探放水设计

探放水设计
前沿部分：
一、煤（岩）层赋存特征
1、煤(岩)层产状、厚度、结构、坚固性系数、层间距
俗称“三郎煤”，位于龙潭组中部，上距6煤层70m左右，下距26煤层18m左右。煤层厚度1.59－2.00m，一般1.8m左右。煤层较稳定，区内有见煤点6个，邻区有见煤点4个，全部可采，为全区可采煤层，是矿区的主采煤层。煤层结构简单至较复杂，含1－3层高岭石泥岩夹矸，单层厚0.02－0.30m。煤层呈块状，条带状结构，属半亮型煤，上部0.15－0.20m为暗淡型，中部1.20－1.60m为光亮煤，下部0.15－0.40m暗淡～半亮型煤。其顶板为深灰色泥质粉砂岩，含较完整的植物化石。
2、煤层瓦斯涌出量、瓦斯等级、发火期、煤尘爆炸指数
本矿开采煤层为19煤，2008年经矿井瓦斯等级鉴定为：二氧化碳相对涌出量为11.9m³/t.d,沼气相对涌出量为36.73m³/t,矿井瓦斯绝对涌出量2.50m3/min，二氧化碳绝对涌出量为0.81 m3/min；
煤炭科学总院重庆研究院对19号煤层进行煤与瓦斯突出危险性鉴定。鉴定结论为：“凤山煤矿19号煤层在+1650m标高以上区域，评价为不具有突出危险性；
贵州省煤田地质局实验室对该矿19煤层（报告中为M4＃煤层）煤样鉴定报告的结论，该矿19煤层无爆炸性；
贵州省煤田地质局实验室对该矿19煤层（报告中为M4＃煤层）煤样鉴定报告的结论，该矿19煤层自燃倾向等级为三类,即为不易自燃煤层。
3、 19煤顶、底 板 岩 性 特 征
19煤层的直接顶为泥质粉砂岩，抗压强度及抗剪强度均较低，易破碎，稳定性较差，厚度变化大；底板为泥岩，坚硬致密，遇水后不膨胀。
附煤岩层综合柱状图：

二、地质构造
矿区位于大方背斜东翼北段，为一单斜构造，地层近南北走向，倾向近东，倾角平缓，一般5 °左右。
区内褶曲、断层均不发育，仅在井田外东侧边缘发育一断层，即凤元场断层。凤元场断层为逆断层，走向近SN，倾向E，倾角70°左右，地表西盘二叠系上统龙潭组与东盘二叠系中统茅口组呈断层接触，断层地貌特征明显，落差大于100m。
据矿井资料，井下有走向为北西向与北东向两组小断层，断距一般0.6～3m。对该巷道掘进影响不大
三、水文地质
1 含水层及其富水性
矿井范围主要出露的地层，自上而下有：第四系（Q）、三叠系下统夜郎组（T1y）、二叠系上统长兴大隆组（P3c＋d）、二叠系上统龙潭组（P3l）及二叠系中统茅口组（P2m）。
2 地下水补径排条件
根据地质报告提供的资料，第四系孔系水、煤系地层基岩裂隙水是矿坑主要充水因素，大气降水是充水因素主要的补给水源，矿井涌水量雨季有所增加，并且裂隙越发育，涌水量越大。凤山煤矿井田水文地质条件复杂类型属中等。
3 矿床充水因素分析
当地最低侵蚀基准面为渣坪南徐家寨小河沟，海拔高程为1600m，而矿区范围内煤炭资源大部分埋藏深度均在该地侵蚀基准面以上，且主采煤层（19煤）基本上全部在该地侵蚀基准面以上。
含煤地层二叠系上统龙潭组（P3l）厚度145.08－161m，岩性以砂岩、泥岩、泥质粉砂岩为主，主要含基岩裂隙水及风化裂隙水，富水性弱，是矿坑的直接充水来源。
上覆弱含水层二叠系上统长兴组（P3c）与三叠系下统夜郎组（T1y）,为间接充水因素, 自然状态下各含水层之间无水力联系，对矿坑充水影响不大，但随着矿床的开采，冒落裂隙带的形成和扩展，可能形成水力联系，增大矿井的涌水量。
下伏二叠系中统茅口组（P2m）强含水层，距19煤层约90m，在无大的隐伏构造的情况下对于19煤层中的巷道掘进影响不大。
四、巷道布置及支护说明
1、巷道布置及开拓方式
轨道上山为斜巷,自主斜井井底开门后，按284°方位角、沿煤层顶板施工，全长374m。轨道上山全段必须施工排水沟，水沟在巷道右下帮，位置及尺寸见巷道支护断面图。
附：轨道上山平面位置图
2、支护设计
轨道上山断面形状为矩形，毛高2.6米、毛宽3.7米，S荒 =9.62m2 ，净高2.5米，净宽3.5米，S净 =8.75m2。排水沟毛宽0.6米，深0.4米，锚杆挂网配喷浆支护。
附：巷道支护断面图：

探放水安全技术措施
一、 概况：根据“预报预测，有疑必探，先探后掘，先治后采”的原则，结合我矿的实际情况采取探、防、堵、截、排的措施。为了施工的安全开展，制定本安全技术措施。
施工地点：轨道上山掘进工作面
水源性质：预计水源主要为老空水、煤层顶、底板水和断层导水等。
钻机型号：ZDY-620型煤矿用坑道钻机
钻具配备：Ф75mm钻杆80m，泥浆泵1台，合金钻头3个及钻具1套。
二、探放水前的准备工作
1、在组织施工前，要求施工单位将打钻所需的材料及工具，设备准备到位，不能因为准备工作的原因而影响施工。
2、在运输ZDY-620型煤矿用坑道钻机等大件设备的过程中，运输人员应轻拿轻放，避免设备因受力碰撞而受损。
3、钻机及其附属设施及各部件间连接要牢固可靠，并在每次使用前检查，确保施工的安全。
4、每次开钻前，检查钻杆接头的牢固情况，严防脱钻事故的发生；钻杆要达到不堵塞、不弯曲、丝口不磨损。
5、在组织施工前，要求施工人员对钻机附近10米范围内的巷道支护进行检查，发现巷道支护受损的及时处理并加强支护，并打好立柱和挡板。
6、保持钻场有足够的安全空间，便于施工。
7、在巷道低洼处非人行侧及时挖好水仓，清理好临时水沟，确保排水畅通无阻。
8、平巷时，将3寸的排水管随掘进向前延接，迎头20米范围使用软管。
9、在打钻地点附近安设专用电话及报警装置，并保证随时与调度室联系。
10、技术人员和防探放水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水钻孔位置、方位，深度以及钻孔数目。
11、带班矿领导和当班安全员、瓦斯员必须在探放水地点监督安全和随时检查空气成分。如果瓦斯浓度超过0.8%或其他有害气体浓度超过《煤矿安全规程》第一百条规定时，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。

三、探放水设计
1、探水起点的确定：
轨道上山因其边界准确，水压不超过10kPa，所以，设计探水线至积水区的最小距离：煤层中不得小于30米；
2、警戒线的确定：沿探水线终孔位置外推30米。
3、超前距离：探水钻孔终孔位置始终超前掘进工作面的距离采用30米。
4、允许掘进距离：经探水证实无水害威胁，可安全掘进的距离：探水中心钻孔深度（或5个钻孔的最小平距）减去30米。
5、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，布置的最外侧探水钻孔所控制的范围与巷道帮的距离取30米。
6、超前距离的计算：
a=0.5A L ×(3p/kp)1/2
式中：a ------超前距离（m）
L-----巷道的跨度（宽或高，取其最大者）m
Kp-----煤的抗张强度（Mpa）
P------水头压力（Mpa）
A-----安全系数，一般取2～5；本设计取5。
a=0.5×5×3.5×√3×20/10=0.5×5×3.5×2.45≈21（m），
a（实）＞21m
据此，超前距取30米，帮距取30米。
8、钻孔参数的确定
（1）、每钻孔5个（1#、2#、3#、4#、5#），1#孔为中心孔。
（2）、钻孔直径： 75mm。
（3）、钻孔沿煤层倾向呈扇形布置，超前距30米，准掘30米。
（4）、在每个钻场地点做好标记，并挂牌管理。．
9、老空的探水线：沿老空积水线或老空边界平行外推60米，其探水设计同上。
10、井巷通过导水或可能导水断层前的探水设计：
（1）、超前探水：探水线（探水起点）至断层交面线的最小距离为30米，当水压大于2Mpa时按每增加0.1Mpa增加1m。
（2）、其他技术参数同上（探水设计）。
探放水钻孔参数设计表：见附图
探放水钻孔布置示意图：见附图

四、安钻探水前的技术要求：
　1 安钻地点与积水区间距小于探水规定的超前距，或有突水征兆时，应在采取加固措施或用水闸墙封闭后，另找安全地点探放水。
　2 钻窝应避免做在断层带或松软岩层内。
　3 钻机安装必须平稳牢固。安好钻机接电时，要严格执行停送电制度。
　4 按预计流量修建排水沟，清理巷道并挂好风筒、电缆、管道等。
五、 探水施工中的技术要求：
　1 钻进时应准确判别煤、岩层厚度并记录换层深度。一般每钻进10m或更换钻具时，测量一次钻杆并核实孔深。终孔前再复核一次，如有可能应进行孔斜测量。
　2 钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等现象时，必须立即停钻，记录其孔深并同时将钻杆固定，但不得取出钻杆。要立即向矿调度室汇报，及时采取措施，进行处理。
　3 钻进中发现有害气体喷出时，应立即停止钻进、切断电源，将人员撤到有新鲜风流的地点。立即报告矿调度室，采取措施。
　4 钻孔内水压过大或喷高压水时，应采用反压和防喷装置的方法钻进，应有防止孔口管和煤(岩)壁突然鼓出的措施：
　　（1）背紧工作面，在拦板外面加设顶柱或木垛，必要时还应在顶、底板坚固地点砌筑防水墙，之后方可放水。
　　（2） 对于水压大于2MPa，中间要穿过煤层的探断层水钻孔，在打穿断层或含水层前，还应下第二层孔口管并超过煤层1 m以上。
　5 在探水孔施工中，见到含水层、断层、陷落柱和积水区之前，应停止钻进，安好水门后再继续钻进。
　6 遇高压水顶钻杆时，可用立轴卡瓦和逆止阀交替控制钻杆，使其慢慢地顶出孔口，操作时禁止人员直对钻杆站立。
　7 必须做到交接班时不停钻。
　8 探放断层水的探水孔终孔后，孔内有水应进行放水试验。孔内无水时应选择一个孔进行压水试验，检验断层隔水性能；压力一般应略大于断层所承受的静水压力。
　9 探放水钻孔，完成探测任务后必须全孔注浆封闭，并做好封孔记录。
六、放水的技术要求：
　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 加强放水地点的通风，增加有害气体的观测次数。
　3 必须监视放水全过程，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。
七、探放水的安全措施：
　1 探水巷道中间不得有低洼积水段。
　2 探水巷必须在探水钻孔有效控制范围内掘进，探水孔的超前距、帮距及孔间距应符合设计要求。每次探水后、掘进前，应在起点处设置标志，并建立挂牌制度。
　3 巷道支护应牢固，顶、帮背实，无高吊棚脚，倾斜巷有撑杆，使巷道有较强的抗水流冲击能力。
4受水威胁地区的施工人员必须学习掌握报警信号及避灾路线。
　5 探水巷道应加强出水征兆的观察，发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙出现掺水、水色发挥、有臭味等突水预兆时，一旦发现立即停止施工，采取措施，立即报告调度室，情况紧急时必须立即发出警报，撤出所有受水威胁地区的人员。
　6 “钻孔接近老空，预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时，必须有瓦斯检查员或矿山救护队员在现场值班，检查空气成分。如果瓦斯或其他有害气体超过本规程有关条文规定时，必须立即停止打钻，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，采取措施，进行处理。
　7 探放水人员必须按照批准的设计施工，未经审批单位允许，不得擅自改变设计。
8其他未尽事宜的按《煤矿安全规程》执行。

探放水组织及人员

一、探防水小组
为了强化对矿井水害的预防工作，加强对探放水工作，矿成立探放水领导小组：
组 长：卢小波
副组长：左亮金
成 员：岳仁胜 曲上海 彭明超 成水生 梅汝刚 陈启浪 蒲定
领导小组负责探放水工作的措施制定、人财物的组织和探放水工作的具体安排，确定开、停钻的位置及时间。