井下探放水技术工艺(矿井探放水工培训)最新

1、井下探放水技术工艺(矿井探放水工培训)最新第一页，共191页。学习要点：掌握矿井水中各类充水水源的探放方法掌握井下探放水设备、仪器与仪表知识采掘工作面水害的预测预报井下探放水的相关规定井下探放水设计地表水防治探放老空水 探放断层水 探放陷落柱水 探放含水层水水害应急救援井下探放水设备、仪器与仪表导水钻孔的探查与处理第二页，共191页。引言：“十一五”期间煤矿水害的特点及原因分析经过各有关方面的努力， “十一五”期间煤矿水害事故持续下降，但重特大水害事故仍时有发生，老空水害仍是防治水工作的重点。 “十一五”期间煤矿水害事故的主要特点为：1.水害事故持续下降。“十一五”期间（2006年-2010年

2、）全国共发生水害事故306起、死亡1325人，分别占同期煤矿事故3%和7.9%；事故起数从2005年的104起下降到2010年的38起，死亡人数由593人下降到224人，分别下降63.5%和62.2%；较大事故（3-9人）由2005年33起下降到2010年13起，死亡人数由158人下降到60人，分别下降60.6%和62.0%。 第三页，共191页。“十一五”期间煤矿水害的特点2重特大水害事故没有明显改善。“十一五”期间发生10人以上重特大水害事故26起，死亡506人，占同期全国煤矿重特大事故17.4%和16.5%。平均每年发生5起左右，没有得到明显改善。 第四页，共191页。3乡镇煤矿水害事故

3、所占比例仍然较大。“十一五”期间，国有重点煤矿发生28起事故、死亡182人，占总数的9.1%和13.7%；国有地方煤矿发生40起、死亡180人，占总数的13.1%和13.6%；乡镇煤矿发生238起、死亡963人，占总数的77.8%和72.7%，乡镇煤矿仍是水害事故的多发区。 “十一五”期间煤矿水害的特点第五页，共191页。4发生水害事故的类型主要是老空水。据统计，“十一五”期间，全国发生3人以上水害事故140起、死亡1083人，主要有老空水、地表水、岩溶水、冲积层水和其他水害，其中老空水害发生129起、死亡971人，占较大以上水害事故92.1%和89.7%，地表水害发生7起、死亡55人，占较大

4、以上水害事故5%和5.1%。见下表。“十一五”期间煤矿水害的特点第六页，共191页。2006-2010年全国煤矿较大（3人）以上水害类型统计表第七页，共191页。“十一五”期间煤矿水害的特点5国有煤矿重特大水害事故时有发生。“十一五”期间，全国发生了4起特别重大透水事故，死亡162人，其中国有煤矿发生3起，特别是中央企业发生了两起特别重大透水事故，损失严重，社会影响巨大。2008年7月21日，广西壮族自治区右江矿务局那读煤矿（国有地方）发生老空透水，造成36人死亡；2010年3月1日，神华集团乌海能源有限公司骆驼山煤矿（中央企业）发生陷落柱底板奥陶系灰岩突水事故，造成32人死亡；2010年3月

5、28日，山西华晋焦煤公司王家岭煤矿（中央企业）发生老空透水事故，造成153人被困，经全力抢救，115人获救，38人死亡。 第八页，共191页。“十一五”期间煤矿水害的特点6个别地区水害事故相对较多。“十一五”期间，共有10个地区发生重特大透水事故，其中，山西发生5起、死亡142人，黑龙江发生5起、死亡75人，贵州发生5起、死亡68人，河南发生4起、死亡64人，四省发生的重特大透水事故占全国73.1%和69%。第九页，共191页。“十一五”期间煤矿水害的特点7发生了多起重大透水淹井和未遂事故。2006年12月16日，河北省金能集团井陉矿务局临城煤矿；2009年1月8日，河北省峰峰集团公司九龙煤矿

6、；2010年7月25日，河南省焦煤集团宝雨山公司何庄煤矿；2010年10月15日，山西省大远煤业等矿井都发生过底板突水，造成矿井被淹。2009年3月25日，中煤平朔煤炭公司三号井工矿发生老空透水事故，矿井局部被淹；2009年4月18日，国投新集能源股份公司板集矿井筒发生透水涌砂事故，矿井被淹，当班入井622人，621人安全升井，1人死亡；2010年2月6日，江苏省徐州矿务集团旗山矿因邻近关闭破产矿井的老空水溃入矿井，部分巷道被淹，灾害还波及旗山矿周边六个矿井。 第十页，共191页。“十一五”期间煤矿水害的特点8、由自然灾害引发多起矿难。2006年7月2日，河南省平煤集团新峰一矿发生水库溃堤倒灌

7、井下的事故，造成部分大巷被淹；2006年7月14日至16日，湖南省受第4号强热带风暴的影响，衡阳、郴州等地发生特大洪涝灾害，致使113对矿井被淹和138对矿井开采水平被淹，造成地面6人死亡、井下8人失踪。2007年7月22日，山西吕梁市兴县魏家滩镇马圐圙煤矿，因山洪暴发，造成河槽下采空区发生塌陷，沉陷面积约800平方米，洪水经采空区进入矿井，导致11人死亡。2007年7月29日，河南省三门峡市陕县支建煤矿由于洪水倒灌井下，造成69人被困，经全力抢救，全部获救。2007年8月17日，山东华源矿业有限公司因突降暴雨，山洪暴发，河水猛涨，河堤决口，溃水淹井引发事故灾难，致使172人死亡；与其相邻的新

8、泰市名公煤矿也因洪水淹井，造成9名矿工遇难。第十一页，共191页。“十一五”期间煤矿水害事故原因分析通过对“十一五”时期水害事故进行分析，反映出一些煤矿企业防治水工作不重视、责任不落实、措施不到位、管理不严格、安全投入不足，安全科技攻关不到位，科技成果推广力度不够，部门监管、监察和管理方面有漏洞，突出表现在以下几个方面： 1对防治水工作不重视。主要表现在防治水机构、防治水技术人员和探放水设备及队伍不到位；制度不健全、责任不明确；安全投入不足；应急预案不落实等。在小煤矿普遍存在防治水工作无人管、不会管的状态。 第十二页，共191页。“十一五”期间煤矿水害事故原因分析2防治水基础工作薄弱。矿井防治

9、水必备的地质报告、图纸、台帐等基础资料不健全；矿井及周边水文地质资料不清，制定的防治水措施针对性不强；水害预测预报和水患排查治理制度不落实，水害隐患心中无数。防治水工作处于盲目状态之中。 3.水害应急预案不健全。一些矿井根本没有水害应急预案，发生透水后，束手无策；一些矿井虽有水害应急预案，但从未进行应急演练；一些矿井水害应急预案内容不全，没有应急设备，不具操作性。第十三页，共191页。“十一五”期间煤矿水害事故原因分析4.防治水措施不落实。一些矿井超层越界、非法违法违规开采，破坏防隔水煤（岩）柱，井下防水密闭设施不符合有关规定要求；在地质构造薄弱地带（如断层、裂隙、陷落柱等）开拓掘进或回采前没

10、有进行注浆加固等措施；探放水措施不落实，用煤电钻代替探水钻机，达不到探水距离；对开采煤层底板高承压水的情况下没有进行疏水降压；矿井排水系统不健全、不配套；雨季防洪截流措施不到位，灾害性天气预警预防机制不健全，对影响矿井安全的废弃老窑、地面塌陷坑、堤防工程等巡视检查不够；一些矿井虽然制定了防治水措施，但根本不落实，只是为了应付检查。 第十四页，共191页。“十一五”期间煤矿水害事故原因分析5防治水职工队伍不适应。据统计，90%以上的透水事故都有透水征兆，但由于职工素质不适应，在透水征兆十分明显的情况下，仍违规组织生产或进行探放水，导致探水作业人员伤亡或整个矿井被淹；一些矿井执行防治水措施不到位，

11、虽然进行了探放水，但未将水害彻底根治；在暴雨洪水期间不执行有关部门停产撤人制度，未及时撤出井下所有受水威胁的作业人员，导致人员被困伤亡。6监管监察和行业管理有漏洞。一些地区对防治水工作不重视，监管监察和行业管理存在薄弱环节。发生事故后，没有认真吸取教训，导致同一地区的透水事故接二连三发生。事故教训极为深刻。 第十五页，共191页。井下探放水设计 采掘工作面探水前，必须编制探放水设计，确定探水警戒线，并采取防止瓦斯和其他有害气体危害等安全措施。探放水设计由地测部门提出，煤矿总工程师审定，严格按设计进行探放水。 第十六页，共191页。一、探放水设计的内容 分析水文地质情况，确定积水线、探水线和警戒

12、线根据水害性质设计开拓方案及防治水方案设计探水孔的钻探施工方案探放水钻孔孔数的确定第十七页，共191页。（一）分析水文地质情况，确定积水线、探水线和警戒线探放水采掘工作面和周围的水文地质条件，如：老空积水范围、积水量、水头高度、正常涌水量，老空与上、下采空区、相邻积水区、地表河流、建筑物及断层构造的关系等，以及积水区与其它含水层的水力联系程度。封闭不良钻孔情况含水断层分析煤层底板含水层情况分析 第十八页，共191页。（一）分析水文地质情况，确定积水线、探水线和警戒线矿井要建立水害预测预报制度，要有年报、季报、月报，重点水害要及时发出水害预报通知书。一、每年（季）在安排采掘接替的同时，结合矿井水

13、文地质条件和采掘方式，全面分析水害因素及隐患，提供年（季）水害分析预测预报图表，矿总工程师组织审批。二、要坚持“周分析，月预报”及紧急水情及时通报的工作制度。周分析要有记录，月预报要逐头逐面进行水害分析，提出预报图、表，经矿总工程师审批后，发送有关单位。三、水害预报要做到定时、定性、定量、定位。处理措施符合规定。四、年（季）度水害预测图，在矿井充水性图或采掘工程平面图的基础上编制。月度水害预测图，在采区或工作面图基础上编制，水害预测报表和水害通知单，按煤矿防治水规定统一图例绘制。第十九页，共191页。（二）根据水害性质设计开拓方案及防治水方案探水区的开拓方案巷道的开拓方向、施工次序、规格和支护

14、形式 排水线路、排水沟设计临时排水设施水闸门及水闸墙设置计算允许放水量人员避灾路线及有害气体预防措施等 第二十页，共191页。（三）设计探水钻孔的钻探施工方案探水钻孔的位置、超前距、允许掘进距离、帮距和密度的确定。探水钻孔的布置方式、钻孔孔数的确定第二十一页，共191页。超前距。探水时从探水线开始向前方打钻孔，在超前探水时一次打透积水的情况少见，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，该距离称超前距 。如上图所示。超前距 a可用下式计算 a=0.5AL(3p/Kp)1/2实际应用中可参考探放水超前据经验数据表。注：煤层的硬度国内多数按普氏硬度算，按煤

15、的抗压强度/10得出的数值，比如抗压强度是45MPa，普氏系数f=4.5允许掘进距离。经探水证实无水害威胁，可以安全掘进的长度称允许掘进距离。第二十二页，共191页。探放水超前经验数据表水头高度(m)煤厚软煤超前距f1.0硬煤超前距f1.050薄1210中1815厚201850100薄1512中2018厚2523100150薄1815中2320厚2825150200薄2018中2520厚3028第二十三页，共191页。帮距。帮距是指使巷道两帮与可能存在的老窑积水之间保持一定的安全距离，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。其值应与超前距相同，超前距一般采用20m，有时帮距可比超

16、前距小12 m。在薄煤层中可缩短，但不得小于8m。钻孔密度（孔间距）。它指允许掘进距离终点横向、纵向剖面上探水钻孔之间的间距，一般要求横向上不得超过3m、纵向不超过1.5m，避免漏掉采空区、老窑和已经报废的井巷。 第二十四页，共191页。（四）单孔出水量及放水量计算单孔出水量qq=c2gH得：q：钻孔涌水量(m3/s)c：流量系数，取0.6：钻孔断面积m2g：重力加速度(9.8m/s2)H：钻孔出水口的水头高度，考虑钻孔出水时水头高度不断变小，属非稳定流状态，可取探放水最大水头高度的4045%计算平均涌水量第二十五页，共191页。（四）单孔出水量及放水量计算最大应放水量QmaxQmax= Q静

17、/t+Q动Q静=KMLHsin或Q静=KMS/cosQ静：老空积水量m3M：采厚mL：老空积水区走向长度mH：老空积水区水头高度mS：老空积水区面积m2：煤层倾角 K：老空充水系数，一般取0.30.5第二十六页，共191页。(五)探放水钻孔钻孔结构钻孔结构是指钻孔的技术刻面，表明钻孔的总深度和不同直径的分段深度；钻孔的各分段直径和套管直径，钻孔的加固孔壁方法。钻孔直径、钻孔深度、钻孔方向是组成钻孔的三要素。它是根据钻探的目的，施钻地点的地质、地形等条件而定。正确设计钻孔结构是钻孔顺利施工、满足地质要求的重要环节。它关系着提高钻进效率、确保取芯规格、预防事故发生，达到预计钻进深度和降低钻探成本等

18、一系列经济技术指标的完成。第二十七页，共191页。（五） 探放水钻孔孔径的规定探放水钻孔终孔孔径规定除兼作疏水或堵水的钻孔外孔径一般不得大于75 mm，主要是从探放水现场的围岩稳定性方面考虑的。这样，探放水钻孔的开孔孔径也能得到控制，终孔对围岩的破坏性小，即使遇到不可预测的高压水及其他危险情况，也能够得到有效控制。井下现场空间有限，施工不便，为了提高效率和降低成本，在对井下钻孔设计时要考虑一孔多用，如探查构造、煤层的钻孔或兼作堵水、疏水之用等。第二十八页，共191页。探放水钻孔结构示意图 1：高压闸阀 2：法 兰 盘 3：橡胶垫 4：螺栓 5：巷道底板 6：水泥 7：套管 8：孔壁 65432

19、1278第二十九页，共191页。（五）探放水钻孔孔径的规定淮北矿业集团公司井下各类灰岩水文孔结构规定：井下施工的各类灰岩水文孔，钻孔结构视钻孔用途、孔深及水量大小等因素确定，原则上开孔直径不小于130mm，终孔直径不小于75mm。煤层中施工的灰岩长观孔，采用三层套管结构，护壁管146 mm，长度不小于2m，孔口管 127 mm，长度视灰岩水压大小确定，一般不小于15m，止水套管108 mm，下至第一层灰岩上2m。底板加固钻孔两层套管结构，护壁管127 mm，长度不小于2m，孔口管108 mm，长度不小于8m。第三十页，共191页。探放水必须使用专用钻机的原因矿井探放水工作存在高承压水突出的危险

20、，必须保证在一定的安全距离才能实施探放。矿井专用探放水钻机具有钻探深度大且可固定具有防喷性能；而煤电钻钻探距离有限，一般只能用于在煤层中探查煤的厚度等，起不到预先探放水的作用。因此，矿井探放水必须用专用探放水钻机，严禁使用煤电钻探放水。在煤层内用煤电钻探放水，可能导致包括探放水作业人员在内的大量人员伤亡。如2008年7月21日广西那读煤矿透水事故即为典型的违规使用煤电钻探放老空水透水事故第三十一页，共191页。案例：2008年7月21日，广西百色市右江矿务局那读煤矿发生老空透水事故，死亡36人。该矿为国有地方煤矿，2007年核定生产能力19万t，矿井周边 废弃小煤窑积水情况不清。该矿在4304

21、工作面（靠近废弃小煤矿附近）违规开掘3个切眼，违规用煤电钻探放老空水，前两个切眼均因掘进时有透水征兆而停止施工，随后又在距第一个切眼30 m处重开切眼，在发现透水征兆的情况下，仍在相对较低的4301采煤工作面组织生产；事故发生前，在没有认真分析透水量变化的情况下，盲目通知已经撤到安全地点的作业人员，重新返回作业地点恢复生产，导致发生特别重大透水事故。事故直接原因：违反防治水规定用煤电钻代替专用探水钻进行探水。按照该矿探放水设计及安全技术措施的规定，每次探水钻进30 m，允许巷道掘进10 m，但透水发生地实际探水钻进只有约7m，致使4304工作面第三切眼的掘进头距离老空积水区边界仅为3.9 m诱

22、发了从小股流水冲刷逐渐扩展到大面积煤柱突然垮塌，造成临近小煤矿采空区积水溃入井下，导致了事故的发生。第三十二页，共191页。（六）探放水安全技术措施1.探放水钻探现场的规定。探放水现场作业直接关系到探放水人员的安全，关系到探放水周围地区甚至整个矿井的安危，对钻探施工现场的安全环境和安全设施的严格要求非常重要。加强钻场附近的巷道支护，并在工作面打好坚固的立柱和拦板，可以防止冒顶、防高压水冲垮煤壁及支架等事故发生。为满足探放水钻孔出水畅通和施工人员安全撤离，必须清理巷道，挖好排水沟，在适当位置配备与探放水量相适应的完好的排水设备。第三十三页，共191页。（六）探放水安全技术措施2.在打钻地点或附近

23、安设专用电话，可以在遇到紧急险情时及时与有关领导和部门取得联系，汇报情况，以便及时采取有效措施。3.为杜绝随意性，保证探放水钻孔准确打到靶位，确 保钻孔标定准确，在确定主要探放水钻孔位置、方位、倾角、深度以及钻孔数目时，测量以及负责探放水的技术人员必须亲临现场，根据已批准的设计给予确定，未经批准，不得擅自改变设计。4.在水文地质条件复杂和水头压力、水量大的情况下，按照探放水规定要求，安装孔口止水套管和控制闸阀进行钻进。第三十四页，共191页。（六）探放水安全技术措施4.探放水钻孔止水套管的安装和固结。为确保探放水钻孔出水后能有效控制放水量，确保安全，在预计水压大于0.1 MPa的地点探放水时，

24、都应预先安装孔口止水套管。为确保止水套管的牢固可靠，开孔位置应选择在岩层比较完整、坚硬的地方，止水套管的长度按防治水规定第九十八条执行。目前一般采用的是双层套管，考虑钻孔出水会影响套管的下放，因此外层套管长度一般较短，尽可能下在无水段。止水套管要用高压注浆泵进行水泥固结，使套管和岩体成为一体，套管下放凝固至规定的时间后，进行扫孔，然后进行压水耐压试验，试验的压力达到设计静水压力的1.52倍，稳压时间必须至少保持半小时，孔口周围不漏水，孔口管牢固不活动，即为合格；否则必须重新注浆。这样才能保证孔口管在钻孔出水后不被冲出。孔口管下好后要安装好控制闸阀，这样才能在钻孔一旦出水后能有效地控制水量，防止

25、因排水能力不足且放水孔又不能有效控制而影响矿井安全。第三十五页，共191页。孔口止水套管的固结方法1.下套管技术要求 下套管前须详细检查套管、接头质量和丝扣，不合格者不准使用。事先配好长度并详细记录在班报表内，准备好下套管所用的用具，如麻棉线、丝扣油、套管夹板和卡瓦等。下套管前一定要校正孔深，彻底冲洗干净孔内岩粉，按要求长度把套管下至预定深度。各段套管之间的丝扣必须抹上铅油或缠上棉纱。套管丝扣要拧紧，防止脱扣或漏水。夹板一定要拧紧，防止套管滑脱，掉入孔内。若钻孔偏斜，要在套管外壁四周焊结小段园钢，防止套管紧靠孔壁一侧，造成注浆止水效果不理想。下套管遇阻时，禁止猛礅套管。在套管区段内，提升钻具要

26、稳，减少对套管的撞击，防止提钻时带出套管。为控制钻孔出水，要求放水钻孔127孔口护壁管和108套管孔口各焊接法兰盘一个，两法兰盘间加密封垫用螺栓紧密连接在一起。其他钻孔的108套管孔口焊结法兰盘一个（法兰盘规格统一为外径250mm，眼中距200mm，螺栓眼20mm8）。第三十六页，共191页。孔口止水套管的固结方法2.注浆固管要求注浆前首先彻底清理巷道底板浮矸，露出实底；用425#优质水泥机械注浆固管，浆液浓度不低于0.7:1，返浆后顺时针转动套管周，使水泥浆液均匀充满套管四周间隙，孔口大量出浆后方可停止注浆；水泥析水沉淀后，上部套管壁与孔壁及管壁与管壁之间均要人工灌注或管壁注浆，确保上部管壁

27、间的环状间隙充满水泥，防止套管松动。注浆后凝固48小时才能扫孔，扫孔至预定深度下1m左右后，做孔口管耐压试验，试验压力大于静水压力的1.52倍，稳定时间不少于10分钟，孔口周围无出水冒浆现象，套管不松动方可继续钻进，否则必须重新注浆。第三十七页，共191页。（六）探放水安全技术措施 5.探放高压水应采取的措施。在高压水的探放过程中，当钻孔揭露含水层后，水头压力和水量会猛增，若不能有效控制，除直接影响钻进效率外，还特别容易出现高压水喷出或钻具被顶出等伤人事故。因此，在钻孔内水压大于1.5 MPa的高压水地区施工探放水钻孔时，钻进和回钻应采用反压和有防喷装置的方法进行钻进和控制钻杆。 注：反压就是

28、给一个与水头压力反向的作用力；防喷就是防水、防钻杆、防孔内碎岩石块喷出。在高压水地区施工钻孔时，如果不采用反压、防喷装置是非常危险的。如某矿在井下施工探放奥灰高压水钻孔时，由于未采取这些措施，就曾发生突然出水后钻杆无法控制、顷刻之间被高压水顶出并被顶到巷道，近百米钻杆像面条一样被扭曲成麻花状，险些酿成人员伤亡事故。因此，在高压水地区施工钻孔时，防喷问题必须引起高度重视第三十八页，共191页。（六）探放水安全技术措施6.钻孔放水应根据矿井排水系统的能力，控制放水量，防止淹井。钻孔在放水前，应安排专人测定孔内初始水压；在放水过程中，也应安排专人监测放水孔出水情况，观测水量和残存水压，做好记录，及时

29、分析，直至把水放净。如果放水量突然变化，必须及时处理，并立即报告调度室；若水量突然变小，有可能是放水孔被堵塞，为了确保正常放水，可采用钻杆透孔及时处理，但未安装孔口管的不得透孔。第三十九页，共191页。（七）探放水过程中有透水征兆的处理人们在与矿井水长期斗争中积累了宝贵的经验，总结出在钻进时接近或揭露强含水体的一般征兆。在钻进时，当煤岩出现松软、来压或钻孔中的水头压力、水量突然增大以及顶钻等异常现象时，说明前方已经接近或揭露了强含水体。当遇到这种异常情况时，如果继续钻进或将钻杆拔出，极有可能造成难以控制的更大出水，以及钻杆在拔出的过程中被高压水顶出伤人事故，后果不堪设想，因此必须及时停止钻进，

30、将钻杆固定，严禁移动和起拔，钻机后面严禁站人，以免钻杆伤人。在钻孔出现涌水异常情况时，应及时将现场情况向矿调度室汇报。调度室接到上报的情况后，应立即派人监测水情。如果发现现场情况危急时，必须立即撤出所有受水害威胁地区的人员，然后采取措施进行处理。第四十页，共191页。2、洪水的危害是指汛期洪水位高于工业广场或井口标高，对井下倒灌或使地面主要生产系统（如绞车房等）不能正常工作，从而威胁矿井安全生产。集团公司杨庄矿、芦岭矿受洪水威胁。洪水水害的防治方法：井口和地面主要生产系统的标高高于当地历史最高洪水位；兴修水利；雨季防汛。 二、地表水防治1、地表水的下渗是矿井涌水量剧增的一个重要因素 地表水防治

31、挖沟排（截）洪堵塞通道河流改道铺整河床第四十一页，共191页。三、探放老空水时 间10人以上水害事故起数10人以上老空水害事故起数所占比例（%）2002年98892003年1410712004年54802005年1311852006年55100第四十二页，共191页。三、老空水探放 我国煤矿开采历史悠久，许多矿区浅部都有废弃的采空区及小煤窑，这些废弃的采空区及小煤窑积水后便形成老空水，这些老空水几何形状不规则，积水量大者可达数百万立方米，采掘工作面一旦接近或揭露时，常造成突水淹井和人身伤亡事故，对煤矿安全生产威胁很大。近年来我国煤矿水害事故透水水源主要是老空水，因此防范老空水是当前最重要的防治

32、水任务之一。 如：2010年3月28日华晋焦煤公司王家岭老空水透水事故，涉险人数153人，遇难38人。第四十三页，共191页。（一）探放老空水四个原则 主动探放原则先隔离后探放原则先堵后探放原则先降压后探放原则第四十四页，共191页。（二）探放老空水的步骤及方法1、探水前应注意的事项检查排水系统（包括水沟、水仓、排水管路、排水泵及备用排水设施等）准备堵水材料检查瓦斯检查支护情况检查煤壁检查安全退路第四十五页，共191页。2、探水起点的确定积水线探水线警戒线第四十六页，共191页。积水线外推探水线、警戒线经验数值表边界名称确定方法煤层软硬程度资料依靠调查分析判别有一定图纸资料作参考可靠图纸资料作

33、依据探水线由积水线平行外推松软100150801003040中硬8012060802535坚硬6010040602030警戒线由探水线平行外推608040501020第四十七页，共191页。3、探放水钻孔布设工艺 采用深孔、中深孔和浅孔相结合的方式探水钻孔的布置方式和巷道类型、煤层厚度与产状有关，情况不同时，布置方式也有所不同。总的说来，探水钻孔的布置从平面上看，主要有扇形和半扇形两种。第四十八页，共191页。3、探放水钻孔的布置扇形布置。巷道处于三面受水威胁的地区，进行搜索性探放老空水，其探水钻孔多按扇形布置 第四十九页，共191页。3、探放水钻孔的布置半扇形布置。对于积水肯定在巷道一侧的探

34、水地区，探水钻孔可呈半扇形布置。半扇形的钻孔向巷道一侧撒开，使巷道一侧需要保护范围内的煤层空间有钻孔控制。 第五十页，共191页。3、探放水钻孔的布置 孔口安全装置的布设一般的探放水孔都必须安装孔口止水套管。对水压高于1.0MPa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，以避免高压水顶出钻杆，喷出碎石伤人。第五十一页，共191页。4、探水与掘进配合受水威胁或预测有突水危险的地段，必须与掘进施工管理相配合，才能取得良好的放水效果。第五十二页，共191页。4、探水与掘进配合上山探水（双巷掘进交叉探水）。积水区在上方，上山巷道三面受水威胁，一般应双巷掘进。其中一条适当超前探水、泄

35、水；另一条随后，用来安全撤人。双巷之间每隔3050 m掘一联络巷，并设挡水墙，以便在其中一条上山出水时，水不会窜到另一条上山中去。联巷躲避硐室30m第五十三页，共191页。4、探水与掘进配合倾斜煤层平巷探水（双巷掘进单巷超前探水）。在倾斜煤层中掘进平巷时，一般是用上方巷道超前探水，探水钻孔布置成扇形，下方巷道为泄水巷，两巷之间每隔3050 m掘一联络巷。第五十四页，共191页。4、探水与掘进配合平巷和开切眼互相配合探水。在煤层内，准备采煤工作面时，平巷（上风道）应先探水，掘进到位置后，再施工开切眼。这样既减少开切眼掘进危险性，又减少开切眼掘进时的探水工作量。 第五十五页，共191页。4、探水与

36、掘进配合上山与下山互相配合探放水。下山巷道掘进，除防止工作面和两帮来水外，还应特别注意背后来水。当上山巷道水未消除或正在探水时，下山巷道应停止工作，待水害威胁消除后再掘进。第五十六页，共191页。4、探水与掘进配合隔离式探水。在水量大、水压强、煤层松软和节理发育的情况下，直接探水很不安全，需要采取隔离式探水，如开掘石门时，在石门中预先探放水或在巷道迎头砌隔水墙，在墙外探水。此外，当相邻煤层间距大于20 m时，还可采用隔层打孔的方法，探放另一煤层的老空水。第五十七页，共191页。（三）探放老空水的安全措施探水巷道掘进的安全措施。探水巷道必须在探水钻孔有效控制范围内掘进，探水孔的超前距、帮距及孔间

37、距必须符合设计要求。每次探水后掘进前，应在起点处设置标志，并建立挂牌制度。探水牌内容包括探水地点，钻孔情况，示意图，允许掘进距离，验收及探水、掘进施工负责人签字等。探水的上、下山及平巷，中间不得有低洼积水段。严格执行“三不放炮”制度:掘进工作面或炮眼有突水征兆时；探水孔超前距不够时；掘进工作面支架不牢固或空顶距超过规定时。第五十八页，共191页。（三）探放老空水的安全措施钻探的安全措施注意检查观测周围有无出水征兆；检查安钻场地的巷道支护和通风情况，安全无隐患方可安装钻机，钻机安装必须平稳牢固。严格按设计标定钻孔方位和倾角。钻进中发现有毒气体喷出时，应在加强通风的同时，用黄泥、木塞封堵孔口。若无

38、法处理，应立即停工，切断电源，撤人至新鲜风流巷道内。钻进时要注意判别煤岩层厚度变化并记录换层深度。遇高压水顶钻杆时，用立轴卡瓦和逆止阀交替控制钻杆，使其慢慢顶出孔口。操作时禁止人员直对钻杆站立。钻进中发现孔内显著变软或沿钻杆流水，是钻孔接近或进入积水区的象征，应立即停钻检查，若水压较大应固定钻杆（不得拔出钻杆）并记录深度。第五十九页，共191页。（三）探放老空水的安全措施放水及放水后掘进的安全措施 探到积水或水压后，应复核原有积水资料，确定放水量及放水孔个数，进一步调整排水能力，使排水能力满足要求。设堰板，指派专人监视放水情况，记录放水量，发现异常及时处理。加强放水地点的通风监测，加设甲烷报警

39、仪。放水结束后，立即核算放水量与预计积水量的误差，查明原因防止有残留积水。恢复掘进前，补孔或扫孔进行放水效果检查。掘透老空时，两侧应有掩护孔，并在有风流进出的钻孔透老空标高点以上掘进。防止积水“假放净”。第六十页，共191页。四、探放断层水据统计，矿井突水点多数出现在断裂带及其附近。采掘工作面接近或揭露含水断裂构造时，必须进行探水，防止突水事故。第六十一页，共191页。（一）断裂带突水规律断层带充水特征。含水层和煤层的对接关系。断层切割或沟通其他含水构造或水体采矿与断层导水或突水的关系第六十二页，共191页。探放断层水的原则与探查内容探放断层水的原则：采掘工作面前方或附近有导水断层存在，但具体

40、位置不清或控制不严时。采掘工作面前方或附近，预测有断层存在，但具体位置和含（导）水性不清，有可能突水时。采掘工作面底板隔水层厚度与承受水压都处于临界状态，采掘工作面影响范围内断层赋存情况不清，一旦遇到就可能突水。巷道揭露或穿越断层无突水征兆，但隔水层厚度及实际水压接近临界状态，工作面回采时可能突水。井巷工程在浅部穿越断层时已证实不含（导）水，但深部有可能突水时。根据井巷工程和断层防水煤柱留设的特殊要求，必须查明断层时。采掘工作面接近推断导水断层100 m时，或距已知含（导）水断层60 m时。采区内小断层使煤层与强含水层的距离缩短时，或采区内构造不清、含水层水压大于23MPa时。第六十三页，共1

41、91页。探放断层水的原则与探查内容断层水探查的主要内容：查明断层位置、落差、走向、倾向、倾角，断裂带宽度、充填物和充填程度，断层的导水性与富水性。查明断层两盘断裂带裂隙、岩溶发育情况、两盘对接部位的岩层及其富水性。查明煤层与强含水层的实际部距（即隔水层的实际厚度）。查明断层探水孔不同深度处的水压、水量、冲洗液消耗量，确定或判断底板水在隔水层中的导升高度。通过放水试验和连通试验查明断层导水性、富水性以及通过断层的侧向补给水量，为安全采掘和制定矿井防治水措施提供实际资料与理论依据。第六十四页，共191页。（三）探放断层水的方法断层探水方法与探老窑水方法相仿，但探水钻孔孔数要比探老窑水少，一般为3个

42、孔，钻孔布置方式按探查目的不同略有差异。探查工作面前方已知或预测含（导）水断层。一般先布置巷道掘进前方1号孔，尽可能一钻打透断层，然后再打2号、3号孔，以确定断层走向、倾向、倾角和断层的落差及两盘的对接关系。 第六十五页，共191页。（四）探放断层水的安全注意事项水压大于2MPa的断层，一般不宜沿煤层探放断层水。开孔层位必须在坚硬的岩层中，孔口管的长度、超前距离、探断层的起始点符合规定。必须使钻孔在一定的安全深度揭露断层。探水钻进之前，必须先安好孔口管和控制闸阀，进行耐压试验，达到设计承受的水压后，方准继续钻进。钻孔内水压过大时，应采用反压和有防喷装置的方法钻进，并有防止孔口管和煤（岩）壁突然

43、鼓出的措施。 揭露断层带或含水层时，孔径应小于60mm，同时采用肋骨钻头，控制孔内涌水量和防止高压水射出钻杆。钻孔终孔后，有水进行放水试验；无水进行压水试验。完成探测任务后，立即全孔注浆封闭。第六十六页，共191页。（五）断层水的预防与处理根据断层水文地质性质和通过断层导水水源的不同，断层突水及其造成的危害程度也不一样，相应的防治措施也就不同。类断层带不含（导）水。水源为孔隙、裂隙含水层水时，一般没有突水危险，掘进巷道可以直接通过，回采时可以不留防水煤柱，但需加强支护防止塌落冒顶；若水源是冲积层、薄层岩溶含水层及其他水体时，掘进巷道可通过，必须先打孔疏放其储存量，证实水压、水量不大时，再过断层

44、带，并加强支护。回采时一般可以不留煤柱。第六十七页，共191页。（五）断层水的预防与处理类断层带弱含（导）水，有可能突水的断裂带。若水源为孔隙、裂隙含水层时，一般情况下，掘进巷道可以通过，需加强支护，防止冒落。如水压、水量较大时，应先打孔疏水降压，然后再过断层，并加强支护。回采时可以不留防水煤柱，但应留防冒煤柱。若水源是冲积层、薄层岩溶含水层及其他水体时，巷道掘进时要超前探水，把水压降至安全值以下，再接近或穿过断层带。回采时如隔水岩柱不足，应留设防水煤柱。若水源为厚层强岩溶水或大型地表水体时，巷道掘进必须超前探水，无水时要做压水检查，有水时应封孔绕行或预注浆通过。回采时必须留设断层防水煤柱，水

45、压大于安全值时应疏水降压。第六十八页，共191页。（五）断层水的预防与处理类富含水或导水性强、突水可能性大的断层。水源为孔隙、裂隙含水层时，巷道掘进必须穿过断层时应超前探水、放水，把水压降至安全值以下，加强巷道支护，保护围岩的稳定性。回采前疏水降压至安全值以下，并留设防塌煤柱，以防止沿断层产生冒顶。若水源是冲积层、薄层岩溶含水层时，巷道掘进时要超前探水，钻孔无水时，用手镐掘进或放小炮通过，但需进行特殊支护，防止滞后突水。水压、水量较大时，应预注浆通过断层或留防水煤柱，回采时应按规定留设防水煤柱。若水源为厚层强含水层或大型地表水体时，巷道掘进应超前探水，并留设断层防水煤柱，不得接近或通过。若必须

46、通过时，应打探查构造和含水层勘探孔，待查明条件后绕行或预注浆过断层带。回采时探明断层位置，留足防水煤柱，必要时暂缓开采 。第六十九页，共191页。五、探放陷落柱水煤层底板为厚层石灰岩的华北型煤田，由于导水陷落柱的存在，使某些处于上覆地层本来没有贯穿煤系基底强含水层的中、小型断层或一些张裂隙，成为水源充沛、强富水的突水薄弱带，一旦被揭穿，将引起突水。若导水陷落柱直接突水，其后果就更严重。例如1984年开滦范各庄矿2171工作面陷落柱突水的最大涌水量达2053m3min，使该大型矿井在21h内被全部淹没，成为世界采煤史上最大的一次突水。 2010年3月1日骆驼山煤矿陷落柱突水，7.2万m3/h,仅

47、次于开滦范各庄的突水量。有的陷落柱不导水，有的导水。第七十页，共191页。五、探放陷落柱水由于煤系地层在地质历史时期中不断向奥灰溶洞垮落，冒落的岩块不断充填形成一个质地疏松岩溶陷落柱，导水性很强，同时由于陷落柱的赋存条件孤立而隐蔽，事前难以探查发现，防治难度极大，所以造成灾难性的岩溶陷落柱水害。第七十一页，共191页。（一）陷落柱水的探放陷落柱水探放钻孔布置及施工中，要注意如下问题：水压大于23MPa的陷落柱原则上不沿煤层布孔，应布置在底板岩层中。孔口安全装置和安全注意事项与探高压断层水要求一致。监测记录孔内水压、水量和水质变化，发现异常加密或加深钻孔，争取直接探到陷落柱。钻孔施工结束后必须注

48、浆封闭，并记录封孔情况，注浆结束压力大于区域静水压力的1.5倍。陷落柱经探查无水或水量很小，要以略大于区域静水压力进行压水试验，检验其导水性。并向深部布孔，检查陷落柱导升情况。提高岩芯采取率，及时进行岩芯鉴定，判定是断层破碎带，还是陷落柱。第七十二页，共191页。（二）陷落柱水的防治陷落柱导水性好、涌水量大的，留设防水煤柱，并对陷落柱注浆充填，切断强含水层的水源通道。区域地下水位以上的陷落柱，充填较致密，与地表无水力联系的，可少留或不留煤柱。陷落柱含导水性弱，利用探查孔注浆加固后，可不采取特殊防范措施。回采时留设防水煤柱；掘进时在安全边界外围绕行，岩巷须穿过陷落柱时，应预先全断面注浆。第七十三

49、页，共191页。桃园矿23突水事故 2013年2月3日0时20分，淮北矿业集团公司桃园煤矿南三采区1035切眼掘进工作面发生突水事故，突水量29000m3/h，事故总突水量400万立方米以上，最终淹没水位标高-52.14m，距离地表仅78m，造成全矿井被淹,1人遇难 。经探查治理，查明陷落柱长轴直径70m，短轴直径50m，柱体顶端距离煤层底板20m。第七十四页，共191页。桃园矿23突水事故1、矿井概况桃园煤矿位于安徽省宿州市墉桥区北杨寨乡，1995年11月建成投产， 2012年核定能力185万吨，矿井水文地质类型复杂，剩余可采储量7751万吨。桃园煤矿共有六个井筒，分别为主井、老副井、新副井

50、、西风井、北部井和北风井。共有二个生产水平，一水平标高-520m，二水平标高-800m。生产采区2、南三采区，准备采区北八和零采区，开拓采区1、6采区。矿井正常涌水量740m3/h，最大涌水量843m3/h。一水平中央泵房排水能力2500m3/h，水仓容积7302 m3；二水平中央泵房排水能力2500m3/h，水仓容积7890m3。矿井受第四系松散层第四含水层、煤系砂岩含水层、太原组灰岩含水层、奥陶系灰岩含水层水害威胁，历史上曾发生4次太灰水突水事故，最大突水量550m3/h。矿井建立了地下水水文动态观测系统，进行了三维地震勘探。第七十五页，共191页。桃园矿23突水事故2、1035工作面概况

51、1035工作面位于桃园煤矿南三采区南翼三区段，工作面设计走向长1223m，倾斜宽177m，平均煤厚2.9m，煤层倾角平均20，储量75.4万吨。该工作面上覆的7煤层工作面已回采结束。1035工作面机巷2012年1月开始掘进，实际施工长度1275m，与轨道巷贯通后施工至切眼下口，后调向施工切眼28m。工作面排水路线为1035切眼1035机巷1035轨道巷1033轨道石门南部大巷井底水仓，由一水平中央泵房经老副井排到地面。1035切眼沿10煤层顶板施工，采用锚杆支护，巷道为矩形断面，宽3.8m，高2.8m。第七十六页，共191页。1035切眼突水位置图突水点第七十七页，共191页。桃园矿23突水事

52、故3、突水经过2月2日中班14时10分，现场作业人员发现掘进工作面底板出水，水量10m3/小时，矿调度所当即安排停止作业、撤人、疏通水路，并派技术人员下井查明情况。15：30，技术人员到现场后，发现掘进工作面向后8到12m处底鼓，出水量30m3/h；随后水量逐渐增大，18：55达到150至200m3/h，矿安排南三采区作业人员全部撤至安全地点。当天晚上，矿及时召开了水情分析会，认为出水水源是太灰水的可能性较大，安排夜班继续加强水情观测，疏通水路，在通往二水平的巷道口构筑拦水坝，防止出水冲入二水平生产系统，加强一水平中央泵房排水泵的检修与维护，保证足够的抗灾能力。夜班南三采区其他人员在井口待命，

53、矿带班领导到1035轨道巷指挥协调。1035切眼出水点的水量一直稳定在200m3/h左右，到3日0：20，在井下观测水情的技术人员听到巷道里面有“砰、砰”的响声，水雾很大，同时水量剧增，现场人员汇报后立即沿机巷向外撤离。第七十八页，共191页。桃园矿23突水事故突水水流线路动画第七十九页，共191页。桃园矿23突水事故4、抢险救灾情况矿长在矿调度室当即命令井下全部撤人，同时安排开启一、二水平泵房全部水泵，以最大的排水能力保证人员撤退时间。当班井下作业人员共444人，其中一水平200人、二水平169人，北部井75人。一水平83名在老副井井底车场待命人员立即升井；零采区63人由西风井撤离；南三采区

54、下口15名清理水沟人员、运输区4人从老副井升井；2名现场指挥的矿领导待现场人员撤离后最后升井；一水平泵房5名值守人员经管子道沿老副井梯子间撤离；矿带班领导从南三采区撤离途中，沿途组织零散作业人员26人，经南三采区人行上山，沿总回风巷，步行8公里，历时5小时30分，最后从北部井安全升井。第八十页，共191页。桃园矿23突水事故人员撤离线路动画第八十一页，共191页。桃园矿23突水事故二水平158人由新副井撤离，1026联巷掘进工作面8人步行至总回风巷，经西风井升井；6采区1名皮带机司机由北部井撤离；二水平泵房司机1人从新副井升井。正在1024工作面巡检的瓦检员沿2采区人行上山，经一水平总回风巷到

55、达西风井，在救护队员协助下，于日8时从西风井安全到达地面。北部井75人从北部井撤离。主井下口箕斗硐室打点工，于日10时15分，从主井采用吊篮，历经个小时，营救成功最后升井。至此，当班井下作业人员444人，443人安全升井，仅一水平炸药库管理员1人下落不明。4月18日排水复矿到一水平后，在一水平炸药库内发现该失踪人员，已遇难。第八十二页，共191页。桃园矿23突水事故井下视频监控显示，3日0：33，一水平炸药库进水；0：35，一水平调度站水量剧增；0：52，一水平泵房进水， 1：09泵房被淹。1：53，二水平泵房进水，2：11泵房被淹。突水事故发生后，安徽省委书记、省长迅速作出指示，要全力以赴救

56、援，把矿工生命安全放在第一位，把损失降到最低；分管副省长、安徽煤矿安全监察局、省安全监管局、省国资委、省经信委煤炭办、淮北市委市政府、宿州市政府主要领导赶赴现场指导事故救援工作。淮北矿业集团及桃园煤矿立即启动事故应急预案，成立应急救援指挥部，组织井下人员撤离，搜救未升井人员，并组织淮北矿业集团军事化救护消防大队等相关部门开展抢险救援工作。2月4日20：24，井下水位升至-400.45m，鉴于已不具备安全施救条件，事故抢险救援工作停止，矿井转入突水灾害治理。第八十三页，共191页。桃园矿23突水事故5、事故原因分析根据出水量、水位动态、水质检测等资料，调查组分析认定，出水水源为奥灰水，出水通道为

57、隐伏导水陷落柱。桃园矿南三采区勘探控制程度满足矿井地质规程要求，2004年进行了地面三维地震勘探，突水点区域未发现落差大于5m的断层和发育至煤层的陷落柱等地质构造异常。 本起事故为奥灰水从煤层底板涌出的突水事故。突水地点位于1035切眼后方12米至机巷之间，突水来势迅猛、水量巨大。2月3日1：53至6：10所淹没巷道体积1275000m3，据此推算突水量达29000m3/h，事故总突水量400万m3以上。事故直接原因是10煤层底板存在隐伏陷落柱，当1035切眼接近该陷落柱时，在承压水和掘进扰动作用下，奥陶系灰岩承压水突破有限隔水岩柱形成集中过水通道，造成底板突水。第八十四页，共191页。桃园矿

58、23突水事故间接原因：一是防治水技术管理不到位，对奥灰水害认识不足。矿井水文地质类型划分报告提出，矿井内发现有岩溶陷落柱存在，其分布规律不清，但未引起高度重视，未采取探查和防范措施。1035切眼出水后，主观上按照太灰突水进行处置。防治水技术手段不到位。2004年常规三维地震勘探显示有2个异常区，将火成岩侵入作为唯一解释。矿井未建立水害预警系统，地下水动态观测数据反馈时间间隔较长，不能及时为水情分析提供技术支持。工作面设计管理不严格。1035机巷设计长1223米，实际施工1275米。变更设计仅由矿技术科提出方案，经掘进副总工程师签字同意，未按规定程序审批。二是重大险情应急处置不当。虽然及时组织人

59、员有序撤离，但仍存在水情报告不及时，水源分析不及时，水量观测不准确，通知撤人不彻底的问题。第八十五页，共191页。桃园矿23突水事故三是应急救援管理不到位。桃园煤矿安全生产事故应急预案及现场处置方案内容不全面、针对性不强，无矿井出现重大突水险情时通知撤人的方式、路线等内容，未按规定组织应急演练。四是安全教育培训工作不到位。2012年未按规定组织专门的全员安全教育培训，日常安全教育培训中防治水内容较少。五是对桃园煤矿防治水工作检查指导不力。未督促和指导桃园煤矿对10煤层底板可能存在的隐伏陷落柱进行分析、探查。事故调查组认定，这是一起因防治水安全技术管理不到位、现场应急处置不当导致的较大责任事故。

60、对桃园煤矿及18名相关责任人进行了经济处罚和行政责任处理。第八十六页，共191页。桃园矿23突水事故6、防范措施一是按照煤矿防治水规定和安徽省有关煤矿防治水工作规定，结合本次突水事故原因和煤矿实际，对防治水安全技术管理规定和安全技术措施进行补充、修改和完善。二是在受水害威胁严重的区域开采，按照“一矿一策”、“一面一策”的要求，编制防治水设计和安全技术措施，并组织专家论证。在受灰岩承压水威胁的区域，必须采取物探先行、钻探验证的方法，查明水文地质条件。三是加强防治水技术管理，配备防治水副总工程师；开展奥灰水勘察研究；制定隐蔽型构造精细探查的方案和防范措施；建立区域水化学分析实验室；强化水害防治工作