陈矿字31号关于报批陈四楼煤矿21201工作面防治水的请示.docx

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陈矿字31号关于报批陈四楼煤矿21201工作面防治水的请示

陈矿字〔2007〕31号签发人：

马正兰

关于报批陈四楼煤矿21201工作面

防治水工程设计方案的请示

龙宇公司：

陈四楼煤矿21201工作面已经形成，通过对该工作面水文地质条件分析，结合瞬变电磁探测结果，编制了《陈四楼煤矿21201工作面防治水工程设计方案》。

根据《永城煤电集团公司矿井防治水工作规定》（永煤生[2002]第84号文）以及《永城煤电集团公司矿井防治水工作补充规定》（永煤生[2003]第31号文）要求，现将该工作面防治水工程设计方案报公司审批。

妥否，请批示。

附件：

1、陈四楼煤矿21201工作面防治水工程设计方案

2、陈四楼煤矿21201工作面防治水钻孔布置图

二〇〇七年四月五日

主题词：

安全生产防治水请示

主办：

陈四楼煤矿印发时间：

2007年4月5日

（共印5份）

陈四楼煤矿

21201工作面防治水工程设计方案

河南龙宇能源股份有限公司陈四楼煤矿

二ОО七年四月三日

陈四楼煤矿21201工作面防治水工程设计方案

编制单位：

陈四楼煤矿生产科

编制:

史先志

审核：

科长：

总工程师：

编制日期：

2007年4月3日

陈四楼煤矿21201工作面防治水工程设计方案

一、21201工作面概况

21201工作面位于北十二采区，为北十二采区首采工作面。

工作面北面、西面与东面均为实体煤，南面紧邻北部辅助皮带巷及北部-470东、西大巷。

工作面两道标高-426.0～-384.8m，走向长1191m。

倾斜长176m，地层倾角0°～9°，平均4°。

工作面二2煤厚1.3～3.2m，平均2.61m，煤层稳定，结构简单；工作面地层平缓起伏，形成宽缓的背斜与向斜褶曲构造。

工作面中南部为一背斜构造，致使工作面标高达到上限值-384.8m。

工作面切眼附近发育一小向斜构造。

工作面两个顺槽在背、向斜两翼构造较发育，为断层构造主要集中区域。

工作面揭露断层13条，其中正断层11条，逆断层2条，断层落差0.7～7m不等。

二、水文地质条件分析

21201工作面顶板在导水裂隙带发育范围内赋存3层砂岩。

砂岩以细粒结构为主，单层厚度0.5～10.79m，累计厚度15.60m。

工作面底板砂岩厚6.3～15.6m，平均10.2m。

工作面中南部宽缓的背斜两翼及切眼附近的向斜处，砂岩裂隙发育，富水性明显增强，两顺槽掘进期间顶板淋水及底板渗水较大，单巷涌水量可达25m3/h。

由于该面是北十二采区首采工作面，工作面回采期间涌水量将对矿井正常生产产生一定影响。

工作面二2煤下距太原组L11灰45.46m、L10灰54.22m、L8灰73.64m。

太原组上段灰岩岩溶、裂隙发育，单位降深涌水量0.113～0.361L/s.m，属于富水中等的含水层；构造裂隙发育处，灰岩可通过构造带向工作面充水。

其中L11灰是造成工作面突水的水源，其它两层灰岩可由断裂构造或越流补给方式向L11灰进行充水。

工作面中南部和切眼附近地层起伏，是工作面褶曲、断层及裂隙等构造的主要发育区。

该区段受各种构造联合作用，地层完整性差，岩石力学强度明显降低，工作面在回采过程中受采动压力影响将进一步造成底板发生扰动破坏，因此该区将是工作面底板较易突水的薄弱地带。

21201工作面是北十二采区首采工作面，该区含水层水位均处于未疏放状态中。

根据F18断层以北地区新近施工的观7水文地质长期观测孔资料，太原组上段灰岩含水组水位-21.33m。

21201工作面底板标高-426.0～-384.8m，工作面底板灰岩静水压力可达3.64～4.05MPa。

在无构造破坏的正常地层块段内，突水系数按0.1MPa/m计算，临界隔水层厚度在36.4～40.5m之间。

工作面采动对底板破坏深度为10m，考虑太原组灰岩水的原始导高10m左右，则安全隔水层厚度应为56.4～60.5m。

L11灰距离二2煤45.46m，即在无褶曲、断层等构造破坏的正常地层块段内，工作面也存在底板太原组灰岩突水威胁。

为有针对性得对工作面进行底板注浆加固，在21201工作面两顺槽进行了瞬变电磁法勘探，共探测出A级富水异常区5个，B级富水异常区4个。

A级异常区在工作面中南部背斜两翼大面积分布，应是底板注降改造的重点区域之一。

三、方案设计

（一）方案设计目的

打钻探测煤层底板导水构造，注浆封堵导水裂隙；注浆充填含水层，加固煤层底板，增加有效隔水层厚度及煤层底板抗压强度；切断太原组中、上段灰岩含水层与煤层之间的水力联系。

进一步探查工作面顶板砂岩的富水性，疏放工作面顶板砂岩水，减少顶板砂岩水对工作面回采造成的影响。

（二）方案设计原则

21201工作面底板灰岩静水压力3.64～4.05MPa，严重影响工作面安全回采，必须进行底板注浆加固，且钻孔终孔点距离60m左右。

对井下瞬变电磁法探测到的富水异常区应进行控制，并进行注浆加固。

钻孔在平面上呈放射状展布，在剖面上长短结合。

钻孔尽量与断层、裂隙走向垂直或斜交，保证浆液尽可能把裂隙充填完全；在条件允许的情况下，钻孔角度要尽量小于45°，穿过含水层的长度应尽量长；底板钻孔辐射终点为L10灰含水层底板。

根据打钻探测的灰岩水原始导高及钻孔出水量、水压及注浆量情况对钻孔数量进行增减以及适当调整设计钻孔的方位、角度和落底深度等技术参数，以达到既加固好底板保证工作面安全回采，又降低防治水成本，增加经济效益的目的。

由于21201工作面为北十二采区山西组煤系地层的首采工作面，应适当布置探放水钻孔疏放顶板砂岩水，钻孔终孔位置应达到工作面导水裂隙带的顶部。

根据砂岩富水性的特点，钻孔以探查为主，根据出水情况，酌情增加钻孔数量。

（三）钻孔设计

21201工作面共设计钻机窝12个，12组钻孔，累计钻孔数量75个（包括1个顶板放水钻孔），实际施工中根据钻孔出水量和注浆量可适当调整钻孔孔数。

预计总钻探工程量11699m，单孔设计参数详见附表。

四、钻孔施工要求

（一）设备选型

工作面钻孔施工选用MKD-5S型钻机；井下注浆泵选用2ZTG-60/210型；地面注浆泵选用NBB260/7型泥浆泵。

（二）施工技术要求

1、钻机队接到本设计后，必须编制施工安全技术措施，报生产科和有关科室及矿总工程师批准。

2、严格按照设计方案中钻孔参数施工。

3、钻孔结构：

开孔直径133mm，孔口管直径108mm，终孔直径不小于75mm。

4、根据煤层底板砂岩裂隙较发育这一特性及灰岩水压情况，孔口管长度不小于20m。

钻孔倾角较小或与巷道夹角较小的钻孔，孔口管长度应适当加长，以注浆时不发生底板底鼓为宜。

5、在注浆钻孔施工中，施工一孔注一孔，为防止串浆不允许施工多孔后一次注浆。

6、每组钻孔都应进行水压观测。

观测水压时，稳定时间不低于30min。

五、钻孔注浆施工要求

（一）孔口管采用水泥—水玻璃埋设，水泥浆浓度（水灰重量比）1：

1，采用35～40°Be规格水玻璃；水泥浆与水玻璃的体积比1：

0.6~0.4。

（二）孔口管埋设及钻孔出水量小于20m3/h时，采用井下注浆泵进行注浆；钻孔出水量大于20m3/h时，采用地面注浆站进行注浆。

（三）注浆压力应为静水压力的2~3倍，该区静水压力为3.64～4.05MPa，因此注浆压力应达到7.28～12.15MPa，考虑注浆管的承压能力，注浆终孔压力应达到8MPa，持续时间30min。

（四）必须对孔口管进行耐压试验，注水压力不小于8Mpa，稳定时间不小于30min，以孔口周围无出水现象为孔口管固定合格，否则重新进行封孔，并再次进行耐压试验，直到达到设计要求为止。

（五）工艺流程

井下注浆：

地面注浆：

水井→清水泵→储水池

水泥罐→自动控制系统→吸浆池→泥浆泵→注浆管→受注体

附表陈四楼煤矿21201工作面钻孔设计参数

钻孔位置

钻孔

编号

钻孔倾角

钻孔深度（m）

钻孔方位（°）

与巷道切眼方向夹角（°）

终孔

层位

备

注

G1#

钻

机

窝

GⅠ-1

-26

165

230

27

L10

与开口方向夹角

GⅠ-2

-36

108

248

45

L10

GⅠ-3

-26

152

270

67

L10

GⅠ-4

-29

117

286

83

L10

GⅠ-5

-20

165

299

84

L10

GⅠ-6

-19

151

340

43

L10

GⅠ-7

-17

150

14

9

L10

G2#钻

机窝

GⅡ-1

-32

123

299

26

L10

与开口方向夹角

GⅡ-2

-27

143

250

47

L10

GⅡ-3

-23

162

275

72

L10

GⅡ-4

-22

171

302

81

L10

GⅡ-5

-28

123

343

40

L10

GⅡ-6

-18

196

360

23

L10

G3#

钻

机

窝

GⅢ-1

-23

178

211

8

L10

与开口方向夹角

GⅢ-2

-23

174

223

20

L10

GⅢ-3

-31

125

237

34

L10

GⅢ-4

-27

144

263

60

L10

GⅢ-5

-26

158

284

81

L10

GⅢ-6

-30

132

305

78

L10

GⅢ-7

-22

188

318

65

L10

GⅢ-8

-25

157

354

29

L10

GⅢ-9

-28

136

113

10

L10

供水孔

-40

110

13

90

L8

陈四楼煤矿21201工作面钻孔设计参数

钻孔位置

钻孔

编号

钻孔倾角

钻孔深度（m）

钻孔方位（°）

与巷道切眼方向夹角（°）

终孔

层位

备

注

G4#

钻

机

窝

GⅣ-1

-22

170

14

9

L10

GⅣ-2

-32

114

5

18

L10

GⅣ-3

-22

183

342

41

L10

GⅣ-4

-22

178

326

57

L10

GⅣ-5

-29

134

306

77

L10

GⅣ-6

-27

138

284

81

L10

G5#钻

机窝

GⅤ-1

-24

160

15

7

L10

GⅤ-2

-22

176

259

24

L10

GⅤ-3

-23

181

340

43

L10

GⅤ-4

-24

173

327

56

L10

GⅤ-5

-25

172

295

88

L10

G6#

钻

机

窝

GⅥ-1

-24

155

11

12

L10

GⅥ-2

-22

177

357

26

L10

GⅥ-3

-29

127

342

41

L10

GⅥ-4

-25

149

322

61

L10

GⅥ-5

-22

173

306

77

L10

GⅥ-6

-23

160

259

56

L10

与开口方向夹角

G7#

钻

机

窝

GⅦ-1

-24

163

126

7

L10

GⅦ-2

-26

146

352

31

L10

GⅦ-3

-21

178

333.5

49.5

L10

GⅦ-4

-19

182

317

66

L10

GⅦ-5

-25

146

301

82

L10

G8#钻

机窝

GⅧ-1

-31

141

13

10

L10

GⅧ-2

-24

154

338

45

L10

GⅧ-3

-20

168

318

65

L10

GⅧ-4

-18

173

299

84

L10

陈四楼煤矿21201工作面钻孔设计参数

钻孔位置

钻孔

编号

钻孔倾角

钻孔深度（m）

钻孔方位（°）

与巷道切眼方向夹角（°）

终孔

层位

备

注

G8#钻

机窝

GⅧ-5

-23

135

257

54

L10

与开口方向夹角

放水孔

+19

178

356

27

L10

探放顶板

砂岩水

P1#钻

机窝

PⅠ-1

-18

142

35

12

L10

PⅠ-2

-13

171

99

76

L10

PⅠ-3

-21

146

113

90

L10

PⅠ-4

-20

171

126

77

L10

与开口方向夹角

PⅠ-5

-20

175

144

59

L10

PⅠ-6

-31

121

167

36

L10

PⅠ-7

-29

135

189

14

L10

P2#钻

机窝

PⅡ-1

-25

145

31

8

L10

PⅡ-2

-18

175

66

43

L10

PⅡ-3

-15

194

79

56

L10

PⅡ-4

-19

153

98

75

L10

PⅡ-5

-17

159

124

79

L10

与开口方向夹角

PⅡ-6

-14

180

138

65

L10

P3#钻

机窝

PⅢ-1

-23

139

28

5

L10

PⅢ-2

-20

159

48

25

L10

PⅢ-3

-16

187

83

60

L10

PⅢ-4

-19

148

111

88

L10

PⅢ-5

-15

175

129

74

L10

与开口方向夹角

PⅢ-6

-17

164

163

40

L10

P4#钻

机窝

PⅣ-1

-25

145

35

12

L10

PⅣ-2

-25

164

72

49

L10

PⅣ-3

-22

181

90

67

L10

PⅣ-4

-31

122

103

80

L10

PⅣ-5

-17

188

141

62

L10

与开口方向夹角