探放水设计.docx
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探放水设计.docx
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探放水设计
大方县凤山乡河半坡煤矿
探
放
水
设
计
编制人:
王深义
二0一一年七月
作业规程会审意见
会审时间:
年 月 日 会审地点:
主持人:
参加部门及人员签名:
矿 长:
工程师:
生产矿长:
安全矿长:
机电矿长:
通风科长:
瓦检员:
安全员:
探水队长:
会审意见:
贯彻签字:
前言,为了加强我矿的防治水工作,防止水害事故的发生,保证煤矿职工生命安全,根据《安全生产法》、《煤矿安全规程》、《矿井水文地质规程》、《煤矿防治水工作条例》、《矿井水害防治技术》等法律、法规和技术标准、规范,结合我矿生产实际,特编制本探放水设计。
编制依据:
我矿的《安全专篇》、《开采设计》、《勘察地质报告》。
第一章、井田概况
一、交通位置
大方县凤山乡河半坡煤矿矿区位于大方县城北东方向,距大方县城(平距)13公里,矿区东侧紧邻326国道,距大方县城16km,大方电厂距大方县城约5km。
方沙公路(大方~金沙)从矿区北侧经过,方沙公路与大纳公路(大方~四川纳溪)相接后与贵毕高等级公路贯通,交通较方便。
二、自然地理
1、地形地貌
矿区内地形较平缓,仅南西切割较强烈,为侵蚀~剥蚀低山丘陵地貌。
矿区范围内地形呈中部及东北面较高,西面及南面较低,冲沟较发育。
矿区北面,湾子以西约200米处为区内最高点,海拔为1721.3米,最低海拔为矿区以南观音岩河谷,标高为1510米。
一般为1600~1700米,相对最大高差为211.3米,一般为50~100米。
煤系地层出露最底标高为1595米,最高标高1721.3米。
矿区内山脉走向多为南北向,主要受区内地层岩性、地质构造和地表河流控制。
2、气候、地震
本区属温暖带,冬春半干燥、夏季湿润型气候,冬长夏短。
年平均气温11.8℃,极端最高气温31.5℃,极端最低气温-9.3℃。
年平均降水量1180.8mm,集中于下半年,年平均风速2.7m/s,全年以SE风为主。
根据中华人民共和国建设部发布的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)的规定,本区的抗震设防烈度为Ⅵ度。
根据《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)规定,本区地震烈度为Ⅵ度。
3、河流
矿区内水系不发育,仅矿区东面边界火峰丫~河沟一带有一小溪沟发育。
由北向南,然后在矿区南面向西径流,流量随季节性变化大,对矿井开采有一定的影响,地表水主要源于大气降水,矿区范围内地表水总体不发育,地形呈缓坡状,排泄条件一般。
三、井田地质构造及煤层特征
(一)地层
由于矿区内地层产状较缓,矿区内地形起伏不大,出露的地层由老至新主要有:
二叠系中统茅口组(P2m)、二叠系上统龙潭组(P31)、二叠系上统长兴组(P3c)。
现将各地层由老至新叙述如下:
1)二叠系中统茅口组(P2m)
矿区仅出露茅口组(P2m)的一部分,为浅灰~灰白色厚层~巨厚层粗~细晶灰岩,夹燧石团块,偶夹少量白云质灰岩。
含腕足类动物化石。
厚度大于100m。
2)二叠系上统(P3)
(1)龙潭组(P31)
为区内含煤地层,厚175~200m,平均厚180m左右,与下伏茅口灰岩呈假整合接触。
根据其岩性组合,含煤性分为三段,矿区内出露不全,现简述如下:
上段(P313):
深灰色岩屑粉~细砂岩,夹泥质粉砂岩、粘士岩及煤层,顶部夹薄层状泥质灰岩,显水平层理及缓波状层理,砂岩中胶结物以碳酸盐类及菱铁矿为主。
该段含煤2~3层,其中M18煤层稳定可采。
本段厚度62.3~71.0m,矿区未出露。
中段(P312):
为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩夹粘土岩、细砂岩、粉砂岩、炭质泥岩及煤层,显水平层理及缓波状层理,砂岩胶结物中以菱铁矿含量较上段有所增加,含煤层或煤线9~l2层,其中稳定可采煤一层(M51)。
该段厚57.5~71.2m。
下段(P311):
为泥质粉砂岩,夹细砂岩、粉砂岩及少量粘土岩、炭质泥岩。
底部为含黄铁矿粘土岩或硫铁矿层,显水平层理、缓波状层理,其中砂岩胶结物以菱铁矿为主,形成菱铁质砂岩。
该段含煤层或煤线11~17层,其中稳定可采煤层一层(M73)。
该段厚47.6—63.8m。
(2)长兴组(P3c)
分布于矿区外围,主要为深灰色中厚层状含燧石结核石灰岩厚20m。
(二)构造
矿区位于锅厂穹窿背斜南东转折部。
锅厂穹窿为一等轴穹窿背斜,向南与大方背斜相连。
矿区内煤层、岩层整体呈单斜产出,地层倾向O~90º不等,倾向变化较大,倾角1~6º,平均3º,变化较小。
矿区内断裂构造不发育,仅在其南面河沟一带发育有两条小断层(F1、F2),主要表现为深部稍陡、浅部较缓,局部岩层近水平产出。
两条断层规模均较小,仅切穿P3l下部M73煤层及P2m项部地层,且均为正断层,两断层之间距约350m。
F1发育P2m顶部及P3l底部(未切穿M51煤层),断层走向约340º,长约400m,倾向约70º,倾角约70º,铅垂断距约3m。
F2与F1发育于同一层位,断层走向20º方向,长约350m,倾向290º,倾角60º,铅垂断距约3m。
总之,矿区内构造不发育,Fl、F2断层仅对浅部煤层有破坏作用(一般影响范围在200m以内),对深部煤层开采无影响。
矿区构造复杂程度属简单类型。
(三)煤层
本区含煤岩系为二叠系上统龙潭组,该矿有二层可采煤层,由上至下为M51、M73,层间距51m;M51煤层已基本采空,现主采煤层为M73,各可采煤层的主要特征见表1-3-1。
可采煤层特征见表1-3-1。
表1-3-1可采煤层特征表
煤层编号
煤层
厚度
(m)
煤层
倾角(°)
煤层容重(t/m3)
煤层稳定性
顶底板岩性
顶板
底板
M73
2.2
3
1.5
较稳定
粉砂岩
粘土岩
四、水文地质条件
1、地表水
矿区内水系不发育,仅矿区东面边界火峰丫~河沟一带有一小溪沟发育。
由北向南,然后在矿区南面向西径流。
其余为季节性小溪沟,主要为大气降水汇集而成,常年无水。
地表水主要由大气降水补给。
矿区内地表水主要为小溪集水及洼地集水,正常情况下均通过冲沟向南面排泄,矿井生产时如采空过大使顶板遭破坏后,有可能通过破碎带下渗至矿井中使矿井充水。
开采时应采取预防措施。
该区地层产状缓,煤层位置离地表垂距较小,煤层顶板及上覆岩层均有不同程度的风化,有部分裂隙发育,地表水容易在裂隙中汇集形成上层滞水,其对采煤影响与地表水体相同。
为预防顶板淋水、漏水,除坑道内必备排水设施外,在地表也应进行人工挖渠排水、雨季前及雨季期间对地表裂隙进行充填等工作。
2、含(隔)水层
矿区内地层产状较缓,出露地层仅有二叠系上统龙潭组及中统茅口组,且均出露不全。
其中龙潭组(P31)岩性为粉砂岩、细砂岩、泥质粉砂岩,泥岩、粘土岩、煤等,含水性较弱,为良好的隔水层。
茅口组(P2m)岩性为浅灰色厚层~巨厚层状粗~细晶灰岩,夹燧石条带或结核,岩溶较发育,地表常形成负地形。
该层含水性中等,因区内地下水位相对较低,其上部透水而不含水,加之其下伏于龙潭组煤系地层之下,其对煤层开采影响较小。
3、地下水的补给、径流、排泄条件
区内的地下水靠大气降雨补给,大气降雨一部份蒸发回到大气层,另一部份通过裂隙、岩溶管道下渗补给地下水。
地下水的流向受岩性、构造的控制,其总体流向为北至南。
4老窑积水
井田内老窑较多,据调查小煤矿开采浅部煤层时多有顶板滴水、淋水现象,停采后多有积水,甚至与大气降水有水力联系。
5、矿床充水因素
该矿是以大气降水为主,主要为顶板中所含裂隙水向巷道内渗漏,其次为老窑积水等。
矿区须开展深部水文地质调查,更好的指导生产。
A、顶板裂隙水
主要指采掘过程中,由巷道顶板裂隙进入矿井的水,因煤系直接顶板多为泥质粉砂岩,进入矿井的水量较小,但雨季涌水量可能增大,要加强防范。
B、老空水
M51煤层已基本采空,并位于现主采煤层M73煤层上部,上覆岩层垮塌,岩溶水可能沿着裂隙汇入采空区而形成老空水,在开采下伏煤层时要注意老空水涌入工作面。
C、小(老)窑水
沿煤层分布着一些小窑及废井老窑,老洞内均有积水,当矿井与小(老)窑挖穿后,小(老)窑水便进入矿井,因此,在生产中要注意小(老)水的防治工作,坚持“预测预报、有掘必探,先探后掘、先治后采”的原则。
6、矿井涌水量
预计矿井达到生产能力后,预计矿井正常涌水量为15m3/h,最大涌水量:
45m3/h。
7、邻近矿井和小窑涌水和积水情况以及废弃在矿井、小窑老塘积水情况:
我矿煤层赋存有两层即73#和51#煤层,煤层层间距为51m,51#由于埋藏浅,煤质好,当地老百姓以前为了生活用煤,开了不少小煤窑,由于小煤窑条件(无通风、无排水设备)限制,一般沿煤层倾斜方向下挖30~50m、最多100m~150m,老窑积水情况不明。
我矿现开采73#煤,煤矿设计说明书中,已预留出足够的风化带及隔水防水煤柱,但为了安全生产起见,我矿布置在矿井南翼、北翼的73#煤层各自的掘进工作面,还是要作好探放水工作,做到“有掘必探,先探后掘”与探水先行的办法,避免小煤窑在我矿造成水灾。
随着采空区的增大,上覆含水层的裂隙水进入采空区形成老空水,在开采老空区本层下部煤层时要注意老空水涌入工作面。
煤层露头附近小窑采空区估计有一定量的积水,生产中必须查清开采范围的积不情况,留设足够的风氧化带防水煤柱,防止水灾事故的发生。
总之,本井田属于以大气降水和地表水为主要补给来源的裂隙充水矿床,故本区属于水文地质条件简单地区。
第二章、探放水原则及要求
一、说明
我矿为生产矿井,设计生产能力9万吨/年,主要掘进工作,在主井、副井、风井的延伸及其它采区掘进的运输顺槽、回风顺槽、联络巷巷道掘进。
我矿掘进主要在73#煤层中进行,而且,我矿在有可能受到的水害威胁区域,已预留了以下隔水煤柱:
1、煤层露头风氧化带。
2、在地表水体冲击层和水淹区邻近地带。
3、与富水性强的含水层间存在水力联系的断层、裂隙带或者强导水断层接触的煤层。
4、有大量积水的老窑和采空区。
5、分区隔离开采边界。
所以,我们要对每个掘进工作面,进行严格的探放水工作。
二、矿井探放水钻机安装及探水钻孔布置的原则
(一)在安装钻机前,必须遵守下列规定:
1、加强钻孔附近的巷道支护,备好帮顶,并在工作面迎头打好坚固的立柱和栏板。
2、清理巷道浮煤,挖好排水沟。
3、在打钻地点或其附近安设专用电话。
4、确定主要探水孔位置时,应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探水钻孔方位、倾角和钻孔布置数目以及钻进的深度。
5、在预计水压大于1kg/c㎡的地点探水时,应预先固结止水套管。
止水套管口应安装闸门,套管深度在1.5m~2.5m左右,如煤(岩层)节里发育、硬度不够,必须加大止水套管的长度,加强止水套管膨胀胶套的膨胀力。
6,煤层内原则上不得探高压充水断层、含水层及陷落柱水。
如确定需要,可先建防水闸墙并在闸墙外向内探水,或根据水压等情况,按第五条要求进行。
(二)、探放水钻孔的布设必须遵循以下原则:
1、探老空水,探水钻孔应成组布设,并在平面图上呈扇形。
钻孔终孔位置以满足平距3m为准,厚煤层内各孔终孔的垂距不得超过1.5m,若有出水预兆未放出其终孔的布置必须加密,同时预测预报水量,直到确定老窑水已放完为止。
2、探放断层及底板岩溶水的钻孔,必须沿掘进方向的前方及下方布置。
底板方向的钻孔不得少于2个。
3、探水钻孔除兼作堵水或疏水钻孔外,终孔孔径一般不得大于58mm。
(三)、探水钻孔超前距离和止水套管长度应符合以下要求:
探放老窑老空积水和本矿老空积水的超前钻孔,一般超前距不得小于20m,但要根据水压情况具体确定。
沿岩层探岩层水或断层水时可按下表进行。
水压
(kgf/C㎡)
钻孔超前距(m)
止水套管长
(m)
水平距
垂直距
<10
10
8
5
10~20
15
12
10
>20~30
20
15
15
>30
>20
>15
>15
三、采掘工作面水害预测与探放水
1、采掘工作面水害预测
凡采掘工作面受水害影响的矿井,应开展水害因素分析和水害预测工作。
基本要求如下:
(1)、每年初,根据年采掘接续计划,结合水文地质资料,全面分析水害因素,提水害分析预测表及水害预测图。
(2)在采掘过程中,对预测图、表要逐月进行检查、补充和修改。
发现险情,及时发出水害通知单,并报告调度室,通知可能受水害威胁的地点人员撤到安全地点。
采掘工作面年度水害预测资料,应纳入矿井灾害预防处理计划。
2、采掘工作面探放水:
(1)、探老空区
对于缓倾向、近水平煤层或厚煤层分层回采的上覆采空区,应绘制小高等距的采空区底板等深线图,已表明积水区的构造和形状。
要分析其主要充水因素,预测可能的积水量和动态水量。
掘进工作面进入积水警戒线后,必须超前探放水,并在距积水区实际边界20米处停止掘进,进行打钻放水,在积水被放净后,方可继续掘进。
(2)、探放顶板水
倾向长壁工作面探放顶板水:
煤层顶板导水裂隙带范围内分布有含水层时,必须探放顶板水。
探放水孔,一般从开切眼起,可按10、30、50米间距布置,但要视具体情况而定。
孔位应尽可能结合地质构造布设在导水效果好的部位。
预计涌水量,当涌水量较大可能影响安全时,应安设专门的排水管进行排放。
走向长壁工作面探放顶板水:
回采工作面顶板导水裂隙带范围内分布有含水层时,采前要查明充水因素,提出探放顶板水的措施,并预测涌水量;应重点做好新井、新水平、新区的首采工作面、充水断层或向斜、背斜的扭曲部位、地表水、老塘水、老硐水、老窑水对回采有可能充水的地段的探放水。
(3)、探放底板水
当煤层底板以下赋存高压岩溶或裂隙含水层时,必须预防底板突水或岩溶泥石流涌出。
采掘前,必须具备勘探或补充勘探资料,水文地质条件要基本清楚。
(4)探放断层水
核准断层产状、位置,分析断层带的富(导)水性,并在平面图、剖面图上确定断层与采掘工作面的空间关系。
井巷通过导水或可能导水断层带前,必须超前探水,超前距按上面表格数据执行。
当井巷通过含(导)水断层时,要严防来压冒顶突水或迟到突水。
对强含水层联通的导水断层,必须按规定留设防隔水煤柱。
(5)、防钻孔水
为防止钻孔突水,应于年初对本年度采掘范围内所以穿越煤层顶、底板富含水层的钻孔,核查其封口资料,分析判断封口质量。
在采掘工作面相遇前,采区井下探水或预留隔水煤柱等措施。
第三章、巷道布置与施工
一、巷道断面图
1、采区运输顺槽、回风顺槽巷道,采用梯形11#工字钢支护,上宽1.8米,下宽2.9米,净高2.2米,棚间距0.8米,净断面积5.2米2。
2、主要巷道包括主井、副井、风井巷道,采用采用梯形11#工字钢支护,上宽2.0米,下宽3.0米,净高2.2米,棚间距0.8米,净断面积5.5米2。
二、探放水钻孔布置及施工技术要求:
1、在我矿73#煤层中的掘进工作面掘进中,必须实行探水掘进,做好水害分析工作。
2、探水或接近积水地区掘进前,必须推断出水害疑问区,采取措施加以防范,并防止瓦斯和其它有害气体的危害。
3、巷道支护形式:
工字钢梯形亲口棚支护。
4、巷道坡度:
一般3-5‰上坡掘进。
5、巷道水沟断面:
采用:
深×宽=300×250(㎡)
6、探水期间,必须派专人清理水沟,保持水沟畅通,以防水沟堵塞。
7、73#煤层在本矿范围内无大的断层和褶曲,水文地质条件简单,含水类型为弱裂隙含水层,地面无补给水源,雨季渗水影响不大,51#煤层老窑积水,主要在73#煤层开采冒落后,顺导水裂隙带,渗透到采空区和巷道中,直接流入主水仓。
8、探水巷道中,严禁起伏不平,必须保证巷道中水沟流水畅通。
9、施工时,严格按钻孔设计参数组织施工和验收。
并做好相关记录。
三、探水线、超前距等参数规定:
1、采区掘进探水线,应设在距小窑区最短距离不得小于30m,采区回风巷掘进时,4#探水眼30m,水平角不得大于30°,2#探水眼58m,不得大于15°以免打通上个采空区,1#探水眼75m。
一次钻探完毕,只准掘进10m,再打第二次钻眼。
即“探三进一”。
探水钻孔布置,如图所示:
2、主井、副井、风井掘进探水线,应设在距小窑区最短距离不得小于45m,巷道掘进时,探水眼75m。
一次钻探完毕,只准掘进30m,再打第二次钻眼。
探水钻孔布置,如图所示:
探水钻孔参数表
钻孔编号
水平角
仰俯角
孔深
备注
度
度
米
水平角:
以巷道轴线为0度,左旋位负,右旋为正;竖直角:
以水平面为零度,仰角为正,俯角为负。
1
71
0~3
75
2
56
0~3
75
3
86
0~3
75
4
41
0~3
75
5
101
0~3
75
6
71
仰角+15
50
7
71
俯角-15
50
3、探水眼为7个,探水眼之间角度为15°(俯视),本煤层探放水,按本煤层倾角打探眼。
6#、7#穿层探放水时,仰俯角15°。
4、探眼孔径:
Φ65mm钻头。
5、探水设备:
ZDY-620型全液压专用钻机和专用Φ42mm×76cm钻杆。
四、探放水安全技术措施:
1、无论是探水眼或掘进炮眼,打眼时发现透水预兆,立即停止工作,不准拔钎杆,并立即撤出全体人员到安全地点或升井出地面。
并立即报告矿调度室,等待处理。
2、在打探水眼时,如发现瓦斯增大、忽高忽低、瓦斯喷孔现象,应立即停止钻机,不准拔钎杆,将人员撤出安全地点并立即汇报调度室,等待处理。
3、排水设备的维修制度:
(1)、探水期间,每班必须专人检查、维修、保养、修理排水水泵。
(2)、排水水泵要求三台,主水仓一台正式运转,一台备用,一台检修,不保证在20h内排出矿井24h的正常涌水量,备用水泵的排水能力应当不小于工作水泵能力的70%。
(3)、突水时,两台水泵必须能同时开气,在20h内排出矿井24h的最大涌水量,做到不淹井。
4、探水前,必须清理好主水仓及区段水沟中的污泥杂物,水沟保持畅通无阻。
5、流水路线:
掘进工作面→运输道→区段水仓→主水仓。
6、巷道维修制度:
探水中的前进掘进头,迎头以外巷道必须每班开工前,检查一遍,维修一遍,并清理干净巷道中的污泥杂物,派专人管理。
7、开掘安全躲避洞:
每50m开一个躲避洞,位置开在前进巷道的上帮,规格:
深度2m,宽度2m,高度2.0m。
8、探水前进巷道的通风方式:
局扇压入式。
9、放炮管理制度:
严格执行“一炮三检制”和“三人放炮连锁制”,炮眼或迎头有出水征兆、超过探水超前距或偏离探水方向、迎头支架不牢固或控顶作业,不准装药放炮,装药放炮严格按《作业规程》打眼放炮措施规定执行。
10、采掘工作面或其他地点发现有挂红、挂汗、空区变冷出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙渗水、水色发昏、有臭味等突水预兆时,必须停止作业,立即报告矿调度室撤出所有受水威胁地区的人员。
11、探水眼无异常现象时,必须用黄泥填满装实。
12、探水眼严禁当炮眼使用。
13、炮眼不准与探水眼贯穿,若贯穿,此炮眼严禁装药、放炮。
14、探水巷必须安装直通矿调度室的防暴电话,并保持通讯正常。
15、严格执行探水钻操作规程。
大方县凤山乡河半坡煤矿
2011年3月2日
探水队管理机构
我矿根据安全生产需要,依据上级有关文件指示精神,特成立探放水队组织机构如下:
队 长:
肖远书
组 员:
饶秀才 欧启东
丁 恒 杨万兵(电工)
河半坡煤矿
2011年3月2日
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