1450底板抽放巷探放水设计.docx
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1450底板抽放巷探放水设计
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盘县柏果镇麦子沟煤矿
1450底板抽放巷探放水设计
设计:
审核:
日期:
年月日
会审意见
会审日期:
年月日
会审地点:
参加会审人员(签名)
生产
机电
技术
通风
安检
施工队
总工
矿长
其他参加人员
会审意见:
目录
第一节设计依据和目的……………………………………4
第二节施工巷道概况………………………………………4
第三节探放水设计…………………………………………5
第四节探放水安全注意事项………………………………9
附图:
1450底板抽放巷探放水施工设计图
1450底板抽放巷探放水设计
第一节设计依据和目的
一、设计编制依据
1、相关规程、规定等资料
《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》,《盘县柏果镇麦子沟煤矿安全设施设计》,严格坚持“预测预报、有掘必探,先探后掘、先治后采”,“物探先行,钻探作为补充”的探放水原则;做到“有疑必停”的防治水原则。
2、相关地质资料
根据煤矿相关地质资料、采空区分布情况及有关巷道在掘进施工过程中揭露的地质情况等技术资料。
二、探放水的目的
该巷道在6#煤层底板定向施工,为确保安全掘进,防止误入老井采空积水区,预防透水事故的发生,必须坚持“有掘必探,先探后掘”的探放水原则进行掘进。
第二节施工巷道概况
一、水文地质概况
本巷布置在二叠统龙潭组(P3I3)上段6#煤层底板中,岩性为泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩,有膨胀、底鼓现象。
本巷道区域是单斜构造,该段地层倾向SW170º~200º,倾角35º~70º。
巷道掘过57#断层,地质构造较复杂。
矿区地表冲沟发育,地表水排泄条件良好,煤系地层含浅部风化裂隙水,随着开采深度的增加,风化程度减弱、深部含水微弱。
矿区应属以大气降水为主要补给来源的裂隙充水、老窑和采空区积水矿床,在该巷施工范围内过57#断层水文地质条件较复杂。
本巷布置在6#煤层底板,主要受原顺发煤矿1#、5#煤层采空区积水影响,采空区积水通过岩层裂隙渗入巷道,据估算,原顺发煤矿1#、5#煤层采空区积水在+1450水平以上为1万立方米以上。
现煤矿在顺发煤矿正在组织进行排水,积水面已降至+1480m标高以下。
该巷在掘进过程中必须探查工作面掘进前方地质构造及上下覆煤层采空区有无积水情况,及时消除水害对掘进工程施工的威胁。
故在掘进过程中必须对老窑和原原顺发煤矿采空区进行探放水。
水患威胁程度见下表:
水患威胁程度表
水患类型
特征
威胁程度
备注
老窑、老空水
原老窑、原顺发煤矿采空区积水客观存在
主要水患
突水
顶底板裂隙水
岩层裂隙发育,掘进活动形成充水通道
次要水患
顶板岩溶水渗入矿坑而造成涌水量增大
二、巷道设计技术参数
巷道断面为半园拱型断面,净宽3.0米,净全高2.9米,拱高1.5米,墙高1.4米,净断面7.43米2,掘进断面8.96米2。
支护形式采用立架、锚杆、挂网、喷浆,立架间距中对中0.6米,网片规格1米×2米,每架打锚杆13根,网片搭接0.1米,喷浆厚度0.2米。
水沟在巷道南侧,其规格为:
净宽×净深=300mm×300mm。
第三节探放水设计
一、探水范围
探水范围为施工中的全部巷道,其中上帮控制30m,下帮控制30m,巷道顶底板控制不得小于11m,探放水钻孔深度为70m,其中超前距30m,允许掘进距离为40m。
二、探放水设备的选择
1、矿须采用瞬变电磁仪对该掘进工作面进行地质预报及水害预测预报工作。
2、该掘进工作面探放水钻机选用ZDY—750型钻机,配备金刚石复合片(PDC)钻头、配套电机功率:
18.5KW。
钻机的最大钻进深度150m。
三、探水“三线”的确定
为保证掘进作业和人员的安全,防止误穿采空积水区,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。
积水线划界:
为该巷开口往东290m的F57#断层西盘为积水线,断层往东为原顺发煤矿开采的积水区。
探水线:
距积水线往西距离为80m。
警戒线:
沿探水线往西外推100m。
探水起点:
根据有“有掘必须探,先探后掘”的探放水原则,巷道开口处即为探水起点。
四、探放水静压水头压力计算
1、原顺发煤矿主井口标高为1552.6m,现从井口已往下排水152m,现在排水工作正在往下进行。
该巷道倾角-30º,计算静压水面标高为≦+1476.6m,1450底板抽放巷底板标高为1447m。
2、静压水头压力计算:
P=gρh=9.8×1×103×(1476.6-1447)≦0.29MPa
式中:
P―静压水力压力,为≦0.29MPa;
g-重量换算系数,取9.8N/kg;
h-静压水压高度,≦29.6m。
五、探放水钻孔技术参数的确定
1、超前距
采用公式L=0.5KM
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。
L=0.5KM
=0.5×5×3.0×
=7.5×0.93=7(m)
式中:
L―超前防水岩柱(或煤柱)留设的宽度,m;
K-安全系数(2~5),本设计取5;
M-巷道高度,取3.0m;
P-水头压力,取0.29MPa;
Kp-隔水岩层(或煤层)的抗拉强度,取≧1.0MPa。
根据以上计算,探水超前距为7m,但《煤矿防治水规定》及有关规定,其值必须大于或等于30m,小于30m时,应取30m,故该探水超前距取L=30m。
2、准掘距离
设计探放水钻孔深度70m,允许掘进距离为40m,每次探水钻孔施工完毕后,以最短钻孔距离减去超前距离等于准掘距离。
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,本设计取30m。
4、顶底板探控距离
为确保巷道施工安全,防止巷道顶底板发生透水事故,参照本设计探水超前距的计算,该巷道施钻探控顶底板垂距须不少于7m的安全距离。
但为确保安全,该探水钻孔设计探控巷道顶板的安全距离为15m、底板的安全距离为12m,施钻过程中必须严格执行。
5、钻孔密度(孔间距)
该设计(未使用瞬变电磁仪)竖直扇形面内钻孔间的终孔垂距最小为4m,最大为15m;水平扇形面内各组钻孔间的终孔水平距离为3m。
使用瞬变电磁仪预测后竖直扇形面内钻孔间的终孔垂距最小为8m,最大为15m;水平扇形面内各组钻孔间的终孔水平距离为最小为3m,最大为18m。
6、钻孔参数
该设计最大钻进深度80m,开孔直径115mm,终孔直径75mm。
7、探放水钻孔设计要求
根据井巷揭露地质资料结合矿井内采空区分布情况,矿采用瞬变电磁仪对该掘进区域工作面进行地质预报及水害预测预报工作。
物探及钻探工作按以下要求进行:
(1)采用物探预测时向巷道前方、底板和顶板方向采用瞬变电磁线圈进行预测,预测无积水异常时,对照该工作面探放水设计施工2#、6#、9#、11#、13#、16#、20#共计7个探水钻孔,确认无水害危险后留足钻孔超前距正常掘进。
(2)当物探预测有积水威胁时则按设计施工2#、4#、6#、9#、10#、11#、12#、13#、16#、18#、20#共计11个探放水钻孔并留足安全超前距后方可前掘;探放出压力水后则须停止掘进,进行放水,待水量明显减小无压力及无安全威胁后方可恢复掘进。
(3)采用瞬变电磁仪每预测循环距离为70m,预测超前距为30m,每循环掘进40m。
每掘进40m用瞬变电磁仪预测一次,并编制瞬变电磁仪探水预测报告,为掘进工作提供可靠的分析依据。
(4)未采用物探预测时,按本设计探放水钻孔技术参数要求全部施工完毕21钻孔,确认无不害威胁,并留足探水超前距30m后方可掘进。
(5)以上探放水钻孔技术参数详见附图“1450底板抽放巷施工探放水设计图”。
第四节探放水安全注意事顶
1、该巷探放水施工作业前,矿技术负责人必须结合探水巷道的实际,组织编制安全技术措施,明确探放水作业人员遇水害威胁的避灾路线。
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它采掘工作面和其它工作地点的所有作业人员。
3、井下探放水应当使用专用的探放水钻机。
严禁使用煤电钻探放水。
4、在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;
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亲临现场,共同确定钻孔的方位、倾角、深度和钻孔数量;
⑤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。
预先安设安全防水闸门,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;
5、探水钻孔除兼作堵水或者疏水用的钻孔外,终孔孔径一般不得大于75mm。
6、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;应当立即向矿井调度室汇报,派人监测水情。
发现情况危急,应当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,进行处理。
7、探水钻孔超前距离和止水套管长度,应当符合下列规定:
①探放老空积水的超前钻距,根据水压、煤(岩)层厚度和强度及安全措施等情况确定,但最小水平钻距不得小于30m,止水套管长度不得小于5m;
②沿岩层探放含水层、断层和陷落柱等含水体时,按下表确定探水钻孔超前距离和止水套管长度。
岩层中探水钻孔超前钻距和止水套管长度
水压(MPa)
钻孔超前钻距(m)
止水套管长(m)
0.1<P<1.0
>30
>5
8、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。
探放水孔应当钻入老空水体,并监视放水全过程,核对放水量,直到老空水放完为止。
当钻孔接近老空时,预计可能发生瓦斯或者其他有害气体涌出的,应当设有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,及时处理。
9、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,应当及时处理,并立即报告矿调度室。
10、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。
11、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。
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。
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。
13、工作面掘进前,应当采用物探、钻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。
14、井下发生透水事故,如因涌水来势凶猛,现场无法抢救,或者将危及人员安全时,井下职工应迅速组织起来,沿着规定的避灾路线和安全通道,撤退到上部水平或地面。
在行动中,应注意下列事项:
⑴撤离前,应设法将撤退的行动路线和目的地告知矿井领导人。
⑵在条件允许的情况下,应迅速撤往突水地点以上的水平,不得进入突水点附近及下方的独头巷道。
⑶行进中,应靠近巷道一侧,抓牢支架或其他固定物体,尽量避开压力水头和泄水主流.并注意防止被水中滚动的矿石和木料撞伤。
⑷如因突水后破坏了巷道中的照明和指路牌,迷失了行进方向时,遇险人员应朝着有风流通过的上山巷道方向撤退。
⑸在撤退沿途和所经过的巷道交叉口,应留设指示行进方向的明显标志,以提示救护人员的注意。
⑹撤退中,如因冒顶或积水造成巷道堵塞,可寻找其他安全通道撤出。
在唯一的出口封堵无法撤退时,应组织好灾区避灾,等待救护人员的营救,严禁盲目潜水等冒险行为。
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