探放水设计 2.docx

探放水设计 2.docx

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探放水设计2

攀枝花市德标工贸有限公司

兴盛煤矿

编制：

赵彬

矿长：

王元生

总工程师：

杨文渊

安全矿长：

郭安成

生产矿长：

彭启华

机电矿长：

叶金华

二○一二年九月十六日

探放水设计

为严格执行“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”探放水原则，以确保矿井安全生产。

特制定本探放水设计。

一、矿井水文地质概况

攀枝花市德标工贸有限公司兴盛煤矿矿区属低中山侵蚀地貌，总体地势北西高、南东低，相对高差273m。

矿区及周围主要出露三叠系上统大荞地组，即多旋迴沉积（大荞地组以裂隙层间含水为主），每一旋回由粗-中-细-泥煤岩组成。

区内未发现有大的地表水体，多为季节性溪沟，可采煤层均出露地表。

兴盛煤矿主要充水含水层为可采煤层顶板砂岩孔隙裂隙含水层，老空水以及断层破碎带水是未来矿井面临的主要威胁之一。

二、主要含（隔）水层特征

在含煤段划分基础上依据含水、隔水岩层排列形式、厚度变化，以及含水裂隙发育程度、含水特征等综合因素确定。

宝鼎组一段和大荞地组自上而下划分为6个含水组，其中对本矿区有影响的含水组为第Ⅱ含水组（T3d10+T3d9）、第Ⅲ含水组（T3d8+T3d7），现分述如下。

1、第Ⅱ含水组（T3d10+T3d9）

以细～中砾岩、细～粗粒砂岩为主，一般厚260m，共有9～18个含水层，占地层厚度52%～69%，1、4号煤层为核心组成主要隔水层，厚度8～45m，出露标高为+1390～+1490m，受水条件较好，涌水量受降雨影响明显，雨后明显增大，随降雨减弱逐渐减小，裂隙发育、连通性存在明显差异，局部延续较深，各分层间水力联系差，总体富水性弱。

水质类型为HCO3-K·Na+Ca·Mg型水。

2、第Ⅲ含水组（T3d8+T3d7）

以细～粗粒砂岩、粉砂岩为主，夹泥岩、砂砾岩及细砾岩，一般厚350m，共有3～19个含水层，占地层厚度45%～54%，以煤层为中心组成部分隔水层，出露标高+1330～+1450m，向斜转折端为逆向坡，受水条件较差。

含水组在裂隙发育处有淋水、滴水及涌水现象，裂隙发育存在差异性，各含水层间水力联系差，深部所赋存的裂隙水具封闭性、承压性，富水程度和渗透变化受构造、岩性控制。

向斜转折端局部地段裂隙较发育且连通性较好。

属富水性弱～极弱含水组。

水质类型为HCO3-K·Na+Ca·Mg型水。

三、矿井水文地质条件

兴盛煤矿可采煤层在矿区西侧出露地表，根据地形地质图以及储量估算图分析，沿煤层露头线一带浅部可能存在前期开采老硐。

现开采煤层资源均位于当地侵蚀基准面（标高约+1100m）以上，可采煤层顶板砂岩裂隙含水层富水性不均匀，总体富水性弱，局部因构造及岩性影响导致含水性稍强；区内无大的地表水体，大气降水以及溪沟水对矿井浅部煤层开采有一定充水影响，浅部还可能会受到老空水威胁。

另外，区内分布的未封闭或封闭不良钻孔亦对矿井有充水影响。

虽然储量核实报告评审意见认为，兴盛煤矿水文地质条件简单，但根据《煤矿防治水规定》水文地质类型划分表，考虑到区内受到老空水威胁，因此，兴盛煤矿属以顶板砂岩裂隙含水层、老空水充水为主、水文地质条件中等的煤矿床。

四、邻近矿井和小窑涌水以及废弃矿井、小窑老塘积水情况

兴盛煤矿位于太平矿井上部（太平矿井最高开采标高+900m），北东部与华阳煤业有限公司一井紧邻，东部为民政灰甫煤矿，南东为太平乡赵家湾煤矿（灰甫煤矿与赵家湾煤矿已整合为一个主体矿井——灰甫煤矿），兴盛煤矿与周边矿井相对位置关系见图1-1。

图1-1兴盛煤矿与相邻矿井相对关系示意图

与相邻矿井之间矿界清晰，虽然与华阳煤业有限公司一矿存在部分矿界重叠现象，但开采煤层、开采标高不同，因此，无矿权纠纷，但兴盛煤矿与相邻矿井之间仍必须加强联系测量工作，相互监督，严禁采挖矿井边界隔离煤柱，严禁超层越界开采。

虽然兴盛煤矿距灰甫煤矿较远，但本矿范围内老采空区可能有积水，因此，在老采空区附近进行采掘作业时必须加强探水措施，严防误入废弃巷道或老采空区而发生突水以及瓦斯事故。

兴盛煤矿主采煤层在矿区西侧出露地表，储量核实报告以及相关图纸资料并未反映出露头线一带老硐开采情况，但浅部进行采掘作业时仍不可麻痹大意，严格执行探水措施，加强探水工作。

五、地表水体

本区属金沙江水系，地表水系不发育，大多为季节性干沟。

考虑到区内可采煤层均出露地表，在冲沟切割部位，地表溪沟水对浅部煤层资源开采有一定影响。

六、地质构造的导水性

区内断层相对较发育，尤其是分布于矿区西侧、近平行展布F22、F62断层为区内较大规模断层，属矿井西侧天然边界，F62断层切割了可采煤层，破坏了含水层的连续性，因此，对矿井充水可能有一定影响，实际生产过程中更要加强对区内主要断层水文地质特征研究，指导矿井防治水工作。

七、封闭不良钻孔

兴盛煤矿范围内存在有井田勘探时布置的钻孔，其中CK5026钻孔位于矿区范围内，也未不知道封孔质量情况，因此，应加强探水措施。

八、矿井主要含水层与开采煤层之间的关系

兴盛煤矿最上部6号煤层赋存于T3d9中部，与上部砂岩裂隙含水段间距15～25m，因此，形成的导水裂隙带影响高度可到达该含水层，最下部10-2号煤层赋存于大荞地组第八段上部，距上部砂岩裂隙含水段底界约10～15m，因此，区内主要充水含水层为T3d9、T3d8砂岩裂隙含水层，根据宝鼎矿区延伸勘探资料，总体为第Ⅱ含水岩组（T3d10+T3d9）、第Ⅲ含水岩组（T3d8+T3d7），以砂、泥岩互层为主要特征，地表出露范围较广，大气降水沿露头裂隙入渗补给各浅埋含水层，通过裂隙向深部运移，补给地下水，浅部风化裂隙、节理裂隙发育地段富水性相对较好，深部裂隙发育程度减弱，总体富水性弱。

井筒穿过的各含水层对井下均有一定充水影响，浅部风化带水量较大，深部变小。

对开采系统充水层位是T3d9、T3d8砂岩裂隙含水层，其间常有多层相对隔水层相隔，对矿井无明显充水影响，足以预防。

九、矿井涌水量

根据四川省煤田地质工程勘察设计研究院2008年9月提交的《四川省攀枝花市宝鼎矿区太平场（Ⅴ）井田兴盛煤矿资源储量核实报告》，兴盛煤矿枯水期矿井涌水量30～40m3/d，雨季矿井涌水量100～250m3/d，取矿井正常涌水量100m3/d，最大涌水量250m3/d。

十、水患类型及威胁程度分析

（一）、矿井水文地质特点

矿区及周围主要出露三叠系上统大荞地组，即多旋迴沉积的碎屑岩及少量有机岩组成的孔隙裂隙层间水含水组（大荞地组以裂隙层间含水为主），每一旋回由粗-中-细-泥煤岩组成。

以煤层为核心，与上下泥岩、粉砂岩及细粒砂岩组成隔水层，以中、粗粒砂岩、砾岩组成含水层，单层厚度一般数米～25m；含水组岩石粒径从上到下，从北到南，由细到粗，裂隙发育从浅到深由大变小，从密集到稀疏，分布极不均一，各含水层间连通性差。

大气降水沿露头裂隙入渗补给各浅埋含水层，通过裂隙向深部运移，补给地下水。

（二）、水患类型及威胁程度分析

兴盛煤矿可采煤层赋存于含水性弱地层当中，与顶板砂岩裂隙含水段相隔10～25m，大的断裂F22、F62均位于矿井西侧边缘，褶曲构造不发育，局部裂隙发育密集地段可能成为较好储水构造。

区内对矿床充水主要含水层富水性弱，浅部以砂岩节理裂隙、风化裂隙水为主，随着深度增加，风化程度减弱，裂隙发育程度也变差，含水性减弱，但今后受采动影响，采空形成的冒落裂隙、塌陷裂隙与积水巷道、老采空区以及局部裂隙发育密集带串通，对矿井安全有较大影响。

综上所述，兴盛煤矿水文地质条件中等，受强含水层威胁较小，水害影响主要来自顶板砂岩裂隙水、老空水、断层破碎带水以及未封闭或封闭不良钻孔水，但也存在大气降水以及溪沟水渗入补给地下水，造成井下涌水量增大、突水可能。

（三）、可能发生突水地点及突水量预计

兴盛煤矿主要充水含水层为顶板砂岩裂隙含水层，受裂隙发育以及连通程度影响，含水、富水性不均匀，局部富水，区内断裂构造位于矿井西侧，对10-2号煤层开采有一定影响，因而，兴盛煤矿井下可能发生突水的地点有局部裂隙密集带、老采空区、断层破碎带以及积水巷道、未封闭或封闭不良钻孔附近。

当属局部富水带或老空水时，水力联系弱、补给条件差时，突水量一般不大，以静储量为主，但来势凶猛，故亦应引起重视；但当水力联系密切、且有稳定补给水源（大气降水或溪沟水通过冒落裂隙、断层破碎带或钻孔等与井下连通）时，突水量较大，需引起高度重视。

十一、矿井防治水措施的确定

因兴盛水害影响主要来自顶板砂岩裂隙水、老空水、断层破碎带水以及未封闭或封闭不良钻孔水等。

因此，防治水的主要措施是：

定期收集、调查和核对矿井范围内老硐、采空区等，严格执行探放水措施，防止发生突水事故。

十二、探放水原则

根据兴盛煤矿实际条件，遇到下列情况之一时，必须探放水：

1、接近水淹或可能积水的井巷、老空或矿井边界时；

2、接近含水层、导水断层、含水裂隙密集带时；

3、接近未封闭或封闭不良的导水钻孔时；

4、接近各类防水煤柱或打开隔离煤柱放水时；

5、接近有水的采煤工作面或有稀泥的灌浆区时；

6、接近水文地质条件复杂的地段，采掘工作有突（出）水征兆或情况不明时；

7、上层采空区有积水，在下层进行采掘工作，两层间垂直距离小于回采工作面采厚的40倍或小于掘进巷道高度的10倍时。

探水前，应当确定探水线并绘制在采掘工程平面图上。

对边界位置准确、水文地质条件清楚、水压不超过0.98MPa的水体，探水线至积水区的最小距离在煤层中不得小于30m，在岩层不得小于20m；在不能确定积水区边界位置时，探水线至推断的积水区边界的最小距离不得小于60m。

老采空区积水面以下的煤岩层中的采掘工作，必须在排除积水以后进行。

正式放水前，必须进行水量、水压和煤层透水性试验，发现异常情况时，必须及时处理。

总之，矿井必须作好水文地质基础资料的收集、整理、分析工作，加强水害分析、预测，坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”探放水原则。

十三、探放水钻孔设计

根据兴盛煤矿探放水主要对象有老空水、断层破碎带水、煤层顶板砂岩裂隙含水层、局部富水带（裂隙密集带）以及未封闭或封闭不良钻孔水。

探水钻孔布置方式详见图1、图2、图3。

图-1深孔、中深孔、浅孔相结合探放老空水示意图

图-2探水钻孔布置方式示意图

图-3探水钻孔布置方式示意图

图-1中，超前距A1、A2利用下式确定：

式中A—安全系数，一般取2～5，本次取5；

L—巷道跨度（宽或高取其大者），取3.0m；

p—水头压力，兴盛煤矿最高开采标高+1360m，最低开采标高+1220m，压力取1.40MPa；

Kp——煤的抗张强度，因缺乏实测值，取相似条件矿井测试值，0.40MPa。

计算得超前距为24.30m，取整为25m。

帮距一般与超前距相同，因而暂取为25m。

孔间距大小视具体情况而定，一般不得超过3m，暂取为3m。

结合本次设计选用探水设备实际参数，浅、中深、深孔深度分别暂取为40～50m、90～100m、140～150m；矿井在实际生产过程中可结合实际，重新调整探放水钻孔布置形式。

结合兴盛煤矿实际情况，布置探放水钻孔应当遵循下列规定：

（1）探放老空水和钻孔水时，探水钻孔成组布设，并在巷道前方的水平面和竖直面内呈扇形。

钻孔终孔位置以满足平距3m为准。

（2）探放断裂构造水时，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小于2个。

（3）煤层内原则上不得探放水压高于1MPa充水含水层水，如确实需要，可先建防水闸墙，并在闸墙外向内探放水。

（4）上山探水时，一般进行双巷掘进，其中一条超前探水和汇水，另一条用来安全撤人。

双巷间每隔30～50m掘1个联络巷，并设挡水墙。

十四、探放水设备的选择

井下探放水应当使用专用的探放水钻机，严禁使用煤电钻探放水。

探放水设备选择必须能用于井下探水、放水、煤层注水、断层及巷道底板注浆、灭火、瓦斯抽采等钻孔及勘探地质构造孔的施工，必须防爆及获得煤安标志。

因此，本次设计选择的井下探水设备是TXU-150型探水钻1台，能满足任何方位和任何倾角位置钻孔，主要用于矿井内部各种角度的探水、探煤、抽放瓦斯、防尘注水及其它用途的钻孔。

电压660V、功率5.5kW，其主要技术参数：

钻孔深度150～200m；开孔直径89mm；终孔直径50mm；外形尺寸（1250×640×1265）mm，钻机重量520kg。

十五、探放水时的安全措施

1、安装钻机探水前，要遵守下列规定:

（1）加强钻场附近巷道支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板；

（2）清理巷道、挖好排水沟，探水钻孔位于巷道低洼处时，必须配备与探放水量相适应的排水设备；

（3）在打钻孔地点或其附近安设专用电话；

（4）依据设计，确定主要探水孔位置时，由测量人员进行标定。

负责探放水工作的人员亲临现场，共同确定钻孔的方位、倾角、深度和钻孔数量；

（5）在预计水压大于0.1MPa的地点探水时，预先固结套管。

套管口应安装闸阀，套管深度必须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；

（6）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。

2、探水或接近积水区掘进前、排放被淹井巷积水前，必须编制探放水设计，并采取防止瓦斯和其它有害气体涌出危害安全措施。

3、探放老空水前，应当首先要分析、查明老空水体的空间位置、积水量和水压等。

探放水孔应当钻入老空水体，并监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。

4、当钻孔接近老空时，预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出的，应当有瓦斯检查员或矿山救护队员在现场值班，随时检查空气成分。

如果瓦斯或其他有害气体浓度超过有关规定，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，及时处理。

5、在探放水钻进时，发现有煤岩松软、片帮、来压或者钻眼中水压、水量突然增大和顶钻等透水征兆时，应当立即停止钻进，但不得拔出钻杆；应当立即向矿调度室汇报，派人监测水情。

发现情况危急，应当立即撤出所有受水威胁地区的人员到安全地点，经安全出口到达地表，然后采取措施，进行处理。

十四、探放水时的避灾路线

水害避灾路线：

副井各探水点→+1320m回风大巷→+1320m－+1374m回风上山→+1374m回风平硐→地表。

水害避灾路线：

主井各探水点→一采区人行上山→+1320m回风石门→+1320m运输巷→+1320m副平硐→地表。