宏图煤矿13探放水设计方案及安全措施.docx

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宏图煤矿13探放水设计方案及安全措施

纳雍县宏图煤矿

探放水设计方案及安全措施

为加强我矿井下掘进探放水工作，防止透水事故发生，防患于未然，使水患消灭在事故发生之前，特编制探放水设计方案及安全措施如下：

一、概况：

宏图煤矿采掘工作面是布置在32#煤层中，32#煤层在本矿范围内未开采，煤层倾角8—10°，煤层平均厚度1.78米，煤层直接顶为粉砂岩、直接底为粘土岩。

1、隔水煤柱选择

根据《煤矿安全规程》、《煤矿防治水工作条例》及有关探放水的规定，同时依据相邻矿探放水经验，留设30m隔水煤柱。

2、探水线的确定

一般应沿老空积水线或老空边界平行外推60～150m，定为老空的探水线。

1）构造两侧或四周留设防水煤（岩）柱的留设

断层破坏了岩层的完整性，在没有掌握断层各区段的导水性时，应把整个断层作为导水断层对待。

断层防水煤柱不得小于20m。

（1）煤层位于导水断层上盘时，煤（岩）柱的留设

可用下面的经验公式计算顺层防水煤柱宽度：

①L＝MA

=1.73×2

＝15.85（m）

式中M——煤层最大厚度或采高，m；

P——隔水层所承受的水压，MPa；

Kp——煤的抗张强度，MPa；

A——安全系数，一般取1～2.5。

当岩层倾角较大时，可用下式计算水平防水煤柱宽度；

②Lp=Lcosβ=15.85×cos（11）=15.56m

式中L——顺层防水煤柱宽度，m；

β——煤层倾角。

将两次计算结果进行比较，采用较大的数值，即为15.85m，该矿断层上盘煤（岩）柱留设取30米。

（2）煤层位于导水断层下盘时，煤（岩）柱的留设

煤层位于导水断层下盘时，必须使导水裂隙带与断层间保持一定的防水岩柱厚度。

计算公式

L=L1+L2+L3=Ha/sinθ+Hml/tanθ+Hml/tanδ

=15.85÷sin80+6.38÷tan80+6.38÷tan80

=19.16m

式中L——顺层防水煤柱宽度，m；

L1、L2、L3——顺层防水煤柱分段厚度，m；

Ha——断层安全防水煤柱宽度，m,15.85；

Hml——导水冒落裂隙带高度，m；

Hml=100M/（4.7M+19）=100×1.73/（4.7×1.73+19）=6.38m

θ——断层面与煤层夹角（取锐角），80°；

δ——岩移塌陷边与断层的夹角（取锐角）。

为了安全，煤层位于导水断层下盘时，该矿断层下盘煤（岩）柱的留设取30米。

2）采空区及老窑积水区防水煤（岩）柱的留设

①在采空积水区下掘进时，巷道与水体之间的最小距离不得小于巷道高度的10倍。

通过计算为10×2.8=28m,取30m。

②在水淹区或老空积水区下同一煤层进行开采时，若水淹区或老空积水区的界线已基本查明，防水煤（岩）柱的尺寸可按断层防水煤柱计算。

L＝0.5KM

（其L不得小于20m）

式中：

L——顺层防水煤柱宽度（m）；

M——煤厚（m），M＝1.73最大煤厚）；

KP——煤的抗张强度（kgf/cm2），KP＝10kgf/cm2；

P——水头压力（kgf/cm2），P＝70kgf/cm2

K——安全系数，一般取2～5，K=3

则：

L＝0.5×3×1.73×

＝12.78（m）

③在水淹区或老空积水区下回采时，防水煤（岩）柱的尺寸不得小于导水裂隙带最大高度与保护带厚度之和。

H防=h导裂+h保=（1.1～2.0）h冒+h保

=（1.1～2.0）[m/（（k-1）cosα）]+3×m

=2[1.73/（（1.4-1）cos11°）]+3×1.73

=15.16m

式中:

h导裂——导水裂隙带高度（m）；

h保——保护层厚度；

m——煤层厚度或采厚m，

k——采空区顶板岩石的碎胀系数，其大小取决于岩性，该矿取1.4；

α——煤层倾角，110。

根据上述公式，经计算并结合实际情况确定和安全设施设计审查标准，水淹区或老空积水区（采空区）留设30m防水煤（岩）柱。

 根据上述计算，并结合实际情况，留设30m防水煤柱。

二、组织措施：

设立探放水领导小组

组长：

付先成

副组长：

代宗福、方正如

成员：

林文寿、付华、徐元荣、何雄

组长、副组长的工作职责：

负责按探放水措施指标执行探放水工作和人、财、物供给及人员调度。

三、探放水措施

1.探放水原则

a）必须作好水害分析预报，坚持有掘必探，先探后掘的探放水原则

接近积水地区掘进前或排放被淹井巷和积水前，必须编制探放水设计，并采取防治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。

b）采掘工作面遇到下列情况之一时，必须确定探水线进行探水

（1）接近水淹或可能积水的井巷、老空区或相邻煤矿时，井巷出水点的位置及其水量，有积水的井巷及采空区的积水范围、标高和积水量，必须绘制在采掘工程平面图上。

在水淹区域应标出探水线的位置。

采掘到探水线位置时，必须探水前进。

（2）有与溶洞、含水层及与之有水力联系的导水断层、裂隙（带）、陷落柱时，必须查出其位置，并按规定留设防水煤柱。

巷道必须穿过上述构造时，必须探水前进。

如果前方有水，应超前预注浆封堵加固，必要时预先建筑防水闸门或采取其它防治措施。

（3）打开隔离煤柱前必须探放水。

（4）接近有水的采煤工作面时；接近含水层、导水层和裂隙带等时必须探放水。

（5）接近未封闭又可能突水的钻孔；接近不明井巷时必须探放水。

（6）煤层顶板有含水层和水体存在时，应当观测“三带”发育高度。

当导水裂隙带范围内的含水层或老空积水影响安全开采时，必须超前探放水并建立疏排水系统。

（7）煤系底部有强承压含水层时以及采、掘工程接近其它可能突水段时必须探放水。

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“有疑必探，先探后掘”。

c）防探断层水

（1）应核准（包括补钻探明）断层产状、位置，分析断层带的富（导）水性，并在平面图、剖面图上确定断层与采掘工作面的空间几何关系。

（2）井巷通过导水或可能导水断层前，必须超前探水。

探水线（探水起点）至断层交面线的最小距离不得小于20m,水压大于2Mpa时应按比例增大。

（3）井巷通过含（导）水断层时，要严防来压冒顶突水或迟到突水（突泥砂），并及时建议采掘部门采取相应的防水措施，如加强支护、砌碹、注浆封闭等。

（4）对与强含水层连通的导水断层，必须按规定留设防隔水煤柱。

采掘工作面接近断层煤柱前，要复查煤柱的可靠性。

d）开拓下山防探水

（1）下山开拓前必须充分调查，分析研究下山所在地段的地质构造和含水层的富水性；绘制开拓下山地段的预想水文地质剖面图。

（2）下山顶、底板存在高压富含水层和充水构造带时，应在开拓之前沿下山轴线一侧，进行专门的水文地质勘探工作，查清含水层或充水构造的富水性及下山可能承受的水压，并保留一定数量的勘探钻孔，进行动态观测。

（3）预计下山的最大涌水量。

（4）在揭穿下山前方富含水层或强充水构造带时，应提出采取安全技术措施的建议，如：

疏放降压、预注浆等。

e）探放水注意事项

（1）安装钻机探水前，要遵守下列规定：

加强钻场附近的巷道支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。

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。

在打钻地点或附近安设专用电话。

测量和防探水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水孔的位置、方位、角度、深度以及钻孔数目。

（2）预计水压较大的地区，探水钻进之前，必须先安好孔口管和控制闸阀，进行耐压试验，达到设计承受的水压后，方准继续钻进。

特别危险的地区，应有躲避场所，并规定避灾路线。

（3）钻孔内水压过大时，采用反压和有防喷装置的方法钻进，并有防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施。

（4）钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异状时，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，然后采取措施，进行处理。

（5）探放老空水前，首先要分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压。

老空积水区高于探放水点位置时，只准用钻机探放水。

探放水孔必须打中老空水体，并要监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。

钻孔接近老空，预计可能有瓦斯或其它有害气体涌出时，必须有瓦斯检查工或矿山救护队员在现场值班，检查空气成分。

如果瓦斯或其它有害气体浓度超过规程规定时，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。

（6）钻孔放水前，必须估计积水量，根据矿井排水能力和水仓容量，控制放水流量；放水时，必须设专人监测钻孔出水情况，测定水量、水压，做好记录。

若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告矿调度室。

（7）排除上（下）山的积水以及恢复被淹井巷前，必须有矿山救护队检查水面上的空气成分，发现有害气体，必须及时处理。

排水过程中，如有被水封住的有害气体突然涌出的可能，必须制定安全措施。

（8）探水钻孔应保持适当的超前距、帮距和密度。

探水工作采用“探水～掘进～探水”方式进行，探水钻孔为巷道掘进探明一段安全距离后，巷道允许掘进一段距离，然后再探再掘，确保掘进安全。

①超前距：

为探水钻孔终孔位置应始终超前掘进工作面的一段距离，一般采用30m。

②允许掘进距离：

为经探水证实无水害威胁，可安全掘进的长度，取20m。

③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，即呈扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离，其值取20m。

④钻孔密度（孔间距）：

指允许掘进距离终点横剖面上，探水钻孔之间的间距，一般不超过3m，以免漏掉积水区，该矿可取2m。

⑤煤层平巷钻孔布置：

工作面迎头布置5个探水钻孔：

中孔一个，左帮一个，右帮一个，顶板一个，底板一个。

中孔沿巷道方向打设，距巷道两帮1.20m，距底板1.2m；左、右帮孔与巷道水平方向成15度夹角，竖直方向上帮孔倾角+4度、下帮孔倾角—4度，距中孔0.5m。

钻孔终孔水平方向分别距巷道两帮20m；钻孔终孔竖直方向分别距巷道顶、板底14m。

⑥倾斜煤层上（下）山巷道钻孔布置：

工作面迎头布置5个探水钻孔：

中孔一个，左帮一个，右帮一个，顶板一个，底板一个。

中孔沿巷道方向打设，距巷道两帮1.20m，距底板1.2m；左、右帮孔与巷道水平方向成15度夹角，竖直方向上帮孔倾角±4度、下帮孔倾角±4度，距中孔0.5m。

钻孔终孔水平方向分别距巷道两帮20m；钻孔终孔竖直方向分别距巷道顶、板底14m。

⑥探水线、钻孔深度、孔径

根据纳雍县安全监督管理局《关于进一步加强煤矿探放水工作的通知》的有关规定的周围采掘情况，主要探放煤层前方及上下帮的老空水、裂隙水和顶底板砂岩含水层或采空积水。

1、确定工作面开口5m为探水起点，

2、钻孔孔深50m，钻孔超前距离30m，允许掘进距离20m。

孔径为42mm。

探水钻钻孔布置见下图。

f）放水措施

①钻孔探到水后，要观测水压、水质、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，并清理水仓、水沟等。

②煤层顶板有含水层和水体存在时，应当观测“三带”发育高度。

当导水裂隙带范围内的含水层和老空积水影响安全开采时，必须超前探放水并建立疏排水系统。

③加强放水地点的通风，增加有害气体的观测次数。

④必须监视放水全过程，放水结束后，应立即核算放水量与预计积水量的误差，查明原因。

2.探放水设备选择

a）探放水设备选择依据

矿井用1个采煤工作面保证矿井年生产能力，正常生产期间配备2个掘进工作面。

b）探放水设备型号及数量

配备型号ZDY—620探水钻3台、ZDY—720探水钻1台。

3台工作（采面和两个掘进头各1台），1台备用。

3.探放水方法

a）探水起点

（1）若该矿井造成的水灾清楚，压力不小于1MPA时，探水线至积水区的最小距离：

煤层中不小于30m，岩层中不小于20m；造成的水灾不清楚时，探水线至推断积水区的距离不小于60m；

（2）掘进巷道附近有断层或陷落柱时，探水线至预计煤柱线的距离不小于60m；

b）钻孔深度及超前距离

探水钻孔眼底至采掘工作面的距离不得小于30m的超前距离（薄煤层不得小于6m，岩层中不得小于5～10m），钻孔深度一般在50m左右（如此一次打孔后，可连续采掘20m）。

c）钻孔直径

从既探、排有效，又能防止冲垮煤壁和放水过大的原则出发，孔径不大于70mm为宜。

d）钻孔布置与孔数

（1）对于采煤工作面前方和左右两侧均受水害威胁的缓倾斜煤层，钻孔按扇形布置；当积水区肯定在一侧时，钻孔可按半扇形布置。

薄煤层以上掘进探水，同时要考虑垂直方向和密度，使钻孔进入顶板围岩；

（2）老塘探水：

探后掘进停掘处的钻孔眼距不得超过3m，以防漏探；

（3）探断层水：

开孔位置必须在防水煤柱外和断层应力影响带以外，以防止煤岩破碎出水后，不易控制；

（4）钻孔个数以保证必要的密度为原则，一般不得少于5个。

4.探放水的安全措施

（1）探水前应加固探水工作区支架，背好帮顶，以免压力水冲垮煤壁和支架；

（2）清理巷道，保证安全撤退路线畅通无阻；

（3）保证水沟畅通，并有适当的坡度和断面，水仓和排水设备要有足够的容量和能力。

（4）探水地点要安装电话，与所有可能受水威胁的工作地点连通，并事先制定好撤退路线，以防止意外事故的发生；

（5）打钻过程中，如发现煤、岩松软或沿钻杆向外流水超过打钻正常供水量时，要立即停止打钻（不能移动或拔出钻杆），派人监视水情并报告矿调度室，如果情况危急，要立即通知所有受威胁地点撤人，并采取应急措施；

（6）钻孔接近采空区，可能有有害气体涌出，必须随时进行有害气体监测；探水点通风必须按有关规定进行。

（7）煤系底部有强压含水层并有突水危险的工作面，在开采前，必须编制探放水设计，明确安全措施。

（8）预计水压较大的地区，探水钻进之前，必须先安好孔口管和控制闸阀，进行耐压试验，达到设计承压的水压后，方准继续钻进。

特别危险的地区，应有躲避场所，并规定避灾路线。

（9）钻孔内水压过大时，应采用反压和有防喷装置的方法钻进，并有防止钻孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施。

（10）探放老空水前，首先要分析查明水体的空间位置、积水量和水压。

老空积水区高于探放水点位置时，只准钻孔探放水；探放水时，必须撤出探放水点以下部位受水害威胁区域内的所有人员。

探放水孔必须打中老空水体，并要监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。

（11）钻孔放水前，必须估计积水量，根据矿井排水能力和水仓容量，控制放水量；放水时，必须设专人监测钻孔出水情况，测定水量、水压，做好记录。

若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告矿调度室。

（12）排出井筒和下山的积水以及恢复被淹井巷前，必须有矿山救护队检查水面上的空气成分，发现有害气体，必须及时处理。

排水过程中，如有被水封住的有害气体突然涌出的可能，必须制定安全措施。

防探底板水：

（1）当煤层底板以下赋存高压水、岩溶裂隙水层（组）时，必须预防底板突水或岩溶泥石流涌出。

采掘前，必须具备勘探或补充勘探资料，水文地质条件要清楚。

（2）要全面整理已有勘探、生产资料，分析研究含水层（组）的含水性特征和已采掘区的突水规律，并在采掘地质说明书中，对可能发生的水害提出预防措施。

（3）编制隔水层或相对隔水层等厚线图（包括水文地质实际材料）。

（4）预测有突水可能的危险区。

（5）预计最大涌水量，根据预计涌水量数据相应扩大排水能力。

（6）底板隔水层厚度达不到安全开采要求时，原则上必须进行疏水降压开采。

有条件时，也可采取在加强排水能力前提下的分区隔离开采。

（7）在可能有岩溶泥石流突出的地段采掘时，应加强前兆观察和探放，如有异常，应及时采取有效措施。

采掘探放水措施：

采掘工作面遇到下列情况之一时，必须确定探水线进行探水：

（1）接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时。

（2）接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时。

（3）打开隔离煤柱放水时。

（4）接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时。

（5）接近有出水可能的钻孔时。

（6）接近有水的灌浆区时。

（7）接近其它可能出水地区时。

防探断层水：

（1）要核准（包括补钻探明）断层产状、位置，分析断层带的富（导）水性，并在平面图、剖面图上确定断层与采掘工作面的空间几何关系。

（2）井巷通过导水或可能导水断层前，必须超前探水。

探水线至断层交面线的最小距离不得小于30m，水压大于2Mpa时应按比例增大。

（3）当井巷通过含（导）水断层时，要严防来压冒顶突水或迟到突水（突泥砂），并及时采取相应的防水措施，如加强支护、砌碹、注浆封闭等。

（4）对与强含水层连通的导水断层，必须按规定留设防隔水煤柱。

采掘工作面接近断层煤柱前，要复查煤柱的可靠性。

开拓下山防探水：

（1）下山开拓前必须充分调查，分析研究下山所在地段的地质构造和含水层的富水性；绘制开拓下山地段的预想水文地质剖面图。

（2）下山顶、底板存在高压富含水层或充水构造带时，应在开拓之前沿下山轴线一侧，进行专门的水文地质勘探工作，查清含水层或充水构造带的富水性及下山可能承受的水压，并保留一定数量的勘探钻孔，进行动态观测。

（3）预计下山的最大涌水量。

（4）在揭穿下山前方富含水层或强充水构造带时，应采取安全技术措施，如：

疏放降压、预注浆等。

防钻孔水：

（1）应于年初对本年度采掘范围内所有穿越煤层顶、底板富含水层的钻孔，核查其封孔报告书或封孔资料，分析判定封孔质量。

（2）对查出的封闭不良的钻孔，要建立台帐，并根据不同情况，在与采掘工作面相遇前，分别采取扫封孔、井下探水、留设隔水煤柱等措施。

走向长壁工作面防探顶板水：

回采工作面顶板导水裂隙带范围内分布有含水层时，应做到以下几点：

（1）回采前要查明充水因素，提出防探顶板水的措施意见，并预计涌水量。

（2）应特别注重提前做好下列地段或部位的探放水工作：

①、新井，新水平，新采区的首采工作面。

②、充水断层或向斜、背斜的扭曲部位。

③、地表水、老塘水、老硐水、老窑水对回采有可能充水的地段。

四、其他要求：

1、本矿所有掘进巷道，施工前必须依据探放水设计进行探水，并及时真实填写探放水记录。

2、认真检查作业点瓦斯。

当工作面及回风流中瓦斯浓度超过0.8%，二氧化碳浓度超过1.5%,时，必须停止工作，撤出人员，进行处理，当工作面瓦斯浓度达到0.8%时必须停止电钻打眼。

3、打探水眼必须加强工作地点支护，并在工作面迎头打好点柱和拦板。

五、避灾路线

首采面运输巷—32#主斜井—井底车场—主、副斜井—地面

首采面回风巷—32#主斜井—井底车场—主、副斜井—地面

纳雍县宏图煤矿

2013年探放水设计方案及安全措施

编制：

方正如

编制单位：

纳雍县鬃岭镇宏图煤矿

编制时间：

二0一三年一月二日