长顺煤矿探放水设计

1、长顺县永顺煤矿井下探 放水设计编 制：钟招平二0一三年九月设计会审情况会审时间会审地点会审意见姓名职 务签 名救护队队长会通防科科长机运科科长生产科科长审安全科科长调度室主任副总工程师人安全副矿长机电副矿长生产副矿长员总工程师矿长 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 一、井田自然概况4 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 二、矿井水文地质条件5三、探放水原则及探放水方法的确定12四、探放水设计13 HYPERLINK l bookmark97 o Current Docu

2、ment 五、探放水安全措施21长顺县永顺煤矿井下探放水设计一、井田自然概况1、地形地貌本区地处黔中山缘南部，地势总体为北东南西向，北高南低。属高原低山 丘陵、溶蚀、侵蚀地貌。海拔标高最高1498m，最低1252m，相对高差246m。地 形坡度1530。2、河流水系较发育，矿区东、西各有一条由西向东流的季节性溪流，流入井田边 界的水库，丰水期水量较大。属珠江流域，格凸河水系。3、气候及地震属亚热带温和湿润季风气候，冬暖夏凉，气候温和。年均气温15.1C； 一月最低气温一8.5C，平均为5.3C；七月最高气温34.1C，平均23C； 年均隆水量1396.7mm；无霜期275天；主要灾害性天气有干

3、旱、暴雨洪涝、冰 雹、倒春寒和秋季低温等。根据国家建设部、质量监督检验检疫总局2001年7月20日联合发布的建 筑抗震设计规范（GB500011-2001）附录A-我国主要城市抗震设防烈度设计基 本加速度，该井田范围内地震烈度为6度。二、矿井水文地质条件2.1.1水文地质情况井田水文地质条件区内属亚热带温和湿润季风气候，冬暖夏凉，气候温和。年均气温15.1C； 一月最低气温一8.5C，平均为5.3C；七月最高气温34.1C，平均23C； 年均隆水量1396.7mm；无霜期275天；主要灾害性天气有干旱、暴雨洪涝、冰 雹、倒春寒和秋季低温等。勘查区区域上属属珠江流域，格凸河水系，水系较发育，矿区

4、东、西各有一 条由北向南流的季节性溪流，丰水期水量较大。地层含、隔水性1、含水层岩组该区出露地层有：三叠系下统夜郎组（T1y），二叠系上统长兴组（P3c）、二 叠系上统龙潭组（P31）、二叠系中统茅口组（P2m）及第四系（Q）；其中P2m、 P3c、T1y等为含水层（组）；P31为相对隔水岩组。1）含水岩层（组）长兴组、夜郎组：（P3c）厚200-250m左右，分布于勘查区外围中部，岩性 中厚层状燧石灰岩，属裂隙溶洞含水岩层，富水性强。（T1y）主要为灰岩、泥灰 岩，富水性较强。矿区下伏地层为中二叠统茅口组（P2m），岩性中厚层状燧石灰岩，属裂隙溶 洞含水岩层，富水性强。2）相对隔水层龙潭组（

5、P31）为燧石灰岩、灰岩夹粉砂岩、粘土岩，井泉罕见，碎屑岩具 较好的隔水性、灰岩富水性强。（P31）粘土岩，具较好的隔水性。3）孔隙水主要赋存于第四系残坡积松散层中，分布零星，区内该层为透水不含水层。水文地质类型矿床部分矿体位于当地侵蚀基准面1250m以下，地形不利于自然排水，矿床 水文地质条件属中等，水文地质类型属二类二型。老窑（井）涌水及积水情况据调查，原矿山采取斜井或暗井采掘。老硐及生产坑道中，顶板滴水少，其 水量多在0.1L/S以下。在自然状态下，尽管降水丰沛，但能转化为地下水、或 直接渗入矿坑者其量有限，不足以对矿床开采构成较大的威胁。对矿床充水具有 威胁的是矿山开采至中、后期形成大

6、面积塌陷后的降水渗入量，形成一定的积水。地表水体矿区以碳酸盐岩为主，岩溶普遍发育，地貌特征为属高原低山丘陵、溶蚀、 侵蚀、剥蚀地貌，微地貌组合为孤峰、陡岩、溶沟、溶槽、落水洞等，且冲沟发 育。该区地表植被稀少，林木覆盖率不足20%，雨水冲刷作用较强烈。枯水期为 12月全次年3月，洪水期为410月。矿区位于区域水文地质单元的补给区。水系较发育，矿区中部有一条由南向 北流的河流摆所河，地表水沿地表汇入溪流后向北流入矿区以东的摆所河。 摆所河属珠江流域、红水河一级支流格凸河的分支。矿区相对最低排泄基准面标 高为1250m。尽管当地表水体的分布与迳流通道迂回曲折，但几乎所有地表水及 绝大部分地下水最终

7、都殊途同归地排入格凸河中。区域地下水对矿区煤矿开采不 构成威胁。断层导水性矿区位于长顺复背斜西翼。总体为单斜构造，地层波状起伏，倾向南东东， 倾角1217。全区无大的断裂构造，但局部地段节理、裂隙发育。总体上， 矿区地质构造条件较简单，无断层导水性。矿井充水因素分析1）补给、迳流、排泄条件当地地下水主要接受大气降水的补给。降落在东、西部岩溶区的大气降水迅 速转化为溶洞水并成为补给源之一，它自由北向南迳流并向区外排泄；降落在煤 系地层分布区的降水，大部分转化为地表水，它们分别排入东、西小河并向区外 排泄。少部份降水渗入浅部风化裂隙带，补给地下水而形成潜水，其地下分水岭与 地表分水岭基本一致，因受

8、地形切割，其迳流途径甚短，常在地形有利的不远处 即以泉的形式排出地表，表现出潜水“就地补给、就地排泄”的特点。2）大气降水对矿床充水的影响根据老硐调查与访问获悉，矿坑涌水量与降雨密切相关。矿坑最大水量均出 现在每年雨季，旱季水量减少甚至干枯。降水渗入方式：经残坡积物进入砂岩等基岩的风化裂隙，有的通过矿坑顶板 冒落带的塌陷坑或裂隙直接渗漏进入矿坑。本次在雨季调查的老硐及生产坑道中，顶板滴水少，其水量多在0.1L/S以 下。在自然状态下，尽管降水丰沛，但能转化为地下水、或直接渗入矿坑者其量 有限，不足以对矿床开采构成较大的威胁。对矿床充水具有威胁的是矿山开采全 中、后期形成大面积塌陷后的降水渗入量

9、。3）老窑积水对矿床充水的影响据调查，原矿山采取斜井或暗井采掘，井巷都有一定的积水，必须配备抽、 排水设备，方能安全生产。4）下伏地层矿床充水的影响开采煤层距下伏地层茅口组（P2m）为240m，茅口组（P2m）岩性中厚层状 燧石灰岩，属裂隙溶洞含水岩层，富水性强。在开采过程中，下伏岩溶水通过裂 隙直接渗漏进入矿坑，可能造成矿井涌水。矿井涌水状况据业主提供，原旺兴煤矿在开采过程中从未发生过矿井涌水事故，在旱季时， 矿井内干涸无水，而在雨季时，进入巷道内的大气降水又直接通过垂直裂隙管道 及溶洞向地下河通道涌入。据业主提供的资料，矿井涌水量为：正常涌水量0.8m 3/h，最大涌水量为16m3 /h，

10、平均涌水量为8.4m3 /h。采用比拟法预测矿坑最大 涌水量为96.7 m3/h，平均涌水量为50.6 m，/h。预测方法为矿井深部涌水量=甲：扩界后矿区面积x调查涌水量 开米面积即：最大涌水量:2841500K： 191186x 16= 96.7 m3 /h：2841500 o /1.：x 8.4平均涌水量：T 191186=50.6 m3/h在开采深部或最低侵蚀基准面以下的煤层时，应加强水文地质工作，严格按 照黔煤办字200737号文关于加强小煤矿水害防治工作的通知要求按“预测预 报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则采取探放水措施，本矿必须高度重 视的防治水工作。建议矿井在建设生产中注

11、意收集有关水文地质资料，对矿井的充水因素，补 给条件、涌水量进行分析和测定，以便为矿井的生产提供指导，达到安全生产的 目的。矿区范围内有部分采空区，矿井建设前，必须完成附近小窑及采空区的调查， 标注在采掘工程平面图上，对采空区和老巷必须做到心中有数。在建设和生产过 程中除留足防水煤柱外，在接近这些区域前还必须加强探放水工作，坚持“预测 预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的十六字方针，避免透水事故的发生。由于水文地质工作程度偏低，其矿井涌水量准确性较差，应尽快委托有资质 的单位补作水文地质调查报告，同时，矿井建设和生产期间应注意收集、整理相 关水文地质资料，以便采取针对性的防治水措施，为水仓设

12、计和水泵选型提供更 加可靠的依据，确保安全生产。2.1.2矿井水文地质特点、水患类型及威胁程度分析、可能发生突水的地点 和突水量预计。1、矿井水文地质特点矿井为以大气降水为主要补给来源的裂隙充水矿床。2、矿井水害类型及威胁程度分析永顺煤矿水文地质类型属二类二型，矿井水害类型主要有小窑水、老空水、 地表水、裂隙水。1、矿井水害威胁程度状况矿区采煤历史悠久，废弃老窑较多，由于这些小窑已废弃多年，其巷道已垮 塌并已封闭，无法实测其采空区面积，也无法计算其积水量，对开采存在着突水 淹井较大的威胁。开采前必须对矿区内的小煤窑开采和积水情况进行进一步调 查，并加强探放水工作。在生产过程中必须及时填绘采掘工

13、程平面图，对采空区 和老巷必须做到心中有数。在建设和生产过程中除留足防水煤柱外，在接近这些 区域前还必须坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的十六字方针。 避免透水事故的发生。另外，区域内吴家坪组煤矿床上覆的中一强岩溶含水层之 间一般有一层很薄的隔水层，含水层之间水力联系较强，当有导水断层或其他导 水通道沟通上覆含水层与矿床水力联系时，上覆含水层会成为矿井的充水水源， 加大矿井的涌水量，从而威胁到煤矿床的开采，导致淹井，必须有目的的加强防 治水工作，避免事故的发生。“开采煤层距下伏地层茅口组（P2m）为240m，茅 口组（P2m）岩性中厚层状燧石灰岩，属裂隙溶洞含水岩层，富水性强。在

14、开采 过程中，下伏岩溶水通过裂隙直接渗漏进入矿坑，可能造成矿井涌水”。煤层距 下伏地层茅口组（P2m）为240m，距离较远，煤矿井深部煤层开采前，要充分考 虑到煤层底板茅灰含水层岩溶水渗入井下造成的涌水量增大。见水患威胁程度表 表 2 1一 1。根据贵州省地矿局一 0五地质大队提交的永顺煤矿资源储量核实报告， 原旺兴煤矿和锅厂煤矿在矿区范围内开采，在1200水平以上形成了一定范围的 采空区，加之地面小窑开采的破坏，对矿井1200标高以下的开采影响较大。矿井主要开采K3煤层，在1200水平以上已形成约150147m2的采空区，在 此期间，矿井必须完成附近小窑及采空区的调查，标注在采掘工程平面图上

15、，采 空区和老巷必须做到心中有数。在建设和生产过程中除留足防水煤柱外，在接近 这些区域前还必须坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的十六字 方针。必须把防治采空区积水水害及地表水库的突水作重点灾害来抓，防患于未 然。综上述，小窑水、老空水对矿存在突水淹井较大的威胁；上覆的中一强岩溶 含水层，加大矿井的涌水量，从而威胁到煤矿床的开采，导致淹井；下伏地层茅 口组对深部煤层开采时增大涌水量增大。在建设和生产过程中，特别要加强探放 水工作，划定探放水红线；开工前必须制定的探放水方案和措施，在未制定措施、 落实方案前，不得擅自开工。3、地面洪水等水患威胁在地形上，矿区冲沟发育，大气降水可通过自

16、然冲沟排出矿区。该矿应加强 地面大气降水的疏干和排出工作，经常性的对地面进行巡视检查，及时采取措施 防止由于采动的影响造成地面产生大量地裂隙和滑坡，同时还应加强对老窑积水 的探测和预防。表2 1 1水患威胁程度表水患类型特征威胁程度备注小窑水、老空 水浅部小窑和老空，采空客 观存在主要水患突水地表水沿构造裂隙或岩层裂隙、 采矿产生的导水裂隙带进 入矿井。次要水患渗入矿坑而造成涌水 量增大裂隙水区内未发现断层，仅存在 裂隙和节理，并有裂隙水 出现。水患威胁不 大增加矿井涌水量3、可能发生突水的地点和突水量预计（1）可能发生突水的地点该矿可能发生突水的地点为：煤层的老空附近。（2）突水量预计矿山目

17、前采空区面积为191186 m2。K3煤层采高为0.7m，因此，预计采空 区存水为133830m3。由于储量核实报告提供的水文地质资料简单，建议矿井在采掘过程中要坚持 “预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”，以及“有疑必停”的原则，防 治突水事故的发生三、探放水原则及探放水方法的确定1、根据煤矿安全规程、煤矿防治水规定及地方有关防治水规定，矿 井必须作好水害分析预报，坚持“预测预报、有掘必探，先探后掘、先治后采”， 还必须做到“有疑必停”的探放水原则。2、探放水方法的确定根据探放水对象的不同，探放水前应进行以下内容的调查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

18、采空区积水，即积水巷道名称、标高、积水量、水头等；3）未封闭或封闭不良的导水钻孔，即孔号、孔深、孔径经纬距及标高与各 煤层新旧采空区的关系；4）已知含水断层，即实际巷道所见的断层走向、倾向、倾角、落差、破碎 带宽度及其胶结情况、历史出水特征、涌水量、水压或水位标高等；根据上述调查内容确定探放水方法。四、探放水设计（一）、探放水设备的选择1）探放水设备选择依据矿井用一个采煤工作面保证矿井年生产能力，配备两个掘进工作面。2）探放水设备及数量配备ZLJ150A探水钻3台，2台工作，1台备用。钻机的最大钻进深度100m， 开孔直径110mm，终孔直径65mm，钻孔角度范围090。，配备动力15kW。（

19、二）、探放水设计1、探水起点的确定为保证采掘工作和作业人员的安全，防止误穿积水区，将水淹区的积水范围、 水位标高、积水量等资料填绘在采掘工程平面图上，经过分析划出三条界线：积 水线、探水线、警戒线。探水线距积水线距离为60m，警戒线沿探水线外推150m。探水起点：由于积水范围不可能掌握得很准，因此必须在离可疑水源150m （警戒线）以外开始打钻探水。2、探放水钻孔布置1）、超前距采用公式a=0.5AL 3尸/ Kp进行计算，若计算结果大于30m,取其计算结果， 计算结果若小于30m时，取30m。式中：a巷道迎头或侧帮至含水层、含水构造之间的安全隔水岩柱（或煤 层）宽度，m；A安全系数（25），

20、本设计取5；L巷道的跨度（宽或高取其大者），3.5m；Kp煤的抗张强度（MPa），Kp取1.0MPa；P水头压力（MPa），P = 2.7MPa；a=0.5X5X3.5X p3 2.7/1 =24.93 （m）本设计取30m。2）、允许掘进距离设计探放水钻孔深度80m，允许掘进距离为50m，留30m超前隔水煤柱，每次 探水钻孔施工完毕后，以最短钻孔距离减去超前距之后的距离。3）、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，即呈扇形布置的 最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离，其值一般与超前距相同，本设计取 30m。4）、钻孔密度（孔间距）竖直扇形面内钻孔间的终孔垂距不得超过1.5

21、m；水平扇形面内各组钻孔间 的终孔水平距离不得大于3m。5）钻孔孔径本设计配备ZLJ150A钻机，最大钻进深度100m，开孔直径110mm，终孔直径 65mm。6）、钻孔数目及布置（1）岩巷钻孔布置（钻孔布置示意图）llhrl!Jll%ll郎？一凿IIW川沼冽gm 、燧跚平巷探水钻孔布置三视图1充掘距离帮距帮距D00 2 1 3终孔位置 、30m12/ 3umTe斐zk?一弟rt川沼冽、煤层平巷钻孔布置主要是探巷道上帮和巷道前方小窑老空水，钻孔呈扇形布置在巷道上帮和巷 道前方。薄煤层一般布置3组，每组12个孔；厚煤层一般布置3组，每组不 少于3个孔。钻孔之间的夹角为715。为大夹角，13为小夹

22、角，视小窑老空的规模 而定，规模大者取大夹角，规模小者取小夹角。、煤层上山巷道钻孔布置钻孔呈扇形布置在巷道前方，薄煤层一般布置3组，每组12个孔；厚煤 层一般布置5组，每组不少于3个孔，且每组钻孔至少有一孔见顶或底。钻孔水平及倾斜之间的夹角要求与平巷钻孔相同。、探放水钻孔设计参数探放水钻孔设计参数表孔 号孔深 (m)方位角()倾角 ()偏角()允许掘 进(m)安全距 离(m)钻孔情况施工负 责人验收 人1800005030285.4-20.5+ 1左 20.55030385.4+20.5+ 1右 20.5503045101运输下山探放水钻孔施工工作票孔 号孔深 (m)方位角()倾角 ()偏角(

23、)钻孑L情况施工负 责人验收 人123允许掘进m,预留超前钻孔m探水钻钻孔布置见图探水钻孔布置断面图薄煤层中厚煤层上山钻孔布置3 拦薄煤层中厚煤层平巷钻孔布置图6-2-2探水钻孔布置断面图3、探放水注意事项1）、进行探放水施工作业前，矿技术负责人必须结合探水巷道的实际，另行 编制安全技术措施，明确探放水作业人员一旦面临突水威胁时的避灾路线。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人员。3）、安装钻机探水前，要遵守下列规定：（1）、加强钻场附近的支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。（2）、清理巷道、挖好排水沟。探水钻孔位于巷道

24、低洼处时，必须配备与探 放水量相适应的排水设备。（3）、在打钻孔地点或附近安设专用电话。（4）、测量和防治水技术人员必须亲临现场，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，方可继续钻进。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）避突然鼓出的措施。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， 以及有顶钻等异常状况时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人应立即

25、向调度室报告，并派人监测水情。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 可能有瓦斯或其它有害气体涌出时，必须有瓦斯检查员或矿山救护队员在现场值 班，检查空气成分。如果瓦斯或其它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

26、，必须及时处理，并立即报告矿调度室。9）、排除下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，有害气体有突然涌出 的可能，必须制定安全措施。五、探放水安全措施1、打钻前必须明确探水眼的位置、方位、倾角、眼数、孔深，严格按探放 水设计施工。2、打钻时必须有一名技术员及以上的领导在现场指挥，负责打钻过程中的质量、安全等全面工作。3、打钻时必须有一名瓦检员和一名安检员在现场，负责瓦斯及有害气体的 检查和打钻过程中的安全检查、监督。4、现场施工的所有人员必须清楚发生透水和各种预兆。5、出现挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来 压、底鼓或出现裂隙渗水、水色发浑有臭味等透水预兆时，必须停止作业，报告 调度室；如果情况危急，立即发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。6、打钻安全措施：1）、按规定安设好钻机，完善供电系统；2）、打钻时袖口、腰带、灯线必须系牢穿好，严禁戴手套。3）、打钻时只能一人操作，严禁两人以上同时操作；4）、更换钻杆时，两人要互相配合好，以免伤人；5）、打钻时严禁人员站在钻机前方及钻