探放水設計

探放水設計
前沿部分：
一、煤（巖）層賦存特征
1、煤(巖)層產狀、厚度、結構、堅固性系數、層間距
俗稱“三郎煤”，位于龍潭組中部，上距6煤層70m左右，下距26煤層18m左右。煤層厚度1.59－2.00m，一般1.8m左右。煤層較穩定，區內有見煤點6個，鄰區有見煤點4個，全部可采，為全區可采煤層，是礦區的主采煤層。煤層結構簡單至較復雜，含1－3層高嶺石泥巖夾矸，單層厚0.02－0.30m。煤層呈塊狀，條帶狀結構，屬半亮型煤，上部0.15－0.20m為暗淡型，中部1.20－1.60m為光亮煤，下部0.15－0.40m暗淡～半亮型煤。其頂板為深灰色泥質粉砂巖，含較完整的植物化石。
2、煤層瓦斯涌出量、瓦斯等級、發火期、煤塵爆炸指數
本礦開采煤層為19煤，2008年經礦井瓦斯等級鑒定為：二氧化碳相對涌出量為11.9m³/t.d,沼氣相對涌出量為36.73m³/t,礦井瓦斯絕對涌出量2.50m3/min，二氧化碳絕對涌出量為0.81 m3/min；
煤炭科學總院重慶研究院對19號煤層進行煤與瓦斯突出危險性鑒定。鑒定結論為：“鳳山煤礦19號煤層在+1650m標高以上區域，評價為不具有突出危險性；
貴州省煤田地質局實驗室對該礦19煤層（報告中為M4＃煤層）煤樣鑒定報告的結論，該礦19煤層無爆炸性；
貴州省煤田地質局實驗室對該礦19煤層（報告中為M4＃煤層）煤樣鑒定報告的結論，該礦19煤層自燃傾向等級為三類,即為不易自燃煤層。
3、 19煤頂、底 板 巖 性 特 征
19煤層的直接頂為泥質粉砂巖，抗壓強度及抗剪強度均較低，易破碎，穩定性較差，厚度變化大；底板為泥巖，堅硬致密，遇水后不膨脹。
附煤巖層綜合柱狀圖：

二、地質構造
礦區位于大方背斜東翼北段，為一單斜構造，地層近南北走向，傾向近東，傾角平緩，一般5 °左右。
區內褶曲、斷層均不發育，僅在井田外東側邊緣發育一斷層，即鳳元場斷層。鳳元場斷層為逆斷層，走向近SN，傾向E，傾角70°左右，地表西盤二疊系上統龍潭組與東盤二疊系中統茅口組呈斷層接觸，斷層地貌特征明顯，落差大于100m。
據礦井資料，井下有走向為北西向與北東向兩組小斷層，斷距一般0.6～3m。對該巷道掘進影響不大
三、水文地質
1 含水層及其富水性
礦井范圍主要出露的地層，自上而下有：第四系（Q）、三疊系下統夜郎組（T1y）、二疊系上統長興大隆組（P3c＋d）、二疊系上統龍潭組（P3l）及二疊系中統茅口組（P2m）。
2 地下水補徑排條件
根據地質報告提供的資料，第四系孔系水、煤系地層基巖裂隙水是礦坑主要充水因素，大氣降水是充水因素主要的補給水源，礦井涌水量雨季有所增加，并且裂隙越發育，涌水量越大。鳳山煤礦井田水文地質條件復雜類型屬中等。
3 礦床充水因素分析
當地最低侵蝕基準面為渣坪南徐家寨小河溝，海拔高程為1600m，而礦區范圍內煤炭資源大部分埋藏深度均在該地侵蝕基準面以上，且主采煤層（19煤）基本上全部在該地侵蝕基準面以上。
含煤地層二疊系上統龍潭組（P3l）厚度145.08－161m，巖性以砂巖、泥巖、泥質粉砂巖為主，主要含基巖裂隙水及風化裂隙水，富水性弱，是礦坑的直接充水來源。
上覆弱含水層二疊系上統長興組（P3c）與三疊系下統夜郎組（T1y）,為間接充水因素, 自然狀態下各含水層之間無水力聯系，對礦坑充水影響不大，但隨著礦床的開采，冒落裂隙帶的形成和擴展，可能形成水力聯系，增大礦井的涌水量。
下伏二疊系中統茅口組（P2m）強含水層，距19煤層約90m，在無大的隱伏構造的情況下對于19煤層中的巷道掘進影響不大。
四、巷道布置及支護說明
1、巷道布置及開拓方式
軌道上山為斜巷,自主斜井井底開門后，按284°方位角、沿煤層頂板施工，全長374m。軌道上山全段必須施工排水溝，水溝在巷道右下幫，位置及尺寸見巷道支護斷面圖。
附：軌道上山平面位置圖
2、支護設計
軌道上山斷面形狀為矩形，毛高2.6米、毛寬3.7米，S荒 =9.62m2 ，凈高2.5米，凈寬3.5米，S凈 =8.75m2。排水溝毛寬0.6米，深0.4米，錨桿掛網配噴漿支護。
附：巷道支護斷面圖：

探放水安全技術措施
一、 概況：根據“預報預測，有疑必探，先探后掘，先治后采”的原則，結合我礦的實際情況采取探、防、堵、截、排的措施。為了施工的安全開展，制定本安全技術措施。
施工地點：軌道上山掘進工作面
水源性質：預計水源主要為老空水、煤層頂、底板水和斷層導水等。
鉆機型號：ZDY-620型煤礦用坑道鉆機
鉆具配備：Ф75mm鉆桿80m，泥漿泵1臺，合金鉆頭3個及鉆具1套。
二、探放水前的準備工作
1、在組織施工前，要求施工單位將打鉆所需的材料及工具，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ZDY-620型煤礦用坑道鉆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、鉆機及其附屬設施及各部件間連接要牢固可靠，并在每次使用前檢查，確保施工的安全。
4、每次開鉆前，檢查鉆桿接頭的牢固情況，嚴防脫鉆事故的發生；鉆桿要達到不堵塞、不彎曲、絲口不磨損。
5、在組織施工前，要求施工人員對鉆機附近10米范圍內的巷道支護進行檢查，發現巷道支護受損的及時處理并加強支護，并打好立柱和擋板。
6、保持鉆場有足夠的安全空間，便于施工。
7、在巷道低洼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、平巷時，將3寸的排水管隨掘進向前延接，迎頭20米范圍使用軟管。
9、在打鉆地點附近安設專用電話及報警裝置，并保證隨時與調度室聯系。
10、技術人員和防探放水人員必須親臨現場，依據設計，確定主要探水鉆孔位置、方位，深度以及鉆孔數目。
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。如果瓦斯濃度超過0.8%或其他有害氣體濃度超過《煤礦安全規程》第一百條規定時，必須立即停止鉆進，切斷電源，撤出人員，并報告礦調度室，及時處理。

三、探放水設計
1、探水起點的確定：
軌道上山因其邊界準確，水壓不超過10kPa，所以，設計探水線至積水區的最小距離：煤層中不得小于30米；
2、警戒線的確定：沿探水線終孔位置外推30米。
3、超前距離：探水鉆孔終孔位置始終超前掘進工作面的距離采用30米。
4、允許掘進距離：經探水證實無水害威脅，可安全掘進的距離：探水中心鉆孔深度（或5個鉆孔的最小平距）減去30米。
5、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，布置的最外側探水鉆孔所控制的范圍與巷道幫的距離取30米。
6、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
Kp-----煤的抗張強度（Mpa）
P------水頭壓力（Mpa）
A-----安全系數，一般取2～5；本設計取5。
a=0.5×5×3.5×√3×20/10=0.5×5×3.5×2.45≈21（m），
a（實）＞21m
據此，超前距取30米，幫距取30米。
8、鉆孔參數的確定
（1）、每鉆孔5個（1#、2#、3#、4#、5#），1#孔為中心孔。
（2）、鉆孔直徑： 75mm。
（3）、鉆孔沿煤層傾向呈扇形布置，超前距30米，準掘30米。
（4）、在每個鉆場地點做好標記，并掛牌管理。．
9、老空的探水線：沿老空積水線或老空邊界平行外推60米，其探水設計同上。
10、井巷通過導水或可能導水斷層前的探水設計：
（1）、超前探水：探水線（探水起點）至斷層交面線的最小距離為30米，當水壓大于2Mpa時按每增加0.1Mpa增加1m。
（2）、其他技術參數同上（探水設計）。
探放水鉆孔參數設計表：見附圖
探放水鉆孔布置示意圖：見附圖

四、安鉆探水前的技術要求：
　1 安鉆地點與積水區間距小于探水規定的超前距，或有突水征兆時，應在采取加固措施或用水閘墻封閉后，另找安全地點探放水。
　2 鉆窩應避免做在斷層帶或松軟巖層內。
　3 鉆機安裝必須平穩牢固。安好鉆機接電時，要嚴格執行停送電制度。
　4 按預計流量修建排水溝，清理巷道并掛好風筒、電纜、管道等。
五、 探水施工中的技術要求：
　1 鉆進時應準確判別煤、巖層厚度并記錄換層深度。一般每鉆進10m或更換鉆具時，測量一次鉆桿并核實孔深。終孔前再復核一次，如有可能應進行孔斜測量。
　2 鉆進時，發現煤巖松軟、片幫、來壓或孔中的水壓、水量突然增大，以及有頂鉆等現象時，必須立即停鉆，記錄其孔深并同時將鉆桿固定，但不得取出鉆桿。要立即向礦調度室匯報，及時采取措施，進行處理。
　3 鉆進中發現有害氣體噴出時，應立即停止鉆進、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。
　4 鉆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鉆進，應有防止孔口管和煤(巖)壁突然鼓出的措施：
　　（1）背緊工作面，在攔板外面加設頂柱或木垛，必要時還應在頂、底板堅固地點砌筑防水墻，之后方可放水。
　　（2） 對于水壓大于2MPa，中間要穿過煤層的探斷層水鉆孔，在打穿斷層或含水層前，還應下第二層孔口管并超過煤層1 m以上。
　5 在探水孔施工中，見到含水層、斷層、陷落柱和積水區之前，應停止鉆進，安好水門后再繼續鉆進。
　6 遇高壓水頂鉆桿時，可用立軸卡瓦和逆止閥交替控制鉆桿，使其慢慢地頂出孔口，操作時禁止人員直對鉆桿站立。
　7 必須做到交接班時不停鉆。
　8 探放斷層水的探水孔終孔后，孔內有水應進行放水試驗。孔內無水時應選擇一個孔進行壓水試驗，檢驗斷層隔水性能；壓力一般應略大于斷層所承受的靜水壓力。
　9 探放水鉆孔，完成探測任務后必須全孔注漿封閉，并做好封孔記錄。
六、放水的技術要求：
　1 鉆孔探到水后，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，控制放水孔的流量或調整排水能力，并清理水倉、水溝等。
　2 加強放水地點的通風，增加有害氣體的觀測次數。
　3 必須監視放水全過程，放水結束后，立即核算放水量與預計積水量的誤差，查明原因。
七、探放水的安全措施：
　1 探水巷道中間不得有低洼積水段。
　2 探水巷必須在探水鉆孔有效控制范圍內掘進，探水孔的超前距、幫距及孔間距應符合設計要求。每次探水后、掘進前，應在起點處設置標志，并建立掛牌制度。
　3 巷道支護應牢固，頂、幫背實，無高吊棚腳，傾斜巷有撐桿，使巷道有較強的抗水流沖擊能力。
4受水威脅地區的施工人員必須學習掌握報警信號及避災路線。
　5 探水巷道應加強出水征兆的觀察，發現有掛紅、掛汗、空氣變冷、出現霧氣、水叫、頂板淋水加大、頂板來壓、底板鼓起或產生裂隙出現摻水、水色發揮、有臭味等突水預兆時，一旦發現立即停止施工，采取措施，立即報告調度室，情況緊急時必須立即發出警報，撤出所有受水威脅地區的人員。
　6 “鉆孔接近老空，預計可能有瓦斯或其他有害氣體涌出時，必須有瓦斯檢查員或礦山救護隊員在現場值班，檢查空氣成分。如果瓦斯或其他有害氣體超過本規程有關條文規定時，必須立即停止打鉆，切斷電源，撤出人員，并報告礦調度室，采取措施，進行處理。
　7 探放水人員必須按照批準的設計施工，未經審批單位允許，不得擅自改變設計。
8其他未盡事宜的按《煤礦安全規程》執行。

探放水組織及人員

一、探防水小組
為了強化對礦井水害的預防工作，加強對探放水工作，礦成立探放水領導小組：
組 長：盧小波
副組長：左亮金
成 員：岳仁勝 曲上海 彭明超 成水生 梅汝剛 陳啟浪 蒲定
領導小組負責探放水工作的措施制定、人財物的組織和探放水工作的具體安排，確定開、停鉆的位置及時間。