XXX老空區(qū)探放水設(shè)計(jì)

1、山西靈石銀源新安發(fā)煤業(yè)有限公司老空區(qū)探放水設(shè)計(jì)及施工安全技術(shù)措施山西地寶能源有限公司2012年5月老空區(qū)探放水設(shè)計(jì)及施工安全技術(shù)措施一、概況該礦經(jīng)過多年開采，2、4號(hào)煤層有相當(dāng)多的采空區(qū)，現(xiàn)在已經(jīng)停采,由于多年密閉，采空區(qū)內(nèi)積水量較大。目前在井田北部開采9號(hào)煤層，為下山開采。西北部9號(hào)煤層采空區(qū)為2008、2009年采空區(qū)，此處采空區(qū)可能有采空積水；東北部為2010、2011、2012年采空區(qū)，由于回風(fēng)大巷處于采區(qū)的較低部位，除低洼處極小部分積水流不出外，一般采空區(qū)內(nèi)積水基本上能夠沿著排水孔順勢流出，目前基本上無水。2、 煤層的采空積水1、 四鄰礦采空積水據(jù)生產(chǎn)地質(zhì)報(bào)告敘述，井田北鄰天聚柏溝煤

2、業(yè)有限公司，東鄰銀源新生煤業(yè)有限公司，西鄰紅杏廣進(jìn)寶煤業(yè)有限公司。四鄰礦均未越界開采，且礦與礦之間預(yù)留20m保安煤柱。鄰礦采空積水影響較小。2、上組煤層采空積水井田開采下組煤，上組煤2、4號(hào)煤層均已停采，存在大面積采空區(qū)，采空區(qū)內(nèi)有采空積水存在。根據(jù)水文補(bǔ)充勘探報(bào)告敘述，該礦4號(hào)煤層的視電阻率整體表現(xiàn)為中阻反映，局部有高阻巖層。根據(jù)本區(qū)區(qū)域地質(zhì)、水文及水情探查工作資料，推斷此區(qū)域低阻反映區(qū)域?yàn)槔细G采空區(qū)的積水區(qū)域。因時(shí)代久遠(yuǎn)，老充積水浸潤圍巖導(dǎo)致電性呈低阻反映的區(qū)域較大。在通過剖面圖上異常，4號(hào)煤視電阻率順層切片圖上異常和已知地質(zhì)資料進(jìn)行分析研究之后，推測以視電阻率值低于107m界定積水區(qū)域范

3、圍，以視電阻率值高于145m界定采空區(qū)域范圍。劃分出十大采空區(qū)，其中六處采空區(qū)有大量積水，具體情況見表1及圖1。表1 新安發(fā)煤礦4號(hào)煤層物探推測采空區(qū)及采空積水情況表采空區(qū)編號(hào)采空區(qū)面積/m2采空積水區(qū)面積/m2煤層厚度/m采空積水量/m3備注A-4-162670626701.6921180A-4-2199019901.69670A-4-362910629101.6921260A-4-480690806901.6927270A-4-51462301462301.6949430A-4-633720337201.6911400A-4-783670推測暫無積水A-4-821960推測暫無積水A-4-

4、920530推測暫無積水A-4-10184470推測暫無積水合計(jì)698840388210131210圖1 新安發(fā)4號(hào)煤層物探推測采空區(qū)及其積水區(qū)分布圖根據(jù)晉中煤田地質(zhì)隊(duì)2010年4月編制的生產(chǎn)礦井地質(zhì)報(bào)告資料，選用礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范(GB1271991)附錄F中計(jì)算導(dǎo)水裂隙帶高度的經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)各可采煤層開采所形成的導(dǎo)水裂隙帶高度進(jìn)行計(jì)算分析。4號(hào)煤層頂板為砂質(zhì)泥巖、砂巖為主，采用全部垮落法管理頂板，則選用下式計(jì)算導(dǎo)水裂隙帶：Hf= 100M +5.1 3.3n+3.8式中：Hf 導(dǎo)水裂隙帶最大高度，m； M累計(jì)采厚，m； n煤分層層數(shù)，取1。9號(hào)煤層頂板巖層以石灰?guī)r、砂質(zhì)泥巖為主，開采

5、9號(hào)煤層時(shí)，若采用全部垮落法管理頂板，則選用下式計(jì)算導(dǎo)水裂隙帶：式中：Hf 導(dǎo)水裂隙帶最大高度，m； M累計(jì)采厚，m； n煤分層層數(shù)，取1。 表2 采用GB12719-91中公式計(jì)算導(dǎo)水裂隙帶最大發(fā)育高度煤層號(hào)煤層厚度(m)最小-最大平均煤層間距(m)最小-最大平均導(dǎo)水裂隙帶最大高度(m)最小-最大平均20.70-0.750.7312.82-18.7716.2462.23-63.1062.6715.3840.70-1.480.9925.9419.0491.20-1.481.3040.094.35-8.805.3510+112.87-4.203.4487.64據(jù)上表2計(jì)算結(jié)果對(duì)各可采煤層頂板涌水

6、因素分析如下：理論計(jì)算，9號(hào)煤層導(dǎo)水裂隙帶最大高度44.09m，平均40.09m。當(dāng)采用全部垮落法單獨(dú)開采9號(hào)煤層時(shí)，導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育最大高度小于4、9號(hào)煤層的最小層間距，因此，4號(hào)煤層采空積水一般不會(huì)進(jìn)入9號(hào)煤層采掘區(qū)(但在斷裂構(gòu)造、陷落柱處4號(hào)煤層采空積水對(duì)9號(hào)煤層存在充水影響,由此，在開采9號(hào)煤層時(shí)需要對(duì)工作面上方4號(hào)煤層采空積水予以疏放)。一般條件下，開采9號(hào)煤層時(shí)的礦井涌水來自其頂板K2、K3、K4灰?guī)r巖溶裂隙水。3、 本煤層采空積水該礦目前在井田北部開采9號(hào)煤層，為下山開采。西北部9號(hào)煤層采空區(qū)為2008、2009年采空區(qū)，此處采空區(qū)可能有采空積水；東北部為2010、2011、201

7、2年采空區(qū)，由于回風(fēng)大巷處于采區(qū)的較低部位，除低洼處極小部分積水流不出外，一般采空區(qū)內(nèi)積水基本上能夠沿著排水孔順勢流出，目前基本上無水。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告敘述，采用煤礦安全手冊(cè)中老空區(qū)積水估算公式，對(duì)采空區(qū)積水進(jìn)行估算。估算公式：式中： Q積相互連通的各積水區(qū)總積水量(m3)； M煤層厚度(m)； F采空積水區(qū)水平投影面積(m2)； 煤層傾角，(°)； K充水系數(shù)，取0.150.20。2008年采空區(qū)積水量：=1915525540（m3）2009年采空區(qū)積水量：=2357531434（m3）4、影響9號(hào)煤層開采的主要含水層9號(hào)煤層位于太原組下部，直接頂板為K2石灰?guī)r，K2石灰?guī)r有溶蝕現(xiàn)象。

8、據(jù)生產(chǎn)礦井地質(zhì)報(bào)告敘述，尤家山勘探區(qū)位于本井田東北方向,距本井田10km。據(jù)尤家山勘探區(qū)124號(hào)孔資料，水位標(biāo)高747.36m，單位涌水量0.0074L/s.m，滲透系數(shù)0.1455m/d，PH為7.7。據(jù)本井田北東部山西靈石天聚柏溝煤業(yè)有限公司煤礦調(diào)查，K2石灰?guī)r富水性強(qiáng)。K3石灰?guī)r裂隙含水層：區(qū)內(nèi)廣泛分布。據(jù)124號(hào)鉆孔對(duì)K3、K4混合抽水試驗(yàn)資料，K3、K4石灰?guī)r含水層混合水位標(biāo)高800.36m，單位涌水量0.000412 L/s.m，滲透系數(shù)0.00417m/d。據(jù)本井田北東部山西靈石天聚柏溝煤業(yè)有限公司煤礦調(diào)查， K3灰?guī)r富水性強(qiáng)。開采9號(hào)煤層時(shí)頂板導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度37.87-44

9、.09m，平均40.09m，大于井田內(nèi)9號(hào)煤層與K4灰?guī)r含水層間的層間距，因此開采9號(hào)煤層時(shí)，其頂板形成的導(dǎo)水裂隙帶可將K4、K3、K2灰?guī)r含水層水溝通，導(dǎo)致巖溶裂隙水沿導(dǎo)水裂隙帶進(jìn)入礦井，增大礦井涌水量。三、工作面防治水設(shè)計(jì)編制規(guī)范依據(jù)根據(jù)煤礦防治水規(guī)定、煤礦安全規(guī)程中防治水部分、山西省煤炭工業(yè)廳晉煤行發(fā)2011410號(hào)文件關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)生產(chǎn)礦井防治水工作的通知、晉煤行發(fā)2011994號(hào)文件精神及新安發(fā)煤業(yè)煤礦防治水二十項(xiàng)制度的綜合防治水管理要求中“預(yù)測預(yù)報(bào)、有掘必探、有采必探、先探后掘、先探后采”的原則，編制制定工作面探放水設(shè)計(jì)。在探防水中做到“物探先行、鉆探驗(yàn)證、化探跟進(jìn)”的綜合方法進(jìn)行

10、探防水。新安發(fā)煤業(yè)煤礦防治水二十項(xiàng)制度中要求，工作面回采前，必須先采用無線電坑透儀進(jìn)行坑透，對(duì)坑透異常區(qū)進(jìn)行鉆探驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面回采前的“精細(xì)”探查，確保工作面安全順利回采。對(duì)于掘進(jìn)面來說，首先進(jìn)行物探，根據(jù)物探異常區(qū)圈定積水范圍，然后對(duì)異常區(qū)進(jìn)行鉆探，確保安全。四、本煤層相鄰老空區(qū)積水量及上覆煤層老空積水量對(duì)于老空區(qū)，首先采用物探方法進(jìn)行物探，根據(jù)物探異常區(qū)確定積水范圍，預(yù)估積水量。采用煤礦安全手冊(cè)中老空區(qū)積水估算公式，對(duì)采空區(qū)積水進(jìn)行估算。估算公式： 式中： Q積相互連通的各積水區(qū)總積水量(m3)； M煤層厚度(m)； F采空積水區(qū)水平投影面積(m2)； 煤層傾角，(°)； K

11、充水系數(shù)，取0.150.20。然后預(yù)估積水區(qū)積水量的壓力。為安置放水管提供數(shù)據(jù)。五、工作面探放水方法根據(jù)山西省煤炭工業(yè)廳晉煤行發(fā)2011410號(hào)文件精神要求，工作面回采前要按照“預(yù)測預(yù)報(bào)、有掘必探、有采必探、先探后掘、先探后采”原則執(zhí)行，同時(shí)要求工作面回采前防治水方法為“物探先行、鉆探跟進(jìn)、化探驗(yàn)證”的工作方法，結(jié)合煤礦防治水工作新安發(fā)煤業(yè)煤礦防治水二十項(xiàng)制度中要求，工作面回采前，必須先采用無線電坑透儀進(jìn)行坑透，對(duì)坑透異常區(qū)進(jìn)行鉆探驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面回采前的“精細(xì)”探查，確保工作面安全順利回采。掘進(jìn)面掘進(jìn)前，首先進(jìn)行物探，然后根據(jù)物探異常區(qū)，進(jìn)行鉆探驗(yàn)證放水，確保掘進(jìn)安全。六、探放水施工技術(shù)要

12、求和鉆孔設(shè)計(jì)（一）探放水施工技術(shù)要求1、 探放水位置：在開始探水前，首先對(duì)工作區(qū)進(jìn)行物探，然后對(duì)物探異常區(qū)進(jìn)行鉆探驗(yàn)證。探水位置位于工作區(qū)下山部位。2、 在探放水前，在放水處最低部需要施工一臨時(shí)水倉。并且配比好水泵。(2) 鉆孔設(shè)計(jì)鉆孔鉆孔設(shè)計(jì)一覽表組孔號(hào)鉆孔方位(°)傾角(°)孔徑孔深（m）距巷道底板 （m）目的備 注 1組1全部采用探放水鉆機(jī)2等2組345等鉆孔間隔5m。鉆孔數(shù)量根據(jù)物探異常區(qū)需要進(jìn)行布孔。對(duì)于探放煤層采空區(qū)積水，根據(jù)放水量的多少適當(dāng)進(jìn)行布孔鉆探。（三）施工流程鉆探隊(duì)按鉆孔編號(hào)順序施工。先施工容易探水孔，在設(shè)計(jì)位置用63mm鉆頭以一定的傾角、一定方位向前

13、鉆進(jìn)6m，再用108mm鉆頭擴(kuò)孔6m，然后用海帶纏繞在80mm孔口管外壁插入鉆孔中，待海帶膨脹固定孔口管，在孔口管上安裝水壓表和控水閥門，用8#鐵絲連接孔口管與頂錨桿，管路連接好后即可進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。壓水試驗(yàn)壓力穩(wěn)定在0.6Mpa，時(shí)間不少于30min，觀察孔口及孔口管有無滲水、松動(dòng)等現(xiàn)象，確認(rèn)沒有后方可結(jié)束耐壓試驗(yàn)。在耐壓試驗(yàn)中，如果出現(xiàn)滲水及孔口管松動(dòng)等現(xiàn)象，要根據(jù)實(shí)際情況分析處理后再進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，直至達(dá)到耐壓試驗(yàn)要求?？卓诠苓_(dá)到耐壓試驗(yàn)要求后，用63mm鉆頭以一定的傾角向前鉆進(jìn)。有積水，用導(dǎo)水管把水導(dǎo)入巷道臨時(shí)水倉；若無積水流出，則用木屑、棉紗封孔。用相同方法施工其它鉆孔?？卓诠馨卜攀疽鈭D

14、1。（四）鉆機(jī)設(shè)備井下配備4臺(tái)ZYJ-400/270型鉆機(jī)，鉆桿外徑42mm。七、探放水前準(zhǔn)備工作1、探放水前，鉆探隊(duì)必須檢查排水系統(tǒng)是否完善，排水能力是否充足。2、本次施工中所有使用的電氣設(shè)備必須符合防爆要求。由鉆探隊(duì)專職電工負(fù)責(zé)接線、甩線。3、排水設(shè)備預(yù)計(jì)單孔放水量約10m3/h,采區(qū)水倉配備3臺(tái)MD46-50×8/90型水泵（其中兩臺(tái)工作，另一臺(tái)備用）以及89×4.5mm水管，并帶水試運(yùn)行正常。另外安裝一臺(tái)QBZ-30開關(guān)供液壓鉆機(jī)使用，所有開關(guān)必須上架并加裝“兩防鎖”，接好電源。無排水設(shè)施、有排水設(shè)施但排水能力不足或不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)禁組織探放水工作。礦井在回風(fēng)立井井

15、底附近設(shè)有有效容積為690m3的主、副水倉。主副水倉長度分別采用混凝土澆注支護(hù)。中央水泵房主要由泵房、吸水井、配水井、配水巷組成。中央水泵房凈寬5.0m，凈高3.0m，凈斷面積15m2，采用粗料石砌墻穿鋼梁支護(hù)；泵房尺寸能夠滿足布置三臺(tái)水泵的要求。水泵房有三個(gè)通道，一個(gè)與軌道下山連接，一個(gè)與總回風(fēng)巷連接，一個(gè)為與回風(fēng)立井連接的管子道，管子道凈寬2.1m，凈高2.25m，凈斷面積4.25m2，采用半圓拱粗料石砌碹支護(hù)，高出水泵房地面7m以上，并在與回風(fēng)立井連接處設(shè)平臺(tái)。礦井主排水管路采用兩趟直徑80mm無縫鋼管，沿回風(fēng)立井敷設(shè)出井。中央水泵房安裝三臺(tái)MD46-50×8型多級(jí)離心泵，一臺(tái)

16、工作，一臺(tái)備用，一臺(tái)檢修；配套電機(jī)型號(hào)YB2-280M-2，功率90kW，額定揚(yáng)程400m，額定流量46m3/h。4、排水線路：放出的水，經(jīng)過運(yùn)輸順槽自流到井下采區(qū)水倉，排水管路為一趟4吋高壓塑料排水管，排水路線：放水處采區(qū)水倉軌道下山大巷立井井底車場主水倉立井地面污水處理站。放水當(dāng)班，有一名跟班隊(duì)長在現(xiàn)場協(xié)助放水工作，安排專職排水工在現(xiàn)場負(fù)責(zé)排水，排水人員須帶上連鞋雨褲。5、機(jī)電隊(duì)要對(duì)礦井排水系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，檢查排水設(shè)備、配電設(shè)備和輸電線路完好，排水管路暢通，水倉有足夠的空倉容量。水倉、排水設(shè)備、排水管路和配電設(shè)備均要滿足煤礦防治水規(guī)定要求，確保放出的水能夠及時(shí)排出礦井。6 礦調(diào)度在距探放

17、水地點(diǎn)50m以內(nèi)位置相對(duì)較高地點(diǎn)安設(shè)一部電話，并確保電話暢通。7 探放水前由鉆探隊(duì)負(fù)責(zé)人組織全體施工人員認(rèn)真學(xué)習(xí)本措施，并嚴(yán)格按本措施執(zhí)行。8、入井前鉆探隊(duì)負(fù)責(zé)人必須檢查鉆機(jī)能不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)、鉆機(jī)各部位螺栓緊固情況、注水器密封圈是否磨損，發(fā)現(xiàn)問題立即處理并帶足易損件，準(zhǔn)備足量的3寸孔口管、水門、水壓表，連鞋雨褲3套和水管1根。 9、放水當(dāng)班，由通風(fēng)科指派一名責(zé)任心強(qiáng)的通風(fēng)人員負(fù)責(zé)檢查打鉆處及鉆孔內(nèi)瓦斯等有害氣體濃度。10、鉆孔旁要掛上瓦斯報(bào)警儀，瓦斯超限，應(yīng)立即停止鉆進(jìn)，匯報(bào)礦調(diào)度，采取處理措施。11、 探放水作業(yè)時(shí)，其它低于探防水工作面的工作停產(chǎn)，待鉆孔完成確保能控制水量后方可生產(chǎn)。八、探放水

18、施工1、地測科水文技術(shù)員為探放水負(fù)責(zé)人，現(xiàn)場所有人員要聽從探放水負(fù)責(zé)人統(tǒng)一指揮，由地測科鉆探隊(duì)負(fù)責(zé)鉆孔施工工作。2、依據(jù)設(shè)計(jì)，負(fù)責(zé)探水工作的人員(水文技術(shù)員)必須親臨現(xiàn)場與鉆探隊(duì)確定鉆孔的方位、傾角、深度和鉆孔數(shù)量。3、 由安監(jiān)處指派安全員負(fù)責(zé)抽查本措施執(zhí)行情況。4、安鉆前，由探放水負(fù)責(zé)人檢查工作地點(diǎn)頂板是否有網(wǎng)兜、浮巖、煤幫是否有裂隙，在確認(rèn)鉆場無安全隱患以后，方可安鉆。5、鉆機(jī)必須安裝穩(wěn)固，確?？ㄣ@后鉆機(jī)不翻滾，固定鉆機(jī)的單體支柱必須將鉆機(jī)支護(hù)穩(wěn)固，確保鉆機(jī)在打鉆過程中不上下左右前后晃動(dòng)，單體支柱也必須做到一體三聯(lián) ，防止單體由于震動(dòng)而松動(dòng)掉落傷人。6、安裝、檢修電器設(shè)備時(shí)，必須切斷電源，

19、不得帶電作業(yè)，且留有專人看守，作業(yè)時(shí)必須有2人在場，并嚴(yán)格執(zhí)行誰停電誰送電。 7、 開鉆前，由探放水負(fù)責(zé)人聯(lián)系停止探放水地點(diǎn)所有車輛運(yùn)行，撤離現(xiàn)場無關(guān)人員，并指派專職堵水人員。8、鉆探時(shí)，先供水，待孔內(nèi)回水后開機(jī)，嚴(yán)禁無水施工。9、鉆進(jìn)過程中發(fā)生斷鉆桿，掉鉆頭、卡鉆等問題，當(dāng)班探放水人員必須查明原因進(jìn)行處理，確保安全后方可繼續(xù)施工。10、在鉆探過程中要將孔內(nèi)流入巷道的煤泥清理到編織袋內(nèi)整齊碼放在煤幫處。11、探放水當(dāng)班，由通風(fēng)科指派專職瓦檢員負(fù)責(zé)檢查鉆場及鉆孔內(nèi)瓦斯等有害氣體濃度，并認(rèn)真填寫瓦斯檢查牌。鉆探隊(duì)跟班隊(duì)長必須配帶便攜式瓦斯、一氧化碳報(bào)警儀，鉆孔旁要掛上瓦斯報(bào)警儀。工作地點(diǎn)20m范圍

20、內(nèi)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瘸^0.8%時(shí)，嚴(yán)禁打鉆；打鉆過程中，若鉆場瓦斯?jié)舛瘸^0.8%小于3%時(shí)，不得拔出鉆桿，應(yīng)用水泥沙漿或其它材料進(jìn)行封堵鉆孔，向調(diào)度匯報(bào)后，按照排瓦斯要求排放瓦斯；當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸^3%時(shí)，向調(diào)度匯報(bào)后，由礦領(lǐng)導(dǎo)召開專題會(huì)議確定處理方案。12、鉆孔接近老空，預(yù)計(jì)可能有瓦斯或其他有害氣體涌出時(shí)，必須有瓦斯檢查員或礦山救護(hù)隊(duì)員在現(xiàn)場值班，檢查空氣成分。如果瓦斯或其他有害氣體超過煤礦安全規(guī)程第100條、138條規(guī)定時(shí)，必須立即停止打鉆，切斷電源，撤出人員，并報(bào)告礦調(diào)度室，采取措施，進(jìn)行處理。注：煤礦安全規(guī)程第100條井下空氣成分必須符合下列要求：（一）采掘工作面的進(jìn)風(fēng)流中，氧氣濃度不低于

21、20%，二氧化碳濃度不超過0.5%。（二）有害氣體的濃度不超過表1規(guī)定。礦井有害氣體最高允許濃度名稱最高允許濃度()一氧化碳CO0.0024氧化氮(換算成二氧化氮NO2)0.00025二氧化硫SO20.0005硫化氫H2S0.00066氨NH30.004瓦斯、二氧化碳和氫氣的允許濃度按本規(guī)程的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。礦井中所有氣體的濃度均按體積的百分比計(jì)算。第138條 采掘工作面及其他作業(yè)地點(diǎn)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.0時(shí)，必須停止用電鉆打眼；爆破地點(diǎn)附近20m以內(nèi)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.0時(shí)，嚴(yán)禁爆破。采掘工作面及其他作業(yè)地點(diǎn)風(fēng)流中、電動(dòng)機(jī)或其開關(guān)安設(shè)地點(diǎn)附近20m以內(nèi)風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.5時(shí)，必須停止工作，切斷電源，撤出人員，進(jìn)行處理。采掘工作面及其他巷道內(nèi)，體積大于0.5m3的空間內(nèi)積聚的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到2.0%時(shí)，附近20m內(nèi)必須停止工作，撤出人員，切斷電源，進(jìn)行處理。對(duì)因瓦斯?jié)舛瘸^規(guī)定被切斷電源的電氣設(shè)備，必須在瓦斯?jié)舛冉档?.0%以下時(shí)，方可通電開動(dòng)。13、 鉆探施工完畢后，應(yīng)檢查并回收