锦源煤矿1302回风巷探放水设计.doc

锦源煤矿1302回风巷探放水设计一、工程概况1302回风巷位于主斜井以南，开口标高为1440水平，沿2号煤层掘进，方位角为1360，1203运输机巷担负着通山风、行人、运输的任务，为设计的锦源煤矿1501的接潜工作面。按照水害防治的规定，必须编制探放水设计，并按要求严格执行。二、探放水机构设置及设备1、积水范围：老窑积水。2、探水范围：老窑分布情况、开采深度和开采范围不详，所以必须确保探放水线距巷道外轮廓线20m，超前距20m。3、人员组织： 组 长：叶传叔 副组长：施工队队长 成 员：邹彬 孔荣 带班矿长 宋安江 向正举 1302回风巷跟班的安全员，1302回风巷跟班的瓦检员 4、探水钻主要技术参数： 1） 钻机型号：ZDY-620型 2） 钻孔直径：56/87mm 3) 钻机功率：15Kw 4） 钻进的深度：不少于60m 5) 钻杆的直径：=42mm 6) 钻杆的长度：750mm， 7） 钻头：三翼硬质合金三级组合钻头5、探放水钻孔布置总共布置5个钻孔孔，1# 钻孔布置在巷道中线上，与巷道方位角一至，为136度，顷角为0度，其它4个孔如图所示三、区域、局部探放水措施（一）探放水原则本矿井为技改扩能煤矿，矿区内分布有老窑、老空，矿井水文地质条件简单至中等，矿井在建设或开采过程中有可能误穿小窑或老窑采空区，因此，矿井的所有采掘工作都必须严格执行“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则。带班矿长 、跟班安全员、瓦检员、采掘区队长发现：采掘工作面或其他地点发现有挂红、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。（二）探放水方法的确定该矿水文地质条件为简单至中等，开采层不受强承压、高承压含水层的威胁，且无封闭不良的钻孔，故井下探放水主要是探放小窑、老窑、断层及采空区积水，故不须考虑布置石门等探放水巷道，设计采用钻机打钻进行探放水的方法。1、探放水前应调查收集的资料1）老窑、老空区积水，即老窑名称、编号、标高、开采时间、范围等；2）老采空区积水，即积水巷道（或采面采空区）名称、标高、积水量、水头等；3）断层位置，断层导水情况等。2、探放水起点的确定根据“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则，井巷掘进开口前就必须先进行打钻探水，确认无水患后再往前掘进并留一定的超强距，掘进到预留超前距位置后停下，再进行探水，依此类推直至巷道掘到位，因此探水起点即为各条巷道的开口位置。3、探放水钻孔布置方式：1）、超前距、允许掘进距离、帮距和密度的确定（1）超前距：a=式中：a-超前距，m；A-安全系数，一般取25；取4；L-巷道跨度（宽或高取其大者），m；取3；P-水头压力，（kgf/cm2）；取30（kgf/cm2）；Kp-煤的抗张强度，取10（kgf/cm2）。a= = 14.7m，为安全起见，取20m。（2）允许掘进距离每次探放水钻孔完毕后，以最短的钻孔有效控制距离减去超前保护距离之后剩余的距离。（3）帮距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。（4）钻孔密度（钻孔间距）竖直扇形面内钻孔间的终孔垂距不得超过1.5m，水平扇形面内各组钻孔间的终孔水平距离不得大于3m。详见图7-2-1。图7-2-1探水钻孔超前距、帮距、允许掘进距离示意图根据计算，本设计探水钻孔长度40m，超前距20m，帮距20m。2）探水钻孔布置方式探水钻孔的布置方式、数量和夹角大小，一般分大夹角与小夹角两种，大夹角钻孔夹角为715，小夹角为13。视老空规模而定，规模大的取大夹角，规模小的取小夹角。3）一般倾斜煤层平巷探水钻孔及过断层上山巷道探水钻孔布置方式一般倾斜煤层平巷探水钻孔呈半扇形布置在巷道上帮见图7-2-2，钻孔布置见图7-2-3；上山巷道探水钻孔呈扇形布置在巷道前方见图7-2-4，钻孔布置见图7-2-5。一般布置3组钻孔，每组12孔。钻孔夹角分大夹角与小夹角两种，前者钻孔夹角715，后者13，视小窑老空的规模而定，老空规模大取大夹角，规模小取小夹角。每组至少应有一个探水钻孔见底。图7-2-2倾斜煤层平巷探水孔超前距、帮距、允许掘进距离示意图图7-2-3倾斜煤层平巷探水孔布置示意图图7-2-4倾斜煤层上山巷道探水孔超前距、帮距、允许掘进距离示意图图7-2-5倾斜煤层上山探水孔布置示意图（三）探放水设备选择1、探放水设备选择依据矿井用一个采煤工作面，两个掘进工作面保证矿井年生产能力。矿井所配备的探放水设备必须能用于井下探水、放水，必须有防爆及获得煤安标志。其选择的主要依据是钻孔直径及深度，所需钻机适应的围岩力学性质等。根据各种煤岩柱的留设要求，各种煤岩柱最大厚度为30m，安全超前距20m，即钻机的钻进深度需大于50m。本矿选择探水钻主要技术参数： 1） 钻机型号：ZDY-620型 2） 钻孔直径：56/87mm 3) 钻机功率：15Kw 4） 钻进的深度：不少于60m 5) 钻杆的直径：=42mm 6) 钻杆的长度：750mm， 7） 钻头：三翼硬质合金三级组合钻头实际情况编制探放水设计，根据预计的水量、水压确定探水钻孔布置方式、钻孔长度及方位，确保积水能得到有效的疏放。小窑、老窑及采空区的积水量可按下式估算。式中：Q-老空区积水量，m3；S采空区面积，m2；h开采高度，m；K-老空的充水系数，一般采空区取0.3。目前矿方无相关参数，因此在建井期间必须收集和测定其参数，确定老窑老空区的积水量，以便采取防治措施。3、探放水安全措施矿区内分布有老窑、老空，矿井水文地质条件复杂，矿井在建设或开采过程中有可能误穿小窑或老窑采空区，因此，矿井的所有采掘工作都必须严格执行“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则。带班矿长 、跟班安全员、瓦检员、采掘区队长发现：采掘工作面或其他地点发现有挂红、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。 (1)进行探放水施工作业前，必须学习本措施并掌握钻机的操作规程和机械性能，考试考核合格签字后方能作业。(2) 进行探放水施工作业前，必须提前撤出可能受探水作业地点突水威胁的其它采掘工作面和其它工作地点的所有作业人员。(3)安装钻机探水前，要遵守下列规定：加强钻场附近的巷道支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。清理巷道，挖好排水沟。探水钻孔位于巷道低洼处时，必须配备与探放水量相适应的排水设备。在打钻地点或附近安设专用电话。测量和防探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、深度以及钻孔数目。(4)预计水压较大的地区，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。特别危险的地区，应有躲避场所，并规定避灾路线。(5)钻孔内水压过大时，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)壁突然鼓出的措施。(6)钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、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。(7)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。(8)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。(9)排除上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，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。（五）井下发生水灾时的避灾路线及避灾措施1、采、掘工作面发生水灾时的避灾线路为：1302回风巷掘进工作面1302回风巷1302回风联络巷回风井地面。2、避灾原则井下发生透水事故时，应撤退到涌水地点上部水平，避免进入涌水附近的独头巷道。但当独头上山下部唯一出口被淹没无法撤退时，也可在独头工作面暂避。3、避灾措施（1）矿井生产过程中，必须根据工作面的变化编制相应的水灾避路线图，并组织职工学习，确保入井人员都熟悉避灾路线；（2）井下各交岔点必须挂牌标示该点名称并指明避灾路线。（3）人员撒退到安全地点后，应及时报告。（4）掘进工作面上山掘进时必须每隔一定距离掘进避难硐室，并安设好压风自救系统。四、疏水降压疏水降压是指煤层顶板或煤层含水层的疏干，以及煤层底板含水层的降压，使底板含水层水压降低至采煤安全时的水压。矿区范围内不存在强含水层，不需疏干含水层水。但该矿为煤层群开采，上一煤层开采形成的采空区中的积水有可能对下一煤层的开采有影响，根据该矿煤层的层间距分析如下。2号煤层至3-1号煤层距离为8m,3-1号煤层距5号煤层24m，5号煤层至6-1号煤层距离为21m, 6-1号煤层至6-2号煤层距离为3m,留设煤（岩）柱高度为：H防=H裂+H保20m式中：H防防水煤岩柱高度（m）；H裂垂直煤层的导水裂隙带最大高度（m）；根据水文地质规程附录七，取中硬岩层可根据下式计算： H裂3-1=100Mh/（7.5h+293）=1001.112（7.512+293）=3.5mH裂5=100Mh/（7.5h+293）=1001.412（7.512+293）=4.4mH裂5=100Mh/（7.5h+293）=1001.512（7.512+293）=4.7mH裂5=100Mh/（7.5h+293）=1000.912（7.512+293）=2.9mH保保护层厚度，取5A，m。h 区段垂高，m。A 安全系数25，取3。则：H防3-13.553=18.5m H防54.453=19.4mH防6-14.753=19.7mH防6-22.953=17.9m根据计算结果可知，上部煤层开采形成的采空区大多会对下煤层的开采造成影响，故下部煤层开采前必须先对上部煤层开采形成的采空区积水进行疏放工作。疏放方法：在下部煤层回采工作面运输巷、回风巷每掘进一段距离后在工作面迎头施工顶板穿层钻孔至采空区下界位置将采空区积水放干。由于采掘工作面的不确定性，故本次无法对采空区疏放水作硬性设计，矿井在