1206工作面探放水设计.docx

1、1206工作面探放水设计山西汾西香源煤业有限责任公司1206工作面探放水设计地测部2011年9月1206工作面探放水设计总工程师：生产矿长：安全矿长：机电矿长：通 风 区:调 度 室：安 监 处：机 电 区：施工队组：地 测 部：审 核：编 写：日 期：2011年9月2日1206工作面探放水设计一、井田地质及水文地质情况1.1井田地质1.1.1区域构造井田处于吕梁太行断块()五台山块隆()古交向斜地块西部()西山向斜南部。西山向斜为一个由石千峰向斜、马兰向斜、水峪贯向斜等组成的复向斜，轴向SN，右行斜列。1.1.2井田构造井田内总体构造形态为一背斜，在此基础上，在井田南部发育短轴背向斜及断层。

2、 1)Z1背斜 该背斜为本井田主体构造，位于井田中部，自北而南贯穿全井田，井田内延展长5100m。轴向近SN向呈“S”型，为一宽缓的不对称背斜 2)Z2背斜 位于井田西南部，东雷庄村东北250m处，轴向N40W，井田内延展长约300m。出露地层为二叠系上统上石盒子组(P2S)。 3)Z3向斜位于井田西南角，东雷庄村西南300m处，轴向N40W近EW向。井田内延展长约1100m。出露地层为二叠系上统上石盒子组(P2S)。 4)断层井田断层不发育，落差较大的F8位于井田东南角，申家疙瘩村东北约250m处，其走向N55E，倾向SE，倾角70，落差510m，井田内延展长约1550m。未发现有导水断层。

3、 5)岩浆岩据清交详查报告及火山精查报告资料，井田内未发现有岩浆岩侵入。6）陷落柱井田内暂未发现有陷落柱，相邻中兴煤矿有陷落柱发育。1.2井田水文地质条件香源煤业公司井田地处晋西黄土高原，地形主要以黄土台、塬、梁及黄土冲沟为主，侵蚀切割严重，地形复杂。地势总体北高南低，最高点位于井田北部山梁，海拔1421.40m，最低点位于井田西南部沟中，海拔945.00m，相对高差476.40m，属中低山区。属黄河流域，汾河水系。磁窑河支流东沟河由北向南纵贯井田，为常年性河谷。1.2.1、井田主要含水层1)山西组与石盒子组砂岩裂隙含水层组本含水层组含厚砂岩多层，最厚达12.05m。由于石盒子组砂岩广泛出露，

4、易于接受补给，所以在沟谷中常有一些泉水涌出，水量一般很小，最大0.60L/s。根据山西组与石盒子组混合抽水试验，水位标高为+1118.94m，钻孔单位涌水量0.0026L/sm，渗透系数0.002875m/d，水质类型为HCO3SO4(K+Na)型，硬度为12.36度，矿化度0.70g/L，为硬的淡水。2)石炭系上统太原组石灰岩裂隙岩溶含水层组本组灰岩有3层：L5、L4、L2。L5灰岩厚度1.45m，L4灰岩厚度2.95m，L2灰岩厚度2.65m。本组水位标高为+815.80m，根据抽水试验资料，该组石灰岩岩溶、裂隙不发育，富水性弱，钻孔单位涌水量0.000182L/sm，渗透系数0.0071

5、8m/d，水质类型为HCO3(K+Na)型，矿化度0.526g/L，硬度为6.18度，为软的淡水。3)奥陶系中统石灰岩裂隙岩溶含水层组ZX16号孔共揭露上马家沟组及峰峰组石灰岩149.67m，其中峰峰组揭露98.50m，上马家沟组揭露51.17m，含水结构以溶隙、溶孔为主。本孔峰峰组与上马家沟组上部混合抽水试验，静止水位标高为+814.70m，在钻进本组地层时，钻孔没有明显的涌漏水现象。抽水试验资料显示，奥灰岩溶不发育，富水性弱，钻孔单位涌水量0.00025L/sm，渗透系数0.00039m/d，当含水层的单位涌水量小于0.001L/sm时，就可以视为隔水层，而此含水层组单位涌水量仅为0.00

6、1L/sm的1/4，可以视为隔水层。水质类型为HCO3SO4(K+Na)型，矿化度0.553g/L，硬度为12.36度，为硬的淡水。总之，井田主要含水层中，除奥陶系灰岩含水较丰富外，其它含水层富水性均较差，含水微弱。1.2.2、井田主要隔水层1)太原组泥质岩隔水层太原组9号煤到本溪组顶部平均厚25.00m，除底部晋祠砂岩(K1)外，为一套以泥岩、砂质泥岩为主的地层，沉积稳定，是一重要的隔水层。2)本溪组隔水层本溪组为一套泥岩、铁铝岩、铝质泥岩为主的地层，平均厚度约35.00m，隔水性能较好。与其上部太原组隔水层一道构成了9号煤层与奥陶系之间的重要隔水层。1.2.3、带压开采香源煤业公司批准开采

7、2、3、4、8、9号煤层，2号煤层底板标高为680.00820.00m， 3号煤层底板标高为680.00820.00m，4号煤层底板标高为680.00810.00m，8号煤层底板标高为620.00750.00m， 9号煤层底板标高为600.00720.00m，奥灰岩溶水位标高为+814.70m，奥灰水位高出2号煤层底板最低标高134.70m，高出3号煤层底板最低标高134.70m，高出4号煤层底板标高134.70m，高出8号煤层底板最低标高194.70m，高出9号煤层底板最低标高214.70m，批准开采的各煤层均属带压开采。则按下列公式计算突水系数：式中：Ts突水系数(MPa/m)；P隔水层承

8、受的水压(MPa)；M底板隔水厚度(m)；CP采矿对底板隔水层的扰动破坏厚度(m)。CP=0.7007+0.1079 L=0.7007+0.1079160=17.96mL壁式工作面斜长，m。经计算，2号煤层的突水系数最大为0.03MPa/m，9号煤层的突水系数最大为0.05MPa/m，按照煤矿防治水规定的全国实际经验资料判定，本井田各煤层的突水系数小于0.06MPa/m，因此，在没有断层、陷落柱导水的情况下，开采井田各煤层是安全的或基本安全的。1.2.4、矿井充水因素分析井田内多年降水量为440.00680.00mm，由于地形坡度较陡，植被不发育，地形有利于自然排水，入渗补给地下水条件差，只在

9、基岩露头的沟谷中有少量的入渗，对于山西组砂岩含水层，由于其上有较多隔水层分布，接受大气降水的直接补给是很少的。2号及3号煤层的直接充水含水层是山西组砂岩裂隙含水层，间接充水含水层主要为下石盒子组砂岩裂隙含水层、太原组岩溶裂隙含水层和奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层，在无大断层存在时，奥陶系中统岩溶水对矿井充水无影响或影响甚微。综上所述，井田中在可采煤层下部虽有较丰富的奥陶系石灰岩岩溶裂隙水，但其上有较厚、较稳定的隔水层存在，目前还没有发现可沟通各含水层的断裂构造存在，致使各含水层之间水力联系差。为此，矿井充水水源主要是煤系地层中砂岩、石灰岩裂隙含水层中的地下水。1.2.5水文地质类型山西组2号及

10、3号煤层上部下石盒子组、山西组砂岩含水层为直接充水含水层，因与其隔有近20.00m的砂泥岩隔水层，且富水性弱，故对其影响极小。井田2、3号煤层下部太原组灰岩含水层和奥灰岩含水层为间接充水含水层，奥灰岩溶水位高于2、3号煤层底板标高，属带压开采。目前，矿井涌水量小，工作面比较干燥。按照矿井地质规程中矿井水文地质类型分类标准综合分析，本矿井2号和3号煤层水文地质类型应为中等型。1.2.6地表水影响程度矿区内地表无大的水体存在，有两条汇合为一条的常年河流东河，平时水量20m3/h左右，雨季水量较大。工业场地位于一沟谷中，其汇水面积为5km2,经计算Q1/100=32m3/s，Q1/300=40m3/

11、s;其最高洪水位分别为1.6m,1.75m;计算其最高洪水位标高为1090.25m。井口高出沟底18m, 工业场地最低标高为1103.0m,进风斜井标高最低为1110.0m，因此井口及工业场地均不受洪水威胁。二、1206工作面地质概况2.1地质情况1206工作面地面位于偏交村以南约660m，后花塔村以东约620m，冯家塔村以北约60m处，其坐标范围X41695914170480，Y1960108619601266，地表出露二叠系上石盒子组地层，地面标高12501300m，工作面标高735754m，盖山厚度496565m。本工作面掘进山西组2煤层，上距1煤层2.1-2.9m左右，其岩性为灰黑色细

12、砂岩，煤层厚度1.152.1m，平均1.62m；其下距3煤层3.2m，其岩性上部为0.7-1.5m灰白色中粒砂岩，下部为2.5m灰黑色砂质泥岩，3煤层厚度0.57m，不可采。本工作面处于冯家塔背斜西翼，为一单斜构造，煤岩层走向南北，倾向西，倾角28，地质构造简单，但可能小断层发育较多。2.2水文地质情况分析1206工作面水文地质条件简单，直接充水含水层为煤层上部15米左右K4砂岩含水层，厚度2.35-3.37米，裂隙发育差，富水性弱。煤层下部太原组含水层主要为L5、L4、K2。据16号孔及火山精查区的541号孔水文资料，单位涌水量为0.000190.0690L/s.m，渗透系数0.00720.

13、71m/d，水位标高789.40811.6m，开采2煤层所受的水压为0.3540.766Mpa，经突水系数计算，工作面掘进2煤层不受太灰水突水的威胁。奥陶系石灰岩在井田内处于深埋区。井田内无抽水试验资料，据中兴矿16、17号孔及清徐详查区SK6号孔水文资料，奥灰岩溶不发育，富水性弱。钻孔单位涌水量仅为0.000070.0015L/s.m，渗透系数为0.0000210.0037m/d，水位标高814.7m。开采2煤层所受的水压为0.6070.797Mpa,故煤层属带压开采，其距奥灰较远，且中间有数层隔水层，在无构造及导水陷落柱导通的情况下，经突水系数计算，工作面掘进2煤层不受奥灰水突水的威胁。本

14、工作面东临1204工作面（未掘）；南至一采区皮带巷；西部为未采区；北至井田边界保安煤柱即寨上井田未开发，并且工作面2#煤层埋藏较深。因此，工作面不受小窑及采空积水的威胁。为保证安全生产，坚持“有掘必探”的规定和 “物探先行、钻探验证“的原则，特编制探放水设计，对可能存在导水构造进行探测。三、探放水设计为了防止水患事故的发生，必须坚持“有掘必探”的规定和 “物探先行、钻探验证“的原则进行探放水，并严格执行允许（停掘）通知单制度。通过此次探放水达到目的：1、查清工作面是否存在影响安全生产的隐伏含水构造。2、消除区内存在的水患威胁。3.1、物探设计（1）、物探目的为落实好山西焦煤“有掘必探”的规定和

15、推行“物探先行、钻探验证”的综合防治水措施，因此，我矿决定对1206掘进工作面应用TEMHZ75矿用瞬变电磁仪和TEMJF50矿用隔爆兼本安型发射机（大功率）组合对掘进迎头进行超前探测。每掘进60m进行一次超前探测。 （2）、仪器及参数设置每次探测使用TEMHZ75矿用瞬变电磁仪和TEMJF50矿用隔爆兼本安型发射机（大功率）组合及配套设备。采用重叠回线组合装置，发射和接收采用边长1.5m的正方形线圈，发射线圈匝数4匝，接收线圈匝数40匝。供电电流档为50A，供电脉宽10ms，采样率16S。大功率观测起始时间200-149000S。每个测点采用30次叠加方式提高信噪比，确保了井下原始数据采集的

16、可靠性。（3）测点布置及探测方法每次在掘进头做超前探测瞬变电磁法勘探试验布置3条测线，呈扇形展布；在掘进头布置11个测点，在距掘进头两帮5m处各增设1个测点，共计13个测点（图1），每个测点向三个方向探测，分别为仰角45、水平0、俯角45。通过在掘进头移动发射/接收线圈，形成3幅超前探测的实测剖面，分别为掘进头前上方45仰角探测扇形剖面（顶板）、掘进头前方探测扇形剖面（顺层）、掘进头前下方45俯角探测扇形剖面（底板）。图中蓝色区域为低阻异常区。此方法每次有效探测距离为150米。 12 13 图1 掘进头施工线框摆放角度及测点布置示意图（4）探测技术要求1、利用瞬变电磁仪进行超前探测时，工作面内

17、必须停止生产，停电。2、由于此探测方法容易受低阻体（采煤机械，金属管路及巷道积水）的干扰，需要队组人员在探测前保证巷道内材料堆放整齐及时排除积水，综掘机一般要距工作面迎头10米左右，以免影响探测结果的准确性。3、每次探测需要工作人员5-6人。4、仪器在每次探测前工作人员应仔细检查仪器，保证仪器的正常运作。5、仪器运输时，应尽量避免其处于强烈振动的环境中。6、仪器安装前，必须先连接好接收和发射线圈，然后开机，再进行参数设置；探测结束后，先关机再拆线。7、探测时，线圈要始终保持一个平面，并且尽量使线框离地30-50cm。8、在施工过程中移动线圈时，要盘起线圈，用手提着移动，切不可拖拽接收/发射线圈

18、，以免造成线圈外皮破损。9、如在探测过程中发现采集的数据有异常时，必须重新采集，探测2-3个测点后必须保存。10、导出、处理资料数据时，需要进行校正或剔除受干扰的测量数据，然后提交探测报告。3.2钻探设计（1）钻探目的为了落实好山西焦煤“有掘必探，有疑必钻”的规定和坚持以“钻探为主，物探为辅”的方针，采掘工作面物探不能代替钻探，必须进行打钻探放水的原则，因此物探结束后，根据物探结果分析，将探测区域圈出异常区和正常区，要求对其必须经钻探验证。（2）钻机参数钻机型号：ZDY-1300型； 钻杆：50mm；L=1.5m 钻头：75mm；开孔94mm（3）孔口管的选择及固定方法探水孔必须安设孔口管。根

19、据煤矿防治水规定孔口管的长度定为10米。孔口管必须用水泥注浆固孔，而且必须进行耐压试验，耐压试验不小于4Mpa，稳定时间不小于30分钟。（3）探放水钻孔布置1、物探异常区进行相应的钻探验证时，需根据实际情况另出设计。2、物探正常区进行相应的钻探验证时，探放水钻孔布置如下：探放水钻孔呈扇形布置，每组布置3个钻孔。中孔为迎头正前方，相邻钻孔的夹角为13528，中孔距离90米，斜孔距离分别为90.1米,每次探90米,掘60米，超前距为30米，允许掘进距离60米，帮距3米。探放水钻孔参数表：孔号孔深（m）方位角倾 角备 注190.13582432-011401206运输巷倾角如有变动根据现场重新标定0

20、90001213290.1135280242要求：钻孔终孔孔径不大于75mm。四、钻探技术安全措施4.1、探水前的安全准备工作（1）、探水前对排水设备进行彻底检查，探水过程中要有专人维护、保证正常排水。（2）、探水前对水沟、沉淀池进行彻底清理，保持水流畅通。（3）、要有专人对钻场附近的顶板进行检查维护，避免发生冒顶事故。（4）、探水钻场后方必须有安全躲避硐室。（5）、保证钻场的正常通风，并制定专项检查措施。（6）、钻场附近要安装电话，并保持通讯畅通。（7）安置的排水设施实际排水能力要能够满足现场要求。4.2、钻机运输、安装的安全措施（1）、运输、安装钻机人员，要互相配合好，防止钻机反倒伤人和积

21、伤手脚事故发生。（2）、钻场在稳钻前，应清净浮煤。钻场巷道支护要符合质量要求，禁止有空帮、空顶现象。 钻机要稳牢、稳平。将钻机稳定牢固后，方准开钻。（3）、钻具应统一放在钻场内，禁止在巷道内乱放。4.3、钻机操作的安全措施（1）、钻工上岗前，必须经过培训，学习作业规程并持证上岗。（2）、钻孔必须严格按设计的方位、角度、深度施工，严禁私自变更钻孔参数。（3）、钻孔施工期间，必须有专职瓦斯检查员随时检查钻孔、钻场瓦斯，若瓦斯达到0.8%，应立即通知停钻撤人。（4）、操作钻机人员，要由班组长或有经验的工人担任，另一人跟前监护。钻机操作按扭，应设在距司机工作处不超过0.5m的地方，确保能及时停送电。（

22、5）、每班开钻前，钻机要先试正、反转。钻机开始运转后，任何人不准触摸钻杆及机器旋转部位，防止钻机绞人。（6）、操作钻机要严格执行操作规程。在钻机中，掌握好钻进速度，压力要适当，注意孔内水循环，禁止干钻，避免损坏钻机和发生卡钻事故。（7）、打钻过程中，要严格执行现场交接班制度，现场交清孔内情况和钻机运转情况。（8）、钻孔透水后，要详细观测和记录水情变化。起钻时，工作人员禁止站在钻杆的正后方向。钻杆全部起出后，立即关闭阀门，并向调度室汇报透水情况。（9）、打钻出水后，若水量较大，威胁到巷道内人员安全时，要通知巷道内所有人员和受威胁的其他人员，一并撤出，并迅速向调度室汇报。五、排水路线1206工作面探水点1206运输巷轨道巷中央水仓中央水泵房主斜井地面六、避灾路线1206运输巷轨道巷井底车场行人斜井（材料斜井）地面七、附图1、1206工作面探放水钻孔布置平面图 1：10002、工作面每组探放水钻孔布置平面图 1：1000 3、工作面探放水点钻孔布置剖面图 1：50