北峪煤業探放水設計方案
北峪煤業探放水設計方案
2010年
會審名單
集團公司： 總工程師：
地 測 部：
北峪煤業： 礦 長：
總 工：
安全礦長：
生產礦長：
機電礦長：
生 產 科：
地 測 科：
調 度 室：
安 全 科:
通 風 科：
機 電 科：
負 責 人：
編 製 人：
會審日期： 年 月 日
會 審 意 見
一、存在主要問題：
二、處理意見：
山 西 蒲 縣 宏 源 煤 業 集 團
北 峪 煤 業 有 限 公 司 探 放 水 設 計
根據《煤礦安全01manbetx 》和《煤礦防治水規定》的有關要求，嚴格執行“預測預報、~k&'.&p有掘必探、先探後掘、先治後采”的探放水原則，進一步規範我礦防治水工作，有效防治我礦水害02manbetx.com 發生，確保我礦安全生產，特製定本設計方案，具體如下：
一、成立防治水機構：
組 長：王立毅
副組長：金明坤 王瑞謙 師建幸 王紅軍 曹 傑
成 員：尚軍寧 李春富 張勤生 楊雙龍 趙雙平
劉潤良 任玉安 張進澤 魏占魁 許紅偉
李嘉清 劉文海 郭安平 王峰彥 彭銀才
專職探水人員： 李龍傑 杜紅岩 閆二強 楊海平
郭軍軍 杜峰峰
二、井田水文地質概況：
1)井田地表河流：
地表水彙集於井田南部邊界北峪溝河，北峪溝河往西彙入昕水河，昕水河往西至大寧縣古鎮村彙入黃河，井田屬黃河流域昕水河水係，井田內各溝穀基本常年無水，遇雨亦一瀉而去，雨停後溝幹或為細流，屬季節性溪流。本井田主斜井、副立井口標高均高於所處地段的最高洪水位線。無洪水灌井威脅。
2)、井田含水層：
井田的含水層自下而上有：
1、奧陶係中統石灰岩岩溶裂隙含水層(I)
奧灰岩溶裂隙含水層是煤係地層下伏的主要含水層。出露於勘探區的東側、東南部和西部邊緣，出露最大厚度在東南部金台頂一帶為441.50m。下部為灰黑、深灰色中厚層石灰岩、白雲質灰岩夾薄層泥質白雲岩、白雲質泥灰岩;中部為灰、淺灰色厚層狀石灰岩、白雲質灰岩夾豹皮狀石灰岩和泥灰岩，溶洞發育，地表見有10×5m溶洞;上部為深灰色厚層狀石灰岩夾泥灰岩及透鏡狀石膏層。詳查階段共施工2個奧灰探岩溶孔，揭露厚度297.78m和169.75m，揭露岩溶層位埋藏標高831.30—1062.62m。據區域水位推測本井田奧灰岩溶水位標高930—932m。根據探岩溶孔對其岩性變化、含水層及隔水層自下而上敘述如下：
①上馬家溝組厚層狀灰製裁白雲岩—石灰岩(O2s)岩溶含水層
勘探區隻有1703號孔揭露此層段，岩芯采取率較低，岩性為灰色、深灰色灰質白雲岩及石灰岩，中段則多為厚層狀石灰岩，CaO含量高，雜質少，裂隙溶洞發育，鑽進中段時水泵量立即出現15m3/h的全漏直至終孔，觀測靜止水位標高為828.66m，形成了含水豐富的第二含水層組。據區域水力坡度推測本井田奧灰岩溶水位標高930—932m。
②峰峰組下段泥質灰岩夾石膏層(O2f1)
厚71.10—102.87m，岩性以泥灰岩及灰色白雲岩為主，並有石灰岩、白雲岩、角礫狀泥灰岩及石膏層，致密較硬，纖維狀石膏一般以薄片狀、脈狀、網絡狀與泥灰岩交織在一起，局部為薄層狀石膏，該段可視為良好的相對隔水層。
③峰峰組上段塊狀石灰岩(O2f2)岩溶含水層
厚39.78—55.99m，岩性以塊狀石灰岩為主，局部含泥質成為泥質灰岩，一般發育2—4層裂隙岩層，組成第一含水層，北部區峰峰組上段溶隙發育，具有明顯的溶蝕現象，3701號孔發現1.15m的溶洞。頂部具古風化殼，風化裂隙發育。物探測井該段為視電陰率曲線呈低阻反映，散射伽瑪曲線呈低密反映的特征，鑽液水泵量為15m3/h的全漏，表明含水層的透水性較好，測靜止水位均無水位，因此，形成北部為局部飽水區。南部區峰峰組岩溶裂隙不甚發育，隻有薄的裂隙發育層，鑽液消耗量隻有0.2m3/h，表明第一含水層組含水性較弱，而第二含水層組的上馬家溝組含水性明顯增強，鑽進消耗量出現15m3/h的全漏，岩芯鑒定發現溶隙發育，地表也發現該組的溶洞，表明南部形成以第二含水層組為主的特征。
2、太原組石灰岩(K4、K3、K2)岩溶裂隙含水層
主要由K2、K3、K4三層石灰岩組成，K2灰岩平均厚度4.30m，岩石致密堅硬，K3灰岩平均厚度2.30m，K4灰岩平均厚度1.70m，K3、K4灰岩裂隙多由方解石脈充填，裂隙不發育，鑽孔衝洗液消耗量不大。根據喬家灣詳查3503號水文孔抽水試驗資料，水位標高為1202.84m，單位湧水量為0.376L/s.m，滲透係數為0.01074—0.0119m/d，水質類型為HCO—Ca型水，根據簡易水文觀測及抽水試驗表明含水層富水性較強。
3、山西組(K7)砂岩含水層
K7砂岩岩性以細粒砂岩為主，常相變為粉砂岩，裂隙不發育。根據東河煤礦D4水文孔抽水試驗資料，水位標高為1399.92m，單位湧水量為0.0017L/s.m，滲透係數為0.01m/d，水質類型為HCO3—Na型水，礦化度為0.84g/L，屬富水性弱的裂隙含水層。
4、下石盒子組(K9、K8)砂岩裂隙含水層
砂岩含水層位於2號煤層以上，K8為煤層直接充水含水層，岩性為灰白色、灰綠色、黃綠色厚層狀石英長石砂岩，多為鈣質膠結，裂隙稍發育，根據喬家灣詳查3503號水文孔抽水試驗資料，水位標高為1135.20m，單位湧水量為0.0079L/s.m，滲透係數為0.00723m/d，水質類型為HCO3-Na+型水，礦化度為0.58g/L，屬富水性弱的裂隙含水層。K9砂岩含水層位於K8砂岩以上50米左右。含水特征與K8相似，西北端出現了4.42L/s的泉，全區鑽液消耗量一般0.10—0.60m3/h，個別鑽孔(503號孔)處於風氧化帶內出現15m3/h的全漏。在901號孔K9—K8砂岩段抽水試驗單位湧水量隻有0.0097m3/h，水位標高1238.09m，因此，屬較弱裂隙含水層。
5、上石盒子組底部(K10砂岩)裂隙含水層
砂岩含水層較穩定，在中、北部廣泛出露，厚0.50—21.83m，平均厚4.72m。岩性為灰色、灰白色、黃綠色中粗粒石英長石砂岩，底部含小礫石。埋藏淺時，風化裂隙及節理發育。區內出露泉水較多，流量一般小於0.5L/s，個別達到0.7L/s，鑽液消耗量一般在0.10—0.60m3/h，隻有902號孔達到1.8 m3/h。因此，含水層為較弱裂隙含水層。
6、第四係砂礫層孔隙潛水含水層
分布於山間河穀及溝穀地帶，主要由砂質粘土、粘土、砂礫石層組成，厚10.5m，賦存孔隙水、富水性受季節影響明顯，總體上富水性較弱，僅做一般生活用水。據東河民井1號井提水試驗得知，湧水量為1.35L/s，單位湧水量1.96L/s.m，湧透係數19.77m/d，據油房村東2號井，單位湧水量0.75L/s.m。
三、隔水岩層：
1、下石盒子組泥岩、粉砂岩隔水層(K10砂岩底至K8砂岩頂)
隔水層主要由泥岩、粉砂岩夾有砂岩而組成，其間夾有裂隙不發育或稍發育的中粒砂岩，厚度變化大，一般厚90m左右，致密岩層對地表水及潛水起隔水作用。
2、太原組上部泥岩、粉砂岩隔水層(2號煤下至K4石灰岩頂)
隔水層由泥岩、粉砂岩夾有細粒砂岩組成，層位穩定，一般厚25m左右，在無斷層貫通情況下，太原組石灰岩溶隙將不會影響上組煤的開采。
3、 太原組底部至奧灰之間泥岩、粉砂岩、石英砂岩隔水層(11號煤底板至O2f)
隔水層主要由本溪組鋁土岩、泥岩、粉砂岩、石英砂岩等組成，由於沉積時古地形起伏不平，因而厚度變化較大，厚20-30m之間，對下伏奧灰含水層具有良好的隔水作用。
三、礦井水文地質類型：
K8砂岩含水層是開采2號煤層的頂板直接充水含水層，2號煤層開采塌陷裂隙與上覆砂岩體發生水力聯係，或在淺部與風化裂隙水發生水力聯係，成為礦井充水的主要來源。據礦井開采水文地質調查，2號煤層礦井湧水量為744—912m3/d，其湧水量較大，因此，2號煤層礦井水文地質條件為簡單類型。
四、礦井水害及防治措施：
本礦開采2號煤層為頂板砂岩裂隙水，水量不大，與季節性有關，對采掘影響不大。各礦自建井以來，未發生過水害02manbetx.com ，根據開采工作中的礦井地質工作調查，本礦開采2號煤層的主要突水威脅為2號煤層采空區積水。
礦井防治水害的原則，本礦井直接充水含水層富水性弱—中等，對礦井的充水影響較小。對礦井產生突水02manbetx.com 的主要可能為采空區積水，開采靠近時應引起注意，並在井下采煤時，掌握突水征兆，其征兆有以下幾點：1、煤層發潮發暗，正常情況下煤層是幹燥光亮的，當有水滲入時，使之潮濕變暗，說明附近有積水。2、煤壁出汗，煤層是隔水的，當煤層附近或其上方有積水，使得煤壁溫度低於巷道空氣溫度，在冷熱交換作用下而出汗。3、工作麵溫度低，迎頭必有積水區，當煤層滲透進水後，吸收熱量而使工作麵溫度降低。4、煤壁掛紅、毒氣增生，注意積水老窯，積水年久煤質變鬆，裂隙麵生鏽，由於積水年長久，水滲入裂隙中擠出氣體，這些氣體如硫化氫、沼氣等在未采掘前被迫壓縮於裂隙中，巷道 開拓後，獲得釋放，溢出巷道。上述突水征兆一經呈現，應立即報告有關部門及時組織查明情況，以便及早采取有效措施，妥善處理。
礦井水防治方法：
1、井口要建在曆年最高洪水位線以上，並在井口四周建好防洪堤壩及水流通道。
2、加強對采空區積水的探放工作。
3、在生產前做到“預測預報、有掘必探、先探後掘、先治後采”。
4、結合礦井地質工作，加強對礦井水文情況的觀測03manbetx ，以防構造引起地下水的溝通而引起突水02manbetx.com 。
五、排放水設施、設備布置安裝：
排水設施：探放水地點要挖設容積不小於20m3水倉一個，沿水倉至主斜井底挖設排水溝，確保湧水及時排除，主要巷道排水溝深度50cm，寬度30cm，各探放水地點至主要巷道排水溝措施內規定。
排水設備：安裝排水泵一台，使用3寸消防軟管與排水管路聯接。主要巷道敷設4寸排水管路至主斜井底水倉，探放水地點在探放水前敷設3寸排水管路與主要巷道聯接。
主要水倉設置及排水設備配備：礦井主斜井底水倉容積500 m3，安設D85-45*6型排水泵3台，一台工作，一台備用，一台檢修，工作水泵總排水能力85 m3h，安設4寸排水管路二趟至地麵。
六、鑽探設備及型號：
礦井使用鑽機型號：ZYJ—380/210液壓架柱式回鑽機2台。
鑽具配備：BZ14/10—78/13—ZY型液壓輔助泵站2台，Ф55mm鑽杆400m，合金鑽頭6個及鑽具2套。
七、探放水鑽孔的設計布置及警戒線的確定：
1、水鑽孔直徑與數目布置
鑽孔呈扇形放射狀布置於巷道前方，開口孔徑55mm，每次探水沿煤層布置鑽孔3個，呈扇麵形，中孔方位為迎頭正前方向，左右斜孔與中孔的夾角分別為6º。中孔距離為200m，左右斜孔的距離均為201m m。按探200m掘170m的方式交替進行，留足30m的探水超前距。
2、探水鑽孔超前距、幫距：
超前距離：探水鑽孔深度為200m，探水鑽孔終孔位置始終超前掘進工作麵的距離采用30米
超前距離的計算：
a=0.5A L ×(3p/kp)1/2
式中：a ------超前距離(m)
L-----巷道的跨度(寬或高，取其最大者)m
P------水頭壓力(Mpa)
Kp-----煤的抗張強度(Mpa)
a=0.5×4×3.3×(3×30/10)1/2
=0.5×4×3.3×3=29.7(m)，
a(實)>29.7m
據此，超前距取30米，幫距取20米。
允許掘進距離：經探水證實無水害威脅，可安全掘進的距離：探水中心鑽孔深度(或3個鑽孔的最小平距)減去30米。
幫距：為使巷道兩幫與可能存在的水體之間保持一定的安全距離，根據相關技術人員進行合理設計布置的最外側探水鑽孔所控製的範圍與巷道幫的距離取20米。
警戒線：沿探水線終孔位置外推30米。
附：探放水布置圖
八、鑽孔孔位、方向的現場確定要求：
每次鑽探前，必須由生產技術科人員現場根據設計，標定鑽孔孔位，並給定方位、坡度，鑽探人員根據給定方位進行鑽進。
九、探放水前的準備工作
1、在組織施工前，要求施工單位將打鑽所需的材料及工具，設備準備到位，不能因為準備工作的原因而影響施工。
2、在運輸探水鑽鑽機等大件設備的過程中，運輸人員應輕拿輕放，避免設備因受力碰撞而受損。
3、鑽機及其附屬設施及各部件間連接要牢固可靠，並在每次使用前檢查，確保施工的安全。
4、每次開鑽前，檢查鑽杆接頭的牢固情況，嚴防脫鑽事故的發生;鑽杆要達到不堵塞、不彎曲、絲口不磨損。
5、在組織施工前，要求施工人員對鑽機附近10米範圍內的巷道支護進行檢查，發現巷道支護受損的及時處理並加強支護，並打好立柱和擋板。
6、保持鑽場有足夠的安全空間，便於施工。
7、在巷道低窪處非人行側及時挖好水倉，清理好臨時水溝，確保排水暢通無阻。
8、將2寸的排水管隨掘進向前延接，迎頭20米範圍使用軟管。
9、在打鑽地點附近安設專用電話及報警裝置，並保證隨時與調度室聯係。
10、技術人員和防探放水人員必須親臨現場，依據設計，確定主要探水鑽孔位置、方位，深度以及鑽孔數目。
11、帶班礦領導和當班安全員、瓦斯員必須在探放水地點監督安全和隨時檢查空氣成分。如果瓦斯濃度達到1%或其他有害氣體濃度超過《煤礦安全01manbetx 》第一百條規定時，必須立即停止鑽進，切斷電源，撤出人員，並報告礦調度室，及時處理。
十、鑽探施工技術要求：
1、鑽進時應準確判別煤、岩厚度並記錄深度。一般每鑽進10m或更換鑽具時，測量一次鑽杆並核實孔深。終孔前在複核一次，如有可能應進行孔斜測量。
2、鑽進時，發現煤岩鬆軟、片幫、來壓或孔中的水壓、水量突然增大，以及有頂鑽等現象時，必須立即停鑽，記錄其孔深並同時將鑽杆固定。並要立即向礦調度室彙報，及時采取措施，進行處理。
3、鑽進中發現有害氣體噴出時，應立即停止鑽進、切斷電源，將人員撤到有新鮮風流的地點。立即報告礦調度室，采取措施，進行處理。
4、鑽孔內水壓過大或噴高壓水時，應采用反壓和防噴裝置的方法鑽進，應有防止孔口管和煤(岩)壁突鼓出的措施。背緊工作麵，在攔板外設頂柱或木垛，必要時還應在頂、底板堅固地點砌築防水牆，之後方可防水。
5、對於水壓大於2Mpa，中間要穿過煤層的探斷層水鑽孔，在打穿斷層或含水層前，還應下第二層孔口管並超過煤層1m，以上。
6、在鑽探過程中，見到含水層、斷層、陷落柱和積水區之前，應停止鑽進，安好水門後再繼續鑽進。
7、遇高壓水頂鑽杆時，可用立軸卡瓦和逆止閥門交替控製鑽杆，使其慢慢第頂出空口，操作時禁止人員直對鑽杆站立。
8、應做到交接班時不停鑽。
9、探放斷層水的探水孔終孔後，孔內有水應進行放水實驗。孔內無水時應選擇一個孔進行壓水實驗，檢驗斷層隔水性能，壓力一般應略大於斷層承受的靜水壓力。
十一、探放鑽孔孔口的安全裝置：
探放水鑽孔安設孔口安全裝置。孔口安全裝置由孔口管、泄水測壓三通、孔口水門和鑽杆逆止閥等。
1、選擇煤岩層堅硬完整地段開孔，孔口采用Φ110mm鑽頭,鑽進5m後,將孔內衝洗幹淨。使用注漿泵將孔口管周圍與孔壁間充滿水泥漿。待孔口管周圍水泥漿凝固後，采用Φ55mm鑽頭鑽孔.
2、鑽孔5-8m後必須對孔口管進耐壓試驗。實驗壓力應大於2Mpa,並穩定30min後，孔口管周圍不漏水時，方可鑽進。
3、孔口管插入孔內長度為4.5m。
4、節理裂隙發育，岩石鬆軟或破碎，無條件另選放水地點是時，應注漿加固後，再安設孔口管。
5、探放水過程中要收集放水時的水量、水壓等資料時，在孔口管上安裝水壓表、水門(閥門)和彙水短管等。
6、在高壓水噴出條件下繼續鑽進時，斜孔應使用孔口防噴逆止閥，傾角50°-90°的鑽孔可使用“防噴接頭”，上下鑽可用“孔口反壓裝置”。
7、探得水壓高於2Mpa、水量大於60m3/h,需長期保留時，孔口應使用雙水門備用。
十二、放水的技術要求：
1、鑽孔探到水後，要觀測水壓、水質、水量和估計積水量或補給量。根據礦井排水能力及水倉容量，決定是注漿堵水還是放水。控製放水孔的流量或調整排水能力，並清理水倉、水溝等。
2、煤層頂板有含水層和水體存在時，應當觀測“三帶”發育高度。當導水裂隙帶範圍內的含水層或老空積水影響安全開采時，必須超前探放水並建立疏排水係統。
3、加強放水地點的通風，增加有害氣體的觀測次數。
4、必須監視放水全過程，放水結束後，應立即核算放水量與預計積水量的誤差，查明原因。
5、實施放水前，應將臨時水倉和主水倉存水排完，檢查各水泵的完好情況，發現和隱患及時排除。
6、掘進頭臨時排水泵處，除司泵工外、電鉗工外、還應設置有瓦斯員和安全員兩人組成的監護小組，發現湧水大於排水量時，及時停電撤人，發出警報，並報告調度室。
十三、探放水安全措施：
1、鑽機運輸、安裝的安全措施
(1)、運輸、安裝鑽機人員，要互相配合好，防止鑽機反倒傷人和擠傷手腳事故發生。
(2)、鑽場在穩鑽前，應清理浮煤。鑽場巷道支護要符合質量要求，禁止有空幫、空頂現象。鑽機要穩牢、穩平，底座墊上底木梁，鑽機穩固在底木梁上，四角要打好四根立柱，並用鐵絲聯在一起。將鑽機穩定牢固後，方準開鑽。
(3)、鑽具應統一放在鑽場內，禁止在巷道內亂放。
2、鑽機操作的安全措施
(1)、鑽工上崗前，必須經過培訓，掌握該探放水設計、鑽探01manbetx 01manbetx 並持證上崗。
(2)、鑽孔必須嚴格按設計的方位、角度、深度施工，嚴禁私自變更鑽孔參數。
(3)、鑽孔施工期間，必須有專職瓦斯檢查員隨時檢查鑽孔、鑽場瓦斯，若瓦斯達到1%，應立即通知停鑽撤人。
(4)、操作鑽機人員，要由班組長或有經驗的工人擔任，另一人跟前監護。鑽機操作按鈕，應設在距司機工作處不超過0.5m的地方，確保能及時停送電。
(5)、每班開鑽前，鑽機要先試正、反轉。鑽機開始運轉後，任何人不準觸摸鑽杆及機器旋轉部位，防止鑽機絞人。
(6)、操作鑽機要嚴格執行01manbetx 01manbetx 。在鑽進中，掌握好鑽進速度，壓力要適當，注意孔內水循環，禁止幹鑽，避免損壞鑽機和發生卡鑽事故。
(7)、打鑽過程中，要嚴格執行現場交接班製度。現場交清孔內情況和鑽機運轉情況。
(8)、鑽孔透水後，要詳細觀察和記錄水情變化。起鑽時，工作人員禁止站在鑽杆的正後方向。鑽杆全部起出後，立即關閉閥門，並向調度室彙報透水情況。
(9)、打鑽出水後，若水量較大，威脅到巷道內人員安全時，要通知巷道內所有人員和受威脅的其他人員，一並撤出，並迅速向調度室彙報。
十四、通風方式及瓦斯檢查製度：
1、通風方式及要求
采用FBD№5/2×7.5KW型局扇壓入式通風，局扇配2台，功率15KW, 一台使用，一台備用。供風距離為800m。采用直徑Φ500mm阻燃柔性抗靜電風筒。
1)風筒吊掛要平直整齊，出風口到工作麵距離不大於5m 。
2)工作麵風速要控製在0.25-4m/s之間，風筒出風口風量達到規定，風機安裝在主運輸巷，距回風口不小於10m，保證不發生循環風。
2、瓦斯檢查製度
瓦斯員必須按瓦斯巡回檢查圖表規定的時間和次數檢查瓦斯，每班檢查次數不少於2次，嚴禁空班、漏檢、虛報、瞞報。並符合下列規定：
1)、工作麵及其風流中，電動機或其開關安設地點附近20m內風流中瓦斯濃度達到1.5%時，必須停止工作，切斷電源，撤出人員，進行處理;
2)、工作麵有局部瓦斯積聚時，附近20m內必須停止工作，撤出人員，切斷電源，進行處理.對因瓦斯濃度超過規定被切斷電源的電氣設備，必須在瓦斯濃度降到1%以下時，方可啟動。
3)、工作麵風流二氧化碳濃度達到1.5%時，必須停止工作，撤出人員查明原因，製定措施，進行處理。
4)、局部通風機因故停止運轉，在恢複通風前，必須由專職瓦斯檢查員檢查瓦斯，隻有停風區中最高瓦斯濃度不超過1%和最高二氧化碳濃度不超過1.5%;且局部通風機及其開關附近10m內風流瓦斯濃度都不超過0.5%時，方可由指定人員啟動局部通風機恢複正常通風。停風區中瓦斯濃度超過1%或二氧化碳濃度超過1.5%，最高瓦斯濃度和二氧化碳濃度不超過3%時，必須采取安全措施，控製風流排放瓦斯;停風區中瓦斯濃度或二氧化碳濃度超過3%時，必須製定安全排瓦斯措施，報礦技術負責人批準。
十五、其它安全注意事項：
1、加強鑽場附近的支護，並在工作麵迎頭打好堅固的立柱和擋板。
2、清理巷道，挖好排水溝，接設好排水管路，安設好排水設備，並且長期進行檢修。
3、在打鑽地點或附近安設專用電話。
4、測量人員和探水人員按設計確定探水孔的位置、方位、角度和深度。
5、檢查鑽具、工具、搶險物資等必須齊全完好，做好各種記錄。
6、現場探放水人員必須配備自救器，並隨身攜帶。
7、探放水地點必須有足夠的新鮮風量。
8、打鑽時，鑽杆後方嚴禁站人。
9、鑽孔中水量增大或有氣體溢出時，要立即停止鑽進，但不得拔出鑽杆，現場負責人立即向調度室彙報。如果情況危及安全時，必須立即切斷電源，撤出所有受水威脅地區的人員，然後采取措施進行處理。
山西蒲縣北峪煤業有限公司
二0一0年
