轨道大巷探放水设计Word文件下载.docx
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2、构造
井田内主体构造以宽缓褶皱为主，井田断层发育稀少，未发现岩浆侵入体。
井田地质构造属简单型。
3、煤层
本井田含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。
太原组地层厚69.63-119.83m，平均92.20m，含煤9层，分别为4、5、6、6下、7、8、9、10、11#煤层，其中10#煤层为基本稳定可采煤层，6#为局部可采煤层，6下为零星可采煤层，其余均为不可采煤层。
山西组地层厚22.78-66.37m，平均40.14m，含煤4层，分别为2、2下、3上、3#煤层，其中2#煤层为局部可采煤层，其余均为不可采煤层。
煤层的特征：
该施工巷道位于10#煤层中；
该煤层位于太原组下段上部；
上距K2灰岩11.29m左右，下距K1砂岩平均20.61m。
该煤层当地俗称大炭，相当于灵石霍县区的大炭及崔家沟井田的大炭层位。
上距6#煤层32.34-62.09m，平均45.64m，煤层厚度0.51-2.15m，平均1.65m。
煤层结构简单，含矸0-2层。
煤层顶板为砂质泥岩，底板为泥岩、粉砂岩、砂质泥岩。
属基本稳定可采煤层，局部有采空。
四、矿井水文地质条件
本井田属黄河流域，汾河水系，井田内无常年性河流。
井田内较大的沟谷有杏圪塔沟、庙沟，仅为季节性河谷，雨季在沟谷中有短暂山洪通过，往南汇集于汾西县境内，最后流入汾河。
1、区域主要含水岩组
按其含水介质可分如下四个类型：
①碳酸盐岩类含水岩组：
本类型含水岩组包括寒武系——奥陶系中统的一套灰岩、泥灰岩、白云岩等可溶岩，在东部、西部和北部大片出露，富含岩溶水，是区内最主要的含水层组。
单位涌水量q=0.000436-0.14L/s·
m，渗透系数k=0.0021-0.3306m/d。
为含水性小—含水性中等的含水层组。
水质为HCO3·
SO4—Ca·
Mg型淡水，微硬，PH值为7.9。
②碎屑岩夹碳酸盐岩类含水岩组：
本类型含水岩组由上石炭系太原组砂岩、泥岩、煤层及几层石灰岩组成，为一套海陆交互相沉积。
含层间岩溶裂隙水，富水性的强弱取决于岩溶与裂隙发育程度。
一般在接近地表露头处岩溶裂隙发育，以岩溶含水为主，含水性较好。
随石灰岩埋深的增加，岩溶裂隙发育程度减弱，逐渐以裂隙含水为主，含水性减弱。
K2、K3为煤层的直接顶板，K4与下部煤层也很近，是各层煤的主要充水含水层，对矿井充水有重要意义。
三层灰岩单位涌水量q=0.00037-1.734L/s·
m，渗透系数k=0.0036-6.92m/d，属含水性小—含水性中等的含水层组。
③碎屑岩类含水岩组：
主要包括二叠系山西组及石盒子组的一套以陆相沉积为主的碎屑岩类，本类含水层以风化裂隙水为主，裂隙发育程度受岩性、深度和构造影响，裂隙水除少部分沿构造破碎带向深部运动外，其余排泄于地表沟谷之中。
单位涌水量q=0.002-0.779L/s·
m，渗透系数k=0.0052-1.138m/d，属含水性小—含水性中等的含水层组。
④松散岩类含水岩组：
主要为第四系松散沉积物。
为区域主要含水层之一。
其中较有意义的含水层为Q4，呈带状分布于汾河及其支流，含水层为透水性强的砾石层或砂层，其上下覆以粘土层，出露泉水较多，富水性因地而异，为农田灌溉及生活用水的主要来源。
第四系含水层据抽水试验q=0.091-2.94L/s·
m，k=0.398-29.1m/d。
主要接受大气降水补给，向地表水系排泄，有时也向基岩含水层排泄。
2、区域主要隔水层
①中石炭统泥岩、铝土质泥岩隔水层
中石炭统泥岩、铝土质泥岩隔水层主要以泥岩、铝土质泥岩组成，分布于碳酸盐岩类含水岩与碎屑岩类含水岩之间，为其天然隔水层。
②碎屑岩类层间隔水层
碎屑岩类层间隔水层以泥岩类塑性岩石组成，分布于各类含水层砂岩、灰岩之间，在垂向上使含、隔水层组合成平等复合结构，含隔水层处于分散间隔状态，含水层间的水力联系被其间的隔水层所隔，形成独立的含水体系，地表沟谷切割处常沿隔水层顶板出露泉水。
五、矿井充水因素分析
根据井田地质、水文地质条件和矿井开拓，本矿坑充水因素可分为自然因素和人为因素两种。
1、自然因素
自然因素包括大气降水、地表水、地下水。
大气降水、地表水虽然对矿坑充水影响不大；
因井田内地势总体为中部高南北低，大气降雨沿东南向沟谷流出区外，井田内无常年性河流。
以井田中东部黄土梁分水岭为界，南部属道美沟上游支沟，北部属富家滩沟上游支沟，沟谷中平时干涸无水，仅在雨季有洪水流过，南经道美村、北经富家滩汇入汾河。
井田具有良好的排洪泄水条件，大气降水仅有极小部分沿裂隙渗入地下转为地下水。
地下水主要为:
井田位于郭庄泉域中部，属区域岩溶水径流区，深层地下水总体流向为由北向东南。
二叠系砂岩孔隙水在裸露区接受大气降水补给后，一部分沿层面裂隙下渗补给下覆太原组砂岩、灰岩裂隙岩溶含水层，一部分在基岩出露区以下降泉形式排泄在沟谷中。
2、人为因素
主要指开采后采空区顶板冒落，形成冒落带和导水裂隙带，10#煤层导水裂隙带最大高度50.29m，平均41.2m。
它们是矿井涌水的人工通道。
据资料，矿区2、6#已大部分采空，估计会有积水、积气，因此会威胁矿井。
六、矿井涌水量预测
据水文类型划分报告提供，采用富水系数法预测涌水量。
矿井实际生产能力达到600Kt/a时，矿井正常涌水量为33m3/h（800m3/d）,最大涌水量为50m3/h（1200m3/d）.
七、井田周边煤矿水患调查分析
通过调查，元富煤矿北、西邻山西灵石国泰宝华煤业有限公司井田，南邻山西梅园华盛能源开发有限公司井田，东部无矿区。
相邻各矿均在各自界内生产，开采10#煤层，因此当矿井开采至井田边界时应按规定留设保安煤柱，并进行探放水，以防造成水害。
八、井下水患的预测预报
本矿所属井田构造以宽缓的褶皱构造为主，区内断层发育较少，构造裂隙发育较微，各含水层夹于厚度大而多的隔水层中，彼此水力联系不大；
矿井涌水主要来源为井筒渗水和顶板裂隙水；
不受奥灰水影响；
因井田2、6#均已采空，10#煤层有部分采空，采空区内均有积水，对矿井开采有一定的影响，因此本井田主要充水水源为采空积水，故可知井田内水文地质条件属中等型。
井田内巷道掘进前采取“物探先行、化探跟进、钻探验证”的综合探测手段，摸清矿井水文地质情况，严格执行“探掘分离”等井下探放水规定；
钻探前安装好排水设备，做好排水工作，清挖排水沟等措施。
矿技术人员按要求做好水文地质预测预报工作，发现异常问题及时汇报处理。
第三节物探
工作面每次钻探前对工作面采用TEM瞬变电磁仪进行物探，探测距离100米，物探完成后，由防治水办公室负责物探成果分析报告的编制，并由矿总工程师牵头组织矿相关部门进行审批、评价后，存档备案；
通过瞬变电磁仪物探成果分析报告显示，本工作面无低阻异常区，分析数据可得出无水患；
如遇异常情况，由煤矿总工程师牵头组织矿相关部门进行会诊，拿方案、定措施，并采取钻探手段对工作面内隐伏地质构造及赋水情况进行查明，并制定针对性的安全措施
第四节探水工作面现状
一、巷道名称
轨道大巷。
二、巷道用途
为全矿井的所有工作面生产期间的材料运输、通风、管线敷设、行人等需要。
三、巷道设计及四邻关系
巷道设计长度：
3000m。
服务年限：
约17年。
该巷道位于运输大巷西侧，南、北、东部临近均无采空区。
为矿井的开拓巷道，沿10#煤层顶板向南掘进，方位174°
17’，坡度0-12°
左右，锚网喷联合支护，矩形断面,断面尺寸4.0×
3.0=12.0m2。
工作面的遇低洼处有积水时安设水泵排水至大巷排水沟沿坡度自行流出。
四、巷道水文地质
巷道上部根据水文地质类型划分报告充水性图显示分析，该巷道不受采空区积水威胁。
根据揭露的巷道分析，
施工区域内会有小的断裂和褶皱、陷落柱等构造。
煤岩层稳定、富水性和透水性弱。
第五节钻孔布置相关技术要求
一、钻孔设计
（一）、根据防治水规定要求，正常情况下，执行“有掘必探、先探后掘”的原则。
该巷道沿着煤层顶板掘进，钻孔沿煤层顺巷道掘进方位布置成“小夹角”扇形；
钻孔长度80m（帮眼83m），允许掘进长度50m，超前距保持30m。
由于该巷道与运输大巷留有保护煤柱间距30m，运输大巷已超前轨道大巷掘进50米，运输大巷掘进时对两帮已钻探，所以巷道钻探时不再对左帮探水，单组钻孔3个。
具体钻孔参数见附图
（二）、当物探出现有异常区时，采取钻探的方法对异常区进行验证，查清异常区情况，消除隐患。
当揭露地质构造（如断层、陷落柱）时要根据构造的要素进行有针对性的编制钻探设计，摸清构造的形态及是否导（通）水情况，并要定期观测构造附近及边缘是否有涌水出现或异常征兆。
钻探验证时在帮距20m范围内按终孔间距不大于3m设计钻孔，钻孔长度80m（以直线距离最短孔为例，其他各孔随角度的变化增长），单组钻孔9个。
二、设备选型及钻进方式
①设备选型
选用ZYJ-420/200型架柱式液压回转钻机或ZLJ-350型煤矿坑道钻机。
参数如下：
设备型号
电机功率
设计钻进长度
钻头直径
台数
ZYJ-420/200
15KW
200m
Ø
65mm
2
ZLJ-350
7.5KW
1
②钻进方式
选用ZYJ-420/200型架柱式液压回转钻机，按照设计标定钻孔方位、倾角施工，钻探时每钻探80m确认无任何问题后，方可逐根撤出钻杆，重新布置钻机，调整方向进行钻进，按设计孔数、深度全部钻探完毕无任何问题后方可将钻探设备撤出工作面以外宽敞处码放、掩盖好；
所有的钻孔验收合格后方可通知掘进队进行掘进作业，掘进时允许掘进50m，留足30m超前距停掘，然后再次安装牢固设备进行钻探，必须确保掘进迎头距每次钻探终孔不少于30m的钻探超前距。
每次钻探、掘进时要严格执行“探掘分离”制度，并要控制好掘进进尺，确保安全生产。
当钻探异常区、老空区时开孔直径为89mm，无芯钻进11m后，将钻孔内冲洗干净，下70mm套管10m，套管壁厚不低于5mm，外露不少于0.3m，便于安装闸阀及水压表。
套管外壁加焊三道钢筋制作的肋骨从低部螺旋绕式至顶部，将套管插入钻孔，孔口焊接高压法兰盘，并配备中压闸阀、压力表、泄水短管，用水玻璃和水泥浆进行孔口管壁注浆，固定封死，并在孔口管的上方留设一个小水管，然后开始注浆。
待小水管溢出浓水泥浆后，将水管封死，再继续注浆，当孔内压力达到1.5Mpa时停止注浆。
7小时后扫孔至孔底，并钻进0.3-0.5m，进行耐压实验，当压力达到1Mpa时，稳定30分钟，若孔口管四周不漏水，方为试压合格。
然后安装好高压水闸门、压力表，用钻具钻按设计进行钻探。
套管开孔直径：
89mm
套管直径：
70mm
设计止水套管长度：
10m
钻孔终孔直径：
预计设计钻孔水压0.5Mpa
③注浆安全技术要求
1、套管与孔壁之间使用TBW—50/15型注浆泵注浆封堵，注浆液采用500#水泥与水玻璃配制而成，注浆液配比为：
1:
0.5,注浆压力为1.5Mpa。
2、配制注浆液前应先向铁桶内加入适量的水，然后慢慢加入水泥边加边搅拌，搅拌均匀后，再加入水玻璃，拌好后即可注浆。
3、注浆人员不得站在注浆眼的正前方，要站在注浆眼的一侧，注浆时应注意吸浆笼头情况，防止吸浆笼头被浆液堵住。
4、负责注浆孔的人员要时刻注意管路内的压力变化，当孔内压力达到1.5Mpa后停止注浆。
5、注浆结束或中途出现问题时，应先停泵再关住孔口的阀门，打开泵上的卸压阀让浆液回入桶内，卸压后再进行处理。
6、注浆作业时应加强现场管理，分工明确，责任到人，保证注浆工作的顺利进行。
第六节探放水组织机构及防排水
一、成立探放水领导组
1、领导机构
组长：
唐计生（矿长）
副组长：
任德珍（总工）
成员：
唐计忠师安平张俊蓬付成东
林瑛唐廷喜范华
2、探水队人员
探水队队长：
孟庆亮
探水队成员：
任昭燕王祖敏田道乾王兴瑞杨春文
涂善军戚勇牛玉更孟庆忠刘庆贺
任俊红张乃永张涛王加坤
指挥部办公室设在调度室。
3、指挥部职责
①、指挥部负责探放水过程中的人员安排及总体部署。
②、定期召开专题会议，结合实际情况对方案进行审核和补充。
③、方案由矿长和总工贯彻执行，组织全体员工进行学习，未学习的员工不得入井从事探放水工作。
4、总指挥、副总指挥及成员职责
①、矿长是探放水工作的主要负责人，负责探放水设计方案中各工序的安排及措施的落实。
②、总工程师在总指挥的领导下，负责探放水工作的技术工作，分析技术资料，做好探放水技术指导工作。
③、安全矿长负责掌握探放水过程中的安全事项，按探放水设计方案，指挥探放水人员组织探放水工作。
④、生产矿长负责落实探放水过程中的物资供应及后勤保卫工作，协调各部门之间的关系。
⑤、安全科长负责搞好探放水过程中存在的安全隐患，随时向指挥部报告探放水情况。
⑥、通风队长负责搞好探放水过程中所需要的“一通三防”各种资料，整理放水过程中“一通三防”方面的记录，掌握探放水过程中的风量、风压、瓦斯、二氧化碳及各种有害气体的变化情况。
⑦、机电科长负责处理探放水工作中的电器故障，保证探放水工作中一切机电设备可靠运行，防止一切事故发生。
⑧、现场总指挥、副总指挥负责探水现场的指挥和技术指导工作。
二、防排水情况
①矿井在副井井底附近设有主、副水仓，主、副水仓有效总容量达1532m3,其空仓量经常保持在总容量的50%以上。
②中央水泵房硐室设有三台D46-30×
6型多级离心式水泵，额定流量为46m3/h，额定扬程为150m；
配套电机YB200L2-2型防爆电机，电压660V，功率37kW，转速2950r/min。
矿井正常涌水时为1台工作，1台备用，1台检修；
最大涌水时为2台工作，1台备用。
③主排水管路设2趟Φ108×
4型无缝钢管，沿副斜井敷设至地面水处理站。
④排水沟：
在轨道大巷内布置一条排水沟，水沟规格0.4*0.4m，混凝土浇筑，与主副水仓连通。
⑤掘进工作面掘进时要随着巷道的延长及时敷设供风、供水、排水管路各一趟，排水管路采用Φ108型无缝钢管。
⑥钻探作业前机电部门要准备两台有足够扬程的水泵在地面检验合格运转正常后，由施工单位运到施工地点在低洼处做临时水仓，作为钻探时污水排出后及时从巷道内排走。
第七节安全技术要求
一、准备工作
①、供电方面准备
供电电源：
主供电电源均引自南关110KV变电站10KV专线，备用电源引自段纯35KV变电站10KV专线；
主供电电源通过LGJ—240架空线路引入，供电距离6.5km，备用电源通过LGJ—240架空线路引入，供电距离8.0km。
电源经各级配电点开关导至工作面供电器设备使用。
②、钻探前的准备工作
1、施工前必须了解探放水设计的目的、任务、施工方法与质量要求，认真学习安全措施。
2、钻机下井前机电部门必须认真检查维修，确保钻机完好，构件齐全、运转正常、灵敏可靠，作业时机电部门必须派钻机维修工跟班作业。
3、掘进工作面采用局扇通风，直径600mm的抗静电阻燃胶质风筒，在探水期间加强检查维护，确保正常通风。
4、探水前通往水仓的水沟清挖干净，将巷内的积杂物清理干净，确保排水及退路畅通无阻。
5、钻探工作分3班进行，每班不得少于6人，其中有一名负责人、一名技术人员、一名电工亲临现场，依据设计确定钻孔的位置、方位、角度深度等，负责观察记录钻探及水量情况。
排水方面的准备工作.。
6、钻探开始前，瓦斯员首先检查瓦斯，同时当班负责人、现场指挥员都必须在场。
7、在探水前把探水所用的风筒、管路、电缆、管路、阀门、木料等设施、设备、工具、材料都备好，存放在工作面附近指定地点。
8、钻探作业所用的所有电器设备防爆性能完好，保护齐全，灵敏可靠，杜绝失爆现象。
③、钻机的运输、安装、拆卸
1、钻机要使用专制的平盘车运至作业地点，钻机在车盘上必须使用铁丝或倒链捆绑结实，不准超长、超高，拆下的螺钉等零件，要用有盖的箱子装好，易于丢失的零件要由钻工自带，不得装车。
2、在拆卸搬运时，设备的气孔、油眼必须堵严，各连接螺栓、螺母、轴座、销子等应装回原处，拆卸部件时必须使用专用工具，不得使用锤子敲打。
3、下山提升时人员要躲在躲避所内，严禁下山内有人；
要与司机联系好，要缓慢匀速下放，不得速度过快。
4、井下搬卸时，钻机要用绳子或铁丝捆牢，用倒链拉起，然后将平盘车推出，轻轻放下，要有专人统一指挥，行动一致。
搬运时严禁下方有人。
5、安装前要清除浮煤、矸石，整平底板，设置地梁木，选择适当的位置安装钻机。
6、安装时要摆正钻机架，先将钻机稳固在底梁木上，紧固好螺栓，然后在底梁木的四个角上打锚杆或安设地锚固定牢固，四角打上立柱及戗柱，紧固好螺栓，立轴要对准钻位。
7、拆卸时拆下的螺丝等零件，要用有盖的木箱或铁箱装好。
易于丢失的零件由钻工自带，不得装车。
8、在拆卸搬运时设备的气孔、油眼必须堵严，各连接螺栓、螺母、轴座、销子等应装回原处。
装卸设备时，应用专用工具，严禁用锤直接敲打。
④、井下钻场必须具备的安全设施条件
1、工作人员进入钻场必须首先检查钻场周围的支护、顶板、工作面及两帮的安全情况是否良好，如有不安全因素，不得工作。
2、钻场应设通讯电话，能够与调度室直接联系并保持畅通。
3、钻场要有排水设施或挖好排水沟，保持通畅。
4、探水人员应备有自救器。
二、钻机操作注意事项
探放水工必须具备钻探技术基本知识，或经专门技术培训，经过考核，并有合格证，方许上岗操作。
2、操作钻机，要严格按照钻机的技术要求和说明书进行。
3、操作步骤要严格按探水操作规程操作。
4、探放水作业人员必须熟知预防灾害的措施和井下避灾路线。
5、在钻孔过程中，若发生钻杆变形或卡钎，应立即停钻检查，能否退钻或是否遇到硬岩卡钻，还是由于磨钝或崩片等情况，都要按具体情况做相应处理。
三、探水时应注意事项
正式开钻后，要密切注意迎头的变化情况，发现异常，要立即采取措施，以防止突水或发生其它事故。
为此在施工中特别注意以下事项：
1、在钻探过程中应时刻注视钻孔情况，发现岩（煤）变软，或钻眼中水压加大、水量突然增加等异常情况，必须停止钻探，但不要移动或拔出钻杆，要立即向矿调度室汇报，并派人监视水情，情况紧急时，必须立即撤出所有受水威胁的人员。
围岩松软，钻进突感轻松，一般接近水源，这时，应再次检查防水设施是否完善，排水设施是否可靠，发现如果是巷道内有片帮来压时，要检查巷道支架是否牢固，以防冒顶伤人。
顶钻一般是水压大的表现，此时切不可移动钻杆，应马上将钻杆固定，否则高压水可能将钻杆顶出，碰伤人员，造成透水事故。
2、当探水孔深度小于5m，孔内大量出水，说明距涌水区已很近，如果孔内水压很大，水喷射很远，必须马上将钻机钻杆固定，在巷道正前方打牢点柱，人员应尽快撤离现场，选安全地点进行探放水，放水过程中如发现钻透地区无水时，应立即检查有害气体。
3、探水钻机的附近不得站人，以防高压水将钻杆顶出伤人，或手把翻转打人。
4、钻孔接近探水区域，预计可能有瓦斯或其它有害气体涌出时，必须有瓦斯员、安全员在现场值班，检查气体成份，发现异常，立即进行处理。
四、探水后掘进措施
1、在掘进过程中，应随时丈量巷道实际距离，探水地点做好标记，及时核实允许掘进安全距离，防止实际掘进距离超过允许的掘进距离，以保安全。
2、由于探水孔呈扇形分布，控制面积较大，但是随着巷道的前进，探水孔的间距离会越增大，巷道有可能进入两钻孔之间的空白区（即探水盲区），积水位置可能被漏掉，在这种情况下，掘进巷道可用长钎子对正前方或斜方打眼补钻，防止意外。
3、在掘进过程中，如果打炮眼（沿钎子方向外流水，水压大时，钎子不能拔出，并加以加固）或遇顶底板、煤层潮湿，有水向外渗出时，应及时停止作业，另做探放措施。
五、放水措施
1、探明水源后，设法将威胁矿井的水流有计划、科学地放出，在水压不大的情况下，可直接利用探水孔放水；
如果水压较大，可另打放水钻孔放水；
在打放水钻孔时，孔口要设置直径为65mm，长度为10m的套管，套管上有放水阀门，带有止动光环的套管用混凝土固定在岩（煤）中，钻杆通过套管工作，达到了控制水的目的。
2、放水时，根据排水能力的大小用阀门控制放水量，并派专人监视放水情况，记录放水量，发现异常及时处理。
3、放水时，要时刻注意水量变化情况，当放水孔停止出水时，要分析情况，如果顶孔、底孔都不出水，应在底部打深眼放水；
深眼无水，方可继续掘进。
4、放水时，瓦斯员必须认真检查瓦斯和其它有害气体，防止H2S、CO2、CH4等气体溢出或设瓦斯检测报警仪。
5、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，以防止有残留积水。
六、透水事故的处理措施
1、掘进工作面如有巷壁发潮发暗，“挂汗”，空气变冷，顶板淋水增大，底板鼓起并有水叫，并伴有H2S、CO2等气体溢出，这都是透水前兆，说明工作面已接近水源，此时应立即停止作业，报告调度室。
2、探水区透水时，现场人员向调度室汇报的同时，尽可能就地取材迅速加固工作面，如打木垛或密集柱，堵住出水点，防止事故扩大，如来不及进行加固，现场人员应按避灾路线有组织地以最短路线进行撤退，切勿进入独头巷道，万一没有时间撤出地面，可以暂时找一地方避难待救。
3、矿领导接到透水报告后，应立即通知上级有关部门和矿山救护队，同时根据事故性质和可能波及地区，通知险区有关人员撤出，关闭水闸门，井下所有排水设备全部启动进入工作状态，配合矿山救护队进行营救遇难人员。
七、其它安全措施
1、探水前，通过敲帮问顶，对避灾线路内巷道进行认真检查，必要时加强支护。
2、探水工作面要加强顶帮支护，对有失效的锚杆、锚索进行补打，设置防止高压水冲跨巷壁及支架的点柱或挡板。
3、入井人员必须佩带自救器、便携式瓦斯报警仪。
4、严格执行入井检身制度和出入井人员清点制度。
5、绞车司机必须24小时值班，严禁擅自离岗。
值班期间，把钩工随时通知井底人员，可能需要提升或下
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