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探放水设计

作者:mkaq 2010-03-09 来源:www.mkaq.org

探放水设计
前沿部分:
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
俗称“三郎煤”,位于龙潭组中部,上距6煤层70m左右,下距26煤层18m左右。煤层厚度1.59-2.00m,一般1.8m左右。煤层较稳定,区内有见煤点6个,邻区有见煤点4个,全部可采,为全区可采煤层,是矿区的主采煤层。煤层结构简单至较复杂,含1-3层高岭石泥岩夹矸,单层厚0.02-0.30m。煤层呈块状,条带状结构,属半亮型煤,上部0.15-0.20m为暗淡型,中部1.20-1.60m为光亮煤,下部0.15-0.40m暗淡~半亮型煤。其顶板为深灰色泥质粉砂岩,含较完整的植物化石。
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19煤,2008年经矿井瓦斯等级鉴定为:二氧化碳相对涌出量为11.9m³/t.d,沼气相对涌出量为36.73m³/t,矿井瓦斯绝对涌出量2.50m3/min,二氧化碳绝对涌出量为0.81 m3/min;
煤炭科学总院重庆研究院对19号煤层进行煤与瓦斯突出危险性鉴定。鉴定结论为:“凤山煤矿19号煤层在+1650m标高以上区域,评价为不具有突出危险性;
贵州省煤田地质局实验室对该矿19煤层(报告中为M4#煤层)煤样鉴定报告的结论,该矿19煤层无爆炸性;
贵州省煤田地质局实验室对该矿19煤层(报告中为M4#煤层)煤样鉴定报告的结论,该矿19煤层自燃倾向等级为三类,即为不易自燃煤层。
3、 19煤顶、底 板 岩 性 特 征
19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。
附煤岩层综合柱状图:


二、地质构造
矿区位于大方背斜东翼北段,为一单斜构造,地层近南北走向,倾向近东,倾角平缓,一般5 °左右。
区内褶曲、断层均不发育,仅在井田外东侧边缘发育一断层,即凤元场断层。凤元场断层为逆断层,走向近SN,倾向E,倾角70°左右,地表西盘二叠系上统龙潭组与东盘二叠系中统茅口组呈断层接触,断层地貌特征明显,落差大于100m。
据矿井资料,井下有走向为北西向与北东向两组小断层,断距一般0.6~3m。对该巷道掘进影响不大
三、水文地质
1 含水层及其富水性
矿井范围主要出露的地层,自上而下有:第四系(Q)、三叠系下统夜郎组(T1y)、二叠系上统长兴大隆组(P3c+d)、二叠系上统龙潭组(P3l)及二叠系中统茅口组(P2m)。
2 地下水补径排条件
根据地质报告提供的资料,第四系孔系水、煤系地层基岩裂隙水是矿坑主要充水因素,大气降水是充水因素主要的补给水源,矿井涌水量雨季有所增加,并且裂隙越发育,涌水量越大。凤山煤矿井田水文地质条件复杂类型属中等。
3 矿床充水因素分析
当地最低侵蚀基准面为渣坪南徐家寨小河沟,海拔高程为1600m,而矿区范围内煤炭资源大部分埋藏深度均在该地侵蚀基准面以上,且主采煤层(19煤)基本上全部在该地侵蚀基准面以上。
含煤地层二叠系上统龙潭组(P3l)厚度145.08-161m,岩性以砂岩、泥岩、泥质粉砂岩为主,主要含基岩裂隙水及风化裂隙水,富水性弱,是矿坑的直接充水来源。
上覆弱含水层二叠系上统长兴组(P3c)与三叠系下统夜郎组(T1y),为间接充水因素, 自然状态下各含水层之间无水力联系,对矿坑充水影响不大,但随着矿床的开采,冒落裂隙带的形成和扩展,可能形成水力联系,增大矿井的涌水量。
下伏二叠系中统茅口组(P2m)强含水层,距19煤层约90m,在无大的隐伏构造的情况下对于19煤层中的巷道掘进影响不大。
四、巷道布置及支护说明
1、巷道布置及开拓方式
轨道上山为斜巷,自主斜井井底开门后,按284°方位角、沿煤层顶板施工,全长374m。轨道上山全段必须施工排水沟,水沟在巷道右下帮,位置及尺寸见巷道支护断面图。
附:轨道上山平面位置图
2、支护设计
轨道上山断面形状为矩形,毛高2.6米、毛宽3.7米,S荒 =9.62m2 ,净高2.5米,净宽3.5米,S净 =8.75m2。排水沟毛宽0.6米,深0.4米,锚杆挂网配喷浆支护。
附:巷道支护断面图:

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:轨道上山掘进工作面
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,泥浆泵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、平巷时,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:
轨道上山因其边界准确,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:
a=0.5A L ×(3p/kp)1/2
式中:a ------超前距离(m)
L-----巷道的跨度(宽或高,取其最大者)m
Kp-----煤的抗张强度(Mpa)
P------水头压力(Mpa)
A-----安全系数,一般取2~5;本设计取5。
a=0.5×5×3.5×√3×20/10=0.5×5×3.5×2.45≈21(m),
a(实)>21m
据此,超前距取30米,帮距取30米。
8、钻孔参数的确定
(1)、每钻孔5个(1#、2#、3#、4#、5#),1#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,准掘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)。
探放水钻孔参数设计表:见附图
探放水钻孔布置示意图:见附图

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:卢小波
副组长:左亮金
成 员:岳仁胜 曲上海 彭明超 成水生 梅汝刚 陈启浪 蒲定
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。

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