桐梓縣仙巖煤礦探放水設(shè)計(jì)
桐梓縣仙巖煤礦探放水設(shè)計(jì)
二O一一年九月
目 錄
第一章 概況
1.1 交通位置及礦界范圍
1.2 自然地理、氣候特征
1.3 礦井地質(zhì)及水文地質(zhì)特征
1.4 礦井水調(diào)查情況
第二章 探放水設(shè)計(jì)
2.1 探放水原則
2.2 探水線確定
2.3 探放水設(shè)計(jì)
第三章 鉆機(jī)的安裝、探水、放水技術(shù)
3.1 鉆機(jī)的安裝
3.2 探水技術(shù)
3.3 放水技術(shù)
附圖：1、地形地質(zhì)圖
2、礦井綜合水文地質(zhì)圖
3、礦井充水性圖
4、礦井排水系統(tǒng)圖
第一章 概 況
1.1 交通位置及礦界范圍
仙巖煤礦位于貴州省桐梓縣城以西約25km處，礦區(qū)距九壩鎮(zhèn)約15km，地理位置坐標(biāo)為：東經(jīng)106°39′37″～106°43′35″，北緯28°09′20″～28°11′47″。礦區(qū)呈北東～南西向展布，南起灣底下～觀音廟，汔火石土～猴春坎，全長約2.5km，平均寬約1.2km，隸屬桐梓縣九壩鎮(zhèn)所轄。企業(yè)性質(zhì)為私營獨(dú)資。
礦區(qū)以東約25km與川黔線相接，區(qū)內(nèi)有公路相通，交通較為方便。
1.2 自然地理，氣候特征
1、地形地貌、氣象及地表水
礦區(qū)呈北東～南西向展布，為低中、高地貌，礦區(qū)北高南低最高海拔標(biāo)高1362.9m，最低海拔標(biāo)高800m。條塘河從礦區(qū)中部由北向南徑流，河谷最低標(biāo)高800m。根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，條塘河谷標(biāo)高800m應(yīng)為礦區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面。礦區(qū)南西側(cè)發(fā)育一條由北向南徑流的河流，河谷標(biāo)高為800m，區(qū)內(nèi)南東側(cè)發(fā)育數(shù)條溪溝，有利于地表水的排泄。
2、含水層、隔水層特征及其與礦床充水的關(guān)系
礦區(qū)出露地層為三疊系下統(tǒng)茅草鋪、夜郎組，二疊系上統(tǒng)長興組、龍?zhí)督M及下統(tǒng)茅口組，其水文地質(zhì)特征及對(duì)煤礦開采的影響如下：
(1) 茅草鋪組(P1m)
為薄至中厚層狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r。厚度大于200m，含水性較強(qiáng)，但因分布在礦區(qū)邊緣，且其下的九級(jí)灘段隔水層相隔，在無構(gòu)造破壞情況下，對(duì)煤礦開采無影響。
(2) 夜郎組(T1y)
九組灘段(T1y3)：為粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、鈣質(zhì)泥巖夾灰?guī)r。厚度160～165m。含水性極弱，為一相對(duì)隔水層，對(duì)煤礦開采影響不大。
玉龍山段(T1y2)：為中厚層狀灰?guī)r、含泥質(zhì)灰?guī)r。厚120～140m。為巖溶裂隙含水屋，含水性中等。雖其下有沙堡灣隔水層存在，但因沙堡灣段隔水層厚度較小，采煤時(shí)不應(yīng)對(duì)其破壞。
沙堡灣段(T1y1)：厚3～8m。為泥巖、鈣質(zhì)泥巖。局部夾極薄層狀泥灰?guī)r。為一相對(duì)隔水層。
(3) 長興組(P2c)
中厚層狀含燧石灰?guī)r，層間夾炭泥質(zhì)。為巖溶裂隙含水層，含水性中等。厚55～58m。該層在礦區(qū)內(nèi)大多形成陡巖或陡坡，呈窄長條形分布，出露面積較小，地表巖溶不發(fā)育，地表水補(bǔ)給條件不良，對(duì)煤礦開采有一定影響。
(4) 龍?zhí)督M(P2l)
為一套海陸交互相含煤地層，巖性為泥巖、生物灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、煤及少量泥質(zhì)灰?guī)r。厚70～75m。據(jù)采煤老硐調(diào)查，區(qū)內(nèi)采煤老硐大多為潮濕狀態(tài)，局部有少量滴水、滲水現(xiàn)象，說明其含水性較弱，為一相對(duì)隔水層，對(duì)煤層開采影響較小。
(5) 茅口組(P1m)
為淺灰色、灰色厚層塊狀灰?guī)r，厚度大于100m。為巖溶裂隙含水層，含水性較強(qiáng)。是含煤巖系的直接底板，但與C13煤層間有2～5m隔水層相隔，但因其厚度較小，受破壞后易引起礦床充水。
根據(jù)已有資料，區(qū)內(nèi)礦床的充水主要因素為茅口組灰?guī)r、長興灰?guī)r及煤系三個(gè)含水層，均屬條帶狀地下水，分布很不均一，開采過程中易造成礦井突出，威脅較大，應(yīng)加以注意。玉龍山灰?guī)r含水層為礦井充水的次要因素。此外小窯積水未來礦井的突出問題，需要注意冒落范圍的小煤窯積水影響而造成淺部礦井的突然充水。
本礦井直接充水因素為煤層頂板裂隙水，主要充水因素為老空水，斷層水次之。
1、 涌水量
勘查地質(zhì)報(bào)告中未提供涌水量資料。
礦井在進(jìn)行正常生產(chǎn)時(shí)必須進(jìn)行礦井水文地質(zhì)調(diào)查，進(jìn)行涌水量的實(shí)測，以便指導(dǎo)生產(chǎn)。
2、 水文地質(zhì)條件分類
根據(jù)《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》分類，本礦井水文地質(zhì)條件屬簡單類型。
第二章 探放水設(shè)計(jì)
2.1 探放水原則
本礦井設(shè)計(jì)為：平硐開拓，中央分區(qū)式通風(fēng)，長壁法采煤，后退式回采，生產(chǎn)能力為15萬噸/年，礦井在平硐開拓、階段平巷、回風(fēng)平巷，開切巷掘進(jìn)，回采煤過程中，應(yīng)將礦井水害預(yù)防工作放在首位，本著“預(yù)測預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原則，安排好探放水工作。遇到下列情況都必須探水掘進(jìn)。
?、诺V井新開拓區(qū)域或新布置的巷道。
?、平咏?、導(dǎo)水?dāng)鄬?、溶洞和?dǎo)水陷落柱時(shí)。
⑶打開隔離煤柱放水時(shí)。
?、冉咏赡芘c河流、湖泊、水庫、蓄水池、水井等連通的斷裂構(gòu)造帶時(shí)。
?、山咏谐鏊赡艿你@孔時(shí)。
?、式咏兴墓酀{區(qū)時(shí)。
?、耸艿装鍙?qiáng)承壓含水層威脅的采煤工作面。
?、探咏渌赡艹鏊?突水)地點(diǎn)時(shí)。
?、凸ぷ髅娉鏊A(yù)兆：煤壁掛汗：溫度下降，空氣變冷，霧氣產(chǎn)生;煤層發(fā)潮、暗沉沉有害氣體增高，呼吸困難，頭痛;頂、地壓加大，底板鼓起并有滲水、淋水;出現(xiàn)壓力水流并有“嘶、嘶”水叫聲;巷道掛紅，有異味等出水預(yù)兆情況，必須立即向礦調(diào)度室匯報(bào)撤出人員等候處理。
2.2 探水線確定
根據(jù)貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一O二地質(zhì)大隊(duì)對(duì)我礦進(jìn)行的地質(zhì)及水文地質(zhì)成果資料，結(jié)合本礦實(shí)際開采深度，礦井水來源及分布調(diào)查情況，本礦無老塘、老窯積水，標(biāo)高1270米水平以上的老采空區(qū)局部存在有積水，現(xiàn)狀開采位置尚未采掘采動(dòng)區(qū)域視為可疑區(qū)，以礦界向相鄰礦各100米距離作為本礦探水線位置。并按此要求進(jìn)行探放水設(shè)計(jì)。
2.3 探放水設(shè)計(jì)
2.3.1 主平硐、運(yùn)輸大巷、總回風(fēng)巷掘進(jìn)設(shè)計(jì)
主平硐、主運(yùn)輸巷、回風(fēng)平硐巷道掘進(jìn)凈斷面：寬4.2m，高2.8m，巷道斷面形狀為三心拱形，斷面積11.24m2，水溝布置于巷道西側(cè)，水溝斷面：0.4×0.4m。巷道支護(hù)采用錨網(wǎng)噴漿支護(hù)，巷道坡度為3‰度。
探放水設(shè)備選用ZLJ—380坑道鉆機(jī)進(jìn)行探水，迎頭面一次布置五個(gè)探水眼，探水眼孔徑65mm，眼孔按一字型排列，距底板高度0.5m，與煤、巖層垂直布置，眼深40m，邊眼與中眼的夾角為30度，鉆眼間距0.6m。
排水設(shè)備：因該工作面涌水由主平硐水溝自流排出井外。故不考慮排水設(shè)備。
主平硐經(jīng)探放水作業(yè)，由探水眼中流出的水量低于5m3/h，水壓不超過1毫米水注，視為涌水正常，可以進(jìn)行平硐掘進(jìn)施工。當(dāng)平硐掘進(jìn)到探水眼超前距離為20米時(shí)，回復(fù)進(jìn)行下一次探放水作業(yè)工作。
2.3.2 運(yùn)輸、回風(fēng)順槽掘進(jìn)設(shè)計(jì)
煤層運(yùn)輸、回風(fēng)平巷與階段平巷，均為順煤層走向掘進(jìn)，巷道以上仰3‰坡度水平掘進(jìn)，保持水流方向。
平巷斷面形狀為梯形布置，巷道凈斷面：頂寬度2m，底寬度3m，高度2.4m，斷面積6m2，水溝布置于巷道下幫，水溝斷面0.3×0.3m，巷道支護(hù)采用11#礦工鋼架箱支護(hù)。
探放水設(shè)備選用ZLJ—380坑道鉆機(jī)進(jìn)行探水，迎頭面一次布置五個(gè)探水眼，探水眼孔徑65mm，眼孔按一字型排列，距底板0.5m，眼間距0.6m，眼深40m，探水眼成扇形，順煤層布置，邊眼與中眼間的夾角為30度。
排水由巷道水溝自流入運(yùn)輸平巷水溝，再流向井底水倉經(jīng)水泵排出。
探水眼中流出的水量低于5m3/h，水壓不超過1毫米水柱，視為涌水正常，可以進(jìn)行掘進(jìn)施工，當(dāng)掘進(jìn)到探水眼，超前距離為20米時(shí)，必須停止掘進(jìn)，回復(fù)探放水作業(yè)工作。
2.3.3 上山開切巷設(shè)計(jì)
上山開切巷是聯(lián)通運(yùn)輸平巷與回風(fēng)平巷的通道，巷道沿煤層傾斜方向布置，煤層傾角即為巷道坡度，施工由下向上掘進(jìn)，巷道斷面為梯形，巷道凈斷面：頂寬1.8m，底寬2.4m，高2.0m，斷面積4.2m2，水溝布置于主巷道右側(cè)，水溝斷面0.25×0.25m。
巷道支護(hù)采用液壓支柱支護(hù)，鉸接頂梁接頂，迎頭面進(jìn)行探水作業(yè)時(shí)，必須加固支護(hù)，裝好擋板，做到上鑿鉆眼不發(fā)生片幫。探水設(shè)備選用電動(dòng)75型探水鉆機(jī)，迎頭面一次布置五個(gè)探水眼，探水眼孔徑65mm，眼孔按一字型排列，底眼距底板0.4m，眼間距為0.5m，眼深40m，順煤層布置，中眼與巷道平行，邊眼與巷道成30度夾角。
排水由巷道水溝自流入運(yùn)輸平巷水溝，再流向井底水倉經(jīng)水泵排出。
檢測探水眼中流出的水量低于5m3/h，水壓不超1毫米水柱，視為涌水正常，可以進(jìn)行掘進(jìn)施工，當(dāng)掘進(jìn)到探水眼超前距離為20m時(shí)，必須停止掘進(jìn)，回復(fù)探放水作業(yè)工作。
2.3.4 采煤工作面探放水設(shè)計(jì)
采煤工作面沿煤層傾向布置，煤壁高1.2--2米，工作面支撐采用液壓支柱支護(hù)，3~4排控頂，最大控頂距3.6米，最小控頂距2.6米，工作面探放水設(shè)備選用電動(dòng)探水鉆機(jī)、鉆眼采用單排眼布置，每眼與煤壁成30度夾角。眼底向上，眼間距2m，眼深40m，孔徑65mm，順層布置，距底板高度0.6m。工作面探水孔起止位置在距離下出煤口10m起至距離回風(fēng)出口10m位置處止，排水由煤壁下方水溝自流入運(yùn)輸平巷水溝，再流向井底水倉經(jīng)水泵排出。
探水作業(yè)完畢，檢測探水眼中流出的水量低于3m3/h，水壓不超過1毫米水柱，視為滲水正常，可以進(jìn)入采煤作業(yè)，當(dāng)工作面推進(jìn)到探水眼超前距離為20m時(shí)，必須停止采煤，回復(fù)探放水作業(yè)工作。
2.3.5 老采空區(qū)探放水。
一、每日檢測一次引經(jīng)導(dǎo)流水流數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)水流變小，應(yīng)及時(shí)檢測導(dǎo)流管道，發(fā)現(xiàn)阻塞，應(yīng)及時(shí)修復(fù)疏通，經(jīng)常保持穩(wěn)定的水流量。
二、定期監(jiān)測老空區(qū)積水的流水壓力狀況，做好監(jiān)測記錄，防止水壓超高沖擊保安煤柱或引發(fā)突水事故。
三、落實(shí)責(zé)任，每班安全員為老空區(qū)、積水管理監(jiān)控責(zé)任人，誰當(dāng)班、誰負(fù)責(zé)。
2.3.6 礦井排水系統(tǒng)
本礦在井底布置有永久性水倉一座，容積350m3。空倉容積常年保持在70%以上。
主要排水設(shè)備為三臺(tái)礦用離心式水泵(DM85-67x3)，配兩趟Φ108排水管至地面。功率90KW，單機(jī)小時(shí)排水量為85m3，設(shè)計(jì)一臺(tái)工作，一臺(tái)備用，一臺(tái)檢修，用一臺(tái)水泵排除礦井正常涌水量，兩臺(tái)水泵可滿足礦井最大涌水量，能夠滿足礦井排水要求。
第三章 鉆機(jī)的安裝、探水、放水技術(shù)
3.1鉆機(jī)安裝規(guī)定：
1、加強(qiáng)鉆場附近的巷道支護(hù)，并在工作面迎頭打好堅(jiān)固立柱和擋板。
2、清理巷道挖好排水溝，探水鉆孔位于巷道低洼處時(shí)，必須配備與探放水相適應(yīng)的排水設(shè)備。
3、在打鉆地點(diǎn)或附近安設(shè)專用電話。
4、測量和探放水人員必須親臨現(xiàn)場，依據(jù)設(shè)計(jì)，確定主要探水孔的位置、方位、角度以及鉆孔數(shù)目。
3.2探放水施工中的技術(shù)要求
3.2.1探水技術(shù)要求
1、 鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確判別煤、巖層厚度并記錄換層深度。一般每鉆進(jìn)10m或更換鉆具時(shí)，測量一次鉆桿并核實(shí)孔深。終孔前再復(fù)核一次，如有可能應(yīng)進(jìn)行孔斜測量。
2、 鉆進(jìn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)煤巖松軟、片幫、來壓或孔中的水壓、水量突然增大，以及有頂鉆等現(xiàn)象時(shí)，必須立即停鉆，記錄其孔深并同時(shí)將鉆桿固定。要立即向礦調(diào)度室匯報(bào)，及時(shí)采取措施，進(jìn)行處理。
3、 鉆進(jìn)中發(fā)現(xiàn)有害氣體噴出時(shí)，應(yīng)立即停止鉆進(jìn)、切斷電源，將人員撤到有新鮮風(fēng)流的地點(diǎn)。立即報(bào)告礦調(diào)度室，采取措施。
4、 鉆孔內(nèi)水壓過大或噴高壓水時(shí)，應(yīng)采用反壓和防噴裝置的方法鉆進(jìn)，應(yīng)有防止孔口管和煤(巖)壁突然鼓出的措施：
5、 背緊工作面，在攔板外面加設(shè)頂柱或木垛，必要時(shí)還應(yīng)在頂、底板堅(jiān)固地點(diǎn)砌筑防水墻，之后方可放水。
6、對(duì)于水壓大于2MPa，中間要穿過煤層的探斷層水鉆孔，在打穿斷層或含水層前，還應(yīng)下第二層孔口管并超過煤層1 m以上。
7、 在探水孔施工中，見到含水層、斷層、陷落柱和積水區(qū)之前，應(yīng)停止鉆進(jìn)，安好水門后再繼續(xù)鉆進(jìn)。
8、 遇高壓水頂鉆桿時(shí)，可用立軸卡瓦和逆止閥交替控制鉆桿，使其慢慢地頂出孔口，操作時(shí)禁止人員直對(duì)鉆桿站立。
9、應(yīng)做到交接班時(shí)不停鉆。
10、 探放斷層水的探水孔終孔后，孔內(nèi)有水應(yīng)進(jìn)行放水試驗(yàn)?？變?nèi)無水時(shí)應(yīng)選擇一個(gè)孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，檢驗(yàn)斷層隔水性能;壓力一般應(yīng)略大于斷層所承受的靜水壓力。
11、 探放水鉆孔，完成探測任務(wù)后必須全孔注漿封閉，并做好封孔記錄。
3.2.2 放水的技術(shù)要求
1、 鉆孔探到水后，要觀測水壓、水質(zhì)、水量和估計(jì)積水量或補(bǔ)給量。根據(jù)礦井排水能力及水倉容量，決定是注漿堵水還是放水?？刂品潘椎牧髁炕蛘{(diào)整排水能力，并清理水倉、水溝等。
2、 煤層頂板有含水層和水體存在時(shí)，應(yīng)當(dāng)觀測“三帶”發(fā)育高度。當(dāng)導(dǎo)水裂隙帶范圍內(nèi)的含水層或老空積水影響安全開采時(shí)，必須超前探放水并建立疏排水系統(tǒng)。
3、 加強(qiáng)放水地點(diǎn)的通風(fēng)，增加有害氣體的觀測次數(shù)。
4、 必須監(jiān)視放水全過程，放水結(jié)束后，應(yīng)立即核算放水量與預(yù)計(jì)積水量的誤差，查明原因。
第四章 探放水安全技術(shù)措施
1、探水前的安全準(zhǔn)備工作
(1)、探水前對(duì)排水設(shè)備進(jìn)行徹底檢查，探水過程中要有專人維護(hù)、保證正常排水。
(2)、探水前對(duì)水溝、沉淀池進(jìn)行徹底清理，保持水流暢通。
(3)、要有專人對(duì)鉆場附近的頂板進(jìn)行檢查維護(hù)，避免發(fā)生冒頂事故。
(4)、探水鉆場后方必須有安全躲避峒室。
(5)、保證鉆場的正常通風(fēng)，并制定專項(xiàng)檢查措施。
(6)、鉆場附近要安裝電話，并保持通訊暢通。
(7)、明確水害避災(zāi)路線，并認(rèn)真貫徹至施工人員。
2、鉆機(jī)運(yùn)輸、安裝的安全措施
(1)、運(yùn)輸、安裝鉆機(jī)人員，要互相配合好，防止鉆機(jī)反倒傷人和擠傷手腳事故發(fā)生。
(2)、鉆場在穩(wěn)鉆前，應(yīng)清凈浮煤。鉆場巷道支護(hù)要符合質(zhì)量要求，禁止有空幫、空頂現(xiàn)象。鉆機(jī)要穩(wěn)牢、穩(wěn)平，底座墊上底木梁，鉆機(jī)穩(wěn)固在底木梁上，四角要大好四根立柱，并用鐵絲聯(lián)在一起。將鉆機(jī)穩(wěn)定牢固后，方準(zhǔn)開鉆。
(3)鉆具應(yīng)統(tǒng)一放在鉆場內(nèi)，禁止在巷道內(nèi)亂放。
3、鉆機(jī)操作的安全措施。
(1)、鉆工上崗前，必須經(jīng)過培訓(xùn)，學(xué)習(xí)作業(yè)規(guī)程并持證上崗。
(2)、鉆孔必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的方位、角度、深度施工，嚴(yán)禁私自變更鉆孔參數(shù)。
(3)、鉆孔施工期間，必須有專職瓦斯檢查員隨時(shí)檢查鉆孔、鉆場瓦斯，若瓦斯達(dá)到1 %，應(yīng)立即通知停鉆撤人。
(4)、操作鉆機(jī)人員，要由班組長或有經(jīng)驗(yàn)的工人擔(dān)任，另一人跟前監(jiān)護(hù)。鉆機(jī)操作按扭，應(yīng)設(shè)在距司機(jī)工作處不超過0.5m的地方,確保能及時(shí)停送電。
(5)每班開鉆前，鉆機(jī)要先試正、反轉(zhuǎn)。鉆機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)后，任何人不準(zhǔn)觸摸鉆桿及機(jī)器旋轉(zhuǎn)部位，防止鉆機(jī)絞人。
(6)、操作鉆機(jī)要嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程。在鉆進(jìn)中，掌握好鉆進(jìn)速度，壓力要適當(dāng)，注意孔內(nèi)水循環(huán)，禁止干鉆，避免損壞鉆機(jī)和發(fā)生卡鉆事故。
(7)打鉆過程中，要嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)場交接班制度，現(xiàn)場交清孔內(nèi)情況和鉆機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況。
(8)、鉆孔透水后，要詳細(xì)觀測和記錄水情變化。起鉆時(shí)，工作人員禁止站在鉆桿的正后方向。鉆桿全部起出后，立即關(guān)閉閥門，并向調(diào)度室匯報(bào)透水情況。
(9)打鉆出水后，若水量較大，威脅到巷道內(nèi)人員安全時(shí)，要通知巷道內(nèi)所有人員和受威脅的其他人員，一并撤出，并迅速向調(diào)度室匯報(bào)。
上述內(nèi)容如有不足之處應(yīng)遵照《煤礦安全規(guī)程 》有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
