阜康市广源煤矿探放水设计
2011年
目 录
第一章 矿井概况 4
第一节 井田概况 4
第二节 矿区区域地质特征 5
第三节 水文地质 8
第四节 煤层 12
第五节 煤 质 14
第六节 煤种与工业用途 18
第七节 开采条件 18
第二章 矿井老窑及采空区情况 20
第一节 矿井老窑情况 20
第二节 采空区情况 21
第三节 积水可疑区分析及划定 21
第三章 矿井现有工作面情况 23
第一节 矿井开拓 23
第二节 巷道布置 24
第三节 现有工作面情况 24
第四节 工作面与积水可疑区相对位置及其影响 25
第四章 矿井各工作面探放水布置 25
第一节 探水线的确定 25
第二节 探放水巷道的布置 25
第三节 探水眼超前距的确定 26
第四节 探水眼布置 26
第五章 探放水设备的配备 26
第六章 探放水专设管理机构 27
第七章 探水前的准备及注意事项 27
第九章、附则 33
第十章 附件 33
前 言
根据《煤矿安全规程》井下水防治有关规定，针对我矿实际情况，我矿技术科组织编制了这篇“阜康市广源煤矿探放水设计”。本设计主要强化一个“探”字，以探水贯穿全篇。在本设计编制中仍然按照原《煤矿安全规程》执行说明第259条要求进行，由于基础资料缺失的原因，使一些必要的计算失去了依据，造成本设计在一些方面存在一定的缺憾。尽管如此，本设计的编制为阜康市广源煤矿今后的探放水工作提供了指导依据，为今后该矿探放水设计提供了基础。该设计虽然粗糙，缺失部分内容东西很多，但仍能满足该矿探放水工作的要求，可以组织实施。
2011年3月
第一章 矿井概况
第一节 井田概况
一、地形地貌
矿区位于博格达山北麓低山丘陵地带，地势总体南高北低，西高东低。海拔900～1080米，相对高差约180米。大气降水、融雪(冰)水形成的地表水流顺地势由西向东汇入矿区东侧的三工河，地形有利于自然排水。因此，矿区地形地貌条件不利于地下水的形成与汇集二、气象与地震
本区为大陆性干旱—半干旱气候，冬季寒冷，夏季炎热，昼夜温差大。历年月平均气温为23.1℃，极端气温分别为41.5℃与-37℃。4-5月为雨季，以阵雨为主，最大年降水量337mm，年蒸发量为1659.4mm。10月初降雪，3月中旬冰雪消融，最大冻土深度为2.02m。区内多为西南风，风力一般为3-5级，最大风速为29m/s。
矿区所在区域划为七度地震烈度预测区。
三、水系
井田内无常年流水，阜康市最大的河流三工河在井田东界外700m处自南向北流过，水位标高+821.05m，为当地侵蚀基准面。该河主要接受南部山区融雪水与大气降水补给，年径流量4272.82万m3。6-10月为洪水期，月均流量1.255-4.009m3/s，最大可达8.6m3/s。
四、供水与供电
供水
矿区东界外700m处即为常年流水的三工河，其补给源主要为南部博格达雪山融雪水，暴雨洪水及径流途中的裂隙泉水，河流流向大致垂直山体走向，呈南北向延伸，据阜康市水电局1989年资料，径流量为0.4亿m3/年,三工河河水及其河床第四系潜水一直成为沿途居民的生活用水与灌溉用水的水源,矿区各矿井的生活用水也一直源于该河床第四系潜水。
电源
矿井供电电源引自三工变电所，采用10KV架空线引至矿井，三工变电所还有10KV备用出线位置，可满足该矿井改扩建的供电要求。
矿井改扩建后需增加一趟10KV电源线路，形成双回路供电。
第二节 矿区区域地质特征
一、区域地层
矿区所在区域属东准噶尔地层分区的吉木萨尔小区。区域地质图范围内出露的最老地层为二叠系上统芦草沟组(P2l)，其与上覆侏罗系含煤地层呈断层接触。侏罗系含煤地层自下而上划分如表3-1。
1、侏罗系下统八道湾组(J1b)：主要出露在区域东部阜康南背斜与阜康向斜轴部一带。岩性组合具有明显的河湖沼泽相含煤沉积特征，是区域内最重要的含煤地层，共含煤5-17层(称A煤组)，由西向东煤层变薄，煤质变差。
阜康市广源煤矿区域地层岩性特征及接触关系表
2、侏罗系下统三工河组(J1s)：分布在区域中部，构成阜康向斜与南阜康背斜两翼地层，主体属河流-湖泊相沉积。不含可采煤层。
3、侏罗系中统西山窑组(J2x)：主要分布在区域西部阜康向斜轴部一带，并在阜康南背斜两翼出露。属河流沼泽相含煤沉积。是区域内另一重要含煤地层，含煤8～15层(称B煤组)，煤层多且单层厚度大，但煤层沿走向和倾向常有较剧烈的变化。本矿区就处在该含煤地层内。
4、侏罗系中统头屯河组(J2t)：局限在区域西部，覆盖于侏罗系其它层位之上，属干旱环境下的河流-湖泊相沉积。不含煤。
上述侏罗系地层之间均呈整合过渡接触关系。
另有第四系全新统(Q4)与上更新统(Q3)松散堆积物在区域以北大面积分布。
二、区域构造
矿区所在区域位于乌鲁木齐山前拗陷的南部中段，总体构造线方向为北东东向。受区域构造活动影响，断裂与褶皱均较发育。
1、断裂
具有重要意义的区域性断裂构造分别为F1、F2、F3断裂。
F1断裂分布在区域东南部，呈北东-南西向展布，断层面倾向南东，属逆断层。受其影响，上二叠系芦草沟组地层逆冲于侏罗系地层之上。
F2断层位于区域北部，呈近东西向延伸，在区域内呈向北凸出的弧形。该断层属区域性逆掩断层，断层面南倾，致使侏罗系地层逆掩于第四系地层之上。
F3断层位于区域中部，沿阜康南背斜轴部一带延伸，断层面亦南倾，亦具有逆断层性质。矿区位于F3断裂之北，受其影响较小。
2、褶皱
区域内自北向南依次发育有阜康背斜、阜康向斜、阜康南背斜、阜康南向斜。上述背向斜此起彼伏，共轭相连，总体轴向近东西，两翼倾角均在40°以上，局部地段可达75°以上，属紧闭褶皱。矿区位于阜康向斜与阜康南背斜的共用翼。
矿区地质特征
一、地层
矿区预划范围内出露的地层主要为侏罗系下统三工河组上段(J1s2)、侏罗系中统西山窑组下段(J2x1)与上段(J2x2)。另有第四系全新统冲洪积层(Q4apl)零星分布。
1、下侏罗统三工河组上段(J1s2)
出露于矿区南部，为一套河湖相沉积，岩性主要为灰绿色泥质粉砂岩、泥岩夹中-细砂岩及砂砾岩薄层。未见底，厚度大于101.37米。
2、中侏罗统西山窑组下段(J2x1)
出露于矿区中部，为河流-泥炭沼泽相沉积。岩性主要为粉砂岩、泥质粉砂岩、中-细粒砂岩夹煤层、煤线。43、45号煤层赋存在该岩性段内，是矿区内的主要含煤地层。底部为不稳定的砂砾岩层。厚度176.44米。
3、中侏罗统西山窑组上段(J2x2)
出露于矿区北部，属河流三角洲相沉积。主要岩性组合为细砂岩、粉砂岩夹泥岩、炭质泥岩及煤线，厚度大于78.50米，底部以43号煤层顶板即火烧区北界为界。
4、第四系全新统冲洪积层(Q4apl)
分布于矿区南部冲沟中，由砾石、砂组成。厚度0-5米。
二、构造
矿区位于阜康向斜南翼或阜康南背斜北翼，呈北倾的单斜构造，地层倾向305°～335°之间，倾角60°～80°。
东部边界见有小型平移断层f1，该断层地表迹象十分明显，走向近南北，倾向偏西南，倾角71°，西盘北移，东盘南移，水平断距约30米。矿区东部六运湖生产矿井开采过程中，曾见45号煤层被该断层组错断现象。
此外，西部边界外背斜轴部转折端处f2小型平移断层分布，对矿区煤层没有影响。
煤矿构造复杂程度可划为中等类。
第三节 水文地质
1、影响地下水形成自然因素
(1)地形地貌
矿区位于博格达山北麓低山丘陵地带，地势总体南高北低，西高东低，海拔+900-+1080m，相对高差约180m。大气降水、融雪(冰)水形成的地表水流顺地势由西向东汇入矿区东侧的三工河，地形陡竣有利于自然排水，因此，矿区地形地貌条件不利于地下水的形成与汇集。
(2)地表水体
矿区东界之外700m处流经的三工河为常年性流水，水位标高+821.05m，为当地侵蚀基准面。该河主要接受南部山区融雪水与大气降水补给，年径流量4272.82万m3。6-10月为洪水期，月均流量1.255-4.009m3/s，三工河河水由南向北运移过程中，通过煤系地层的孔隙裂隙顺向渗透补给，为矿区地下水的主要补给源。
(3)地层构造
矿区含煤地层为侏罗系中统西山窑组，主要由砂岩、粉砂岩、泥岩与煤层互层组成，这种多韵律结构使得地下水在接受大气降水的补给时起到了一定的阻隔作用。侏罗系下统三工河组位于矿区南部，其岩性主要为粉砂岩、细砂岩、泥岩及炭质泥岩，也在一定程度上阻挡了地下水对含煤地层的渗透补给。
矿区位于阜康向斜南翼，地层倾角较陡，呈单斜构造，没有发现走向断裂，矿区东界f1断层属垂直地层走向平移断层，断层面禁闭，水平断距30m左右，使煤层产生错动位移。该断层破碎带可能成为大气降水入渗的通道之一，但受规模与性质影响，蓄积的地下水有限。
(4)火烧区
矿区内43号煤层火烧后形成一条贯穿东西的烧变岩带，烧变岩内孔隙发育，可接受大气降水及地表水的补给，并蓄积一定量的孔隙潜水，对矿井开采威胁较大。
2、含(隔)水层(段)划分
矿区含(隔)水层(段)依据岩性特征和富水性划分。侏罗系含煤地层属河流-沼泽相沉积，垂直向上，由多个由粗到细的岩性组合叠合而成;走向上，岩性渐变过渡现象较明显，尤其砂岩类组成的砂体变化极大，因此，只能根据各段的砂砾岩与砂岩所占比例，划分为含(隔)水段，矿区内共划分为5个含(隔)水层(段)，分述如下：
(1)第四系全新统透水不含水层(I)
由全新统的冲洪积物组成，主要分布在矿区的南部沟谷及山坡与坡脚处，冲洪积物主要由松散的砂砾、碎石等组成，厚度0-5m。透水性好，自身不具备储水条件。
(2)侏罗系中统西山窑组上段孔隙裂隙弱含水段(Ⅱ)
主要分布在矿区北部，烧变岩孔隙潜水含水层之上，属含煤地层西山窑组上段地层。岩性主要由细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩与薄煤层组成，局部夹有粗砂岩。厚度78.50m。该含水段主要接受大气降水及融雪水的补给。据东邻城关煤矿79-3钻孔抽水试验资料，该含水段单位涌水量为0.0011升/秒.米，渗透系数0.00208m/日，属弱含水段。
(3)侏罗系中统西山窑组下段烧变岩孔隙潜水含水层(III)
烧变岩含水层位于侏罗系中统下段的顶部，由43号煤层燃烧烘烤而成，形成贯穿矿区东西的烧变岩带，该带地表宽度15-30m，距离45号煤层之上30-70m，烧变岩中孔隙发育，易接受大气降水与地表水的补给，较易储存孔隙潜水。矿区西部广源立井与中部股分合作立井穿越该烧变岩带时，均出现水量增大现象，目前上述部位无明显涌水。除此外，尚无生产矿井在其深部加以揭穿，深部含水情况不明。
(4)侏罗系中统西山窑组下段孔隙裂隙含水段(IV)
该含水段由烧变岩含水层底板至西山窑组下段底界，含45号煤层在内，厚度176.44m，45号煤层顶板至烧变岩含水层底板以粉砂岩、泥质粉砂岩夹炭质泥岩或煤线为主;45号煤层底板至西山窑组下段底界主要岩性为粉砂岩与泥岩等，但底部有不甚稳定的砂砾石层存在，砂砾石层厚度在3-10m之间。该含水段水位埋深为+880m标高，生产矿井自西向东揭露深度标高由+772.91m递减为+637m，矿井涌水量也由120m3/d递增为440m3/d。此外，矿区东部的六运湖农场矿井开拓穿越该含水段底部砂砾岩层时水量明显增大。
(5)侏罗系下统三工河组上段隔水段(V)
该隔水段分布于矿区南部边缘一带，伏于西山窑组下段孔隙裂隙含水段之下。岩性主要为泥质粉砂岩、泥岩夹细砂岩夹及砂砾岩薄层，厚度101.37m，矿区内各生产矿井均未揭穿该段，依据区域性岩石组分特点划分为隔水段。
3、矿床充水因素分析
(1)生产矿井充水情况
A、广源矿井
该矿现开拓水平为+772.9m标高，较东邻股份合作井的最低开拓水平高出43m。主立井位于45号煤层顶板，在垂深75-110m(+888-+853m标高)区段穿越烧变岩孔隙潜水含水层，水量明显增大。此外，矿井附近45号煤层露头有较显著的塌陷坑，尚见有少量雪融水蓄积。目前该矿井主要是煤层顶板渗水，排水量可达250m3/d。
B、股份合作矿井
该矿井现开拓水平为+730m标高，低于西邻广源矿井而高于东邻六运湖农场矿井。主立井位于45号煤层顶板，在118-178m(+828-+768m标高)区段穿越烧变岩孔隙潜水含水层时，水量加大，目前该矿井以顶板渗水为主，排水量较小，约120m3/d。
C、六运湖农场矿井
该矿井现开采标高为+693m，低于西部两个矿井。井下调查可知，地下水主要从煤层底板砂砾岩中渗出，采用55kW水泵抽水，每天抽水约5小时，排水量184m3/d。
D、三工平安煤矿
东邻三工平安矿井现开采水平为+637m，低于本矿区各生产井，井下实测得知，由底板向煤层开拓的斜井中的砂砾岩层有地下水渗出，局部可见股状，形成的水流汇入水仓。采用75kW水泵(80m3/h)，每天抽水5-6h，排水量400-480m3/d。
(2)矿床充水因素分析
通过生产矿井调查访问，现已基本查明矿床充水的主要因素与充水途径如下：
A、三工河河水及河床第四系孔隙潜水通过含煤地层与河床直接接触的部位，顺层补给地下水，并自东向西使各矿床依次充水。
同时，矿界以西600m处甘沟中的地表径流对矿区也会产生自西向东的侧向补给。
B、大气降水和雪融水通过第四系松散物或地表风化裂隙与构造裂隙下渗到侏罗系中统西山窑组下段孔隙裂隙含水段(IV)，通过煤层顶底板进水对矿床充水。
C、位于第IV含水段之上的烧变岩孔隙潜水含水层(III)通过裂隙孔隙对矿床间接充水。
D、45号煤层地表塌陷坑与塌陷沟蓄积有少量的大气降水与雪融水，亦可沿采空区裂隙等对矿床充水。
E、区域上沿阜康南背斜轴部延伸的F3断裂沟通了三工河等地表径流，其西部距离矿区较近，也可能成为矿区充水因素之一。
4、地下水化学特征
经取样测试，广源煤矿地下水为HCO3.Cl.SO4-Ca.Na型，矿化度1.254克/升，属微咸水。六运湖农场矿井地下水为HCO3.SO4.Cl-Na型，矿化度3.286克/升，属咸水。东邻三工平安煤矿地下水为Cl.HCO3-Na型，矿化度2.045克/升，属微咸水。以上化学特征说明，煤系地层中岩石透水性较差，补给径流条件欠佳，从而导致矿化度偏高，地下属微咸水-咸水。
5、矿井涌水量
矿区内外自西向东依次排列的四个矿井目前排水量分别为250、120、184、440m3/d，据调查，此排水量受季节性影响不大，具有一定的代表性。可作为未来矿井扩大生产能力时的比拟参数。目前生产矿井排水量取四个矿井的平均值，即250m3/d，未来设计矿井年产量为9万t，采用水文地质比拟法对拟建9万t/a矿井进行涌水量的概算。则预计矿井涌水量为750m3/d。预测公式如下：
Kcp=Q1/P1
Q=Kcp·P
式中
Q—拟改扩建矿井涌水量(m3/d);
Q1—目前生产矿井平均排水量(m3/d );
KCp——富水系数
P—未来矿井年开采量
将以上数据代入上式，主算结果，未来设计矿井年产量为9万吨，则预计矿坑涌水量为750m3/d。
为了防患于未然，建议对矿区范围内易造成突水的地段，如火烧区、塌陷区等采取一定的防范措施，以防突水事故的发生，留足防水煤柱，做好超前探放水工作。
第四节 煤层
一、区域含煤性
矿区所在的阜康向斜南翼含煤地层为侏罗系中统西山窑组(J2x)，据东邻城关煤矿(位于三工河东岸，距矿区东界约1千米)生产地质报告所述，该组地层平均厚度719.59米，含煤18～40层，其中可采煤层仅5层，集中分布在含煤地层的下部与底部。煤层平均总厚40.08米，含煤系数14.98%，可采率5.57%。各岩性段含煤情况如下：
1、下段(J2x1)
地层平均厚度220.79米，含煤4～8层，为主要含煤段。煤层平均总厚33.08米，含煤系数14.98%。其中可采煤层3层(45-2、45-1、43)，可采总厚32.52米，占全煤组的81%。
2、上段(J2x2)
以43号煤层顶板为界，平均厚度498.80米，含煤14～32层，其中2层可采(41-1、41-2)，平均可采总厚7.00米，含煤系数1.40%。
二、矿区煤层赋存情况
按照东邻煤矿含煤层位对比，矿区范围内的西山窑组地层相当于5层可采煤层(即45-2、45-1、43、41-1、41-2煤层)的赋存部位。但经过地表地质测量及井巷工程施工，除45-2煤层外，其余4层可采煤层在矿区范围内变化均较大，以下逐层叙述之：
东邻城关煤矿45-1煤层距45-2煤层62.53米，煤层不稳定，厚度变化大，平均厚度1.05米，结构复杂，夹0-2层夹矸。该煤层向西至东邻三工平安煤矿后未见出露。至本矿区后，相应层位上也未见出露。
东邻煤矿43煤层地表火烧形成稳定而醒目的烧变岩带，并且延伸进入本矿区，烧变岩地表宽度15～30米，距离45号煤层之上30～70米。矿区西部的广源矿井与股份合作矿井分别在垂深110米(标高853米)与178米(标高768米)处揭穿烧变岩带，未见燃烧残留煤层。东邻城关镇煤矿经77-19孔揭露，43号煤层厚度9.95米，火烧区底界为 450米标高。由此推断，矿区内该煤层可能燃烧殆尽。
东邻三工平安煤矿41-2煤层厚度0.20～0.30米，至本矿区已经消失。
此外，东邻三工平安煤矿在石门中发现45-2煤层之上7.82米处有一厚度为1.93米的煤层，由于无法与区域对比，称之为无编号煤层。但矿区内广源矿井与股份合作矿井穿过相应层位的石门均未发现该煤层。
三、45号煤层
矿区井巷工程控制的可采煤层仅45-2煤层，由于区内没有发现45-1煤层，为简便起见，统一称作45号煤层。该煤层自西向东井下揭露点厚度依次为22.10米、21.94米、19.97米、19.60米、19.15米，平均厚度20.55米。该煤层自东向西厚度逐步增大，可能与向西逐步接近背斜转折端构造加厚作用有关。东邻三工平安煤矿该煤层厚20.60米。45号煤层结构简单，仅局部地段有不甚稳定的1-2层薄层炭质泥岩夹矸。该煤层全区稳定。顶板岩性多为粉砂岩与泥岩，底板岩性多为粉砂岩与泥质粉砂岩。
阜康市广源煤矿45号煤层特征简表 表4-1
四、煤层对比
矿区内45号煤层属巨厚煤层，经多年开采，浅部已基本采空，在地表沿走向形成断续分布的塌陷坑或塌陷沟，地表特征明显，极易对比。
43号煤层虽然未经工程控制，但其地表火烧形成一个砖红色烧变岩带，宏观上易辨认。有了这两层明显的对比标志，可以准确判定45-1、41-1、41-2煤层赋存的层位，并由此判断这些煤层是否存在与其可采性。
总之，区内煤层对比可靠。
第五节 煤 质
一、煤的物理性质及煤岩特征
45号煤层肉眼观察为黑灰色，呈暗淡无光状,断口与节理不明显，煤的宏观煤岩组成以暗煤为主。容重平均值为1.35吨/立方米。
煤的显微煤岩组份主要为有机质及少量无机质组成。有机质组份中以无结构镜质体中的基质镜质体和碎屑镜质体为主，丝质体和半丝质体等惰性组份次之，基质半镜质体最少。无机质组份中主要是粘土类矿物，方解石脉类碳酸盐类矿物次之，黄铁矿类晶体微量(表4-2)。
煤的显微煤岩类型为暗亮型。镜质体反射率0.52～0.74，变质阶段为：0-Ⅱ阶段。
阜康市广源煤矿45号煤层煤岩鉴定成果表 表4-2
二、煤的化学组成与工艺性能
1、煤的工业分析
45号煤层原煤水分(Mad)0.72～2.09%，平均1.33%;灰分(Ad)4.06～8.09%，平均5.73%，属特低灰煤;挥发分(Vdaf)27.27～37.77%，平均33.39%。
精煤水分(Mad)1.04～3.20%，平均2.06%;灰分(Ad)1.98～2.13%，平均2.37%;挥发分(Vdaf)27.67～36.97%，平均32.49%(表4-3)。
45号煤层沿走向自西向东水分、灰分、挥发分的平均值递减。由顶板向底板灰分降低而挥发分增高。
2、有害有毒元素
45号煤层原煤全硫含量(St.d)0.29～0.81%，平均0.47%，属特低硫煤;磷(Pd)0.002～0.020%，平均0.010%，属低磷煤(表4-3)。
45号煤层中氯元素含量0.051-0.066%，平均0.060%;砷元素含量3～5微克/克(表4-6)。
45号煤层沿走向自西向东全硫、磷、氯、砷等的平均值小幅度递减，由顶板向底板变化规律不明显。
阜康市广源煤矿45煤层工业分析及有害元素测试成果表 表4-3
3、发热量
45号煤层的干基弹筒发热量(Qb.d)29.35～32.68 MJ/Kg，平均31.31 MJ/Kg;分析基弹筒发热量32.04～34.06MJ/Kg ，平均33.16 MJ/Kg。沿走向由西向东发热量平均值递增(表4-4)。
4、元素分析
45号煤层煤中碳(Cdaf)含量81.68～86.57%，平均84.02%;氢(Hdaf) 3.55～5.20%，平均4.44%;氮(Ndaf)0.86～0.97%，平均0.92%，氧
加硫{(O+S)daf ｝7.90～12.28%，平均10.11%(表4-4)。
三、煤的风氧化带
矿区内45号煤层陡立，地表露头多有塌陷，生产矿井开采深度较大，无法系统采集风氧化带样品。东邻城关煤矿77-11钻孔孔深20.63米处煤芯样已经穿过风化带(该样品水分含量2.81%，灰分5.21%，挥发分34.69%，发热量31.43 MJ/Kg，煤中碳83.34%，氢5.31%，氮10.18%)。考虑到深部开采引起煤层露头裂隙增加或塌陷等因素，初步确定45号煤层风化带底界为沿煤层露头垂深30米。
第六节 煤种与工业用途
前已叙及，45号煤层各采样点的精煤可燃基挥发分(Vdaf)平均值介于27.67～36.97%之间，平均32.49%;粘结指数0～5。按中国煤炭分类(GB5751—86)标准，应属不粘煤(31BN)。
45号煤层具有特低灰、特低硫、低磷、高发热量、高熔灰分、富油等特点。是优质动力用煤与炼油用煤。
第七节 开采条件
1、瓦斯
矿井瓦斯主要来源于煤层的开采，矿区内外各生产矿井均于2002—2003年由新疆煤炭研究所或昌吉州矿山救护队进行过瓦斯等级鉴定，鉴定结果见表2-2-5，矿区各生产矿井在鉴定期间的相对瓦斯涌出量0.56-4.28m3/t，二氧化碳相对涌出量0.42-4.85m3/t，均系低瓦斯矿井。
4、煤层顶底板
45号煤层的顶板岩石主要为粉砂岩，其间夹有薄层-微层细砂岩，自西向东各矿井变化均不大。煤层底板岩石主要为泥质粉砂岩与粉砂岩，夹有薄层泥岩或炭质泥岩。直接顶底板岩层厚度均大于5m以上。
顶底板的粉砂岩与泥质粉砂岩类特征相似，均呈灰色一灰黑色，粉砂状结构，薄-中厚层构造，钙泥质胶结，干燥状态较坚硬，但遇水后较松软。
煤层顶底板粉砂岩类天然状态下单向抗压强度为41.9-66.2MPa。软化系数为0.07-0.44。煤层顶底板岩石应属遇水易软化的中硬岩石。综合考虑各项因素，可以确定45号煤层顶底板岩石稳固性较差。
详见45号煤层顶底板岩石物理力学性质测试成果表
表2-2-8。
5、地温
根据地质报告，本井田无地温异常现象，属地温正常区。
6、火烧区
矿区内43号煤层燃烧后，对应其原来露头位置形成一条稳定而醒目的烧变岩带，该带地表特征明显，且分别向东西界外延伸，为区域性火烧带，该带成因明确，系由43号煤层燃烧所致，这在区域上已得到证实认可。
矿区内烧变岩带近东西向贯穿，长度大于2km，一般宽度15-30m，局部膨大，广源主立井与股分合作主立井穿过该烧变岩带，位置分别在+863m标高与+763m标高处，距离地表分别为110m与178m，由此可知，区内该火烧区的深度大于178m，其底界标高位于+763m之下。
第二章 矿井老窑及采空区情况
第一节 矿井老窑情况
井田内共有三个井口均布置在井田西翼主、副井为立井开拓风井为斜立井开拓，现将该矿的开采情况叙述如下：
根据国土资源厅批准的划定矿区范围，井田由下列四个拐点坐标圈定。井田东西走向长为2.4km，南北宽为0.60km，面积为1.3197km2。
拐点号 X坐标 Y坐标
s1 4880707.60 29583566.60
s2 4881149.80 29583122.90
s3 4882269.10 29585193.60
s4 4881680.00 29585365.60
开采深部边界+600m水平。
该矿井根据《新疆煤炭工业“十五”结构调整规划》要求在2005年关闭所有年产9万t以下的小煤矿之后按照该小煤矿的基础上建成9万吨的技改工程，该矿井的首采工作面布置在+822水平东翼处，+822水平西翼和+822水平以上+842水平均以进入技改工程之前回采完毕。
第二节 采空区情况
按照地质大队提供的资料来看该水平以上探放资料不全等原因该水平以上无法说明空区的情况，另外该水平以上+842水平的采空区范围也较大所以上水平的采空对下水平的综采放顶煤工作面来说影响很大。
第三节 积水可疑区分析及划定
一、积水可疑区分析
根据地质报告水文地质提供的资料显示，该井田矿床充水途径及因素主要有六个方面，一为井田内无常年流水主要是来与阜康市最大的河流三工河在井田东界外700m处自南向北流过，水位标高+821.05m，为当地侵蚀基准面。该河主要接受南部山区融雪水与大气降水补给，年径流量4272.82万m3。6-10月为洪水期，月均流量1.255-4.009m3/s，最大可达8.6m3/s。二是矿区含煤地层为侏罗系中统西山窑组，主要由砂岩、粉砂岩、泥岩与煤层互层组成，这种多韵律结构使得地下水在接受大气降水的补给时起到了一定的阻隔作用。侏罗系下统三工河组位于矿区南部，其岩性主要为粉砂岩、细砂岩、泥岩及炭质泥岩，也在一定程度上阻挡了地下水对含煤地层的渗透补给。三是矿区位于阜康向斜南翼，地层倾角较陡，呈单斜构造，没有发现走向断裂，矿区东界f1断层属垂直地层走向平移断层，断层面禁闭，水平断距30m左右，使煤层产生错动位移。该断层破碎带可能成为大气降水入渗的通道之一，但受规模与性质影响，蓄积的地下水有限。四是矿区内43号煤层火烧后形成一条贯穿东西的烧变岩带，烧变岩内孔隙发育，可接受大气降水及地表水的补给，并蓄积一定量的孔隙潜水，对矿井开采威胁较大。五是烧变岩含水层位于侏罗系中统下段的顶部，由43号煤层燃烧烘烤而成，形成贯穿矿区东西的烧变岩带，该带地表宽度15-30m，距离45号煤层之上30-70m，烧变岩中孔隙发育，易接受大气降水与地表水的补给，较易储存孔隙潜水。六是侏罗系中统西山窑组下段孔隙裂隙含水段(IV)，该含水段由烧变岩含水层底板至西山窑组下段底界，含45号煤层在内，厚度176.44m，45号煤层顶板至烧变岩含水层底板以粉砂岩、泥质粉砂岩夹炭质泥岩或煤线为主;45号煤层底板至西山窑组下段底界主要岩性为粉砂岩与泥岩等，但底部有不甚稳定的砂砾石层存在，砂砾石层厚度在3-10m之间。该含水段水位埋深为+880m标高，生产矿井自西向东揭露深度标高由+772.91m递减为+700m，矿井涌水量也由120m3/d递增为440m3/d。此外，矿区东部的六运湖农场矿井开拓穿越该含水段底部砂砾岩层时水量明显增大。
综上所述，该井田矿床充水途径及因素主要为三工河河水由南向北运移过程中，通过煤系地层的孔隙裂隙顺向渗透补给，为矿区地下水的主要补给源。三工河水的补源是主要与大气降水、雪融水以及泉水。井田地下水的补给主要源于侏罗系中统西山窑组主要是煤岩层互层组成这种规律结构使得地下水在接受大气降水的补给时起到了一定的阻隔作用。但侏罗系下统三工河组位于矿区南部，其岩性组成的不同也一定程度上阻挡了地下水对含煤地层的渗透补给。另外井田东西的烧变岩带，烧变岩内孔隙发育，可接受大气降水及地表水的补给，并蓄积一定量的孔隙潜水，对矿井开采威胁较大。
二、积水可疑区划定
积水可疑区划定依据原采空区位置划定。
根据现有已知资料，该井田内共有一处矿井主要积水区在估计在现有的+822水平首采工作面东翼处的+842和+885水平处很可能有积水情况，原因822水平东一处450米左右有个地质构造带，按照煤矿《安全规程》规定来说有可能有积水情况。
三、积水可疑区位置
1、现有的+822水平东翼首采工作面以上的以上的+842和+885水平采空区范围内以及+842和+885水平以上的43号煤层烧变岩火烧层里。
2、现有的+822水平西翼处采空区里也有一定的积水情况，目前未发现空区里渗水情况。
四、积水范围、积水量、水压估算
由于缺乏实测资料，积水范围、积水量、水压失去估算依据。资料不详，也失去了估算的意义。本设计对积水可疑区的积水范围、积水量、水压不做定量估算。
第三章 矿井现有工作面情况
第一节 矿井开拓
该矿建成以后有三个井口，即主立井、副立井、风井，主立井仍利用原有的广源主井，其主立井坐标为：
X=4881084.03，
Y=29583495.34 ,
Z=+962.91m，
提升方位角为69°。
在距主立井西翼40m处掘副立井，副立井的坐标为：
X= 4881090.03，
Y= 29583455.34，
Z=+962.91，
提升方位角为150°。
风井位于井田南翼，其坐标为：
X=4880973.94，Y=29583510.61.Z=+954.52m。
根据本井田的范围、煤层赋存条件、开采深度、地质构造和拟选择的采煤方法等因素，矿井共划分为二个水平开拓，第一水的标高为+772.91m，第二水平标高为+700m。
采区划分
根据煤层赋存条件、确定的开拓方式和井田开采范围。每一水平划分为一个双翼采区。一水平采区西翼走向长度为180m，采区东翼走向长度为685m。二水平采区西翼走向长度为193m，采区东翼走向长度为1030m。
第二节 巷道布置
由于矿井两个水平均为中央采区开拓，故不设运输大巷和回风大巷。在45号煤层底板布置煤层轨道上山，在45号煤层顶板布置采区煤仓和回风上山眼。按开采顺序，每个采区水平划分为6个分段开采，根据设计要求矿井一水平一分段采区工作面现布置在+822水平东翼内，将一水平的+822水平一分段工作面推到一定程度之后开始布置二分段的煤层轨道运输平巷和刮板运输顺槽，掘到一定程度之后中间布置联络通风平巷。上下两顺槽掘至采区边界后，掘进工作面开切眼，准备一分段采煤工作面的接替接续采煤工作面。
第三节 现有工作面情况
现矿井内+822水平东翼采区布置了一个回采工作面，+812水平东翼布置了南、北巷掘进工作面。现叙述如下：
1、+822水平东翼采区南巷、北巷：分别沿着煤层走向方向煤层顶底板处水平布置，南巷：布置在煤层底板处，巷道采用锚网支护，断面为S南= 6.12 m2 。用于工作面的材料运输巷兼做进风巷。
北巷：布置在煤层顶板处，巷道采用锚网支护，部分地段由于顶板煤层松软采用锚网、工字钢联合支护。断面为S北=6.77 m2，用于工作面的主要运输巷兼做回风巷。
2、+812南巷北巷掘进工作面：+822水平东翼采区南巷、北巷：分别沿着煤层走向方向煤层顶底板处水平布置，南巷：布置在煤层底板处，巷道采用锚网支护，断面为S南= 6.44 m2 。用于工作面的材料运输巷兼做进风巷。
北巷：布置在煤层顶板处，巷道采用锚网支护，断面为S北=6.44 m2，用于工作面的主要运输巷兼做回风巷。
第四节 工作面与积水可疑区相对位置及其影响
根据地质报告和井下实测图，初步可以确定井下各工作面与积水可疑区相对位置，现叙述如下：
1、+822m水平东翼回采工作面附近积水可疑区的相对位置及其影响
该采区内只有一处积水可疑区即+822水平以上的+842水平老空区为积水可疑区。
1、+812水平掘进南、北巷掘进工作面附近积水可疑区的相对位置及其影响
+812水平掘进南、北巷掘进只有一处积水可疑区即+812水平以上的+822水平老空区为积水可疑区。。
第四章 矿井各工作面探放水布置
第一节 探水线的确定
由于该矿区水文地质工作没有做详细的勘探，缺乏必要的水文地质资料，本设计在探水线的确定上缺乏实际依据，根据规范要求，取其最大值，煤层探水线取100m，岩石探水线取30m。
第二节 探放水巷道的布置
本设计不在另外布置探放水巷道，使用现有巷道，即现有45号煤层+822水平东翼采区北巷(轨道巷)为矿井一采区一分段的探放水巷道，北巷工作面开切眼开始往西进行。+812水平南、北掘进巷，进行“先探后掘”。
上述巷道作为探放水巷道使用时，必须构筑水沟。水沟断面尺寸为宽250mm、深300mm。水沟坡度不得小于3‰。
第三节 探水眼超前距的确定
探水眼超前距：煤层中不得小于25~30m，岩石中不得小于
第四节 探水眼布置
1、探水眼煤层和岩石中均按三个方向布置：1、按掘进方向布置即斜角与工作面布置(探眼不小于50m); 2、沿煤层倾角老空方向按75°布置(探通老空区);3、沿煤层倾角老空方向按45°布置(探通老空区)。
2、掘进工作面沿巷道走向水平探50m后允许掘进30m后继续进行探水。
3、采煤工作面探眼布置在工作面开切眼沿煤层走向水平探80m后允许推进50m后后继续进行探水。
3、其探水眼个数、方向、倾角、深度、孔径见下表。
探水眼有关参数表
第五章 探放水设备的配备
按照规程要求采、掘工作面坚持有疑必探，先探后掘的原则，掘进工作面和回采工作面配备有探水钻一台ATX-75型探水钻机。钻杆80m，钻头6个。其他配套部件若干。
第六章 探放水专设管理机构
为了保证探放水工作的顺利实施，必须在组织上予以保障。矿井必须设立探放水专职管理机构。煤矿矿长任探放水专职管理机构的主要负责人，负责全矿井的探放水工作;抽调一位副矿长专职负责探放水的具体工作，组建探放水专职管理机构，使全矿井的探放水工作自始始终在有效的控制和管理之下。(附探放水管理机构图)
第七章 探水前的准备及注意事项
根据本矿井开拓布置，当开采45号煤层时，必须对上部43号煤层的火烧区采取超前探放水措施，坚持“有疑必探，先探(放)后掘，先探(放)后采”的原则，确保矿井安全生产。
突水前的征兆
当井下采掘工作面(巷道)出现下述情况时，有可能造成突水事故，应引起高度重视。
1、煤层变潮湿、松软;煤帮出现滴水、淋水现象，且淋水由小变大;有时煤帮出现铁锈色水迹。
2、工作面气温降低，或出现雾气及硫化氢气味。
3、有时可听到水的“嘶嘶”声。
4、矿压增大，发生片帮冒顶及底鼓。
探水前应注意的事项
1、检查排水系统，准备好水沟，水仓及排水管路;检查排水泵及电动机，使之正常运转，达到设计的最大排水能力。
2、准备堵水材料。在探水地点应备用一定数量的坑木、麻袋、木塞、木板、黄泥、棉线、锯、斧等，以便出水或来压时及时处理。
3、检查瓦斯。瓦斯浓度超过安全规定时应停止工作，及时加强通风。
4、检查支架情况。有松动或破损的支架要及时修整或更换。帮顶是否背好，都要一一检查。
5、检查煤壁。煤壁有松软或膨胀等现象时，要及时处理，闭紧填实，必要时可打上木垛，防止水流冲垮煤壁，造成事故。
6、检查水沟。巷道水沟中的浮煤、碎石等杂物，应随时清理干净。若水沟被冒顶或片帮堵塞时，应立即修复。
7、检查安全退路。即避灾路线内不许有煤炭、木料、矿车等阻塞，要时刻保证畅通无阻。
1、 严格执行排水设备的维护制度，保持正常排水。
2、 严格执行水沟、水仓的清理制度，保证流水畅通。
3、 加强钻场前后10米范围内的巷道支护，并打好坚固的立柱和栏板。
4、 清理巷道，挖好排水沟。探水钻孔位于巷道低洼处时，配备与探放水量相适应的排水设备。
5、 钻机设备在运输时必须捆绑结实，不得超长、超宽、超高、超重，并符合井下运输的有关规定。
6、 钻机拆下的零件，要用有盖的箱子装好。容易丢失的零件，由钻工自带。
7、 井下人工搬运设备时要用绳子系牢，并要轻抬轻放，有专人统一指挥，起落行动一致。
8、 安装钻机前要检查钻场及其周围支护，防止冒顶片帮。
9、 钻机立轴对准钻空位置，摆正钻机架，机身安放平稳。
10、开钻前检查有害气体含量。当瓦斯浓度达到或超过1%时，不得开钻。
11、测量和探放水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探放水孔的位置、方位、角度、深度、及钻孔数目。
12、必须有瓦检员现场值班检查空气成分。
13、施工地点必须安设专用电话
14、套管要下在坚硬的煤岩中，套管下置深度、固结方法及耐压试验，必须符合设计要求。
15、套管固定后，必须进行耐压试验。揭露高压水的钻孔，还要装好防喷装置，方可钻进。
16、钻探人员穿戴整齐、利落，衣襟、袖口、裤脚必须束紧。
17、开钻前认真检查升降机的制动装置、离合器装置、以及拧卸工具是否完好，发现问题要及时处理。
18、禁止用手、脚直接制动机械运转部分
19、禁止将工具和其他物品放在钻机、水泵、电机保护罩上。
20、扶把时，要站在立轴和手把一侧，不得紧靠钻机。
21、钻机后面和前面的给进手把活动范围内，不准站人，防止高压水将钻具顶出伤人或给进手把位翻起伤人。
22、钻机在钻孔过程中给压要均匀，根据孔内情况及时调整钻法及压力。钻孔内水压过大时，应采取反压和有防喷装置的方法钻进。
23、钻进过程中，一旦发现“见软”、“见空”、“见水”和变层，要立即停钻，丈量残尺并纪录其深度。
24、若发现孔内涌水时，应测定水压、水量。
25、若发现煤岩松动、片帮、来压、见水或孔内水量、水压突然增大或顶钻时，迅速向调度室汇报，并派人监视水情。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。
26、透采空区后，经瓦检员检查有有害气体溢出，必须立即停止钻进，用木塞黄泥封闭。
27、清理巷道，挖好排水沟。必须配备与探放水相适应的排水设备。
28、在打钻地点或附近安设专用电话。
29、疏通钻孔时操作人员不准直对钻杆站立操作。
30、探放采空区钻孔接近采空区，预计有瓦斯或其他有害气体涌出时，必须有瓦检员值班检查空气成分。如果瓦斯或其他有害气体浓度超过《煤矿安全规程》规定时，必须立即停止钻进、切断电源、撤出人员，并报告调度室及时处理。
31、钻孔放水时，必须估计放水量，根据矿井排水能力和水仓容量，控制放水量。
32、放水时，必须设专人监测钻孔出水情况，测定水量、水压，做好纪录。
33、若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告调度室。
34、钻孔竣工后，应做好各种善后处理工作。包括钻机的拆除、搬迁、检修、存放。
35、钻孔资料的整理，每个班都必须填写班报，包括钻孔角度、进尺、设备运转、作业时间、交接班纪录等原始资料。记录要真实反映生产情况，做到全面、准确、详细和整洁。记录需经当班班长审核并签字。
36、钻孔达到勘探目的后，应立即全孔封闭。
37、为了防止水沙分离或粘土稀释流失，封孔不能用水泥砂浆或粘土，要用高标号纯水泥。
38、 严重漏水段，应先下木塞止水，然后注浆，防止水泥浆在初凝前流失。
39、 要按照封孔设计，进行分段并分段提取固结的水泥样品，实际检查封孔的深度和质量，由上而下边检查边封闭，做好记录。
40、 需要长期保留观测孔、供水孔或其他专用工程孔必须下好止水隔离套管。
41、 已下套管的各类钻孔，不用之前，也应按1、2、3条的要求封孔。
42、 所有钻孔的空口均应留设标志，一旦需要时，便于采取措施。
43、及时密闭废弃巷道，但在积水巷道密闭墙上留设反流水孔，避免采空区及废弃巷道中积水给安全生产造成隐患。
44、在井田范围内采空区上部塌陷坑及裂隙带周围设截水沟渠将山坡雨(水)引离采空塌陷影响区，防止山坡雨水从塌陷区进入井下采空区。
45、每次降大到暴雨时和降雨后应及时观测井下水文条件变化情况，并及时向矿主管安全的领导报告。
46、探水巷道掘进的安全措施
(1)探放水的巷道，中间不得有低洼积水段。
(2)探水巷道必须在探水钻孔有效控制范围内掘进，探水孔的超前距、帮距及孔间距必须明确并符合规程要求。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)巷道支护必须牢固，顶、帮背实，无高吊棚脚，使巷道有较强的抗水流冲击能力。
(4)按设计钻孔的预计流量修建水沟，并将流水巷道内的沉渣等障碍物清理干净，巷道通风必须良好。
(5)巷道与积水区间距小于探水规定的超前距，或有突水征兆时，应将掘进头正前和两帮支架加固，刹紧背严，必要时另选定安全地点探水。
(6)探水巷道须加强出水征兆的观察，一旦发现异常应立即停掘处理。情况紧急时必须立即发出警报，撤出受水威胁地点的全部人员。
(7)严格执行“三不放(炮)”制度：掘进工作面或炮眼有突水征兆时;探水孔超前距离不够时;掘进工作面支架不牢固或空顶距离超过规定时。
(8)掘进班长必须在现场交接班，交接允许掘进剩余长度和巷道中线与允许前进方位关系问题。
47、钻探的安全措施
(1)检查安钻场地巷道支护和通风情况，安全情况好，方可安装钻机。
(2)注意检查观测周围有无出水征兆，如发现安钻地点距积水地点很近、探水不安全时，应在采取加固措施后，另找安全地点探水。
(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，电缆吊挂要整齐。
(4)严格按设计标定钻孔方位、倾角，每班开钻前先检查立柱、孔口安全装置、周围支护和报警信号，如有问题，先处理后开钻。
(5)钻进中发现有害或有毒气体喷出时，应在加强通风的同时，用黄泥、木塞(预先备好)封堵孔口。如无法处理，应立即停止工作，切断电源，将人员撤到新鲜风流的安全地点。
(6)钻进中发现孔内显著变软或沿钻杆流水，都是钻孔接近或进入积水区的象征，此时应立即停钻检查，如孔内水压很大，应将钻杆固定并记录其深度。在提出钻杆前，必须重新检查和加固有关设备和支护，并打开三通泄水阀，边钻进边推入钻具，使钻头超过原孔深1m以上，先把附近积存的淤泥碎石冲出孔外，而后再提出钻杆，以利安全放水。
(7)遇高压水顶钻杆时，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。
48、放水及放水后掘进的安全措施
(1)设堰板，派专人监视放水情况，记录放水量，发现异常及时处理。
(2)加强放水地点的通风，增加有害气体的检测次数，或设瓦斯警报器。
(3)需要掘透老空时，两侧须有掩护孔，并应在钻孔透老空点标高以上掘进，以防由于淤泥、碎石收缩堵孔，造成积水已被“放净”的假象和防止放水点标高以下残留积水突出的危险。
49、其它安全措施
(1)预先规定好报警联络信号、涌(充)水时的对策及人员避灾路线等。
(2)放水工作应尽量避免在雨季进行。
(3)探放水人员必须按照批准的设计施工，末经审批单位允许，不得擅自改变设计。
50、通风路线
主、副井→+772水平井底车场 →+772～+822水平轨道上山→+822水平南巷(轨道巷)→综采工作面→+822水平北巷(皮带运输巷)→+822水平回风石门→斜风井→地面。
51、避灾路线
水灾避灾路线
南巷钻场→+822水平1#煤门→+822水平北巷→+822水平回风石门→回风斜井→地面
北巷钻场→+822水平回风石门→回风斜井→地面
火灾、瓦斯爆炸、煤尘爆炸避灾路线
南巷钻场→+772～+822水平轨道上山→+772水平井底车场→副井梯子间→地面
北巷钻场→+822水平1#煤门→+822水平南巷(轨道巷)→+772～+822水平轨道上山→+772水平井底车场→副井→地面。
见附避灾路线图
第九章、附则
1、本设计必须按照《煤矿安全规程》规定进行会审;
2、本设计必须按照《煤矿安全规程》规定进行审批;
3、本设计必须按照《煤矿安全规程》规定下文后才能实施;
4、本设计必须按照《煤矿安全规程》规定对各有关人员进行学习并经过考核合格后才能进行施工。
第十章 附件
1、地形地质及井上下对照图
2、水文地质
3、探放水眼布置图
4、避灾线路图
5、探放水管理机构图
