探放水设计Word文档下载推荐.docx
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第一节矿井水文安全条件分析
大凹子煤矿区水文地质单元北起哑桥、大田边,南至田尾巴,西为小白龙坡、大寨,东至下干龙潭。
海拨标高为1364~1672.6m,最大相对高差308.6m,区内最高点为矿区东部老祖营山头,最低点为矿区南西部红岩河注入古木河岔口处,最低侵蚀基准面1364m。
地形切割大,山高谷深,地表坡度大。
矿区地表水系不发育,主要水系为矿区西部边缘红岩河及南部边缘的古木河,流量受季节性气候影响大,旱季水流量小甚至干涸,雨季水位上升,对矿床充水有一定影响,多沿岩层裂隙、断裂破碎带渗入补给地下水。
由于地表地形坡度大、植被稀少,大气降水沿地表泾流排泄不利于渗透,因此,大气降水对矿床充水影响不大。
煤系地层泥岩隔水层厚度较大,地质构造属压扭性,多为隔水构造,不易导通地表水体及含水层中水体。
该区属亚热带湿润季风气候,夏季炎热潮湿,冬季多雾。
年最高气温34.9℃,最低气温-11℃,平均13.8℃,年平均降雨量1093.70mm,雨季降雨量占全年降雨量的86.50%,集中在6~9月。
1.1水文地质条件
矿区范围出露地层有:
二叠系上统宣威组(P2x)、三叠系下统卡以头组(T1k)、飞仙关组(T1f)及第四系(Q)。
现由上至下将各地层特征描述如下:
1、第四系(Q)松散沉积物:
主要由坡积、洪积和河床冲积物组成。
分布在沟谷两侧及平坝,厚度一般不超过15m,水文地质意义不大。
2、三叠系下统飞仙关组(T1f)相对隔水层:
紫红色泥岩夹粉砂岩,裂隙不发育,隔水性较好,区内地层厚度大于50m。
可视为相对隔水层。
3、三叠系下统卡以头组(T1k)弱裂隙含水层:
岩性主要为灰绿色细砂岩、泥质粉砂岩夹薄层粉砂岩,风化裂隙随深度增加而减弱,含水性较弱,是矿床的间接充水含水层。
4、二叠系上统宣威组(P2x)弱裂隙含水层:
岩性主要为细碎屑岩、细砂岩。
细砂岩含裂隙和孔隙水,是煤系地层的含水层。
但是水量小,含水性随深度增加而减弱,局部风化裂隙发育,补给条件好,含水性较强。
是矿床的直接充水含水层。
1.2、断层带水文地质特征
区内地质构造极为复杂,地表又有较厚的风化坡积物覆盖,且有几条断裂穿过地表水体,对矿区的水文地质条件影响较大。
主要有以下几条断裂,分述如下:
1、F1断裂:
斜交正断层,属区域性断裂,位于矿区东北部外围,为一张剪性断裂。
地层断距大于450m,断层下盘由P2x3、T1k、T1f地层构成,上盘为T1y地层,断层破碎带为断层角砾岩,钙、泥质较结,宽10—15m,切穿了隔水层,将几个含水层联通。
2、F2断层:
走向逆冲断层,位于矿区中部,纵贯矿区南北,为一压扭性断层。
地层断距150m左右,切割了整个煤系地层,断层破碎带为断层角砾岩,钙、泥质胶结,宽10—15m,断层越过古木河,地表无泉出露,由于在深部没有揭露,含、隔水性不清,在深部的开采过程中应引起重视。
3、F3断层:
断层沿一向斜轴线产出,将该向斜轴部破坏,切割了C6以下所有煤层。
断层破碎带为断层角砾岩,钙、泥质胶结,宽5—10m,在1327m水平运输巷揭露,有水涌出,涌水量为0.2L/S,导水性较弱。
4、F4断层:
斜交(近走向)逆断层,位于矿区南部,为一压扭性断层。
地层断距15—25m左右,断层越过古木河,地表无泉出露,由于在深部没有揭露,含、隔水性不清,对下部煤层的开采可能会有一定的影响,应进一步查明其水文地质特征。
1.3矿井水文地质
大凹子煤矿坑道水文地质条件简单,坑道内涌水主要在斜井近地表附近,由于地表低洼处为水田,地表水较为丰富,在斜井及其它采准巷道近地表时均有水渗透到井下。
在1327m运输大巷及采、准巷道内除揭露断裂涌水外,煤、岩壁仅有少量的渗水现象。
现开采最低水平为1327m标高,距地表60m高程,开拓面积为67500m2,涌水量为70—100m3/d,平均涌水量为84m3/d。
主要是上部坑道涌水汇入,下部坑道仅有二个断裂涌水点,涌水量很小。
每个点只有0.1L/S左右。
下部坑道开拓系统总涌水量仅为30m3/d。
根据上述特点在西部采煤时应留有足够的保安煤柱,以防止地表水体沿工作面采空区垮落裂隙带和断裂带灌入井下,在东部1340m标高以下即最低浸蚀基准面——古木河河床标高以下开采时,要留有足够的断层隔水煤柱,防止古木河河水灌入井下,产生不安全因素。
1.4矿床充水因素
1、矿区地下水的主要补给来源是大气降水,含水层除浅部风化裂隙带含水性较强外,其余为弱裂隙含水层。
断层带含水性、导水性较差。
各种条件不利于地下水的补给,但由于水文地质条件变化的复杂性,特别是老采空区及断层带,仍应特别注意突水的发生。
2、老窑积水
矿区采矿范围内煤炭资源的开采时间较长,地表沿煤层露头区老硐、老窑密度较大,虽然现在私挖乱采现象已杜绝,但这些老窑、空巷皆会有不同程度的积水,因开采而造成的地表开裂现象存在,地面水很容易沿此渗透到井下。
因老窑水具有突然性,水量大,来势猛,且含大量H2S、CO2等有毒气体,对矿井威胁大,矿井在开采中应特别注意防范老窑积水。
综上所述,矿区属弱裂隙含水层充水为主,老窑积水不定充水,断层带富水、导水性较差的水文地质条件中等偏简单类型的矿床。
第二节探放水设计及安全技术措施
1、探放水原则
1)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,还必须做到“有疑必停”的探放水原则。
接近积水地区掘进或排放被淹井巷积水前,必须编制探放水设计,并采取防止瓦斯和其它有害气体危害等安全措施。
为防止测量与图纸误差,在掘进过程中必须做到“有掘必探”。
探水眼的稀密布置和超前距离,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。
2)掘进工作面遇到下列情况之时,必须确定探放水线进行探水:
(1)接近水淹或可能积水的井巷、老空区或相邻煤矿时,井巷出水点位置,有积水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。
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他防治措施。
3)探放水注意事项:
⑴安装钻机探水前,要遵守下列规定:
a.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。
b.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。
c.在打钻地点或附近安设专用电话。
d.测量和防突人员必须亲临现场,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他有害气体涌出时,必须有瓦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,根据矿进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。
2、探放水设计
、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。
a.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
b.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,本矿可取2m。
C.帮距:
为使巷道顶部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控制的范围与巷道帮的距离,其值与超前距相同,取30m。
D.煤层平巷钻孔布置:
主要是探巷道上帮小窑老空水,钻孔呈半扇形布置在巷道上帮。
薄煤层一般布置3组,每组布置1—2个孔;
厚煤层一般布置3组,每组不少于3个孔。
由于本矿属于中厚煤层,故钻孔布置3组,每组3个孔,钻孔之间的夹角为8.5°
。
、下山巷道钻孔布置:
钻孔呈扇形布置在巷道前方,薄煤层一般布置5组,每组1-2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。
本矿属于中厚煤层,故钻孔布置5组,每组3个孔,钻孔水平及倾斜之间的夹角为8.5°
、副斜井钻孔布置成扇形,每组3个,超前距控制20m,循环进行。
3、探放水设备型号及数量
配备ZDY-650煤矿用坑道钻机1台、配备ZDY1200S煤矿用坑道钻机2台
4、探水措施
1)探水起点
⑴若本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30米,岩层中不小于20米;
造成的水灾不清楚时,探水线至推断积水区的距离不小于60米。
2)掘进巷道附近有断层或陷落柱时,探水线至承计煤柱线的距不小于60米。
2、钻孔深度及超前距离
探水钻孔眼底至掘工作面的距离不得小于20米的超前距离(薄煤层不得小于6米,岩层中不得小于5—10米),钻孔深度一般在40米左右(如此一次打孔后,可连续采掘20—30米)。
布置方式见探水钻孔的超前距、帮距和允许掘进距离示意图。
3)钻孔直径
从既探、排有效,双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。
4)钻孔布置与孔数
(1)老塘探水:
探后掘进停掘处的钻孔眼距不得超过3米,以防漏探。
(2)探断层水:
开孔位置必须在放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。
(3)钻孔个数以保证必要的密度为原则,一般不得少于3个。
4、探放水的安全措施
(1)探水前加固探水工作区支架,背好帮顶,以免压力冲垮煤壁和支架。
(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。
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