11102运输巷探放水设计Word格式文档下载.docx
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根据我矿水文地质调查报告分析，D#煤层顶板燧石灰岩中含水，且导水性强，有可能存在地下溶洞，11102回风巷布置在+911m水平D煤层中，（煤层倾角210），该区域老空区积水已经疏干，但D煤层底板为较软的铝土粘岩，一般为25米～30米，下面是茅口组灰岩是富含水层，且茅口组灰岩在地表露头易受大气降水侵蚀为卡斯特地貌，大气降水等地表水流入溶洞保持一定的水位，通过一定的管径汇入穿洞河。
为了确保掘进过程中的安全，必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则，按照本巷道《探放水设计》，严格执行探放水工作，并且随时进行水情监测，探水线起点为本巷道开门点。
结合我矿实际特编制本措施，施工时必须严格遵守执行。
二、组织领导与现场管理
1、矿成立探放水工作组，加强对该工作的领导管理。
组长：
刘作勋
成员：
刘旭刘成林陈朝庭汪元勋杨昌发袁伦健
陈友富洪乃祥杨昌全杨清高
2、成立探水队
队长：
杨昌发
成员：
江成山鄢陆友谭碧海朱荣国翁庆权皮长学赖兴明
郑昌贵代银才黄孝忠
3、每次施探，必须由探放水工作组到现场组织落实。
三、探放水施工准备
1、每次施探前，必须撤出+936m水平以下的所有作业人员。
2、认真检查使用水泵、备用水泵是否完好，排水管路是否畅通。
3、通知水泵工将风井井底水仓抽干，以缓冲出现透水时的有效存水容量。
4、清理巷道，挖好排水沟。
5、加强钻场附近10米范围内的巷道支护，并在工作面迎头采用直径大于160mm圆木打好坚固的立柱和拦板。
6、在井底车场安设直通地面调度的专用电话。
7、每次施探前必须认真检查机具是否完好，稳固，安全可靠。
8、每次施探前，必须严格执行“敲帮问顶”制度，首先对工作地点进行一次全面安全检查，内容包括顶底板围岩、支护、通风、瓦斯等情况，发现隐患，立即处理。
四、安全技术措施
（一）、施钻安全技术措施
1、钻孔施工顺序：
左帮孔5左帮孔3中孔1下帮孔2
下帮孔4
2、打钻时，必须严格按设计给定的钻孔方位角、倾角进行施工。
3、打钻时，施工人员袖口、腰带、矿灯线应系牢系好，严禁戴手套操作。
4、打钻时，只准一人操作，严禁两人以上同时操作。
5、打钻时，严禁用手扶托钻杆，增加或更换钻杆时，必须先停机，然后用扳手旋紧或拆除，再开机作业。
6、打钻时，施工人员要注意防止断钎伤人。
7、1孔深度不得小于70米。
8、组长要认真观察钻孔情况，发现问题及时反映，采取措施进行处理，如围岩变化、顶钻、卡钻、有毒有害气体逸出、渗水等情况。
9、有下情况之一时，严禁打眼。
1）工作面风流中瓦斯超限达到1%时。
2）严禁干打眼。
3）发现煤层有响声或大量瓦斯涌出，有煤与瓦斯突出征兆时。
4）出现卡钻杆等动力现象时。
5）发现煤、岩壁变潮、有挂红、挂汗、出现雾气、水叫、顶板淋水、空气变冷等透水预兆时。
6）打眼过程中突遇压力水从钻孔流出时，严禁抽动钻杆。
10、有下列情况之一时，应立即停止打眼，经查明原因处理完毕后，方可继续打眼。
1）出现卡住钻杆时。
2）电钻声音突然异常时。
3）电钻杆严重震动时。
4）电钻外壳带电时。
5）电钻外壳超温烫手或有烧焦味时。
11、打钻期间，不管是哪一个钻孔钻透溶洞，都必须立即停止钻探作业，进行安全检查；
如出水量不大，必须等该钻孔水放完后，方可施工其他钻孔。
12、整个放水过程必须由组长进行监测水量并认真记录。
13、若钻孔出水量较大，有压力，必须立即停止施工，采取有效措施进行封堵。
14、搬运、移动钻机时，必须先卸下钻杆轻放，不得摔砸。
15、打眼结束后，必须认真记录、分析效果，并向矿领导汇报。
（二）、通风瓦斯管理措施
1、必须保持正常通风，不得随意停开局扇。
2、局扇与本掘进工作面所有电器设备必须实行风电闭锁。
3、本掘进工作面必须安设瓦斯监控自动报警传感器，并与与该工作面所有电器设备实行瓦斯电闭锁。
4、打钻期间，必须由瓦斯员跟班作业，经常检查瓦斯和二氧化碳及其他有害气体浓度，并认真做好记录。
5、每钻进一根钻杆，必须检查一次瓦斯和二氧化碳及其他有害气体浓度。
6、当工作面风流中瓦斯浓度超过1%时，必须立即停止作业，进行检查，但不得拔出钻杆；
若是接近溶洞区，必须加强通风，降低有害气体浓度。
7、钻孔放水期间和结束后，都要认真检查有害气体浓度。
（三）、避灾安全技术措施
1、探放水期间，本掘进工作面不准有人进行其他作业，应撤出所有与探水无关的人员。
2、当发生透水事故时，应用尽可能快的速度，利用储备材料，迅速加固工作地点，堵住出水点，同时向矿长汇报。
3、出现紧急情况时，现场作业人员应在矿领导和探放水工作组组长的指挥下，有序地撤离现场，进入上水平安全地点，如万一无法撤离，可暂选一高处避难待援，遇险人员应保持镇静，以免体力过度消耗。
4、出现紧急情况时，现场矿领导或班长必须立即向矿调度室汇报，由矿调度或派人及时通知其他作业地点人员，沿避水灾路线迅速撤离。
5、避灾路线
1）、火灾、瓦斯、煤尘爆炸和其他有害气体灾害：
总的撤离原则：
迎新鲜风流撤出。
具体撤离路线：
迎头→+936m区段运输石门→回风下山→948采区运输巷→井底车场→主斜井→地面。
2）、水灾：
由危险区撤至上水平的进风巷或地面。
迎头→11102回风石门→948采区运输巷→井底车场→主斜井→地面。
或：
迎头→11102回风石门→总回风巷→回风斜井→地面。
3）、顶板事故：
由危险区直接撤至安全地点。
迎头→11102回风石门→948采区运输石门→井底车场→主斜井→地面。
工作面发生事故时，所有人员必须听从跟班矿领导的统一指挥，并将事故地点、性质、灾害范围、人数迅速报告矿值班调度，尽最大努力抢救伤员，并按上述路线迅速撤至安全地点。
五、附图
1、探水孔布置图
2、排水系统图
3、避灾线路图
1、11102回风巷探水孔布置图
设
计
探放水设计
第一章水文地质情况及水情预测
一、矿区地层的含水特征
矿区内出露的地层由老到新为下二叠统茅口组（P1m），上二叠统吴家坪组（P2w）。
1、茅口组（P1m）：
该层为灰色、深灰色中厚层至厚层块状灰岩，位于煤系的下伏，矿区内地层出露不全，在区域地层中该层为主要含水层。
2、吴家坪组第一段（P2w1）主要为灰黄色夹紫色粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩薄层状，夹（D#）煤层，该层为隔水层。
3、吴家坪组第二段（P2w2~5）岩性为灰色、深灰色中厚层灰岩、燧石灰岩组成，中夹灰黄色、灰绿色粉砂岩、泥质粉砂岩，水平层理，节理裂隙发育，调查泉眼2个，流量为0.5~2.2（L/S）、0.1（L/S），随季节变化。
该层为含水层，泉眼位于原保留系统的主平硐，主平硐封井后用水管导出做生活用水。
二、矿区充水因素
（一）、矿井充水水源
1、老空水：
矿区浅部煤层已被开采，大气降雨及地表水在裂隙的沟通下，通过采空区或废旧巷道汇集大量地下水成为矿井的充水水源，在矿井中发现出水点2个，+948运输巷（采区运输巷），通过二石门、三石门与+948以上南北翼采空区沟通的老窑出水，流量为4m3/h～22m3/h，另一个位置是回风斜井与总回风上流出老空水和地表水流量为4～18m3/h。
11102回风巷是布置+936m接替采面回风巷，本巷道布置煤层中，该区域水平+950m以上都是老空区，距本巷道30m，所有采空区积水已于2010年1-4月份的沿空送巷进行疏干。
2、地下水：
煤层开采至区域地下水位以下时，在人为因素和自然因素的共同作用下，可能导致灰岩岩溶水成为煤矿开采的充水水源。
这种水一般有如下特点：
水压高，水量大，来势猛，涌水量稳定，不易疏干，危害性较大。
其突水规律受岩溶发育程度和规律的制约。
地下水流入矿井通常包括静储量和动储量两部分，透水初期或水源补给不充沛的情况下，往往是以静储量为主，随着生产的发展，长期排水和采掘范围不断扩大，静储量逐渐被消耗，动储量的比例就相对增加。
3、地表水：
矿区内没有发现大的地表水体及河流，地表水渗入井下，通常有以下几个途径：
（1）、通过第四系松散沙砾层及基岩露头，先是渗入补给地下水，然后在适当条件下进入巷道
（2）、通过构造破碎带或枯井渗入井下。
（3）、洪水期间通过地势低洼处的井口直接灌入。
（4）、在水体下采煤时，由于煤层开采后，顶板煤层冒落后产生裂隙，使地表水进入井下。
4、大气降水：
降雨通过砂、泥岩浅部风化裂隙水及第四系残、坡积物孔隙直接补给矿井。
大气降水的渗入量与该地区的气候、地形、岩石性质、地质构造等因素有关。
当其成为矿井涌水水源时，有如下规律：
（1）、矿井涌水的程度与地区降水量的强度、延续时间有相应关系。
降水量大和持续时间长，对降水渗入有利，矿井的涌水量也相应增大。
（2）、矿井的涌水量随气候具有明显的季节性变化，但涌水量出现高峰的时间则往往比降水期后延。
（3）、大气降水渗入量随开采深度的增加而减少，即同一矿井不同的开采深度，影响程度差别很大。
（二）、矿井充水通道
根据涌水途径的类型和地下水的水力特征，通常将通道分为如下几种：
1、岩层的孔隙：
这种通道通常多存在于疏松未胶结成岩的岩石中。
其透水性能取决于孔隙的大小和连通情况，而不取决于孔隙度。
岩层的孔隙度大，连通程度好，则巷道穿过时涌水量大，否则涌水量就小。
2、岩层的裂隙：
岩层的风化裂隙，成岩裂隙，构造裂隙都能构成矿井涌水通道。
对矿井涌水量有着普遍而严重威胁的是构造裂隙（断裂），其中包括各种节理，断层破碎带。
在开采过程中，当采掘工作面和它们相遇和接近时，与它有关的水源则往往会通过它们导入井下，造成突水。
3、岩层的溶隙：
岩溶可以从细小的溶孔直到巨大的溶洞，可以是彼此连通，也可以形成单独的管道或似格架状岩溶体，其中可赋存大量的水或沟通其它水源，当巷道接近或揭露它们时造成灾害。
岩溶多分布于含水层的浅部或顶部随深度增加而逐渐减弱。
一般岩溶在可溶岩与非可溶岩的接触带附近，巷道突水点最大、水量也大。
突水点常向地下水补给源移动。
矿井总涌水量随主要巷道的增长和开拓面积的增大而有规律的增大。
4、人工作用对矿井涌水条件的影响：
煤矿开采至灰岩地下水位附近时，灰岩地下水的承压力与矿山压力综合作用，打破煤岩层的原始平衡，巷道内发生底鼓局部岩层产生裂隙形成突水通道，使水压力与矿山压力瞬间释放，造成矿井突水。
（三）、矿井涌水量：
矿井涌水量一般受下列因素的影响：
1、覆盖层的透水性及煤层围岩的出露条件：
地表水和大气降水能否渗入地下，其渗入地下的数量多少与煤层上覆岩层的透水性及围岩出露条件有直接关系。
2、地形的影响：
地形直接控制了含水层的出露部位和出露程度，控制着降水和地表水的汇集，因此矿区地形就直接的影响矿井涌水程度。
当矿区位于当地侵蚀基准面以上时涌水量通常较小，而且易于排除。
开采深度底于当地侵蚀基准面时，一般水文地质条件比较复杂，涌水量也大。
3、地质构造的影响：
在煤层分布范围内，受构造体系控制的蓄水构造类型和它的规模，及决定了煤层的赋存规律，也决定了汇集地下水的条件，动、静储水量的比例和大小，所以地质构造直接影响着矿井涌水量的大小。
根据我矿历年开采掌握情况，矿井正常涌水量为10m3/h，雨季最大涌水量为40m3/h。
矿井正常涌水量多为地下水直接补给，最大涌水量多为大气降水经过采空区渗入井下。
第二章探水孔设计及施工设备的选择
一、探水停止线的确定
根据《煤矿安全规程》第251条、259条、260条及《煤矿防治水规定》相关规定，依据《地方煤矿设计手册》和我矿的《安全专篇》，探水眼超前距离设计为煤层中30m，并依此规定来设计我矿探水孔布置方式及探水孔长度。
二、探水孔设计
（一）、探水孔孔数设计
1、钻孔孔径选择
D#煤层坚固性系数f=1.5～2，钻孔深50～80米，假设巷道上前方有溶洞积含水区，积水量估计在600m3左右，据以上资料以及现有设备，选择钻孔孔径为40mm。
2、钻孔孔数计算
q=c×
s×
=0.6×
0.0014×
=0.00182（米3/秒）
式中q-单孔出水量（米3/秒）
c-流量系数，取0.6～0.62；
s-钻孔断面积（米2）
g-重力加速度（9.81米/秒2）
H-钻孔出水高度0.6×
40%～45%（米）
2）、最大放水量计算
Qmax=W/t+Q动=600÷
65934=0.0091（米3/秒）
式中Qmax-最大放水量（米3/秒）
W-静储量（米3）
t-允许放水期限（秒）
Q动-动储量取0（米3/秒）
3）、钻孔孔数
N孔数=Qmax/q=0.0091÷
0.00182=5（个）
因考虑是平巷掘进，故确定钻孔孔数为5个。
（二）、探水孔的布置
根据我矿实际情况，本巷道布置在煤层中，探水孔设计呈扇形布置，高度取1.2米（机架高），掘进工作面迎头布置5个探水孔：
两帮各设二个探水孔，中间设一个探水孔。
（三）、探水孔长度设计
根据以上设计进行探水孔长度计算，设定每次钻探后允许掘进距离40米，探水孔超前距离为30米，帮距30米，则：
1、1孔为中孔每次按煤层的走向方位、水平方向布置钻孔，根据本矿老系统的揭露，煤层走向北偏东190～195°
之间，每次钻孔深度：
L1=L超前距+L允掘距=30米+40米=70米
2、2孔、3孔的数据：
2孔、3孔与1孔的夹角α2、α3，β2为2孔俯角，β3为3孔仰角，L2为2孔深度，L3为3孔深度，煤层倾角为γ=20°
则：
①按帮距和1孔深度确定与1孔夹角：
α2=α3=arctg[L帮距/（L超前距+L允掘距）]=arctg（30/70）≈23°
②按与1孔的夹角和煤层倾角确定上帮孔的仰角和下帮孔的俯角：
∣β2∣=∣β3∣=arctgsinα2×
tgγ=arctgsin23°
×
tg20°
≈8°
（β2=-8°
β3=8°
）
③按帮距和与1孔的夹角、仰角（或俯角）确定探水孔的深度：
L2=L3=（L帮距/sinα2）/cosβ3=（30/0.3907）/0.9903≈78（m）
3、4孔、5孔的数据：
4孔、5孔与1孔的夹角α4、α5，β4为4孔俯角，β5为5孔仰角，L4为4孔深度，L5为5孔深度，煤层倾角为γ=20°
α4=α5=arctg[L帮距/（L允掘距）]=arctg（30/40）≈36°
②按与1孔的夹角和煤层倾角确定上帮孔5的仰角和下帮孔4的俯角：
∣β4∣=∣β5∣=arctgsinα4×
tgγ=arctgsin36°
≈12°
（β4=-12°
β5=12°
③按帮距和与1孔的夹角及其仰角（或俯角）确定探水孔的深度：
L2=L3=（L帮距/sinα4）/cosβ5=（30/0.5878）/0.9781≈52（m）
根据以上计算：
确定1孔探水孔长度为70m；
2孔、3孔与1孔的夹角23º
，2孔的俯角为8º
，3孔的仰角为8º
，2孔、3孔的长度为78m；
4孔、5孔与1孔的夹角36º
，4孔的俯角为8º
，5孔的仰角为8º
，4孔、5孔的长度为52m；
三、施工设备的选择
根据我矿实际情况，采用ZLJ-150型矿用坑道钻机探水打眼，可探深度最长150米，钻杆直径40mm，杆长1.0m。
ZLJ-150型坑道钻机
..
ZLJ-150型坑道钻机是煤矿用于钻孔探水的设备，该钻机具有特点：
1、液压离合（不需停电只要操作手把即实现停机、开机、换钻杆、退出及进给工作）；
2、电机油泵直联；
3、高压油泵，钻孔速度可调节；
4、重型卡盘；
5、钻臂可360°
旋转,实现任意方向钻孔
特点：
高性能比，用于各种角度钻孔、取岩芯、探水、抽放瓦斯等工作。
主要性能参数表
项目名称
单位
参数值
钻孔深度（42钻杆）
M
150
钻孔直径
Mm
89（开孔）50（终孔）
钻孔角度
°
0-360
立轴通径
mm
44
立轴转速
r/min
190
立轴行程
400
额定起拨力
KN
12
额定推进力
9
立轴额定输出扭矩
N·
m
公称流量
L/min
公称压力
MPa
6
电机功率
KW
5.5
电机转速
1440
外形尺寸
1120×
900×
1180
重量
Kg
450
主机适用硬度
F
11-13
钻头适用硬度
8-10
11102回风巷探水孔布置示意图
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