順達煤礦探放水專項安全技術措施
一、小窯分布及開采情況
烏魯木齊東南溝順達煤業有限責任公司煤礦申請變更礦界內曾建有礦井3處，分別開采3、4、5、號煤層：
1、三號斜井
位於煤礦西南部，由原烏魯木齊縣永豐鄉永新村煤礦於1990年2月建成投產，設計生產能力2萬噸/年。主斜井沿3號煤層底板呈20°傾角開拓，斜長160m，屬混合提升斜井，斜井東西兩側分別布置有人行走巷與風井。采用倉儲式采煤方法，分水平兩翼開采3號煤層。打眼放炮落煤，人力裝運，絞車提升，中央並列式通風係統，機械抽出式通風，5.5kw水泵抽水，供電電源來自烏魯木齊市躍進鋼鐵廠自備電廠6KV高壓電。
2000年10月，該井因批準的煤炭資源基本采空等原因閉坑停產。閉坑前，最低開采水平為2270m，東翼采長220m、西翼采長150m，此采區內的3號煤層已經基本采空。
該井由於建在衝溝附近，開采下山煤，較易接受地表融雪水的補給，礦井湧水量較大，每晝夜可達100m3以上，5.5kw水泵每隔兩小時就要抽排一次。該井由於開采水平距地表垂高僅58m，瓦斯含量很低。煤層頂板為薄層粉砂岩，粉砂岩之上為厚層狀細砂岩，較穩定，不易垮落。底板未見底鼓現象。煤層較易自燃，煤層露頭有火燒痕跡，火燒深度約30m。閉坑停產後，采空區殘留煤柱發生自燃，至今已熄滅。煤塵有爆炸性。
2、四號斜井
位於煤礦中部，由原自強東南溝煤礦於1985年7月建成投產，設計井型2萬噸/年。采用斜井向西沿4號煤層走向開拓，斜井長25m，傾角23°，另建有立風井與提升副井。前進式條帶布置巷道，2285m（運輸水平）與2322m（回風水平）兩條上山巷道構成一個采煤條帶，自上而下用高落式采煤方法進行開采。條帶上山用刮板運輸機或擋瓷溜槽運煤，大巷用礦車運輸，斜井用絞車提升。井巷除局部交岔點用木支護和砌镟外，其它均為裸體。采煤條帶內有通至地麵的小風井，裝有扇風機，實現礦井機械通風。地麵有6KV輸電線通至井口，下井電壓為110V。地麵無篩選儲運裝置，原煤出井後即翻至地麵，由人工分選裝車外運。
該礦井向西單翼開采，目前，已采至井田西界斷層處，開采長度640m，界內4號煤層2285m水平以上的上山可采儲量已經基本采空，最低開采標高為+2285m。
該井采區位於當地最低侵蝕基準麵以上，礦井地下水主要來源於大氣降水與基岩裂隙水，湧水量不大，正常生產時期，一般日排水30 m3左右。瓦斯含量不高，未發生過瓦斯突出02manbetx.com
。煤層頂板為細砂岩，整體性一般，護頂煤偶爾放落，小麵積暴露後可維持半個月時間不垮落；底板相對軟弱，未見底鼓現象。井下煤塵不大。2000年發現采空區塌方，斷陷區暴雨灌入而引發殘留煤柱自燃發火，經填埋隔離封堵，明火熄滅。
3、五號平硐
位於煤礦東北部，由原自強東南溝煤礦於1994年5月建成投產，設計生產能力3萬噸/年。采用平硐開拓，井筒長120m，內設排水溝及輕便窄軌。井筒進入5號煤層後，沿其底板布置運輸平巷，以3‰坡度向西單翼掘進。沿煤層底板布置有運輸巷道，離煤層頂板3m處布置有回風井並直通地表，兼作風井與安全出口。巷柱式放頂煤一次采全高采煤方法。窄軌礦車運輸。機械抽出式分區通風。6KV輸電線路供電至井口。井口建有孔徑25mm斜坡篩，篩選後由漏鬥分別裝入運煤車輛。
目前，5號煤層向西開采長度405m，2274m標高（運輸水平）～2290m標高（回風水平）之間的可采儲量基本采空。
該平硐位於當地最低侵蝕基準麵以上，開采上山煤，井中湧水量較小，正常情況下，30m3的水倉每星期抽排一次，平均日排水量5m3左右，目前停產，基本無水。瓦斯含量不高。煤層頂板為粉砂岩類，裂隙發育且破碎，小麵積暴露幾天就自行垮落；底板未見鼓底現象。開采麵煤塵較大。煤的自燃發火期3-4個月，較易自燃。
此外，煤礦北東邊界外5號煤層淺部曾有小煤窯於60年代末期開采，現早已廢棄。煤礦南界外2km處有烏魯木齊市躍進鋼鐵廠二井田煤礦開采向斜南翼各可采煤層。
二、礦區水文地質概況
後峽二井田地處中高山區，西南高而北東低。南部沿溝穀分布有地表暫時性徑流，其來源於西南部侏羅係與石炭係接觸處的斷層帶，接受融雪水、泉水和大氣降水的補給。地表徑流由南向北經二井田中部轉為近東西向流入烏魯木齊河上遊大西溝，並沿途補給第四係和侏羅係基岩含水層。流量變化受氣溫與降水量控製明顯：5月冰雪消融，山洪暴發，水流混濁，據洪水痕跡推算，洪水量最大可達746升/秒，實測為96.80升/秒，但洪水期短暫。6～8月降水量集中，地表徑流最大流量90～100升/秒，水流清澈，持續時間長。9月霜凍出現，水量漸小。10月開始結冰，直至次年3月均為枯水期。
該區年最高氣溫為20℃～24℃，最低氣溫為-22℃～-26℃。年降雨量為240～320mm。10月底至11月初降雪，次年3月下旬融雪，降雪量與積雪量均不大。最大凍結深度約1m。
後峽二井田區內地下水按含水介質劃分為鬆散岩類孔隙潛水與碎屑岩類孔隙-裂隙承壓水。前者主要賦存在溝穀低窪處的第四係衝洪積砂礫石中，接受暫時性徑流與大氣降水的滲透補給；後者賦存於侏羅係西山窯組砂岩層段中，由於地層傾斜，地下水位之上為透水層，水位之下為透水而弱含水層，富水性與孔隙、裂隙發育程度及連通情況有關。該區地下水的流向大致與地表水一致，由西向東。地表沿溝穀與斷層處多有基岩裂隙泉與斷層泉等溢出，其最大流量介於0.23～6.66L/s之間。降水對泉水有一定補給，雨後流量增加0.38～0.78L/s。泉水最大水量比地表水最大水流時間晚約15d。
1、地表水與泉水
烏魯木齊東南溝順達煤業有限責任公司煤礦及其附近無常年地表徑流，隻在春季融雪與夏季降雨彙入煤礦東部溝穀中形成暫時性水流，由西南向北東方向流至界外，其餘時間基本枯竭。
地表發現泉眼兩處（泉8、泉9）。泉8位於煤礦南界附近的第四係砂礫石中，屬下降泉，流量0.15～0.71L/s，水溫2～5℃。水質屬HCO3•SO4- Ca•Mg型。泉9位於煤礦東界礦部附近，含水層為侏羅係西山窯組5號煤層頂板砂岩層，屬基岩裂隙泉，流量0.151～0.372L/s，水質類型亦屬HCO3•SO4•Cl- Ca•Na•Mg型，該泉已成為煤礦生活用水主要來源。
2、含隔水層劃分
（1）鬆散岩類透水不含水層。遍布全礦，由第四係全新統（Q4eol+dl）鬆散砂礫與砂土組成，成因屬洪積與殘坡積物，厚度不大，一般0-16m。該層主要接受大氣降水與地表暫時徑流下滲補給。
（2）碎屑岩類孔隙-裂隙含水層。主要由侏羅係西山窯組中的細砂岩-粗砂岩層組成，主要有4層，單層厚度一般15～30m，較穩定分布於各可采煤層之間。前人進行地質勘查工作時，曾分別在2`-1孔與3-2孔對3～5號煤層之間含水層段進行了一次最大降深混合提筒抽水試驗，可知該類含水層單位湧水量0.0053 l/s.m～ 0.00169l/s.m，滲透係數0.00161～0.00732，富水性較弱。該類含水層主要接受大氣降水的滲入，此外，接受鬆散透水不含水層、采空區與火燒區積水的間接滲透補給。
混合提筒抽水試驗成果表
表1-3-1
鑽孔編號 含水層厚度
(m) 水位
(m) 水位埋深
(m) 頂板隔水層埋深
(m) 湧水量
(l/s) 單位
湧水量
(l/sm) 鑽孔水柱厚度
(m) 引用
K值 影響半徑
(m) 滲透
係數
2`-1 69.86 2289.28 32.78 48.79 0.133 0.0053 221.06 0.00732 63.70 0.00732
3-2 101.54 2303.33 19.62 21.90 0.089 0.0017 265.12 0.01616 69.00 0.00161
(3)隔水層主要由侏羅係西山窯組各含水層之間的泥岩、炭質泥岩、粉砂岩與煤層組成。礦界內該類隔水層厚度較薄，一般不足20m，經采礦等因素加大裂隙發育程度後，隔水性能應有所降低。
綜上所述，煤礦直接充水含水層主要接受融雪水與大氣降水補給，含水性較弱，應屬水文地質條件簡單的孔隙-裂隙充水礦床
3、充水因素03manbetx
（1）生產礦井湧水情況
烏魯木齊東南溝順達煤業有限責任公司煤礦現建有四號斜井與五號平洞，分別開采4號與5號煤層上山煤。四號斜井生產規模2萬噸/年，於2285m標高沿煤層底板向西布設運輸巷道，沿2322m標高布置回風巷，開采長度640m，開采垂高37m。大部分煤層已經采空或無法繼續回采。2000年夏季，由於采空區塌方引起地麵塌陷與產生裂縫，暴雨貫入而引起殘留煤柱自燃，采空區現已封閉。該井地下水水位標高約在2295m左右，經對該礦井未封閉的排水巷道及水倉觀測，目前，該礦井采用5.5kw水泵，每天抽水4h，排水28.8m3，即可保持水倉平衡。
五號平硐生產規模3萬噸/年。沿2274m標高向西布設運輸巷道，沿2290m標高布設回風巷，采長405m，開采垂高16m，該采區上山煤現已基本采空。該井沿運輸水平設有專門排水溝槽，並建有約30m3的蓄水池。據調查，該井地下水水位高於運輸水平20m左右，即2295m標高。正常生產過程中，5.5kw的水泵每星期抽水3～4h，即可將池水排幹。目前，該礦井停產改建，井下基本無水，無需排水。
廢棄的原永豐鄉永新村東南溝煤礦（三號井）開采3號煤層下山煤，生產規模2萬噸/年。最低開采水平為2270m，東西兩翼采長分別為220m與150m。據該礦編製的《地質概況及開采簡要說明》，該礦井初采水平湧水量較大，每晝夜可達100m3以上，5.5kw的水泵每隔兩小時就要抽水一次。
由上可知,四、五號礦井開采上山煤，地下水主要接受大氣降水補給，井下湧水相對較小，其中四號礦井開采規模較大，地表塌陷裂隙較發育，與五號礦井相比，湧水量顯著增加。三號礦井開采下山煤，地下水與融雪水關係較密切，水量較豐富，井下湧水量相對較大。
（2）充水因素03manbetx
據前人對後峽二井田地質勘查資料與本次對烏魯木齊東南溝順達煤業有限責任公司煤礦生產礦井調查成果，可知該礦直接充水含水層——西山窯組含煤地層中的碎屑岩類孔隙-裂隙含水層主要接受融雪水與大氣降水補給，自身富水性較弱。但受區域性構造因素與開采因素等的影響，含水層之間相對較薄的隔水岩層局部受到破壞後，裂隙連通情況變好，岩層的富水性也隨之在不同區段呈現出一定的差異。富水程度高的部位，往往與采空區積水、火燒區積水或接受地表暫時性徑流補給的第四係砂礫石含水層有較密切的水力聯係。融雪水與大氣降水沿地表塌陷裂隙及燒變岩孔隙裂隙貫入采空區與火燒區，繼而沿煤層頂底板裂隙湧入巷道，是煤礦主要充水因素。此外，融雪水、大氣降水、地下水露頭彙集而成的暫時性地表徑流，在運移過程中下滲補給第四係砂礫石含水層，進一步下滲至含煤層段，是煤礦另一重要的充水因素。
烏魯木齊東南溝順達煤業有限責任公司煤礦經多年開采，4、5號煤層采空區地表已經出現較明顯的塌陷裂隙。廢三號礦井3號煤層采空區地表不僅產生塌陷坑，而且有火燒區存在。5號煤層東部地表露頭也曾發生自燃，形成燒變岩。位於煤礦東部的北東-南西向溝穀是暫時性徑流的必經之路。所有這些都將與礦井地下水產生水力聯係，進而影響礦井湧水量。同時，礦井改擴建後，采區將全部低於當地最低侵蝕基準麵之下，位於地下水水位標高以下，前述各充水因素對煤礦地下水的影響更不可低估，超前探水工作對於煤礦開采來講，事關重大。此外，該區常以暴雨形式集中降水，易形成洪水，應預防其對礦井產生突發性充水。
三、礦井湧水量預測
據地質報告提供的資料及生產礦井的實際情況，礦井+2230m 水平，礦坑正常湧水量計算結果為540～577m3/d，根據目前礦井湧水量03manbetx
，最大湧水量為800 m3/d。
四、地麵泄洪措施
原烏魯木齊縣自強個體獨資後峽東南溝煤礦4號煤層井附近的塌陷坑彙水量大，成為井下老空積水的主要補給水源。為有效攔截洪水，沿采坑南部山腳順地勢由西向東挖掘一條泄洪溝，避免大氣降水大量彙集於采坑滲入井下采空區。現泄洪溝已完工。
煤礦目前礦井廢水均沿泄洪溝自然排放，由於礦井水屬不能飲用的微鹹水，應避免其與可飲用的泉水混溶。
五、井下探放水方案、探水鑽孔布置及主要參數設計
本礦順槽掘進有3個頭，即+2256上區段頂分層運輸順槽、+2256上區段底分層運輸順槽及+2274上區段頂分層回風順槽。+2256上區段分層運輸順槽及+2256底分層運輸順槽受斷層水威脅，+2274上區段頂分層回風順槽不僅受斷層水威脅，還受到老空水巷的威脅。因此3個掘進頭都必須進行探放水工作。現以+2274上區段頂分層回風順槽探放水設計為例。
+2274上區段頂分層回風順槽待掘長度370m左右，探放水設備采用金剛牌ZL-150型鑽機，鑽孔角度範圍0～90°；使用直徑42mm鑽杆，最大鑽孔深度75—150m；開孔直徑80mm，終孔直徑不小於42mm，額定扭矩150Nm。
由於+2274上區段頂分層回風順槽掘進巷道時有遭遇斷層及老空水巷的危險，而且預計其水量不明，因此探放水采用搜索性探水，鑽孔布置方式采用深孔探放淺孔掩護：深孔盡可能地提前找到老空，放出大量積水，先降低水壓，淺孔掩護巷道掘進。由於受斷層的擠壓影響，B5號煤層在首采區範圍內的走向時常有小的變化，因此鑽孔長度不宜過長，設計鑽孔長度70m，淺孔長度20～50m。綜合考慮煤的堅固性、水頭壓力、煤層厚度和探水性質等因素。設計鑽孔超前距20m，鑽孔呈扇麵布置，各鑽孔走向水平間距20m。根據探眼情況，B5煤層厚度13.16～15.62，平均14.27m，考慮煤層傾角18°～23°，設計鑽孔最大幫距為
14.27+32/tg23°=89.6m
巷道每掘進50m打一次鑽孔，一次鑽孔數量5個，但是探放老空水最好多放幾個，以防老空巷道從鑽孔間漏過，見圖。
六、探放水原則、工作步驟及排水措施
1、原則
（1）積極探放
（2）先隔離後探放
（3）先降壓後探放
（4）先堵後探放
2、工作步驟
（1）檢查排水係統
（2）準備堵水材料
（3）檢查瓦斯
（4）檢查支護情況
（5）檢查煤壁
（6）檢查水溝
（7）檢查安全撤離路線
3、排水措施
鑽孔探到水後，根據每個鑽孔的水流量確定排水孔的數量，放水流量不超過40m3/h。
將放出的水經排水溝流入井下臨時水泵房，利用井下臨時水泵房至地麵的一趟直徑50mm水管，將水排至地麵。
七、探放水安全技術措施
1、應嚴格按“有疑必談、先探後掘”的探放水原則執行，並由礦值班領導、技術員、安全員、瓦檢員及有經驗的老工人共同實施。
2、掘進工作麵出現淋水或頂板裂隙水，要注意觀察，若淋水小或裂隙水小，並無逐漸增大的現象，可由值班領導、安全員、瓦檢員在征求技術員的同意後，采用探水鑽向淋水處或頂板裂隙處直接打眼探水，同時確保避災撤退線路暢通，若在探水時，發現淋水加大或隙裂水增大，產生噴水壓力現象，水有溫度、媒質（岩體）鬆軟等情況，不能直接拔出鑽杆，則應立即停止探水工作撤出所有作業人員，並通知井口值班領導，向礦長彙報，然後製定安全措施，進行處理。
3、巷道掘進工作麵若靠近采空區，在距采空區30m時，必須放慢掘進速度邊掘進邊觀察，如果出現掛汗、掛紅、淋水等現象，要引起高度重視，並根據工作麵實際變化，決定探水孔是否需布置，需要布置時，必須由礦製定探放水方案，再行實施。
4、若巷道掘進前方水量大，水壓高，煤岩層鬆軟或裂隙發育時，直接探水不安全，應采取隔離方式進行探水，在巷道掘進工作麵預先砌築由混凝土現澆的隔水牆，在牆外探水。
5、探放斷層水及其它可疑水源，探水鑽孔的數目不應超過4個，斷層水探明後，應根據水源、水壓和水量情況，采取放水疏幹、留設防水煤柱或注漿封閉鑽孔。
6、在安裝探水鑽和探水作業過程中，應遵守如下安全事項：
1）加強鑽孔附近的巷道支護，背好頂幫，並在工作麵迎頭打好堅固的立柱和攔板。
2）清理巷道浮煤和矸石，挖好排水溝；清理巷道內的雜物，保證巷道和撤退路線暢通；在打鑽地點或其附近安設專用電話。
3）確定主要探水鑽孔的位置時，應由測量和負責探水人員在現場共同確定鑽孔方位、角度，鑽孔數目及鑽進深度。
4）鑽進時發現煤岩鬆軟、片幫、來壓或在鑽眼中水壓、水量突然增大等，要停止鑽進，但不得撥出鑽杆，並派人監測水情。
5）鑽眼內水壓過大，應采用反壓和防噴裝置的方法鑽進，必要時還應首先砌築防水牆，然後方可打開鑽眼放水。
6）鑽孔放水時，必須設專人監測鑽孔出水情況，測定水量，做好記錄，遇有水量突然變化時，必須進行處理。
7）加強有害氣體檢測，防止排放水過程中伴隨有大量有毒有害氣體的釋放。
8）每班在掘進打眼前必須先打探水眼，證明無異常後再往前打炮眼，否則不準動炮掘進。
9）要求探眼的位置在工作麵的端頭，探眼的個數不少於2個（其中一個頂眼垂直於巷道，一個前探眼），探眼的深度不得少於15米。
7、探水工作麵附近的支護必須牢固，幫頂要背實，防止壓力水衝垮煤壁。
8、清理好巷道，保證安全撤離路線暢通無阻。
9、巷道內所有電纜及風筒必須按要求懸掛，不準有落地現象。
10、在探水工作麵安設電話，將工作麵探水情況隨時向地麵值班領導進行彙報。遇到險情時，在保證安全的情況下，應立即打電話通知其他受水威脅地點作業人員撤離。
11、施工探水鑽孔時，探水鑽後麵和鑽機手把活動範圍內不得站人，防止高壓水和手把傷人。
12、打探水鑽時，如發現煤體變鬆或沿鑽杆向外流水超過正常打鑽供水量時，必須立即停止打鑽（不得移動或拔出鑽杆），並向地麵值班領導彙報。
13、順槽掘進過程中，應多打眼、少裝藥、防小炮，保持巷幫煤岩穩定。嚴格掌握掘進方向，保持設計超前距和幫距。加強通風，按要求檢查氣體，防止有害氣體噴出和超限。
14、施工探水鑽孔或巷道掘進時，如果發現工作麵有淋水增大、掛汗、掛紅、壓力顯現增大等透水預兆或鑽孔內放出有害氣體時，必須立即停止作業切斷電源，撤出人員。
15、順槽掘進麵人員避災路線
（1）+2274頂分層回風順槽→+2274煤門→+2274總回風巷→風門→+2274上部車場→主平硐→地麵。
（2）+2256頂分層運輸順槽→+2256煤門→風門→+2256甩車場→暗斜井→+2274上部車場→主平硐→地麵。
（3）+2256底分層運輸順槽→風門→+2256甩車場→暗斜井→+2274上部車場→主平硐→地麵。
16、施工前組織作業人員認真學習探放水設計和安全技術措施，掌握熟悉工作麵情況和發生險情時的避災路線。
