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山西煤炭运销集团金辛达煤业有限公司2108掘进工作面探放水设计第1页山西煤炭运销集团金辛达煤业（鑫沟）有限公司2108正副顺槽探放水设计二零一零年十二月山西煤炭运销集团金辛达煤业有限公司2108掘进工作面探放水设计第2页会审人员签字矿长生产科长总工程师安全科长生产矿长通风科长安全矿长机电科长机电矿长调度室矿长助理地测科长基建矿长编制山西煤炭运销集团金辛达煤业有限公司2108掘进工作面探放水设计第3页会审意见：山西煤炭运销集团金辛达煤业有限公司2108掘进工作面探放水设计第4页金辛达煤业（鑫沟）有限公司2108正副顺槽探放水设计一、矿井概况山西煤炭运销集团金辛达煤业有限公司是由原山西临汾尧都鑫沟煤业有限公司、山西临汾万泰荣煤矿有限公司、山西临汾尧都枕头西道煤矿有限公司、临汾枕头乡马家梁村中西沟煤矿四座煤矿兼并重组而成立的。井田面积11.0019平方公里。批准开采山西组2#煤层和10#煤层。保有地质储量6133万吨、设计生产能力90万吨/年，服务年限34年。其中山西临汾鑫沟煤业有限公司确定为过渡性生产矿井，生产能力核定为30万吨/年。二、煤（岩）层赋存特性1、煤（岩）层产状、厚度、结构、坚固性系数、层间距2108正副顺槽掘进工作面设计沿2#煤顶板掘进，2#煤层位于山西组中下部，上距K7砂岩10m左右，K8砂岩18-20m左右，与1#煤层相距11-12m。煤层厚度1.3-1.8m，平均1.55m。煤层不含或含1-2层夹矸，夹矸厚度0.1-0.4m，由灰色泥岩组成，煤层结构较为复杂，为全区可采煤层，是矿区的主采煤层。2#煤层以半亮型和光亮型煤为主，顶部和底部多为暗淡型。光亮型煤呈条带状或线理结构，水平层理构造良好，主要以亮煤组成，并夹有线理状丝碳及暗煤薄层。半亮型煤以亮煤为主，但暗煤和丝碳含量较多，呈条带状和现状构造，以角质化和木质丝碳类物质，较为突出。山西煤炭运销集团金辛达煤业有限公司2108掘进工作面探放水设计第5页2#煤新鲜块煤为黑—棕黑色，玻璃光泽，裂隙发育，一般性脆，硬度2.0-2.5°，空隙率2.1-2.3%。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2#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，二氧化碳绝对涌出量为0.81m3/min；瓦斯相对涌出量为0.93m3/t，瓦斯绝对涌出量为0.41m3/min。2#煤层在本区域，没有发生过瓦斯及煤层突出现象，不具有瓦斯与煤突出危险。据山西煤矿安全检测中心检测煤尘爆炸指数为38.8%，具有爆炸危险性，煤层自燃等级为二类，自燃倾向性属Ⅱ级自燃煤层。但本矿井煤层无发火史。3、2#煤顶、底板岩性特性2#顶板为粉砂岩，抗压强度及抗剪强均较高，不易破碎，稳定性较好，厚度变化大；底板为粉砂岩和泥岩，坚硬致密，遇水后不膨胀。附：煤岩层综合柱状图山西煤炭运销集团金辛达煤业有限公司2108掘进工作面探放水设计第6页三、地质构造井田处于吕梁山块隆起值琼香—太林南北向褶带南端，离石大断裂带的东侧，井田西界与离石大断裂带东部边缘相距约4-5km。井田及其附近主要构造线方向与离石大断裂带在这一带的走向近于平行，说明离石大断裂带影响范围已涉及到本井田。使本井田内北西向的宽缓褶皱发育，地层产状变化较大，但总体上构造特征仍为倾向北西的单位单斜构造，地层倾角5-8°，局部最大可达12-13°，据2#煤层以生产矿井揭露，宽缓的褶皱对煤层影响不是很大，仅使煤层厚度有所变化，但幅度很小，并未达到对开采技术条件复杂化的程度。由于本井田所处位置较高，处于区域地下水补给区。井田内地下水补给源于大气降水，并为严重不足环境，所以井田构造对井田水文地质条件也无严重的影响。因此井田构造类型属简单类型。山西煤炭运销集团金辛达煤业有限公司2108掘进工作面探放水设计第7页据矿井资料，井下有走向为北西向与北东向三组断层，断距一般0.6-3m，断层对该巷道掘进影响较大四、水文地质1、地表水系井田所处地段地势较高，属低中山地区，地形切割强烈、沟谷发育，坡陡沟深。这一带规模最大的分水岭呈近东西向由井田西界进入，至井田中心地带转向北东，在井田北东附近延伸出井田。该分水岭北部主要沟谷向西，水流汇入昕水河，再注入黄河；南部沟谷向南，水流汇入汾河，再注入黄河。虽然分水岭两侧分属不同水系，但都属于黄河流域。由于井田所处地势较高，沟谷发育，地表迳流条件良好，而受水面积不大，一般情况下洪水最大流量80m3/h左右。而且经过井田流程短，沟谷坡降大，往往是一泻而过，雨停沟干，难以停留地表水体，下渗补给地下水更是很微量。2、地下水补径排条件根据地质报告提供的资料，第四系孔隙水、K8、K9砂岩裂隙水是矿井主要充水因素，大气降水是充水因素主要的补给水源，矿井涌水量在雨季有所增加，并且裂隙越发育，涌水量越大。由于该工作面含有几组断层，且煤层埋藏较浅，受断层影响，在遇到断层时，矿井涌水量有可能增大。但本矿井井田水文地质条件仍属简单类型。3、矿井充水因素分析山西煤炭运销集团金辛达煤业有限公司2108掘进工作面探放水设计第8页2108掘进工作面地表为一背斜一翼，受水面积较大，且有p2s岩层露头，因此，在雨季受断层影响，有可能造成雨水通过断层进入井下，这是本工作面的充水因素之一。K8、K9砂岩裂隙水及风化裂隙水，富水性弱，是矿井的直接充水来源。下伏中奥陶纪石灰岩为富水层，距2#煤层约80m，在无大的隐伏构造的情况下对于2#煤层中的巷道掘进影响不大。2108顺槽后段接近井田边界，对相邻煤矿及小窑破坏情况已经调查了解、掌握大量的有关图纸和资料，通过对周边煤矿的调查主要是老空水对我矿开采2108掘进工作面威胁较大，在掘进过程要加强探放水的主要因素之一。五、巷道布置及支护说明1、巷道布置及开拓方式2108掘进顺槽自皮带开口，按45°方位角、沿煤层顶板施工，全长1340m。。附：2108掘进顺槽平面位置图山西煤炭运销集团金辛达煤业有限公司2108掘进工作面探放水设计第9页2、支护设计2108正副顺槽断面形状为矩形，毛高2.1米、毛宽3.0米，S荒=6.3m2，净高2.0米，净宽3.0米，S净=6m2。锚杆挂网支护。附：巷道支护断面图：2108掘进工作面运输、回风顺槽、联络巷、切巷探放水设计2108掘进工作面顺槽、联络巷、切巷探放水设计1、探水起点的确定：煤层中不得小于60米。2、警戒线的确定：沿探水线终孔位置外推100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：山西煤炭运销集团金辛达煤业有限公司2108掘进工作面探放水设计第10页探水中心钻孔深度减去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，查经验数据表，1.2-1.6米煤层，巷宽3.0米，水压不大于0.5MP，帮距取20米。6、超前距离结合《煤矿防治水规定》，超前距取30米，帮距取20米。7、钻孔参数的确定（1）、每钻孔3个，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，探60米，准掘30米。（4）、在每个钻场地点做好标记，并挂牌管理。8、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。9、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：钻孔序号钻孔孔径钻孔深度钻孔方位钻孔角度备注1#75mm60m53°44′36″-4°钻孔间距为1000mm，距两帮为500mm2#75mm60m33°44′36″-4°3#75mm60m73°44′36″-4°（3）、超前距离的演算：山西煤炭运销集团金辛达煤业有限公司2108掘进工作面探放水设计第11页a=0.5AL×(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）mKp-----煤的抗压强度（Mpa）P------水头压力（Mpa）A-----安全系数，一般取2～5；本设计取3。a=0.5×3×2.7×（3×10/5）1/2=0.5×3×2.7×2.45=9.9（m），a（实）＞9.9m据此，超前距取30米，帮距取20米。（4）、钻孔参数的确定（1）、设置一组钻孔，每组钻孔3个（1#、2#、3#、），2#孔为中心孔。（2）、钻孔直径：75mm。（3）、孔间距1000mm，距两帮各500mm，距底板1000mm。（4）、钻孔沿煤层倾向呈扇形布置，超前距30米，准掘30米。（5）、在每个钻场地点做好标记，并挂牌管理。．（5）、探放水工具：钻机：ZLJ-500煤矿用坑道钻机2台。钻具：合金钻头3个，φ75mm；1m钻杆，65节；泥浆泵一台。孔口管：直径φ80mm，长度10m。流速仪及水压表各一台。探放水钻孔布置示意图：（运输、回风顺槽及联络巷、切巷）1号钻孔为中心孔，2号钻孔为左边孔，3号钻孔为右边孔。山西煤炭运销集团金辛达煤业有限公司2108掘进工作面探放水设计第12页探放水、防治水设计方案（一）、钻场的选择及目的钻场选在掘进工作面迎头，根据设计，为掘进超前探放，防止不明老空水对正常掘进的威胁。（二）、钻机的选择本次施工采用ZLJ500煤矿钻机和供水配用设备水泵一台。1.ZLJ500煤矿钻机适用钻孔角度范围0-360度，钻进能力孔深达到150m。（三）、钻孔的布置山西煤炭运销集团金辛达煤业有限公司2108掘进工作面探放水设计第13页在掘进头设计3个钻孔：超前探水60米，掘进30米采取保持30米超前距循环探放直至该段巷道结束。探放水钻孔布置示意图：（运输、回风顺槽及联络巷、切巷）（四）、单孔设计采用金刚石钻头钻进，开孔直径Ф127mm，下入Ф108mm套管，套管长度不小于3m，然后换径Ф75mm，钻进至终孔。套管外口焊接高压法兰盘，法兰盘外连接装压力表的短节，短节外接高压压阀。详见《钻孔结构示意图》2108掘进工作面顺槽、联络巷、切巷探放水钻孔单孔设计布置示意图如下：山西煤炭运销集团金辛达煤业有限公司2108掘进工作面探放水设计第14页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、地测和防探水人员必须亲临现场，依据设计，确定探水孔的位置、方位、角度、深度以及钻孔数目。4、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。5、安装好水泵及排水管，清理巷道并挂好风筒、电缆、管道等。6、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挡板。探水施工中的技术要求：1、探水钻孔应安设孔口管，孔口管直径φ80mm，长度为10m，。山西煤炭运销集团金辛达煤业有限公司2108掘进工作面探放水设计第15页管体四周使用水泥砂浆固定。2、孔口管安装好后，要进行耐压试验，试验压力要大于预计水压，并稳定30min。3、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。4、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。5、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。6、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1m以上。7、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，