1202切眼探放水设计Word下载.docx

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20

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XXX集团XXX股份有限公司XXX县XXX镇XXX煤矿

1202切眼探放水设计及安全技术措施

第一节工程概况

一、工作面基本情况

1202切眼位于一采区东翼二区段，1202切眼作为1202采面回采时工作面，1202运输巷480m开口，以∠NE332°

的方位沿煤掘进上山40m，再以∠NE296°

的方位以K2煤层顶板为巷道顶按中线施工，掘进上山100m与1201运输巷贯通形成1202采面。

二、巷道技术特征

1202切眼为矩形断面，巷道高度1.4m，宽度2.4m，掘进断面3.36㎡,净断面3.36m2。

该巷设计采用DW20-160/100型单体液压支柱+HDJA—1000型铰接顶梁进行支护；

背帮背顶采用长1.0m、Ф100mm的背材支护。

柱距600mm，排距1000mm，铰接顶梁两梁三柱，超前支护：

2根≥4.0m的9#工字钢上铺大板接顶，大板规格：

长2000～2300mm，宽160～200mm，厚≥50㎜，每根绞接梁不少于3根长1.0m、Ф100mm的背材支护。

1202切眼沿煤段断面（梯形）尺寸（表1）

断面形状

净断面

（m2）

掘断面（m2）

净高

（m）

宽

中高

矩形

3.36

1.4

2.4

煤层顶底板岩石性质（表2）

顺

序

区

域

组

煤层

名称

煤层厚度（m）

层间距

煤层夹矸数

稳定性

煤层倾角（°

）

煤种

顶底板岩性

最大—最小平均（m）

顶板

底板

最小

最大

平均

长兴组

K2

1.2

3.2

2.15

19.62~30.63

23.73

1-2

较稳定

8-15

无烟煤

粉砂岩

泥岩

细砂岩

8.85~22.81

12.40

三、掘进方式

掘进施工时采用普通钻爆法施工工艺。

四、工作面通风情况

1202切眼采用压入式通风，局部通风机型号FBDN06.0，功率2×

22kw，风量为380～520m3/min，具有独立可靠的通风系统。

五、矿井瓦斯情况

1、瓦斯等级鉴定：

2010、2011及2012年度瓦斯等级鉴定结果均为瓦斯矿井。

矿井一采区最大埋深最大相对瓦斯涌出量为8.43m3/t，最大绝对瓦斯涌出量为5.33m3/min，二采区最大埋深最大相对瓦斯涌出量为10.66m3/t，最大绝对瓦斯涌出量为6.74m3/min。

2、XXX煤矿k1、k2、k3煤层自然倾向性均属Ⅲ类不易自然煤层、煤尘均无爆炸性。

第二节巷道周围情况

一、地面相对位置及邻近采区开采情况

1、工作面与地表关系

煤层名称

巷道名称

1202切眼

采区名称

一采区

巷道标高

+1998～+2012

地面标高

+2150m～+2300m

地面位置相对位置建筑物及其它

该巷道地表对应为荒山或旱地，其地形比较简单，地表无其他水体和建筑。

掘进对地面设施影响

无影响

巷道位置及四邻采掘情况

该巷道位于主斜井西侧，南面、北面均为未开采的区域或边界，东面为主斜井。

2、巷道与周边关系

该巷在1202运输巷480m位置开口，东为采区边界，下部为未采区，北为1201采面运输巷，1201切眼施工至距1201运输巷待贯通点20m时开始执行贯通措施。

二、巷道地质和煤层情况

1、地质构造

XXX煤矿在地层区划上，位于扬子区黔北川南分区筠连镇雄小区西部边缘地带，该区地层主要特点为：

缺失泥盆系、石炭系、白垩系及第三系；

二叠系、三叠系分布广泛。

该区西侧为昆明昭觉分区威宁小区，其主要特点为：

上古生界分布广泛，发育较全，且泥盆系、石炭系属独山型。

两个分区大致以紫云-垭都断裂为界。

该区域地层系统，见下表。

　区域地层系统简表

系

统

组、群名称、代号及接触关系

厚度（m）

第四系

Q

0-30

侏罗系

中上统

J2-3ch

756-1237

中下统

J1-2zl

267-394

三叠系

上统

二桥组（T3e）

352-399

中统

关岭组（T2g）

314-769

下统

永宁镇组（T1yn）

417-485

飞仙关组（T1f）

403-497

二叠系

龙潭组（P2xn）

长兴组（P3c）

165-220

36-69

龙潭组（P3l）

156-185

峨眉山玄武岩组（P3β）

273-609

茅口组（P2m）

174

栖霞组（P2q）

178

梁山组（P1l）

10-30

志留系

龙马溪组（S2l）

0-38

奥陶系

五峰组（O3w）

0-12

涧草沟组（O3j）

0-14

宝塔组（O2b）

0-52

十字铺组（O2s）

0-34

湄潭组（O1m）

15-317

红花园组（O1h）

8-16

桐梓组（O1t）

38-89

寒武系

娄山关群（∈2-3ls）

313-459

石冷水组（∈2s）

178-227

高台组（∈2g）

16-61

清虚洞组（∈1q）

213

矿区位于可乐向斜北翼，井田构造整体为单斜构造，地层倾角7-15°

，一般10°

；

发现断层的6条走向均为ES或NNE的近走向断层，倾向S或SSE，规律较明显；

落差大于30m的F1、F2、F3断层有三条,F1、F3均位于井田边界一带，对井田内煤层破坏程度较小，F2为走向断层横贯井田对采掘布置影响较大。

井田构造复杂程度属中等构造类型。

2、煤层情况

K2煤层顶板以灰、深灰或浅灰色泥岩及粉砂质泥岩，夹粉砂岩及泥质粉砂岩，薄-中厚层状，波状层理，含豆状黄铁矿及瘤状菱铁质结核，夹3-6层薄煤层，产植物碎屑及根茎化石，和瓣鳃类、腕足类动物化石。

硬度系数f=5-6区内裂隙发育，稳定性一般，平均厚度23.7m。

K2煤层黑色、块状，以亮煤为主，夹少量暗煤，细-中条带结构，阶梯端口似金属光泽，半亮煤。

煤层均有结构，含1-3层夹矸，厚度0.14-0.45m，为深灰色泥岩。

平均厚度2.49m，根据实际井巷工程揭露及钻孔揭露K2全区可采。

K2底板一浅灰色、灰及灰褐色泥岩为主，夹粉砂岩泥岩及逆止粉砂岩，泥岩具鲕粒结构，含少量菱铁质结核，产少量植物根化石及植物碎屑化石，夹0-2层薄煤层不稳定，与K2煤层平均厚度12.4m，如图一。

3、煤层瓦斯情况

煤与瓦斯突出鉴定情况：

根据2013年5月煤炭科学研究总院提交的《k1、k2、k3煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》，本矿突出鉴定区域内的k1、k2、k3煤层均为不突出。

三、水文地质及排水设施设备情况

（一）矿井水文地质情况

1、矿区所处区域自然地理属于云贵高原乌蒙山区，总体为侵蚀溶蚀中山地貌。

地处长江流域，位于乌江水系六冲河上游。

南、北与西三面均以峨眉山玄武岩为界，往东构成条带状的水文地质单元，地下水总流向由西向东流，局部为南北两侧向中部流。

矿区处于水文地质单元地下水的补给区，矿区地表水大多为“V”型冲沟水，以分水岭为界（分水岭为：

对门山-老营盘-老保堡西部山头），北部冲沟流向为西北方向，南部冲沟流向为南。

冲沟流程短，流量受季节性控制明显，大多在雨季时增大，旱季时减小甚至干涸，流量一般小于2l/s。

对矿山而言，区内地下水主要为龙潭组中裂隙水，地层富水性弱，流量小，流量大小随季节变化明显，一般每年5月地下水流量、水位开始回升，6～9月为最高值，其间出现1～3次峰值，10～12月份进入平水期，水位、流量开始逐渐递减，到次年3、4月份降为最低值。

与地表水的动态相比具有一定滞后现象。

矿区老窑主要分布于煤系地层的浅部和煤层的露头部位。

主要开采K1、K2和K3煤层，采深几米至50多米不等，一般为30～50m，多以斜井开拓，沿走向手镐采煤、自然通风，人工排水，多为季节性开采，规模不大，主要供当地居民的生活用煤。

老窑采空区内一般都有积水。

随着近年来国家对煤矿开采的规范与整治，现今区内无证小窑均已停产、封闭，由于小窑均关闭多年，井口全部垮塌，故是否积水及水量多少无法确定。

经计算未来矿井开采至+1944水平矿区范围内正常涌水量为35m3/d，最大涌水量为84m3/d。

根据《煤矿防治水规定》对本矿井的水文地质类型进行划分，+认为本矿属于以顶底板进水为主的裂隙充水矿床，矿井水文地质类型属中等类型。

2、矿井目前矿井涌水量：

矿井汛期最大涌水量25m3/h,正常涌水量为15m3/h。

（二）工作面水文地质情况

1、该巷范围内无含水层、无承压水，预计对该巷掘进无影响。

2、根据1202运输巷和1201运输巷已施工段的水文地质情况分析，预计该巷掘进时最大涌水量0.08m3/min，正常情况下仅出现顶板淋水现象，正常涌水量0.02m3/min。

3、1202切眼掘进过程中预计最大涌水量为0.08m3/min，掘进过程中，遇水后必须及时按照作业规程要求挖设水沟，水沟规格不得小于200×

200mm，水自排至1202运输巷临时水仓，经水泵排出至运输石门自流至+1944水仓。

四、水量水压估算

1、水量估算

该巷范围内无采空区积水和老窖积水，局部可能出现顶板裂隙水，预计最大涌水量0.08m³

/min。

2、采空区水量水压估算

该巷范围内无采空区积水、底板导水从巷道水沟流出至临时水仓，经水泵排出经运输石门排经主斜井进入+1944井底水仓，水压较小，对1202切眼掘进不会造成水害威胁。

第三节探放水原则和目的

一、探放水原则

矿井在采掘过程中要坚持“预测预报、有疑（掘）必探、先探后掘、先治后采”，以及“有疑必停”的探放水原则。

接近积水地区掘进前或排放被淹井巷和积水前，矿井必须编制探放水设计，并采取防止瓦斯和其它有害气体危害等安全措施。

探水眼的布置和超前距离，应根据水头高低、煤（岩）层厚度和硬度以及安全措施等在探放水设计中具体规定。

钻探验证，设计有针对性的钻孔进行钻探，严格按照在巷道前方竖直面和水平面内呈扇形布置探放水钻孔，在迎头前方、左帮、右帮、顶板、底板方向各设计一个探放水钻孔即可，有异常时可增加设计钻孔。

经探水确认无突水危险后，方可向前掘进。

每年雨季后，上部采空区的积水情况都在变化，一定要坚持探放水原则。

区内开采历史较长，长期以来，一些地方小煤窑分布于可采煤层露头附近，形成的采空区较多。

由于地质资料没有提供准确的小煤窑及老空区开采深度和范围，只提供了大至的老空区开采深度和范围，因此，无法确定小煤窑积水探水线的位置。

所以在工作中一定要收集有关资料，确定小煤窑积水位置，以防开采浅部煤层时和小窑、老窑穿透而产生透水事故。

二、防治水措施

井下防治水措施，归纳为“查、探、放、排、堵、截”6个字。

（1）、查：

查明水源和可能的涌水通道，为防治水提供依据。

主要查明以下情况：

1、冲积层的厚度和组成，各分层的透水性、含水性。

2、断层和裂隙的位置及其含水性、导水性能。

3、含水层及隔水层的数量及位置，距开采煤层的距离。

4、查明老窑和现采小窑的开采范围、积水区域的分布。

5、地表塌陷情况，判断是否透水。

（2）、探：

掘进过程中遇到下列情况之一时，必须探水前进。

1、接近水淹的井巷、老空、老窑时。

2、接近水文地质复杂的区域，并有出水征兆时。

3、接近含水层、导水断层、溶洞、陷落柱时。

4、接近灌浆区域或可能出水的钻孔时。

5、打开隔离煤柱放水时。

（3）、排、放：

井下疏干排水。

即在地面或井下打专门钻孔和利用专门疏水巷道进行疏放排水，以降低含水层的水位和水压，并疏干局部地下水。

（4）、截：

即在井下适当地点修筑截水建筑物和留设防水煤柱。

当井下局部地点发生涌水时，利用水闸门，将其截住，不致危及其他地区；

利用防水煤柱将煤层开采区与水流隔离，以保证开采工作安全进行。

（5）、堵：

注浆堵水。

即将水泥浆或化学浆通过专门钻孔压入地层孔隙，浆液在孔隙中扩散时胶结硬化，最终起到加固煤系地层和堵隔水源的作用。

三、探放水的目的及任务

1、探明迎头前方、左帮、右帮、顶板、底板各方位的积水情况并进行疏放，防止1202切眼掘进时发生透水事故。

2、探放老空、老巷有害气体，确保1202切眼掘进安全生产。

炸封的生产井及老窑积水是矿井的主要水害。

老窑多沿主采煤层露头开采，开采深度0～150米，沿倾向开挖。

开采煤层时，老窑长期废弃且积水。

当矿井巷道、采空区、裂隙与之连通时即溃入矿井，造成突水灾害。

超前探放1202切眼掘进工作面正前方及顶板的老空积水和巷道前方未探明的断层水，同时要建立健全1202切眼掘进工作面前期疏放顶板、正前方老空积水和断层所需的排水系统，保证1202切眼掘进时免受水害威胁，实现工作面安全掘进。

掘进过程中必须严格执行“预测预报、有疑（掘）必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则。

依据《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》等规程规定，对1202切眼实施超前钻探，以查明1202切眼及其周边的水文地质情况，解除水害隐患，确保1202切眼掘进施工安全。

四、采用手段与方法

根据本矿客观实际，选用钻探验证的手段进行探放，以循环超前钻探的方法实施1202切眼掘进过程中的探放水工作。

本次探放水选择“钻探验证”的综合探放水措施，针对巷道地质资料严格按照《煤矿防治水规定》的有关钻孔密度设计有针对性的钻孔进行验证；

设计5个能涵盖巷道顶板、底板、迎头正前方、巷道前左帮、巷道前右帮的钻孔进行钻探，出现异常时可在异常区增加钻孔，增加探孔数量根据需要进行设计。

第四节、井下探放水的布置方式

一、探放水钻孔布置方式：

1、超前距、允许掘进距离、帮距和密度的确定

（1）超前距：

a=0.5AL

式中：

a---超前距，m；

A---安全系数，一般取2～5；

取5；

L---巷道跨度（宽或高取其大者）m；

取3.8；

P---水头压力，Mpa；

取0.49Mpa；

Kp---煤的抗张强度，取0.6Mpa。

a=0.5×

5×

3.8×

=14.86m，

为增大安全系数，本矿超前距定为30m；

帮距20m。

二、允许掘进距离

每次探放水钻孔完毕后，以最短的钻孔有效控制距离减去超前保护距离之后剩余的距离。

根据计算，本设计探水钻孔长度80m，超前距30m，帮距30m，允掘距离50m。

图具体设计见附图:

三、探放水起点的确定

根据“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则，井巷掘进开口前就必须先进行打钻探水，确认无水患后再往前掘进并留一定的超前距，掘进到预留超前距位置后停下，再进行探水，依此类推直至巷道掘到位，即探水—掘进—探水。

第五节、探水钻孔孔口安全装置的布设

探放水钻孔应安设孔口安全装置。

孔口安全装置由孔口管、泄水测压三通、孔口水门和钻杆逆止阀。

一、单孔设计

采用金刚石钻头钻进，开孔直径Ф127mm，下入4寸套管，套管长度不小于10m，再下入3寸套管，然后换径Ф75mm，钻进至终孔。

二、孔口安全装置

孔口安全装置由矿自行加工，孔口管为长度10m的φ4寸钢管制做，距离管口30cm处焊接扶正肋骨片，配套规格为厚16mm,60cm×

60cm的钢板中间打孔正好套上钢管，扶正肋骨片四周打4个中间孔18mm的小孔，便于固定孔口安全装置。

三、安装孔口安全装置

①按照钻孔布置图要求确定钻孔的位置、角度、方位后使用钻机打设钻孔，孔径大于孔口管直径1-2级。

钻孔过程中应在钻杆上做好深度标志，钻至预定深度后停钻并将钻内煤尘冲洗干净。

②将孔口管插入孔内在煤壁上做下扶正助骨片周边的4个固定孔口管的眼位标记，然后将孔口管拔出用锚杆钻机打设此4个钻眼。

③安装孔口管，使孔口管与孔壁之间充满水泥浆，并将水泥浆扎实，以保证水泥浆充分凝固。

然后用一次性圆钢锚杆将孔口管固定，使其紧贴煤壁。

④待水泥浆充分凝固后进行扫孔，扫孔深度为5.5m。

⑤扫孔后对孔口管进行耐压试验。

耐压试验使用探放水钻机向孔内注水，水压必须大于采空区积水或预计突水的水头压力并稳定30min后，如孔口周围不漏水，则可以开始施工。

钻杆进10—15m时，重新加固探水安全档板锚杆螺丝。

四、孔口管的安装与固定：

1）选择岩层坚硬完整地段开孔，孔径应大于孔口管直径1～2级，钻至预定深度后，将孔内冲洗干净。

注浆使孔口管（管周围应焊扶正肋骨片）与孔壁间充满水泥浆。

待孔口管周围水泥浆凝固后扫孔，扫孔深度应超过孔口管长度0.5m。

2）扫孔后对孔口管必须进行耐压试验。

试验压力应大于预计水压并稳定30min后，孔口管周围不漏水时，方可钻进。

3）节理裂隙发育，岩石松软或破碎，无条件另选放水地点时，应注浆加固后，再安设孔口管。

5、探放老空积水的超前钻距，根据水压、煤（岩）层厚度和强度及安全措施等情况确定，但最小水平钻距不得小于30m，止水套管长度不得小于10m；

6、沿岩层探放含水层、断层和陷落柱等含水体时，按表1-1确定探水钻孔超前距离和止水套管长度。

表4-1岩层中探水钻孔超前钻距和止水套管长度

水压（MPa）

钻孔超前钻距（m）

止水套管长（m）

＜1.0

1.0-2.0

2.0-3.0

＞3.0

＞10

＞15

＞20

＞25

＞5

7、探放强含水层水或需要收集放水时的水量、水压等资料时，应在孔口管上安装水压表、水门（闸门）和汇水短管等。

8、在预计水压大于0.1MPa的地点探水时，预先固结套管。

套管口安装闸阀，套管深度在探放水设计中规定。

预先开掘安全躲避硐，制定包括撤人的避灾路线等安全措施，并使每个作业人员了解和掌握；

9、钻孔内水压大于1.5MPa时，采用反压和有防喷装置的方法钻进，并制定防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施。

10、孔口装置全部安装完毕，将现场除钻机、钻具外的其它设备、材料清理出现场，对排水水泵及管路进行检查,全部能正常运行排水时，方可与老窑水打透。

放水孔打透后，要及时冲孔疏通煤渣，防止堵孔,疏通后及时关闭闸阀。

第六节、探放水施工与掘进工作的安全规定

1、探放水施工前，掘进工作面必须停止掘进作业。

2、探放水施工前，掘进工作面必须加强支护，保护设备清理巷道，安设管路，防止出水后手忙脚乱，排水措施不到位。

3、探放水施工期间，除施工人员、技术人员及安全监督人员外，其它人不得擅自进入作业地点。

4、探放水施工前，必须将工作面其它非用电气设备（除风机、钻机）切断电源，待施工完毕后，方可重新送电。

5、探放水施工，作业完毕后，必须清理好作业地点，由专业技术人员对钻机进行观察、分析验收后，方可进行掘进工作。

6、掘进工作必须在规定的允许掘进距离范围内作业。

第七节、受水害威胁地区信号联系与避灾路线

一、信号联系

1、钻探地点安设一部电话，保证与矿调度通讯畅通。

2、井下作业人员采用特殊的信号方式，如呼叫、摆灯等。

3、各工作面安装一部防爆电话机。

二、工作面透水后的避灾路线：

1202切眼掘进工作面→1202运输巷→运输石门→主斜井→地面。

第八节、通风措施及瓦斯检查制度

工作面在探放水过程中保持正常通风，通风措施严格执行该掘进工作面作业规程及《煤矿安全规程》的有关规定。

1、坚持使用“三专、两闭锁”锁装置。

2、任何人不得私自停风和拆除、损坏风筒，所有职工要爱护防尘、灭尘、安全监测监控仪器仪表等各种设施。

3、工作面停风时，所有人员必须迅速撤至全风压地点，等恢复正常通风后，经瓦检员检查确认安全无误后，工作人员方可进入作业。

4、所使用的局扇必须安装风电、瓦斯电闭锁。

瓦斯探头T1安装在工作面5m内，T2安装在回风巷距出风口10-15m处，T3在电器设备附近，分站安装在进风口。

探头报警瓦斯浓度T1、T2大于等于0.8%Ｔ３大于等于０.3％，断电瓦斯浓度Ｔ１大于等于1.0％，Ｔ２大于等于1.0％，Ｔ３大于等于０.５％，复电瓦斯浓度Ｔ１、Ｔ２小于0.7%，T3小于等于0.3%，断电范围为掘进巷道内非本质安全型电气设备。

掘进机机载监控探头断电、复电、报警浓度同工作面探头一样。

5、必须加强通风和瓦斯管理，保证工作面有足够的风量，由通风科负责派瓦检员检查瓦斯。

6、在施工过程中，发现有瓦斯突出、喷出或浓度增大等现象时，必须立即停止作业，并切断电源，撤出人员，及时汇报矿调度室，在未得到许可令前，严禁人员进入工作面。

第九节、防排水设施

矿井+1944井底主水仓有效容量为408m3,副仓有效容量为331.5m3；

主排水泵型号为80D-30×

8型，功率55kw流量55m3/h，扬程230m，一台运行，一台备用，一台检修；

采用双回供电，可保证工作水泵和备用水泵同时启动。

排水管路管径为Φ159mm，壁厚4.5mm的无缝钢管两趟，一趟工作，一趟备用，排水系统满足设计要求。

工作面涌水时经工作面（水泵抽排）→回风斜井→井底大巷排水沟排至+1944井底水仓，水仓经Φ159mm排水管路从副斜井排出地面。

第十节、水情及避灾联系汇报制度和灾害处理措施

1、水情及避灾联系制度

（1）工作面透水后，由带班班长或瓦斯员指挥工作面人员有秩序的迅速退出工作面，并根据水害情况用工作面或其它地点电话及时通知矿调度室。

调度室利用电话通知其它作业地点人员撤退。

（2）矿调度室接到报告后迅速通知矿领导，及时通知井下各地点人员撤退，沿避灾路线出井。

（3）工作面出现大的透水事故无法处理时由矿领导及时通知与我矿签订救护协议的矿山救护大队进行处理。

2、灾害处理措施

（1）必须先了解出水的地点、性质、估计突出水量，突水后水涌出量影响范围，补给水源是否有地面水源。

（2）掌握灾区范围，事故前人员分布，矿井中有生存条件的地点，进入该地点的可能通道，以便迅速组织抢救。

（3）按积水涌出量，组织强力排水，同时堵塞地面补给水源。

（4）加强排水和抢救中的通风，切断灾区电源，防止将采空区积聚的瓦斯引爆或突然涌出等其他有害气体。

（5）排水后侦察、抢救中，要防止冒顶、片帮或二次透水。

（6）搬运和抢救遇难者，要防止突然改变伤