軌道下山探放水安全技術(shù)措施.doc

軌道下山探放水安全技術(shù)措施一、概況1、工作面概況該工作面東側(cè)為運輸大巷、回風(fēng)大巷，西側(cè)為8103采區(qū)。開采煤層為8#煤，巷道設(shè)計長度863m，2012年1月20日開工，截止2012年6月20日已掘至510m，煤層傾角5-6度, 標(biāo)高為+730m，煤層厚度1.402.11m,平均厚1.90m，含0-1層夾矸。2012年年度防治水計劃中提及軌道下山掘至550650米處，上方存在5#采空區(qū)積水，積水范圍為，積水量為。2、地質(zhì)概況本井田位于沙曲井田規(guī)劃區(qū)的東部，井田大部分被黃土覆蓋，其巖零星出露。井田內(nèi)發(fā)育的地層由老至新有奧陶系中統(tǒng)，石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組，二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組及上統(tǒng)上石盒子組，上第三系上新統(tǒng)，第四系中上更新統(tǒng)的地層。井田內(nèi)含煤地層主要為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組。3、水文地質(zhì)情況(1)含水巖組的劃分及其特征奧陶系碳酸鹽類巖溶水含水巖組埋藏于井田深部，距地表深淺不一，含水層巖性主要以石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r為主，本組巖溶發(fā)育，富水性強，一般單井出水量小于1000m3/d。但埋深大于390m時僅見局部小深洞。據(jù)本井田東南方向4km的CS6鉆孔以及柳林泉域水位資料，本井田奧陶系灰?guī)r巖溶水水位標(biāo)高在805.00m，5、8、9、10號煤層最低底板標(biāo)高分別為745m、700m、690m、680m，低于奧灰水位，故本區(qū)下部開采為承壓開采，在有導(dǎo)水構(gòu)造的情況下，對煤層開采構(gòu)成威脅。今后開采過程中，應(yīng)注意奧灰水突水事故。石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)碎屑巖類夾碳酸鹽類巖溶裂隙含水巖組，根據(jù)資料分析主要含水層為五層灰?guī)r，總厚度平均為19m左右?；?guī)r厚度較大，裂隙發(fā)育富水性中等?；?guī)r巖溶裂隙較發(fā)育，單位涌水量q=0.1191/s.m。滲透系數(shù)為0.195m/d，水質(zhì)類型為HCO3-SO42-Ca2+Mg2+型水。二疊系下統(tǒng)碎屑巖類含水巖組巖性主要為鈣、泥質(zhì)膠結(jié)的中粒砂巖，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，容易接受大氣降水或地表水補給，沿裂隙或順層逕流，富水性較弱。第三系上新統(tǒng)和第四系中更新統(tǒng)砂礫石（巖）層零星出露于井田溝谷兩側(cè)，范圍不大，厚度一般5m左右，孔隙發(fā)育，就地接受降水補給，形成空隙潛水，受地形條件、補給條件及其分布面積小的限制，富水性一般不強，經(jīng)短途徑流即排向河谷或補給地表水，集中排泄時形成下降泉，泉流量一般為0.11.00L/s，水質(zhì)類型多為HC03Na。第四系全新統(tǒng)主要成條帶壯分布于鋤溝河羅侯溝中，為近代河床沖、洪雞積砂礫石層，厚510m，透水性強，易于接受降水入滲補給，富水性較強，地下水沿河谷向下游運移。(2)主要隔水層本溪組底部為一套以泥巖和鐵鋁質(zhì)粘土巖為主的地層，夾有砂巖和薄層灰?guī)r，該層分布普遍，厚度穩(wěn)定，一般是26m左右，是太原組與下伏奧陶系灰?guī)r之間的重要隔水層，隔水性較好。山西組中含有十余米以泥巖和砂質(zhì)泥巖為主的地層，層位穩(wěn)定而連續(xù)，加之山西組的含水性弱，故為5號煤層與太原組之間的較好的隔水層。第四系粘土隔水層主要是由中更新統(tǒng)(Q2)地層，厚度2.563.00m，主要由淺紅、黃灰色砂質(zhì)粘土組成，下部含26層古土壤及小型鈣質(zhì)結(jié)核、沖積礫石，上部一般為紅黃土夾古土壤及小的鈣質(zhì)結(jié)核，垂直節(jié)理發(fā)育，地貌上多形成陡壁、黃土柱等。(3)礦井充水條件本井田四界均為人為邊界，根據(jù)井田水文地質(zhì)條件和該礦目前涌水情況綜合分析，本礦井充水因素主要有以下幾個方面：地下水的補、徑、排條件奧陶系巖溶水的補給主要為基巖裸露區(qū)大氣降水和地表水的入滲補給。井田內(nèi)奧灰水屬區(qū)域巖溶水徑流區(qū)，巖溶水由南向北方向運移，本井田奧灰?guī)r溶水水位標(biāo)高在805m。石炭系和二疊系的砂巖裂隙水，在接受大氣降水和季節(jié)性河流以及上覆含水層的入滲補給后，順巖層傾斜方向運移，上部含水層在溝谷中以侵蝕下降泉的形式排泄，下部含水層順層向西排出井田外。現(xiàn)采煤礦的礦坑排水和民井開采是其主要的排泄方式。(4)礦井充水因素分析根據(jù)井田含水層發(fā)育情況并結(jié)合本礦和周圍生產(chǎn)礦井井下涌水情況綜合分析，該礦井的充水因素主要有：1.地表水對開采煤礦的影響井田內(nèi)有鋤溝，井田東部外圍有羅侯溝，均為季節(jié)性流水，隨著煤礦的開采，頂部巖層將遭到破壞，會使地表巖層裂隙加大、增多，甚至形成地面塌陷，因此一定要采取防范措施，以防溝谷地表水及泥砂貫入礦坑，造成危害。2.構(gòu)造對開采煤層的影響井田地層總體上為一單斜構(gòu)造，走向北西-南東，傾向南西，地層平緩，傾角為37。在井田中東部發(fā)育一背斜，軸跡總體走向為北東-南西向，兩翼產(chǎn)狀均較平緩，傾角5，為一寬緩的對稱背斜；另在井田南部發(fā)育一向斜，軸跡總體走向為北西-南東向，兩翼產(chǎn)狀均較平緩，傾角6，為一對稱的向斜。但由于奧灰水水頭均高于主采5、8、9、10號煤層底板，一但有斷層存在，有可能形成導(dǎo)水通道，使巖溶水涌入礦井，造成水害，因此一定要重視對隱伏斷層以及其它構(gòu)造形跡的發(fā)現(xiàn)與研究。以防斷層導(dǎo)水造成淹礦事故。3.采空區(qū)積水對開采煤層的影響據(jù)調(diào)查，根據(jù)采煤方法、地層產(chǎn)狀、頂?shù)装鍘r性及其穩(wěn)定性、返水孔情況，確定本區(qū)存在16塊采空積水區(qū)，另外據(jù)調(diào)查采空區(qū)都有一定積氣存在。詳見采空區(qū)情況統(tǒng)計表。 式中：老空積水的靜儲量（m3）；小窯老空積水區(qū)平面積（m2）；煤層采厚（m）；煤層傾角（）；老空區(qū)充水系數(shù)，取0.3。經(jīng)計算8煤層最大突水系數(shù)為0.036MPa/m，小于臨界值0.06MPa/m，屬巖層受構(gòu)造破壞塊段安全區(qū)，在沒有斷層的影響下，奧灰水突水的可能性很小。二、設(shè)計目的1、探查上部、前方地質(zhì)構(gòu)造，消除水害對采掘工程施工的威脅。2、對物探低阻區(qū)鉆探驗證，或?qū)?dǎo)水?dāng)鄬舆M行探查，消除突水危險。三、設(shè)計依據(jù)1、探放水設(shè)備選擇依據(jù)及設(shè)備型號數(shù)量為預(yù)防突水事故的發(fā)生，設(shè)計選用ZLJ-250型探水鉆2臺，鉆孔深度為60m，電動機功率為4kW，鉆頭直徑為65 mm，鉆桿直徑為44mm，鉆桿每節(jié)長1.5m，鉆桿數(shù)量50根，鉆孔傾角為0360，配套設(shè)備：鉆桿、鉆頭、巖心鉆和NB1-100/20型泥漿泵1臺。2、配備由煤炭科學(xué)研究總院西安研究總院研制YD32(A)高分辨電法儀兩臺，測探距離為100-130m。四、探放水鉆孔的設(shè)計參數(shù)1、探放水“三線”的確定：邊界名稱確定方法資料來源不精確較精確精確積水線按積水區(qū)的實際積水范圍確定探水線水平外推100-15080-10030-4080-12060-8025-3060-10040-6020-30警戒線平行外推60-8040-5010-20（1）、按照確定的積水區(qū)，圈定積水區(qū)范圍的邊界線為積水線。（2）、根據(jù)積水范圍的可靠程度，水頭壓力，煤的強度，等因素確定，沿積水線往外推80m的距離所劃定的邊界線為探水線，即當(dāng)巷道掘到此線時應(yīng)進行探水。（3）、從探水線外推50m為警戒線，即當(dāng)巷道掘進至此線時，應(yīng)警惕積水的威脅。2、超前距離、幫距的確定：鉆孔終孔位置距巷幫距離不小于20m，超前距離保持不少于30m。3、允許掘進距離：經(jīng)每回次探放水證實無水害威脅，經(jīng)我礦地測防治水科驗收合格下發(fā)允許掘進通知單后，方可在允許的安全距離內(nèi)掘進，在掘進過程中始終保持30m的超前距離，嚴(yán)格按照探放水設(shè)計及安全技術(shù)措施的規(guī)定操作。4、套管規(guī)格及固定方式：鉆孔開孔孔徑為113mm，鉆進10.5后下設(shè)套管為108mm的無縫鋼管10m，每節(jié)套管長度2m，使用內(nèi)絲外絲連接，絲扣長度為100mm。外端焊法蘭盤和閥門連接。安裝孔口管長度為10米，孔口管管外端有焊接牢固的耳把與立柱支護捆綁牢固，同時用戧柱頂牢，并采用繃帶、麻纖包裹孔口管以增大摩擦力，防止套管鼓出。再用65mm鉆頭進行深孔鉆進。5、鉆孔設(shè)計具體參數(shù)：設(shè)計布置鉆孔20個，17個水平鉆孔，3個仰鉆孔，鉆孔水平深度為60m，孔徑65mm始終保持30m的超前距離，幫距為20m。主要為滿足本巷掘進地段施工水文地質(zhì)鉆探需要，以及滿足掌握本巷頂板水文地質(zhì)情況。水平鉆孔從工作面中間起，依次間隔0.20m排列，邊孔距幫面0.4m,沿底板平行鉆進，鉆孔距工作面底板1.0m。仰鉆孔布置于巷道中部距水平鉆孔0.5m，仰角36（以打透5#煤層底板為原則）。豎直扇形面內(nèi)鉆孔終孔垂距不得超過1.5m，水平扇形面內(nèi)各組鉆孔間的終孔水平距離不得大于3m。五、安全技術(shù)措施開鉆探水安全技術(shù)措施：。1、鉆進時，應(yīng)準(zhǔn)確把握鉆孔的位置及其方位，并核實鉆孔深度。2、鉆進時，發(fā)現(xiàn)煤巖松軟、片幫、來壓或鉆眼中水壓、水量突然增大，以及頂鉆等異狀時，必須停止鉆進，但不得拔出鉆桿，要立即向礦調(diào)度室報告，并派人監(jiān)測水情。情況緊急時，必須立即撤出所有受水威脅地區(qū)的人員。3、煤巖發(fā)松，鉆進突然感到輕松，一般是接近水源的象征。這時，應(yīng)再次檢查防水措施是否完善，排水設(shè)施是否可靠；發(fā)現(xiàn)片幫、來壓時，要檢查巷道支護是否牢固，以防冒頂砸人；頂鉆是水壓大的表現(xiàn)，此時切不可移動鉆桿，并要將鉆桿固定牢固，否則高壓水就可能將鉆桿頂出，碰傷人員，或?qū)@孔沖垮，造成透水事故。4、探水孔還沒有鉆進到5米，水就流出時，說明距離積水很近。如果鉆孔內(nèi)水的壓力很大，必須馬上將鉆桿固定，并在巷道正前打柱，保護煤壁，不使煤幫被沖垮。5、探水鉆機的后面和前面給進手把活動范圍內(nèi)不得站人，以防高壓水將鉆桿頂出傷人，或手把翻轉(zhuǎn)打人。6、工作人員應(yīng)做到交接班不停鉆。7、探放水鉆孔，完成探測任務(wù)后必須全孔注漿封閉，并做好封孔記錄。放水安全技術(shù)措施1、鉆孔放水時，必須估計積水量，根據(jù)礦井排水能力和水倉容量，控制放水量，并做好水壓觀測工作。2、鉆孔放水時，必須設(shè)專人監(jiān)測鉆孔出水情況，測定水量，做好記錄。要密切注意水量變化，出水的清濁和雜質(zhì)情況，有無有害氣體涌出和有無特殊聲響等，發(fā)現(xiàn)異常狀況應(yīng)及時采取措施，防止意外事故發(fā)生。3、污水處理（1）必須定期對軌道大巷的臨時水倉的淤泥進行清挖。（2）對排水設(shè)施定期檢修，保證設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。（3）對排水能力進行核定，保證排水量。4、必須監(jiān)視放水的全過程，放水結(jié)束后，應(yīng)立即核算放水量與預(yù)計積水量的誤差，查明原因。六、探放水工操作規(guī)程（1）探放水工必須經(jīng)過學(xué)習(xí)培訓(xùn)、了解設(shè)備的性能。開機前要檢查鉆機是否平穩(wěn)牢靠，各部緊固件有無松動情況，檢查變速箱內(nèi)、油箱內(nèi)的油面高低，不足時應(yīng)予以補充。檢查抱閘的松緊程度是不是合適，送水器轉(zhuǎn)動是否靈活，輸水膠管是否固定，以防止轉(zhuǎn)動。（2）檢查進、排水管路是否暢通，探水附近的巷道支護與頂板等情況是否良好。（3）每次變速時，接通絞車或斷開絞車，必須首先關(guān)閉電動機。（4）卡緊鉆桿后，要檢查齒瓦螺栓兩邊露出的是否均勻，以免齒瓦螺栓與給進油缸相碰。（5）啟動電機后，先空載運行五分鐘后再開始，進鉆速度根據(jù)煤質(zhì)與地形適當(dāng)掌握，速度不能過快而使鉆桿變形扭曲。（6）鉆機扶把人應(yīng)站在鉆機的側(cè)面，不能站在與鉆桿成一直線上，以免手把傷人。（7）上、下鉆桿時，人員要站在側(cè)面不準(zhǔn)正對鉆桿，以免鉆桿跑溜