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根据恒旺煤矿生产地质报告提供的实测资料,整合后矿区内各煤层采空范围如下:
矿区中部,主、副斜井两侧原黄家沟煤矿采空区:
K28最低开采深度为+1500m,采空区走向长550m,面积约75627m2,积水约3100m2;
K31最低开采深度为+1585m,采空区走向长570m,面积约68771m2,积水约2750m2;
K32最低开采深度为+1575m,采空区走向长560m,面积约71330m2,积水约3300m2。
矿区的西翼,原纳豫富华煤矿采空区:
K28最低开采深度为+1575m,采空区走向长70m,面积约7000m2,积水约850m2;
K31最低开采深度为+1572m,采空区走向长160m,面积约20800m2,积水约1730m2;
K32最低开采深度为+1605m,采空区走向长170m,面积约10200m2,积水约1220m2。
恒旺煤矿矿区内煤层露头线附近小煤窑分布较多,为当地居民开采自用,开采方式以斜井为主,少部分为平硐,生产规模小,开采长度一般为20—50m,由于时间较长,已垮塌封闭,无法调查,但均汇聚了一定的老窑积水,是矿床充水水源之一,对矿坑的安全构成威胁。
矿井在投产前应查明采空区、老窑的积水量、范围、位置并标绘在矿井井上下对照图和采掘工程平面图上,在建井或生产过程中要加强探放水工作,特别是在采空区或老窑附近采煤时,要采取“预测预报,有掘必探,先探后掘,先治后采”的探放水措施,防止采空区积水及老窑积水的突然涌出。
二、矿井防治水措施
矿井水文地质条件复杂,矿井应当按照本单位的水害情况,配备满足工作需要的防治水专业技术人员,配齐专用探放水设备,并设立专门的防治水机构如下:
1、防治水机构
矿成立了探放水领导小组和钻机队。
探放水领导小组:
组长:
陈武忠
副组长:
周训忠
成员:
李付勇、石远福、卢训、谢汝昌、陈绍全、胡常江、郭俊杰、石远才、曾广铭、曾广超、陈真、龙陈剑、卢超、吴军。
防治水领导小组主要负责人岗位职责
(1)矿长:
是矿防治水工作的第一责任人,对防治水工程在人力、物力、资金等方面给予保证,当发生重大水害事故时,立即组织指挥救援。
(2)总工程师:
在矿长的领导下,全面负责我矿防治水的技术管理工作。
组织有关技术人员研究、解决防治水工作中的问题,检查防治水工程进展情况。
加强我矿职工水害防治知识的教育培训工作,提高职工自救互救能力。
加大防治水工作的科技投入,提高防灾抗灾能力。
(3)生产副矿长:
负责我矿井下防治水工程按设计进行施工管理。
安排采掘工程计划时必须考虑探放水的影响因素。
(4)安全副矿长:
负责我矿防治水的安全监督管理工作,是防治水安全监管负责人。
(5)机电副矿长:
负责安排我矿排水系统维护、设备安装工作。
(6)钻机队长:
负责具体钻机施工。
2、防治水专业技术人员
防治水专业技术人员包括地面防治水和井下防治水人员,设计地面防治水2人,井下防治水专业人员2名。
3、井下探放水作业队伍
井下探放水作业队伍包井下防探水队和防探水验收组。
井下探水队设4人,探水验收组8人。
4、防治水机构各岗位职责
组长:
作为该矿井防治水工作的第一责任人,必须全面负责全矿井的防治水工作。
负责组织有关技术人员开展矿井水文地质调查分析,组织制定防治水计划、措施以及组织实施防治水方案。
在组长的领导下,负责全矿井防治水的技术指导工作;
负责矿井水文地质资料收集、整理,对矿井水害进行分析研究,制定、审核矿井防治水计划、措施等。
各成员:
是矿井防治水措施的具体执行者,在组长及副组长的领导下,确实搞好矿井的防治水工作,对矿制定的防治水计划及措施必须不折不扣地执行。
在措施实施过程中发现的隐患必须在第一时间采取有效措施进行处理,不能处理的必须及时向组长可副组长汇报;
严格按照矿井探放水设计及探放水措施进行探放水工作。
3、探放水设备配备表一
序号
工程名称
规格型号
单位
数量
1
地面防洪沟(深0.4m,宽0.4m)
m
400
2
探水钻
ZDY-750
台
4
3
主水泵
MD46-50×
5
排水管
Φ159×
4.5
998
矿用小水泵
KWQB20-75/5-5.5
6
Φ50
500
7
Φ168×
8
编织袋
个
1000
9
水泥
吨
10
黄泥
11
主水泵电缆
200
12
水泵开关
13
铁铲
20
4、抢险救灾设备表二
设备名称
自动苏生器
ASZ-30
潜水泵
ZL540QJ
便携式瓦斯检测报警仪
AZJ-92
15
化学氧自救器
QRS-40
150
自救器气密检查仪
ZJ-2
干粉灭火器
8kg
只
呼吸器校验仪
JD9
呼吸器干燥装置
ZS1
一氧化碳检定器
MYJ
瓦斯检定器
10%、100%
防爆工具
套
两用锹
把
14
氧气充填泵
氧气瓶
40L
16
2L
30
17
1L
18
大绳
根
19
担架
副
纯棉保温毯
条
21
绝缘手套
双
22
氧气检定器
AJH-3
23
温度计
0~100℃
支
24
高中速风表
AFC-12
25
微速风表
DFA-3
26
气体采样泵
27
灾区电话
KTJ95
28
引路绳
金属芯
29
铜顶斧
矿工斧
31
刀锯
32
起钉器
33
电工工具
34
氢氧化钙
t
0.5
5探放水措施及设备
1、探放水预测要求
1)每年年初,根据每年的采掘接续计划,结合矿井水文地质资料,全面分析水害隐患,提出水害分析预测表及水害预测图;
2)在采掘过程中,对预测图、表逐月进行检查,不断补充和修正。
发现水患险情,及时发出水害通知单,并报告矿调度室,通知可能受水害威胁地点的人员撤到安全地点;
3)采掘工作面年度和月度水害预测资料及时报送矿井总工程师及生产安全部门。
4)加强钻孔附近的巷道支护,并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板;
5)清理巷道,挖好排水沟。
探水钻孔位于巷道低洼处时,配备与探放水量相适应的排水设备;
6)在打钻地点或其附近安设专用电话;
7)依据设计,确定主要探水孔位置时,由测量人员进行标定。
负责探放水工作的人员亲临现场,共同确定钻孔的方位、倾角、深度和钻孔数量;
8)在预计水压大于0.1MPa的地点探水时,预先固结套管。
套管口安装闸阀,套管深度在探放水设计中规定。
预先开掘安全躲避硐,制定包括撤人的避灾路线等安全措施,并使每个作业人员了解和掌握;
9)钻孔内水压大于1.5MPa时,采用反压和有防喷装置的方法钻进,并制定防止孔口管和煤(岩)壁突然鼓出的措施。
2、探放水原则
矿井在采掘过程中要坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”,以及“有疑必停”的探放水原则。
接近积水地区掘进前或排放被淹井巷和积水前,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。
探水眼的布置和超前距离,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。
一般煤层平巷和下山巷道探水钻孔的布置方式为扇形布置,一般布置3组钻孔,每组2个孔。
钻孔夹角分大夹角与小夹角两种,前者钻孔夹角7~15°
,后者1~3°
,视小窑老空的规模而定,老空规模大取大夹角,规模小取小夹角。
每组只少应有一个探水钻孔见底。
经探水确认无突水危险后,方可向前掘进。
每年雨季后,上部采空区的积水情况都在变化,一定要坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”,以及“有疑必停”的探放水原则。
区内采煤历史较长,长期以来,一些地方小煤窑分布于可采煤层露头附近,形成的采空区较多,同时矿井原系统形成的采空区较大。
由于地质资料没有提供准确的小煤窑及老空区开采深度和范围,只提供了大至的老空区开采深度和范围,因此,无法确定小煤窑积水探水线的位置。
所以在工作中一定要收集有关资料,确定小煤窑积水位置,以防开采浅部煤层时和小窑、老窑穿透而产生透水事故。
3、探放水设计
(1)探水起点的确定
为保证采掘工作和作业人员的安全,防止误穿积水区,将水淹区的积水范围、水位标高、积水量等资料填绘在采掘工程平面图上,经过分析划出三条界线:
积水线、探水线、警戒线。
探水线距积水线距离为60m,警戒线沿探水线外推50~150m。
探水起点:
由于积水范围不可能掌握得很准,因此必须在离可疑水源75~150m以外开始打钻探水。
(2)探放水钻孔布置
附图:
1)超前距
采用公式a=0.5AL
进行计算,若计算结果大于30m,取其计算结果,计算结果若小于30m时,取30m。
式中:
a——巷道迎头或侧帮至含水层、含水构造之间的安全隔水岩柱(或煤层)宽度,m;
A——安全系数(2~5),本设计取5;
L——巷道的跨度(宽或高取其大者),4.2m;
P——水头压力,P=10kgf/cm2;
Kp——隔水岩层(或煤层)的抗张强度,KP取40kgf/cm2。
a=0.5×
5×
4.2×
=36.4(m)
本设计取30m。
以上公式中,煤的抗张强度Kp因地质勘探报告未给出,但根据相邻情况暂取10kgf/cm²
。
P取40kgf/cm²
2)允许掘进距离
设计探放水钻孔深度100m,允许掘进距离为70m,每次探水钻孔施工完毕后,以最短钻孔距离减去超前距之后的距离。
3)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,即呈扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离,其值一般与超前距相同,有时可略比超前距小1~2m,本设计取20m。
4)钻孔密度(孔间距)
竖直扇形面内钻孔间的终孔垂距不得超过1.5m;
水平扇形面内各组钻孔间的终孔水平距离不得大于3m。
5)钻孔孔径
本设计配备ZDY-620探水钻,最大钻进深度150m,开孔直径75mm,终孔直径75mm。
6)钻孔数目及布置
①煤层平巷钻孔布置
主要是探巷道上帮和巷道前方小窑老空水,钻孔呈扇形布置在巷道上帮和巷道前方。
薄及中厚煤层一般布置3组,每组1~2个孔;
厚煤层一般布置3组,每组不少于3个孔。
钻孔之间的夹角为7~15°
为大夹角,1~3°
为小夹角,视小窑老空的规模而定,规模大者取大夹角,规模小者取小夹角。
②煤层下山巷道钻孔布置
钻孔呈扇形布置在巷道前方,薄及中厚煤层一般布置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。
4、探放水注意事项
(1)进行探放水施工作业前,矿技术负责人必须结合探水巷道的实际,另行编制安全技术措施,明确探放水作业人员一旦面临突水威胁时的避灾路线。
(2)进行探放水施工作业前,必须提前撤出可能受探水作业地点突水威胁的其他采掘工作面和其他工作地点的所有人员。
(3)在矿井受水害威胁的区域,进行巷道掘进前,应当采用钻探、物探和化探等方法查清水文地质条件。
地测机构应当提出水文地质情况分析报告,并提出水害防范措施,经矿井总工程师组织生产、安监和地测等有关单位审查批准后,方可进行施工。
(4)矿井工作面采煤前,应当采用物探、钻探、巷探和化探等方法查清工作面内断层、陷落柱和含水层(体)富水性等情况。
地测机构应当提出专门水文地质情况报告,经矿井总工程师组织生产、安监和地测等有关单位审查批准后,方可进行回采。
发现断层、裂隙和陷落柱等构造充水的,应当采取注浆加固或者留设防隔水煤(岩)柱等安全措施。
否则,不得回采。
(5)井下探放水应当使用专用钻机、由专业人员和专职队伍进行施工。
严禁使用煤电钻等非专用探放水设备进行探放水。
探放水工应当按照有关规定经培训合格后持证上岗。
安装钻机进行探水前,应当符合下列规定:
(1)加强钻孔附近的巷道支护,并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。
(2)清理巷道,挖好排水沟。
探水钻孔位于巷道低洼处时,配备与探放水量相适应的排水设备。
(3)在打钻地点或其附近安设专用电话,人员撤离通道畅通。
(4)依据设计,确定主要探水孔位置时,由测量人员进行标定。
负责探放水工作的人员必须亲临现场,共同确定钻孔的方位、倾角、深度和钻孔数量。
”
(6)在预计水压大于0.1MPa的地点探水时,应当预先固结套管,在套管口安装闸阀,进行耐压试验。
套管长度应当在探放水设计中规定。
预先开掘安全躲避硐,制定包括撤人的避灾路线等安全措施,并使每个作业人员了解和掌握。
(7)钻孔内水压大于1.5MPa时,应当采用反压和有防喷装置的方法钻进,并制定防止孔口管和煤(岩)壁突然鼓出的措施。
(8)在探放水钻进时,发现煤岩松软、片帮、来压或者钻眼中水压、水量突然增大和顶钻等透水征兆时,应当立即停止钻进,但不得拔出钻杆;
现场负责人员应当立即向矿井调度室汇报,立即撤出所有受水威胁区域的人员到安全地点。
然后采取安全措施,派专业技术人员监测水情并进行分析,妥善处理。
(9)探放老空水前,应当首先分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压等。
探放水应当使用专用钻机,由专业人员和专职队伍进行施工,钻孔应当钻入老空水体最底部,并监视放水全过程,核对放水量和水压等,直到老空水放完为止。
探放水时,应当撤出探放水点以下部位受水害威胁区域内的所有人员。
钻探接近老空水时,应当安排专职瓦斯检查员或者矿山救护队员在现场值班,随时检查空气成分。
如果瓦斯或者其他有害气体浓度超过有关规定,应当立即停止钻进,切断电源,撤出人员,并报告矿井调度室,及时采取措施进行处理。
(10)钻孔放水前,应当估计积水量,并根据矿井排水能力和水仓容量,控制放水流量,防止淹井;
放水时,应当设有专人监测钻孔出水情况,测定水量和水压,做好记录。
如果水量突然变化,应当立即报告矿调度室,分析原因,及时处理。
(11)排除井筒和下山的积水及恢复被淹井巷前,应当制定可靠的安全措施,防止被水封住的有毒、有害气体突然涌出。
排水过程中,应当定时观测排水量、水位和观测孔水位,并由矿山救护队随时检查水面上的空气成分,发现有害气体,及时采取措施进行处理。
(12)在矿井受水害威胁的区域,进行巷道掘进前,应当采用钻探、物探和化探等方法查清水文地质条件。
(13)矿井工作面采煤前,应当采用物探、钻探、巷探和化探等方法查清工作面内断层、陷落柱和含水层(体)富水性等情况。
5、探放水设备选择
1)探放水设备选择依据
矿井按每个掘进工作面各配备一台,并留有一台的备用量。
2)探放水设备及数量
配备ZDY-620探水钻3台,2台工作,1台备用。
钻机的最大钻进深度150m,开孔直径75mm,终孔直径75mm,钻孔角度范围0~360°
,配备动力18.5kW。
3)老窑积水的防治
为防止浅部的老窑积水威胁矿井的安全,采面主要留浅部防老窑水防水安全煤(岩)柱和井田边界煤柱。
5、探放水安全措施
1)打钻前必须明确探水眼的位置、方位、倾角、眼数、孔深,严格按探放水设计施工。
2)打钻时必须有一名技术员及以上的领导在现场指挥,负责打钻过程中的质量、安全等全面工作。
3)打钻时必须有一名瓦检员和一名安检员在现场,负责瓦斯及有害气体的检查和打钻过程中的安全检查、监督。
4)现场施工的所有人员必须清楚发生透水的各种预兆。
5)透水预兆:
挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底鼓或出现裂隙渗水、水色发浑有臭味等异状时,必须停止作业,报告调度室;
如果情况危急,立即发出警报,撤出所有受水威胁地点的人员。
6、打钻安全措施:
①按规定安设好钻机,完善供电系统;
②打钻时袖口、腰带、灯线必须系牢穿好,严禁戴手套。
③打钻时只能一人操作,严禁两人以上同时操作;
④更换钻杆时,两人要互相配合好,以免伤人;
⑤打钻时严禁人员站在钻机前方及钻杆两侧,操作人员和附近人员要注意断钎伤人。
7、瓦斯管理措施:
①打钻期间,工作面必须正常供风,设一名瓦检员跟班作业,时常检查瓦斯和二氧化碳及其他有害气体浓度,并做好记录。
每钻进一根钻杆就检查一次。
②在作业地点安设瓦斯报警仪监测瓦斯,瓦斯浓度超过0.8%时,立即停止打钻,查找原因,但不得拔出钻杆,及时进行处理。
若是接近老窑,要加强通风管理增加风量,处理涌出气体浓度。
③在放水完后,也要随时检查巷道中的气体浓度。
8、放水安全措施:
①打钻时,由技术员给定钻孔方位角、倾角,施工人员严格按钻孔参数施工;
②不管是那一个钻孔打透老窑,必须停止钻孔作业,要等此钻孔放完水后,方可施工其他钻孔;
③整个放水过程由技术员监测水量并记录;
④水压大时,必须在探水眼上安装套管、水阀门,便于调节放水量
9)严格交接班制度,必须在现场交接班,上一班的探水情况必须逐项向下一班交待清楚,并做好交接班记录。
10)探放水过程中若发生异常情况时,必须停止钻进,立即撒出人员,汇报矿调度,但钻杆不得拔出。
及时制定措施进行处理,隐患没有排出不得进入迎头作业。
11)若探眼不到5m就穿透积水区,必须立即撒出受水威胁的所有人员,汇报矿调度和矿总工程师,但钻杆不得拔出。
12)打钻迎头必须安装有“风电及瓦斯电”闭锁装置,并保证完好、灵敏可靠,探水钻开关必须使用综合保护开关。
13)严禁随意开停局部通风机,临时停电不得停风。
来电后必须检查开关附近20米范围内的瓦斯,只有瓦斯浓度小于0.8%后,方可正常起动。
14)探放水施工期间煤层本掘进巷放水有可能淹水的其他巷道不准有人作业。
通讯联络方式:
本掘进巷地点电话通知矿调度,由矿调度通知其他作业地点人员或由两名探放水作业人员亲自到其他地点撤离,若探放水作业人员亲自到其他地点撤离必须与矿调度联系得到批准后方可亲自去撤离。
15)严格执行“敲帮问顶”制度,严禁无风、微风、瓦斯超限作业。
16)其他未叙部分严格按《煤矿安全规程》和《操作规程》执行。
区域、局部探水、防水措施
矿井开采过程中必须注意采动塌陷裂隙的影响,使煤层上部岩层发生变化,其采动塌陷裂隙成为上部采空区积水溃入矿井的通道,因此,矿井有可能存在突水威胁。
为确保矿井安全生产,生产过程中,矿井应配备满足工作需要的防治水专业技术人员,配齐专用探放水设备,建立专门的探放水作业队伍,具体负责防治水工作。
本设计对一采区上部采空区积水区域采取探放水。
(1)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)煤层顶板有含水层和水体存在时,应当观测“三带”发育高度。
当导水裂隙带范围内的含水层或老空积水影响安全开采时,必须超前探放水并建立疏排水系统。
3)加强放水地点的通风,增加有害气体的观测次数。
4)必须监视放水全过程,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。
(2)放水的安全措施
1)放水的上山、下山及平巷,中间不得有低洼积水段。
2)放水巷必须在探水钻孔有效控制范围内。
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)放水地点必须安设电话、压风自救和报警装置,放水巷必须设置避难硐室,并设置压风自救系统、通信系统和供水系统。
5)必须向受水威胁地区的施工人员贯彻、交待报警信号及避灾路线。
6)放水巷道应加强出水征兆的观察,一旦发现异常应立即停止工作,及时处理。
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。
7)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《煤矿安全规程》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。
8)下山放水时,一般应双巷掘进。
其中一条超前探水、汇水,另一条随后用来安全撤人双巷间每隔30—50m掘一联络巷并设挡水半墙。
9)放水工作应尽量避免在雨季进行。
10)放水前必须进行放水设计和编制放水安全技术措施,经审批单位审批
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