2501回风顺槽掘进探放水设计及安全技术措施.docx

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2501回风顺槽掘进探放水设计及安全技术措施

一、总则

为了搞好安全生产，保障职工的人身安全，坚持“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原则，结合我矿水文地质及2501运输顺槽水害实际情况编制2501运输顺槽探放水设计及安全技术措施，要求严格执行。

编制依据：

《煤矿安全规程》

《煤矿防治水规定》

《矿井水文地质类型划分报告》

《矿井地质报告》

《地面物探报告》

山西离柳鑫瑞煤业采掘工程平面图

4号煤层充水性图

5号煤层充水性图

二、概况

2501回风顺槽在上组煤回风巷中开口沿5#煤层掘进，掘进施工采用综掘机施工。

开口坐标：

X=4166997.733、Y=19491148.530（54坐标系）、Z=+680.700m，方位角90°。

设计总长759m（平距），巷道开掘后掘进至95米处以后上覆4号煤层为采空区，顶板采用钢筋梁+锚杆+锚索+金属网联合支护，两帮采用锚网支护，矩形断面。

巷道掘宽4.7m，沿底板掘进掘高不低于3.3m，掘进断面15.6m²。

附：

巷道布置平面图1

三、水害预测预报

2501回风顺槽北临井田北部边界（实体煤），东侧、南侧为实体煤，西接上组煤回风巷。

上覆4号煤层大部分为采空区，积水情况不明，巷道前方可能有断层。

上组煤辅运巷、运输巷掘进时依次接露原宇航煤业4、5号巷道，给两条巷道与2501回风顺槽平行，与2501回风顺槽间距分别为270m、245m。

接露情况为：

原宇航煤业4号、5号巷道有积水且相连，巷道积水现已全部排放。

2501回风顺槽向正东上山掘进，推测上覆4号煤层采空区积水会通过联络巷流入5号巷道排出。

根据上组煤运输巷掘进时探测4、5号层间距为3.3m,即使4号采空区有积水,水压不会压露5号顶板。

宇航煤业采掘资料显示，4号煤层已采，5号未采，只布置有大巷。

根据地质报告5号煤层导水裂隙带高度为35.75m—46.95m,导水裂隙带高度大于5号煤层距4号煤层的距离，4号煤层采空区积水会通过导水裂隙带导入5号煤层。

巷道掘进过程中顶板会出现淋水现象，掘进时要特别注意4号煤层采空区积水。

探水钻孔布置要针对上覆4号煤层采空区。

综上所述2501回风顺槽掘进过程中主要水害是采空区积水和断裂构造导水，掘进时要严格执行“有掘必探，先探后掘”。

四、掘进工作面水文地质特征

掘进工作面布置在5号煤层中，5号煤层位于二叠系下统山西组，为稳定大部分可采煤层，煤层结构简单，顶板为泥岩，底板为泥岩、砂质泥岩。

根据上组煤运输巷揭露情况，5号煤厚度为3.7m，含两层夹矸。

井田内无常年性流水，仅在西部及南部边缘较大沟谷有溪流，其余各沟谷平时均干涸无水，只有雨季，才汇集洪水，辗转向西流入湫水河，然后向南汇入黄河，地表水属黄河流域湫水河水系。

本工作面位于井田东北部，为此受地表水影响不大。

直接充、含水层是山西组砂岩裂隙含水层，以中、粗粒沙岩为主，水位标高853.71m，单位涌水量只有0.01365L/s.m，渗透系数0.00450m/d，富水性弱。

奥灰水对开采5号煤层影响不大。

根据《矿井水文地质类型划分报告》，5号煤层水文地质类型为中等。

五、探放水设计

本设计严格执行“物探先行、化探跟进、钻探验证”综合探测制度。

“井上下相结合，物探与钻探相结合”原则。

1、物理勘探

（一）、物探目的

为落实好“有掘必探，先探后掘”的探放水原则及对地质构造变化全面进行预测预报的总体要求，推行“物探先行、钻探验证、化探跟进”的综合防治水措施，查明在2501回风顺槽掘进过程中的水患因素，决定将在掘进过程中应用高分辨电法仪对掘进前方的含水体、异常体做出定性或定量的解释，从而达到消除水患的目的。

（二）、物探设计

采用高分辨电法仪对巷道进行超前探测，每100m探测一次，地测防治水科派技术员，探水队配合。

遇异常区域，钻探时加密布置钻孔。

超前探布置图

超前勘探原理示意图

1、探测方法

布极：

电极包括发射极（A1、A2、A3）和接收极（M1、M2、M3、M4、M5…最多可布置到M32）。

极间距为4米，A1距迎头14米。

拉线：

从主机处拉一根无穷远（距主机300米处）电极线。

连线，发射极和接收极分别与主机指定接口直接连接，无穷远电极线通过限流器与主机指定接口串联连接。

探测：

开机→发射检测→接收检测→施工参数设置→仪器参数设置→发射→结果成图

2、探测成果分析

成果剖面采用的是视电阻率梯度比值处理结果，数据的高低反映的是相对电性变化情况，不代表地层介质的真实电阻率，蓝色表示低阻异常，红色表示高阻正常。

含水导水构造异常在成果剖面上呈现“低阻”反映，包括前方断层导水、陷落柱、老空积水区、地层裂隙水等，空洞、干燥破碎带呈现“高阻”反映。

成果剖面图上“低阻”数值的高低预示了前方介质含水性的强弱，但这种关系并不是绝对的比例关系，而是与整个工作区域的背景值有关系。

二、钻探设计

1.探水起点的确定

依据“有掘必探，先探后掘”的探放水原则，探水起点即为2501回风顺槽开掘点，探水一掘进一再探水一再掘进循环作业。

2.超前距确定

上次探放水钻孔终孔位置应始终超前下次探放水点一段距离，该段距离称超前距。

3p

a=0.5AL-------

kp

式中：

a――超前距，m；

A――安全系数，一般取2～5，本次设计取5；

L――巷道跨度（宽或高取其大者），m，本次设计取4.5m；

p――水头压力Mpa，取0.2Mpa；

kp――岩的抗张强度Mpa，取0.5Mpa；

通过计算：

a=13.5

根据防治水规定超前距离一般取20m，为了确保施工安全，本设计超前距取30m。

4、允许掘进距离确定

经探水证实无水害威胁，可以安全掘进的距离称允许掘进距离。

本设计要求：

每次探放水钻孔施工完毕之后，以最短的钻孔长度（水平投影长度）减去超前距离之后剩余的距离。

L=l-a

式中：

L――允许掘进距离，m；

l――最短钻孔长度,m;

a――超前距离，m；

5、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，本设计取20m。

6、钻孔密度（孔间距）

允许掘进距离终点横剖面上探水钻孔之间的间距，取10m。

7、钻孔孔径

根据防治水规定探放水钻孔终孔孔径一般不得大于75mm，本设计选用ZDY-1200L型煤矿用履带式全液压坑道钻机，钻杆直径50mm，金钢复合片钻头直径75mm，终孔直径75mm。

2、钻孔布置

非异常区域布置6个钻孔，其中沿煤层扇形布置5个钻孔，向4#煤层扇形布置1个钻孔。

钻孔参数表

孔号

水平角

垂直角

孔深

1

0°

沿煤层

90m

2

偏左7°30”

沿煤层

91m

3

偏左13°27’

沿煤层

93m

4

偏右7°30”

沿煤层

91m

5

偏右13°27”

沿煤层

93m

6

0°

与煤层夹角5°

约60m见4号煤

附:

钻孔布置平面图2、剖面图3

注：

发现异常区域，针对异常区域加密布置钻孔。

3、单孔设计

探水点水压小于1Mpa,根据《煤矿防治水规定》下设5米长的止水套管。

先用直径108mm的钻头开孔，孔深5米，然后下设直径89mm，5米长的止水套管，加固套管，耐压试验。

待耐压试验（标准压力1Mpa）合格后在止水套管上安装阀门、压力表、流量计。

再用直径75mm钻头钻进。

注意事项：

1、钻孔严格按照钻探设计要求进行钻探，孔深打透4号采空区。

2、孔口管5米。

3、压力表必须校验合格，方可使用。

4、封管时，在封管上先捆绑一层棉纱布或毛巾，膨胀胶必须均匀涂洒在封管上，使得膨胀胶能充分膨胀有效牢固封管。

5、封管上的闸阀必须完好、牢固、灵活。

六、探放水设备及技术参数

钻机主要技术参数：

整机：

配套钻杆直径50mm

方位角调整范围/°+135—-135

运输状态外形尺寸（长*宽*高）/mm*mm*mm2520*1220*1640

施工深度/m＜200m

回转器:

回转器额定转速/r/min80—280

回转器额定压力/Mpa21

给进装置：

最大给进/起拔力/kN45

给进/起拔行程/mm1000

主轴倾角/°-10-45

行走装置：

行走速度/km/h0—1.6

最大爬坡能力/°15

电动机型号：

额定功率/kw22

额定电压/V380/660

额定电流/A42.5/24.5

额定转速/r/min1470

油箱有效容积/L140

七、组织机构及岗位责任

1、组织机构

总工程师：

郭红俊副总工程师：

马仁泰地测科科长：

刘玉琦

安全科科长：

丁一通风科科长：

王效宗机电科科长：

张彦武

探水队队长：

刘小云探水副队长：

屈达平任洪瑞李贵荣

地测科技术员：

李赟于明敏郭世璋张俊仁

探水队成员：

冯文俊李青云李保生薛金明郝礼福

石张生刘计兴王冬栓王小林张进龙

杨志忠高照龙姚自成李云峰武海平

2、岗位责任

总工程师全面负责探放水管理工作；

地测副总工程师协助总工程师管理探放水工作；

地测科科科长负责探放水具体业务工作；

安全科科长负责探放水监督监管以及以及安全掘进距离控制工作；

通风科科长负责钻场通风可靠，钻孔有毒有害气体的监测工作；

机电科科长负责钻场风机、钻机取电工作，要求取电合理规范；

探水队队长全面负责探水队以及与其他相关部门的协调工作；

探水队副队长要求现场跟班，具体负责井下探水管理及协调工作。

八、排水路线

本掘进巷道为上山掘进巷道，水可以沿排水管自流至上组煤运输巷，安设泵沿上组煤运输巷、上组煤运输辅运联络巷、上组煤辅运巷、上下组煤辅运联络巷排至下组煤临时水仓。

附：

排水路线图4

九、避灾路线

2501回风顺槽工作面——上组煤运输巷——上组煤辅运、运输联络巷——上组煤管子道——主斜井——地面

附：

避灾路线图5

十、探放水管理制度

一、“探掘分离、安全确认移交”管理制度

为了严格执行“有掘必探、探掘分离”，实现探放水管理、现场验收闭合管理规范化，特制定本制度。

1、探放水工作由矿总工程师全面负责，地测副总工程师协助总工程师管理探水队及地测防治水科，负责对探放水队日常工作考核，地测防治水科负责业务管理与技术指导工作；

2、探放水队队长与掘进队队长平级，不受掘进队领导，与掘进队只存在业务往来关系；

3、探放水队队员必须经过专业的探放水技术培训机构培训并取得培训资格证，持证上岗；

4、严格执行“有掘必探、先探后掘”；

5、掘进队提前3米填写探水申请单，值班矿长签字后提交地测防治水科。

地测防治水科接到探放水申请单后，及时下发探放水通知单、探放水任务书。

探放水队接到探放水通知单、探放水任务书后安排探放水作业；

6、地测防治水科指配技术员现场标定钻孔位置。

7、探放水作业过程中，安全科指派专职安全员现场监督探放水作业，退杆时现场数钻杆并记录，现场验收钻探深度，将单孔钻探深度上报安全科，通风科指派瓦斯员监测钻孔有毒有害气体，并在探放水班报表上签字确认。

8、探放水队必须严格按照探放水任务书要求的钻孔参数进行作业，认真填写探放水班报表，按时将当班钻探班报表报送地测防治水科。

9、地测防治水科对探放水结果进行审查，达到探放水目的后，经地测防治水科长、安全科科长、地测副总工程师、总工程师签字联合下发允许掘进通知单，将探水巷道移交给掘进队施工。

10、掘进队接到允许掘进单后开始施工，安全科指配专职安全员监督掘进进尺，每掘10米悬挂牌板标明已掘进XX米，还剩允许掘进XX米。

二、牌版悬挂管理制度管理制度

1、探水工作开始，探水队负责在工作面悬挂钻探管理排版，探水过程中认真填写。

2、掘进过程中安全科负责悬挂“已掘进XX米，还剩允许掘进XX米”字样的牌版。

3、牌版悬挂标准：

钻探管理牌版悬挂在探水点后退2米的位置，距底板高2米，与巷道底板平行；“已掘进XX米，还剩允许掘进XX米”字样的牌版，每10米悬挂一块，距底板高2米，与巷道底板平行。

三、其他相关规定

1、掘进队加强钻场支护，清理干净钻场，接好排水管路或挖好排水沟，（探水钻场位于低洼处时，必须在巷道右帮修筑临时水仓），安装水泵，移交探水队探水；

2、探水队探水完毕后，清理干净钻场，摆放整齐探放水设备，移交掘进队掘进；

3、探水队要注意检修探放水设备，电缆足量准备，确保探水工作正常运转不延误；

4、探水过程中确保打钻用水能够合理排放，杜绝造成巷道脏乱。

5、交班人员必须将钻孔情况（水平角、垂直角、深度、出水情况）、设备情况向下一班交代清楚，并做好记录。

未交待或交代必清不准下班。

11、安全技术措施

1、钻机司机必须经过培训，考核合格并取得上岗资格证方可操作钻机；

2、操作钻机必须严格按照钻机的技术要求和说明进行；

3、钻机必须安设稳固，接钻杆时必须先停机后接钻杆；

4、发生下列情况时禁止使用钻机：

（1）漏电麻手

（2）箱内声音不正常

（3）电机运转声音不正常

5、钻场附近安设专用电话，以便遇紧急情况与调度联系；

6、钻场要经常检查瓦斯，瓦斯浓度超过1％时，停止钻进，切断电源，撤出人员，加强通风吹散有害气体；

7、钻进时钻孔中水压、水量突然增大以及出现顶钻等异常现象，停止钻进但不得拔出钻杆，立即撤出人员并汇报调度，然后采取措施，进行处理。

8、钻进过程中要时刻注意钻孔内情况，发现煤层变软或顺钻杆出水量增大，要特别注意，立即停止钻进，不要拔出或移动钻杆。

9、探水前检查作业周围顶板支护有无危及人身安全和设备安全的隐患，妥善处理后方可作业；

10、现场准备一定数量的棉纱、木棒等堵水器材；

11、探水区透水，现场人员要立即向调度室汇报，尽可能就地取材迅速加固工作面，打木垛或密集柱，堵住出水点，防止事故矿大。

如来不及加固堵水，现场人员应按避灾路线有组织的撤出，切勿进入独头巷道。

没有时间撤出地面应尽量往高处躲避等待救援。