15105回采工作面探放水试验设计Word文件下载.docx
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15105综采工作面设计走向长度1746m,可采长度1515m,采长210m;
工作面设计有进风顺槽、回风顺槽、外错尾巷、切巷、通风切巷、高抽巷;
除高抽巷设计为岩巷外,其他巷道全部沿煤层顶板向东掘进。
设计进风顺槽断面为(4.8×
3.5)米2;
回风顺槽断面为(4.5×
3.5)米2,尾巷断面为(4.8×
3.5)米2,切巷断面为(8×
4.8)米2,通风切巷(3.5×
3.5)米2,高抽巷断面(3×
2.6)米2;
掘进期间采用综掘机割煤,皮带运输;
巷道支护采用M钢带、锚杆、锚索、菱形网联合支护。
工作面层位位于9#煤9209采空区下方,层位间距约为70m;
工作面四邻关系为:
北部为15104回采工作面,现正在回采;
南部为设计的15107工作面,为15#另一准备工作面;
东部为杨家沟村保护煤柱边界,西部为15#煤回风、轨道、皮带三条系统大巷;
地表位置在杨家沟村西南方向的山坡沟谷丘陵地带,地表距工作面平均深度为390m。
现工作面进风顺槽、切巷、通风切巷已掘至设计位置,回风顺槽、尾巷已返西掘进30米,现高抽巷剩余675米贯通,回风顺槽、尾巷共计已掘1140米,剩余600米全部贯通形成全风压通风系统。
二、目的:
为确保15105回采期间工作面正常生产和作业人员安全,防止工作面受采矿动压影响,上覆9#煤采空区积水以及相邻采空区积水涌入回采工作面,故需对15105回采工作面上覆采空区积水进行探放水试验,对相邻采空区积水进行疏放。
三、设计依据:
1、《煤矿防治水规定》
2、井下探放水技术规范
3、矿井水文地测资料
四、工作面水文地质:
工作面按地层分组为二叠系下统太原组C3t段;
本段内主要由灰黑色泥岩、砂质泥岩、中细砂岩和三层石灰岩及8#、9#、11#、12#、13#、15#煤层组成,其中,9#煤底板为一层粗砂岩,厚度为4.9—30.9米,平均厚度为14.7米,俗称第一砂岩。
本组厚度97~125m,平均110m。
15#煤工作面直接顶为(K2)石灰岩,上覆K3、K4石灰岩夹杂2—3层砂质泥岩、泥岩,含有动物化石、方解石,俗称四节石灰岩,平均厚度约为12.3米;
老顶为砂岩砂质泥岩,平均厚度14.7米,为太原组灰岩、砂岩裂隙含水层。
底板上部为灰黑色砂质泥岩,下部为灰白色中细石英砂岩。
工作面煤层西高东低,倾角为2-10°
,存在褶曲构造及陷落柱发育,对工作面回采生产有一定的影响。
五、工作面水情水害分析
工作面地表位置在杨家沟村西南方向的山坡沟谷丘陵地带。
附近无河流,雨季降雨后,沟谷有汇水流泄,疏泄条件好,无积水;
旱季沟谷干涸无水,对工作面回采无影响。
井田内主要含水层奥灰水位标高在(508—539)m之间,平均为523.5米,井田内15号煤层最低底板标高为690m,15号煤层最低底板标高高于奥灰水水位标高166.5米,故井田内开采15号煤层不受奥灰水影响。
15#煤层的直接充水含水层是太原组灰岩裂隙含水层,富水性弱。
间接充水含水层主要为山西组砂岩裂隙含水层、下石盒子组砂岩裂隙含水层,均富水性弱,含水层聚水条件差。
井田内未发现断裂构造,已采掘工作面揭露陷落柱均无明显涌水现象,上下含水层间联系弱。
上层有石炭系中统本溪组泥岩隔水层组,下层有相间于各灰岩、砂岩含水层之间厚度不等的泥岩、砂质泥岩,可起到层间隔水作用;
且工作面在井田内为一背斜轴部,含水层聚水条件差。
总之,地质构造对工作面开采影响不大。
但是,15105回采工作面上覆9#煤积水区低洼处积水,对15105回采工作面安全生产可能造成一定的水患;
相邻15104综采工作面东西走向为背斜构造,南北倾向750米范围为背斜的一翼,北高南低,上覆岩层补给水汇入15104切巷至第八联络巷150范围,对15105进风顺槽第八联络巷闭墙存在一定的威胁;
为15105回采工作面的主要水害。
(详见附图1)
六、采空区积水量估算:
根据原有采空区地测资料,确定采空区积水区区的水平投影面积、采高及倾角计算积水量;
积水区积水量估算采用经验公式:
Q积=K×
M×
F/cosα
式中:
Q积------采空积水总量(万m3);
M------采空区平均采高线或煤厚(m);
F------采空积水区的水平投影面积(m2);
α------煤层倾角(°
);
k------采空区充水系数(一般为0.25~0.50,本次取0.25);
1、9209采空区积水量估算:
(1)、基本参数:
M=2.5mF=50326+21080=71406m2
a=5°
k=0.25
(2)、采空区积水量:
F/cosα=4.46(万m3);
考虑9209综采工作面在回采期间,采空区正常涌水量为2.34m³
/h,月涌水量为1680m³
。
回采时间为2012年8月—2014年8月开始共计回采时间为25个月,累计排水量为:
1680×
25=4.2(万m3);
故预计积水量为:
Q积=4.46-4.2=0.26(万m3)
2、15104采空区积水量估算:
M=4.8mF=(150×
120)/2=9000m2
a=6°
F/cosα=1.086(万m3);
考虑15104综采工作面在回采期间,采空区正常涌水量为1.3m³
/h,月涌水量为936m³
回采时间为2014年3月—2014年8月开始共计回采时间为5个月,累计排水量为:
936×
5=0.468(万m3);
Q积=1.086-0.468=0.618(万m3)
七、探放水钻孔设计参数;
1、15105工作面探放采空区积水钻孔设计参数:
根据9209采空区积水区域及钻机能力,钻孔开孔位置布置在15105回风顺槽顶板上,设计两个探放水钻孔,具体设计参数如下:
(2)、1#试验孔:
(2)、2#验证孔:
设计钻孔开孔位置位于15105回风顺槽测点H518返西7.5米处,即:
第二十联络巷往东24m;
终孔位置在9209采空区低洼积水区最低点。
主要用于验证采空区积水放水的质量,以便采取进一步放水措施。
为最终确定是否达到放水标准,详见附图。
探放水试验单孔设计参数如下:
1)孔口坐标:
X:
113409.382,Y:
80849.536,H顶:
+762.218
2)终孔坐标:
113419.382,Y:
80849.536H底:
+831.51
3)方位角:
0º
00′00″
4)高差:
69.2m
5)倾角:
81º
47’00″
6)平距:
10m
7)斜距;
69.91m
(3)、3#验证孔:
设计钻孔开孔位置位于15105回风顺槽控制测点H518往东312.4米处,即:
第二十联络巷往东343.74m处;
终孔位置在9209采空区积水低洼处。
主要用于探测采空区积水水位情况,以便更准确的估算积水量,详见附图。
113409.382Y:
81169.74H顶:
+764.778
113419.382Y:
81169.74.H底:
+832.67
67.9m
37′00″
7)斜距:
68.63m
2、疏泄15104采空区积水设计:
根据15104采空区积水区域,需在15104工作面回采前,利用15104进风和15105进风第八联络巷作为15104采空区积水的泄水通道,需加设泄水管和闸阀进行泄水,构建水泵窝、水泵及排水系统进行排。
并对现有闭墙基础、闭墙采取加固措施,防止采空区积水水压增大或来压破坏闭墙而形成突水,故需做好如下防水加固工程。
(1)在15105进风第八联络巷闭墙外0.5米处,必须加做一道防水闭墙。
(2)构建闭墙材料采用料石、黄沙、水泥。
(3)闭墙规格标准为:
(长:
3.5m,下宽:
1.5m,上宽:
1.3m,墙体斜面角:
10°
即:
(每米砌墙1米,墙体面回缩176mm),墙体内空间用片石和砂浆泥灌浆充填严实。
(4)在原闭墙底板以上0.3米处,安设两根长4米的108mm泄水管,并安装防水闸阀。
(5)施工要求:
1)安设泄水管要求:
安设水管时,在原闭墙0.3米处开(400×
400)mm方孔,开好后用水冲洗干净孔壁,先铺设50mm砂浆泥,水管穿过闭墙另一侧并满足加固墙体外0.5m,且水管间距不小于100mm(注意防止水管灌入砂浆泥堵塞),水管由里到外要有3—5°
的倾角;
然后,用砂浆泥灌浆封堵严实,不能出现漏水为止。
2)施工闭墙要求:
开挖闭墙基础必须见15#煤底板,煤帮开槽不得低于500mm,煤粉要清理干净,砌筑时,要先铺泥后砌料石,墙体料石上下层要相互压缝,料石支平支稳,片石随墙体分层填满,灌浆要实;
砌筑至泄水管高度时,要防止砸坏水管,水管周边砂浆灌实;
墙体砌好后,需进行勾缝或砂浆抹墙。
八、施工设备及工艺要求:
1、施工设备:
钻机采用型号为:
ZDY-3200s全液压轨道钻机一台;
钻机技术参数如下:
1)电动机功率:
37KW
2)额定电源:
1140V/600V
3)最大给进力:
112KN
4)最大拔起力:
72KN
5)给进起拔行程:
600mm
6)钻杆直径:
¢63.5mm
7)钻头:
¢113mm¢94mm
8)钻机重量:
2540kg
9)钻机外形尺寸(长×
宽×
高):
(2300×
1100×
1560)mm
10)注浆固管采用型号为NB-250泥浆泵;
电动机功率:
15KW;
额定电压:
1140V/660V
2、施工技术要求:
1、钻孔精度要求:
钻孔施工必须严格按照钻孔设计参数进行施工,开口孔位不得偏离设计坐标±
100mm,方位偏差不得大于±
1º
,钻孔倾角不得超过±
1°
,严禁在施工过程中随意改动设计参数,如因现场施工条件受限需要变动,必须经地测防治水部门同意后方可变动,同时需根据现场变化情况修改《探放水试验单孔设计》施工通知单。
2、由于所设计的终孔孔口在采空区,可能与实际高差及距离存在差异,存在设计钻孔距离与实际钻进距离不符,所以,在钻进距离剩余30m到达警戒线时,必须通知地测防治水部,现场核定钻进距离。
机电队必须进一步检查和完善排、放水等安全设施后,方可允许进行钻进。
在距设计透水位置10m时停止钻进,汇报调度指挥中心和总工程师。
3、开孔、固管要求:
开孔首先采用¢113mm钻头钻进10m后停止钻进,下¢108mm孔口套管10m,用锚杆钻机打孔固定止水套管,连接止水套管孔口注浆装置,用425#水泥进行注浆固管,注浆固管作业要求孔口管周边返浆后,方可停止加压注浆,并填满摸平;
凝固48小时后,用¢94mm钻头进行扫孔,钻进至超过套管0.5m后,连接耐压测试装置进行耐压试验,护孔套管耐压试验压力不得低于1.5MP,稳压时间不得小于30min,孔口管周围不漏水时为合格,否则必须重新注浆打压,试压合格后安装高压闸阀后,方可允许钻进,直至钻透采空区出水后停钻。
4、注浆材料用P.042.5级水泥注浆。
水泥浆比重:
先期以稀浆为主,即水泥比例以1:
1.2—1.3为宜,如果裂隙发育,注浆量很大时,可采用1:
1.4—1.5水泥浆注浆。
5、当遇到水压高于1MPa且水量较大的积水或强含水层进行探放水时,孔口应安设防喷逆止阀。
在高压水喷出条件下继续钻进时,斜孔应使用孔口防喷逆止阀,倾角50°
~90°
的钻孔可使用“孔口防喷帽”或“盘根密封防喷器”,钻具可使用“防喷接头”,上下钻可用“孔口反压装置”。
6、探得水压高于2MPa、水量大于60m3/h,需长期保留时,孔口应使用双水门,下门备用。
7、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。
要立即向矿调度室汇报,及时采取措施进行处理。
8、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。
9、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:
10、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。
钻孔施工应做到交接班时不停钻。
施工过程中要认真执行钻孔防斜措施。
11、在施工过程中必须按规定及时准确丈量钻进的长度,认真做好现场小班记录,记录要符合“及时、准确、完整、清晰”的要求。
探水队须指定专人记录钻孔进度,每班必须向调度、地测防治水部、安监部汇报钻进进尺。
12、施工过程中若钻孔突然发生突水,必须立即停止钻进,严禁撤出钻杆,及时撤离现场作业人员至安全地点后,立即向调度指挥中心汇报,并及时通知机电队,启动矿井排水系统进行排水,并详细记录钻孔的深度,出水层位,水温、水压、水量等。
并将详细情况及时汇报调度指挥中心及地测防治水部。
13、钻孔出水阀门控制后,安装测压装置及压力表进行测压,测压后,安装流量计进行计量放水,压力表、流量计的量程必须大于实际水压、水量。
14、透水前必须由矿总工程师组织调度、技术部、安检部、地测防治水部、通风区、机电部等部门管理人员到现场进行确认和安全检查,做好放水前的各项准备工作后,由总工程师现场指挥继续钻进至采空积水区。
透水后开始下杆,下杆时必须听从专人指挥,依次下杆。
若透孔后有大量有害气体涌出,施工人员应立即撤至上风侧,采取措施后再撤出钻杆关闭水门。
15、施工期间,要加强放水地点的通风,增加有害气体的观测次数。
在穿越煤层时,现场必须有专职瓦斯员检测瓦斯。
16、在放水期间,必须有专人监视放水全过程,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。
附图:
1、15105综采工作面平剖面对照图
2、9#煤9209采空区积水位置平面图
3、15105综采工作面1#试验孔剖面示意图
4、15105综采工作面2#验证孔剖面示意图
5、15105综采工作面3#验证孔剖面示意图
6、15105综采工作面探放水排水路线图
7、15105综采工作面探放水避灾线路图
地测防治水部
2014年8月20日
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