下组煤集中皮带大巷探水设计及施工方案.doc

下组煤集中皮带大巷探放水设计与施工方案 为了保障下组煤集中皮带大巷掘进工作面安全生产,防止透水、突水事故的发生。我矿严格执行“安全第一、预防为主、综合治理、整体推进”的安全生产方针，按照“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则和“掘探分离”管理规定，并严格执行“物探先行、化探跟进、钻探验证”综合探测手段，着力构建“探测超前、预报准确、防治达效、管理到位”的防治水工作体系，特根据煤矿防治水规定和柳煤字【2013】186号文关于全县煤矿水害治理大会战实施方案的通知等，特编制下组煤集中皮带大巷探放水设计与施工方案。第一节 工作面概况一、工作面的位置1、地面位置下组煤集中皮带大巷掘进工作面地表对应位置位于双枣疙瘩东北方向，地表属黄土丘陵区，沟壑纵横无任何建筑物，地面标高为963-1032m。 2、井下位置下组煤集中皮带大巷掘进工作面位于下组煤一采区，工作面底板标高为595.5-562m。二、工作面的设计参数 下组煤集中皮带大巷全长为679.5m，以方位角3310419，水平掘进40m，再以-10的坡度掘进185m进入9#煤层，然后再以0.48沿9#煤层顶板掘进。开口设计标高为+595.5m，开口坐标X=4135794.17，Y=37494848.96，设计断面为半圆拱型断面，宽4.5m高3.45m，支护形式为C20砼锚网喷+锚索联合支护。附图1：巷道布置示意图三、相邻矿井及工作面周围的采掘情况1、工作面周围的采掘情况 该工作面位于8-1#煤层上部，距8-1#煤层顶板5.5m，南面为回风暗斜井，东、西、北面均为实体层，上部为我矿上组煤4#煤层12盘区120403采空区。2、周边相邻矿井情况 根据周边相邻矿井调查图纸资料显示，我矿相邻山西柳林兴无煤矿有限责任公司、华晋焦煤沙曲煤、山西焦煤汾西矿业贺西煤矿及山西柳林联盛哪哈沟煤业有限公司下组煤未进行开拓开采，只有东北面山西柳林联盛郭家山煤业有限公司开拓下组煤且相距该工作面距离较远，相邻矿界处为实体煤，因此不会影响到我矿的正常安全生产。四、计划开工日期该掘进工作面计划于2016年1月开始施工 。五、工作面地质构造及赋存情况根据山西柳林金家庄煤业有限公司生产矿井地质报告分析，井田地层呈单斜构造，结构简单，煤层大致为东南-北西走向，倾南向西，煤层倾角37，根据新建进风斜井掘进时揭露的地层分析，本工作面地质构造属简单类型。 依据地质报告说明书分析，该开拓层为古生界石炭系上统太原组，地层结构简单，倾角为37，普氏硬度为23，地层层理节理较为发育。依据ZK3-4钻孔柱状图分析8-1#煤与8-2#煤之间有1.15m的砂质泥岩，8-2#煤与9#煤层层间距约为12.5m。该工作面在距8-1#煤层顶板5.5m 开拓，根据新建进风斜井掘进时揭露分析，该工作面沿岩层开拓，在开拓过程中会穿过中粒砂岩和细粒砂岩等岩层。第二节 矿井地质概况一、地层 井田内地表大部分被第三系上新统（N2）、第四系中-上更新统（Q2+3）所覆盖，基岩仅在沟谷、沟谷下部两侧出露。据钻探揭露地层的层序由老至新有：奥陶系中统上马家沟组(O2s)、峰峰组（O2f）；石炭系中统本溪组（C2b）、上统太原组（C3t）；二叠系下统山西组（P1s）、下石盒子组（P1x），上统上石盒子组(P2s)；第三系上新统；第四系中-上更新统。现结合钻孔资料，将本次揭露的地层由老到新分述如下：（一）奥陶系中统上马家沟组(O2s)根据L31号水文孔得知，上马家沟组揭露厚度108.92m。根据区域资料知，本组岩性以灰色、深灰色中厚层状石灰岩为主，矿物成分以方解石为主。（二）奥陶系中统峰峰组(O2f)连续沉积于上马家沟组地层之上。L30、JZ1钻孔分别钻进101.06m、104.63m未完全揭露本组地层，L31孔揭穿该地层，揭露厚度114.31m，贺西矿H6孔揭露厚度138.40m。据钻探资料，本组下、中部多为浅灰、灰白色泥灰岩，夹厚层状硬石膏层；上部为中厚巨厚层状灰白、深灰色石灰岩，隐晶质微晶或泥晶结构，岩石致密、坚硬、质纯，矿物成分以方解石为主，次为白云石，含燧石、黄铁矿结核及晶粒，变形层理及岩溶裂隙较发育，多为方解石脉充填。局部厚层灰岩中夹薄层泥质灰岩。（三）石炭系中统本溪组(C2b)平行不整合于奥陶系中统峰峰组地层之上，以山西式铁矿及铝质泥岩为底界，K1砂岩底为顶界。L30、L31、JZ1号钻孔均钻穿本组地层，厚15.3231.0 m，平均23.11m。下部为浅灰色、灰色铝质泥岩、灰黑色泥岩、砂质泥岩及灰白色细粒砂岩，含丰富黄铁矿结核，菱铁质泥砾，底部为铝铁矿薄层；上部为浅灰色泥岩、砂质泥岩，含石灰岩，石灰岩中生物化石较丰富，灰岩下部含煤线。（四）石炭系上统太原组(C3t)零星出露于井田东南边界的沟谷中。连续沉积于下伏本溪组地层之上，以石英砂岩K1为底界，K3砂岩底为顶界，为本区主要含煤地层之一。厚80.9104.74m，平均91.6m。按沉积环境和岩性特征，将本组分为上、中、下三段，分述如下：1、 下段：由K1砂岩底至8#煤层顶（L1石灰岩）。为一套灰至灰黑色细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩组成的碎屑岩段，夹01层不稳定的生物碎屑灰岩，含煤3层，自上至下为8#、9#可采或局部可采的主要煤层。厚度40.743.55 m，平均厚度41.73m。2、中段：由L1灰岩底至L5灰岩顶，厚22.6237.60m，平均28.82m。岩性主要由35层灰色生物碎屑泥晶、隐晶石灰岩夹深灰至灰黑色泥岩、砂质泥岩和少量薄层粉砂至细砂岩，含煤2层，自上而下为6#、7#煤层，均为零星可采或不可采煤层。3、上段：由L5灰岩顶界至K3砂岩底，厚3.555.83m，平均4.9m。岩性以灰色至深灰色泥岩、砂质泥岩为主，含菱铁质及黄铁矿结核。（五）二叠系下统山西组(P1s)出露于井田西侧沟谷中。与下伏太原组地层呈整合接触，以K3砂岩底为下界，K4砂岩底为上界，为井田内另一主要含煤地层。厚度40.7567.85m，平均厚47.81m。岩性为灰色深灰泥岩、砂质泥岩、粉砂岩为主，含煤35层，其中3、4号煤层为稳定可采的主要煤层。本组底部的中-粗粒砂岩(K3)层位稳定，灰色-深灰色，厚层状，成分以石英为主，分选性差，由下而上粒度从粗到细，底部一般为薄层细砾岩，砾径5l0mm，常含大量煤屑，厚2.5012.43m，平均7.76m。（六）二叠系下统下石盒子组(P1x)出露于井田中东部的山谷中。该组以K4砂岩为底界，以K6砂岩底为顶界，连续沉积于山西组地层之上（整合接触）。根据区域资料知，岩性以灰-灰绿色石英砂岩、长石石英砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及泥岩为主，偶夹薄煤线。厚度66.12102.18m，平均81.93 m。本组地层以河流湖泊相沉积为主，属陆相沉积，按沉积环境和岩性特征可分为上、下两段，分述如下：（1）下段：K4砂岩底至K5砂岩底，厚29.9570.10m，平均46.45m。岩性以灰色深灰色砂质泥岩及泥岩为主，夹少量砂岩，含煤线03层，极不稳定。底部K4砂岩为灰白色深灰色中厚层状中粗粒长石石英砂岩，成分以石英为主，长石次之，含岩屑、云母及重矿物，夹炭质或有机质条纹和泥质包体，具脉状层理及交错层理。（2）上段：K5砂岩底至K6砂岩底，厚23.9551.50m，平均37.73m。岩性以灰灰绿色砂岩为主，顶部为灰灰绿色夹紫色斑块的含铝质泥岩(俗称桃花泥岩)，是野外确定K6砂岩良好的辅助标志。（七）二叠系上统上石盒子组(P2s)井田西部的沟谷中零星出露。以K6砂岩与下伏地层呈整合接触，本组地层残存不全。根据区域资料知，岩性以灰色、灰绿色、紫红色、紫色砂岩、砂质泥岩、泥岩组成，由下向上紫色色调渐浓。本井田仅残存下段、中段。1、下段：主要为灰绿色、灰白色砂岩夹深灰色及紫红色泥岩、砂质泥岩，厚82.78106.45m，平均98.94m。底部K6砂岩厚2.405.00m，平均3.40m，为灰至灰白色厚层状中粗粒长石石英砂岩，泥质胶结，含砾。2、中段：厚40.00116.23m，平均91.40m。主要为紫红色砂质泥岩夹灰色、绿灰色砂岩及灰黑色泥岩。砂质泥岩多呈团块状，水平层理发育，夹泥岩条带，层面上有云母片。（八）上第三系上新统（N2）广泛分布于井田内的沟谷中，岩性主要为棕红色至浅棕红色粉砂粘土、亚粘土夹钙质结核，其次为砂砾石，杂色粘土及泥灰岩、灰岩。底部常为胶结松散的砾岩，棱角状及次圆状，磨圆度及分选性极差。厚度为4.0094.50m。与下伏各组地层呈角度不整合接触。（九）第四系中-上更新统 (Q2+3)不整合于各时代地层之上，广泛分布于井田内的梁、垣、峁和半坡上。由浅红、黄红色砂质亚粘土及亚砂土组成。垂直节理发育，地貌上易形成陡壁、黄土柱及天生桥。二、含煤地层（一）8-1号煤层位于太原组中下部，上距K3砂岩36.97-51.26m，平均42.32m。距4号煤层58.95-70.86m，平均62.83m。煤层厚度稳定，厚0.70-1.14m，平均0.90m。煤层结构简单，不含夹矸。顶板岩性为L1石灰岩，厚1.04-9.16m，平均3.82m，局部有一层炭质泥岩伪顶；底板岩性为泥岩、炭质泥岩。为井田内稳定的全区可采煤层。（二）8-2号煤层位于太原组中下部，上距8-1号煤层0.78-1.66m，平均1.08。煤层厚度稳定，厚0.80-1.16m，平均0.96m。结构简单，一般不含夹矸，偶含1层夹矸。顶板为泥岩、炭质泥岩；底板为泥岩、砂质泥岩。为井田内稳定的全区可采煤层。（三）9号煤层位于太原组中下部，上距8-2号煤层5.99-11.97m，平均7.32m。煤层厚度为3.01-5.38m，平均4.24m，见9号煤层厚度等值线图。结构复杂，含1-4层夹矸，夹矸厚0.21-1.23m。直接顶板为泥岩、砂岩泥岩，厚度3.34-9.72m，平均7.06m，有时为炭质泥岩伪顶，厚0.28m左右；底板岩性为泥岩、砂质泥岩，炭质泥岩。为稳定的全区可采煤层。三、构造 根据山西柳林金家庄煤业有限公司生产矿井地质报告分析，下组煤一采区集中皮带大巷地层总体上为一单斜构造。走向为西北东南，倾向西南，地层倾角平缓， 37。无断层及陷落柱等构造，属简单类。四、岩浆岩 根据3、4号煤层开采已揭露巷道井田内未发现有岩浆岩侵入。 综上所述，本井田构造属简单类型，因此推测下组煤一采区无任何地质构造，属简单类型。第三节 矿井水文地质一、水文地质概况依据山西柳林金家庄煤业有限公司矿井水文地质类型划分报告可知，本工作面所属下组煤石炭系太原组，其直接充水水源是灰岩含水层，根据ZK3-4水文孔资料，钻孔单位涌水量为0.00083L/sm，属弱富水含水层。但其含水层的富水性与奥灰水一样也有其不均一性，一般浅埋区、裂隙发育，补给条件较好富水性相对较强，深埋区则富水性相对较差。充水含水层以裂隙充水为主，本井田水文地质类型属中等类型。二、含水层 （一）、主要含水层 1、奥陶系峰峰组岩溶裂隙含水层根据矿井补充勘探报告可知，我井田内奥灰峰峰组顶板埋深一般在286.19-499.68m左右，该组地层厚度101.06-116.17m，平均厚度111.97m，主要由石灰岩、角砾状灰岩、泥质灰岩及石膏岩、膏溶角砾岩等组成。含水层以其二段纯灰岩为主，含水层厚度一般为20.95-40.55m，其岩溶裂隙的发育程度随埋藏的加深而减弱，岩溶裂隙发育程度一般较差，从而导致了井田内奥灰峰峰组含水层的富水程度在深埋区很弱，浅埋区富水性稍强。但也属中等富水含水层。2、石炭系太原组碎屑岩及碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层太原组是下组煤的赋存地层，主要含水层为灰岩和中粗粒砂岩，灰岩单层厚度1.25-12.2m，累计厚度20-30m左右，其中最下一层灰岩是8#煤层的直接顶板，同时也是下组煤的直接充水水源，太灰含水层富水性在井田中部较差，东部和西部的富水性较好。根据ZK3-4水文孔资料，钻孔单位涌水量为0.00083L/sm，属弱富水含水层。但其含水层的富水性与奥灰水一样也有其不均一性，一般浅埋区、裂隙发育，补给条件较好富水性相对较强，深埋区则富水性相对较差。3、二叠系山西组碎屑岩裂隙含水层该含水层以中粗砂岩为主。跟据ZK3-4水文孔资料，该含水层厚10.9m，钻孔单位涌水量为0.00034L/sm，属弱富水含水层，水质类型为HCO3-SO42 -Na+型，矿化度0.62g/L。 （二）、主要隔水层1、石炭系中统本溪组泥岩隔水层我井田本溪组地层平均厚27.37m，岩性以泥岩、粘土岩、铁铝岩为主，夹薄层石灰岩，隔水性能较好，区域稳定连续，加之9#煤下无煤段总厚达53.67m，是主采9#煤与奥陶系岩溶水间重要的隔水层。2、二叠系中统上、下石盒子组泥岩隔水层本组隔水层厚度较大，由数层泥岩和砂质泥岩组成，呈平行复合式结构垂直分布，裂隙不发育，为山西组顶部的隔水层，对松散岩类孔隙水与风化裂隙水的下渗起着良好的隔水作用。三、矿井主要水害类型及发生突（透）水事故情况 （一）、受采掘破坏或影响的裂隙、岩溶含水层1、地表水对矿井影响程度井田内地表无常年性河流，大气降水对第四系松散岩类含水层补给条件差，其富水性弱。煤层采动裂隙达不到地表。2、煤层直接充水含水层受采掘破坏对矿井影响程度井田内煤系地层各含水层富水性弱，煤层采动裂隙虽破坏了隔水完整性，导水裂隙带沟通了含水层之间无联系，但由于含水层富水性弱，含水层对矿井充水，并不能使矿井涌水量有较大变化，对矿井充水影响不大。 （二）、采空区积水下组煤集中皮带大巷掘进工作面地质条件简单，8#煤层与4#煤层层间距平均为60m，故下组煤集中皮带大巷在掘进过程中不受上组煤采空积水威胁。 （三）、发生突（透）水事故情况本矿井从未发生过突（透）水事故。四、矿井正常、最大涌水量及矿井目前涌水量情况 根据水文地质条件及充水因素分析，通过收集井下实际涌水量，并委托山西公信安全技术有限公司于2015年5月对我矿主排水系统进行检验，检验结果为合格，矿井目前上组煤涌水量正常为20.8m/h，最大为33.8m/h。下组煤集中皮带大巷有异常时预计最大涌水量为20m/h。五、矿井主要排水系统能力及完善情况 在上组煤主斜井井底建有总容量为1600m的主、副水仓。中央水泵房安装4台MD85-458型矿用耐磨多级离心式水泵，两台备用，一台检修，一台使用，配用YB315S2-4矿用隔爆型异步电动机，电机功率160KW。两趟219*4无缝排水管路，沿管子道、主斜井敷设，将水排至地面矿井污水处理站；在正常涌水时一趟工作，一趟备用，最大涌水量时，两趟同时工作；另增加一套ZQ-IIIY型水仓自动清挖设备，进行内外水仓清掏。且所排污水全部经过污水处理站净化，实现了污水零排放。第四节 工作面及其周边水文地质概况一、工作面顶板主要含水层与工作面的空间结构分布关系及工作面顶板水威胁情况 （一）充水水源 1、地表水 下组煤集中皮带大巷对应地表内无常年性河流通过，较大沟谷仅在雨季有短暂的流水通过，沟中水量很小，多为间歇性小水流，只有在洪水期才有大的洪流通过。矿井各井口标高高于所在位置历年最高洪水位线标高。 2、大气降水 井田内为大陆性半干旱气候。春季干旱无雨，夏季炎热多雨，秋季温度适中，冬季寒冷干燥。降水量为374.4577.7mm，大多集中在78月份，年平均蒸发量1711mm，蒸发量大于降水量。大气降水对地下水的补给条件差。 （二）、含水层 1、新生界松散岩类孔隙含水层。该含水层包括上第三系上新统和第四系中、上更新统以及全新统地层。上第三系上新统地层广泛出露于勘探区内沟谷两侧，含水层为底部的半胶结状砾石层，连续性较差，补给条件差，且厚度不稳定，故富水性差异较大，属弱富水含水层。第四系中、上更新统地层多分布在梁峁之上，降水多形成地表径流，该含水层多为透水而不含水岩层，局部含上层滞水，水量微弱，对地下水补给有限。第四系全新统地层分布在沟谷之中，含水层主要为砂砾石层，含水层厚度小，属弱富水含水层。 2、二叠系山西组以及山西组以上碎屑岩裂隙含水层。含水层以中粗砂岩为主，属弱富水含水层。井筒内涌水绝大部分来自山西组含水层。该含水层是3、4#煤层直接充水水源，由于其富水性弱，对矿井充水影响不大。 3、石炭系上统太原组碎屑岩及碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层。太灰水含水层的岩溶、裂隙发育程度一般较弱，仅见小型溶孔或溶蚀裂隙，且其连通性和开启程度较差。 影响下组煤集中皮带大巷掘进情况的顶板含水层主要为顶板太灰水含水层，其充水含水层以裂隙充水为主。根据ZK3-4水文孔资料，钻孔单位涌水量为0.00083L/sm，属弱富水含水层。二、工作面底板主要含水层与工作面的空间结构分布关系、各含水层的水压、水位观测资料、工作面受底板承压水威胁情况1、奥陶系岩溶裂隙含水层。奥陶系灰岩在井田内属深埋，峰峰组地层中就有较好的含水层，属中等富水含水层。上、下马家沟组地层岩溶裂隙发育，是奥灰岩的主要含水层，富水性强。井田内奥灰水位标高为806809m，该工作面底板标高在595.5-562m之间，由此可见，下组煤集中皮带大巷处于奥灰水水位之下，存在带压开采问题。本次采用突水系数来分析奥灰水突水危险性。计算公式：Ts =P/M其中：Ts突水系数（MPa/m）；P隔水层承受的水压（MPa）；M隔水层厚度（m）；该工作面最低底板等高线标高为562m，根据ZK3-4钻孔柱状图可知下组煤集中皮带大巷掘进工作面距奥灰顶面的距离为71.29m。下组煤集中皮带大巷掘进工作面最大突水系数为：Ts 8=（809-562+71.29）0.0098/71.29=0.043（MPa/m）经计算，该工作面最大突水系数为0.043MPa/m，下组煤集中皮带大巷掘进工作面突水系数小于受构造破坏块段突水系数临界值0.06MPa/m，奥灰水突水危险性较小。2、根据山西柳林金家庄煤业有限公司水文地质补充勘探报告可知：影响下组煤集中皮带大巷掘进情况的底板含水层主要为奥灰含水层，奥灰水含水层对8#煤层底板突水系数为0.0070.047Mpa/m，8#煤层到奥灰水含水层隔水层厚度的变化范围为68.2377.38m。因此奥灰水含水层不会对本工作面的正常掘进造成影响。现阶段我矿水文在线监测监控系统已处于运行阶段，由水害防治中心派专人负责，对我矿L30和L31水文钻孔进行在线监测。三、工作面受含水层威胁情况分析根据山西柳林金家庄煤业有限公司水文地质补充勘探报告以及现有的地质资料、水文资料可知：太灰水含水层、奥灰水含水层不会对本工作面的正常掘进造成影响。四、工作面受其它水体威胁情况分析 下组煤集中皮带大巷掘进工作面上部无河流、水库，工作面内无断层、钻孔、陷落柱等，故下组煤集中皮带大巷掘进工作面不受其它水体威胁。五、工作面涌水量预计方法及预计结果下组煤集中皮带大巷掘进工作面在生产期间正常涌水量为1.2m3/h，最大涌水量1.5m3/h，其水源主要来源于冲洗巷道、全断面喷雾降尘、及探水时产生的水，涌水量较小，随煤（矸）带走不会造成太大的影响。第五节 探放水设计及施工技术要求一 、探水钻孔设计依据及目的 （一）下组煤集中皮带大巷探水钻孔设计依据： 根据下组煤集中皮带大巷设计位置，结合煤矿防治水规定、矿井水文地质类型补充勘探报告及ZK3-4号地质钻孔等资料进行设计。 （二）目的： 1、探测正前方、左右帮及下层岩性含水层情况，对下组煤集中皮带大巷是否存在威胁。2、查明下组煤集中皮带大巷前方地质构造。3、探测是否有导水裂隙带和导水构造。4、保证下组煤集中皮带大巷在安全范围内组织施工。二、探放水物探的技术参数确定及施工技术要求根据煤矿防治水规定在岩层中探放水，在水头压力小于1.0MPa时超前水平距不小于10m，在煤层中探放水，在水头压力小于1.0MPa时超前水平距不小于30m。下组煤集中皮带大巷掘进工作面位于我矿下组煤层一采区，掘进过程中坚持“物探先行、化探跟进、钻探验证”。地测防治水科随时观察工作面的水文地质变化情况，随着地质条件的变化异常，及时组织对探放水方案进行补充修改。1、物探设备的结构及基础参数 根据目前施工情况及煤矿防治水规定，拟采用安徽惠洲地下灾害研究设计院研究的型号为YCS-40A矿用瞬变电磁仪。YCS-40A矿用瞬变电磁仪探测系统是由“井下”和“地面或室内”两大部分组成的。其中，井下部分主要由YCS-40A矿用瞬变电磁仪、发射线圈（简单设备）、接收线圈（简单设备）组成的，设备是本质安全型设计，并通过国家煤矿安全机构的防爆性能检测和安全认证。地面或室内部分主要是由PC机、仪器电源适配器（充电器）、USB数据线和二次磁场子波行数据分析与处理软件组成的，其主要功能是对地质二次磁场探波形数据的转储、深度分析处理和形成成果报告文件，地面或室内部分的所有设备严禁在井下工作与使用。YCS-40A矿用瞬变电磁仪探测有效距离为120米以内。2、探测方法原理介绍（1）基本原理瞬变电磁法属时间域电磁感应方法。其探测原理是：在发送回线上供一个电流脉冲方波，在方波后沿下降的瞬间，产生一个向回线法线方向传播的一次磁场，在一次磁场的激励下，地质体将产生涡流，其大小取决于地质体的导电程度，在一次场消失后，该涡流不会立即消失，它将有一个过渡(衰减)过程（见图3-1、3-2）。该过渡过程又产生一个衰减的二次磁场向掌子面传播，由接收回线接收二次磁场，该二次磁场的变化将反映地质体的电性分布情况。如按不同的延迟时间测量二次感生电动势V(t)，就得到了二次磁场随时间衰减的特性曲线。如果没有良导体存在时，将观测到快速衰减的过渡过程；当存在良导体时，由于电源切断的一瞬间，在导体内部将产生涡流以维持一次场的切断，所观测到的过渡过程衰变速度将变慢，从而发现导体的存在。 图3-1 回线中阶跃电流的磁力线 图3-2 半空间中的等效电流云图 瞬变电磁场在大地中主要以扩散形式传播，在这一过程中，电磁能量直接在导电介质由于传播而消耗，由于趋肤效应，高频部分主要集中在地表附近，且其分布范围是源下面的局部，较低频部分传播到深处，且分布范围逐渐扩大。 传播深度： （1） 传播速度： （2） 为传播时间，为介质电导率 为真空中的磁导率。瞬变电磁的探测度与发送磁矩覆盖层电阻率及最小可分辨电压有关。 由（2）式得： （3）时间与表层电阻率,发送磁矩之间的关系为： （4）M为发送磁矩，为表层电阻率，为最小可分辨电压，它的大小与目标层几何参数和物理参数，还有和观测时间段有关。联立（3）（4）式，可得：（5）上式为野外工程中常用来计算最大探测深度公式。瞬变电磁的探测度与发送磁矩，覆盖层电阻率及最小可分辨电压有关。采用晚期公式计算视电阻率： (6) 式中 （2）探测方法 由于瞬变电磁法探测线圈法线方向为灵敏探测方向，因此，将发射接收线圈贴近于迎头或侧帮，则探测的电阻率变化主要反映该法线方向电性参数赋存情况。对于巷道迎头超前探测，如图3-3所示，线圈贴近迎头，法线方向指向迎头前方，移动距离通常为0.5米；在迎头拐角外，可调整一定角度向迎头侧前方探测，形成扇形观测系统。图3-3 巷道迎头面瞬变电磁探测布置示意图 （3）现场测点布置每次现场探测100m，允许掘进70m，预留30m超前距离进行下一次探测，保证巷道的安全掘进。现场布置情况如下： （图3-4） （图3-5）图3-4 瞬变电磁探测方向示意图 图3-5 探测测点布置示意图每次探测位置为下组煤集中皮带大巷当日迎头，每个探测方向从左向右分别以60、45、30、0（0方位5个探测点）共11个测点（图2-5）；每个测点分2个方向（0、30）对巷道顶板、顺层进行探测，共计22个测道。（图2-4） （4）现场探测要求 1）、去除迎头铁器干扰；2）、探测期间工作面机电设备需保持断电状态；3）、探测前如有积水，需排除；4）、尽量保持迎头无浮矸（以保证线圈能正常、最大展开）。 （5）探测结果分析采用统一的计算软件，计算手段进行处理，对无法排出的干扰进行矫正，前两次对数据结果与实际结果进行对比分析，确定富水区的阻值分布，对后续的探测结果进行指导。 （6）异常区验证情况目前我矿采用矿用瞬变电磁探测相对富水区阻值为10以下，前一次采用该参数进行定位，对小于10的区域采用钻探手段进行验证，具体钻探参数，根据探测结果与地质资料进行综合分析确定。对巷道实际掘进情况、钻探验证情况与物探资料进行对比分析，确定下组煤集中皮带大巷矿用瞬变电磁相对富水区阻值，对以后工作进行指导，给生产带来更多的技术指导。该次物探无异常时经钻探验证相对低阻异常区无异常，掘进队组可安全掘进70m。探放水工作流程：停止作业-任务接收-工作安排-信息接收-下达恢复生产。三、探水设备结构及主要技术参数 我矿现有钻探设备：钻机为ZYW-1200型煤矿用全液压坑道钻机为无极调速钻机。由泵台、操作台、动力头、机架、立柱、钻具等7部分组成。探放水设备配备表设备名称型号数量钻机ZYW-12001台钻孔深度200m钻杆50mm100根（1.5m）钻头75mm泥浆泵BW-150G1台封孔管89mm无缝钢管2根风动泵BQG-450/0.22台（1台备用）管路3吋电话2部瞬变电磁仪YCS-40(A)1台四、探放水钻探设计及参数 先采用YCS-40A矿用瞬变电磁仪,全方位勘探一次，因该工作面在岩层中开口，故在掘进岩层段时每90m探测一次，如无异常时在该工作面迎头超前布置两组钻孔，其中一组为3个钻孔，孔口距底板1.5m，另一组为1个钻孔，孔口距底板3m，竖直角依次为0、-10、0.48探测顺层，钻孔呈扇形布置。施工巷道名称：下组煤集中皮带大巷 标 高：根据设计剖面图预计，标高在595.5-562m范围内。 层 位：下组煤层 水害类型：灰岩水、奥灰水5、 钻孔布置参数钻 探 距 离：100m 超前距：10m 允许掘进距离：90m 帮 距：21m1、物探无异常岩层段钻孔布置 .1#孔：距底板1.2m，水平方位：3310419竖直角：0、-10，孔深：100m； .2#孔：距底板1.2m，水平方位：3210419，竖直角：0、-10，孔深：101.86m； .3#孔：距底板1.2m，水平方位：3400419，竖直角：0、-10，孔深：101.86m。 (4).4#孔：距底板2.7m，水平方位：3310419竖直角：0、-10，孔深：100m； 附图9：物探结果无异常时下组煤集中皮带大巷岩层段探放水钻孔示意图 如岩层段物探结果有异常时根据煤矿防治水规定第九十四条要求设计布置钻孔。在下组煤集中皮带大巷工作面迎头超前布置两组水平孔，其中一组17个钻孔，距离底板1.5m，另一组5个钻孔，距离底板3m，竖直角依次为-10探测顺层，钻孔呈扇形布置。 钻探距离：100m 超前距：10m 允许掘进距离：90m 帮 距：21m1、 物探有异常钻孔布置 1#孔：距离底板1.2m，水平方位：3310419，竖直角：0、-10，孔深：100.92m； 2#孔：距离底板1.2m，水平方位：3300419，竖直角：0、-10，孔深：100.86m； 3#孔：距离底板1.2m，水平方位：3290419，竖直角：0、-10，孔深：100.91m； 4#孔：距离底板1.2m，水平方位：3280419，竖直角：0、-10，孔深：100.52m； 5#孔：距离底板1.2m，水平方位：3270419，竖直角：0、-10，孔深：100.33m； 6#孔：距离底板1.2m，水平方位：3260419，竖直角：0、-10，孔深：100.15m； 7#孔：距离底板1.2m，水平方位：3250419，竖直角：0、-10，孔深：100.04m； 8#孔：距离底板1.2m，水平方位：3240419，竖直角：0、-10，孔深：101.81m； 9#孔：距离底板1.2m，水平方位：3230419，竖直角：0、-10，孔深：101.92m； 10#孔：距离底板1.2m，水平方位：3320419，竖直角：0、-10，孔深：100.15m； 11#孔：距离底板1.2m，水平方位：3330419，竖直角：0、-10，孔深：100.33m； 12#孔：距离底板1.2m，水平方位：3340419，竖直角：0、-10，孔深：100.59m；13#孔：距离底板1.2m，水平方位：3350419，竖直角：0、-10，孔深：100.13m；14#孔：距离底板1.2m，水平方位：3360419，竖直角：0、-10，孔深：100.51m；15#孔：距离底板1.2m，水平方位：3370419，竖直角：0、-10，孔深：100.m；16#孔：距离底板1.2m，水平方位：3380419，竖直角：0、-10，孔深：101.81m；17#孔：距离底板1.2m，水平方位：3390419，竖直角：0、-10，孔深：101.92m；18#孔：距离底板2.7m，水平方位：3310419，竖直角：0、-10，孔深：100.12m；19#孔：距离底板2.7m，水平方位：3252143，竖直角：0、-10，孔深：101.15m；20#孔：距离底板2.7m，水平方位：3191212，竖直角：0、-10，孔深：101.92m；21#孔：距离底板2.7m，水平方位：3364655，竖直角：0、-10，孔深：101.15m；22#孔：距离底板2.7m，水平方位：3422126，竖直角：0、-10，孔深：101.92m； 附图10：物探结果有异常时下组煤集中皮带大巷岩层段探放水钻孔示意图 当工作面掘进到9#煤层时，先采用YCS-40A矿用瞬变电磁仪，每70m全方位勘探一次，如无异常时在该工作面迎头超前布置两组钻孔，其中一组为3个钻孔，孔口距底板1.5m，另一组为1个钻孔，孔口距底板3m，平行9#煤顶板探测本煤层，钻孔呈扇形布置。施工巷道名称：下组煤集中皮带大巷 标 高：根据设计剖面图预计，标高在595.5-562m范围内。 层 位：下组煤层 水害类型：灰岩水、奥灰水6、 钻孔布置参数钻 探 距 离：100m 超前距：30m 允许掘进距离：70m 帮 距：21m1、物探无异常岩层段钻孔布置 .1#孔：距底板1.2m，水平方位：3310419竖直角：平行9#煤顶板，孔深：100m； .2#孔：距底板1.2m，水平方位：3210419，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：101.86m； .3#孔：距底板1.2m，水平方位：3400419，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：101.86m。 (4).4#孔：距底板2.7m，水平方位：3310419竖直角：平行9#煤顶板，孔深：100m； 附图2：物探结果无异常时下组煤集中皮带大巷探放水钻孔示意图 如岩层段物探结果有异常时根据煤矿防治水规定第九十四条要求设计布置钻孔。在下组煤集中皮带大巷工作面迎头超前布置两组水平孔，其中一组17个钻孔，距离底板1.5m，另一组5个钻孔，距离底板3m，竖直角依次为-10探测顺层，钻孔呈扇形布置。 钻探距离：100m 超前距：30m 允许掘进距离：70m 帮 距：21m2、 物探有异常钻孔布置 1#孔：距离底板1.2m，水平方位：3310419，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：100.92m； 2#孔：距离底板1.2m，水平方位：3300419，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：100.86m； 3#孔：距离底板1.2m，水平方位：3290419，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：100.91m； 4#孔：距离底板1.2m，水平方位：3280419，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：100.52m； 5#孔：距离底板1.2m，水平方位：3270419，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：100.33m； 6#孔：距离底板1.2m，水平方位：3260419，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：100.15m； 7#孔：距离底板1.2m，水平方位：3250419，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：100.04m； 8#孔：距离底板1.2m，水平方位：3240419，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：101.81m； 9#孔：距离底板1.2m，水平方位：3230419，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：101.92m； 10#孔：距离底板1.2m，水平方位：3320419，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：100.15m； 11#孔：距离底板1.2m，水平方位：3330419，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：100.33m； 12#孔：距离底板1.2m，水平方位：3340419，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：100.59m；13#孔：距离底板1.2m，水平方位：3350419，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：100.13m；14#孔：距离底板1.2m，水平方位：3360419，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：100.51m；15#孔：距离底板1.2m，水平方位：3370419，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：100.m；16#孔：距离底板1.2m，水平方位：3380419，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：101.81m；17#孔：距离底板1.2m，水平方位：3390419，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：101.92m；18#孔：距离底板2.7m，水平方位：3310419，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：100.12m；19#孔：距离底板2.7m，水平方位：3252143，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：101.15m；20#孔：距离底板2.7m，水平方位：3191212，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：101.92m；21#孔：距离底板2.7m，水平方位：3364655，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：101.15m；22#孔：距离底板2.7m，水平方位：3422126，竖直角：平行9#煤顶板，孔深：101.92m； 附图3：物探结果有异常时下组煤集中皮带大巷本煤层探放水钻孔示意图跟班技术员认真填写工作面探掘分离牌，及时掌握探掘任务，并在每次探水完成后挂牌明示位置，如物探结果显示巷道顶底板有异常时必须重新制定安全技术措施。六、严格执行探掘分离制度掘进开工前由防治水部门下发探放水通知单，通知探水队进行探水，探放水通知单下发到探水小组并派人跟班监督，探放水期间绝不允许进行采掘施工，探水钻孔根据设计完成探测任务后，如果不存在出水征兆，由专职技术员对钻孔进行观察、分析核对无异常后，防治水部门在施钻地点挂探放水管理牌以示掘进前方为安全区域同时在醒目位置悬挂探掘分离牌，掘进队方可施工掘进。探放水施工作业完毕后，必须清理好作业地点。由防治水科下发掘进通知单，掘进队方可进行掘进工作，防治水部门监督施工队掘到一定距离(70m)时必须停止作业，探水与掘进循环交替作业的方式，不得同时进行。探水工作超前掘进，探水-掘进-探水，整个探放水施工过程由探水队队长全面负责，组织施工人员学习贯彻及注意施工过程安全事项。七、单孔设计及孔口管安装 （一）、单孔设计下组煤集中皮带大巷单孔设计：钻孔水平角：3310419，倾角：平行9#煤顶板，钻孔深度：100m。附图4：单孔结构示意图 （二）、封孔方式及耐压试验 选择煤（岩）层坚硬完整地段开孔，孔径应大于孔口管直径1-2级，钻至预定深度后，将孔内冲洗干净。当钻杆钻到10米时，退出钻杆用扩孔器扩大钻孔，并把孔口管固定在煤（岩）壁上，把孔封好，封孔时先用纱布缠在孔口管上然后再注浆，注浆使孔口管与孔壁间充满聚氨脂浆。待孔口管周围聚氨脂浆凝固后扫孔，扫孔深度应超过孔口管长度0.5m，然后再开始打探水孔。打孔后对孔口管必须进行耐压试验。试验压力应大于预计水压并稳定30分后，孔口周围不漏水时，孔口管牢固不摆动,即为合格,否则必须重新注浆。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，孔口管选用长度根据煤矿防治水规定第九十八条要求 ：1、探放老空积水的超前钻距，根据水压、煤（岩）层厚度和强度及安全措施等情况确定，但最小水平钻距不得小于30m，止水套管长度不得小于10m；2、沿岩层探放含水层、断层和陷落柱等含水体时，按下表-2确定探水钻孔超前距离和止水套管长度。表-2：岩层中探水钻孔超前距离和止水套管长度水压/MPa钻孔超前钻距/m止水套管长/m1.01.02.02.03.03.0101520255101520 （三)、孔口管安装要求 1、采用金刚石钻头钻进，开孔用120mm钻头钻进，钻进至10m以后下入89mm套管，孔口安全装置由机修车间加工，孔口管为长度10m的3吋钢管，距离管口30cm处安装扶正助骨片，规格为厚16mm，40cm40cm的钢板，扶正助骨片四周打设4个中孔18mm的小孔，便于固定孔口安全装置。并用纱布缠绕套管，注浆聚氨酯。然后换径75mm，纱布缠绕套管外端长度不小于2米，钻进至终孔开始钻探施工。套管外口短节外接高压闸阀。 2、固定套管后，孔口外接装置不低于Z41-16-89的高压闸阀，接通高压水试压，试压压力必须达到延续时间不小于0.5小时。试压过程要有详细记录，并检查套管外及其周围煤壁的情况，如发现有渗水、跑水现象要停止试压，重新固定套管，直至试压合格。 3、试压合格后安装测压表、高压阀，改用75mm的钻头继续钻进至终孔。 4、钻进中要做好简易水文观测工作，如漏水、掉钻、出水等要认真记录。 5、出现下列情况之一，可视为终孔： (1)、钻孔在钻进过程中出水，且水压、水量较大。 (2)、钻孔漏水且出现卡钻，无法继续钻进。 (3)、孔深达到设计深度。 (4)、遇到其它突发情况。 6、安装孔口安全装置 (1)、按照钻孔布置图要求确定钻孔的位置、角度、方位后使用钻机打设孔口，孔径大于孔口管直径12级。钻孔过程中应在钻杆上做好深度标志，钻至预定深度后停钻，并将孔内煤（岩）尘冲洗干净。 (2)、将孔口管插入孔内在煤（岩）壁上做下扶正助骨片周边的4个固定孔口管的眼位标记，然后将孔口管拨出用锚杆钻机打设此4个钻眼。 (3)、把钢板固定在煤（岩）壁上之后，开始进行封孔，封孔时先用纱布缠在孔口管上然后再注浆，注浆使孔口管与孔壁间充满聚氨脂浆。待孔口管周围聚氨脂浆凝固后扫孔，扫孔深度应超过孔口管长度0.5m，扫孔深度为10.5m。然后再开始打钻。然后用一次性圆钢锚杆将孔口管固定，使其紧贴煤（岩）壁。 (4)、扫孔后对孔口管进行耐压试验。耐压试验使用探放水钻机向孔内注水，水压必须大于采空区积水的水头压力并稳定30分后，如孔口周围不漏水，则可以开始施工探水钻孔或则必须重新加固。 附图5：孔口钢管、挡板示意图八 、放水方法及安全技术措施 1、对放水孔水管及阀门要及时进行维护，严禁出现漏水及阀门锈死现象。 2、开启及关闭阀门时严禁用铁器敲打，避免闸阀损坏。 3、放水过程中如发现水量、水温有明显变化时，应及时通知调度指挥中心，以便及时采取措施。 4、未经水害防治中心允许，任何部门及个人都不得擅自关闭放水孔，一经发现对相关责任人进行处罚，如有特殊情况必须向水害防治中心汇报，经同意后方可关闭，放水钻孔附近必须安设专用电话和甲烷报警装置。 5、探水队应保证放水孔正常放水，确保水压控制在安全水压0.1MPa以下，并根据水压按水害防治中心要求适度调整放水水量。 6、如钻探出水后要求水害防治中心每日在巷道内对水压进行观测，并将观测数据上报矿调度指挥中心、作好记录。 7、运输设备等物件严禁碰撞或损坏放水钻孔。 8、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有效容量控制放水孔的流量或调整排水能力，并清理水仓、水沟，进行有计划放水。 9、水害防治中心必须监视放水全过程，放水结束后，应立即核算放水量与估算积水量的误差，查明原因。 10、放水应做到现场交接班必须向对方交涉清楚明白。 11、必须向受水害威胁地区