主斜井探放水设计

1、晋杨煤业有限责任公司主斜井掘进工作面探放水设计编制人:编制日期:年月日晋杨煤业有限责任公司主斜井探放水设计根据煤矿防治水规定内容规定,矿井探放水规定要求,我矿为确保能够及时掌握含水层的情况,严格控制事故的发生。在掘进过程中,严格遵循“有掘必探,先探后掘,有疑必探,先探后掘”的双性质探放水原则,根据主斜井实际情况,进行探放水,特制定本设计方案及措施。一、巷道位置、用途二、水文地质条件及水害类型该段位于2#煤层和11#煤层之间,无开采记录。根据地质资料分析无采空区,溶洞等,主要为岩层裂隙水。1、石炭系上统太原组碎屑岩类夹碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层,本组含水层为石灰岩和砂岩,由于砂岩含水层层位稳定性差

2、,横向之间变大,赋水条件差;主要含水层为K2、K3、K4石灰岩,K3、K4石灰岩,厚度变化较大,K2灰岩一般厚7.00m左右,浅部岩溶裂隙较发育,K2石灰岩为9、10号煤层直接充水含水层,也是太原组的主要含水层,钻孔钻进至该层位时,消耗量出现15.00m3/h的全漏,表明具有一定的富水性,深部地带含水性减弱。据区内施工的ZK402孔C3t抽水试验,单位涌水量为0.0327L/s.m,水位标高1230.637m,富水性弱。2、中奥陶统峰峰组岩溶裂隙含水层(O2f奥陶系地层出露于矿区外西部,峰峰组是煤系地层下伏的主要含水层,构成下组煤开采的主要威胁,西部浅部岩溶发育,富水性,向东随埋深增加,岩溶发

3、育减弱,含水性减弱。含水层岩性为质纯、致密、性脆,埋藏浅时岩溶裂隙发育,随埋深增加而减弱,下部以泥灰岩为主。本区施工的ZK402号钻孔测得O2f位标高996.407m,由此推测出井田内O2f水位标高在9801005m之间,O2f岩溶水由东北向西南方向径流。3、水文地质类型井田为倾向南东的单斜构造,主要可采煤层2号煤层的充水含水层为顶板砂岩裂隙水,补给条件较差,地形切割地带易排泄,含水性较弱,奥灰岩溶水位低于煤层,对煤层开采无影响。2号煤目前已开采,在矿区北部存在部分采空区,据调查,采空区积水量少,水文地质条件属于中等类型。9、10、11号煤层的直接充水含水层为K2石灰岩,含水性一般较弱,下伏峰

4、峰组含水性弱中等,奥灰地下水位标高高于部分地段煤层标高,但区内地层完整,断层不发育,突水系数都小于0.06Mpa/m。9、10、11号煤尚未开采,预计开采后采空区积水量较大,水文地质条件属于中等类型。矿井涌水量预测(12号煤层:正常涌水量120m3/d最大涌水量150m3/d。(29、10、11号煤层间隔不大,水文地质条件可视为相同。9、10、11号煤层开采时的涌水量主要来自三层石灰岩、砂岩、上部2号煤层采空区积水。因本井田尚未开采下组煤,矿坑用水量参照邻矿山西通洲集团安达煤业有限公司资料。经计算,预测本矿在整合后:9、10、11号煤层:正常涌水量1007m3/d,最大涌水量1200m3/d。

5、综上所述,矿井达到900kt/a时,矿井正常涌水量72m3/h,最大涌水量88m3/h。根据矿井地质报告及相关资料显示,直接充水含水层为裂隙含水类,含水量很小,属弱含水层。矿井涌水主要由煤层顶板溢出,煤层与含水层之间有隔水层,进水方式为间接进水型,根据综述,本区域水害类型属简单型。三、探水线确定根据矿井探放水相关规定,不能确定积水区边界位置的积水区,探水线至推断积水区边界位置的最小距离不得小于50m。为了确保掘进巷道的安全施工。四、探放水钻孔的设计布置及警戒线的确定1、探水钻孔直径与数目布置:钻孔呈扇形放射状布置于巷道前方,钻孔:3个(顺序排列1 2 31孔为中心孔,2# 3#孔为外斜孔,向工

6、作面偏斜 15°,钻孔距底板均为1.0m,外斜眼距煤壁1.2 m ,1、2#、3#孔每次探60m,允许掘进30m,超前距30m,帮距20m,倾角-20°,钻孔直径55mm,每组不少于3孔。附探水钻孔布置图2、探水钻孔超前距、帮距:因煤层不稳定超前距离,探水钻孔深度为60m,探水钻孔终孔位置始终超前掘进工作面的距离采用30m超前距离的计算:a=0.5A L ×(3p/kp1/2式中:a -超前距离(mL-巷道的跨度(宽或高,取其最大者mP-水头压力(MpaKp-煤的抗张强度(MpaA-安全系数,一般取25;本设计取4。a=0.5×4×3.6

7、15;(3×20/101/2=0.5×4×3.6×3=21.6(m,a(实>21.6m据此,超前距取30 m,帮距取20 m。允许掘进距离:经探水证实无水害威胁,可安全掘进的距离:探水中心钻孔深度60m,减去30 m。帮距:为使巷道两帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距离,根据相关技术人员进行合理设计布置的最外侧探水钻孔所控制的范围与巷道帮的距离取20 m。警戒线:沿探水线终孔位置外推60 m。五、探放水的管理流程1、探放水设计的编制与审批:(1、巷道开口前由技术科根据“防治水规定”在采掘地点探水前38日内负责编制探放水设计。(2、探放水设计编制

8、完成2日内由地测科长、总工程师逐级审批后组织实施并对探水队进行贯彻学习。2、发放停止掘进通知单地测科及时掌握掘进位置,探放水位置衔接准确,当到达安全外围线提前给有关单位发放停止掘进通知单。3、现场位置的标定每次钻探前,由地测科负责对探放水现场位置与角度的标定。由掘进施工单位负责探水位置的控制。4、施工与监督由地测科负责探放水过程的管理、钻探资料的收集,并填写探放水原始记录。由矿安全部门负责对探放水施工的监督和检查。5、验收由地测科牵头安全科配合进行验收,并填写验收单,如验收不合格不得进行生产施工。6、允许掘进的通知探水验收合格后由地测科填写探放水允许掘进通知单,并填写在探放水管理牌上,经有关领

9、导审批签字,然后下发队组允许掘进组织生产。7、正常掘进与停止掘进的通知由地测科制定正常掘进过程中的探放水技术措施,当接近允许掘进距离时,及时下发停止掘进进行探放水通知单。六、巷道具体位置支护方式及施工方法主斜井布置在矿界北部,巷道真方位187°,巷道为半圆拱形断面,净宽3.6m,净高3.2m,净断面积10.13m2,锚杆+锚索+喷浆支护,作业方式为炮掘。探放水工作施工前,要求施工单位将打钻所需要的材料及工具,设备准备到位,不能因为准备工作的原因而影响施工,此项工作完毕后,将钻机安设,确保钻机安装要一次性安装到位。七、排水系统由于本区域巷道掘进方向为下山巷道,要挖好排水沟和水仓,采用3

10、0m3/h潜水泵联合直径3寸管路排水,排水管路直接接至水仓,排至地面(探水点挖设水仓规格:1.0m×1.0m ×2m.八、钻探队伍及设备我矿探放水队伍队长,队员。采用ZDY650型全液压坑道钻机和BZ14/1078/13ZY液压辅助泵站,钻机功率:15kw,可钻探长度200m。供电路径:由变电所直接送入掘进工作面,再由工作面总开关送入钻机及排水泵。九、探放水前的准备工作1、在组织施工前,要求施工单位将打钻所需的材料及工具,设备准备到位,不能因为准备工作的原因而影响施工。2、在运输探水钻钻机等大件设备的过程中,运输人员应轻拿轻放,避免设备因受力碰撞而受损。3、钻机及其附属设施

11、及各部件间连接要牢固可靠,并在每次使用前检查,确保施工的安全。4、每次开钻前,检查钻杆接头的牢固情况,严防脱钻事故的发生;钻杆要达到不堵塞、不弯曲、丝口不磨损。5、在组织施工前,要求施工人员对钻机附近10米范围内的巷道支护进行检查,发现巷道支护受损的及时处理并加强支护,并打好立柱和挡板。6、保持钻场有足够的安全空间,便于施工。7、在巷道低洼处非人行侧及时挖好水仓,清理好临时水沟,确保排水畅通无阻。8、将3寸的排水管随掘进向前延接,迎头20米范围使用软管。9、在打钻地点附近安设专用电话及报警装置,并保证随时与调度室联系。10、技术人员和防探放水人员必须亲临现场,依据设计,确定主要探水钻孔位置、方

12、位,深度以及钻孔数目。11、带班矿领导和当班安全员、瓦斯员必须在探放水地点监督安全和随时检查空气成分。如果瓦斯浓度超过0.8%或其他有害气体浓度超过煤矿安全规程第一百条规定时,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。十、钻探施工技术要求1、钻进时应准确判别煤、岩厚度并记录深度。一般每钻进10m或更换钻具时,测量一次钻杆并核实孔深。终孔前再复核一次,如有可能应进行孔斜测量。2、钻进时,发现煤岩松软、片帮、来压或孔中的水压、水量突然增大,以及有顶钻等现象时,必须立即停钻,记录其孔深并同时将钻杆固定。并要立即向矿调度室汇报,及时采取措施,进行处理。3、钻进中发现有害气体喷出时

13、,应立即停止钻进、切断电源,将人员撤到有新鲜风流的地点。立即报告矿调度室,采取措施,进行处理。4、钻孔内水压过大或喷高压水时,应采用反压和防喷装置的方法钻进,应有防止孔口管和煤(岩壁突鼓出的措施。背紧工作面,在拦板外设顶柱或木垛,必要时还应在顶、底板坚固地点砌筑防水墙,之后方可防水。5、对于水压大于2Mpa,中间要穿过煤层的探断层水钻孔,在打穿断层或含水层前,还应下第二层孔口管并超过煤层1m,以上。6、在钻探过程中,见到含水层、断层、陷落柱和积水区之前,应停止钻进,安好水门后再继续钻进。7、遇高压水顶钻杆时,可用立轴卡瓦和逆止阀门交替控制钻杆,使其慢慢地顶出空口,操作时禁止人员直对钻杆站立。8

14、、应做到交接班时不停钻。9、探放断层水的探水孔终孔后,孔内有水应进行放水实验。孔内无水时应选择一个孔进行压水实验,检验断层隔水性能,压力一般应略大于断层承受的静水压力。十一、探放钻孔孔口的安全装置探放水钻孔安设孔口安全装置。孔口安全装置由孔口管、泄水测压三通、孔口水门和钻杆逆止阀等。1、选择煤岩层坚硬完整地段开孔,孔口采用110mm钻头,钻进5m后,将孔内冲洗干净。使用注浆泵将孔口管周围与孔壁间充满水泥浆。待孔口管周围水泥浆凝固后,采用74mm钻头钻孔.2、钻孔5-8m后必须对孔口管进耐压试验。实验压力应大于2Mpa,并稳定30min后,孔口管周围不漏水时,方可钻进。3、孔口管插入孔内长度为4

15、.5m。4、节理裂隙发育,岩石松软或破碎,无条件另选放水地点时,应注浆加固后,再安设孔口管。5、探放水过程中要收集放水时的水量、水压等资料时,在孔口管上安装水压表、水门(阀门和汇水短管等。6、在高压水喷出条件下继续钻进时,斜孔应使用孔口防喷逆止阀,倾角50°-90°的钻孔可使用“防喷接头”,上下钻可用“孔口反压装置”。7、探得水压高于2Mpa、水量大于60m3/h,需长期保留时,孔口应使用双水门备用。十二、放水的技术要求1、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容量,决定是注浆堵水还是放水。控制放水孔的流量或调整排水能力,并清理水仓

16、、水沟等。2、煤层顶板有含水层和水体存在时,应当观测“三带”发育高度。当导水裂隙带范围内的含水层或老空积水影响安全开采时,必须超前探放水并建立疏排水系统。3、加强放水地点的通风,增加有害气体的观测次数。4、必须监视放水全过程,放水结束后,应立即核算放水量与预计积水量的误差,查明原因。5、实施放水前,应将水仓和主水仓存水排完,检查各水泵的完好情况,发现和隐患及时排除。6、掘进头临时排水泵处,除司泵工外、电钳工外、还应设置有瓦斯员和安全员两人组成的监护小组,发现涌水大于排水量时,及时停电撤人,发出警报,并报告调度室。十三、探放水安全措施:1、钻机运输、安装的安全措施(1、运输、安装钻机人员,要互相

17、配合好,防止钻机反倒伤人和挤伤手脚事故发生。(2、钻场在稳钻前,应清理浮煤。钻场巷道支护要符合质量要求,禁止有空帮、空顶现象。钻机要稳牢、稳平,底座垫上底木梁,钻机稳固在底木梁上,四角要打好四根立柱,并用铁丝联在一起。将钻机稳定牢固后,方准开钻。(3、钻具应统一放在钻场内,禁止在巷道内乱放。2、钻机操作的安全措施(1、钻工上岗前,必须经过培训,学习该探放水设计、钻探操作规程并持证上岗。(2、钻孔必须严格按设计的方位、角度、深度施工,严禁私自变更钻孔参数。(3、钻孔施工期间,必须有专职瓦斯检查员随时检查钻孔、钻场瓦斯,若瓦斯达到1%,应立即通知停钻撤人。(4、操作钻机人员,要由班组长或有经验的工

18、人担任,另一人跟前监护。钻机操作按钮,应设在距司机工作处不超过0.5m的地方,确保能及时停送电。(5、每班开钻前,钻机要先试正、反转。钻机开始运转后,任何人不准触摸钻杆及机器旋转部位,防止钻机绞人。(6、操作钻机要严格执行操作规程。在钻进中,掌握好钻进速度,压力要适当,注意孔内水循环,禁止干钻,避免损坏钻机和发生卡钻事故。(7、打钻过程中,要严格执行现场交接班制度。现场交清孔内情况和钻机运转情况。(8、钻孔透水后,要详细观察和记录水情变化。起钻时,工作人员禁止站在钻杆的正后方向。钻杆全部起出后,立即关闭阀门,并向调度室汇报透水情况。(9、打钻出水后,若水量较大,威胁到巷道内人员安全时,要通知巷

19、道内所有人员和受威胁的其他人员,一并撤出,并迅速向调度室汇报。十四、通风方式及瓦斯检查制度1、通风方式及要求采用FBD-N06/2×15型局扇压入式通风,局扇配2台,功率30KW, 一台使用,一台备用。供风距离预计为300m。采用直径800mm阻燃柔性型抗静电风筒。1风筒吊挂要平直整齐,出风口到工作面距离不大于5m 。2工作面风速要控制在0.25-4m/s之间,风筒出风口风量达到规定,风机安装在主斜井,距撒煤斜巷不小于10m,保证不发生循环风。2、瓦斯检查制度瓦斯员必须按瓦斯巡回检查图表规定的时间和次数检查瓦斯,每班检查次数不少于2次,严禁空班、漏检、虚报、瞒报。并符合下列规定:1、工作面及其风流中,电动机或其开关安设地点附近20m内风流中瓦斯浓度达到1.5%时,必须停止工作,切断电源,撤出人员,进行处理;2、工作面有局部瓦斯积聚时,附近20m内必须停止工作,撤出人员,切断电源,进行处理.对因瓦斯浓度超过规定被切断电源的电气设备,必须在瓦斯浓度降到1%以下时,方可启动。3、工作面风流二氧化碳浓度达到1.5%时,必须停止工作,撤出人员查明原因,制定措施,进行处理。4、局部通风机因故停止运转,在恢复通风