探放水设计Word下载.docx
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03′15″-26°
05′25″,面积3.475km2。
属都匀市墨冲镇管辖,距镇政府4km,有矿山简易公路与贵新高等级公路相通。
距黔桂铁路都匀站约10km,交通方便。
隶属关系:
行业管理属都匀市煤炭局。
白岩煤矿由原墨冲镇关上白岩煤矿扩界而成。
矿界形状呈规则的长方形,矿区范围由4个拐点坐标圈定,面积3.475km2,开采深度+1030m~+400m标高。
设计生产规模为9万吨/年(由3万吨/年技改成9万吨/年)。
矿区围内分布的村寨有干坝、长冲两个自然村寨及矿山工业广场。
2、自然地理情况
评估区地处贵州高原第二梯级地带,属黔南南部溶丘洼地高原区,地形切割中等,矿区地势南高北低,区内地貌受地质构造及河溪侵蚀作用而形成一走向南北向的单面山,因本区位于都匀向斜倾斜端的南延部分,其走向为北北东,倾向南东,其间发育一些横向笔架式沟谷。
区内最高海拔1081.70m,位于矿区北部的山头;
最低海拔824.50m,位于矿区东部一冲沟内。
相对高差257.20m,一般50-100m。
工业广场位于矿区南西部的斜坡下部冲沟地带,标高1000-1025,相对高差25m,自然坡度较缓。
本矿区总体上属侵蚀—溶蚀型低中山地貌,矿区峰丛,洼地等喀斯特地貌较发育;
在逆向坡地带易形成陡崖、陡坡,含煤地层以多次风化剥蚀形成低凹或缓坡地形。
矿区属亚热带润湿季风气候带,冬春寒冷,夏秋凉爽。
据都匀市气象资料:
年平均气温16.7℃,最高气温在7月。
最低气温一般在1月,年平均降雨量1819mm,年最大降雨量1911.1mm,年最小降雨量1067.6mm(1990年)。
每年5月中旬到10月中旬为大雨、暴雨季节,常有冰雹,其降雨量占年降雨量的75%。
年无霜期298天。
年平均蒸发量1114.6mm,年平均日照时数1158小时。
主要灾害天气有干旱、低温、霜冻、冰雹等。
矿区属长江流域乌江水系,附近没有大的地表水体,仅在矿区东部发育一条近南北向的柳当河,雨季时水量2130升/秒,枯季则断流,平时水量小。
区内地表水流量随季节性变化较大。
以从评估区外的河流海拔420m处为当地相对侵蚀基准面,而开采煤层最低标高为400m,部份低于当地相对侵蚀基准面,对矿山有充水可能。
三、地质构造:
本区的工程地质复杂类型属中等类型。
煤层顶、底板岩性较好,但当开采破坏岩层原生结构时,亦可能出现顶板跨塌、片帮、底鼓、支架下陷等工程地质问题。
因此,在开采过程中应加强巷道顶、底、帮的支护管理工作,预防不良事故发生。
煤层顶板岩性:
直接顶板为泥岩(伪顶),强度低。
间接顶板为灰岩、生物碎屑灰岩层。
坚硬,局部裂隙较发育。
煤层底板岩性:
直接为细砂岩,细砂岩为泥质胶结,易风化破碎。
冲击地压:
地质资料中未提供冲击地压的相关资料,该矿井及周围矿井尚未发生过冲击地压。
四水文地质概况:
1、地表水
矿区及外围水系较发育,矿区外地表水体主要为矿区东部柳当河,该河流大致由北向南流汇入桐水河,属长江水系。
此外,矿区内发育有方向各异的数条季节性冲沟。
未来矿井大面积采煤,顶板岩层将产生不同程度的岩层移动及变形,引发地裂缝、地面塌陷坑;
雨季,地表水将沿此薄弱处汇入地下,因此地表水对矿井充水有一定影响。
2、矿区地层含、隔水性
矿区内出露的地层主要有二叠系中统茅口组(P2m)、上统吴家坪组(P3w)、长兴及大隆组(P3c+d)及第四系,受构造、地貌影响地层呈南北向条带状分布,按含水岩组的组成简述如下:
(1)富含水岩组
茅口组(P2m)下部为深灰色中至厚层泥晶灰岩、燧石灰岩;
上部为灰至浅灰色厚层及块状泥晶至粉晶灰岩。
厚度大于200m。
大面积分布于矿区西部。
该组地层岩溶发育,含水强,属区域强含水层,上距C4煤层10-20m。
(2)中等含水岩组
吴家坪~长兴组(P3w+P3c)主要以海相沉积灰岩为主,下部为灰白色、浅灰色,薄至中厚层铝土质岩,硅质岩及页岩互层,中部为深灰色厚层含燧石团块灰岩,顶部为薄层灰岩,厚度达430~450m,吴家坪组(P3w)大面积分布于矿区中部及东部。
矿区内该组地层地形主要以陡坡为主,有利于地表水自然排泄。
该组地层富水性中等,属于中等含水岩组。
(3)弱含水岩组
区内主要以第四系(Q)残积、坡积物等为主、二叠系上统吴家坪组一段(P3W1)以灰、灰白色泥岩与砂质泥岩互层,时夹黑色灰质泥岩为主的非可溶层所组成,条带状分布于测区碳酸盐岩层之间的斜坡地带,泉点流量微弱。
一般在0.1升/秒左右,透水性差,为相对阻水层,含水性弱。
(4)各含水层之间的水力联系及对矿井充水的影响
区内主要含水层吴家坪组第二段(P3w2)、茅口组(P2m),两含水层之间仅为吴家坪组一段(P3w1),该段地层厚度为20—32m,遇水易软化变形,易发生底板突鼓现象。
当开采过程中,若破坏该煤层底板的原生态结构时,局部地段可能会变薄,茅口组(P2m)强岩溶含水层地下水有可能突入矿井,对矿井进行充水。
从而对矿井生产造成威胁。
3、老窑水文地质特征
区内采煤历史悠久,在本次扩界后的矿区范围内分布有20余处小煤窑,分布于煤层露头线附近,规模小,季节性开采,自用为主。
随着交通运输条件改善,区内煤炭资源逐渐转为外销为主。
小煤窑所采煤层一般从煤层露头线延伸至地下80~400m不等。
特别是矿区南部的LD5、LD6,为平硐斜井开拓,1993年建井,具备一定的生产规模。
LD7平硐采深约400m。
以上为无证小煤窑已被关闭。
4、断裂构造对矿床充水的影响
白岩煤矿位于都匀向斜西翼矿区整体为一单斜构造,岩层总体向东倾斜,倾向85~92°
,倾角26~33°
,一般30°
。
总之,矿区范围内断裂构造不发育,构造复杂程度属于简单类型。
矿区内无大的断层存在,断层导水的可能性较小。
5、水文地质类型
根据各含隔水层水文地质特征,区内地下水补给来源主要为大气降水,地表水及地下水排泄条件良好,开采标高低于当地最低侵蚀基准面约820m。
C4煤层直接充水含水层为底板茅口组灰岩强岩溶含水层及顶板进水为辅的岩溶充水含水层,其矿床水文地质勘查类型为三类第二亚类第三型,即以底板进水为主及顶板进水为辅的岩溶充水矿床,水文地质条件复杂。
6、矿井涌水量
根据白岩煤矿目前每天抽排水量约54m3/d(枯季),雨季时估计矿井涌水量约106m3/d。
据访:
区内老窑采空区有积水,老窑及采空区,积水量大约在3000m3。
五、煤层情况
本区含煤岩系为上二叠上统吴家坪组(P3w),自上而下分为二段,仅第一段含煤,煤层厚0.83~0.95m,一般厚0.85m,其结构单一,不含夹矸,为全区可采煤层,结构较简单,煤层稳定类型均为较稳定。
直接顶板为中厚层生物灰岩,抗剪、压强度高,稳定性好。
底板为石英砂岩、泥岩,抗压强度弱,易底鼓。
六、探放水原则:
采掘工作必须执行“预测预报,有疑必探,先探后掘,先治后采”水害防治十六字原则,并根据矿井水害实际情况制定相应的“防、堵、疏、排、截”综合防治措施。
老空水探放还必须遵循的原则则有:
积极探放、先隔离后探放、先降压后探放、先堵后探放。
在遇到下列情况之一时,必须探水:
1、接近水淹情况不明的井巷,老空,老窑或小煤矿时;
2、接近含水层,导水断层,含水裂隙密集带,溶洞或陷落柱时;
3、接近或需要穿过强含水层时;
4、接近未封闭或封闭不良的导水钻孔时;
5、接近各类防水煤柱或打开隔离煤柱时;
6、接近水文地质条件复杂的地段,采掘工作有突水征兆时;
7、上层采空区有积水,在下层进行采掘工作,两层间垂直距离小于回采工作面采厚的40倍或小于掘进巷道高度的10倍时;
8、接近有水或有稀泥的灌浆区时;
9、采掘地点受顶底板承压水含水层的威胁,其岩柱厚度小于计算的安全值时。
七、探放水设备
采用ZY-650型煤矿用液压钻机探放水,钻进深度150米,孔径¢65mm。
八、探放水工程设计内容
探放水设计,必须有说明书、安全措施和工程图纸。
1、探放水巷道推进工作面及周围的水文地质条件。
如老空积水范围、积水量、确切的水头高度(水压)、正常涌水量,老空与上、下采空区、相邻积水区、地表河流、建筑物及断层构造的关系等,以及积水区与其它含水层的水力联系程度。
2、探水的开拓方向、施工次序、规格和保护形式。
3、探水钻孔组数、个数、方向、角度、深度和施工技术要求及采用的超前距与帮距。
4、探水施工与掘进工作的安全规定。
5、受水威胁地区信号联系和避灾路线的确定。
6、通风措施和瓦斯检查制度。
7、防排水设施,如水闸门、水闸墙等的设计以及水仓、水泵、管路和水沟等排水系统和能力的具体安排。
8、水情及避灾联系汇报制度和灾害处理措施。
9、附老空位置及积水区与现采空区的关系图,探放水孔布置的平面图、剖面图等
九、探放水方法的确定:
根据探放水对象不同,探放水前应进行内容不同的调查研究。
1、老窑老空积水:
应查明老窑名称,地理位置,经纬距标高,开采时间,层别,范围,采出煤量,层间关系,相邻老窑关系,老窑距地表深度及积水范围,积水量等。
2、老采区积水:
积水巷道名称,标高,层别,积水量,经常涌水量,水头等。
3、老窑老空水积水量的估算:
W静=KMah/sinα
式中:
W静——老空积水的静储量,m3;
M——采高,m;
a——老空走向长度,m;
h——老空的垂高,
α——煤层的倾角,(0);
K——老空充水系数,一般采空区取0.3-0.5
煤巷取0.5~0.8,岩巷取0.8~1.0
4、探放水钻孔布置:
探放水钻孔布置应以确保不漏老空,保证安全生产,而探水工作量又以最小为原则。
超前距,允许掘进距离、帮距和密度的确定
平巷掘进:
斜巷掘进:
①、
超前距:
L=0.5AR√3P/kP≮20米
L——超前距,m;
A——安全系数(一般取2~5);
R——巷道跨度(宽或高取其大者),m;
P——水头压力,kg/cm2;
Kp——煤的抗张强度,kg/cm2。
②允掘距离:
指经探水后,证实无水害威胁,可以安全掘进的长度。
③帮距:
指最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离,一般与超前距相同。
由于本矿主要受老空水,岩溶水及地灰水溏积水威胁,故分别对几项进行探放水设计,重点是老空水的探放。
探放水步骤如下:
1、根据各种地质资料,查明老窑位置,划定探水红线;
2、在探水红线外推50m进行探放水工作;
3、在探放水措施中明确探水距离,钻孔布置方法,深度,倾角,数量,允掘距离并严格按措施施工,作好记录,报矿技术负责人审批存档。
4、在探放水前必须有详细的安全操作措施及避险措施。
5、探放水人员熟悉突水预兆,必须经过专门培训。
十、疏干降压:
对已经探明的积水要实行有序的疏导,防止突水造成事故。
1、对上山积水主要采取小钻孔排放的形式,具体排水孔参数根据积水情况具体实施;
2、对下山积水主要采取潜水泵抽干的方式。
3、对积水量大的水域,根据具体情况可采取注浆堵水的方式,注浆工艺根据不同情况选用不同的注浆材料、设备。
十一、探放老空水安全措施:
1、探水巷道掘进安全措施
(1)、探水巷道必须在探水钻孔有效控制范围内掘进,探水孔的超前距、帮距信孔间距必须符合设计要求。
每次探水后、掘进前,应在起点处设置标志。
(2)、巷道支护必须牢固,顶、帮背实,有较强的抗水流冲击能力。
(3)、按设计钻孔的预计流量修建水沟,并将流水巷道内的沉渣等障碍物清理干净,巷道通风必须良好。
(4)、巷道与积水区间距小于探水规定的超前距,或有突水征兆时,应将掘进头正前和两帮支架加固,刹紧背严,加以封固,另选定安全地点探水。
(5)、厚煤层的上山探水巷,必须沿底板掘进,巷道内不能有浮煤。
(6)、探水巷道须加强出水征兆的观察,一但发现异常应立即停掘处理。
情况紧急时必须立即发出警报,撤出受水威胁地点的全部人员。
(7)、严格执行“四不掘进“制度:
①当工作面或炮眼有突水征兆时;
②探水孔超前距离不符合规定时;
③掘进头支架不牢或空顶时;
④排水系统不正常时。
(8)、掘进班长必须在现场交接班,交接允许掘进剩余长度和巷道中线与允许前进方位关系等问题。
2、钻探的安全
(1)、检查安钻场地的巷道支护和通风情况,安全情况好,方可安装钻机。
(2)、注意检查观察周围有无出水征兆,如发现安钻地点距积水地点很近、探水不安全时,应在采取加固措施后,另找安全地点探水。
(3)、钻机安装必须牢固可靠;
安好钻机接电时,要严格执行停送电制度,电缆吊挂整齐。
(4)、严格按设计标定钻孔方位、倾角。
每班开钻前先检查立柱、孔口安全装置、周围支护和报警信号,如有问题,先处理后开拓。
(5)、钻进时要注意判别煤、岩层厚度变化并记录换层深度。
一般每钻进10米或更换钻具时,要丈量一次钻杆并核实孔深。
终孔前再复核一次,以防孔深差错造成水害事故。
(6)、钻进中发现有害或将毒气体喷出时,应在中、加强通风的同时用黄泥、木塞(预先备好)封堵孔口。
如无法处理,应立即停止工作,切断电源,将售货员撤到新鲜风流地点。
(7)、钻进中发现孔内显著变软或沿钻杆流水,都是钻孔接近或进入积水区的象征,此时应立即停钻检查,如孔内水压大,应将钻杆固定并记录其深度。
在提出钻杆前,必须重新检查和加固有关设备和支护,并打开三通泄水阀,边钻进边推入钻具,使钻头超过原孔深1米以上,先把附近积存的淤泥碎石冲出孔外,而后提出钻杆,以利安全放水。
(8)、遇高压水顶钻杆时,用立轴卡瓦和逆止阀交替控制钻杆,使其慢慢地顶出孔口。
操作时禁止人员直接对钻杆站立。
3、放水及放水后掘进安全措施
(1)、探到积水或水压后,应复核原有积水资料,确定放水量及放水孔个数,进一步调整排水能力,使排水供电系统符合《煤矿安全规程》的要求,并清理好水仓、水沟等。
(2)、派专人监视放水情况,记录放水量,发现异常及时处理。
(3)、加强放水地点的通风,增加有害气体的检测次数,或设瓦斯报警器。
(4)、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,以防止有残留积水。
(5)、受地表水强烈补给的老空区,放水后一般应通过一个水文年的观察,方可掘透老空。
恢复掘进和透老空前须进行扫孔或补孔检查。
(6)、掘透老空时,两侧应有掩护孔,并在有风流进出的钻孔透老空点标高以上掘进。
以防由于淤泥、碎石收缩堵孔,造成积水已被“放净”的假象和防止放水点标高以下残留积水突出的危险。
(7)、进入老空区后,遇见实煤区或致密的矸石充填区,凡无法观测前方老空状况时,仍需探水前进,以防残留积水的危害。
4、其它安全措施
(1)在突然大量涌水的情况下探放水时,应事先在探水工作面附近设临时水闸门。
(2)、预先规定好报警联络信号、涌(充)水时的对策及人员避灾路线等。
(3)、放水工作应尽量避免在雨季进行。
(4)、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。
本设计为指导性文件,具体探放水工作应按照本矿各施工地点的《探放水措施》进行。
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