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煤矿探放水设计及措施研究

摘要：为防止矿井采煤工作面顺槽掘进过程中与小煤矿采空区掘透，威胁矿井安全，分别从钻孔数量、钻孔进尺、施工工期以及预算费用等方面，对设计进行了优化，增加了矿井直流电法超前探测技术，减少了钻孔数量。实践表明，优化后的设计方案操作性强，可靠性高，在施工中也未出现水灾事故，有效地防治了矿井建设和生产中水灾害问题； 同时也为其他存在水害隐患的矿井提供可借鉴的经验。
关键词：探放水；工程设计；措施
1.探放水施工设计要点
（1）掌握探放水工作地点周围的地质及水文地质情况，如老空积水情况，水压，积水量，该地区的正常涌水量，上、下层位有无采空区，能否与地表河流导通，放水后能否对建筑物产生影响，相邻积水区的补给情况，断层的导水性等。（2）正确计算巷道掘进方向、规格、保护形势、钻眼组数，每组个数、深度、方向、角度，施工次序，帮距与超前距。（3）明确探水作业与掘进施工的安全关系。（4）确定受该探水地点威胁地区的紧急信号联络和撤人路线。（5）强化探水巷道的专用电话、通风措施和专职瓦斯检查工跟班制度。（6）确定防排水措施。清理水沟、清挖水仓，明确水泵及管路的具体参数，积水量大时要严格设计水闸门、水闸墙。（7）贯彻执行水情预警、避灾撤退汇报制度和水害处理措施。（8）附上探放水地点老空区位置与邻近补给水源关系平面图，钻孔布置图、平剖面图。
2.探放老空水原则
（1）积极探放。在受老空水威胁区域附近进行采掘作业时，必须将积水放出。（2）先隔离后探放。老空水与其他水源（如地表水、断层水）水力联系密切的，在放水过程中有大量补充水源，要先隔断水源，减少其补给量或留设隔水煤柱。（3）先降压后探放。对水压较高、水量大的采空区，要布置有效的疏水降压钻孔，待水压降到一定值后，再进行探放。
3 探放水前的安全注意事项
（1）检查排水系统，清挖排水仓、水沟，并准备好排水管路；检查排水泵及电动机的供电情况，保证其能够正常运转，达到设计的排水能力。（2）备齐堵水材料。在探水地点必须备用一定数量的水泥、闸阀、套管、坑木、麻袋、木塞、破布、黄泥、锯等以备来压或出水时使用。（3）检查瓦斯。探放水施工地点瓦斯浓度超过规定时，必须停止作业及时处理。（4）加强钻场附近的巷道支护，并在工作面设置坚固的挡板和立柱。（5）检查煤壁。煤壁有松软、膨胀等现象时，要闭紧填实，最好打上木垛，防止水流冲垮煤壁。（6）检查排水沟。及时清理探放水巷道疏排水沟中的杂物、淤煤。（7）若在水压可能大于0.1MPa的地点探水，必须先固定套管，套管长度必须符合规定，套管口安装闸阀。（8）钻孔参数标定。探水工作施工前，必须由测量人员严格标定钻孔的方位、倾角，保证钻孔位置、深度符合设计要求。（9）若钻孔内水压预计大于1.5MPa时，探水钻机必须使用防喷和反压装置，同时采取有效措施防止孔口和煤壁鼓出。（10）检查退路是否安全。探水期间必须保证后路畅通，及时清理阻塞退路的杂物。（11）探放水地点应配备专用电话。（12）原则上“严禁在煤层中探放高压水”，如果条件不允许，必须设置坚固的水闸墙，在墙外执行高压水探放。（13）探水钻孔孔径不得大于75mm，兼作堵水或疏水用的钻孔除外。
4.探水施工中的技术要求
（1）钻进中做好岩芯的选取和辑录工作；需要时可保留岩芯。（2）钻进时准确识别岩、煤层厚度并记录换层深度。通常每钻进10m或替换钻具时，量一次钻杆并核对钻孔深度。终孔前再核对一次，如果可以实现应进行孔斜测量。（3）钻入时，发现片帮、煤岩松软、来压或者钻孔中的水量、水压突然增大以及有顶钻等现象时，必须当即停钻，记录其孔深并一同将钻杆稳固。要即刻向矿调度室报告，迅速采取措施，解决问题。（4）钻进中察觉有害气体喷出时，即刻停止钻进、切断电源，将人员撤离到有新风的地点。即刻汇报矿调度室，采用措施。（5）钻孔内喷高压水或者水压过大时，采用防喷装置、反压钻进，有制止煤（岩）壁和孔口管突然鼓出的措施：①背牢迎头，在拦板外面加设支护，有必要时还要在顶、底板坚固的地点筑造防水墙，然后才能放水。②对于水压>2MPa，中间要穿煤层的探断层水钻孔，在钻穿含水层或者断层之前，还要下第二层孔口管并超出煤层 1m 以上。（6）在进行施工中，遇到断层、含水层、积水区和陷落柱之前，要停止钻进安装好闸阀之后才能继续钻进。（7）遇到高压水顶钻时，可以使用逆止阀、立轴卡瓦替换把握钻杆，使之缓缓地顶出孔口，操作时不准人员直对钻杆站着。（8）交接班时不能停钻。（9）探放断层水的探孔终孔后，孔内有水要实行放水试验。孔内无水时要选取一个孔实行压水试验，检验断层隔水性能；压力通常要略>断层所能支承的静水压力。（10）探放水钻孔，结束探测工作后务必全孔注浆闭塞，而且还要做好封孔记录。
5.放水的技术要求
（1）钻孔探到水后，要测水质、水量、水压，估算积水量。根据矿的排水能力，控制放水孔的流量，而且要及时清理水沟、水仓。（2）钻孔放水时，安排专职人员观察钻孔出水状况，测定水压、水量，并做记录。如果水量忽然变动，当即刻汇报矿调度室，剖析起因，及时解决。（3）增强放水地点的通风，加倍有害气体的观测次数。（4）务必观察放水的整个过程，放水完成过后，随即计算预计积水量与放水量的偏差，调查清楚起因。
6.煤矿探放水相关措施
6.1通风措施和瓦斯检查
为了保证安全施工，探水地点的风流中CH4达到1.0%时中止作业，等空气质量检查达标后再继续工作。每班检查瓦斯次数不少于2次。
6.2防排水设施
按照《煤矿防治水规定》第五十七条至第七十一条的规定设置。
6.3水情及避灾联系汇报制度和灾害处理措施
（1）现场察觉水情的人员，当即刻撤离到安全地点并通告附近有关人员撤到安全地点，然后向矿调度室汇报有关突水地点及水情。（2）矿调度室接到水情报告后，当即刻启动本矿水害应急预案，根据来水地点、方向、水量等因素，确定受威胁人员安全撤出的路线，告知井下受水患威胁的人员马上升井，向值班人员和矿主要负责人汇报，并将水患情况通知周边所有矿。（3）出现透水后，在可能的情况下立即观察、剖析透水的地点、发生起因、水源、涌水量、破坏程度等情况，迅速撤离到透水地点以上的巷道，而不能进入透水点附近及其以下的巷道。（4）撤离中，靠近巷道一侧，抓牢固定物体，要避开压力水流和大头，并注意避免被水中滚动的物体撞伤。
结语
本文依据国家煤矿设计规范的有关规定与参考资料，通过对探放水巷道设计，探放水钻孔布置，探放水钻孔孔口安全装置，施工过程及预防措施的制定，深度地叙述了编制煤炭矿山巷道掘进探放水设计的内容，为煤矿巷道探放水设计提供参考。
参考文献：
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[2]姚宁平，姚亚峰，张杰等煤矿井下梳状定向孔钻进技术与装备[J].煤炭科学技术，2012，40（10）：12-16，21.
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