1903泄水巷探水设计.docx
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1903泄水巷探水设计
内蒙古鄂尔多斯煤炭有限责任公司煤矿
1903泄水巷探放水设计及施工安全技术措施
施工单位:
编制:
魏德海李飞龙
施工队长:
日期:
2014年3月15日
1903泄水巷探放水设计及施工安全技术措施
1、水文地质说明
(1)概况
本矿井井田位于桌子山煤田东南部,总体地形东南高西北地,海拔标高1375~1424.4m,区内地形较为平缓,多为低矮山丘,地面植被稀少,具有侵蚀性高原荒漠—半荒漠丘陵地貌特征。
区内地表水系不太发育,沟谷平缓,均向北流入井田北部边界以外的棋盘井沟。
所有沟谷均只在雨季暴雨过后形成短暂洪流。
矿区气候干燥,冬寒夏热,多风少雨,降水量少,蒸发强烈,蒸发量是降雨量的22倍。
由平均降雨量与蒸发量计算所得区内的干燥度为22.04,年潮湿系数为0.045。
因此,本区属于典型的干旱大陆性高原气候区。
矿区松散层潜水主要接受大气降水的垂直渗入补给,其次接受区外上游潜水的迳流扑给。
由于本区降水量小,所以潜水的补给量也较小。
潜水一般沿河流流向迳流,即向北及西北方向迳流。
潜水的排泄方式有:
沿河流流向的迳流排泄、人工挖井开采排泄、强烈的蒸发排泄以及向深部承压水的渗入排泄。
矿区基岩承压水主要接受区外地下水的侧向迳流扑给,此为上部潜水的渗入补给,在零星出露处也直接接受大气降水的垂直扑给。
承压水一般沿地层走向向北迳流。
承压水仍以侧向迳流排泄为主,次为人工开采排泄。
(2)矿区水文地质条件
1、含隔水层水文地层特征
第四系(Q)松散层潜水含水层岩性为灰黄色残坡积亚砂土、砂及砾岩,风积砂、冲洪积砂岩层等,在全区分布较为广泛。
残坡积物与风砂积多分布在山坡之上,一般透水不含水。
冲洪积砂砾岩主要分布在较大沟谷及阶地之上,构成松散层潜水的主要含水层。
据邻区阿尔巴斯煤矿资料:
地下水位埋深4.20~4.80m,涌水量Q=0.003~0.005/s,PH=7.4,水质一般较好。
含水层的富水性较弱,由于大气降水的补给量小,所以补给条件较差,潜水含水层与下部承压水含水层的水力联系较小,而与地表短暂的洪水水力联系密切。
第三系(R)半胶结岩层潜水含水层岩性以紫红色砂砾岩、砂及亚粘土为主,呈半胶结状态,底部偶夹砾岩层,坚硬,在区内分布较广,主要分布在矿区东南部。
据水文地质测绘成果及钻孔简易水文地质观测结果,含水层富水性极其微弱,补给条件差,与相邻含水层的水力联系微弱。
二叠系(P41)~三叠系(T)碎屑岩类承压水含水层岩性为杂色中粗粒砂岩、砂质泥岩,夹泥岩及粘土岩。
全区赋存,地表仅零星出露。
据相邻矿区资料:
含水层厚度一般大于100m,单位用水量q=0.109~0.000303L/s·m,渗透k=0.119~0.00257m/d,水质较差,PH>12,为碱性水,含水层的富水性弱,局部中等。
由水质情况分析,含水层的迳流条件与补给条件均较差,与相邻含水层的水力联系较小。
二叠系(P31)相对隔水层岩性由灰色、灰绿色泥岩、砂质泥岩及煤线组成,隔水层的厚度一般在10m左右,在区内厚度较稳定,分布较为连续、广泛,隔水性能较好。
石灰系(C)~二叠系(P21)碎屑岩类承压水含水层岩性为灰白色、灰中色细粒砂岩,深灰色砂质泥岩,夹泥岩及煤层。
全区赋存,地表无出露,含水层厚度3~49m,平均28m。
根据邻区Q02号钻孔抽水试验结果:
地下水埋深70.20m,水位标高1281.28m,水位降深S=58.18m,用水量Q=0.400L/s,单位涌水量q=0.00688L/s·m,渗透系数K=0.0109m/d,水温12˚C,溶解性总固体1687mg/l,PH值为7.3,地下水类型为Na~Cl·SO4型水。
由此可知,含水层的富水性弱,导水性能较差,水质也较差,地下水的补给条件与迳流条件也较差。
因受二叠系(P31)隔水层的阻隔,含水层与上部含水层的水力联系较小。
该含水层为矿区的直接充水含水层。
2、断层的导水性及其对矿床充水的影响
矿区断层较为发育,主要断层有苛素乌断层,F29正断层,另外还发育有苛素乌背斜。
根据水文地质测绘结果以及邻区R06钻孔资料,逆断层用水量Q=0.109L/s,单位涌水量q=0.00471L/s.m,逆断层的富水性与导水性较弱,对矿床充水的影响较小,而正断层的富水性与导水性一般较强,对矿床充水的影响也较大。
3、地表水、老窑水对矿床充水的影响
矿区地表水系不太发育,大小沟谷均无常年地表径流,只有在雨季暴雨过后会形成短暂的洪水。
地表洪水一般通过井口和封闭不良的钻孔等通道直接向井下充水,也可通过断层破碎带间接向矿井充水。
因此,必须做好井口等人工通道的防洪堵水工作,并在断层带附近留设断保煤柱,以防地表水涌入井下。
矿井周围内没有老窑分布,目前在本井田邻区北、东北方向上有扩建设计能力1.2Mt/a的棋盘井三号井和设计能力1.5Mt/a神华利民煤矿,其中已建成棋盘井三号井生产过程正常涌水量在45m3/h左右。
神华利民煤矿生产过程正常涌水量在m3/h左右。
在其南部有神华蒙西棋盘井煤矿,设计能力3.0Mt/a,生产过程正常涌水量在m3/h。
此外在本矿东、西方向均无矿井。
但值得注意的是,周边已有矿井因上部(浅部)过去小窑滥挖乱采且越界开采而勾通了集水老窑或地面河槽塌裂,已发生过严重透水事故。
因此,老窑水和与地表塌裂涌人井下的地表水对矿床充水的影响很大,应引起高度的重视。
(三)矿井涌水量预测
本井田第四系及第三系含水层的富水性弱,涌水量较小,非煤系地层基岩承压水的富水性弱,局部中等,二者均与煤系地层基岩承压的水力联系较小。
苛素乌逆断层的富水性与导水性较弱,F29正断层的富水性与导水性较强,但规模较小。
矿床的主要充水因素是煤系地层承压水。
“井田勘探报告”根据本区水文地质条件,选用两种计算方法,预测了煤系地层承压水对矿坑的涌水量,预测结果见表1-2-8。
本预测是整个井田开采时所形成巷道系统最低开拓水平的涌水量,建矿初期局部开采时,矿坑涌水量可能较小,但当巷道沟通导水断层或集水老窑时,矿井涌水量则会明显增大,甚至发生透水事故。
矿坑涌水量预测结果表
表1-2-8
计算方法
大井法
集水廊道法
Q(m3/d)
1757
1446
(4)利用矿井涌水为供水水源的评价
矿区含水层的富水性均较弱,地下水资源较为贫乏。
从表面看,预测的矿坑涌水量较大,但这是全矿区最低开采水平的涌水量,未来煤矿分片分水平逐步开采,涌水量会减少,地下水水质较差,溶解性总固体含量高,碱性大,
不宜直接作为供水水源,可通过水质净化处理后作为工业用水水源。
(5)水文地质勘探类型
棋盘井矿区深部一井田的直接充水含水层以孔隙含水层为主,裂隙含水层次之,直接充水含水层的富水性弱,补给条件迳流条件较差,直接充水含水层单位涌水量q<0.110/s.m,苛乌苏逆断层的导水性弱,F29正断层有一定导水性,但规模较小。
区内无地表水体,水文地质边界较简单。
因此,矿区水文地质勘探类型为第一~二类,第一~二型孔隙~裂隙充水的水文地质条件简单~中等的矿床。
(六)泄水巷掘进及预计水文及地质情况:
1、根据1903运输顺槽工作面实际揭露综合比,9号煤顶板为灰色泥岩、泥质页岩、细粒砂岩等,局部有厚度300—1000mm的伪顶随掘随落掉。
底板为灰色泥岩、泥质页岩。
煤层厚度较稳定大部在3m左右。
2、根据目前揭露1903运输顺槽布置在9号煤中掘进来看,9号煤构造形态基本——向南西倾斜的单斜构造,地层产状平缓,倾角一般为5˚~8˚。
9煤顶板层状砂岩中含裂隙水,裂隙水赋存量大,厚层状砂岩中裂隙水会通过断层面、裂隙渗入巷道内,泄水巷在掘进过程中局部会出现淋水、滴水现象,局部淋水量有可能会加大。
3、泄水巷原设计施工741.28m现已施工完毕,经公司及矿领导研究决定,现准备反向掘进泄水巷,为确保施工安全,加大防治水力度,要求该巷道必须先探后掘。
4、1903泄水巷
布置在9#煤层中,泄水巷向东掘进与1903运输顺槽平行掘进,揭露煤层较稳定,有可能顶板也有淋水,(预计有顶板裂隙水3~5m3/h)施工队在掘进过程中一定坚持“有掘必探,先探后掘”的探放水原则。
(7)邻近矿的关系
邻近的两矿均为新建进,地质情况比较简单,无老窑积水,本矿不受邻近矿的影响。
二、探水的原则目的、原则
1、探水的目的:
探水系指采矿过程中用超前勘探的方法,探明采掘工作面、顶底、侧帮和前方的含水构造及陷落柱充水含水层、积水老窑等,含水体系的具体空间位置和产状等,其目的是为有效地防止矿井水害做好必要的准备。
2、探放水的原则:
采掘工作面必须执行“八字”方针,即:
“有掘必探,先探后掘”的原则,《煤矿安全规程》第286条规定,遇到下列情况必须探水:
(1).接近水淹的井巷、老窑或小窑时;
(2).接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时;
(3).打开隔离煤柱放水时;
(4).接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时;
(5).接近有出水可能的地质钻孔时;
(6).接近水文地质条件不清的区域时;
(7).接近有积水的灌浆区时;
(8).接近其他可能突水的地区时。
三、巷道布置及探放水设计说明
泄水巷平行布置于1903运输顺槽间距30m,方位270˚35'06",煤层倾角坡度约2˚~8˚上山沿9#煤顶底板(破顶沿底)掘进。
(1)支护方式(巷道掘宽×高:
3.4×3.0m)
泄水巷顶板采用锚网、钢筋梯、锚索托梁,帮锚杆及木托盘支护方式:
顶板、两帮选用Φ18*2000mm左旋螺纹钢锚杆,顶板锚杆间排距800*800mm;(锚杆每排5根)、挂钢筋网Ф6×1000×2000mm,网孔规格100*100mm;12#铁线绑扎,间距300mm,角型链接。
两帮锚杆及木托盘,木托盘200×300mm。
帮锚:
间排距1000×800mm,加木托盘200×300mm;
顶锚钢筋梯Φ12×80×3200mm圆钢加工制作;
锚索Φ15.24×6500mm,托梁采用12#槽钢120×2000mm,锚索孔间距1600mm,托梁排距2000mm,(梁对梁2000mm)。
(2)探放水设计
1903泄水巷设计全部依据《煤矿防治水规定》的要求编制。
(1)超前距离:
根据本矿的水文地质条件来看,预计水压小于0.1MP。
探钻深度为100m,预留超前距离为30m,掘进70m,设置φ108止水套管的长度不小于5m,并配套φ108截水阀门。
套管固定采用管卡钢板卡在钢管上,管卡钢板用φ18×2000mm的做旋螺纹钢锚杆固定,树脂k2835锚药4支锚固。
(2)帮距:
为使巷道两帮与可能存在的水体之间保持一定的距离,帮距为20m。
(3)钻孔参数的的确定
1、因1903运输顺槽已掘进完毕,1903泄水巷与其平行(反向掘进),巷道涌水情况基本探明,布孔考虑2个。
2、扇形布置钻孔:
共打2个钻孔,钻孔布置在巷道中间右侧、中各一个,分别为1#、2#、钻孔;1#孔为中心孔沿巷道掘进方向、坡度探孔;2##钻孔沿巷道左帮与巷道水平夹角为11.5˚方向探钻,钻孔倾角按煤层坡度施工。
3、钻孔直径:
55mm;
4、钻孔沿煤层倾向呈扇形布置,探100m,掘70m,预留30m孔深。
掘70m后再重新进行下一次钻探100m。
5、探放水要有“探放水记录”,在工作面迎头要有《探放水管理牌板》。
详细钻孔布置方式见附图。
4、探放水施工技术要求与采掘工作的安全规定及安全技术
措施:
(一)、探水钻的型号及说明
探水钻型号:
ZYJ-770/180型
电机功率:
22KW-型号YB2-160M-4
转速:
180转/min
钻孔最大探孔深度:
岩巷及半煤岩217~230m,煤巷240~260m。
重量:
344.5kg
钻杆直径:
Ф55mm
钻头选用:
Ф80mm、Ф100mm
(二)、探放水施工准备
1、钻孔施工前,必须了解过程设计的目的、任务,严格按照作业规程施工;
2、工作地点打钻前必须保证局部通风机正常供风,在打钻过程中不得停风,并有可靠的风电闭锁装置,特殊情况停风时,必须按规定撤出施工地点所有人员;
3、打钻时,必须加强原有的支护;改变支护方式应制定安全措施,报生产技术部批准后再进行施工。
4、打钻时要严格按照地质技术人员、测量人员标定的空位及施工措施中规定的方位、角度、孔深等进行施工,不经技术人员同意不得擅自改动;
5、加强钻场附近巷道的支护,并在工作面迎头打好坚固的立柱和挡板;
6、清理巷道,挖好排水沟,探水钻孔深位高于巷道低洼处,必须配备与探放水量相适应的排水设施。
(备用2台潜水泵,100m,排水量不小20m3/h,并安装好排扬程不小于水管路。
)
7、在打钻地点或附近安设专用电话,保持通讯畅通;
8、每次打钻前,检查钻杆接头的牢固情况,严防脱钻事故的发生,钻杆要达到不阻塞,不弯曲、丝扣不磨损;
9、地测部门技术人员和探放水人员必须亲临现场,依据设计,确定钻孔的位置、方位、深度以及钻孔的数目等。
(3)探放水注意事项和技术要求
1、要对钻场前后20m周围的巷道进行加密支护,确保巷道无空顶、帮现象。
保证钻探人员的人身安全;
2、钻孔施工受调度室统一调度,发现异常情况及时通知调度室,施工现场设电话一部,随时和调度室联系,为保证电话畅通,每班在开工前,先和调度室通一次话,保证电话的畅通。
3、探钻期间,严禁随意切断钻机电源,加强机电检查,杜绝失爆现象的发生,机电系统保证排水为双电源,同时加强中央水泵房的检修,确保中央水泵房水泵的完好。
(4)安全技术措施
1、探水钻入井前严格按照机电设备标准进行检查,试运转后在入井安装使用。
使用时严格按照操作规程进行操作,保证钻机牢固,不移位;
2、在进行施工钻孔前,必须完善探水地点的排水设施;
3、钻孔施工前,检查排水管路、排水泵、供电系统等是否正常;
4、机电部要加强供电系统的管理,严禁停电事故的发生。
5、每班必须配备熟练的水泵司机值班,并严格执行交接班,保证钻孔出水后水泵及时排放;
6、施工现场必须配备“瓦斯”监测便携仪一台,有专人看管检测瓦斯浓度,如瓦斯浓度超限立即查明原因并处理;
7、探放水期间,由探放水小组统一平衡解决探放水期间出现的各种问题;
8、在探水钻钻进时,发现煤层松软、片帮、来压或钻眼孔内水压、水量突然增大和钻孔透水等透水征兆时,应立即停止钻进,但不得拔出钻杆;
9、当发生灾害事故时,所有人员要保持头脑清醒,迅速查明险情,按正确的避灾路线撤出,并及时向调度室汇报。
10、矿井透水预兆
(1)发潮:
煤本身是不透水的矿物体,但当受到一定压力水的作用,仍会有部分的水分浸到煤体里去。
因此,当采掘工作面临近积水区时,就会发现局部的或大面积的发潮现象,这种发潮现象并不完全是由于接近水区的缘故,遇到底板岩层为透水岩层时,也常使煤体有发潮现象。
(2)发汗:
当工作面接近积水区时,因水压的作用,通过煤的层理、节理、水就透过煤壁并聚成水球现象,看起来就像人出汗一样。
(3)流水或滴水:
这种现象是发汗进一步发展的结果,证明工作地点与积水区的距离越来越近了,也证明隔水煤墙越来越软,隔水性越来越差,抗压能力越来越小,总体情况越来越严重。
这时必须百倍警惕,采取措施加紧处理。
(4)挂红:
这种现象往往是流水现象出现后产生的。
这种现象说明水内含有铁的氧化物,或硫铁矿物等,出现“挂红”一般认为是接近老空积水的象征。
(5)空气变冷:
工作面接近大量积水区以后,影响工作面气温降低,感到发冷。
(6)硫化氢气味加大:
硫化氢气体也是老空区的产物。
因此,当工作面接近老空区时,有时可嗅到硫化氢的气味。
(7)水叫:
一般有两种声音:
一种是:
“嘶嘶”的声音,这种声音,很象低沉的雷鸣声或不开锅的声音,这是因为水位有了变动或受滚动岩石撞击影响的结果。
(8)钻孔底发软或出水:
用探水钻或用掘进风钻探钎探水时,如发现钻孔底发软,钻屑发潮,就说明钎子快到积水区,如继续钻就有出水的可能。
5、发生水害时的避灾路线
在探水钻钻进时,发现煤层松软、片帮、来压或钻眼孔内水压、水量突然增大和钻孔透水等透水征兆时,应当立即停止钻进,但不得拔出钻杆,立即向调度室汇报,派人监测水情,发现情况紧急,应当立即撤出所有人员,然后采取安全措施进行处理。
当打钻时,发现水量增大、情况危急时,探水工必须立即向调度室汇报,调度室接到电话后立即通知井下所有人员回撤到+1146水平车场。
并通知包括胶带大巷、轨道大巷、回风大巷掘进作业人员、1903运输顺槽掘进人员、1903回采作业人员、1902回采工作面人员以及所有生产辅助人员,具体回撤路线按照本工作面《掘进作业规程》中规定的避灾路线快速撤离,等险情警报解除后方可回到工作面进行恢复生产。
六、通风措施和瓦斯检查制度
(1)探放水通风
巷道施工过程中,采用压入式通风,局部通风机安装在1903运输顺槽入风新鲜风流中,然后将新鲜风压入工作面迎头,巷道的回风风速不得低于0.15m/s。
在打钻时,探水钻工需将风筒延伸到工作面距迎头5m处。
在打钻过程中不得停风,并有可靠的风电闭锁置,特殊情况停风时,必须按规定撤出施工地点所有人员。
(2)瓦斯检查制度
在探放水过程中,必须配备便携式瓦斯检测仪一台,以便随时检查瓦斯浓度。
瓦斯监测探头CH4、CO吊挂距工作面5m。
瓦斯检查员在探放水前对工作面迎头进行瓦斯检测,在打钻过程中也要进行瓦斯检查,如瓦斯浓度达到1%时,必须停止钻进,工作面所有设备断电,进行排放瓦斯,探水过程中只有在瓦斯不超限的前提下方可钻进。
7、防排水措施
我矿水文地质情况比较清楚,本次探水结合1903运输顺槽在掘进期间实际揭露情况,1903泄水巷在掘进过程中预计的最大涌水量不会超过5m3/h。
如果探出涌水泄水巷下部已形成排水系统,排水点设有两台220kw主排水泵,一用一备采用六寸管路排水,水泵排水能力110m3/h能够满足排水需要。
(三)排水管路:
泄水巷内设一趟6寸排水管,经1903运输顺槽(回顺)排水管路排到轨道大巷水沟至+1146m水平车场水沟进入水仓,通过中央泵房排到地面。
八、水灾--避灾路线:
1、泄水巷→1903运输顺槽→轨道大巷→+1146车场→副井→地面
2、泄水巷→1903运输顺槽→轨道大巷→医疗硐室→主井→地面
九、附:
1、泄水巷探水钻孔设计平面图、剖面图。
2、避灾路线图
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