新建矿井井底水仓探放水安全技术措施.docx

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新建矿井井底水仓探放水安全技术措施

金沙县禹谟镇大沟煤矿

新建矿井探放水设计

及安全技术措施

编号：

新建矿井017号

工作地点：

井底水仓车场

标高：

+1070m

编制人：

孙立国

金沙县禹谟镇大沟煤矿

2010年10月5日

探放水设计及安全技术措施

说明：

根据《煤矿安全规程》第二百八十五条规定，矿井必须作好水害分析，坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则，特编制《新建矿井井底水仓掘进巷道探放水设计及探放水安全技术措施》，以正确指导安全施工。

一、水文地质条件：

矿井充水因素既决定于水文地质结构类型、岩性、构造发育程度、水文特征，又决定于开拓方式。

1、大气降水：

为主要充水水源，其充水强度与季节和降水强度、持续时间关系密切，大气降水可直接通过开采裂隙、巷道口对巷道充水，也可通过落水洞、漏斗等岩溶负地形惯入地下及裂隙、孔隙渗入地下对地下水的补给来实现对巷道充水。

2、地表水：

区内及临近没有大的地表水体，地表水对矿井建设影响不大。

但冲沟可接受泉水及煤窑水的补给，雨季还有较大面积大气降水汇入，形成季节性沟水，水量较大。

沿东至南东发育的冲沟多切割煤层露头线，冲沟附近的网状、脉状裂隙密集，它们与煤层风化、氧化带直接接触，冲沟水可能沿风化裂隙、老窑以及区内的漏斗、落水洞等渗入或突入矿井，为矿井开采的直接充水水源。

3、地下水：

含煤地层中本身裂隙水在今后开采中直接进入矿坑为直接充水水源。

上覆的长兴组中等含水层，距离今后矿床开采最上部4号煤层仅有25.34-26.89m相对隔水层阻隔，即今后导水裂隙带会影响至长兴组地层。

下伏二叠系中统茅口组强含水层距上部15煤层仅5—8m，由于受P3l底部粘土岩的隔挡，天然条件下，对煤层没有发生直接补给作用。

但开采条件下，由于M15煤层距离茅口组近，在茅口组高压地下水头作用下、以及人为对底板扰动的影响下，可导致矿层底板破裂，使得P2m强岩溶含水层地下突破底板，从而成为矿井突水水源。

因此，要加强探防水工作，以防上述强含水层地下水涌入巷道造成水害。

4、断层水：

本矿区目前未发现较大断层，但在节理裂隙发育地段开采时要注意防水工作。

5、老窑水：

因本矿井范围内老窑“关停并转”期间被炸封，或者废弃时间较长，无法准确查清，仅通过访问调查了解其开采年限，开采深度及开采范围，估算其积水量。

矿区东部煤层露头线一带分布有废弃的老窑6个，开采深度不大（一般100～200m），积储水空间为12779m3；原老系统采空区积储水空间116711m3。

在开采过程中，老窑及老空区积水易进入矿井而成为直接充水水源。

当矿井巷道或采空区与之连通时即溃入矿井，造成突水灾害。

因此，要超前探水，严密注意其变化情况，加强防水工作。

6、相邻矿井：

大沟煤矿的东北面为牌坊岩煤矿，西南面为立新煤矿。

开采的煤层与大沟煤矿相同，具有一些采空区积水。

当开采到煤矿边界时要按规范留好防水煤柱，预防矿井突水事件发生。

现掘送井底主副水仓，其巷道标高：

+1070m，总工程量：

240m，断面S净：

4.8m2，坡度：

3‰，支护形式：

锚喷，全岩。

施工时为防患于未然，必须认真执行“安全第一，预防为主，综合治理”的安全生产方针和“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的水害防治十六字原则，严格按此《探放水设计及安全技术措施》施工，确保施工人员生命及企业财产的安全。

二、探放水安全技术设计：

1、探水钻孔必须成组布置并在巷道前方的水平面和竖直面内呈扇形或半扇形；各钻孔终端位置以满足平距20m为准，煤层内各孔终孔的平距不得小于20m。

2、警戒线的确定：

沿探水线起始位置外退50米设置警戒位置，严禁与探放水无关人员进入钻场；

3、探放水钻孔布置：

探放水位置必须确定探水巷道其边界准确，水压不超过10kPa时严格执行和选择以下参数：

（1）、总探水钻孔的探水线最小距离不得小于40米；

（2）、允许掘进距离：

探水钻孔起始位置允许掘进距离20m，然后停止掘进；

（3）、超前保护距离：

掘进工作面的施工进度掘进到20m后，停止掘进，然后继续进行探放水工作，必须留有20m超前保护距离，以此循环渐进。

（4）、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20米，各钻孔之间角度为30°。

4、井巷通过导水或可能遇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40米，当水压大于2Mpa时按每增加0.1Mpa增加1m。

（2）、其探水设计技术参数同上。

5、探放老空水、陷落柱水时，老空的探水线沿老空积水线或老空边界平行外推60米，其探水设计参数同上。

6、探放断裂构造水和岩溶水等时，探水钻孔沿掘进方向的前方及下方布置，底板方向的钻孔不得少于2个。

7、煤层内，原则上禁止探放水压高于1MPa的充水断层水、含水层水及陷落柱水等；如确实需要的，可以先建筑防水闸墙，并在闸墙外向内探放水。

8、根据我矿新建矿井《开采方案设计》井底水仓掘进工作面的净断面为：

4.8m2，决定将探放水钻孔设计确定为5个，分别布置在巷道底板以上1.0m处，以钻孔中心孔1号为准，其它每一个钻孔平距以0.8m间距，∠30°角度呈扇形向两侧布置。

9、钻孔时深度必须达到40m∕个，允许掘进距离20m，超前保护距离20m。

（详见探放水钻孔布置图）

10、在预计水压大于0.1MPa的地点探水时，预先固结止水套管，止水套管安装闸阀，套管深度不小于15m。

11、在井底大巷每隔20m处，掘送一个能容纳6人以上的躲避硐室，并将“三条生命线”设置到位，当发生水害时施工人员来不及撤到井筒至地面时，人员将全部进入硐室避难。

12、钻孔探到水后，要观测水压、水质、涌水量和估计积水量或补给量，并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。

　13、加强探放水地点的通风，增加有害气体的观测次数。

　14、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。

15、井下探放水必须使用专用的探放水钻机，严禁使用煤电钻进行探放水。

三、井巷透水前预兆：

1、挂红。

因地下水中含有铁的氧化物，在水压作用下，通过煤（岩）裂隙时，附着在裂隙表面，出现暗红色铁锈。

2、挂汗。

当工作面接近积水区时，水在压力作用下，通过煤岩裂隙而在煤岩壁上凝结成许多水珠，但有时空气中的水分遇到低温煤壁也可凝结为水珠。

因此，遇到挂汗现象，首先辨别真伪，辨别方法是拔去表面层，观察新暴露面是否也有潮气，如果煤岩潮湿则是透水征兆。

3、空气变冷。

掘进工作面接近大量积水时，气温骤然降低，煤壁发冷，人一进去就有凉爽感，时间越长越感阴冷。

4、出现雾气。

当巷道内温度较高时，积水渗到煤壁后引起蒸发而迅速形成雾气。

5、水叫。

井下高压积水，向煤岩裂隙强烈积压，与两壁摩擦而发出嘶嘶叫声，说明掘进工作面距积水区已很近，若是煤巷掘进，则透水即将发生。

6、顶板淋水加大。

原有裂隙淋水突然增大，应视作透水前兆。

7、顶板来压底板鼓起。

在地压水压作用下，顶底板弯曲变形，有时伴有潮湿、渗水现象。

8、水色发混、有臭味。

老空水一般发红，味涩；断层水一般发黄，味甜；溶洞水常有臭味。

9、有害气体增加。

积水区向外散发瓦斯，二氧化碳和硫化氢等有害气体。

10、裂隙出现渗水。

水清即离积水区尚远，若出现浑浊，则离积水区已近。

四、探放水前准备的工作：

1、探放水前选择钻具配备：

Ф75mm钻杆80m，泥浆泵1台，合金钻头3个及钻具1套和型号为ZYJ—500∕180架式液压回转钻机一台，其电机功率应≮11KW，其钻探深度≮80m（原说明书标注可达200m）。

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。

3、每次探水时，必须在钻场在处设置标志，并建立挂牌制度，并及时做好探放水记录手册及地面台账。

4、在组织施工前，要求钻探人员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。

5、运送设备的过程中，运输人员应轻拿轻放，避免设备因受力碰撞而受损。

6、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；同时，清理好钻场至水仓的巷道，确保巷道无杂物，并按预计流量修建排水沟，挂好风筒、电缆、管道等。

7、在组织施工前，施工人员加强对钻机附近范围内的巷道支护进行检查，发现巷道支护受损的及不完好的要重新加固，并打好立柱和挡板，保持钻场有足够的安全空间，便于施工。

8、每次开钻前，钻机及其附属设施及各部件间连接要牢固可靠，要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，确保施工的安全。

9、必须将钻机固定稳妥后方可启动钻机进行工作，并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。

五、探放水安全技术措施：

1、钻机钻进时，发现岩（煤）体松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻夹杆等透水征兆时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人员应立即向矿调度室报告，并派人监测水情。

如果发现情况危急时，必须立即撤出所有受水威胁地区的人员，进入安全避难硐室及时躲避，然后采取安全措施，进行处理。

2、探放溶洞或老空积水前，应当分析查明溶洞或老空水体的空间位置、积水量和水压。

探放水孔必须直接钻入水体，并监视放水全过程，核对放水量，直到溶洞、老空水放完为止。

3、钻孔接近老空，预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时，瓦检员必须在现场随时检查空气成分。

如果瓦斯或其他有害气体浓度超过《煤矿安全规程》规定时，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，汇报矿技术工程师采取措施及时进行处理。

4、钻孔放水前，钻探工必须根据排水能力和临时水仓容量，控制放水流量。

放水时，必须由专人监测钻孔出水情况，测定水压、水量并做好记录，若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告矿技术工程师。

5、施工人员要熟知透水前的各种预兆及迹象，发现透水危险及时采取果断措施，立即撤出受水害威胁的人员并经井底车场至主斜井井筒，返回地面。

6、探水工作与掘进作业交叉进行，探放水钻孔终端位置始终要超前掘进工作面迎头40m；为此每班掘进施工前要认真掌握、确认超前保护距离，一旦达到超前保护距离的位置，要立即巷道施工而重新进行探放水工作。

7、在井底车场处设置临时水仓，并保持工作面与临时水仓之间的水沟畅通，并设有与受水患威胁地点相通的防水信号。

8、打钻过程中，要加强通风和瓦斯等有害气体的检查；当钻场附近20m范围内瓦斯浓度达到0.8%，要立即停止打钻，撤出人员，查明原因，进行处理。

9、钻进时应准确判别煤、岩层厚度并详细记录换层深度；每钻进10m或更换钻具时，测量一次钻杆并核实钻孔深度，结束终孔前再复核一次，如有可能应进行孔斜测量。

10、严禁采用放炮方法放水。

正常施工时，必须严格执行远距离放炮制度，其放炮距离不得小于300m并且在各个通道口距工作面300m以外处放好警戒。

严格控制掘进巷道坡度，不准凸凹不平，以免低洼处积水流淌不出去。

11、钻场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。

　　12、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，采取相关应急措施及时进行处理。

　13、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）、在探放水施工中，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。

　14、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。

　15、加强对钻机的安全管理工作，探钻人员不得擅自离开工作岗位，必须做到交接班时不停钻。

16、探放断层水时，孔内有水渗出应进行放水试验；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。

　17、钻孔探到水体后，要观测水压、水质、涌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。

18、探放水巷道应加强遇水征兆的观察，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渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时，立即停止施工，采取措施，同时报告调度室或总工程师，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。

　19、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《煤矿安全规程》中有关规定时，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。

20、掘进施工时，严格执行“三不装药”制度，即“炮眼或掘进工作面有出水征兆不装药”；“超前距不够或偏离探水方向不装药”；“掘进工作面支架不牢或控顶距超过规定时不装药”。

21、加强矿领导下井带班制度。

打钻时必须有一名领导在现场指挥钻探工作，同时安全员、瓦检员也必须在钻探现场，发现有透水征兆或其他异常情况及时采取措施进行处理。

22、避水灾路线：

井底水仓工作面→主井、副井或风井井底车场→各条井筒→地面。

23、加强地面降水防治。

每次降雨时，由安全矿长负责安排有关人员必须及时观测井下水位变化情况，并随时向矿工程师汇报。

24、雨季“三防”期间，矿防汛领导小组必须安排人员及时清理地面沟渠杂物，特别是主、副、风三条井口附近的沟渠，防止地面水倒灌井下。

25、雨季期间每班安全员，应加强注意井口沟渠情况，及时检查水流向井筒渗水情况，观察涌水量是否加大，如有加大时必须向矿总工程师及时汇报。

26、探放水人员必须按照批准的设计施工，未经有关领导审批签字允许，不得擅自改变探放水设计。

27、其他未尽事宜按《煤矿安全规程》及有关规程相关措施严格执行。