煤矿采煤工作面采空区探放水设计
总工程师：
采掘副总：
机电副总：
通风副总：
安全副总：
编 制：黄 伟
编制单位：地测科
编制时间：二〇一一年一月
一、420工作面水文地质情况概述
1、420工作面开采情况
420工作面形成可采走向长1600米(平距)，倾斜长度146米(斜距)，实际采长1620.6米(斜距)，煤层厚度2.8-12.4米，平均7.7米，采煤平均厚度5.5米，倾角1-12°，工作面整体为一向斜构造，轴向NWW-SEE，升降幅度约50m左右，两翼地层倾角3-12°。
2、420工作面及各巷道积水范围
⑴420工作面积水范围
从停采线到切眼处，长度1620.6m，宽度146m，积水面积236607.6m2(详见420工作面积水分布平面图)。
⑵420巷道积水范围
420排水巷(从p3测点向里20m处到3#横川)长度975m,宽度4.2m，积水面积4095m2。
420运顺(从停采线向外35m处到切眼处)长度1655m，宽度4.8m, 积水面积7944m2。
420回顺(从停采线到切眼处)长度1620m, 宽度4.4m，积水面积7128m2。
420灌浆巷(从G7测点向外12m处到巷道尾，长度1480m，宽度4.4m积水面积6512m2。
420切眼长度146m，宽度8m，积水面积1168m2。
420停采线以里所有横川，总长度229m，宽度4.4m，积水面积1007.6m2。
420工作面巷道总积水面积27854.6m2。
3、420工作面积水量计算
420工作面于2009年4月17日开始回采至2010年6月20日回采结束并封闭,生产过程中和生产结束封闭后，为了解决采空区煤层自燃发火问题,我矿对采空区进行了黄泥灌浆,据统计,该工作面累计灌浆量约629844m3,按水土比例1:3,灌浆水约472383 m3,灌浆水均滞留在420工作面采空区及各巷道内，老空区正常涌水量与420工作面下山回采过程中排出的灌浆水抵消不进行计算，灌浆未进行脱水。综合计算该工作面采空区及各巷道内积水量总计472383m3，其中工作面采空区积水量390403m3，各巷道内积水量总计81980m3。
4、420工作面水头高度的计算
420工作面水头最高标高1009.9m,最低标高909.7m(420运顺最低处),水位相对高差100.2m,422工作面排水巷最低标高912.1m,水位相对高差97.8m。老空积水具有承压性。
5、放水点水头压力的计算
采用公式： p=ρ×g×h计算
=1000×9.8×10
=96000÷98066.5
=0.99( kg f/cm2)
P——水头压力( kg f/cm2)
ρ——为水的密度(kg/m3)
g——9.8(N/kg)
h——深度10m (该深度为工作面最高水位与放水点标高之差)
(1kgf/cm2=98066.5pa)
通过计算作用于放水点煤墙的水压为0.99kgf/cm2。
6、420老空水对422工作面的威胁程度
422排水巷距420灌浆巷净煤柱37m,420灌浆巷距420回顺净煤柱25m,422排水巷距420回顺净煤柱66m(灌浆巷在内)。420工作面回采到向斜核部时，422排水巷和运顺均施工至向斜核部，420排水巷和运顺受420采动压力影响(侧压)，422排水巷和运顺在向斜核部段巷道受压变形严重，同时煤柱受压煤层间隙变大导通，目前420排水巷2#横川向里180m范围内靠420工作面侧煤墙出现“挂汗”滴水现象(透水预兆现象之一)。420工作面采空区积水对422工作面回采形成严重安全威胁。随着422工作面的开采,工作面压力增大,导致420工作面与422工作面间煤柱裂隙大量导通,420工作面采空区的水会沿裂隙进入422工作面,造成工作面大量涌水，预计涌水量60-300m3/h，排水不及时时会造成淹面。
二、放水降压方法
1、钻孔布置
钻孔布置在420排水巷，从开口向里160m处到排水巷最低点(p14测点处)，长度806m,由外向里依次设计10个钻孔，从里向外斜方向呈放射状，由高就地放水，钻孔开口均距巷道底板1.2米，钻孔终孔穿透420回顺煤墙处设计在420工作面此段回采平均采高中心，除2#钻孔放水高差为5m外，其它9个钻孔放水高差均为10m，钻孔穿透420回顺煤墙处标高与最高水头位置标高之高差。
2、施工方法
采用TXU-150型钻机，每个钻孔先用φ75钻头施工10m后，再用φ113组合钻头扩孔，采用φ100mm封孔管进行封孔，预先固结套管，套管口安装闸阀，然后用φ75钻头钻进，打钻前必须进行耐压试验。
3、封孔
封孔采用聚胺脂和水泥砂浆封孔工艺，封孔长度不小于10m，外段用水泥砂浆充实填满，凝固24小时，孔口捆绑8#铁丝固定在帮部锚杆上，以防水压增大冲出封孔管。
三、探放水设计参数
四、组织机构
组 长：师同民 孙相斌
副组长：邢彦民 徐同宝
成 员：赵三星 王体文 于宏斌 张亚军 王新民 寇义民 黄 焱
刘东平 刘运杰 宋增运 齐宝清 闫振玉 石 伟 王同春
尚贵生
五、业务科室职责划分
地测科：1、负责放水钻孔的施工设计、放线等技术工作。
2、负责观察测量水量变化，记录、整理数据，分析水情。
3、负责探放水工作的协调以及探放水措施的审批工作。
生产科：负责420排水巷排水系统的完善工作(放水水沟和最低点水仓施工，且满足放水要求)。
调度室：负责探放水地点的通讯工作。
通灭科：负责探放水期间的“一通三防”管理工作。
安质科：负责探放水期间的安全检查工作，监督检查探放水措施的执行情况。
动力科：负责探放水期间排水泵及管路的选型计算及设备的配置工作。
六、工作安排
1、防火队负责探放水打钻施工以及422排水巷水仓(探放水)的排水工作。探放水前必须按照地测科的要求完成探放水前期的准备工作以及措施的审批工作，在探放水过程中必须严格按照措施要求施工，严禁违章蛮干，违章指挥。要对本次探放水工作高度重视，区队干部要严格分工，责任落实到人，编制探放水施工安全技术措施。
2、机电车间在探放水工作开展前从422排水巷水仓到416水仓铺设4寸管路，安装两台排水设备，每台设备排水能力必须达到80m3/h以上，并具备两台同时运行的能力，排水系统完善后移交防火队管理。
3、物管中心负责探放水工作的材料、配件、仪器、仪表的采购及供应工作，由防火队提供所用器材的规格尺寸，探放水前所用器材必须到位。
4、探放水期间由生产、地测、安质每班一人进行现场跟班。
5、调度室负责在水仓口安装一台专用电话，保证排水期间通讯畅通。
6、通维区在探放水期间每班安排一名瓦检员检查气体情况，若发现气体超限必须停止工作，撤出现场施工人员。
7、救护队每班安排一名救护队员现场跟班，监护、处理应急情况。
8、探放水前安质科要组织相关部室对探放水周围的防水设施，排水设备，管路、钻机运转情况进行全面检查，对排水设备进行试运转，发现问题及时处理，验收通过方可探放水。
9、参与探放水的人员必须认真学习探放水安全措施并组织职工签字。
七、安全措施
1、施工前的准备
⑴每个钻探工必须领会设计内容及施工要求，并做到持证上岗。
⑵每次开钻前。跟班队长或班组长需配合瓦检员，救护队员、安监员详细检查施工区域巷道支护，瓦斯浓度、通风、钻机完好及水沟畅通等情况，发现问题立即处理，否则严禁施工。
⑶打钻前，必须提前挖设排水沟，确保打钻废水及时排入水仓。
⑷钻机必须支实垫稳，四个戗柱打稳打牢，机身前后用钢丝绳拉紧固定牢靠。
⑸采用反压和有防喷装置的方法钻进，防火队制定防止孔口管和煤(岩)避突然鼓出的措施。
2、打钻时注意事项
⑴钻孔应严格按照地测科标定的孔位及钻孔要素进行施工。
⑵在上、下钻杆过程中，钻杆正下方严禁站人，以免钻杆滑落伤人。
⑶机器运转中，任何人严禁用手、脚或其它物件直接触摸机器运转部位，禁止将工具等物品放在钻机、油泵、电机等部位上。
⑷开钻前，必须先供水，待水退回后，方可给压钻进，并要保征足够的流量，不准钻干孔。
⑸施工过程中，除打钻人员外，其它无关人员严禁在422排水巷作业、通行或逗留，并安排专人把守好警戒。
⑹每次钻进时，若发现孔岩松散、片帮、钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等透水征兆时，必须立即停止钻进，但不能拔出钻杆，现场负责人员立即向矿调度室汇报，并派人监测水量。若发现情况危急时，必须立即撤出所有受水害危胁地区人员，然后采取措施进行处理。
⑺钻机钻进过程中，操作人员必须穿着防水服，其它人员远离钻机。
⑻当钻孔接近老空区时，操作人员更要集中精力，轻压慢钻，时刻观察水量变化情况。下钻时，如水压过大，则不要急于抽钻，当泄压一段时间后，水量减小，经调度室及现场跟班人员同意，方可抽钻。
⑼钻进过程中，预计可能有瓦斯或其它有毒有害气体涌出，必须有瓦斯检查员和矿山救护队员在现场跟班，随时检查空气成分，如果瓦斯或其它有害气体浓度超过《规程》规定时，必须停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室。
⑽施工时钻孔开口处适当位置要悬挂便携式瓦斯报警仪。
⑾防火队在钻孔放水前，应当估计积水量，并根据矿井排水能力和水仓容量控制放水流量，防止淹面;放水时应当设专人监测钻孔出水情况，测定水压和水量，做好记录，如国水量突然变化，应当及时处理，并立即向调度室汇报。
⑿避灾路线：422排水巷—就近横川-422运顺-皮下延伸-辅助运输大巷2#横川-人车场。
3、封孔
⑴封孔采用聚胺脂和水泥砂浆封孔工艺，封孔长度不小于10m，外段用水泥砂浆充实填满，孔口捆绑8#铁丝固定在帮部锚杆上，以防水压增大冲出封孔管。
⑵封孔管要露出孔口200-250mm，并按要求在孔口安装放水闸门，压力表及水表。
⑶封孔，安装闸门、水表、压力表时，作业人员严禁站在探水孔口的正下、正前方，防意外事故发生。
4、钻机搬运
⑴搬运距离较近时，采用撬杆等工具人工进行搬运，最少4人以上配合作业，并设1人协调指挥，作业时人员严禁站在机身两侧。
⑵运输距离较远时，必须将钻机解体装车或人工运到指定地点。
⑶装、卸钻机前车辆必须用卡轨器卡死挡平，防止车辆下滑伤人。
⑷提放车过程中，必须严格执行《小绞车运输管理办法》及“五位一体”检查确认制度。
5、其它
⑴打钻期间，区队干部及地测人员必须现场跟班，及时处理有关问题，确保打钻工作顺利进行。
⑵供电必须做到“七无、七有、三齐、七全、三坚持”严禁失爆。
⑶卸下的钻杆必须放在制定地点堆放整齐，并做好施工区域的文明卫生工作。
八、附图
1、420工作面积水分布平面图1：2000
2、420工作面采空区放水钻孔布置设计图1：2000
2、420工作面采空区放水钻孔剖面图1：200
