1206工作面探放水设计.docx
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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（Ⅱ）五台山块隆（Ⅲ）古交向斜地块西部（Ⅳ）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。
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N40°W，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N40°W～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N55°E，倾向SE，倾角70°，落差5～10m，井田内延展长约1550m。
未发现有导水断层。
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，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/s·m，渗透系数0.002875m/d，水质类型为HCO3•SO4～（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/s·m，渗透系数0.00718m/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/s·m，渗透系数0.00039m/d，当含水层的单位涌水量小于0.001L/s·m时，就可以视为隔水层，而此含水层组单位涌水量仅为0.001L/s·m的1/4，可以视为隔水层。
水质类型为HCO3～SO4～（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2、3、4、8、9号煤层，2号煤层底板标高为680.00～820.00m，3号煤层底板标高为680.00～820.00m，4号煤层底板标高为680.00～810.00m，8号煤层底板标高为620.00～750.00m，9号煤层底板标高为600.00～720.00m，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+0.1079L=0.7007+0.1079×160=17.96m
L——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440.00～680.00mm，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/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X＝4169591～4170480，Y＝19601086～19601266，地表出露二叠系上石盒子组地层，地面标高1250～1300m，工作面标高735～754m，盖山厚度496～565m。
本工作面掘进山西组2＃煤层，上距1＃煤层2.1-2.9m左右，其岩性为灰黑色细砂岩，煤层厚度1.15～2.1m，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2°～8°，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２＃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。
２＃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0.00019—0.0690L/s.m，渗透系数0.0072—0.71m/d，水位标高789.40—811.6m，开采2＃煤层所受的水压为0.354～0.766Mpa，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0.00007—0.0015L/s.m，渗透系数为0.000021—0.0037m/d，水位标高814.7m。
开采2＃煤层所受的水压为0.607～0.797Mpa,故２＃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16µS。
大功率观测起始时间200-149000µS。
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45º、水平0º、俯角45º。
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45º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45º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。
1213
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，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：
φ＝50mm；L=1.5m
钻头：
φ＝75mm；开孔φ＝94mm
（3）孔口管的选择及固定方法
探水孔必须安设孔口管。
根据《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1″35′28″，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
1
90.1
358″24′32″
-0°11′40″
1206运输巷倾角
如有变动根据现
场重新标定
0
90
0°
0°12′13″
2
90.1
1″35′28″
0°24′2″
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。
（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：
1000
2、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：
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