探放水设计doc01.docx
- 文档编号:12123950
- 上传时间:2023-04-17
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:39.87KB
探放水设计doc01.docx
《探放水设计doc01.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《探放水设计doc01.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
探放水设计doc01
探放水设计
突泉县牤牛海庆业煤炭有限责任公司
2012年2月
第一章概述
一、矿区地质特征
(一)地层
矿区位于牤牛海煤盆地西南缘,最老地层为二迭系灰色变质砂岩、灰黑色板岩及少量炭质板岩组成,厚度不详。
分布于矿区南缘区外,为煤盆地的直接基底。
盆地内充填地层有中下侏罗统含煤地层,晚侏罗统玛尼吐组及第四系。
现自上而下叙述如下:
1、第四系(Q):
上部多为亚粘土及亚砂土;中部以含泥砂及砂砾石层为主;下部为亚粘土及含砾亚粘土。
全区分布,厚度<18m,不整合覆盖各时代地层之上。
2、晚侏罗统玛尼吐组(J3mn)
分布于矿区北部,岩性主要为灰黑—灰绿色安山质熔凝灰岩及安山岩、夹薄层砂岩、泥岩。
钻孔最大控制厚度368.33m(415ZK3),与下覆含煤地层呈不整合接触。
3、中—下侏罗统含煤地层(J1-2)
根据岩性组合明显分上下两段。
上段(含煤段J1-22):
为本区主要含煤段。
分布全区,主要岩性为灰色、灰黑色及黑色炭质泥岩、泥岩、粉砂岩、细砂岩、含砾砂岩及砾岩夹层。
含十个煤层组,自下而上编号为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10煤组。
3、6、7、8、9、10煤组连续性差,为零星可采煤层。
含煤段最大控制厚度221.71m(415ZK3),与下伏砾岩段整合接触。
含植物化石及少量动物化石,属湖沼相沉积建造。
下段(砾岩段J1-21):
分布于矿区南部,其岩性主要为灰白、灰绿色砾岩组成,夹砂岩、泥岩及炭质泥岩薄层。
控制厚度大于195.60m(400ZK4)。
与下伏地层呈不整合接触。
(二)构造
牤牛海煤盆地是被晚侏罗统玛尼吐组和第四系掩盖的煤盆地,并且现在盆地是侏罗纪形成以后受燕山运动的多次改造破坏的残留盆地。
走向近南北,倾向东。
矿区位于盆地西缘,北段地层走向360°,倾向90°。
南段走向北东,倾向南东,倾角10°-25°,呈单斜构造,沿走向及倾向有不同程度的波状起伏。
根据钻探取得的资料,含煤地层中,煤层及附近的炭质泥岩等相对较软弱岩层倾角突然变陡,甚至有倒转现象,原报告认为是层间滑动造成的。
据矿井采矿实际验证该区小构造是很发育的。
(三)岩浆岩
本区岩浆活动比较频繁而强烈,主要有超基性岩,闪长玢岩及花岗斑岩等。
1、超基性岩
主要见于玛尼吐组地层中,呈脉状产出,并已全蛇纹石化。
2、闪长玢岩
主要侵入在中—下侏罗统煤系地层及玛尼吐组地层之中,多呈大小不等的脉状产出,对煤层破坏较大,使煤层变质程度增高,甚至变成天然焦,侵入到煤层中的侵入体,形成煤层的顶底板或夹石。
部分甚至全部吞食煤层。
3、花岗斑岩
仅见呈小的岩脉侵入于晚侏罗统玛尼吐组火山岩地层中,规模小,分布不广泛。
综上,本区构造复杂程度当属简单—中等。
(四)含煤地层及含煤性
中下侏罗统含煤地层为本区主要含煤地层。
矿区范围内控制厚度221.71m。
含10个煤层组,自下而上编号为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10共见38个煤层,单层厚度0.09-10.00m,累计总厚度33.88m,含煤系数15.28%。
有编号的煤层27层,其中大部分可采和局部可采煤层4层,其编号自下而上为:
1-2、2-1、2-2、5-2,零星可采煤层9层,其编号自下而上为:
3-2、3-3、4-1、4-2、5-1、6-2、8-1、8-2、9-1。
可采煤层平均总厚度14.04m,可采含煤系数6.33%。
煤层总体走向四区北延近南北,倾向正东,倾角10°~25°,局部倾角在45°,四区走向北东向,倾向南东,倾角10°~25°。
二、煤层瓦斯涌出量、瓦斯等级、发火期、煤尘爆炸指数
本矿开采煤层为1-2、2-12-2、4-2、5-2煤,2011年经内蒙古安科安全生产检测检验有限公司矿井瓦斯等级鉴定为:
二氧化碳相对涌出量为4.56m3/t.,沼气相对涌出量为3.3m3/t,矿井瓦斯绝对涌出量0.55m3/min,二氧化碳绝对涌出量为0.76m3/min;
内蒙古安科安全生产检测检验有限公司对5-2号煤层进行煤尘爆炸性、煤自燃倾向性鉴定,煤样鉴定报告的结论为该矿5-2煤层有爆炸性;煤属于Ⅱ级自燃。
三、煤层顶、底板岩性特征
5-2煤层的直接顶为泥质粉砂岩,抗压强度及抗剪强度均较低,易破碎,稳定性较差,厚度变化大;底板为粉砂质泥岩,坚硬致密,遇水后不膨胀。
四、水文地质及开采技术条件
(一)水文地质
1、含水层
(1)第四系孔隙含水层
矿区几乎全被此含水层覆盖。
岩性主要为含少量泥质的砂砾石夹亚粘土薄层,厚度2-5m。
含水层中因普遍含泥,含水性不很强,钻孔单位涌水量为1.25-2.33L/s·m,渗透系数为38-46m/d。
地下水的矿化度0.4g/L。
PH值7.3-8.5。
氟含量1.4-1.6mg/L。
地下水化原类型属HCO3-Na-Mg-Ca型或HCO3-Ca-Na-Mg型水。
地下水的补给来源为大气降水和上游含水层补给。
在矿区范围内,含水层上覆有一层1-2m厚的亚粘土、亚砂土层,起到一定的局部隔水作用。
(2)侏罗系中下统含煤段裂隙含水层
煤层全部位于此含水层中。
含水层岩性为泥岩、炭质泥岩、粉砂泥岩、粉砂岩、砂岩、砾岩及煤层。
为直接充水含水层。
钻孔单位涌水量为0.003-0.015L/s·m,渗透系数0.0026-0.0038m/d,氟含量为7mg/L,地下水化学类为HCO3-SO4-Ca-Na型水。
该含水层几乎全部第四系覆盖,二者之间有一层厚1-5m厚的亚粘土(夹砾石)、结构致密、隔水性好,为局部隔水层至范围不定的透镜体存在地层之中。
(3)侏罗系中下统砾岩段裂隙含水层
位于含煤段含水层之下,为间接充水含水层。
矿区西侧露头位置直接与第四系地层接触。
岩性主要为砾石,夹少量砾岩及泥岩层。
裂隙一般不太发育。
含水层的富水性近地表风化裂隙带较深部为好,浅部400ZK12号钻孔单位涌水量为0.017L/s·m,渗透系数为0.031m/d,深部307sk1钻孔单位涌水量仅0.00014L/s·m,渗透系数为0.00077m/d。
地下水的矿化度为0.36g/L,PH值8.0-8.3。
氟含量1.9mg/L。
地下水化学类型HCO3-Na-Mg-Ca型水。
2.矿区水文地质条件类型的确定
区内直接充水含水层为渗透性能很差的一套泥质岩石,钻孔单位涌水量仅0.003-0.015L/s·m,与其上覆第四系孔隙含水层之间有一层厚1-5m的含砾石亚粘土,该层亚粘土结构致密,隔水性较好。
矿井正常涌水量一般为2880m3/d,最大涌水量为3840m3/d。
矿区内含煤段中未发现导水性及富水性较好的破碎带。
南缘的季节性水流,切割深度1.5m左右,洪水期可能给井口造成威胁。
若开采造成地表塌陷,东侧索金布勒格泡水将直接通过第四系进入矿坑使矿坑涌水量增加直至淹井。
综上所述,矿田水文地质条件应属中等类型。
(二)工程地质条件
1、岩石工程地质特征
(1)煤层顶底板岩石的工程地质特征
井田全部被第四系冲洪积松散沉积物覆盖土层稳定性差。
煤层露头区第四系厚在10m左右。
煤层顶底板岩性,主要为泥岩、炭质泥岩及粉砂岩,这些岩石稳定性差,易破碎。
岩石物理力学试验结果见下表
岩石物理力学试验结果表单位:
MPa
岩性
抗压强度
抗拉强度
抗剪强度
普氏
系数
砾岩
13
中砂岩
11
细砂岩
9
粉砂岩
8
泥岩
2
从以上统计资料看,本区属地质条件中等的矿区。
煤层直接顶板稳定性差,岩石硬度属中硬—坚硬岩类,多属于Ⅰ类易冒落顶板,部分泥岩湿水后常膨胀,因此,开采中应注意顶板冒落及底板底鼓现象的发生。
由于矿区地处大兴安岭褶皱带,构造运动和火山活动剧烈,岩石变质较高,岩性较硬。
井下所见局部小构造特别发育,小断层,层间滑动,明显可见,破坏了岩体的完整性,结构面复杂,易破碎,这就给井下支护带来了很大的困难。
2、矿区工程地质条件综合评价
(1)主要工程地质问题预测及防治意见
煤层顶板冒落问题:
本区部分煤层顶底板岩石的力学强度低,为软弱岩石,稳定性差。
采掘过程中易发生顶板局部冒落及掉块现象,对安全生产有一定影响,应引起足够重视,确保矿井安全生产。
本区煤层直接底板多为泥岩,力学强度低,遇水易软化变形,对井下的煤炭生产及安全造成一定的影响。
应采取有效措施进行处理。
(2)工程地质勘查类型
本区岩石以碎屑沉积岩为主,层状结构,岩体各向异性。
煤层顶底板岩石的强度低,均为软弱岩石,岩体稳定性差。
煤矿开采后,局部地段易发生顶板冒落及底板软化等矿山工程地质问题。
按矿区水文地质工程地质勘查规范(GB/2719-1991),将该区工程地质勘查类型划分为三类二型,即层状岩类工程地质条件中等型。
第二章探放水安全技术措施
一、概况:
根据“预报预测,逢掘必探,先探后掘,先治后采”的原则,结合我矿的实际情况采取探、防、堵、截、排的措施。
为了施工的安全开展,制定本安全技术措施。
施工地点:
井下各掘进工作面
水源性质:
预计水源主要为老空水、煤层顶、底板水和断层导水等。
钻机型号:
钻石150Y型煤矿用井下钻机5台
钻具配备:
Ф75mm钻杆200m,泥浆泵3台,合金钻头50个及钻具5套。
二、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、平巷时,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。
12、其他未尽事宜严格按照本矿编制的“井下钻工操作规程”执行。
三、探放水设计
1、探水起点的确定:
本矿井下井田边界准确,水压不超过16kPa,所以,设计探水线至积水区的最小距离:
煤层中不得小于30米;
2、警戒线的确定:
沿探水线终孔位置外推30米。
3、超前距离:
探水钻孔终孔位置始终超前掘进工作面的距离采用30米。
4、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(或5个钻孔的最小平距)减去30米。
5、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,布置的最外侧探水钻孔所控制的范围与巷道帮的距离取30米。
6、超前距离的计算:
a=0.5AL×(3p/kp)1/2
式中:
a------超前距离(m)
L-----巷道的跨度(宽或高,取其最大者)m
Kp-----煤的抗张强度(Mpa)
P------水头压力(Mpa)
A-----安全系数,一般取2~5;本设计取5。
a=0.5×5×3.5×√3×20/10=0.5×5×3.5×2.45≈21(m),
a(实)>21m
据此,超前距取30米,帮距取30米。
8、钻孔参数的确定
(1)、每钻孔5个(1#、2#、3#、4#、5#),1#孔为中心孔。
(2)、钻孔直径:
75mm。
(3)、钻孔沿煤层倾向呈扇形布置,超前距30米,准掘30米。
(4)、在每个钻场地点做好标记,并挂牌管理。
.
9、老空的探水线:
沿老空积水线或老空边界平行外推60米,其探水设计同上。
10、井巷通过导水或可能导水断层前的探水设计:
(1)、超前探水:
探水线(探水起点)至断层交面线的最小距离为30米,当水压大于2Mpa时按每增加0.1Mpa增加1m。
(2)、其他技术参数同上(探水设计)。
探放水钻孔参数设计表:
见附图
探放水钻孔布置示意图:
见附图
四、安钻探水前的技术要求:
1安钻地点与积水区间距小于探水规定的超前距,或有突水征兆时,应在采取加固措施或用水闸墙封闭后,另找安全地点探放水。
2钻窝应避免做在断层带或松软岩层内。
3钻机安装必须平稳牢固。
安好钻机接电时,要严格执行停送电制度。
4按预计流量修建排水沟,清理巷道并挂好风筒、电缆、管道等。
五、探水施工中的技术要求:
1钻进时应准确判别煤、岩层厚度并记录换层深度。
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,但不得取出钻杆。
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,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。
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)壁突然鼓出的措施:
(1)背紧工作面,在拦板外面加设顶柱或木垛,必要时还应在顶、底板坚固地点砌筑防水墙,之后方可放水。
(2)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。
5在探水孔施工中,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。
6遇高压水顶钻杆时,可用立轴卡瓦和逆止阀交替控制钻杆,使其慢慢地顶出孔口,操作时禁止人员直对钻杆站立。
7必须做到交接班时不停钻。
8探放断层水的探水孔终孔后,孔内有水应进行放水试验。
孔内无水时应选择一个孔进行压水试验,检验断层隔水性能;压力一般应略大于断层所承受的静水压力。
9探放水钻孔,完成探测任务后必须全孔注浆封闭,并做好封孔记录。
六、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,控制放水孔的流量或调整排水能力,并清理水仓、水沟等。
2加强放水地点的通风,增加有害气体的观测次数。
3必须监视放水全过程,放水结束后,立即核算放水量与预计积水量的误差,查明原因。
七、探放水的安全措施:
1探水巷道中间不得有低洼积水段。
2探水巷必须在探水钻孔有效控制范围内掘进,探水孔的超前距、帮距及孔间距应符合设计要求。
每次探水后、掘进前,应在起点处设置标志,并建立挂牌制度。
3巷道支护应牢固,顶、帮背实,无高吊棚脚,倾斜巷有撑杆,使巷道有较强的抗水流冲击能力。
4受水威胁地区的施工人员必须学习掌握报警信号及避灾路线。
5探水巷道应加强出水征兆的观察,发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙出现掺水、水色发挥、有臭味等突水预兆时,一旦发现立即停止施工,采取措施,立即报告调度室,情况紧急时必须立即发出警报,撤出所有受水威胁地区的人员。
6“钻孔接近老空,预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时,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。
如果瓦斯或其他有害气体超过本规程有关条文规定时,必须立即停止打钻,切断电源,撤出人员,并报告矿调度室,采取措施,进行处理。
7探放水人员必须按照批准的设计施工,未经审批单位允许,不得擅自改变设计。
8其他未尽事宜的按《煤矿安全规程》执行。
八、探放水组织及人员
为了强化对矿井水害的预防工作,加强对探放水工作,矿成立探放水领导小组:
组长:
张玉广
副组长:
王希华张培林孙胜武
成员:
曾庆志王大周蒋海涵王文泽王立峰于伟斌
领导小组负责探放水工作的措施制定、人财物的组织和探放水工作的具体安排,确定开、停钻的位置及时间。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 放水 设计 doc01