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煤矿井下探放水基础知识两渡煤业通风区燕峰探放水目的意义•随着社会对能量需求的不断扩大，煤炭市场的行情越来越看好，煤炭开采的规模和范围不断扩展，加之煤田开采历史的久长以及乡镇甚至个体小煤矿的滥开乱采，形成了诸多的采空区，这些采空区有的与地面河流相连通，有的本身由于开采时生产用水的积存，另外还有地质含水层积水等等，都对新的煤矿安全生产造成威胁。•所以，在新的矿井、采区和工作面开采之前，必须进行详细的地质勘探工作，并对可能威胁到工作面的老空、含水层等，进行探放水工作，以便消除隐患，保证安全。根据探放水工作的生产性质，可分为开拓(掘进)工作面探放水和回采工作面探放水;根据探放水的标高层位不同，可分为邻(上或下)层探放水和本层探放水;根据探放水存在的地点不同，可分为老空探放水和含水层探放水等等。目录第一节、水害的相关概念及定义第二节、矿井水害事故的防治原则和措施第三节、采掘工作面探放水条件第四节、探放水起点及参数的确定第五节、矿井探放水基本工作流程图第六节、矿井水害事故的防治方法第七节、矿井透水征兆及相关知识第一节、水害的相关概念及定义探水：指采矿过程中用超前勘探方法，查明采掘工作面顶底板、侧帮和前方等水体的具体空间位置和状况等，其目的是为有效地防治矿井水做好必要的准备。防水：指为了预防水害事故，在探明情况后采取钻孔等安全方法将水体放出。凡是在煤矿开拓采掘过程中，渗入、淋入、流入、灌入和溃入井筒或工作面的任何水源水，统称为煤矿水。凡因井巷、工作面与含水层、老窑采区、古井、被淹巷道，地表水体或含水的裂隙带、溶洞、洞穴、陷落柱、顶板冒落带、构造破碎带等接通或沟通而产生的出水事故，称为煤矿突水。凡影响生产、威胁采掘工作面或煤矿安全的，增加吨煤成本和使煤矿局部或全部被淹没的煤矿水，称为煤矿水害。由于突水，停电设备故障，山洪泄入，揭露富水层而导致煤矿被淹没，巷道塌方，矿工被困（淹）井下，称为煤矿水灾害。常见的矿井水害有那些：地表水、冲积层水、老空水、断层水、煤层顶板水、煤层底板水、钻孔水水害煤矿水害产生的三大因素：水源、水量、导水通道第二节、矿井水害事故的防治原则和措施•《煤矿安全规程》规定《煤矿防治水规定》第一章第三条：防治水工作应当坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则：•现在规定：•有掘必探，先探后掘，预测预报，先探后采，更全面，即各采掘头面都必须探放水。1、“十六字”原则科学地概括了水害治理的基本程序。2、“十六字”原则是煤矿企业防治水实践经验的总结。3、“十六字”原则体现了预防为主、关卡前移的要求。矿井防治水的五项措施防：主要指合理留设各类防水煤柱；堵：主要指注浆封堵具有突水威胁的含水层；疏：主要指探访老空水和对承压含水层进行疏水降压；排：主要指完善矿井排水系统。截：主要指加强地表水的截流治理第三节、采掘工作面探放水条件在什么情况下探放水？《煤矿安全规程》第二百八十六条、《煤矿防治水规定》第九十二条：采掘工作面遇到下列情况之一的，必须确定探水线进行探放水：（一）接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时；（二）接近含水层、导水断层、暗河、溶洞和导水陷落柱时；（三）打开防隔水煤（岩）柱井下放水时；（四）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；（五）接近有出水可能的钻孔或封闭不良的钻孔时；（六）接近水文地质条件复杂的区域；（七）采掘破坏影响范围内有承压含水层或者含水构造、煤层与含水层的防隔水煤（岩）柱厚度不清楚可能发生突水时；（八）接近有积水的灌浆区时；（九）接近其他可能突（出）水的地区。第四节、探放起点及参数的确定根据矿区的开采和探放水经验，结合开采调查和勘探（包括物探）获得的老窑、采空区及老空区分布资料，经过分析后，分别按照积水线、探水线和警戒线三条线来确定探放水起点。（1）积水线：是指经过调查核实后的积水边界线。实际上就是小煤窑采空区的边界范围，其深部界线应根据小煤窑的最深下山划定，是经过分析原小煤窑开采图纸，走访有关小煤窑开采的当事人或知情人，经过物探和钻探核定后划定的积水区范围。（2）探水线：沿积水线外推60m-150m的距离划一条线即为探水线（下山掘进时则为顺层的斜距），此数值大小视积水边界的可靠程度、水压大小、煤的坚硬程度、顶底板岩性及地质构造等因素来确定，当掘进巷道自此线时开始探水。（3）警戒线由探水线再外推50m-150m的距离划一条线即为警戒线（在上山巷道掘进时指倾斜距离），当巷道进入此线后，就应警惕积水威胁，严格执行公司超前探测规定探放老空积水的超前距，要根据水压、煤岩层厚度和强度及安全措施等情况来确定，但最小水平钻距不得小于30米，止水套管长度不得小于10米。并注意掘进工作面的变化。探水线、警戒线的确定可参考下表的经验值并结合本矿实际采掘资料确定。边界名称确定方法煤层软硬程度资料主要依靠调查分析判别有一定图纸资料作参考有较可靠的图纸作依据探水线由积水线平行外推松软中等坚硬100～15080～12060～10080～10060～8040～6030～4025-3520--30警戒线由探水线平行外推60～8040～5010～20•一、探放水钻孔参数确定•（一）超前距离。探水时从探水线开始向前方打钻孔，在超前探水时，钻孔很少一次就能打到积水目标区，常是探水一掘进一再探水一再掘进，循环进行；探水钻孔终孔位置应始终超前掘进工作面一段距离，该段距离称超前距，如下图所示。•（二）允许掘进距离。经探水证实无任何水害威胁，可安全掘进的长度称允许掘进距离。•（三）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，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称为帮距；其值应与超前距相同，帮距一般取20m，有时帮距可比超前距小1—2m。•（四）钻孔密度（孔间距）。钻孔密度是指允许掘进距离终点横剖面上探水钻孔之间的间距。•探放水钻孔布置方式•（一）扇形布置。巷道处于三面受水威胁的地段，要进行搜索性探放积水目标区，其探水钻孔多按扇形布置，如下图所示。•（二）半扇形布置。对于积水区肯定是在巷道一侧的探水地区，其探水钻孔可按半扇形布置，如下图所示。第五节、矿井探放水基本工作流程图2、防治水及超前探测隐患排查工作面地质预报工作面水情水害预测月度评价表3、探放水设计4、探放水观测表(原始记录)5、探放水观测台帐6、探放水实钻图表7、探放水效果评价8、探放水工作总结1、9、允许掘进通知书•防治水三项制度：允许（停掘）通知单制度、探放水作业现场图牌板制度、安全员水情水害监测汇报制度。•探放水“三方”验收：探放水人员、跟班安全员、地测科人员•探放水三专：专职的队伍、专业的探放水技术人员、专用的探放水钻机•水文三单：水害通知单、停止掘进通知单、允许掘进通知单•地质三书：采区地质说明书、回采工作面说明书、掘进工作面说明书1、工作面地质预报1、工作面水情水害预测月度评价表2、防治水及超前探测隐患排查3、探放水设计4、探放水观测表发(原始记录)5、探放水观测台帐6、探放水实钻图表7、探放水效果评价8、探放水工作总结9、允许掘进通知书•第六节矿井水害事故的防治方法•煤层底板突水的防治•工作面底板灰岩水突水特点•采掘工作面压力增大，发生片帮及底板鼓起（底鼓量有时可达500mm以上）。工作面底板产生裂隙并逐渐增大，沿裂隙或煤帮向外渗水，随着裂隙增大，水量增加，当底板渗水量增大到一定程度时，煤帮渗水可能停止，此时水色时清时浊（底板活动时水变混浊，底板稳定时水色变清）。有时出现顶底板破裂，沿裂缝有高压水喷出，并伴有“嘶嘶”声或刺耳水声，底板发生“底爆”，伴有巨响，水大量涌出，水色乳白或呈黄色。•矿井底板突水防治是一项系统工程，涉及水文地质、构造地质和采掘工程等矿井地质与生产的多个方面。•1、查清地质条件。首先要查清灰岩含水层的水文地质条件，包括灰岩含水层的厚度、各层灰岩间的水力联系、灰岩岩溶发育状况和富水性、承压水补给条件、灰岩强径流带的分布、岩溶陷落柱、水文地质单元的边界等。构造地质条件包括：断层的落差、走向、力学性质和导水性，以及褶曲构造。••2、堵截水源。在查清矿井底板灰岩水补给条件的情况下，如果补给区域比较集中，可以采用地面帷幕注浆截流的办法堵截水源。主要有灰岩强径流带的上游水源、地表降雨补给区水源和河床渗漏水源三类。•3、疏水降压：疏水降压开采分为疏干和降压两种。疏水降压开采是有条件的，只有在水文地质单元较小，水源补给量较少的情况下采用疏水降压开采才能有效。疏水降压一般与帷幕注浆结合进行。疏水降压应着重研究预测、预防和处理岩溶塌陷危害。•4、井下防治水措施。井下防治水措施包含的内容较多，主要有加大矿井抗灾排水能力，在必要部位安设水闸门或独立供电系统且排水能力不小于最大涌水量的潜水泵，井下探测底板灰岩富水性、断层探水，对底板灰岩含水层进行注浆改造，留设防水煤柱，巷道过断层预注浆加固等。•5、合理选择采煤方法。首先是根据水文地质和工程地质条件，合理安排开采顺序，先开采相对安全的区域；其次是在采区内合理确定区段宽度，采煤工作面的开采宽度越窄，则底板的扰动破坏深度越小，回采相对越安全；最后是合理确定工作面边界和推进方向，尽可能减轻或避免开采对断层的扰动作用。•6、注浆堵水。矿井一旦发生突水灾害，就必须进行注浆堵水。注浆堵水可分为堵静水和堵动水两种情况，注浆材料早期是单纯用水泥，现在已经发展为双液浆加骨料。注浆堵水的关键包括以下三方面内容：（1）准确判断突水点的位置（2）注浆堵水部位的选择（3）注浆钻孔的布置•煤层顶板防治水•、顶板松散孔隙含水层突水特点•突水部位开始出现发潮，滴水、淋水逐渐增大，仔细观察可发现水中有少量细砂，水色时清时混，总的趋势是水量、砂量逐渐增大，直至出现大量溃水、溃砂；如果隔离煤柱留设过小，工作面顶板冒落后，裂隙沟通松散孔隙含水层，涌水量突增并出现流砂，流砂常呈间歇性，水色时清时浊。•煤矿层是层状矿体，在平面上层分布面积较大，在剖面上煤层与多个充水层互相沉积，相同赋存。•1、对间接充水含水层，凡煤层采动导水裂隙带范围以外的，必须事前封堵。因此，在这类工作基础上，发展并完善了立井预注浆、工作面预注浆、斜井工作面预注浆和井筒壁后注浆等技术。•2、对可采煤层直接顶板或导水裂隙带涉及影响到的充水含水层，必须坚决疏放。在这类工作基础上，建立并完善了一些技术，主要包括以下两方面：（1）用石门接近充水含水层，大量大者在石门内适当地点修筑安全水闸门，在留有足够岩柱的条件下，在石门内用钻孔群引放含水层的水，以孔口水门控制放水量，确切查明含水层的富水性和疏干范围等；情况复杂者，采用防水试验和地下水长期动态观察等方法，查明地下水补给条件和通道。（2）在地面或井下实施帷幕注浆，堵截不饿给水源以减少矿井涌水量•3、如果发现在煤田范围内存在各类勘探钻孔，就用黏土浆或水泥砂浆封孔。但由于地下水的流动可以稀释黏土和水泥，或者由于水泥和砂子的密度不同而导致它们的漂浮性不同，在孔内水泥与砂子分离，封孔后一段砂子一段水泥，失去了封孔的作用；或者由于套管止水失效或被服饰，使钻孔导通上、下充水含水层。这些人为作用使矿井水文地质条件复杂化，使煤层顶板（底板）充水含水层涌水量加大，从而使各类钻孔成为沟通多层充水含水层水力联系的人为导水通道，诱发矿井的突水。为了防止这类水害事故，形成了一套完整有效的地面启封或井下封堵钻孔高压水的技术。•4、由于煤层顶板直接充水含水层本身渗透性较差，富水性极不均匀，往往很难一次性大面积疏干，即使分散放水，其水量也十分有限。但在某些特定条件下，其放水量也可高达10m3/min，如岩溶裂隙较为发育的灰岩或厚度较大的砂岩充水含水层，易造成冲垮工作面或淹没工作面等事故。根据这类水患特点，摸索出了针对地质构造提前分阶段、多钻孔、长时间疏放水的防治水方法，实现了安全疏干开采。•以上四个方面说明，煤田勘探阶段获取的资料，必须要与矿井建设，生产阶段所得到的信息相结合，实现井上、井下三维立体勘探。•老空水的防治•1、老空水防治原则•（1）人员再紧，探放水工作也必须有专人负责。•（2）有疑必探。存有疑点没有把握的采掘地点必