井下探放老空水技術(shù)要求

1、附件一井下探放老空水技術(shù)要求1.老空水探放原則對于采掘工作面受老空水害影響的礦井， 應(yīng)當堅持“預(yù)測預(yù)報、探掘分離、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原則進行探放水。除了要遵循上述原則外，探放老空水還應(yīng)遵循以下具體原則：（ 1）主動探放的原則。當老空區(qū)上方（地面或井下）不存在重要建筑物、老空水與地表水體及煤系含水層水力聯(lián)系不密切，老空積水體壓覆的大量煤炭資源急待開采時，應(yīng)采取主動探放原則，將該部分老空區(qū)積水疏干，以徹底解除水患。（ 2）先隔離后探放的原則。包括兩種情況：一是老空區(qū)水與地表水有密切水力聯(lián)系，接受降水和地表水補給；或老空區(qū)的積水量大，不易疏干。為避免礦井增加長期排水費用，應(yīng)先設(shè)法隔斷老

2、空積水補給源或減少老空區(qū)補給水量，然后再進行探放水。二是煤層松散或節(jié)理發(fā)育，采掘工作已鄰近積水區(qū)，直接探放水有安全隱患時， 應(yīng)先修筑隔水墻， 并預(yù)埋套管，在墻外進行探放水。如果隔斷老空區(qū)補給水源有困難而無法進行有效的疏放，必須留設(shè)防水煤 (巖 )柱，與生產(chǎn)區(qū)隔開，待條件成熟后再進行處理。（ 3）先降壓后探放的原則。 對水量大、水壓高的老空積水區(qū)，3應(yīng)本著從高處向低處分段、逐步探放的原則，降低老空區(qū)水壓；或先從煤層頂?shù)装鍘r層打放水鉆孔，把水壓降至安全值后，然后再沿煤層打探水鉆孔。（ 4）先堵后探放的原則。當老空區(qū)積水與強含水層水或其他水體存在密切的水力聯(lián)系，且補給量較大時，應(yīng)先封堵老空水與其他水

3、體的水力聯(lián)系通道，然后再進行探放水。2.老空水“三線”當采掘工作面接近老空積水區(qū)時，為防止老空水透水，確保采掘工作和人身安全，需將老空積水區(qū)的積水范圍、水位標高、積水量等資料填繪在采掘工程圖上。經(jīng)過分析劃出三條界線，即積水線、探水線、和警戒線，簡稱“三線”（圖 1）。123+500m+490m+480m+470m+460m積水線（采空邊界）+450m+440m探水線警戒線+430m圖 1 積水線、探水線和警戒線示意圖1積水線（采空邊界）；2探水線； 3警戒線積水線： 即老空區(qū)、小窯采空區(qū)的積水范圍。是根據(jù)地質(zhì)調(diào)查、物探、鉆探等探查結(jié)果圈定的老空積水邊界線。探水線： 根據(jù)積水區(qū)的位置、范圍、地質(zhì)

4、及水文地質(zhì)條件及4其資料可靠程度、采空區(qū)和巷道受礦山壓力破壞情況等因素確定。具體有如下規(guī)定：（ 1）探水線應(yīng)根據(jù)積水區(qū)的位置、范圍、水文地質(zhì)條件及其資料的可靠程度，以及采空區(qū)、巷道受礦山壓力的破壞情況等因素確定。（ 2）對本礦開采所造成的老空、老巷、水窩等積水區(qū)，其邊界位置準確，水壓不超過 1MPa ，探水線至積水線的最小距離為 :在煤層中不得少于30m ，在巖層中不得少于20m 。（ 3）對本礦井的積水區(qū)，雖有圖紙資料，但不能確定積水邊界時，探水線至推斷的積水線的最小距離不得少于60m 。（ 4）對有圖紙資料可查的老窯，探水線至老窯邊界的最小距離不得少于 60m 。對沒有圖紙資料可查的老窯，

5、可根據(jù)本礦井已了解到的小窯開采最低水平，作為預(yù)測的可疑區(qū)，必要時可先進行物探控制可疑區(qū)，再由可疑區(qū)向外推 100m 作為探水線。警戒線： 圖紙資料可靠的由探水線外推不少于30m 作為警戒線；有一定圖紙資料參考的外推不少于50m 作為警戒線，資料依靠調(diào)查分析判斷的外推不少于80m 作為警戒線。3.探放水設(shè)計探水前必須編制探放水設(shè)計，探放水結(jié)束后，必須有探放水工作總結(jié)。探放水設(shè)計編制內(nèi)容包括：（ 1）探放水區(qū)老空積水情況。包括老空積水范圍、積水量、水頭高度（水壓）、補給量，老空與上、下采空區(qū)、相鄰積水區(qū)、5地表河流、建筑物及斷層構(gòu)造的關(guān)系，積水區(qū)與含煤地層及上下含水層的水力聯(lián)系等，確定探水線。（

6、2）探放水區(qū)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件。（ 3）探放水區(qū)巷道的布置、施工次序、規(guī)格和支護形式等。（ 4）探放水鉆孔組數(shù)、個數(shù)、孔徑、方位、傾角、深度，套管長度、壁厚，施工技術(shù)要求及采用的超前距與幫距。（ 5）探放水施工設(shè)備、鉆具等。（ 6）探放水施工安全技術(shù)措施。包括鉆機運輸安裝、鉆探操作的安全措施、受老空水等威脅地區(qū)信號聯(lián)系和避災(zāi)路線的確定、施工現(xiàn)場的通風(fēng)措施和瓦斯檢查制度、鉆孔放水措施、通訊方法和工具、機電管理及避災(zāi)路線等。（ 7）防排水設(shè)施，如水閘門、水閘墻及水倉、水泵、管路和水溝等，排水系統(tǒng)能力、 排水設(shè)備的維護、 泄水線路的清理制度等。（ 8）施工工程圖紙：老空水體位置、老空積水區(qū)與現(xiàn)采掘工

7、作面的關(guān)系圖、探放水鉆孔布置的平面圖、剖面圖及鉆孔施工位置圖、避災(zāi)路線圖等。（ 9）其他應(yīng)在探放水設(shè)計中明確的內(nèi)容。4.探放老空水的內(nèi)容和要求4.1 施工準備1）探放水前的檢查工作（ 1）檢查排水系統(tǒng)。準備或清理好水溝、水倉；檢查排水管路、排水泵及電動機，確保排水系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，達到設(shè)計的最大排水能力。6（ 2）檢查瓦斯。礦井必須按管理制度定時進行瓦斯檢查，瓦斯?jié)舛瘸^安全規(guī)定時應(yīng)停止工作，及時加強通風(fēng)。（ 3）檢查支護情況。礦井井下探放水施工巷道現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)有松動或破損的支護要及時修整或更換，并仔細檢查幫頂是否背好。（ 4）檢查煤壁。礦井井下探放水施工現(xiàn)場的煤壁有松軟或膨脹等現(xiàn)象時，要及時處理，閉

8、緊填實，必要時可打上木垛，防止水流沖垮煤壁，造成事故。（ 5）檢查避災(zāi)路線。礦井井下探放水施工過程中，設(shè)計的避災(zāi)路線內(nèi)不許有煤炭、木料、煤車等阻塞，要時刻保證暢通無阻。2）探放水前的準備工作安裝鉆機探水前，必須遵守以下規(guī)定：（ 1）加強鉆孔附近的巷道支護，并在工作面迎頭打好堅固的立柱和攔板。在探水地點應(yīng)備用一定數(shù)量的坑木、麻袋、木塞、木板、黃泥、棉線、鋸和斧等，以便探放水過程中意外出水或鉆孔水壓突然增大時及時處理。（ 2）清理巷道，挖好排水溝。探水鉆孔位于巷道低洼處時，配備與探放水量相適應(yīng)的排水設(shè)備；（ 3）在打鉆地點或其附近安設(shè)專用電話；（ 4）依據(jù)設(shè)計，確定探水孔位置時，由測量人員進行標定

9、。負責(zé)探放水工作的人員親臨現(xiàn)場，共同確定鉆孔的方位、傾角、深度和鉆孔數(shù)量；（ 5）在預(yù)計水壓大于 0.1MPa 的地點探水時，必須預(yù)先固結(jié)套管。套管口安裝閘閥，套管深度在探放水設(shè)計中規(guī)定。預(yù)先開7掘安全躲避硐，制定包括撤人的避災(zāi)路線等安全措施，并使每個作業(yè)人員了解和掌握；（ 6）鉆孔內(nèi)水壓大于 1.5MPa 時，采用反壓和有防噴裝置的方法鉆進，并制定防止孔口管和煤（巖）壁突然鼓出的措施。4.2 老空水積水量估算KM ahKMFW或 Wsincos式中： W老空積水量， m3 ；M采厚， m；a老空走向長度， m；h老空垂高， m；F老空區(qū)水平面積，m2；煤層傾角，（°）；K 老空的充

10、水系數(shù)，一般老空區(qū)取0.3-0.5 ，煤巷取0.5-0.8 ，巖巷取 0.8-1.0 。4.3 探水線內(nèi)鉆孔布置1）超前距、允許掘進距離、幫距和密度的確定（圖2）。安全外圍線外斜眼距孔間距( 應(yīng)小于老空寬度)幫中眼探水終孔位置允許掘進距離超前距圖 2 探水鉆孔的超前距、幫距和允許掘進距離示意圖8探放老空水超前距、 幫距需滿足前述規(guī)定， 另外也可按以下公式計算確定。（ 1）超前距按下式計算：a=0.5AL3pkp式中： a 超前距（或幫距） ，m；A 安全系數(shù)，一般取 25；L 巷道的跨度（寬或高取其大者） ，m；P 水頭壓力， MPa ；Kp煤的抗張強度， MPa ，可由試驗測定。 一般采用

11、0.2 1.4MPa ，在無實測資料時可供參考。（ 2）允許掘進距離指經(jīng)探水后，證實無水害威脅，可以安全掘進的長度。（ 3）幫距指扇形布置的最外側(cè)探水孔所控制的范圍與巷道幫的距離，其值一般應(yīng)與超前距相同，有時可略比超前距小1-2m 。（ 4）鉆孔密度（孔間距）指到允許掘進距離的終點處的探水鉆孔之間的間距。間距的大小視具體情況而定，一般不得超過3m。2）探水鉆孔布置方式。（1）針對三線管理規(guī)定中“警戒線、探水線、積水線”不同范圍內(nèi)的鉆孔設(shè)計原則，因水患威脅不同，結(jié)合現(xiàn)場的可操作性和實際經(jīng)濟效果等綜合因素考慮，應(yīng)分三種情況進行分別設(shè)計。9探水鉆孔的布置方式、數(shù)量和夾角大小可參見表1。在警戒線圈定以

12、外區(qū)域，按照掘進鉆探“有掘必探”工作要求，實行基本鉆探方式。薄煤層：設(shè)計鉆孔成扇形布置， 按照超前距離控制至少30m ，幫距控制至少 20m 的要求，探放水鉆孔布置按照至少3 個進行設(shè)計。厚煤層：設(shè)計鉆孔成扇形布置， 按照超前距離控制至少30m ，幫距控制至少20m 的要求，探放水鉆孔布置按照至少4 個進行設(shè)計。即在薄煤層鉆孔設(shè)計基礎(chǔ)上，在垂直方向上增加1 個鉆孔。在警戒線以內(nèi)、探水線以外的過渡區(qū)域，應(yīng)按照資料掌握的可靠程度，結(jié)合地面、井下物探成果，針對性的進行鉆孔方案設(shè)計，原則上要比情況 1 方案設(shè)計鉆孔數(shù)多、比情況 3 方案設(shè)計鉆孔數(shù)少， 應(yīng)按照山西省掘進鉆探“有掘必探”工作要求， 實行有

13、針對性的鉆探方式。參考方案（以鉆孔設(shè)計 60m 為例）。薄煤層：煤層賦存方向應(yīng)至少應(yīng)布置 5 個探放水鉆孔（見圖 1）。圖 110厚煤層： 應(yīng)至少布置8 個探放水鉆孔，煤層賦存方向布置5個孔，垂直方向的前進方向布置3 個孔。巷道沿煤層頂板正常掘進時， 3 個垂直方向鉆孔應(yīng)探至煤層底板（見圖2）；巷道沿煤層底板正常掘進時， 3 個垂直方向鉆孔應(yīng)探至煤層頂板（見圖3）。圖 2圖 311 在探水線以內(nèi)區(qū)域，按照探放老空水管理工作要求進行鉆孔設(shè)計， 一般在終孔位置處橫向鉆孔間距不得超過3m，縱向孔間距不得超過 1.5m 。12煤層厚薄薄煤層探水孔布置方式鉆孔呈扇形布置， 布置在巷道前方安全外圍線442

14、211安全外圍線3335允許掘進距離超前距圖31-13-2表 1在警戒線圈定以外區(qū)域，實行基本鉆探方式在警戒線以內(nèi)、 探水線以外的過渡區(qū)域，適當加密鉆孔布置探水鉆孔布置方式孔數(shù)一般水平布置3 個鉆孔。3 2 1一般水平布置5-7 個鉆孔。54321鉆孔水平夾角鉆孔傾角分大夾角與小按地層產(chǎn)狀換夾角兩種， 前者算而定鉆孔夾角715°后者 1 3°，圖31-13-3在探水線以內(nèi)區(qū)域，42135一般在終孔位置處橫向鉆孔間距不得超過 3m，縱向孔間距不得超過1.5m。視小窯老空的規(guī)模而定。 老空規(guī)模大取大夾角，反之， 取小夾角13一般布置4 個孔，按照巷道沿頂?shù)装寰蜻M鉆孔在水平及垂向

15、方向上呈扇形布置，布置在巷道前方在警戒線圈定以外區(qū)域，實行基本鉆探方式方式，分別有一個鉆孔探至煤層頂、底板42 132134分大夾角與小夾角兩種， 前者鉆孔夾角7安全外圍線44厚22煤11安全外圍線333層5允許掘進距離超前距圖31-13-2在警戒線以內(nèi)、 探水線以外的過渡區(qū)域，適當加密鉆孔布置在探水線以內(nèi)區(qū)域，一般在終孔位置處橫向鉆孔間距不得超過 3m，縱向孔間距不得超過 1.5m 。一般布置 8 孔，分別有3 個鉆孔探至煤層頂、底板768421354 21357 6 84213515°后者 1 3°，按地層產(chǎn)狀換視小窯老空的算而定規(guī)模而定。 老空規(guī)模大取大夾角，反之，

16、取小夾角14（ 2）在水壓高、水量大或煤層松軟、 節(jié)理裂隙發(fā)育的情況下，煤層中打鉆不安全，應(yīng)采用隔離式探水。隔離式探水有三種類型，其使用條件及鉆孔布置參考表2。表 2 隔離式探水類型及使用條件探水類型使用條件鉆孔布置示意圖說 明積水區(qū)水壓高（水頭 >100m），水量大、附應(yīng)選擇安全、經(jīng)濟、專門探水石近又無巷道可以利用時，石門合理的位置施工放門探水由煤層向巖層中掘石門并積水水石門應(yīng)使石門與積水煤層之間距離不小于 20m圖31-14-1煤層松散或節(jié)理發(fā)育，采掘工作已鄰近積水區(qū)時，墻外探水應(yīng)先修筑隔水墻，并預(yù)埋套管，在墻外進行探放水煤層間距大于20m，相鄰煤層又有探水和排水條件隔層探水時，可于

17、相鄰煤層的巷道內(nèi)向上方打探水孔隔水墻水泥漿圖31-14-2老空積水巷道水水閘墻上預(yù)埋孔口管，其孔口安全裝置經(jīng)試壓達到設(shè)計要求后，再探放水必須埋好孔口安全裝置，放水后應(yīng)注意鉆孔堵塞，防止重新積水圖31-14-3注：在開采煤層群而導(dǎo)致多煤層重疊積水時，也可以從地面向預(yù)測積水區(qū)下邊界打探水孔，將積水串聯(lián)， 同時放出。（3）探放水應(yīng)采用深孔、中深孔和淺孔相結(jié)合的方式（見圖3）。每次探放水應(yīng)打三個深孔（中眼和兩個外斜眼） ，只要不脫離煤層應(yīng)盡量打深。由于外斜眼深度大，控制的幫距也大，可保繼續(xù)探水掘進時安全。中深孔布置在三個深孔之間或外斜眼外側(cè)，孔深要滿足超前距、幫距和孔間距的要求。薄煤層探水時，鉆孔先穿

18、過煤層至頂?shù)装?，然后布置淺孔沿煤層鉆進，鉆孔深度根據(jù)需要確定。15厚煤層或急傾斜煤層的探放水鉆孔，不僅平面上布置成扇形，剖面上也應(yīng)布置成扇形，以防漏掉老空巷道。C1B1C23D1A1D2A221圖 3 深孔、中深孔和淺孔相結(jié)合探放水示意圖1-深孔； 2-中深孔； 3-淺孔A1、A2-第一、第二次超前距； B1-幫距； C1、C2-第一、第二次孔間距； D1、D2-第一、第二次允許掘進距離。3）孔口安全裝置放水鉆孔都必須使用孔口安全裝置，其施工和安裝程序如下：（ 1）選擇煤、巖層堅硬完整的地段開孔，孔徑應(yīng)比孔口管直徑大 1 2 級，鉆至預(yù)定深度 （視水壓高低和煤巖層強度而定） 后，將孔內(nèi)沖洗干凈

19、。（ 2）向孔內(nèi)注入水泥漿，將預(yù)先準備好的孔口管（末端應(yīng)塞以木塞）放入孔內(nèi)，待水泥漿凝結(jié)后，即可在孔口管內(nèi)鉆進。另一種方法是將孔口管插入孔內(nèi)后，在孔口用水玻璃和水泥將孔口管固定并封死，在管的上方另留一個小管，而后從孔口管內(nèi)向四周壓入水泥漿，開始從小管跑出空氣和水，待跑出濃水泥漿時即將小管封死，繼續(xù)向孔口管內(nèi)壓入水泥漿，至一定壓力后停止注16漿，關(guān)閉孔口管閘閥，待水泥漿凝固，如圖4。孔口管小管擠水泥漿固定孔口管之水泥圖 4 探放水孔孔口管安裝示意圖（ 3）水泥漿固結(jié)不小于 48 小時后掃孔，待深度達到原孔深后，向孔內(nèi)壓水， 試驗壓力大于孔口管末端承受靜水壓力的1.5 2 倍，孔口管牢固不動，周圍

20、沒有滲漏水現(xiàn)象，說明合乎要求， 否則重新注漿加固。（4）為了安全目的，還應(yīng)在孔口管上安裝水壓表、閘閥等。完整的探放水孔孔口管安全裝置如圖5。875432169圖 5探放高壓水的孔口安全裝置示意圖（水壓大于1.0MPa 時用）1-孔口管； 2-肋骨片（間距 120°繞套管焊接）；3-孔口止水麻線（內(nèi)扎風(fēng)鉆用水針） ；4-水針； 5-法蘭盤； 6-三通；7-壓力表三通； 8-泄水閘； 9-錨桿。17（ 5）對水壓高于 1.0MPa 、且水量較大的積水或強含水層進行探放水時，孔口應(yīng)安裝防噴逆止閥，以免高壓水頂出鉆桿，噴出碎石傷人，如圖 6。1238457910611 12131415接鉆機

21、圖 6 防噴逆止閥安裝示意圖1-孔口管加壓螺栓； 2-孔口立柱； 3-固定管卡； 4-鉆頭； 5-巖芯管； 6-42mm 鉆桿； 7-防噴立柱； 8-擋水板； 9-逆止閥固定盤； 10-彈簧架； 11-彈簧； 12-輪軸； 13-偏心輪； 14-制動手把； 15-制動卡瓦。安裝防噴逆止閥時應(yīng)注意： 防噴立柱必須切實打牢，它與防噴擋水板用螺釘固定，擋水板上留有鉆桿通過的圓孔；逆止閥固定盤與擋板用固定螺釘連接； 在打傾斜孔時，逆止閥固定盤與擋板之間有不同的夾角，可用木楔夾緊；打水平孔時二者重疊（夾角為零）固定；打垂直孔時可直接與孔口水門法蘭盤連接；孔內(nèi)遇高壓水強烈外噴并頂鉆時，用逆止閥制動手把控制

22、鉆桿18徐徐退出拆卸。當巖芯管離開孔口閘閥后，立即關(guān)閉孔口閘閥，讓高壓水沿三通泄水閥噴向安全地點； 當積水為 PH 值<5 的酸性水放水時間又較長時，孔口安全裝置應(yīng)涂敷防腐漆或瀝青，以防腐蝕；必要時用銅或不銹鋼材料制造孔口安全裝置。4）放水鉆孔孔徑及孔數(shù)的確定。（ 1）鉆孔孔徑放水鉆孔終孔孔徑應(yīng)根據(jù)煤層的堅硬程度，放水孔深度等因素確定。如煤層堅硬系數(shù)較大，鉆孔較深，可選用稍大一點的孔徑；反之，則選較小孔徑。在生產(chǎn)實踐中常采用的孔徑為54mm ，60mm ，75mm ，一般不超過 75mm ，以免因流速過高， 沖垮煤柱。（2）鉆孔孔數(shù)的確定A.單孔出水量估算：q=3600 C·

23、2gH式中： q單孔出水量， m3/h ；C流量系數(shù)， 其值與孔壁的粗糙度、 孔徑大小、 鉆孔深度等因素有關(guān)，可由試驗得出，無資料時可用 0.60.7 ；鉆孔斷面積， m2；g重力加速度， 9.81 m/s2；h鉆孔出口處水頭高度，m，隨著積水的放出，其水頭高度將逐漸降低，為簡便計算鉆孔的平均放水量，可用鉆孔出口處最大水頭高度的40%-50%B. 平均放水量計算19WQcpQ補t式中： Qcp 平均放水量，m3/h； 靜儲量或老空總積水量，m；3t 計劃放水期限， h；補 補給量， m3 /h。C. 鉆孔孔數(shù)計算：QcpNKq式中： N 放水鉆孔孔數(shù)；K備用孔個數(shù)，一般取12 個。5）探水線外

24、探放水鉆孔布置參照探水線內(nèi)探放水鉆孔布置適當減少，但掘進中心水平上不得少于3 個孔、在垂向上每1.5 米至少布置一個探放水孔。4.4 探水與掘進配合受水害威脅的地區(qū)，必須與掘進施工管理相配合，才能取得良好的放水效果。（ 1）雙巷掘進交叉探水 上山巷道三面受水威脅，一般應(yīng)采取雙巷掘進， 交叉探水（圖 7）。雙巷之間每隔 30 50m 掘一聯(lián)絡(luò)巷，作為安全躲避地點，同時在聯(lián)絡(luò)巷中設(shè)擋水半墻，以便其中一條上山出水時，水不會竄到另一條上山中去。探水鉆孔布置成扇形，甲上山探水，乙上山掘進；乙上山探水，甲上山掘進，相互掩護。20小窯老空23°探水鉆孔m0503聯(lián)絡(luò)巷乙甲上上半山山墻圖 7 雙巷掘

25、進交叉探水示意圖（ 2）雙巷掘進、單巷超前探水 傾斜煤巷平巷掘進時，應(yīng)采用雙巷掘進，單巷超前探水， 鉆孔布置成扇形， 兩巷之間每隔 30 50 m 掘一聯(lián)絡(luò)巷，上方巷道探水，下方巷道作泄水巷（圖8）。小窯副巷老空正巷探水鉆孔25°圖 8 雙巷掘進、單巷超前探水示意圖（ 3）平巷和開切眼互相配合探水在煤層內(nèi)，準備回采工作面時，上風(fēng)道應(yīng)先探水掘進到位，再施工開切眼（圖 9）。這樣既減少開切眼掘進的危險性，又減少開切眼掘進時的探水工作量。21小窯老空上風(fēng)道探水鉆孔采工作面切眼區(qū)邊界下順槽圖 9 平巷和開切眼互相配合探水示意圖（ 4）上山與下山互相配合探水 下山巷道掘進，除防止迎頭和兩幫來水外，還應(yīng)特別注意背后來水。當上山巷道水害未消除或正在探水時，下山巷道應(yīng)停止掘進，待水害威脅消除后再繼續(xù)掘進（圖 10 ）。積水上山探水下山巷道圖 10上山和下山互相配合探水示意圖4.5 探放老空水注意事項（ 1）探水鉆孔超前距和止水套管長度應(yīng)符合相應(yīng)的要求。探放老空積水的超前鉆距，根據(jù)水壓、煤（巖）層厚度和強度及安全措施等情況確定，但最小水平鉆距不得小于30 m