探放水设计Word文档下载推荐.docx

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山西长治郊区三元吉祥煤业有限公司位于长治市郊区北部黄碾镇西沟村，属黄碾镇管辖。

井田地理坐标为：

东经113°

03′09″～113°

05′11″；

北纬36°

22′07″～36°

22′56″。

井田南北宽约2.33km，东西长约3.78km，整合后井田面积为6.2602km2。

山西长治郊区三元吉祥煤业有限公司北边与石圪节煤矿相邻，西边紧邻王庄煤矿，东北有潞城市史廻乡任和煤矿和潞城市宋村苗凹煤矿。

该井田东距潞城市15km，西距屯留县18km，南距长治市27km，榆黄公路及太焦铁路均从井田外东侧通过，潞安矿区石圪节煤矿铁路专用线在本井田南部通过，交通十分便利。

本区位于太行山中段西侧长治盆地的东部，整合后的井田内广为第四系黄土覆盖，北部有少许基岩出露，沟谷较发育，总体为北高南低。

最高点位于北部黄沙岭，标高为1029.92m，最低点位于井田东部魏村沟谷中，标高为899.40m，最大相对高差130.52m。

属低山丘陵区。

第二章矿井充水因素分析及水害防治措施

一、矿井水文地质

井田内大部分为第四系黄土覆盖区,仅有零星的二叠系基岩出露，沟谷切割较深,地形高差相对较大。

井田内无常年性河流，仅有季节性河流,河流流量随季节性变化明显,雨季时常有洪水发生,最后汇入浊漳河。

其余季节河流流量很小或断流。

按设计，兼并重组后各井口均位于排洪冲沟之上，地表洪水对各井口威胁不大。

1、主要含水层

（1）奥陶系中统（O2）岩溶裂隙含水层

井田内该含水层在区内未出露,含水层主要由石灰岩、白云质灰岩及泥灰岩等组成,含水空间以岩溶裂隙为主。

根据钻孔揭露，峰峰组,下部以泥灰岩、角砾状泥灰岩为主,含石膏层,泥灰岩顶部岩溶裂隙发育；

上部以石灰岩为主,垂直裂隙发育。

上马家沟组未揭穿，岩性主要为石灰岩、泥灰岩，岩溶裂隙发育。

据钻孔简易水文地质观测，进入奥灰界面后，孔内冲洗液漏失，说明岩溶裂隙发育，位于奥灰水位以上，本孔奥灰水位在峰峰组上段下部之间的石灰岩与泥灰岩的接触部位附近。

根据2-1号水文孔资料，含水层主要在上马家沟组中上部及峰峰组上下部之间的石灰岩与泥灰岩的接触部位，根据本次对上马家沟组顶部及峰峰组混合抽水试验，单位涌水量0.1311L/s.m，渗透系数0.5299m/d，水位标高637.95m，为中等富水性含水层，本次仅揭露上马家沟组上部含水层，结合区域资料，该含水层属中～强富水性含水层，水质HCO3－Ca·

Mg型。

由于矿区及周边地区过量开采奥灰岩溶裂隙水，奥灰水位标高由上世纪70年代的720m降至现在的水位标高（637.95m），已低于辛安泉泉水出露标高，形成降落漏斗，水位下降对开采15号煤层有利，可消除对其底板产生突水的威胁。

（2）石炭上统太原组（C3t）含水层组

井田内地表无出露,为碎屑岩夹碳酸盐岩层间岩溶裂隙含水层,含水层主要由K2、K3、K4、K5等石灰岩组成,含水空间以岩溶裂隙为主,构成太原组各煤层的直接充水含水层。

①、K2石灰岩岩溶裂隙含水层

为14号煤层直接顶板,距15-1号煤层顶平均间距4.33m，距15-2号煤顶层平均间距7.75m，距15-3号煤层顶平均间距10.28m，分布范围广,K2石灰岩厚度2.20-17.95m,平均7.80m,垂直裂隙发育,部分被方解石充填,见溶孔，少数钻孔裂隙面上有水锈，部分钻孔在该层段钻进时冲洗液有漏失现象。

②、K3石灰岩岩溶裂隙含水层

为13号煤层的直接顶板,厚度1.36-4.77m,平均2.70m,部分地段垂直裂隙发育，见小溶孔。

③、K4石灰岩岩溶裂隙含水层

为11号煤层直接顶板,厚度3.33-5.97m,平均4.86m,岩溶裂隙发育不均一，在局部地段见垂直裂隙和溶孔。

④、K5石灰岩岩溶裂隙含水层

K5石灰岩为7号煤层直接顶板,厚度0.00-4.11m,平均3.20m,岩溶裂隙发育不均一，在局部地段见垂直裂隙和溶孔。

根据井田内2-1号钻孔对太原组进行混合注水试验，单位涌水量q=0.0051L/s.m,渗透系数K=0.0347m/d,水位标高894.96m，属于弱富水性含水层。

据《生产能力核定书（修改版2010.03）中叙述，区内原西旺煤矿开采15号煤层，年产量150kt/a，矿井正常涌水量360m3/d，最大涌水量480m3/d。

（3）二叠系下统山西组（P1s）砂岩裂隙含水层

为碎屑岩裂隙含水层,井田内地表无出露,含水层主要由中、细粒砂岩组成,含水空间以构造裂隙为主,厚度变化较大,平均15.50m,裂隙较发育，钻进过程中消耗量为0.1-1.1m3/h。

该砂岩裂隙含水层构成3号煤层的直接充水含水层。

据邻区（王庄井田）43号钻孔抽水试验资料:

单位涌水量q=0.00084L/s.m,渗透系数K=0.00567m/d。

该含水层为弱富水性含水层。

（4）二叠系下统下石盒子组（P1x）中部及底部K8砂岩裂隙含水层

为碎屑岩裂隙含水层,井田内地表有零星出露,含水层主要由中～细粒砂岩组成,含水空间以构造裂隙为主,含水层埋藏浅或出露于地表时，含水空间以风化裂隙为主，成为基岩风化带裂隙含水层。

受采煤时形成的导水裂隙带的影响，K8砂岩裂隙含水层也构成3号煤层的直接充水含水层。

（5）第四系松散岩类孔隙含水层

为第四系松散岩类孔隙水,井田内大面积出露，含水层主要由砂土及砂砾石组成,含水空间以孔隙为主,厚度变化较大,为0.00-40.00m,富水性受大气降水、地形、岩性的影响明显,在不同地方富水性差异较大。

2、主要隔水层

（1）石炭系上统太原组15-3号煤层底部至中统本溪组底隔水层

岩性主要为灰绿色泥岩、铝质泥岩及砂质泥岩组成,厚度12.40-20.40m,平均16.66m，透水性差,平行不整合于峰峰组石灰岩岩溶裂隙含水层之上,阻隔其上、下含水层的水力联系。

（2）太原组上部石灰岩层间隔水层

主要由灰黑色泥岩、砂质泥岩组成，分布于各石灰岩含水层之间，起层间隔水的作用。

（3）二叠系砂岩含水层层间隔水层

主要由泥岩、砂质泥岩等组成,呈层状分布于各砂岩含水层之间,形成平行复合结构,起层间隔水作用。

3、构造

（1）褶曲

井田基本构造形态为一宽缓的向背斜,其轴部裂隙发育，成为相对富水部位。

（2）断层及陷落柱

井田中部发育有一条王庄正断层，断距为10m，走向N77°

W，倾向N13°

E。

断层具导水性，同时断层附近裂隙发育，有利于地下水的富集和运移，对矿井涌水产生明显的影响。

区内目前发现1个陷落柱，还可能有隐伏的导水陷落柱存在，生产中应加强探放水工作。

据邻区生产情况断层和陷落柱对矿井涌水存在影响。

4、主要含水层补给、迳流、排泄条件

第四系松散含水层主要接受大气降水的补给,其迳流、排泄区不明显,其下伏基岩风化带含水层在浅埋区除可直接接受大气降水补给外,可接受第四系含水层的补给。

在不同地段,不同时期第四系含水层与基岩风化带含水层可互为补给含水层。

井田内碎屑岩含水层及石炭系上统层间岩溶裂隙含水层,其间有厚度不等的泥岩隔水层相隔,相互水力联系差,主要以相互平行的层间迳流为主,仅在构造部位或浅埋区才可与其它含水层发生直接的水力联系。

奥陶系中统岩溶裂隙含水层是区内主要含水层之一,井田内埋藏较浅,位于辛安泉域由北向南的迳流带上,在构造部位可能与其它含水层发生水力联系。

二、矿井充水因素分析

1、地表水体和洪水对矿井充水的影响

本井田内无大的地表水体，仅有季节性小河，洪水期常有洪水发生。

在雨季采掘至河流附近时应采取相应的防范措施，避免河水溃入井下。

2、井田构造对水文地质条件的影响

井田内主要为宽缓的向背斜，在向背斜轴部及转折端有利于地下水的富集。

（2）断层

区内目前只发现一条王庄断层，可能还存在未发现的隐伏的导水断层。

据对周边生产矿井的调查，在生产中遇断层时矿井涌水量增大，说明断层具有一定的导水性，可沟通其它含水层之间的水力联系的可能。

因此存在开采井田内3、9、15号时，通过断层沟通其它含水层对煤层产生侧向突水的可能，因此在断层附近一定要预留防水煤柱，防止侧向突水；

同时在开采过程中可能会出现未探明的导水断层，生产中仍然要坚持“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原则。

（3）陷落柱

本次勘探过程中井田内发现1个陷落柱，但可能存在隐伏未探明的导水陷落柱，生产中应引起注意，预防陷落柱引起矿井突水。

三、充水通道

1、天然通道

主要为断层、陷落柱等。

根据分析，邻区断层具导水性。

目前区内只发现一个陷落柱，但可能还存在隐伏的导水陷落柱。

2、人为通道

主要为导水裂缝带、井筒、巷道、工作面、封闭不良的钻孔，这些通道，可沟通大气降水、地表水及地下水。

人为越界越层开采也可引起矿井突水，生产中也应引起注意。

特别注意的是，由于区内煤层开采历史悠久，区内可能存在未回填的废井筒，其位置不清楚，今后生产中应引起高度重视。

四、水害防治措施

根据前面的分析，井田内的主要水害为老空水，其次为顶板石灰岩岩裂隙水。

矿井生产时随着开采面积的扩大，以及降雨量等自然因素的影响，可能使矿井涌水量增大，煤矿在注意井下生产的同时，还要加强水害防范意识，时刻保证安全生产，并建议做好以下防范水害的工作。

（1）树立防水意识，重视防水工作，对工人进行有关水害知识的教育和有关出水征兆的识别。

加强对矿井涌水量和地表塌陷区的观测，及时掌握有关涌水量的变化情况，对突然增大的涌水量，要查明水源及水量变化情况，分析其原因，采取有效措施，制止水害事故发生；

（2）必须经常检查矿区地表是否存在导水裂隙或其它导水通道，发现裂隙及其它导水通道，应及时将其回填密实；

（3）必须经常了解相邻矿井开采情况，掌握其采空范围、涌（积）水现象，防止越界开采，造成巷道相互贯通，采空区积水涌入矿井，造成涌（突）水事故的发生；

（4）在巷道掘进接近古空区、强含水层或煤层受顶底板含水层威胁及出现出水征兆时，要进行探放水工作，坚持“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原则；

（5）探测隐伏断层的存在，并注意其导水性；

（6）在井下保证排水设备的正常运转，一台备用，一台运行，一台检修。

第三章供水水源

一、重组整合前供水

重组整合前饮用水取自供水第四系孔隙水，工业用水取自矿井水。

二、重组整合后供水

重组整合后用水量增大，第四系孔隙水已不能满足重组整合后供水的需求，可以从下述含水层考虑。

（一）松散层孔隙含水层水

含水较丰富,经取样分析，水质较好，是当地民用水的主要水源。

水位埋藏浅，受大气降水影响明显，一般不宜作为矿井建设的永久性供水水源。

（二）基岩风化带含水层水

富水差异性较大，受大气降水影响明显，水质较好,一般可作为暂时性供水水源。

（三）奥陶系中统岩溶裂隙水

根据2-1号孔抽水试验资料,该含水层为中等富水性含水层,目前该含水层稳定水位标高在637.95m左右。

兼并重组后，奥陶系中统岩溶裂隙水可作为永久性水源地，本次奥灰层段揭露300m左右，今后开凿水源井时，建议揭露奥灰厚度应加大。

（四）矿井排水

矿井排水经处理后,可作为井下采煤用水及地面工业用水。

第四章探放水原则

《煤矿防治水规定》规定：

矿井必须做好水害分析预报和充水条件分析，坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的防治水原则。

探水或接近积水地区掘进前或排放被淹井巷的积水前，必须编制《探放水设计》，并采取防止瓦斯和其他有害气体危害等安全措施。

探水孔的布置和超前距离，应当根据水头高低、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。

（一）探放水原则

本矿井为技改扩能煤矿，矿区内分布有老窑、老空，矿井在建设或开采过程中有可能误穿小窑或老窑采空区，因此，矿井的所有采掘工作都必须严格执行“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则。

带班矿长、跟班安全员、瓦检员、采掘区队长发现：

采掘工作面或其他地点发现有挂红、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渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时，必须停止作业，采取措施，立即报告矿调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。

（二）探放水方法的确定

开采层不受强承压、高承压含水层的威胁，且无封闭不良的钻孔，故井下探放水主要是探放小窑、老窑、断层及采空区积水，故不须考虑布置石门等探放水巷道，设计采用钻机打钻进行探放水的方法。

1、探放水前应调查收集的资料

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）老采空区积水，即积水巷道（或采面采空区）名称、标高、积水量、水头等；

3）断层位置，断层导水情况等。

2、探放水起点的确定

根据“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则，井巷掘进开口前就必须先进行打钻探水，确认无水患后再往前掘进并留不少于30m的超前距，掘进到预留超前距位置后停下，再进行探水，依此类推直至巷道掘到位，因此探水起点即为各条巷道的开口位置。

第五章探水钻孔设计及布置

一、布置探放水钻孔应当遵循下列规定：

1、探放老空水、陷落柱水和钻孔水时，探水钻孔成组布设，并在巷道前方的水平面和竖直面内呈扇形。

钻孔终孔位置以满足平距3m为准，厚煤层内各孔终孔的垂距不得超过1.5m；

2、探放断裂构造水和岩溶水等时，探水钻孔沿掘进方向的前方及下方布置。

底板方向的钻孔不得少于2个；

3、煤层内，原则上禁止探放水压高于1Mpa的充水断层水、含水层水及陷落柱水等。

如确实需要的，可以先建筑防水闸墙，并在闸墙外向内探放水。

二、钻孔设计及布置

1、探水线、钻孔深度、孔径

根据公司生产矿井地质报告和周围采掘情况，主要探放顶、底板砂岩含水层水，确定工作面迎头为探水线，钻孔孔深200m，钻孔超前距30m，允许掘进距离170m。

2、钻孔数目及布置方案

根据工作面水文地质情况,工作面迎头布置5个探放水钻孔：

中孔1个，顶孔2个，底孔2个。

中孔沿巷道方向打设，距巷道两帮2.05m,距底板1.4m。

顶、底孔分别与巷道方向以2°

夹角向上、向下打设，并与巷道两侧分别以3°

夹角外斜。

顶、底孔终孔竖直方向分别距巷道顶、底板8m，距巷道帮11m。

钻孔布置如图所示:

第六章设备选型

根据以上要求并结合周围已掘巷道揭露水文地质条件情况，选用公司ZDY1200S（MK-4）型全液压坑道钻机。

钻机主要参数如下：

钻孔深度m

300

额定压力（主油泵）MPa

21

终孔直径mm

75

钻孔倾角°

0～±

90

最大转距Nm

1200

钻杆直径mm

42/50

转速r/min

80～280

电动机功率KW

22

给进力/起拔力KN

36/52

主机外形尺寸（长×

宽×

高）

1850×

710×

1460

给进/起拔行程mm

650

钻机质量Kg

1360

泥浆泵主要参数如下：

缸径mm

80

手柄位置

A₂-B₃

A₂-B₄

A₁-B₃

A₁-B₄

泵速min̄¹

200

116

72

42

流量L/min

250

145

52

压力MPa

2.5

4.5

6.0

驱动功率15KW质量500Kg产品编号NO.347制造日期2010.6

第七章打钻注意事项

1、探放水人员必须熟悉《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》以及煤矿井下的一般安全知识，经过专门技术培训。

作业人员要熟悉探放水设施、设备的工作原理，掌握其操作要领、维护保养和排除故障的技能，作业人员掌握煤矿防灾和避灾的有关知识，严格执行工种岗位责任制和安全技术操作规程。

2、钻机经过检查防爆性能合格后，方可入井。

安装钻机前要检查、整修设备，并检查加固钻场及周围支护情况，防止倒棚、冒顶和片帮。

3、在将钻机通过胶管连接到液压动力站前，必须保证钻机控制阀和动力站截止阀均处于关闭状态。

4、在探放水作业前，机组要向后退距工作面5米，并闭锁，防止机组突然开停。

如需启动，机组司机必须与钻机操作人员联系，确认安全后方可开停。

5、钻机和钻架的支撑安装必须牢靠，钻头应锐利、硬度好。

采用内注式单体液压支柱（型号NDZ28-30/90）固定钻机。

6、所有操作人员必须穿戴利落，以防衣物缠绕进钻机部件内。

7、先供水，后开钻，先停钻，后停水，严禁干打眼。

钻场附近要挖好水池和水沟，必要时在低洼处建立相应的排水系统，使钻探时钻场具有自然泄水和排水条件。

8、开始打钻前应人工在岩体上凿出位坑，当钻头进入位坑后方可开钻。

9、钻孔中若发现突然卡钎停钻或钻杆弯曲，应立即停止钻进，撤出钻杆，检查钻头是否有崩片或刃口磨损过大等情况，以决定是否更换钻头；

遇局部硬岩层时，可操纵推进手把缓慢推进。

10、孔内钻杆拆除时，除按规定程序卸钻杆外，不允许马达反转。

11、钻机用电必须由专职电工负责，不得出现失爆等，各种电气设备必须防爆，机械转动部分要安装防护栏、防护罩。

远方操作按钮应安放在操作人员使用方便的地方。

启动开关放在干燥处，电缆吊挂整齐。

12、用马达反转卸钻杆打接头时，须留出足够的卸扣长度。

13、在钻进过程中要随时注意观察各压力表的读数变化，发现异常及时处理。

14、交接班时若正在进行打钻，严禁停钻。

15、钻场安设专用直通矿调度室的电话。

第八章探放水安全技术措施

一、探水安全技术措施

1、巷道在掘进中，必须坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的防治水原则，进行探放水施工作业过程时，遇到险情，必须马上发出警报并立即向调度室汇报，由调度室向矿领导及有关领导汇报，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作业人员。

2、预计水压大于0.1MPa时，探水钻进之前，必须先安好孔口管和控制闸阀，孔口管长度不得小于10m，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。

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。

在探放水施工前，完善掘进工作面排水系统，按照预计出水量，安装好水泵和管路及相应的供电设施，并确保完好可靠。

3、探水前，必须加强探水附近巷道的支架，背好顶、帮，工作面打上坚固的顶柱，以防高压水冲跨煤（岩）壁和支架。

4、施工前，电工必须对钻机检查维修，保证钻机完好，设备不失爆，将钻机运到位，接好钻机后，并做到风电闭锁。

5、风筒必须接至打钻地点，并保证足够的风量，保证巷道的正常通风，打钻时，必须有专职瓦检员检查瓦斯，保证施工地点及打钻过程中瓦斯浓度都不得大于1.0%，否则停止作业，采取措施处理，瓦斯浓度小于1%时，方可正常作业。

6、打钻前要清理好巷道、水沟，并在附近安装直通调度室电话。

7、打钻时，班组长必须携带便携式报警仪，并悬挂在钻机上方，加强对瓦斯的检查，严禁瓦斯超限作业。

8、开始打钻时，严格按给定的参数进行开孔，保证钻孔符合设计要求。

9、打钻时，要先给钻机上水，钻孔中水流出后，在开始钻进，严禁干打眼。

10、开钻后，要做好钻孔施工记录，施工记录包括深度、岩性、见煤位置、煤层厚度、见水深度、水量、瓦斯涌出量等，并填好记录。

11、钻孔当班一次不能施工结束，必须将钻杆全部退出，防止卡钻。

12、一个钻孔施工结束，无水涌出时，必须用黄泥将眼口封堵，防止瓦斯涌出造成瓦斯积聚或超限。

13、探水时，如遇到钻孔水压、水量突然增大，应立即停止探水，固定钻杆，严禁移动钻机或拔出钻杆。

14、探水眼深度不到5m即穿透积水区时，所有受水威胁地区人员全部撤出，并汇报矿调度室，等待指示后行动。

15、出现透水预兆时，必须立即撤出受水威胁地区人员，并汇报调度室，采取措施处理，透水预兆有：

（1）、工作面温度降低，人感觉发凉；

（2）、空气潮湿，湿度增大；

（3）、煤壁出现“挂红”（水锈）、“挂汗”（渗水）现象；

（4）、前方听见“嘶、嘶”的水叫等声音；

（5）、工作面压力增大，支架变形、煤壁片帮、顶板冒顶、底鼓等现象；

（6）、淋水、涌水增大等异常现象。

16、发生水灾时采取的措施：

（1）、立即撤出灾区人员及受威胁区域人员到安全地点。

（2）、立即组织救护和其他人力物力救援被淹人员、受困人员。

（3）、抢救人员时应搞清水量，水流流动路线，被困人员及位置，注意防止二次透水。

防止被困人员地点瓦斯积聚，及时疏通或强行排除被困人员所在地点的积水、浮煤、淤泥。

（4）、水量太大超过矿井排水量时，主要排水设备要采取一切办法进行保护，并立即向矿领导及有关领导汇报。

17、跟班矿长必须现场指挥，发现异常及时汇报处理。

二、放水方法：

根据工作面探放水情况，探水孔可兼做放水孔。

三、放水措施

1、放水时要有专人监视观察水情，并携带便携式瓦斯自动报警仪和一氧化碳自动报警仪，当出现有毒有害气体超限时，必须立即采取措施处理，并向调度室汇报。

2、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。

3、排除上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。

4、放水人员填写好放水记录，记录内容有水量大小、水量变化、水量变化时间、有毒有害气体情况、水色的变化、本班抽水情况以及其他异常情况，并认真进行交接班，下班后填写记录，并向值班领导汇报，便于矿领导分析水量情况。

5、放水过程中，出现钻孔堵水、水量变小等情况时，及时采取措施，将钻孔疏通，保证出水正常，采取措施水仍然变小或不出水，重新钻孔进行放水，直至水流不出为止。

6、放水过程中，遇紧急情况，马上发出警报撤出受水威胁地点人员。

7、瓦检员加强瓦斯检查，瓦斯超限时及时采取措施进行处理。

对在实际工作中遇到上述未能描述到的新情况，严格按照《煤矿安全规程》和《煤矿防治水规定》执行。