宏图煤矿13探放水设计方案及安全措施.docx
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宏图煤矿13探放水设计方案及安全措施
纳雍县宏图煤矿
探放水设计方案及安全措施
为加强我矿井下掘进探放水工作,防止透水事故发生,防患于未然,使水患消灭在事故发生之前,特编制探放水设计方案及安全措施如下:
一、概况:
宏图煤矿采掘工作面是布置在32#煤层中,32#煤层在本矿范围内未开采,煤层倾角8—10°,煤层平均厚度1.78米,煤层直接顶为粉砂岩、直接底为粘土岩。
1、隔水煤柱选择
根据《煤矿安全规程》、《煤矿防治水工作条例》及有关探放水的规定,同时依据相邻矿探放水经验,留设30m隔水煤柱。
2、探水线的确定
一般应沿老空积水线或老空边界平行外推60~150m,定为老空的探水线。
1)构造两侧或四周留设防水煤(岩)柱的留设
断层破坏了岩层的完整性,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。
断层防水煤柱不得小于20m。
(1)煤层位于导水断层上盘时,煤(岩)柱的留设
可用下面的经验公式计算顺层防水煤柱宽度:
①L=MA
=1.73×2
=15.85(m)
式中M——煤层最大厚度或采高,m;
P——隔水层所承受的水压,MPa;
Kp——煤的抗张强度,MPa;
A——安全系数,一般取1~2.5。
当岩层倾角较大时,可用下式计算水平防水煤柱宽度;
②Lp=Lcosβ=15.85×cos(11)=15.56m
式中L——顺层防水煤柱宽度,m;
β——煤层倾角。
将两次计算结果进行比较,采用较大的数值,即为15.85m,该矿断层上盘煤(岩)柱留设取30米。
(2)煤层位于导水断层下盘时,煤(岩)柱的留设
煤层位于导水断层下盘时,必须使导水裂隙带与断层间保持一定的防水岩柱厚度。
计算公式
L=L1+L2+L3=Ha/sinθ+Hml/tanθ+Hml/tanδ
=15.85÷sin80+6.38÷tan80+6.38÷tan80
=19.16m
式中L——顺层防水煤柱宽度,m;
L1、L2、L3——顺层防水煤柱分段厚度,m;
Ha——断层安全防水煤柱宽度,m,15.85;
Hml——导水冒落裂隙带高度,m;
Hml=100M/(4.7M+19)=100×1.73/(4.7×1.73+19)=6.38m
θ——断层面与煤层夹角(取锐角),80°;
δ——岩移塌陷边与断层的夹角(取锐角)。
为了安全,煤层位于导水断层下盘时,该矿断层下盘煤(岩)柱的留设取30米。
2)采空区及老窑积水区防水煤(岩)柱的留设
①在采空积水区下掘进时,巷道与水体之间的最小距离不得小于巷道高度的10倍。
通过计算为10×2.8=28m,取30m。
②在水淹区或老空积水区下同一煤层进行开采时,若水淹区或老空积水区的界线已基本查明,防水煤(岩)柱的尺寸可按断层防水煤柱计算。
L=0.5KM
(其L不得小于20m)
式中:
L——顺层防水煤柱宽度(m);
M——煤厚(m),M=1.73最大煤厚);
KP——煤的抗张强度(kgf/cm2),KP=10kgf/cm2;
P——水头压力(kgf/cm2),P=70kgf/cm2
K——安全系数,一般取2~5,K=3
则:
L=0.5×3×1.73×
=12.78(m)
③在水淹区或老空积水区下回采时,防水煤(岩)柱的尺寸不得小于导水裂隙带最大高度与保护带厚度之和。
H防=h导裂+h保=(1.1~2.0)h冒+h保
=(1.1~2.0)[m/((k-1)cosα)]+3×m
=2[1.73/((1.4-1)cos11°)]+3×1.73
=15.16m
式中:
h导裂——导水裂隙带高度(m);
h保——保护层厚度;
m——煤层厚度或采厚m,
k——采空区顶板岩石的碎胀系数,其大小取决于岩性,该矿取1.4;
α——煤层倾角,110。
根据上述公式,经计算并结合实际情况确定和安全设施设计审查标准,水淹区或老空积水区(采空区)留设30m防水煤(岩)柱。
根据上述计算,并结合实际情况,留设30m防水煤柱。
二、组织措施:
设立探放水领导小组
组长:
付先成
副组长:
代宗福、方正如
成员:
林文寿、付华、徐元荣、何雄
组长、副组长的工作职责:
负责按探放水措施指标执行探放水工作和人、财、物供给及人员调度。
三、探放水措施
1.探放水原则
a)必须作好水害分析预报,坚持有掘必探,先探后掘的探放水原则
接近积水地区掘进前或排放被淹井巷和积水前,必须编制探放水设计,并采取防治瓦斯和其它有害气体危害等安全措施。
探水眼的布置和超前距离,应根据水头高低、煤(岩)层厚度和硬度以及安全措施等在探放水设计中具体规定。
b)采掘工作面遇到下列情况之一时,必须确定探水线进行探水
(1)接近水淹或可能积水的井巷、老空区或相邻煤矿时,井巷出水点的位置及其水量,有积水的井巷及采空区的积水范围、标高和积水量,必须绘制在采掘工程平面图上。
在水淹区域应标出探水线的位置。
采掘到探水线位置时,必须探水前进。
(2)有与溶洞、含水层及与之有水力联系的导水断层、裂隙(带)、陷落柱时,必须查出其位置,并按规定留设防水煤柱。
巷道必须穿过上述构造时,必须探水前进。
如果前方有水,应超前预注浆封堵加固,必要时预先建筑防水闸门或采取其它防治措施。
(3)打开隔离煤柱前必须探放水。
(4)接近有水的采煤工作面时;接近含水层、导水层和裂隙带等时必须探放水。
(5)接近未封闭又可能突水的钻孔;接近不明井巷时必须探放水。
(6)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。
(7)煤系底部有强承压含水层时以及采、掘工程接近其它可能突水段时必须探放水。
经探水确认无突水危险后,方可向前掘进。
每年雨季后,上部采空区的积水情况都在变化,一定要坚持“有疑必探,先探后掘”。
c)防探断层水
(1)应核准(包括补钻探明)断层产状、位置,分析断层带的富(导)水性,并在平面图、剖面图上确定断层与采掘工作面的空间几何关系。
(2)井巷通过导水或可能导水断层前,必须超前探水。
探水线(探水起点)至断层交面线的最小距离不得小于20m,水压大于2Mpa时应按比例增大。
(3)井巷通过含(导)水断层时,要严防来压冒顶突水或迟到突水(突泥砂),并及时建议采掘部门采取相应的防水措施,如加强支护、砌碹、注浆封闭等。
(4)对与强含水层连通的导水断层,必须按规定留设防隔水煤柱。
采掘工作面接近断层煤柱前,要复查煤柱的可靠性。
d)开拓下山防探水
(1)下山开拓前必须充分调查,分析研究下山所在地段的地质构造和含水层的富水性;绘制开拓下山地段的预想水文地质剖面图。
(2)下山顶、底板存在高压富含水层和充水构造带时,应在开拓之前沿下山轴线一侧,进行专门的水文地质勘探工作,查清含水层或充水构造的富水性及下山可能承受的水压,并保留一定数量的勘探钻孔,进行动态观测。
(3)预计下山的最大涌水量。
(4)在揭穿下山前方富含水层或强充水构造带时,应提出采取安全技术措施的建议,如:
疏放降压、预注浆等。
e)探放水注意事项
(1)安装钻机探水前,要遵守下列规定:
加强钻场附近的巷道支护,并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。
清理巷道,挖好排水沟。
探水钻孔位于巷道低洼处时,必须配备与探放水量相适应的排水设备。
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、深度以及钻孔数目。
(2)预计水压较大的地区,探水钻进之前,必须先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,方准继续钻进。
特别危险的地区,应有躲避场所,并规定避灾路线。
(3)钻孔内水压过大时,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)壁突然鼓出的措施。
(4)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,以及有顶钻等异状时,必须停止钻进,但不得拔出钻杆,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。
(5)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。
(6)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,必须及时处理,并立即报告矿调度室。
(7)排除上(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,如有被水封住的有害气体突然涌出的可能,必须制定安全措施。
(8)探水钻孔应保持适当的超前距、帮距和密度。
探水工作采用“探水~掘进~探水”方式进行,探水钻孔为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,一般采用30m。
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20m。
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,其值取20m。
④钻孔密度(孔间距):
指允许掘进距离终点横剖面上,探水钻孔之间的间距,一般不超过3m,以免漏掉积水区,该矿可取2m。
⑤煤层平巷钻孔布置:
工作面迎头布置5个探水钻孔:
中孔一个,左帮一个,右帮一个,顶板一个,底板一个。
中孔沿巷道方向打设,距巷道两帮1.20m,距底板1.2m;左、右帮孔与巷道水平方向成15度夹角,竖直方向上帮孔倾角+4度、下帮孔倾角—4度,距中孔0.5m。
钻孔终孔水平方向分别距巷道两帮20m;钻孔终孔竖直方向分别距巷道顶、板底14m。
⑥倾斜煤层上(下)山巷道钻孔布置:
工作面迎头布置5个探水钻孔:
中孔一个,左帮一个,右帮一个,顶板一个,底板一个。
中孔沿巷道方向打设,距巷道两帮1.20m,距底板1.2m;左、右帮孔与巷道水平方向成15度夹角,竖直方向上帮孔倾角±4度、下帮孔倾角±4度,距中孔0.5m。
钻孔终孔水平方向分别距巷道两帮20m;钻孔终孔竖直方向分别距巷道顶、板底14m。
⑥探水线、钻孔深度、孔径
根据纳雍县安全监督管理局《关于进一步加强煤矿探放水工作的通知》的有关规定的周围采掘情况,主要探放煤层前方及上下帮的老空水、裂隙水和顶底板砂岩含水层或采空积水。
1、确定工作面开口5m为探水起点,
2、钻孔孔深50m,钻孔超前距离30m,允许掘进距离20m。
孔径为42mm。
探水钻钻孔布置见下图。
f)放水措施
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,控制放水孔的流量或调整排水能力,并清理水仓、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和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。
2.探放水设备选择
a)探放水设备选择依据
矿井用1个采煤工作面保证矿井年生产能力,正常生产期间配备2个掘进工作面。
b)探放水设备型号及数量
配备型号ZDY—620探水钻3台、ZDY—720探水钻1台。
3台工作(采面和两个掘进头各1台),1台备用。
3.探放水方法
a)探水起点
(1)若该矿井造成的水灾清楚,压力不小于1MPA时,探水线至积水区的最小距离:
煤层中不小于30m,岩层中不小于20m;造成的水灾不清楚时,探水线至推断积水区的距离不小于60m;
(2)掘进巷道附近有断层或陷落柱时,探水线至预计煤柱线的距离不小于60m;
b)钻孔深度及超前距离
探水钻孔眼底至采掘工作面的距离不得小于30m的超前距离(薄煤层不得小于6m,岩层中不得小于5~10m),钻孔深度一般在50m左右(如此一次打孔后,可连续采掘20m)。
c)钻孔直径
从既探、排有效,又能防止冲垮煤壁和放水过大的原则出发,孔径不大于70mm为宜。
d)钻孔布置与孔数
(1)对于采煤工作面前方和左右两侧均受水害威胁的缓倾斜煤层,钻孔按扇形布置;当积水区肯定在一侧时,钻孔可按半扇形布置。
薄煤层以上掘进探水,同时要考虑垂直方向和密度,使钻孔进入顶板围岩;
(2)老塘探水:
探后掘进停掘处的钻孔眼距不得超过3m,以防漏探;
(3)探断层水:
开孔位置必须在防水煤柱外和断层应力影响带以外,以防止煤岩破碎出水后,不易控制;
(4)钻孔个数以保证必要的密度为原则,一般不得少于5个。
4.探放水的安全措施
(1)探水前应加固探水工作区支架,背好帮顶,以免压力水冲垮煤壁和支架;
(2)清理巷道,保证安全撤退路线畅通无阻;
(3)保证水沟畅通,并有适当的坡度和断面,水仓和排水设备要有足够的容量和能力。
(4)探水地点要安装电话,与所有可能受水威胁的工作地点连通,并事先制定好撤退路线,以防止意外事故的发生;
(5)打钻过程中,如发现煤、岩松软或沿钻杆向外流水超过打钻正常供水量时,要立即停止打钻(不能移动或拔出钻杆),派人监视水情并报告矿调度室,如果情况危急,要立即通知所有受威胁地点撤人,并采取应急措施;
(6)钻孔接近采空区,可能有有害气体涌出,必须随时进行有害气体监测;探水点通风必须按有关规定进行。
(7)煤系底部有强压含水层并有突水危险的工作面,在开采前,必须编制探放水设计,明确安全措施。
(8)预计水压较大的地区,探水钻进之前,必须先安好孔口管和控制闸阀,进行耐压试验,达到设计承压的水压后,方准继续钻进。
特别危险的地区,应有躲避场所,并规定避灾路线。
(9)钻孔内水压过大时,应采用反压和有防喷装置的方法钻进,并有防止钻孔口管和煤(岩)壁突然鼓出的措施。
(10)探放老空水前,首先要分析查明水体的空间位置、积水量和水压。
老空积水区高于探放水点位置时,只准钻孔探放水;探放水时,必须撤出探放水点以下部位受水害威胁区域内的所有人员。
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。
(11)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。
(12)排出井筒和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,如有被水封住的有害气体突然涌出的可能,必须制定安全措施。
防探底板水:
(1)当煤层底板以下赋存高压水、岩溶裂隙水层(组)时,必须预防底板突水或岩溶泥石流涌出。
采掘前,必须具备勘探或补充勘探资料,水文地质条件要清楚。
(2)要全面整理已有勘探、生产资料,分析研究含水层(组)的含水性特征和已采掘区的突水规律,并在采掘地质说明书中,对可能发生的水害提出预防措施。
(3)编制隔水层或相对隔水层等厚线图(包括水文地质实际材料)。
(4)预测有突水可能的危险区。
(5)预计最大涌水量,根据预计涌水量数据相应扩大排水能力。
(6)底板隔水层厚度达不到安全开采要求时,原则上必须进行疏水降压开采。
有条件时,也可采取在加强排水能力前提下的分区隔离开采。
(7)在可能有岩溶泥石流突出的地段采掘时,应加强前兆观察和探放,如有异常,应及时采取有效措施。
采掘探放水措施:
采掘工作面遇到下列情况之一时,必须确定探水线进行探水:
(1)接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时。
(2)接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时。
(3)打开隔离煤柱放水时。
(4)接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时。
(5)接近有出水可能的钻孔时。
(6)接近有水的灌浆区时。
(7)接近其它可能出水地区时。
防探断层水:
(1)要核准(包括补钻探明)断层产状、位置,分析断层带的富(导)水性,并在平面图、剖面图上确定断层与采掘工作面的空间几何关系。
(2)井巷通过导水或可能导水断层前,必须超前探水。
探水线至断层交面线的最小距离不得小于30m,水压大于2Mpa时应按比例增大。
(3)当井巷通过含(导)水断层时,要严防来压冒顶突水或迟到突水(突泥砂),并及时采取相应的防水措施,如加强支护、砌碹、注浆封闭等。
(4)对与强含水层连通的导水断层,必须按规定留设防隔水煤柱。
采掘工作面接近断层煤柱前,要复查煤柱的可靠性。
开拓下山防探水:
(1)下山开拓前必须充分调查,分析研究下山所在地段的地质构造和含水层的富水性;绘制开拓下山地段的预想水文地质剖面图。
(2)下山顶、底板存在高压富含水层或充水构造带时,应在开拓之前沿下山轴线一侧,进行专门的水文地质勘探工作,查清含水层或充水构造带的富水性及下山可能承受的水压,并保留一定数量的勘探钻孔,进行动态观测。
(3)预计下山的最大涌水量。
(4)在揭穿下山前方富含水层或强充水构造带时,应采取安全技术措施,如:
疏放降压、预注浆等。
防钻孔水:
(1)应于年初对本年度采掘范围内所有穿越煤层顶、底板富含水层的钻孔,核查其封孔报告书或封孔资料,分析判定封孔质量。
(2)对查出的封闭不良的钻孔,要建立台帐,并根据不同情况,在与采掘工作面相遇前,分别采取扫封孔、井下探水、留设隔水煤柱等措施。
走向长壁工作面防探顶板水:
回采工作面顶板导水裂隙带范围内分布有含水层时,应做到以下几点:
(1)回采前要查明充水因素,提出防探顶板水的措施意见,并预计涌水量。
(2)应特别注重提前做好下列地段或部位的探放水工作:
①、新井,新水平,新采区的首采工作面。
②、充水断层或向斜、背斜的扭曲部位。
③、地表水、老塘水、老硐水、老窑水对回采有可能充水的地段。
四、其他要求:
1、本矿所有掘进巷道,施工前必须依据探放水设计进行探水,并及时真实填写探放水记录。
2、认真检查作业点瓦斯。
当工作面及回风流中瓦斯浓度超过0.8%,二氧化碳浓度超过1.5%,时,必须停止工作,撤出人员,进行处理,当工作面瓦斯浓度达到0.8%时必须停止电钻打眼。
3、打探水眼必须加强工作地点支护,并在工作面迎头打好点柱和拦板。
五、避灾路线
首采面运输巷—32#主斜井—井底车场—主、副斜井—地面
首采面回风巷—32#主斜井—井底车场—主、副斜井—地面
纳雍县宏图煤矿
2013年探放水设计方案及安全措施
编制:
方正如
编制单位:
纳雍县鬃岭镇宏图煤矿
编制时间:
二0一三年一月二日
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