宏图煤矿(13)探放水设计方案及安全措施

纳雍县宏图煤矿探放水设计方案及安全措施为加强我矿井下掘进探放水工作，防止透水事故发生，防患于未然，使水患消灭在事故发生之前，特编制探放水设计方案及安全措施如下：一、概况：宏图煤矿采掘工作面是布置在32#煤层中，32#煤层在本矿范围内未开采，煤层倾角8—10°，煤层平均厚度1.78米，煤层直接顶为粉砂岩、直接底为粘土岩。1、隔水煤柱选择根据《煤矿安全规程》、《煤矿防治水工作条例》及有关探放水的规定，同时依据相邻矿探放水经验，留设30m隔水煤柱。2、探水线的确定一般应沿老空积水线或老空边界平行外推60～150m，定为老空的探水线。1）构造两侧或四周留设防水煤（岩）柱的留设断层破坏了岩层的完整性，在没有掌握断层各区段的导水性时，应把整个断层作为导水断层对待。断层防水煤柱不得小于20m。（1）煤层位于导水断层上盘时，煤（岩）柱的留设可用下面的经验公式计算顺层防水煤柱宽度：①L＝MAPKP/3=1.73×210/703＝15.85（m）式中M——煤层最大厚度或采高，m；P——隔水层所承受的水压，MPa；Kp——煤的抗张强度，MPa；A——安全系数，一般取1～2.5。当岩层倾角较大时，可用下式计算水平防水煤柱宽度；②Lp=Lcosβ=15.85×cos（11）=15.56m式中L——顺层防水煤柱宽度，m；β——煤层倾角。将两次计算结果进行比较，采用较大的数值，即为15.85m，该矿断层上盘煤（岩）柱留设取30米。（2）煤层位于导水断层下盘时，煤（岩）柱的留设煤层位于导水断层下盘时，必须使导水裂隙带与断层间保持一定的防水岩柱厚度。计算公式L=L1+L2+L3=Ha/sinθ+Hml/tanθ+Hml/tanδ=15.85÷sin80+6.38÷tan80+6.38÷tan80=19.16m式中L——顺层防水煤柱宽度，m；L1、L2、L3——顺层防水煤柱分段厚度，m；Ha——断层安全防水煤柱宽度，m,15.85；Hml——导水冒落裂隙带高度，m；Hml=100M/（4.7M+19）=100×1.73/（4.7×1.73+19）=6.38mθ——断层面与煤层夹角（取锐角），80°；δ——岩移塌陷边与断层的夹角（取锐角）。为了安全，煤层位于导水断层下盘时，该矿断层下盘煤（岩）柱的留设取30米。2）采空区及老窑积水区防水煤（岩）柱的留设①在采空积水区下掘进时，巷道与水体之间的最小距离不得小于巷道高度的10倍。通过计算为10×2.8=28m,取30m。②在水淹区或老空积水区下同一煤层进行开采时，若水淹区或老空积水区的界线已基本查明，防水煤（岩）柱的尺寸可按断层防水煤柱计算。L＝0.5KMPKP/3（其L不得小于20m）式中：L——顺层防水煤柱宽度（m）；M——煤厚（m），M＝1.73最大煤厚）；KP——煤的抗张强度（kgf/cm2），KP＝10kgf/cm2；P——水头压力（kgf/cm2），P＝70kgf/cm2K——安全系数，一般取2～5，K=3则：L＝0.5×3×1.73×10/703＝12.78（m）③在水淹区或老空积水区下回采时，防水煤（岩）柱的尺寸不得小于导水裂隙带最大高度与保护带厚度之和。H防=h导裂+h保=(1.1～2.0)h冒+h保=(1.1～2.0)[m/((k-1)cosα)]+3×m=2[1.73/((1.4-1)cos11°)]+3×1.73=15.16m式中:h导裂——导水裂隙带高度(m)；h保——保护层厚度；m——煤层厚度或采厚m，k——采空区顶板岩石的碎胀系数，其大小取决于岩性，该矿取1.4；α——煤层倾角，110。根据上述公式，经计算并结合实际情况确定和安全设施设计审查标准，水淹区或老空积水区（采空区）留设30m防水煤（岩）柱。根据上述计算，并结合实际情况，留设30m防水煤柱。二、组织措施：设立探放水领导小组组长：付先成副组长：代宗福、方正如成员：林文寿、付华、徐元荣、何雄组长、副组长的工作职责：负责按探放水措施指标执行探放水工作和人、财、物供给及人员调度。三、探放水措施1.探放水原则a)必须作好水害分析预报，坚持有掘必探，先探后掘的探放水原则接近积水地区掘进前或排放被淹井巷和积水前，必须编制探放水设计，并采取防治瓦斯和其它有害气体危害等安全措施。探水眼的布置和超前距离，应根据水头高低、煤（岩）层厚度和硬度以及安全措施等在探放水设计中具体规定。b)采掘工作面遇到下列情况之一时，必须确定探水线进行探水（1）接近水淹或可能积水的井巷、老空区或相邻煤矿时，井巷出水点的位置及其水量，有积水的井巷及采空区的积水范围、标高和积水量，必须绘制在采掘工程平面图上。在水淹区域应标出探水线的位置。采掘到探水线位置时，必须探水前进。（2）有与溶洞、含水层及与之有水力联系的导水断层、裂隙（带）、陷落柱时，必须查出其位置，并按规定留设防水煤柱。巷道必须穿过上述构造时，必须探水前进。如果前方有水，应超前预注浆封堵加固，必要时预先建筑防水闸门或采取其它防治措施。（3）打开隔离煤柱前必须探放水。（4）接近有水的采煤工作面时；接近含水层、导水层和裂隙带等时必须探放水。（5）接近未封闭又可能突水的钻孔；接近不明井巷时必须探放水。（6）煤层顶板有含水层和水体存在时，应当观测“三带”发育高度。当导水裂隙带范围内的含水层或老空积水影响安全开采时，必须超前探放水并建立疏排水系统。（7）煤系底部有强承压含水层时以及采、掘工程接近其它可能突水段时必须探放水。经探水确认无突水危险后，方可向前掘进。每年雨季后，上部采空区的积水情况都在变化，一定要坚持“有疑必探，先探后掘”。c)防探断层水（1）应核准（包括补钻探明）断层产状、位置，分析断层带的富（导）水性，并在平面图、剖面图上确定断层与采掘工作面的空间几何关系。（2）井巷通过导水或可能导水断层前，必须超前探水。探水线（探水起点）至断层交面线的最小距离不得小于20m,水压大于2Mpa时应按比例增大。（3）井巷通过含（导）水断层时，要严防来压冒顶突水或迟到突水（突泥砂），并及时建议采掘部门采取相应的防水措施，如加强支护、砌碹、注浆封闭等。（4）对与强含水层连通的导水断层，必须按规定留设防隔水煤柱。采掘工作面接近断层煤柱前，要复查煤柱的可靠性。d)开拓下山防探水（1）下山开拓前必须充分调查，分析研究下山所在地段的地质构造和含水层的富水性；绘制开拓下山地段的预想水文地质剖面图。（2）下山顶、底板存在高压富含水层和充水构造带时，应在开拓之前沿下山轴线一侧，进行专门的水文地质勘探工作，查清含水层或充水构造的富水性及下山可能承受的水压，并保留一定数量的勘探钻孔，进行动态观测。（3）预计下山的最大涌水量。（4）在揭穿下山前方富含水层或强充水构造带时，应提出采取安全技术措施的建议，如：疏放降压、预注浆等。e)探放水注意事项（1）安装钻机探水前，要遵守下列规定：○1加强钻场附近的巷道支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。○2清理巷道，挖好排水沟。探水钻孔位于巷道低洼处时，必须配备与探放水量相适应的排水设备。○3在打钻地点或附近安设专用电话。○4测量和防探水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水孔的位置、方位、角度、深度以及钻孔数目。（2）预计水压较大的地区，探水钻进之前，必须先安好孔口管和控制闸阀，进行耐压试验，达到设计承受的水压后，方准继续钻进。特别危险的地区，应有躲避场所，并规定避灾路线。（3）钻孔内水压过大时，采用反压和有防喷装置的方法钻进，并有防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施。（4）钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异状时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人员应立即向矿调度室报告，并派人监测水情。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。（5）探放老空水前，首先要分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压。老空积水区高于探放水点位置时，只准用钻机探放水。探放水孔必须打中老空水体，并要监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。钻孔接近老空，预计可能有瓦斯或其它有害气体涌出时，必须有瓦斯检查工或矿山救护队员在现场值班，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。（6）钻孔放水前，必须估计积水量，根据矿井排水能力和水仓容量，控制放水流量；放水时，必须设专人监测钻孔出水情况，测定水量、水压，做好记录。若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告矿调度室。（7）排除上（下）山的积水以及恢复被淹井巷前，必须有矿山救护队检查水面上的空气成分，发现有害气体，必须及时处理。排水过程中，如有被水封住的有害气体突然涌出的可能，必须制定安全措施。（8）探水钻孔应保持适当的超前距、帮距和密度。探水工作采用“探水～掘进～探水”方式进行，探水钻孔为巷道掘进探明一段安全距离后，巷道允许掘进一段距离，然后再探再掘，确保掘进安全。①超前距：为探水钻孔终孔位置应始终超前掘进工作面的一段距离，一般采用30m。②允许掘进距离：为经探水证实无水害威胁，可安全掘进的长度，取20m。③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，即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，其值取20m。④钻孔密度（孔间距）：指允许掘进距离终点横剖面上，探水钻孔之间的间距，一般不超过3m，以免漏掉积水区，该矿可取2m。⑤煤层平巷钻孔布置：工作面迎头布置5个探水钻孔：中孔一个，左帮一个，右帮一个，顶板一个，底板一个。中孔沿巷道方向打设，距巷道两帮1.20m，距底板1.2m；左、右帮孔与巷道水平方向成15度夹角，竖直方向上帮孔倾角+4度、下帮孔倾角—4度，距中孔0.5m。钻孔终孔水平方向分别距巷道两帮20m；钻孔终孔竖直方向分别距巷道顶、板底14m。⑥倾斜煤层上（下）山巷道钻孔布置：工作面迎头布置5个探水钻孔：中孔一个，左帮一个，右帮一个，顶板一个，底板一个。中孔沿巷道方向打设，距巷道两帮1.20m，距底板1.2m；左、右帮孔与巷道水平方向成15度夹角，竖直方向上帮孔倾角±4度、下帮孔倾角±4度，距中孔0.5m。钻孔终孔水平方向分别距巷道两帮20m；钻孔终孔竖直方向分别距巷道顶、板底14m。⑥探水线、钻孔深度、孔径根据纳雍县安全监督管理局《关于进一步加强煤矿探放水工作的通知》的有关规定的周围采掘情况，主要探放煤层前方及上下帮的老空水、裂隙水和顶底板砂岩含水层或采空积水。1、确定工作面开口5m为探水起点，2、钻孔孔深50m，钻孔超前距离30m，允许掘进距离20m。孔径为42mm。探水钻钻孔布置见下图。f)放水措施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煤层顶板有含水层和水体存在时，应当观测“三带”发育高度。当导水裂隙带范围内的含水层和老空积水影响安全开采时，必须超前探放水并建立疏排水系统。③加强放水地点的通风，增加有害气体的观测次数。④必须监视放水全过程，放水结束后，应立即核算放水量与预计积水量的误差，查明原因。2.探放水设备选择a)探放水设备选择依据矿井用1个采煤工作面保证矿井年生产能力，正常生产期间配备2个掘进工作面。b)探放水设备型号及数量配备型号ZDY—620探水钻3台、ZDY—720探水钻1台。3台工作（采面和两个掘进头各1台），1台备用。3.探放水方法a)探水起点（1）若该矿井造成的水灾清楚，压力不小于1MPA时，探水线至积水区的最小距离：煤层中不小于30m，岩层中不小于20m；造成的水灾不清楚时，探水线至推断积水区的距离不小于60m；（2）掘进巷道附近有断层或陷落柱时，探水线至预计煤柱线的距离不小于60m；b)钻孔深度及超前距离探水钻孔眼底至采掘工作面的距离不得小于30m的超前距离（薄煤层不得小于6m，岩层中不得小于5～10m），钻孔深度一般在50m左右（如此一次打孔后，可连续采掘20m）。c)钻孔直径从既探、排有效，又能防止冲垮煤壁和放水过大的原则出发，孔径不大于70mm为宜