区东翼邻近原大湾煤矿上部老窑采空区,为了防止原大湾煤矿采空区积水、上部老窑水和断层、裂隙水等水患事故的发生，必须坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采” 的探放水原则，确保探放水工作的安全顺利进行,以排除水患。为此特制定+920m东运输大巷掘进工作面探放水设计及安全措施如下：一、矿井水文地质情况水文地质资料1、矿井水文地质类型及变化

3、规律1）根据矿井生产地质报告资料，本矿井大部分矿床位于最底侵蚀基准面（+960m）以下，直接充水水源主要为吴家坪组裂隙水，茅口组强岩溶裂隙水、老窑采空区积水和地表冲沟水，本矿区属以岩溶裂隙充水为主，水文地质条件中等，水文地质类型属类型。2）断层、裂隙、陷落柱等构造的导水性矿区构造简单，本井田内未揭露出大的断层及破碎带。井下只发现有23m落差的小断层，没有形成破碎带，个别地点有滴水现象，断层有弱导水性，但没有沟通地表水体形成富含水层的导水断层存在，当穿越小断层时，由于周围岩层的风化节理裂隙较发育，有利于大气降水的渗入，井巷会发生渗水、淋水和小涌水现象，矿井已掘的井巷揭露已证明。万灵煤矿位于瓮安向

4、斜转折端的北延部分，矿区范围北部岩层总体近南倾，往东及东南逐渐转为南东，倾角822°，平均16°。矿区内未见大的陷落柱等构造。3）主要含水层水位标高和单位涌水量等特性及隔、含水层茅口组（P2m）：岩性为中厚-厚层燧石灰岩，岩溶化作用强烈，地下水均一性较差，排泄集中，富水性较强。地下水化学类型为HCO3-Ca型水。该组厚100m，距D煤层2030m。吴家坪组第二、三段（P2w2+3），岩性为灰岩及燧石灰岩，岩溶化作用强烈，岩溶漏斗及溶洞发育。地下径流模数2.459L/s·km2，属岩溶溶洞水及岩溶裂隙水，富水性中等偏强。地下水化学类型为HCO3-Ca·mg

5、型水。段厚325375m。其主要分布于矿区中部及西南部，距D煤层15m.第四系（Q）：残留于山谷、溪沟、洼地及山间斜坡一带。残积、坡积及冲积层厚度一般小于10m，仅含微弱孔隙潜水。调查中未发现泉点，总体上该层为一弱含水层。厚度015m。2、灰岩含水特征1）岩性为中厚厚层燧石灰岩，岩溶化作用强烈，地下水均一性较差，排泄集中，富水性较强。地下水化学类型为HCO3-Ca型水，属D煤层底板15m以下茅口灰岩，掘进巷道近老窑边缘水体时值得注意。2）矿区西缘为茶头河下游，矿区南部有一条溪沟自东向西流过矿区汇入茶头河，流量3.2L/s；矿区中部有一小溪自东向西流出矿区，流量0.95.25L/s。该小溪没有与

6、煤层及主要含水层露头产生交叉关系；矿区东南面有一条季节性小溪自西南向北向矿区边缘流出，在井田的东南面矿界外200m附近与D煤层露头交叉流过；另矿区内主井井口前约40m有一条季节性小洪沟从工业广场流过，其最高洪水位为+1000m。3）此外矿区内还存在一些小冲沟，接受小窑排水补给，雨季有较大面积大气降水泄入，水量短时较大，开采浅部时，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。4）本区地下水化学类型为HCO3-Ca·mg型水，矿化度24-436mg/L，受煤粉污染的矿井水属SO4·Ca型水，矿化度中等，PH值中偏酸性。3、小窑和老空积水1）本采区

7、左上侧是原大湾煤矿和上部的浅部老窑，其废弃采面及巷道布置和位置均不清楚，但肯定会有老巷、采空区积水，因其采空区已被膨胀的泥岩填满，老巷也大部份被膨胀泥岩填充，故积水量不大。但可能其将会成为地表水进入矿井的通道。2）矿井东边边缘为煤层露头，经勘查，未发现有新开的小窑，多处老硐已塌陷填实，个别往里有渗水的迹象，在开采时必须引起重视。3）值得充分重视的是：小窑都是在浅部开采，经地面勘查，其采空区塌陷没有引起地面塌陷或大裂缝，但必须经常勘查了解，严防其与地表连通，在大气降水时可能通过山洪形式从其采空区塌陷至地表直接溃入井下，对矿井构成威胁。二、水患类型及威胁程度1、水患类型造成矿井水害的水源有大气降水

8、、地表水、地下潜水和老空水。其中地下潜水按其储水空隙特征分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。根据水源分类，矿井水害分为：地表水水害、老空水水害、孔隙水水害、裂隙水水害和岩溶水水害等 。根据本矿井+920m标高及以上的具体实际情况，对可能形成的水害类型分析如下：1）大气降水：是主要的充水水源。主要通过顶板中所含裂隙水向巷道、采面内渗漏，其直接充水强度与降水强度及持续时间有着紧密的联系。2）老窑水：原大湾煤矿虽然是在九十年代开采的，其废弃采面及巷道布置和位置均不清楚，但肯定会有老巷、采空区积水，而浅部老窑开采历史较长，且相互相通，采空冒落造成地表开裂，导致地表水由裂隙渗入积蓄，形成老窑内积水。由于采场底板

9、为极易膨胀的泥岩，经过一定时间采空区即被填满，但当其连通降水洪水时，会对矿井造成较大威胁。2、主要含水层富水性和突水点水量的预计矿井含水层岩性为中厚厚层燧石灰岩，岩溶化作用强烈，地下水均一性较差，排泄集中，富水性较强；井田地下水以大气降水为主，通过裂隙，岩溶管道下渗补给地下水，矿井后开采时，西翼根据主井、回风井及巷道揭露不易发生突水；而东翼因边缘为煤层露头及茅口灰岩露头等因素，要注意预防岩溶（或断层导水）至大裂隙突水。另外造成突水的因素是上部采掘时老窑积水，目前由于老窑积水范围及水量没有探明，故开采时必须坚持做到“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则，严防发生突水事故。三、老窑及井田

10、边界留设防隔水煤（岩）柱防隔水煤（岩）柱留设原则1）在有水威胁且不宜疏放或注浆堵水的地区采掘时，必须留设防水煤（岩）柱。2）矿井上部未开采煤层周边小窑众多，掘采时考虑采用疏、堵、留设煤柱相结合（即在老窑废巷先探放水，后充填和注浆堵截，其它留设防隔水煤柱截水）。3）留设防隔水煤岩柱必须结合本矿区实际，并有安全系数。2、防隔水煤（岩）柱的留设宽度计算1）井田边界（矿井西边）煤（岩）柱的留设按下式计算（但煤（岩）柱宽度不得小于20m）：L=M×A×=1.66×3×=27.3，取30m。式中：M煤层厚度或采厚，m，取1.66m；P隔水层所承受的水压，取15MPa

11、；Kp煤的抗张强度，D煤层取1.5MPa；A安全系数，一般25，取3。3）老窑积水区防隔水煤（岩）柱的留设在老窑积水区下同煤层中进行开采，在查明积水区边界，然后用井田边界煤（岩）柱的留设公式进行计算： =2×3×=26.83 m式中：L取30m煤柱留设宽度； K安全系数，取最大值3； M煤层厚度或采厚，取2m；P（以+1020m-920m=100m计）为10MPa。 KP煤的抗张强度，D煤层取1.5MPa。 三、掘进探放水： 1、一采区+920m东运输大巷掘进工作面左上侧是原大湾煤矿，且老巷及采空区实际位置无法探明，上部煤层离小窑积水区边界较近，小窑积水边界线无法确定，只能

12、规定在+920m东运输大巷掘进工作面掘进时必须坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则。即采用“探水掘进探水”的方式进行掘进。2、废巷（老空）水头高差及积水量预估掘巷最低标高为+920m，预估各小窑废巷均已连通，局部小窑积水区最高水位在+1020m及以下，故水头垂直高差为（1020-920=100m）100m，由于D煤层底板为极易膨胀的泥岩，采掘后很容易膨胀底鼓，因此，预估各区段积水量（探放水量）应在1000m3以内。四、探水钻孔设计(一)超前距离1、计算水头压力P：=9.81×10-3Hp=9.81×10-3×100=0.981（MPa）。式中：Hp

13、积水最大垂直高差，100m。2、探水超前距离（a）的确定。1）按公式计算A=0.5AL=0.5×3×2.6×=17.30（m）式中：A安全系数，一般2-5，取3；L巷道宽或高，取其最大值，取2.6m。Kp隔水煤岩层的抗拉强度，底板粘土岩为3-6MPa，煤层为1.5-5MPa，取1.5MPa。2）确定超前探水距离上述以3倍安全系数计得超前探水距离为17.30m，为了保险意见，确定超前探水距离为30m。（二）探水钻孔孔数设计1、钻孔孔径选择D#煤层坚固性系数f=1.52，钻孔深4060米，假设巷道上前方有老窑积含水区，积水量估计在1000m3左右，据以上资料以及现有设

14、备，选择钻孔孔径为50mm。2、钻孔孔数计算q=c×s× =0.6×0.00196× =0.00255（米3/秒）式中 q - 单孔出水量（米3/秒）c - 流量系数，取0.60.62；s - 钻孔断面积0.00196（米2）g - 重力加速度（9.81米/秒2）H - 钻孔出水高度0.6 ×40%45%（米）1）最大放水量计算 Qmax=W/t+Q动=1000÷109890=0.0091 （米3/秒）式中 Qmax - 最大放水量（米3/秒）W - 静储量 （米3） t - 允许放水期限（秒）Q动 - 动储量 取0 （米3/秒）2）

15、钻孔孔数：N孔数 =Qmax/q=0.0096÷0.0025 =4(个) 故确定钻孔孔数为5个。（二）探水钻孔的布置根据本矿实际情况，本采区+920m东运输大巷布置在煤层顶板中，探水钻孔设计呈扇形布置，高度取1米（机架高），掘进工作面碛头布置5个探水孔：中间设一个探水孔，左右两侧各设两个探水孔，上下两侧各设两个探水孔。（三）探水钻孔长度设计根据以上设计进行探水孔长度计算，设定每次钻探后掘进20米，则：1、按终孔的间距确定帮孔长：L煤=7/sin9º =54.8米 按超前距加掘进距确定孔长：L煤=（30+20）/cos0º =50米根据以上计算，确定探水中孔长度为5

16、0米，工作面两侧各两个孔与巷道中线所在的铅垂面成夹角探水帮孔长度为54.8米，中孔与巷道中线平行。超前距：探水时从探水线开始向前方打钻孔，在超前探水时，钻孔很少一次就能打到老空积水，常是探水掘进再探水再掘进，循环进行。而探水钻孔终孔位置应始终超前掘进工作面一段距离，通过上述计算超前探水安全距离为17.30m，本设计取30m。允许掘进距离通过上述计算超前探水安全距离为17.30m，本设计取30m。探水中孔长度为50米，两侧的边孔和帮孔与巷道中线所在的铅垂面成夹角,探水帮孔长度为54.8米，为经探水证实无水害威胁，可安全掘进的长度，取20m。帮距为使巷道两帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距离，

17、即呈扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离，本设计取15m。钻孔密度(孔间距)：指允许掘进距离终点横剖面上，探水钻孔之间的间距，以免漏掉积水区，钻孔终点间距本矿取3m。 五、施工设备的选择本矿采用ZLJ-150型煤矿用坑道液压探水钻机打眼，最大钻进深度150米，开孔直径89mm，终孔直径50mm，钻杆直径42mm ，杆长0.8m。六、安全措施(一)组织措施矿成立探放水领导小组，矿长任组长，安全、生产、机电副矿长和技术负责人任副组长，安全员、瓦检员、探水工为成员。现场探放水工作由探水工负责施工，安全员实时监督，瓦检员实时瓦斯检测。(二)安全技术措施1、必须严格执行“预测预报、有掘必探、

18、先探后掘、先治后采”的水害防治十六字原则，认真搞好探放水工作。2、定期收集、调查和核对相邻煤矿和废弃的老窑情况，并在井上、下对照图和采掘工程平面图上标出其位置、开采范围、开采年限、积水情况等。3、针对主要含水层（段）建立地下水动态观测系统，进行地下水动态观测、水害预报。4、巷道在掘进过程中必须有掘必探、先探后掘，掌握前方水文情况，若发现有水患时，立即撤离所有受威胁区域的人员，待确定安全后再向前掘进，并将出水点位置标于井上下对照图和采掘工程平面图上。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，防止滞后突水。5、在采掘工作面或其它地点发现有

19、挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时，必须停止作业，采取措施，立即报告矿调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。6、应加强对地面小窑、老窑的调查并标注在实测的采掘工程平面图中，划定其探放水红线，在接近探放水线时，必须严格执行探放水措施。7、掘进工作面探水眼呈扇形布置，5个探水孔为一组。巷道正前方中间一个钻孔深50m，钻孔直径为42mm，工作面两侧的边孔孔深54.8m。5个探水眼布置在岩层中，每打一组探水孔只允许掘进巷道20m，确保超前距不少于30m。8、打钻时探水孔必须与岩层走向基本一致。9、生产部门负责掘

20、进进度，允许掘进巷道距离一到立即停止掘进，安排打探水孔。当班安全员负责监督钻孔达到设计要求后方可允许掘进。10、机电科应加强对矿井排水设施的管理，确定专人经常性维护排水设备，做好水泵的保养与维护工作，确保工作泵和备用泵能够在20小时排出矿井24小时最大涌水的能力。11、井下水仓应定期清理和维护，井下水沟必须保持畅通，水泵工必须经常清理水仓附近的水沟，掘进队应做好排水沟清理工作，保持水流畅通。12、探水施工作业人员，必须是矿专职探水人员，安全科必须指派专人到现场进行监督。13、探水前，必须撤离所有受探水威胁的其它工作地点的人员，并切断电源。14、探水前应加强钻场附近的巷道支护，必须加强对探放水作

21、业点20m范围内的支护质量进行仔细检查，加强探放水地点的支护质量（即增加支护密度、增大用料规格、采用特殊支护形式），清理好作业人员的后退撤离路线后，并在工作面迎头打好坚固的立柱和栏板，在打钻地点或附近安设专用电话。15、必须加强探放水作业点的通风、瓦斯管理工作。通风队必须保证探水工作面的供风风量，风筒应做到逢环必吊、无破损，确保工作面有足够的新鲜风流。瓦斯检查工必须严格执行巡回检查制度。矿井总回风或一翼回风流中瓦斯或二氧化碳浓度超过0.75%时，必须立即查明原因，进行处理。掘进工作面回风流中瓦斯浓度超过1%或二氧化碳浓度超过1.5%时，必须停止工作，撤出人员，采取措施，进行处理。掘进工作面及其

22、他作业地点，风流中瓦斯浓度达到1%，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%时，严禁爆破。电动机或其开关安设地点附近20m内风流中瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行正理。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%以下时，方可恢复通电。局部通风机因故停止运转，在恢复通风前，必须首先检查瓦斯，只有停风区中最高瓦斯浓度不超过1%和最高二氧化碳浓度不超过1.5%，方可人工开启局部通风机，恢复正常通风。停风区内瓦斯浓度超过1%或二氧化碳浓度超过1.5%最高瓦斯浓度和二氧化碳浓度超过3.0%，必须采取安全措施，控制风流排放瓦斯。瓦斯

23、检查工必须仔细检查探放水现场的瓦斯、二氧化碳、硫化氢，符合规程要求方可作业。16、探放水作业人员必须做到分工明确，职责分明，听从指挥。17、探放水前，测量人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水孔的位置、方位、角度、深度以及钻孔数目。探孔深度不得低于50m，如发现探孔流水增加或有臭味，必须停止钻眼，不得拔出钻杆，待人员撤离到安全地点，并做好放水准备后，再进行放水，严禁用放炮方法进行放水。18、打钻探水时，要时刻观察钻孔情况，发现煤层疏松，钻杆推进突然感到轻松，或顺着钻杆有水流出来（超过供水量），都要特别注意。这些都是接近或钻入积水地点的征兆。 19、在探放水量和水压大于0.1MPa和小于1.0

24、MPa时的积水区(包括其它水源)时，积水可通过钻孔直接放出,为了确保安全，先开掘不大于6米的安全躲避硐，做到有计划地放水，必须先安好孔口管和安全控制套管阀门，套管深度不得小于4.5米，进行耐压试验。 a 放水钻孔孔口安全装置1、 钻杆 2 、150 钻孔 3 、水泥 4 、筋条 5、 89 钢管 6 、水压表 7、水阀门 20、钻孔内水压大于1.5MPa时，掘进工作面预先砌筑防水墙，在墙外探水,采取用浆砌料石砌筑46m厚的防水墙，预埋好套管，必须先安好孔口管和安全控制套管阀门，套管深度不得小于6米，待砌筑浆砌料石达到保养期后，然后方可打钻眼进行放水。21、钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔

25、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，但不得拔出钻杆，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。22、在钻探过程中，如发现孔内显著变软，沿钻杆向外流水等透空征兆时，应立即停钻，旋紧安全套管上的钻杆卡，切勿移动和起拔，钻机后面严禁站人，以免有害气体和大量积水突然涌出或高压水将钻杆顶出伤人。待检查各项措施并加固迎头等工作进行完毕后再行放水。23、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点位置时，只准用钻机探放水。探放水孔必须打中老空水体，并要监视放水

26、全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。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程规定时，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，及时处理。24、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。放水过程中应经常检查孔内放出的瓦斯及其他有害气体的含量，以便采取措施。25、排除下山的积水以及恢复被淹井巷前，必须有矿山救护队检查水面上的空气成分，发现有害气体

27、，必须及时处理。排水过程中，如有被水封住的有害气体突然涌出的可能，必须制定安全措施。26、严格鉴定放水效果，放水工作应尽量避免在雨季进行。放水终了时将会出现下列一些现象：(1)完全不淌水，向里进风或向外出风；(2)水流始终不断，但没有压力；(3)捅捣时有小水流，不捅捣时无水。这时可停止放水，继续进行掘进工作。27、打钻时，必须严格按设计给定的钻孔方位角、倾角进行施工。28、打钻时，施工人员袖口、腰带、矿灯线应系好系牢，严禁戴手套操作。29、打钻时增加或更换钻杆时，必须先停机，然后用扳手旋紧或拆除，再开机作业。30、打钻时，施工人员要注意防止断钎伤人。31、认真观察钻孔情况，发现问题及时反映，采取措施进行处理，如围岩变化、顶钻、卡钻、有毒有害气体逸出、渗水等情况。32、有下列情况之一时，严禁打眼：(1)工作面风流中瓦斯浓度达到1时；(2)严禁打干眼；严格执行“先供水，后开钻；先停钻，后停水”的规定。(3)发现煤层有响声或大量瓦斯涌出，有煤与瓦斯突出征兆时；(4)出现卡钻杆等动力现象时；(5)打眼过程中突遇压力水从钻孔流出时，严禁抽动钻杆； 33、有下列情况之一时，应立即停止打眼，经查明原因处理完毕后，方可继