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XX煤业有限公司井下长观孔设计编制：审核：总工程师：XX钻探公司XX年XX月目录前言11矿井水文地质条件11.1含（隔）水层11.2断层水文地质特征31.3地下水的补给、径流和排泄42井下长观孔设计42.1钻孔布置原则42.2断裂构造对布孔影响52.3钻探工程布置52.4钻孔结构和技术要求63安全施工保证措施113.1钻机操作规程113.2安全技术措施12前言XX煤业有限公司原属XX市地方国有企业，XX年整合为“XX煤业有限公司”。公司现开拓方式为斜井开拓，采煤方式为倾斜或走向长臂恒底后退式，以一个炮采工作面和一个综采工作面满足产量需要。该矿根据发展需求历经多次改造扩建，设计生产能力为XX万吨/年，核定生产能力为XX万吨/年。公司XX水平已结束，目前在XX水平生产。XX煤业有限公司位于XX市东南24㎞处，行政区划属XX工业区。矿区南北长XXkm，东西宽XXkm，井田面积XXkm2。图0.1XX煤业交通位置示意图该矿目前施工了2个井下长期观测孔，钻孔位置位于XX采区回风绕巷及XX采区水仓口，分别观测石炭系太原组L7-8灰及寒灰水位。由于矿井开拓规划向北翼延深，目前的观测系统已经不能满足安全生产需要。因此，XX煤业有限公司决定在井下补充施工长期观测孔，观测奥（寒）灰及太原组L7-8灰水位，结合已投入使用的2个长期观测孔，进一步完善矿井地下水动态观测系统。本次长观孔工程委托XX钻探公司进行设计施工。本次井下水文长期观测孔设计编制依据和参考资料有：（1）《XX煤业有限公司生产矿井地质报告》；（2）《XX煤业有限公司水文地质类型划分报告》；（3）《煤矿安全规程》（国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监督局，2011年3月1日）；（4）《煤矿防治水规定》（国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监督局，2009年12月1日）；（5）《矿区水文地质工程地质勘探规范》（中华人民共和国国家标准，GB12719—91，国家技术监督局）；1矿井水文地质条件1.1含（隔）水层1.1.1含水层①奥陶系灰岩岩溶、承压含水层区内有1孔揭露，揭露厚度20.81m。岩性为浅灰色石灰岩，裂隙多被方解石充填。XX煤矿供水井取水层位为O2～Є3风化裂隙带，井深200m，静水位埋深37.1m，水位标高221.48m，水位降低0.6m，涌水量达80m3/h，则该含水层为含水丰富而不均的强含水层。水化学类型为HCO3—Ca·Mg型。该含水层上距二1煤层平均垂距约80m，其间本溪组铝质泥岩和太原组中段砂泥岩隔水层阻隔了其与太原组下段灰岩含水层、太原组上段灰岩含水层之间的水力联系，在无较大落差的断层影响下，对二1煤层开采不会有直接影响。②石炭系上统太原组下段灰岩裂隙、岩溶、承压含水层（L1-4）由四层深灰色石灰岩（L1-4）组成，裂隙较发育，充填方解石，层位稳定，为矿区二1煤层间接底板含水层。该含水层厚度变化大。根据XX孔钻探资料，厚度20.90m。据XX孔抽水资料，该含水层水位埋深76.23m，静水位标高223.83m，单位涌水量0.37L/s·m，渗透系数2.8m/d，水化学类型HCO3·Cl—（K+Na）·Mg型，矿化度0.511g/L。③石炭系上统太原组上段灰岩裂隙、岩溶承压含水层（L7-9）由2～3层灰、深灰色石灰岩组成，其中L7-8层位稳定，裂隙发育，为二1煤层直接底板含水层。根据井田内钻探资料：最厚13.77m（11710孔），最薄7.00m（11707孔），一般8.00～12.00m，平均11.09m。在矿区内31个钻孔中，揭露L7-8灰岩含水层的有16孔，其中打到而未揭穿的8孔,揭穿的8孔。平均每平方公里揭穿L7-8灰岩钻孔1.05个。据XX孔和XX孔抽水实验资料，该含水层静水位标高166.61～224.76m，单位涌水量0.0147～1.362L/s·m，渗透系数为0.1247～2.775m/d，水化学类型为HCO3·Cl—(K+Na)型，矿化度0.275～0.47g/L。该层上距二1煤层一般5～10m，富水性中等。充水形式以裂隙涌水为主，据矿井资料：原八号立井北160m底板裂隙涌水量达100m3/h。该含水层对煤层开采有一定影响。④二叠系山西组砂岩裂隙、承压含水层岩性为灰、灰白色中、粗粒石英砂岩，一般不超过3层，上部裂隙发育，部分充填方解石。厚度变化较大（0～47.75m），最厚47.75m（11707孔），局部尖灭，一般7～10m。据XX孔和XX孔抽水资料，该含水层静水位标高218.54～269.48m，单位涌水量0.00049～0.034L/s·m，渗透系数0.006494～0.28m/d，水化学类型为HCO3·Cl·CO3·SO4—(K+Na)型。该层富水性弱，是二1煤层顶板直接充水含水层。充水形式以淋水为主，对煤层开采影响不大。⑤第四系砂、卵石孔隙含水层仅在北部颖河一级阶地（河漫滩）下部砂、卵石层中含丰富地下潜水。水位随季节变化，对开采其下部浅埋煤层有一定影响。1.1.2隔水层①石炭系上统本溪组铝质泥岩隔水层上覆在Є3和O2灰岩地层之上，灰色铝质泥岩，层位稳定。厚度变化大，据矿区资料：最厚31.9m（11904孔），最薄4.00m（11505孔），平均10.45m，一般6m左右。隔水性能良好（局部较薄，隔水能力减弱）。②石炭系上统太原组中部砂泥岩段隔水层由砂质泥岩、泥岩、细砂岩等组成，厚度12.05～19.64m，平均16.2m，一般15m左右，对太原组上、下段灰岩含水层具良好的隔水作用。③二1煤层底板砂泥岩隔水层自二1煤层底板至L7-9灰岩含水层顶，岩性主要由深灰色砂质泥岩、泥岩等组成，为二1煤层直接底板隔水层。最厚13.55m（11508孔），最薄1.92m（2-2孔），一般5～10m，具一定隔水能力。局部厚度变薄，隔水能力相应降低，要注意底鼓突水隐患。④二1煤层顶板隔水层指二1煤层顶板含水层与二1煤层之间的泥岩、砂质泥岩、粉砂岩等。厚薄不一，一般20m左右，层位稳定，裂隙不发育，透水性差，为二1煤层顶板良好隔水层。1.2断层水文地质特征北部边界XX断层，走向NE55º，倾向NW，倾角55-60º，东南盘升，西北盘降，为一高角度正断层，断距80-250m。矿区二1煤层与其西北下降盘下石盒子组对接。该断层实为矿区水外排导水边界断层，但据补2孔抽水资料，该断层无水，说明该断层为局部隔水断层。南部边界断层XX走向大致与XX断层平行，倾向SE，倾角70º，断距45～60m。矿区内二1煤层与东南下降盘山西组上部细碎屑沉积岩对接。实为矿区水外排导水边界断层，但区内该断层带附近XX孔在孔深291.75m遇破碎带，全孔冲洗液消耗量稳定在0.2m3/h，最大0.4m3/h。由此说明该断层带为一充水边界。井下有XX工作面切眼揭露。井下观察其导水性不强。南部XX正断层总体走向NE60º，倾向NW，断层倾角地表为40-45º，落差30-50m，该断层有地表断层点控制，在井下掘进开采中XX机巷、XX副巷、下山二平巷均遇见，其中下山二平巷量取断层走向为SW235º，倾向NW，倾角53º，断面与煤层斜交，下部落差小于地表，约为15m左右。据井下资料显示，该断层在井下部分区段未切断煤层，但造成煤层产状的显著变化，在XX采区倾角变大，约18º，断层附近顶板有滴水现象。根据以上情况分析，该断层应为缓倾角的滑动构造，断面在二1煤层附近倾角变缓，水平运动量增加，垂向地层缺失量减少，所以在井下表现为断层落差变小，如在XX及XX采区,未影响工作面的布置。XX断层。位于矿区北部石淙河断层附近，为区域性断层，走向50°左右，倾向北西，倾角30º～35º。上盘为三叠红层，下盘为煤系地层，因倾角平缓，未影响到矿区二1煤层的赋存，在矿区边缘有XX、XX钻孔控制。在XX孔深122.10m出遇断层挤压破碎带4.60m，上部为三叠红层，下部为二叠系山西组，缺失1400m，XX孔深292.80m遇断层带，同样为三叠系红层和二叠系山西组直接接触。XX孔深23.50m遇断层带，上部为三叠系红层，下部为二叠系下石盒子组，缺失1100m，初步判断该断层为阻水断层。1.3地下水的补给、径流和排泄矿区东部及东北部为二1煤层露头及隐伏露头区。地表颖河水自西北向东南从此穿过，且河漫滩松散层孔隙潜水也会沿孔隙、裂隙渗入矿层，形成矿区的最近补给区，且以大气降水补给为主，颖河水渗漏补给为辅。区内总体构造为单斜，地层倾向总体为NW。潜水流向受地层、构造、地势、地貌的控制，所以本区地下水的迳流方向为E→W、NE→SW。区内地下水的排泄除了泉、矿井、机井及供水井外，其余部分则通过迳流方式向西南排泄到区外。2井下长观孔设计2.1钻孔布置原则本次布置施工的观测孔与已有观测孔相结合，形成相对完整的地下水动态观测系统。钻孔布置原则有：（1）满足水文地质监测的前提下，通过取芯钻进，进一步查明二1煤层底板以下各含水层发育情况，实现部分勘探钻孔功能；（2）以矿井北翼为工作重点；（3）结合地下水流向，以观测线形式均匀布置钻孔；（4）长观孔应充分考虑矿井采掘工程的规划而布设，根据地形条件、施工条件、钻孔保护要求以及不影响煤矿安全生产等因素确定孔位，以便永久保留。2.2断裂构造对布孔影响井田南部边界断层XX正断层，据《XX煤业有限公司矿井水文地质类型划分报告》，该断层为矿井南部充水边界。井田南部发育XX正断层，井下采掘巷道曾揭露该断层，随深度延伸，断层倾角逐渐变缓，具有滑动构造特征，破坏了煤层及其顶底板完整性，但就巷道实际揭露情况看，该断层富水性较弱，未导通深部高承压含水层。目前矿井采掘工作面均布置在北翼，相应地下水动态系统也以控制北翼为主，矿井南翼断裂构造一般情况下对观测孔布置无影响。井田北部边界断层XX断层，为一区域性正断层，据XX孔抽水资料，该断层无水，说明该断层为局部隔水断层，对本次观测孔布置影响较小。2.3钻探工程布置本次长观孔工程拟布置钻孔4个，基本位于矿井北翼范围内主要下山及暗斜井内，观测目的层位有L7-8灰和奥（寒）灰，其中井1孔、井2孔、井4孔终孔层位为奥（寒）灰，井3孔终孔层位为L7-8灰。本次预计钻探进尺411m，钻孔坐标及相关参数见表2.1，钻孔布设方案见图2.1。表2.1井下长观孔相关参数一览表钻孔名称孔口坐标施工位置开孔层位终孔层位设计孔深（m）取芯层段施工方案井1X=XXY=XXZ=XXXX二1煤层底板奥（寒）灰110进入奥灰0.5m以上取芯垂直孔井2X=XXY=XXZ=XXXX二1煤层顶板砂岩奥（寒）灰145进入奥灰0.5m以上取芯垂直孔井3X=XXY=XXZ=XXXX二1煤层顶板砂岩L7-8灰42全取芯垂直孔井4X=XXY=XXZ=XXXX二1煤层底板奥（寒）灰114进入奥灰0.5m以上取芯垂直孔由于观测孔所在区域地层厚度变化较大，设计参数取其中间值，终孔深度以实际揭露的地层深度为准，揭露O2+∈3厚度原则上不超过40M，以涌水量满足观测要求为准。图2.1井下长观孔平面布置图2.4钻孔结构和技术要求1、钻孔结构出于安全施工目的，钻孔均设计为多级变径结构，逐级下入相应套管并固管，安装孔口闸阀，根据终孔孔径确定开孔孔径，终孔孔径裸孔段均为75mm。钻孔结构设计详见表2.2，单孔结构示意图见图2.2、2.3、2.4、2.5。2、钻探施工技术要求（1）岩芯采取井3孔要求全取芯，井1、井2、井4孔要求进入奥灰0.5m以上段为全取芯，以下为无芯钻进。通过钻孔取芯，水文地质钻孔又起到了地质勘探孔的作用，对于探查二1煤层底板以下地层发育情况具有一定意义。要求设计取芯层段正常地层岩芯采取率不低于70％，破碎带(层)岩芯采取率不低于50%，岩芯要冼净，按顺序排列整齐，妥善保管，对岩芯必须进行详细描述，内容包括：岩石名称、粒度、分选性、颜色、矿物成分、岩石结构、胶结物成分及胶结程度等。（2）简易水文观测要求准确记录各主要含水层的岩层层位、名称、换层深度，钻孔出水后记录出水深度及水量，揭露整个含水层后观测水量、水压、水温等水文资料。水量测量采用容积法或流量计法，要求测量准确。水压观测须使用精度不小于0.05MPa压力表，观测时