1708回风巷探放水设计.doc

老鹰山镇兴发煤矿

1708
运
输
上
山
探
放
水
安
全
技
术
措
施

编制人：王其兵
2013年6月3日

探放水设计
概述：
一、煤（岩）层赋存特征
1、煤(岩)层产状、厚度、结构、坚固性系数、层间距
C202b煤层:厚度0.80-2.60米,一般厚1.6米,全区可采,煤层结构简单,属稳定煤层。上距C203煤层15.0-24.7米，一般为20.0米。下距C202a煤层11-12米，一般为12米。位于宣威组（P3x）中段下部。黑色、暗淡型煤，小块状或粉状，顶板：灰色粉砂岩或泥质粉砂岩，偶夹粉砂质泥岩。底板：褐灰色粘土岩，局部含砂质，厚0.5米左右。
2、煤层瓦斯涌出量、瓦斯等级、发火期、煤尘爆炸指数
本矿开采煤层为C202b煤层，2012年经矿井瓦斯等级鉴定为：矿井瓦斯绝对涌出量2.29m3/min，二氧化碳绝对涌出量为0.14m3/min；
根据黔能源煤炭【2011】188号关于对钟山区老鹰山镇兴发煤矿C202b煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告批复。鉴定结论为：“兴发煤矿C202b煤层在+1708m标高以上区域，内无突出危险性；
贵州省煤田地质局实验室对该矿C202b煤层煤样鉴定报告的结论，该矿C202b煤层具有爆炸性；
贵州省煤田地质局实验室对该矿C202b煤层煤样鉴定报告的结论，该矿C202b煤层自燃倾向等级为三类,即为不易自燃煤层。
3、C202b煤顶、底 板 岩 性 特 征
C202b煤层的直接顶为泥质粉砂岩，抗压强度及抗剪强度均较低，易破碎，稳定性较差，厚度变化大；底板为泥岩，坚硬致密，遇水后不膨胀。
二、地质构造
矿区位于小河边向斜的北西翼。小河边向斜属黔西山字型构造前弧西翼中段，是黔西山字型构造前弧的组成部分。本矿区范围内地层走向总体为北东向，倾向南东，为一单斜构造，倾角15°—24°，一般18°。区内断层较发育。其中矿区内最为明显的断层有F225、F30和F31，其余均为小断层，对开采影响不大。
F225：为一逆断层,位于矿区中部，走向长180米,倾向近北东，倾角52°—65°,落差8-27米,对开采有一定的影响。
F30：为一逆断层,位于矿区中南部，走向长170米,倾向近北，倾角63°—70°,落差15-23米,对开采有一定的影响。
F31：为一正断层,位于矿区南部，走向长365米,倾向近北东，倾角48°—63°,落差18-36米,对开采影响较大。
兴发煤矿地层产状总体变化不大，地质构造复杂程度类型属中等。
三、水文地质
一、区域水文地质条件
区域范围内地下水主要分为碳酸盐岩溶水、裂隙水、部分为孔裂水。碳酸盐岩溶水分布于裸露及半裸露岩溶山区，泉水流量大；裂隙水为大气降水渗入风化裂隙、构造裂隙而形成，泉水流量小。
二、矿区水文地质条件
(一)地层富水性
矿区面积0.512km2，主要为宣威组、飞仙关组及第四系。地层富水性简述如下（由下至上）：
1．宣威组
厚度223—321m，砂泥岩夹煤层。占总面积80%以上。含水段由细砂岩、粉砂岩及少许碳酸盐岩组成，其分层厚0.50—30m，上、下为泥质岩、煤层相隔，使地下水具承压性。一般泉流量为0.01—1.50l/s。个别点流量较大，季节性泉亦较多。
2．飞仙关组
厚度311—540m，以粉砂岩、细砂岩、泥岩及粘土岩为主，夹数层薄层状灰岩、泥灰岩，富水总性弱，属裂隙含水层。占总面积10%不到。
3．第四系孔隙水
矿区内覆盖的第四系，为孔隙水，含水较弱，有一定的厚度，在矿区分布较广，有一定的蓄水量，对煤矿开采有影响。
（二）断层带水文地质特征
矿区内较为明显的断层有F225、F30和F31。
F225：为一逆断层,位于矿区中部，走向长180米,倾向近北东，倾角52°—65°,落差8-27米,对开采有一定的影响。
F30：为一逆断层,位于矿区中南部，走向长170米,倾向近北，倾角63°—70°,落差15-23米,对开采有一定的影响。
F31：为一正断层,位于矿区南部，走向长365米,倾向近北东，倾角48°—63°,落差18-36米,对开采影响较大。
其他为断距均小于3m的小断层2条，对矿床充水作用甚微。断层破碎带为粉砂岩、细砂岩、砂质泥岩及其碎屑紧密充填而胶结，透水性较弱或不透水。
（三）地表水、地下水动态变化
矿区位于小河边向斜的西北翼，属乌江水系响水河上游之小河。小河经矿区北部从北东流向北西。根据《老鹰山煤矿生产矿井地质报告》（精查），河水流量在枯水季节为17m3/min，丰水季节为449m3/min，平水期为80m3/min。在矿区内河床标高约1758.5米，为当地最低侵蚀基准面海拨标高，而开采煤层最低标高为1600米，低于当地最低侵蚀基准面标高158.5米，煤矿开采，地表水补给地下水，将增加煤矿矿坑涌水量。
总之，地表水、地下水受大气降水影响，其流量、水质变化均与降水的季节和强度相对应，雨季流量增大，矿化度减少，枯季则相反。地下水以泉或分散流形式补给溪沟，各含水层无直接的水力联系，且地下水动态变化显著，周期性较明显，并具滞后现象。
四、巷道布置及支护说明
1、巷道布置
170运输上山在东起1708运输联络巷停头位置以现在的修复位置开窝，按,138o中线方位，-27度腰线坡度沿C202b煤层底板向下进行掘进。
2、支护设计
一、巷道断面
1708运输上山为等腰梯形金支断面支护。断面尺寸为：上净宽2.1m、下净宽3.3m、净高2.2m，毛断面积：7.4㎡，净断面积5.9m2。
S毛=（2.5+3.7）×2.4/2.0
=7.4m2
S净=（2.1+3.3）×2.2/2.0
=5.9m2

探放水安全技术措施
一、 概况：根据“预报预测，有疑必探，先探后掘，先治后采”的原则，结合我矿的实际情况采取探、防、堵、截、排的措施。为了施工的安全开展，制定本安全技术措施。
施工地点：1708运输上山掘进工作面
水源性质：预计水源主要为老空水、煤层顶、底板水和断层导水等。
钻机型号：ZDY-620型煤矿用坑道钻机
钻具配备：Ф75mm钻杆80m，风泵1台，合金钻头3个及钻具1套。
二、探放水前的准备工作
1、在组织施工前，要求施工单位将打钻所需的材料及工具，设备准备到位，不能因为准备工作的原因而影响施工。
2、在运输ZDY-620型煤矿用坑道钻机等大件设备的过程中，运输人员应轻拿轻放，避免设备因受力碰撞而受损。
3、钻机及其附属设施及各部件间连接要牢固可靠，并在每次使用前检查，确保施工的安全。
4、每次开钻前，检查钻杆接头的牢固情况，严防脱钻事故的发生；钻杆要达到不堵塞、不弯曲、丝口不磨损。
5、在组织施工前，要求施工人员对钻机附近10米范围内的巷道支护进行检查，发现巷道支护受损的及时处理并加强支护，并打好立柱和挡板。
6、保持钻场有足够的安全空间，便于施工。
7、在巷道低洼处非人行侧及时挖好水仓，清理好临时水沟，确保排水畅通无阻。
8、巷道，将3寸的排水管随掘进向前延接，迎头20米范围使用软管。
9、在打钻地点附近安设专用电话及报警装置，并保证随时与调度室联系。
10、技术人员和防探放水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水钻孔位置、方位，深度以及钻孔数目。
11、带班矿领导和当班安全员、瓦斯员必须在探放水地点监督安全和随时检查空气成分。如果瓦斯浓度超过0.8%或其他有害气体浓度超过《煤矿安全规程》第一百条规定时，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，及时处理。
三、探放水设计
1、探水起点的确定：
1708因其边界准确，水压不超过10kPa，所以，设计探水线至积水区的最小距离：煤层中不得小于30米；
2、警戒线的确定：沿探水线终孔位置外推30米。
3、超前距离：探水钻孔终孔位置始终超前掘进工作面的距离采用30米。
4、允许掘进距离：经探水证实无水害威胁，可安全掘进的距离：探水中心钻孔深度（或5个钻孔的最小平距）减去30米。
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，布置的最外侧探水钻孔所控制的范围与巷道帮的距离取30米。
6、超前距离的计算：
根据兴发煤矿安全专篇保护煤柱计算宽度：
L＝0.5KM≥20 m
式中：L——顺层防水煤柱宽度（m）；
M——煤厚或采高，C202b、煤层最大度为2.6m；
KP——煤的抗张强度（MPa），KP取1.0MPa；
P——水头压力（MPa），P＝1.6MPa；
K——安全系数，一般取2～5，本设计取5。
C202b煤层开采时L＝0.5×5×2.6×＝14.24（m）
超前距取30米，帮距取20米。
7、钻孔参数的确定
（1）、每钻孔5个（1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#），3#孔为中心孔。
（2）、钻孔直径： 75mm。
（3）、钻孔沿煤层倾向呈扇形布置，超前距30米。
（4）、在每个钻场地点做好标记，并挂牌管理。．
9、老空的探水线：沿老空积水线或老空边界平行外推60米，其探水设计同上。
10、井巷通过导水或可能导水断层前的探水设计：
（1）、超前探水：探水线（探水起点）至断层交面线的最小距离为30米，当水压大于2Mpa时按每增加0.1Mpa增加1m。
（2）、其他技术参数同上（探水设计附后）。

四、安钻探水前的技术要求：
　1 安钻地点与积水区间距小于探水规定的超前距，或有突水征兆时，应在采取加固措施或用水闸墙封闭后，另找安全地点探放水。
　2 钻窝应避免做在断层带或松软岩层内。
　3 钻机安装必须平稳牢固。安好钻机接电时，要严格执行停送电制度。
　4 按预计流量修建排水沟，清理巷道并挂好风筒、电缆、管道等。
五、 探水施工中的技术要求：
　1 钻进时应准确判别煤、岩层厚度并记录换层深度。一般每钻进10m或更换钻具时，测量一次钻杆并核实孔深。终孔前再复核一次，如有可能应进行孔斜测量。
　2 钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等现象时，必须立即停钻，记录其孔深并同时将钻杆固定，但不得取出钻杆。要立即向矿调度室汇报，及时采取措施，进行处理。
　3 钻进中发现有害气体喷出时，应立即停止钻进、切断电源，将人员撤到有新鲜风流的地点。立即报告矿调度室，采取措施。
　4 钻孔内水压过大或喷高压水时，应采用反压和防喷装置的方法钻进，应有防止孔口管和煤(岩)壁突然鼓出的措施：
　　（1）背紧工作面，在拦板外面加设顶柱或木垛，必要时还应在顶、底板坚固地点砌筑防水墙，之后方可放水。
　　（2） 对于水压大于2MPa，中间要穿过煤层的探断层水钻孔，在打穿断层或含水层前，还应下第二层孔口管并超过煤层1 m以上。
　5 在探水孔施工中，见到含水层、断层、陷落柱和积水区之前，应停止钻进，安好水门后再继续钻进。
　6 遇高压水顶钻杆时，可用立轴卡瓦和逆止阀交替控制钻杆，使其慢慢地顶出孔口，操作时禁止人员直对钻杆站立。
　7 必须做到交接班时不停钻。
　8 探放断层水的探水孔终孔后，孔内有水应进行放水试验。孔内无水时应选择一个孔进行压水试验，检验断层隔水性能；压力一般应略大于断层所承受的静水压力。
　9 探放水钻孔，完成探测任务后必须全孔注浆封闭，并做好封孔记录。
六、放水的技术要求：
　1 钻孔探到水后，要观测水压、水质、水量和估计积水量或补给量。根据矿井排水能力及水仓容量，控制放水孔的流量或调整排水能力，并清理水仓、水沟等。
　2 加强放水地点的通风，增加有害气体的观测次数。
　3 必须监视放水全过程，放水结束后，立即核算放水量与预计积水量的误差，查明原因。
七、探放水的安全措施：
　1 探水巷道中间不得有低洼积水段。
　2 探水巷必须在探水钻孔有效控制范围内掘进，探水孔的超前距、帮距及孔间距应符合设计要求。每次探水后、掘进前，应在起点处设置标志，并建立挂牌制度。
　3 巷道支护应牢固，顶、帮背实，无高吊棚脚，倾斜巷有撑杆，使巷道有较强的抗水流冲击能力。
4受水威胁地区的施工人员必须学习掌握报警信号及避灾路线。
　5 探水巷道应加强出水征兆的观察，发现有挂红、挂汗、空气变冷、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出现掺水、水色发挥、有臭味等突水预兆时，一旦发现立即停止施工，采取措施，立即报告调度室，情况紧急时必须立即发出警报，撤出所有受水威胁地区的人员。
　6 “钻孔接近老空，预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时，必须有瓦斯检查员或矿山救护队员在现场值班，检查空气成分。如果瓦斯或其他有害气体超过本规程有关条文规定时，必须立即停止打钻，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，采取措施，进行处理。
　7 探放水人员必须按照批准的设计施工，未经审批单位允许，不得擅自改变设计。
8其他未尽事宜的按《煤矿安全规程》执行。

探放水组织及人员

一、探防水小组
为了强化对矿井水害的预防工作，加强对探放水工作，矿成立探放水领导小组：
组 长：何登远
副组长：唐武学
成 员：王其兵 许秀松 陈小福 牛东 廖兴春
领导小组负责探放水工作的措施制定、人财物的组织和探放水工作的具体安排，确定开、停钻的位置及时间。