井下探放水技术规定

1、附件井下探放老空水技术要求1. 老空水探放原则对于采掘工作面受老空水害影响的矿井，应当坚持“预测预报、探掘分离、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则进行探放水。除了要遵循上述原则外，探放老空水还应遵循以下具体原则：（ 1 ）主动探放的原则。当老空区上方（地面或井下）不存在重要建筑物、老空水与地表水体及煤系含水层水力联系不密切，老空积水体压覆的大量煤炭资源急待开采时，应采取主动探放原则，将该部分老空区积水疏干，以彻底解除水患。（ 2）先隔离后探放的原则。包括两种情况：一是老空区水与地表水有密切水力联系，接受降水和地表水补给；或老空区的积水量大，不易疏干。为避免矿井增加长期排水费用，应先设法隔断老

2、空积水补给源或减少老空区补给水量，然后再进行探放水。二是煤层松散或节理发育，采掘工作已邻近积水区，直接探放水有安全隐患时，应先修筑隔水墙，并预埋套管，在墙外进行探放水。如果隔断老空区补给水源有困难而无法进行有效的疏放，必须留设防水煤（岩）柱，与生产区隔开，待条件成熟后再进行处理。（ 3） 先降压后探放的原则。对水量大、水压高的老空积水区，应本着从高处向低处分段、逐步探放的原则，降低老空区水压； 或先从煤层顶底板岩层打放水钻孔，把水压降至安全值后，然后 再沿煤层打探水钻孔。（4）先堵后探放的原则。当老空区积水与强含水层水或其他 水体存在密切的水力联系，且补给量较大时，应先封堵老空水与 其他水体的

3、水力联系通道，然后再进行探放水。2.老空水“三线”当采掘工作面接近老空积水区时，为防止老空水透水，确保 采掘工作和人身安全，需将老空积水区的积水范围、水位标高、 积水量等资料填绘在采掘工程图上。经过分析划由三条界线，即 积水线、探水线、和警戒线，简称“三线” （图1）+500m +490m +480m+470m +460m积水线（采空边界）探水线+450m+440m+430m图1积水线、探水线和警戒线示意图1积水线（采空边界）；2探水线；3警戒线积水线：即老空区、小窑采空区的积水范围。是根据地质调 查、物探、钻探等探查结果圈定的老空积水边界线。探水线：根据积水区的位置、范围、地质及水文地质条件

4、及 5其资料可靠程度、采空区和巷道受矿山压力破坏情况等因素确定。具体有如下规定：（ 1 ）探水线应根据积水区的位置、范围、水文地质条件及其资料的可靠程度，以及采空区、巷道受矿山压力的破坏情况等因素确定。（ 2）对本矿开采所造成的老空、老巷、水窝等积水区，其边界位置准确，水压不超过1MPa ，探水线至积水线的最小距离为在煤层中不得少于30m ，在岩层中不得少于20m 。（ 3）对本矿井的积水区，虽有图纸资料，但不能确定积水边界时，探水线至推断的积水线的最小距离不得少于60m 。（ 4）对有图纸资料可查的老窑，探水线至老窑边界的最小距离不得少于60m 。对没有图纸资料可查的老窑，可根据本矿井已了解

5、到的小窑开采最低水平，作为预测的可疑区，必要时可先进行物探控制可疑区，再由可疑区向外推100m 作为探水线。警戒线： 图纸资料可靠的由探水线外推不少于30m 作为警戒线；有一定图纸资料参考的外推不少于50m 作为警戒线，资料依靠调查分析判断的外推不少于80m 作为警戒线。3. 探放水设计探水前必须编制探放水设计，探放水结束后，必须有探放水工作总结。探放水设计编制内容包括：（ 1 ）探放水区老空积水情况。包括老空积水范围、积水量、水头高度（水压）、补给量，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，积水区与含煤地层及上下含水层的水力联系等，确定探水线。（ 2）探放水区地质、

6、水文地质条件。（ 3）探放水区巷道的布置、施工次序、规格和支护形式等。（ 4）探放水钻孔组数、个数、孔径、方位、倾角、深度，套管长度、壁厚，施工技术要求及采用的超前距与帮距。（ 5）探放水施工设备、钻具等。（ 6）探放水施工安全技术措施。包括钻机运输安装、钻探操作的安全措施、受老空水等威胁地区信号联系和避灾路线的确定、施工现场的通风措施和瓦斯检查制度、钻孔放水措施、通讯方法和工具、机电管理及避灾路线等。（ 7）防排水设施，如水闸门、水闸墙及水仓、水泵、管路和水沟等， 排水系统能力、排水设备的维护、泄水线路的清理制度等。（ 8）施工工程图纸：老空水体位置、老空积水区与现采掘工作面的关系图、探放水

7、钻孔布置的平面图、剖面图及钻孔施工位置图、避灾路线图等。（ 9）其他应在探放水设计中明确的内容。4. 探放老空水的内容和要求4.1 施工准备1 ）探放水前的检查工作（ 1 ）检查排水系统。准备或清理好水沟、水仓；检查排水管路、排水泵及电动机，确保排水系统正常运转，达到设计的最大排水能力。（ 2）检查瓦斯。矿井必须按管理制度定时进行瓦斯检查，瓦斯浓度超过安全规定时应停止工作，及时加强通风。（ 3）检查支护情况。矿井井下探放水施工巷道现场发现有松动或破损的支护要及时修整或更换，并仔细检查帮顶是否背好。（ 4）检查煤壁。矿井井下探放水施工现场的煤壁有松软或膨胀等现象时，要及时处理，闭紧填实，必要时可

8、打上木垛，防止水流冲垮煤壁，造成事故。（ 5）检查避灾路线。矿井井下探放水施工过程中，设计的避灾路线内不许有煤炭、木料、煤车等阻塞，要时刻保证畅通无阻。2）探放水前的准备工作安装钻机探水前，必须遵守以下规定：（ 1 ）加强钻孔附近的巷道支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。在探水地点应备用一定数量的坑木、麻袋、木塞、木板、黄泥、棉线、锯和斧等，以便探放水过程中意外出水或钻孔水压突然增大时及时处理。（ 2）清理巷道，挖好排水沟。探水钻孔位于巷道低洼处时，配备与探放水量相适应的排水设备；（ 3）在打钻地点或其附近安设专用电话；（ 4）依据设计，确定探水孔位置时，由测量人员进行标定。负责探放水工

9、作的人员亲临现场，共同确定钻孔的方位、倾角、深度和钻孔数量；（ 5）在预计水压大于0.1MPa 的地点探水时，必须预先固结套管。套管口安装闸阀，套管深度在探放水设计中规定。预先开掘安全躲避碉，制定包括撤人的避灾路线等安全措施，并使每个 作业人员了解和掌握；（6）钻孔内水压大于1.5MPa时，采用反压和有防喷装置的 方法钻进，并制定防止孔口管和煤（岩）壁突然豉由的措施。KMFcos4.2 老空水积水量估算、八，KMahW -或 W sin式中：W一老空积水量，m3;M 米厚，m ;a一老空走向长度，m;h一老空垂高，m;F一老空区水平面积， m2;«一煤层倾角，（° ）0.3

10、-0.5 ,煤巷取K一老空的充水系数，一般老空区取0.5-0.8 ,岩巷取 0.8-1.0。4.3 探水线内钻孔布置1）超前距、允许掘进距离、帮距和密度的确定（图2）。图2探水钻孔的超前距、帮距和允许掘进距离示意图探放老空水超前距、帮距需满足前述规定，另外也可按以下公 式计算确定。(1)超前距按下式计算：_a=0.5AL 3P. kP式中：a 一超前距(或帮距)，m；A 安全系数，一般取25;L 一巷道的跨度(宽或高取其大者)，m ;P 一水头压力，MPa;Kp一煤的抗张强度，MPa,可由试验测定。一般采用0.2 1.4MPa ,在无实测资料时可供参考。(2)允许掘进距离指经探水后，证实无水害

11、威胁，可以安全掘进的长度。(3)帮距指扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离，其值一般应与超前距相同，有时可略比超前距小1-2m o(4)钻孔密度(孔间距)指到允许掘进距离的终点处的探水钻孔之间的间距。间距的大小视具体情况而定，一般不得超过 3m。2)探水钻孔布置方式。(1)针对三线管理规定中“警戒线、探水线、积水线”不同 范围内的钻孔设计原则，因水患威胁不同，结合现场的可操作性 和实际经济效果等综合因素考虑，应分三种情况进行分别设计。探水钻孔的布置方式、数量和夹角大小可参见表在警戒线圈定以外区域，按照掘进钻探“有掘必探”工作 要求，实行基本钻探方式。薄煤层：设计钻孔成扇形布置，按照

12、超前距离控制至少30m , 帮距控制至少20m的要求，探放水钻孔布置按照至少 3个进行设 计。厚煤层：设计钻孔成扇形布置，按照超前距离控制至少30m , 帮距控制至少20m的要求，探放水钻孔布置按照至少4个进行设 计。即在薄煤层钻孔设计基础上，在垂直方向上增加 1个钻孔。在警戒线以内、探水线以外的过渡区域，应按照资料掌握 的可靠程度，结合地面、井下物探成果，针对性的进行钻孔方案 设计，原则上要比情况1方案设计钻孔数多、比情况 3方案设计 钻孔数少，应按照山西省掘进钻探“有掘必探”工作要求，实行 有针对性的钻探方式。参考方案（以钻孔设计60m为例）。薄煤层：煤层赋存方向应至少应布置5个探放水钻孔

13、（见图1）。71月天角310-bOtn伊白人0:IQ161m0c61mr图210 厚煤层：应至少布置8个探放水钻孔，煤层赋存方向布置 5 个孔，垂直方向的前进方向布置 3个孔。巷道沿煤层顶板正常掘 进时，3个垂直方向钻孔应探至煤层底板（见图 2）;巷道沿煤层 底板正常掘进时，3个垂直方向钻孔应探至煤层顶板（见图3） o柏孔土寸，面土视导行单璘孑牌孑房llfftOF510,LIT如raihur胪融L 3g91*1wrUT£t中图311在探水线以内区域，按照探放老空水管理工作要求进行钻孔设计，一般在终孔位置处横向钻孔间距不得超过 3m ,纵向孔间 距不得超过1.5m 12表1探水钻孔布置

14、方式煤层厚薄探水孔布置方式钻孔水平夹角钻孔倾角般水平布置3个钻孔。在警戒线圈定以外 区域，实行基本钻探 方式钻孔呈扇形布置，布置在巷道前方般水平布置5-7个钻孔。在警戒线以内、探水 线以外的过渡区域， 适当加密钻孔布置图31-13-3在探水线以内区域， 一般在终孔位置处 横向钻孔间距不得 超过3m,纵向孔间 距不得超过1.5m。分大夹角与小 按地层产状换 夹角两种，前者 算而定 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，反之，取小 夹角一13钻孔在水平及垂向方向上呈扇形布置，布置在巷道前方在警戒线圈定以外 区域，实行基本钻探 方式一般布置4个孔，按照巷道沿顶底

15、板掘进 方式，分别宿一个钻孔探至煤层顶、底板44一 .2 r分大夹角与小 夹角两种，前者在警戒线以内、探水 线以外的过渡区域， 适当加密钻孔布置一般布置8孔，分别有3个钻孔探至煤层 顶、底板等6有，言士T 7 7笠435建委：篇才.4W 一7 6 8.- - -葭壬钻孔夹角715 13。，视小窑老空的 规模而定。老空 规模大取大夹 角，反之，取小 夹角按地层产状换算而定在探水线以内区域， 一般在终孔位置处 横向钻孔间距不得 超过3m,纵向孔间 距不得超过1.5m。-二二3%6占00-产口30霍4 2135*14（2）在水压高、水量大或煤层松软、节理裂隙发育的情况下,煤层中打钻不安全，应采用隔离

16、式探水。隔离式探水有三种类型,其使用条件及钻孔布置参考表2表2隔离式探水类型及使用条件探水类型使用条件钻孔布置示意图说明专门探水石 门探水积水区水压高（水 头100m）,水量大、附 近又无巷道可以利用时， 由煤层向岩层中掘后门并 应使石门与积水煤层之间 距离不小于20m31-14-1应选择安全、经济、 合理的位置施工放 水石门墙外探水煤层松散或节理发育，采 掘工作已邻近积水区时， 应先修筑隔水墙，并预埋 套管，在墙外进行探放水水泥浆izSaMBBC隔水墙水闸墙上预埋孔口 管，其孔口安全装置 经试压达到设计要 求后，再探放水1 访437隔层探水煤层间距大于20m,相邻 煤层又有探水和排水条件 时

17、，可于相邻煤层的巷道 内向上方打探水孔图31-14-3必须埋好孔口安全 装置，放水后应注意 钻孔堵塞，防止重新 积水注：在开采煤层群而导致多煤层重叠积水时，也可以从地面向预测积水区下边界打探水孔，将积水串联，同时放出（3）探放水应采用深孔、中深孔和浅孔相结合的方式（见图3）。每次探放水应打三个深孔（中眼和两个外斜眼），只要不脱离 煤层应尽量打深。由于外斜眼深度大，控制的帮距也大，可保继 续探水掘进时安全。中深孔布置在三个深孔之间或外斜眼外侧， 孔深要满足超前距、帮距和孔间距的要求。薄煤层探水时，钻孔先穿过煤层至顶底板，然后布置浅孔沿 煤层钻进，钻孔深度根据需要确定。厚煤层或急倾斜煤层的探放水钻

18、孔，不仅平面上布置成扇形, 剖面上也应布置成扇形，以防漏掉老空巷道。图3深孔、中深孔和浅孔相结合探放水示意图1-深孔；2-中深孔；3-浅孔Ai、A2第一、第二次超前距；Bi-帮距；Ci、G-第一、第二次孔间距；Di、D2-第一、第二次允许掘进距离。3）孔口安全装置放水钻孔都必须使用孔口安全装置，具施工和安装程序如下：（1）选择煤、岩层坚硬完整的地段开孔，孔径应比孔口管直 径大12级，钻至预定深度（视水压高低和煤岩层强度而定） 后, 将孔内冲洗干净。（2）向孔内注入水泥浆，将预先准备好的孔口管（末端应塞 以木塞）放入孔内，待水泥浆凝结后，即可在孔口管内钻进。另 一种方法是将孔口管插入孔内后，在孔

19、口用水玻璃和水泥将孔口 管固定并封死，在管的上方另留一个小管，而后从孔口管内向四 周压入水泥浆，开始从小管跑由空气和水，待跑由浓水泥浆时即 将小管封死，继续向孔口管内压入水泥浆，至一定压力后停止注16 浆，关闭孔口管闸阀，待水泥浆凝固，如图 4图4探放水孔孔口管安装示意图（3）水泥浆固结不小于 48小时后扫孔，待深度达到原孔深 后，向孔内压水，试验压力大于孔口管末端承受静水压力的1.52倍，孔口管牢固不动，周围没有渗漏水现象，说明合乎要求，否 则重新注浆加固。（4）为了安全目的，还应在孔口管上安装水压表、闸阀等。完整的探放水孔孔口管安全装置如图 5 o图5探放高压水的孔口安全装置示意图（水压大

20、于1.0MPa时用）1-孔口管；2-肋骨片（间距120绕套管焊接）；3-孔口止水麻线（内扎风钻用水针）；4-水针；5-法兰盘；6-三通;7-压力表三通；8-泄水闸；9-锚杆。(5)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，孔口应安装防喷逆止阀，以免高压水顶由钻杆，喷 由碎石伤人，如图6。图6防喷逆止阀安装示意图1-孔口管加压螺栓；2-孔口立柱；3-固定管卡；4-钻头；5-岩芯管；6-(142mm钻木7-防喷立柱；8-挡水板；9-逆止 阀固定盘；10-弹簧架；11-弹簧；12-轮轴；13编心轮；14-制动手把；15-制动卡瓦。安装防喷逆止阀时应注意：防喷立柱必须切实打牢，

21、它与防喷挡水板用螺钉固定，挡水板上留有钻杆通过的圆孔；逆止阀固定盘与挡板用固定螺钉连接；在打倾斜孔时，逆止阀固定盘与挡板之间有不同的夹角，可用木楔夹紧；打水平孔时二者重 叠(夹角为零)固定；打垂直孔时可直接与孔口水门法兰盘连接； 孔内遇高压水强烈外喷并顶钻时，用逆止阀制动手把控制钻杆 18 徐徐退由拆卸。当岩芯管离开孔口闸阀后，立即关闭孔口闸阀，让高压水沿三通泄水阀喷向安全地点；当积水为PH值5的酸性水放水时间又较长时，孔口安全装置应涂敷防腐漆或沥青，以 防腐蚀；必要时用铜或不锈钢材料制造孔口安全装置。4)放水钻孔孔径及孔数的确定。(1)钻孔孔径放水钻孔终孔孔径应根据煤层的坚硬程度，放水孔深度

22、等因 素确定。如煤层坚硬系数较大，钻孔较深，可选用稍大一点的孔 径；反之，则选较小孔径。在生产实践中常采用的孔径为 54mm , 60mm , 75mm , 一般不超过75mm ,以免因流速过高，冲垮煤 柱。(2)钻孔孔数的确定A.单孔由水量估算：q =3600 C 3 亚gH式中：q一单孔由水量， m3/h ;C流量系数，其值与孔壁的粗糙度、孔径大小、钻孔深度 等因素有关，可由试验得由，无资料时可用0.60.7;3一钻孔断面积，m2;g一重力加速度，9.81 m/s2；h一钻孔由口处水头高度，m,随着积水的放生，其水头高 度将逐渐降低，为简便计算钻孔的平均放水量，可用钻孔由口处 最大水头高度

23、的40%-50%1.1 均放水量计算19 WQcp= Q补式中：Qcp一平均放水量， m3/h;一静储量或老空总积水量，m；3 一计划放水期限，h;Q补一补给量，m3/h。C.钻孔孔数计算：N Qcp Kq式中：N 放水钻孔孔数；K一备用孔个数，一般取12个。5）探水线外探放水钻孔布置参照探水线内探放水钻孔布置适当减少，但掘进中心水平上不得少于3个孔、在垂向上每1.5米至少布置一个探放水孔。4.4 探水与掘进配合受水害威胁的地区，必须与掘进施工管理相配合，才能取得 良好的放水效果。（1）双巷掘进交叉探水 上山巷道三面受水威胁，一般应采 取双巷掘进，交叉探水（图 7）。双巷之间每隔3050m掘一

24、联 络巷，作为安全躲避地点，同时在联络巷中设挡水半墙，以便其 中一条上山由水时，水不会窜到另一条上山中去。探水钻孔布置 成扇形，甲上山探水，乙上山掘进；乙上山探水，甲上山掘进， 相互掩护。20山 墙图7双巷掘进交叉探水示意图(2)双巷掘进、单巷超前探水 倾斜煤巷平巷掘进时，应采8）。用双巷掘进，单巷超前探水，钻孔布置成扇形，两巷之间每隔3050 m掘一联络巷，上方巷道探水，下方巷道作泄水巷(图图8双巷掘进、单巷超前探水示意图(3)平巷和开切眼互相配合探水 在煤层内，准备回采工作 面时，上风道应先探水掘进到位，再施工开切眼(图 9)。这样既 减少开切眼掘进的危险性，又减少开切眼掘进时的探水工作量。(4)上山与下山互相配合探水下山巷道掘进，除防止迎头和两帮来水外，还应特别注意背后来水。当上山巷道水害未消除 或正在探水时，下山巷道应停止掘进，待水害威胁消除后再继续 掘进(图10)。积水图10上山和下山互相配合探水示意图4.5 探放老空水注意事项(1)探水钻孔超前距和止水套管长度应符合相应的要求。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30 m ,止水套管长度不得小于10m。(2)探水钻孔成组布设，并