防水探放水方案设计

1、盘县乐民镇天源煤矿探放水方案设计编制日期 二00九年一月目 录第一节 矿井水文安全条件分析.2一、矿井水文地质情况.2第二节 矿井防治水措施.3一、矿井开拓开采所采取的安全保证措施.4二、防水安全煤岩柱留设.5三、降压措施.7四、井下探放水措施. 7五、地表水防治措施.13第三节 井下防治水安全设施.15第一节 矿井水文安全条件分析一、矿井水文地质情况矿区位于古木背斜东翼，为高原山地地形，矿区沟系发育，地表排水条件通畅，地表水汇入矿界东部的沟河内，其汇水标高+1670米。沟系地表水流量受季节影响极大，流量大小受降水控制，雨后山间沟系水流量较大，暴雨后有山洪发生。矿区含水层为煤层顶板间接充水岩层

2、飞仙关组（T2f）砂页岩，为一弱含水岩组；煤矿的直接充水岩层为上二迭龙潭大隆组（P2ld），为一弱含水岩组；隔水层为龙潭组（P2l）凝灰质粘土岩、炭质页岩、粘土质页岩，水文地质条件复杂。1、含水量龙潭大隆组和飞仙关组主要由砂泥岩组成，该地层含浅部风化裂隙水，有泉水点出露，愈往深部含水性愈微弱。井下煤层巷道中，顶板常见淋水现象。第四系主要为坡积物、残坡积物，厚度一般10米左右，透水性强，含水性中等，主要受大气降水的控制。2、隔水层主要是含煤岩组及上伏地层中的泥岩和粘土岩。3、地表水矿区内地表水较发育，多处泉水沿沟分布，经调查共有5个泉点,最大流量20升/秒,一般均在2升/秒。4、地下水主要为煤系

3、地层含水，因未对已关闭停采小窑进行水文地质工作，地下水涌水量及小窑积水等水文地质情况不详。5、矿井充水条件分析矿井充水水源有三种，其中大气降水、老窑积水是矿井充水的主要因素，次为地下水。（1）、地下水：地下水是矿井的直接充水水源（2）、地表水：因矿区开采标高大部分低于当地浸蚀基准面以下，地表水补给地下水增多，因此是造成矿井积水的主要因素。（3）、停采小窑积水：由于停采小窑常年不排水，贮有大量地下水，当采掘工作面遇到或接近停采小窑时，易发生突水事故。根据以上情况，本矿区水文地质条件复杂，地表水汇水标高+1670米（测区内高程）。6、矿区水文地质特点：（1）、矿区主要含水带煤系为成层的砂岩系，地下

4、水沿层流动。（2）、绝大部分矿床埋藏于当地浸蚀基准面以下，煤系含水带渗透性能力较弱，地下水循环甚为缓慢。（3）、在构造和地形上，矿区为较明显盆地水文地质特征，它具有一定的补给区和排泄区，地表水均向盆地中心汇集，沿沟排出矿区。综上所述，本井田属于以大气降水为主要补给来源的裂隙充水矿床，水文地质条件中等。7、矿井涌水量矿井正常涌水量20m3/h，最大涌水量40m3/h。第二节 矿井防治水措施一、矿井开拓、开采所采取的安全保证措施1、矿井开拓工程位置 主斜井：沿煤系地层中部布置,井口标高为+1684.3m，斜长271m，方位角67.5,倾角17, 掘至+1604.22m标高时落平,落平后掘送11运输

5、石门,斜长271m；副斜井：沿煤系地层中上部布置，井口标高为+1697.0m，斜长238m，方位角68，倾角23，付斜井至+1647.8m标高设甩车场，与11回风石门连接，付斜井至+1604m标高设甩车场与11运输石门连接；主、副斜井掘至+1604.22m水平布置一水平车场、水仓，掘至+1400m水平布置二水平车场、水仓。回风斜井：井口标高为+1696.4m，斜长150m，方位角68，倾+1400m水平布置二水平车场、水仓；角19，沿3号煤层底板岩层布置，至+1648m标高落平，落平后直接以同一方位按3坡度作一区段穿层石门至1号煤层。2、采掘工程所采取的防治水措施（1）收集、调查和核对相邻煤矿

6、和废弃的老窑情况，并在井上、下对照图上标出井田位置、开采范围、开采年限、积水情况等。 （2）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，并制定相应的“探、防、堵、截、排”综合防治水措施。 （3）井巷在掘进过程中必须先探后掘，掌握前方水文情况，若发现有水患时，应及时采取措施，待确认安全后才向前掘进，并将出水点位置标于井上下对照图或采掘工程图上。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。（4）采掘工作面或其它作业地点发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底版鼓起或产

7、生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突出预兆时，必须停止作业，采取措施，立即报告调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。（5）井下和地面排水设施保证完好，所设沉淀池、水沟要及时清理，每年雨季前必须清理一次。每年雨季前对矿井防治水工作进行一次全面检查，成立防洪抢险队伍，并储备足够的防洪抢险物资。（6）在矿井采掘过程中坚持“有掘必探、先探后掘”的原则。（7）查明矿区和矿井的水文地质条件，编制中长期防治水规划和年度防治水计划，并组织实施。做到水文地质条件可靠。3、地面防治水措施 必须先查清矿区及其附近地面水流系统的汇水、渗漏情况，与水力有关的水利工程，掌握当地历年降水量和最高洪水水位资料，建立疏

8、水、防水和排水系统。二、防水安全煤柱留设1、防水煤（岩）柱的留设原则 在有突水威胁但又不宜疏放的地区采掘时，必须留设防水煤（岩）柱。防水煤柱一般不能再利用，一般要在安全可靠的基础上把煤柱的宽度或高度降低到最低限度，以提高资源利用率。留设防水煤（岩）柱必须与当地的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩的物理力学性质、煤层的组合结构方式等自然因素密切结合，与采煤方法、开采强度、支护形式等人为因素相适应。一个井田或一个水文地质单元的防水煤（岩）柱应该在它的总体设计中确定，即开采方式和井巷布局必须与各种煤柱的留设相适应，否则会给以后煤柱的留设造成极大的困难，甚至无法留设。在多煤层地区，各煤层的防水

9、煤（岩）柱必须统一考虑确定，以免某一煤层的开采破坏另一煤（岩）柱致使整个防水煤柱失效。在同一地点有两种或两种以上留设煤（岩）柱的条件时，所留设的煤（岩）柱必须满足各个留设煤（岩）柱的条件。对防水留设煤（岩）柱的维护条件要特别严格，因为煤（岩）的任何一处被破坏，必将造成整个煤（岩）柱无效。防水煤（岩）柱一经留设即不得破坏，巷道必须穿过煤层时，必须采取加固巷道、修建防水闸门和其它防水设施，保护煤（岩）柱的完整性。留设防水煤（岩（柱）所需的数据必须在本区取得。邻区或外地的数据只能参考，如果需要采用，应当加大安全系数。防水煤（岩）柱中必须有一定厚度的粘土质隔水岩层或裂隙不发育、含水性弱的岩层，否则防水

10、岩柱将无隔水作用。2、防水煤（岩）柱的种类 根据防水煤（岩）柱所处的位置，可以分成不同的种类。根据本矿的实际情况，需要留设以下防水煤（岩）柱。 断层防水煤（岩）柱在导水或含水断层两侧，为防止断层水溃入井下而留设的防水煤（岩）柱；当断层使煤层与含水层接近时，为防止含水层溃入井下而留设的防水煤（岩）柱。主要巷道防水煤（岩）柱。3、防水煤（岩）柱的留设断层防水煤（岩）柱的留设断层破坏了岩层的完整性，常常成为含水层间的联系通道。断层的某一区段是否导水，导水强弱等情况取决于两侧岩层的接触关系、含水层的水压以及采矿活动对断层的重复破坏作用。因此在没有掌握断层各区段的导水性时，应把整个断层作为导水断层对待。

11、煤层直接和富含水层、导水断层接触，顶底板无突水可能，即煤柱 主要是顺层受压时，常以下叙公式计算煤柱宽度：L=0.5kM式中：L顺层防水煤柱宽度（m）M煤层厚度或宽度（m）取最大采高M=2m；Kp煤层的抗张强度(kgfcm2)Kp取10kgfcm2；P水力压头（kgf/cm2）,P=120Kg/cm2；K安全系数，一般取25，本次设计取5则：L=0.552=30根据上式计算，故断层两侧各留30m防水煤柱。主要巷道防水煤（岩）柱留设L=0.5kM式中：L顺层防水煤柱宽（m）M煤层厚度或采高（m）取最大采高M=1.62mkp煤层的抗张强度（kg/cm2）kp取10kp/cm2;P水头压力（kg/cm

12、2）,P=50kgf/cm2;K安全系数，一般取25，本次设计取4 则：L=0.542=15m 根据上述计算，并结合实际情况，故主要巷道两侧各留设15m防水煤柱。见表。防水煤柱留设表名 称煤柱尺寸（m）井田一侧边界煤柱20大巷一侧20上山一侧/两侧之间15区段煤柱10落差1020m的断层30落差小于10m的断层30采空区边界煤柱20小窑、老硐防水保护30公路保护煤柱60三、降压措施 本矿无承压含水层。四、井下探放水措施（一）、探放水原则 必须按“有疑必探、有掘必探、先探后掘”的原则进行。（二）、探放水设备选择探放水设备型号：采用ZY750钻机。配备台数4台，一、二水平各一台。备用1台。（三）、

13、井下钻工上岗条件 1、井下钻探需要熟悉以下知识： 2、必须熟悉煤矿安全规程和井下工作的一般安全知识，经专门技术培训，考核合格后，方可上岗。3、熟悉钻机的工作原理。掌握各种钻机的操作要领，维护保养及排除故障的技术知识。 4、掌握瓦斯抽放、煤层注水、注浆、防灭火、防突等各种钻孔的封孔和施工方式。 5、掌握煤矿安全规程对瓦斯抽放、煤层注水、注浆、防突等的有关规定。6、了解有关煤矿瓦斯、煤尘爆炸的知识。7、熟悉预防灾害的措施和矿井避灾路线。 8、掌握井下打钻、注浆、封孔、煤层注水、防灭火、瓦斯抽放、防突等各种钻孔的施工方法。（四）、安全技术规定 1、安装钻机前，必须遵守下列规定： 加强钻场附近的巷道支

14、护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和挡板。清理巷道，挖好排水沟。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、深度及钻孔数目。 2、钻机运往作业地点后，应仔细检查： 检查所有紧固件是否牢固，检查操作手轮柄是否灵活可靠，检查齿轮咬合情况。主轴转动是否灵活，皮带松紧是否适宜。皮带可通过调整螺丝进行调整，电机的接线一定要专职电工操作，并检查电机及防爆开关是否符合要求，并注意电机的旋转方向（钻机主轴应顺时针方向旋转），一定按箭头的方向旋转。先空机运转，待正常后，再正式钻进。检查机油、液压油油量并加足。3、钻机固定安装在井下可借机座用木头支柱与巷道

15、顶板或梁撑紧。同时对底座的左右后部也应支撑，防止机体左右摆动和钻机受力后向后移动，钻机安装必须平稳、牢固。4、钻探操作1）钻进规定 （1）打钻人员必须对钻机的结构原理了解清楚，详细看懂说明书，严禁盲目开钻。 （2）开钻前不要锁紧钻杆，先试旋转方向（主轴应顺时针方向），待方向正确后，才能锁紧钻杆。严禁开反车！以防钻杆、岩芯管、钻头在钻孔中脱扣（落），造成事故和损失。（3）钻机工作时，通过给进装置驱动，实现主轴和钻杆一体前进。在钻机钻进一个行程后，松开主轴卡环将给进手柄扳至回程，主轴后退，退回主轴后。再用卡瓦夹紧钻杆，进行二次给进。如此往复实现钻进，在需添加钻杆时，须先关掉电源、水源，将前一根钻杆

16、后的给水器取下，所加钻杆接在前钻杆末端，并用两把600管子钳夹住钻杆将其拧紧，然后再接上给水器，便可继续钻进。钻进结束后，将钻杆从钻孔拖出，拖出的每根钻杆应及时松下，避免由于取出的钻杆过长而对钻杆部分的螺纹造成损坏。（4）按地质技术人员所标定的孔位及施工措施中规定的方位、角度施工，不经地质技术人员同意，不得擅自改动。（5）钻探工人穿戴要整齐、利落，衣襟、袖口、裤脚必须束紧。（6）启闭开关时，注意力要集中，做到手不离按钮，眼不离钻机，随时观察和听从司机命令，准确、及时、迅速地启动和关闭开关。（7）禁止用手、脚直接制动机械运转部分；禁止将工具和其他物品放在钻机、电机保护罩上。（8）司机要站在钻机后

17、侧，不得紧靠钻机；钻机后面和前面的给进范围内，不准站人，给压要均匀，根据孔内情况及时调整钻法及压力。（9）采用清水钻进时，要保证有足够的水量，不准打干钻。（10）钻进过程中，一旦发现煤岩松软、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，但不得拔除钻杆，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。（11）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地点位置时，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

18、放完为止。钻空接近老空，预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时，必须有瓦斯检测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定时，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告调度室，及时处理。（12）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，控制排放水流量，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。 （13）透老空后，需经瓦检员检查有无有害气体溢出，并严格按作业规程要求对钻孔进行处理。2）探水钻孔必须保持一定的超前距、帮距和密度，见附图，探水工作采用“探水掘进探水”方式进行，探水孔为掘进

19、巷道掘进探明一段安全距离后，巷道允许掘进一段距离，然后再探再掘，确保掘进安全。（1）超前距：为探水钻孔终孔位置应始终超前掘进工作面的一段距离，取20米。（2）允许掘进距离：为经探水证实无水害威胁，可安全掘进的长度，取20米。（3）帮距：为使巷道的两帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距离，即成扇形布置的最外则探水孔所控制的范围与巷道帮的距离，其值与超前距相同，取20米。（4）钻孔密度（孔间距）：指允许掘进距离终点横剖面上，探水钻孔之间的距离，一般不超过3米，以免漏掉积水区。（5）煤层平巷钻孔布置：主要是探巷道上帮小窑老空水，钻孔成扇形布置在巷道上帮，薄煤层一般布置三组，每组12个孔，钻孔之间的

20、夹角为8.50。4、遇到水灾时避灾路线：视工作面所处位置而定五、地表防治水措施1）防洪标准及防洪坝墙设计要求 由于工业广场布置在缓斜坡处，故无内涝之患。为满足工业场地防洪要求，设计在场内排水沟沿公路、边坡角、挡土墙下布置，排水沟端面为0.5m0.5m矩形端面，穿公路时加盖水泥钢筋盖版。 2）地形、水系和汇水面积 本矿区位于卢家寨大坪地井田，为一北北东向，向南东倾斜的开阔向斜构造，矿区位于向斜西翼中部，主要为侵蚀剥蚀及岩溶峰丛中高山地貌，地形陡峭，矿区最高海拔+1808.7m，最低海拔+1515m，相对高差293m左右。 3）开采塌陷、裂隙对地表水系和降雨渗漏的影响 由于地下煤层的开采，使得采空

21、区上方的地表有不同程度的移动和变形。其影响范围将略大于采空区范围。而当开采深度越大时，地表水的影响将越小。本矿区处于山区，地形高差较大，采空区引起的地表塌陷，可能会引起陡峭的地形发生崩裂、滑坡。因此设计中对地表沉陷影响的重要建筑设施按规定留设保安煤柱，对于地表沉陷形成的塌陷坑，要尽量整平，回填造地，易产生滑坡的地方应提前修筑挡土墙，打抗滑桩或削坡减载等，另外，经常有巡视人员，发现问题及时处理。2、地表水防治 1）必须及时查清矿区及附近地面水渗漏情况，掌握当地历年降水量和最高洪水位资料，建立疏水、防水、排水系统。 2）井口附近或塌陷区内外的地表水体可能溃入井下必须采取措施：容易积水的地点应修筑沟

22、渠，排泄积水，对较低洼地点、塌陷区及地面裂隙应及时进行充填压实：排到地面的矿井水，必须妥善处理，避免再渗入井下；每次降大到暴雨时和降雨后，必须派专人检查矿区及附近地面有无裂缝、老窑陷落及岩溶塌陷等现象，发现漏水情况，必须及时处理。 3）为了防止雨水渗入井下，在矿区内采取充填、补凹、平整地表、修筑排洪沟等措施。另外为防止山洪爆发及地表水不至冲跨地面建造物，应及时清理河床。 4）井口上方，地面工业广场建造物周围等修筑排截水沟，进行防排水。 5）严禁将矸石、炉灰、垃圾等杂物堆放在山洪、河流可能冲刷到的地段。3、地表防治工程及设备 1）防洪堤坝工程：在井口上边缘砌1m高，厚0.6m的防洪挡水墙。 2）

23、排涝工程：井口及工业场地排水沟汇集后排入小河沟。 3）地表水体必须留设的安全煤柱：地表无大的水体，但在雨季有一定影响，所以无需留设地表水体煤柱。第三节 井下防治水安全设施一、排水设施1、排水设施设计依据 本设计只考虑+1604m标高的排水需要，后期开采时重新选择水泵进行排水。排水垂高81m，本矿涌水量按照现有排水量测算并，参照周边矿井的涌水量，本设计按下列参数考虑： 1）矿井正常涌水量：QB=20m3/h 2）矿井最大涌水量：QB=40m3/h 3）排水垂高：HP=81m2、水泵选型 1）水泵参数计算 所需水泵最小流量 QB=24QB/20=2420/20=24（m3/h）所需水泵最大流量QB

24、m=24Qmax/20=2440/20=48(m3/h) 水泵扬程HP=(HP+HZ)k1=（81+5.5）1.28=111（m）2）水泵型号及台数的确定依据煤矿安全规程规定，选用三台水泵，一台工作、一台备用、一台检修。根据QXB和QXM值，水泵选用IS80-50-315水泵。配套功率37KW.Q=50m3,H=125m。选择上述水泵三台，一台工作，一台备用，1台检修。排水管径=150mm，安设两趟，一趟使用、一趟备用。初期可通过调整水泵级数，以满足矿井排水需要。从主井铺设两路排水管路至井底水仓，水泵的吸、排水管道管径=150mm。矿井阶段水仓布置在+1604m标高。根据计算，矿井主水仓容量为299m3副水仓容量为253m3，合计水仓容量为552m3，满足矿井排水要求。3、防水设施 1）在采空区、断层破碎带周围，开采水平和采区之间留设防水安全煤柱；巷道掘进时，必须探水前进。 2）在采空区等有突水危险的地区设置防水闸门。防水闸门要设在巷道穿过有足够强度隔水层的地段上。 3）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，发出警报，