11A704工作面探放水设计.docx
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11A704工作面探放水设计
兖矿新疆矿业有限公司
吉新煤矿11A704回采工作面探放水设计
编制单位:
兖矿新疆矿业有限公司力拓分公司
编制日期:
二〇一一年十二月
11A704工作面探放水设计
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编写
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科长
副总工程师
总工程师
目录
一、11A704工作面地质及水文地质概况………………………………4
1、11A704工作面基本概况………………………………………………4
2、工作面煤层赋存条件…………………………………………………4
3、工作面地质构造………………………………………………………4
4、11A704工作面水文地质………………………………………………5
二、探放水钻孔设计………………………………………………………6
1、矿井涌水简况…………………………………………………………6
2、探放水钻孔设计原则及依据…………………………………………7
3、钻场布置及钻孔设计参数……………………………………………8
4.探放水施工技术要求……………………………………………………9
5、钻探设备……………………………………………………………….9
6、劳动组织…………………………………………………………………10
三、排水应急方案………………………………………………………..10
四、11A704掘进工作面探放水安全措施……………………………….11
五、附图……………………………………………………………………13
一、11A704工作面地质及水文地质概况
1、11A704工作面基本概况
吉新煤矿11A704工作面位于井田西翼,北部为11A702工作面(未回采),西部与二采区相邻,南部为706工作面(未回采),东部为主井井筒。
工作面开采煤层底板等高线标高为+838---+990m,自西向东逐渐增高。
工作面地表标高为+1050----+1070m,工作面地表地形为山体丘陵,冲沟,无工业建筑物,无牧民区等建筑。
11A704工作面开切眼布置为伪斜布置,开切眼实体煤斜距为172m。
工作面推进长度为:
1018m,工作面煤层平均厚度4.95m。
11A704采煤工作面下顺槽采用锚网梁锚索联合支护,巷道净宽4m,高2.85m,断面矩形巷道,净断面积:
S净=11.4m2。
2、工作面煤层赋存条件
本工作面掘进层位为A7煤层,黑、褐黑色,在地表易风化,呈粉末或碎片状,焰短易燃,火焰呈褐红色。
不易熔融膨胀,具块状~带状构造。
煤层一般由半光亮-光亮型煤层夹薄层状(不均匀分布)暗煤组成。
断口多平直或贝壳状,裂隙较发育,易碎,脆性大,易染手。
含水量较少,煤层视相对密度均为1.30吨/米3。
A7煤层属易自燃或很易自燃煤层,地表可采煤层已全部火烧,多形成杂色角砾火烧岩、灰黑焦块或砖红色烧变岩。
煤层普氏硬度f=2~3。
含1~2层夹矸,煤层结构复杂。
3、工作面地质构造
该工作面为单斜构造,产状220°∠5-23°。
地层沿倾向有微弱的波状起伏,延北西向倾角逐渐减缓。
现将工作面内的主要地质构造分述如下:
1、背斜轴:
工作面偏西位置,引起煤层呈起伏状。
2、断层:
工作面回采至100米左右时,靠近下顺槽位置将穿过DF10断层、回采至143米时将穿过DF10-1,回采至200米左右时遇DF10-2、回采至320米时遇DF25-1、回采至500米时遇DF25,回采至580米时工作面将遇到F26、DF28断层,回采至630米时遇DF29断层,回采至828米时将遇到DF31大断层,回采至960米左右接近停采线附近将遇到DF32、DF34等大断层。
断
层
名称
走向
倾向
倾角
性质
落差(m)
对回采的影响程度
DF10
NE
SE
70°
正断层
0~10
较大
DF10-1
NE
SE
40°
正断层
0~8
较大
DF10-2
NE
SE
40°
正断层
0~5
较大
DF25-1
Ew
Ns
60°
逆断层
0~7
较小
DF25
NWW
NW
45°
逆断层
0~3
较小
DF26
NE
NW
45°
逆断层
0~11
较大
DF28
SN°
W
50°
逆断层
0~2
较小
DF29
NW°
SW
55°
逆断层
0~9
较大
DF31
NE
SE
70°
正断层
0~14
较大
DF32
NE
SE
70°
正断层
0~30
较大
DF34
NNE-E
NWW-W
45
逆断层
0~12
较大
4、11A704工作面水文地质
11A704工作面上覆含水层主要有第四系沟谷潜水含水层,侏罗系火烧岩含水岩组,侏罗系裂隙含水层组。
据地质报告,第四系含水层厚度5~15m,由于火烧区富水以及上部采空区的存在,部分地段含水丰富;侏罗系火烧岩含水岩组,由于天然火烧孔洞以及补给较强其含水性丰富;侏罗系裂隙含水层组,在受构造影响时可对煤层直接进行充水。
由于地表为丘陵沟壑,因此富水性较为贫乏。
工作面上部含水岩性主要为砂岩,受大气降水和地表水入渗补给,水量中等。
(1)煤岩裂隙水:
11A704工作面煤层在区域构造中呈现一个缓背斜,距地表较近,煤层受应力影响构造裂隙发育。
该工作面浅部砂岩层含水以及煤层露头对下部煤层裂隙进行渗流补给,其渗流水量构成采区涌水量的直接来源。
(2)采空区水:
11A704工作面上部及周边无采空区,11A702工作面未回采,对本回采工作面无水患影响。
(3)侏罗系砂岩水:
工作面上部含水岩性主要为砂岩,厚度55m。
受大气降水和地表水入渗补给,水量中等。
(4)断层导水:
工作面主要经过DF10、DF10-1、DF10-2、DF31断层,断层均属正断层,为拉伸性质,有一定的富水性,在回采前应进行有针对性的钻探工作。
工作面回采时最大涌水量为60m3/h,正常涌水量为10.0m3/h。
二、探放水钻孔设计
1、矿井涌水简况
根据矿井实测水文数据分析,涌水量呈周期变化,与大气降雨和地表水密切相关。
一年中6月份排水量最大,日平均为2339m3;10月份最小,日平均为1810m3。
2~6月份普遍偏高,说明在每年春季融雪期和夏汛期是矿井涌水量峰值期,据调查夏季地表水汛期与矿井涌水量峰值期之间滞后期约2~3天。
根据地质报告资料,吉木萨尔县年降水327mm,蒸发量1866.4mm。
根据矿井生产的实际情况,煤层开采的主要充水途径为直接揭露含水层的井巷工程受采动影响而造成的顶板冒落导水带、底板破坏裂隙带,以及导水的断裂构造,参照11A601工作面冒落高度,11A704工作面冒落高度取值为50米(煤层厚度的5倍)。
2、探放水钻孔设计原则及依据
1).探放水原则及依据
(1)、《煤矿防治水规定》、《煤矿测量规程》、
(2)、煤炭科学研究总院西安分院物探所2004年提供的《吉新煤矿综合勘探电法探测成果报告》
(3)、矿井历年来实际水文观测数值、原矿井采掘工程平面图
严格按照《煤矿安全规程》中的“有疑必探,先探后掘(采)”的方针,按照《水文地质规程》、《煤矿防治水暂行规定》、《兖矿新疆矿业公司煤矿防治水暂行规定》等的要求,对可能影响11A704工作面的所有水患进行勘探、布孔探放和采取其它防治水措施。
2)、探放水工作内容及程序
(1)探放水前期准备工作
供电保证(双回路电源)。
主排水系统形成。
探水钻机、采区水泵的选型购置,排水管路的辅设,临时性排水仓的布置。
技术人员及施工人员的培训等。
根据以上对工作面水文地质条件的分析和认识,依据矿井水文地质规程等技术规范,确定以下钻孔设计原则:
(1)利用井上下高分辨电法勘探,详探回采工作面的水文情况,对有威胁的富水区域设计中进行针对性的探放水工作,确保回采安全。
(2)由于本工作面回风顺槽为原来的11A702进风顺槽,该巷道已安全施工至设计长度,基本不存在水患威胁,故钻孔布置在进风顺槽中。
(3)充分利用巷道工程,少开钻机机窝,减少钻机搬迁,节约巷道掘进工程,减少辅助生产环节(如供电、排水管路尽量集中)。
3、钻场布置及钻孔设计参数
1)、钻场布置:
钻场布置在进风顺槽中,地点均以测量控制点(测点切4-5)为基准参照点,坐标为X=65808.435Y=19023.882。
2)、钻孔参数表:
表一 11A704工作面上部富水区探放水孔布设表
位置说明
孔号
孔深m
真方位
倾角
设计目的
1号钻场
距基准点104m
1-1
50
垂直顶板
90°
1、探明11A704工作面上部煤岩层富水情况,确保回采安全。
1-2
150
46°
+17°
1-3
140
68°
+12°
2号钻场
距基准点212m
2-1
50
垂直顶板
90°
1-2
150
46°
+17°
1-3
140
68°
+12°
3号钻场
距基准点320m
3-1
50
垂直顶板
90°
3-2
150
46°
+17°
3-3
140
68°
+12°
3-4
95
14°
+12°
4号钻场
距基准点428m
4-1
50
垂直顶板
90°
4-2
150
46°
+17°
4-3
140
68°
+12°
5号钻场
距基准点536m
5-1
50
垂直顶板
90°
5-2
150
46°
+17°
5-3
140
68°
+12°
6号钻场
距基准点644m
6-1
50
垂直顶板
90°
6-2
150
46°
+17°
7号钻场
距基准点752m
7-1
50
垂直顶板
90°
7-2
140
71°
12°
7-3
95
14°
12°
8号钻场
距基准点860m
8-1
50
垂直顶板
90°
8-2
140
71°
12°
8-3
95
14°
12°
9号钻场
距基准点968m
9-1
50
垂直顶板
90°
9-2
140
71°
12°
9-3
95
14°
12°
4.探放水施工技术要求
(1)要求区队队长施工前向全体钻工传达贯彻设计与安全措施,以确保施工质量和安全。
(2)钻机设备安装要周正、稳固,钻机立轴和钻孔中心要在一条直线上,由现场施工技术人员验收合格方可开钻。
(3)探水钻进前,必须安装好孔口管(直径为108,长度为2.5m)、控制闸阀(5MP),并进行耐压试验,套管固结采用水灰比0.5:
1的水泥浆固结,孔口管固定测试耐压及固定锚杆承受的压力要大于3MPa,开孔2.5m直径为130mm,之后改75mm至终孔。
(4)钻进过程中,出现异常变化,及时汇报有关部门,经现场勘查,共同研究制定相应的措施。
(5)严格按照设计施工,若需改动,需经地质人员和有关领导批准,不按设计施工或因工作马虎,使钻孔质量达不到要求,甚至报废,要追队长和施工人员责任。
5、钻探设备
1、ZDY~1500型井下探水钻―――――――――1台
钻孔深度:
150m;
开孔直径:
87.115mm
终孔直径:
φ94mm
钻杆规格:
63.5/73mm
主机外形尺寸:
2300*800*1560mm
主机重量约1840kg
2、封孔泵型号BFK10/2~~~~~~~~~~~~~~~~~~1台
额定工作压力:
1.2MPa
额定工作流量:
10L/min
外形尺寸:
1820*426*878
质量:
255Kg
额定电压:
380/660
电流:
30
6、劳动组织
1、施工要求:
施工人员要求进行探放水专业知识、安全常识培训,并经过考试合格后方可上岗工作.
2.施工队伍:
公司成立以矿长为组长,总工程师为副组长的探放水领导小组,由通防队专业钻机队进行探放水施工;钻机队实行“三.八制”作业,每班钻机工4人,其中一名为安全负责人,地质专业人员一人负责现场技术指导,观测水文变化情况,并做好施工记录;安监科派一名安全检察人员负责现场安全监督检查工作,通风科排技术人员一名,对钻探过程中的气体、风量情况进行检测管理,安全负责人对现场安全及时向调度室汇报.
三、排水方案
1、根据工作面实际条件,探放水期间的排水问题,在11A704运输顺槽距开切眼330m(即11A704运输顺槽最高点S4点向皮带机头方向25m)巷道右帮砌一道370mm厚砖墙形成1#集水池;在11A704进风甩车场施工2#集水池,1#集水池与11A704运输顺槽皮带机头之间每隔100m在巷道左侧底板施工一个临时集水池,临时集水池通过与1#集水池、2#集水池之间铺设Φ159、Φ108管路各一趟;各个施工钻场用弹簧软管与管路连接,管路将水排至1#集水池→2#集水池→864水仓,1号、2号集水池各安置45kw潜水泵两台,一备一用,扬程80m,流量100m3/h;
2、探放水发现异常时,副井延伸、风井延伸、702开切眼,800水平、主井给煤机硐室、702下部车场不得有人员作业,防止灾害程度蔓延。
3、矿井目前主排水系统有主水泵三台,主排水系统设计采用集中排水。
在+864m水平设水泵房,选用3台D280-43×6型离心泵。
每台水泵的性能参数为:
流量280m3/h,扬程258m,矿井+864m水平现正常涌水量1810m3/d,按探放水突水量80m3/h计算,矿井主排水系统能够满足704工作面探放水工程突发水量的排放工作。
4、矿井933水仓目前配备有水泵两台,具体参数为:
D85-45*7卧式多级离心泵1台
流量100m3/h,扬程150m
QKS30/210.37KW矿用潜水泵1台
流量75m3/h,扬程180m
四、11A704回采工作面探放水安全措施
1、施工队伍施工前必须按照本设计编制探放水作业规程,并充分补充完善矿井灾防计划中有关防治水相关内容,并对矿井有关人员进行贯彻学习、考试,在井下现场做到明确标识、明确避灾路线,确保所有人员熟悉。
2、根据排水方案,开掘临时水仓,安装排水管路和水泵。
3、检查安全退路,避灾路线内不许有煤碳、木料、煤车等阻塞,要时刻保证畅通无阻。
4、施工探放水钻孔前要做好班前准备,要组织施工人员认真学习各钻孔的施工技术要求及施工中的注意事项。
5、每个探放水孔施工前报公司调度室及生产科,便于现场施测和调整。
6、为保证掘进时的泄水舒畅,工作面要具备足够的设计排水能力,加强排水设施的维修与管理。
7、中央泵房应加强排水设备的维修与管理,确保排水系统的正常运行。
8、各孔施工时要求每班有值班领导、技术人员和瓦检员在场,各孔钻进及出水情况有专门记录,终孔时有终孔记录,记录中有水量、气体等内容。
9、施工地点设一部井下电话和一个瓦斯探头,瓦斯探头断电浓度为1%,施工人员必须有一名携带便携式瓦斯报警仪。
10、钻机安装和操作的安全措施:
①钻机必须布置在设计的钻场内,钻场内顶板要求顶帮支护完好,立柱要求打稳打实。
②钻进过程中,密切注意出水情况,发现出水量异常,水量水压突然增大,钻机钻进阻力增大,立即停止钻进,并严禁撤卸钻杆,立即通知专业技术人员进行现场分析、处理。
③发现出水量增大,有突水预兆时(掘进迎头两帮出现挂红、挂汗、空气变冷、湿度加大、顶底板压力发生异常等现象),应立即停止作业,按避灾路线撤退,同时汇报调度室撤出全矿井所有人员,并制定措施进行处理。
④发现瓦斯突然涌出、超限时,立即停止作业,汇报调度室,安排专业人员进行现场处理。
⑤每班结束后必须将钻杆全部撤出,防止发生钻杆被卡。
⑥钻孔接近预计终孔点时,一定要密切注意观察,发现水文异常立即停机。
⑦每班设专人记录进尺和岩性情况,要认真地详细记录和汇报。
⑧钻机司机严格按《钻机工技术操作规程》作业。
⑨每班安排一名安全负责人。
⑩作业人员必须认真学习贯彻此措施,没有学习签名不得上岗。
钻机司机必须认真学习《钻机工技术操作规程》,没有学习签名不得上岗操作。
11、水害避灾路线:
避灾原则:
水灾发生后,向地势高的地点避灾。
①、11A704进风顺槽水灾撤退路线:
11A704进风顺槽→933m水平车场→副井→地面
②、+800水平所有人员
1)、皮带道887车场附近人员→887车场→副井筒→地面
2)、西轨道运输大巷→800车场→副井筒→地面
五、附图
探放水设计平面图。
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