煤礦探放水安全技術(shù)基礎(chǔ)知識(上)

1、井下探放水技術(shù)工藝井下探放水技術(shù)工藝山東魯能菏澤煤電山東魯能菏澤煤電安培中心安培中心 王王運福運福上 礦井水害礦井水害是是僅次于瓦斯的煤礦第二大僅次于瓦斯的煤礦第二大災(zāi)害。探放水是煤礦防止水災(zāi)事故的重要災(zāi)害。探放水是煤礦防止水災(zāi)事故的重要環(huán)節(jié)，因此，進行探放水地質(zhì)研究，降低環(huán)節(jié)，因此，進行探放水地質(zhì)研究，降低礦井水害對實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)，有著重要礦井水害對實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)，有著重要的現(xiàn)實意義。的現(xiàn)實意義。王家?guī)X透水事故分析王家?guī)X透水事故分析事故案例事故案例時間：時間：20102010年年3 3月月2828日日1414時時3030分許分許事故單位：華晉焦煤有限責(zé)任公司王家?guī)X煤礦事故單位：華晉焦煤有

2、限責(zé)任公司王家?guī)X煤礦地點：山西省鄉(xiāng)寧縣和河津市境內(nèi)地點：山西省鄉(xiāng)寧縣和河津市境內(nèi)人員：事故發(fā)生時井下人員：事故發(fā)生時井下261261人作業(yè)，人作業(yè)，108108人升井，人升井， 153153人被困，其中人被困，其中115115人獲救，人獲救，3838人遇難人遇難。透水水源：老空水透水水源：老空水 原因：原因：沒有沒有嚴格執(zhí)行煤礦防治水規(guī)定，水文地質(zhì)嚴格執(zhí)行煤礦防治水規(guī)定，水文地質(zhì)情況未查清，沒有嚴格執(zhí)行情況未查清，沒有嚴格執(zhí)行“先探后掘、有疑必探先探后掘、有疑必探”的規(guī)定，勞動組織管理混亂，安全培訓(xùn)不到位。為了的規(guī)定，勞動組織管理混亂，安全培訓(xùn)不到位。為了趕工期、趕進度，當(dāng)班安排趕工期、趕進度

3、，當(dāng)班安排1414個掘進隊同時作業(yè)，作個掘進隊同時作業(yè)，作業(yè)人員過度集中，且領(lǐng)導(dǎo)干部帶班制度不落實；施工業(yè)人員過度集中，且領(lǐng)導(dǎo)干部帶班制度不落實；施工安全措施不落實；隱患排查治理不力，特別是安全措施不落實；隱患排查治理不力，特別是20102010年年3 3月份以來月份以來該該工作面回風(fēng)巷多次發(fā)現(xiàn)巷道積水，但一直工作面回風(fēng)巷多次發(fā)現(xiàn)巷道積水，但一直未能采取有效措施消除隱患。所有這些，都暴露出該未能采取有效措施消除隱患。所有這些，都暴露出該企業(yè)安全生產(chǎn)責(zé)任不落實、安全管理不嚴格、隱患排企業(yè)安全生產(chǎn)責(zé)任不落實、安全管理不嚴格、隱患排查治理不認真等突出問題。這是一起明顯的責(zé)任事故，查治理不認真等突出問

4、題。這是一起明顯的責(zé)任事故，是一起不該發(fā)生的、完全可以避免的事故。是一起不該發(fā)生的、完全可以避免的事故。 事故搜救耗資超過事故搜救耗資超過1 1億元。億元。井下探放水技術(shù)工藝井下探放水技術(shù)工藝 本章培訓(xùn)與考核要點：本章培訓(xùn)與考核要點： 掌握礦井水中各類水源的探放方法 掌握井下探放水設(shè)備、儀器與儀表知識 第一節(jié)第一節(jié) 井下探放水的相關(guān)規(guī)定井下探放水的相關(guān)規(guī)定 探放水包括探水和放水兩個方面。探水是指采礦過程中用超前勘探方法，查明采掘工作面頂?shù)装?、?cè)幫和前方等水體的具體空間位置和狀況等，其目的是為了有效地防治礦井水做好必要的準備。放水是指為了預(yù)防水害事故，在探明水的情況后采取鉆孔等安全方法將水體放出

5、。 煤礦安全規(guī)程煤礦安全規(guī)程對井下探放水做了如下規(guī)定：對井下探放水做了如下規(guī)定：（1）礦井必須作好水害分析預(yù)報和充水條件分析，堅持預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘、先治后采的防治水原則。 （2）采掘工作面遇到下列情況之一時，必須確定探水線進行探水： （一）接近水淹或可能積水的井巷、老空或相鄰煤礦煤礦時。（二）接近含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬?、溶洞和?dǎo)水陷落柱時。 （三）打開隔離煤柱放水時。 （四）接近可能與河流、湖泊、水庫、蓄水池、水井等相通 的斷層破碎帶時。 （五）接近有出水可能的鉆孔時。 （六）接近有水的灌漿區(qū)時。 （七）接近其他可能出水地區(qū)時。 （3）煤系底部有強承壓含水層并有突水危險的工作面， 在開采

6、前，必須編制探放水設(shè)計，明確安全措施。 （4）安裝鉆機探水前，必須遵守下列規(guī)定： （一）加強鉆場附近的巷道支護，并在工作面迎頭打好堅固的立柱和攔板。 （二）清理巷道，挖好排水溝。探水鉆孔位于巷道低洼處時，必須配備與探放水量相適應(yīng)的排水設(shè)備。 （三）在打鉆地點或附近安設(shè)專用電話。 （四）測量人員和防探水人員必須親臨現(xiàn)場，依據(jù)設(shè)計，確定主要探水孔的位置、方位、角度、深度以及鉆孔數(shù)目。 （5）預(yù)計水壓較大的地區(qū)，探水鉆進之前，必須先安好孔口管和控制閘閥，進行耐壓試驗試驗，達到設(shè)計承受的水壓后，方準繼續(xù)鉆進。（6）鉆孔內(nèi)水壓過大時，應(yīng)采用反壓和有防噴裝置的方法鉆進，并有防止孔口管和煤（巖）壁突然鼓出的

7、措施。（7）鉆進時，發(fā)現(xiàn)煤巖松軟、片幫、來壓或鉆孔中的水壓、水量突然增大，以及有頂鉆等異狀時，必須停止鉆進，但不得拔出鉆桿，現(xiàn)場負責(zé)人員應(yīng)立即向礦調(diào)度室報告，并派人監(jiān)測水情。如果發(fā)現(xiàn)情況危急時，必須立即撤出所有受水威脅地區(qū)的人員，然后采取措施，進行處理。 （8）探放老空水前，首先要分析查明老空水體的空間位置、積水量和水壓。老空積水區(qū)高于探放水點位置時，只準用鉆機探放水。探放水孔必須打中老空水體，并要監(jiān)視放水全過程，核對放水量，直到老空水放完為止。 鉆孔接近老空，預(yù)計可能有瓦斯或其他有害氣體涌出時，必須有瓦斯檢查工或礦山救護隊員在現(xiàn)場值班，檢查空氣成分。如果瓦斯或其他有害氣體濃度超過本規(guī)程規(guī)定時

8、，必須立即停止鉆進，切斷電源，撤出人員，并報告礦調(diào)度室，及時處理。 （9）鉆孔放水前，必須估計積水量，根據(jù)礦井排水能力和水倉容量，控制放水流量；放水時，必須設(shè)專人監(jiān)測鉆孔出水情況，測定水量、水壓，做好記錄。若水量突然變化，必須及時處理，并立即報告礦調(diào)度室。 （10）排除井筒和下山的積水以及恢復(fù)被淹井巷前，必須有礦山救護隊檢查水面上的空氣成分，發(fā)現(xiàn)有害氣體，必須及時處理。 排水過程中，如有被水封住的有害氣體突然涌出的可能，必須制定安全措施。 第二節(jié)第二節(jié) 井下探放水設(shè)計井下探放水設(shè)計 采掘工作面探水前，必須編制探水設(shè)計，確定探水警戒線，并采取防止瓦斯和其他有害氣體危害等安全措施。探放水設(shè)計由地測

9、部門提出，煤礦總工程師審定，嚴格按設(shè)計進行探放水。一、分析水文地質(zhì)情況，確定積水線、探水線和警戒線 井下探放水的設(shè)計應(yīng)包含以下內(nèi)容。1、水文地質(zhì)分析內(nèi)容（1）老窯、老空積水分析內(nèi)容。包括：老窯名稱、編號、地理位 置、經(jīng)緯距、標高、開采時間、層別、采出煤量、停采原因、相鄰式窯關(guān)系、老空水距地表深度及積水范圍內(nèi)的積水量、經(jīng)常涌 水量和水頭高度等。（2）老采空區(qū)積水分析內(nèi)容。包括：積水巷道名稱、標高、層別 、積水量和經(jīng)常涌水量和水頭等。（3）未封或虛封導(dǎo)水鉆孔分析內(nèi)容。包括：孔號、孔深、孔徑、地表位置、經(jīng)緯距及標高與各煤層新舊采區(qū)的關(guān)系、含水層情況等。（4）含水?dāng)鄬臃治鰞?nèi)容。包括：實際巷道所見的斷層

10、走向傾向、傾角、落差、破碎帶寬度、破碎帶交結(jié)情況、以往的出水特點、涌水量、水壓或水位標高等。（5）煤層底板的含水層。包括：含水層名稱、巖柱、厚度、水位水量及其與采煤層的間距等。 2、確定積水線、探水線和警戒線 根據(jù)水源分析情況，在采掘“工程平面圖”上按水源的范圍確定積水線，在積水線的基礎(chǔ)上平等外推60150米而劃定探水線，警戒線是在探水線的基礎(chǔ)上平等外推50150米而劃定。二、根據(jù)水害的性質(zhì)設(shè)計開拓方案及防水方案（1）探水區(qū)的開拓方案（2）巷道布置及施工順序（3）巷道斷面及支護形式（4）排水溝設(shè)計（5）排水線路設(shè)計（6）設(shè)置臨時排水設(shè)施（7）水閘門及水閘墻的設(shè)置（8）計算允許放水量（9）人員避

11、災(zāi)路線及預(yù)防有害氣體的措施等。三、設(shè)計探水孔的設(shè)計方案 1、每次探水孔的位置由探水的深度、探水超前距離和巷道允許掘進的距離而定。2、探水鉆孔的超前距離、巷道允許掘進距離、幫距和密度的確定。（1）超前距。探水時從探水線開始向前方打鉆探水、一次打透積水的情況較少，常是探水掘進探水循環(huán)進行，而探水鉆孔的終孔位置應(yīng)始終保持超前工作面一段的安全距離，這段距離簡稱超前距。 允許掘進距離超前距離幫距安全外圍線外斜眼終孔位置（2）允許掘進距離。經(jīng)探水后，證實無滴水穿石威脅，可以安全掘進的長度稱為允許掘進距離。（3）幫距。為使巷道兩幫與可能存在的老空積水間保持一定的安全距離，即扇形布置的最外側(cè)探水孔所控制的范圍

12、與巷道幫的距離。其值應(yīng)與超前距離相同，可用下式計算。 a=0.5AL3KP 式中 a超前距，米 A安全系數(shù)（一般取25） L巷道的跨度（寬或高取其大值），米水頭壓力，Mpa KP煤的抗張強度，MPa探水超前距離經(jīng)驗數(shù)據(jù)表探水超前距離經(jīng)驗數(shù)據(jù)表 超前距、幫距除用上式計算外，也可參照下表有關(guān)經(jīng)驗值確定，關(guān)于煤層的KP值，各礦區(qū)針對煤層的不同厚度和硬度進行試驗測定。（4）鉆孔密度（孔間距）。允許掘進距離的終點橫剖面上探水鉆孔之間的間距，一般不得超過3米，以防漏掉老空巷。 3、探水鉆孔布置方式（1）傾斜煤層平巷和上山巷道探水鉆孔布置方式、鉆孔數(shù)量和夾角大小見下表（2）在高水壓、水量大或煤層松軟、節(jié)理發(fā)

13、育的情況下，應(yīng)采用隔離式探水（書138頁）四、探放水鉆孔孔數(shù)的確定四、探放水鉆孔孔數(shù)的確定 1、單孔出水量 q=c.2gh 式中q單孔出水量，m3/s; c流量系數(shù)，一般取0.60.62 鉆孔的斷面積，m2； g重力加速度，g=9.81 m/s2 h鉆孔出口處的水頭高度， m，為計算鉆孔的平均放水量，h可取最大水頭高度的40%50%， 2、最大應(yīng)放水量 Qmax=/t+Q動 式中凈儲量或老空積水量，m3； t允許放水時間， s; Q動動儲量或老空水常補給量，m3/s； 3、小窯老空積水量 =K.M.L.h/sina 式中小窯老空積水量，m3；M采厚，m;L小窯老空走向長度，m;h小窯老空內(nèi)的水

14、頭高度，m;a老空的充水系數(shù)，一般取0.30.54、鉆孔的孔數(shù) N= Q/g式中N放水鉆孔孔數(shù)；Q放水量第三節(jié)第三節(jié) 探放老空水探放老空水 小煤窯和礦井采掘的廢巷老空積水，其幾何形狀極不規(guī)則，積水量大者可達數(shù)百萬立方米，一旦采掘工作面接近或揭露它們時，常常造成突水淹井及人身傷亡事故，故必須探放老空水。 探放老空水的原則 探放老空水除了要遵循煤礦安全規(guī)程所規(guī)定的探放水原則外，還應(yīng)遵循下述原則。 (1)主動探放。 當(dāng)老空區(qū)不在河溝或重要建筑物下面、排放老空區(qū)內(nèi)積水不會過分加重礦井排水負擔(dān)、且積水區(qū)之下又有大量的煤炭資源急待開采時，這部分積水應(yīng)千方百計地放出來，以徹底解除水患。 (2)先隔離后探放。

15、與地表水有密切水力聯(lián)系且雨季可能接受大量補充的老空水；老空的積水量較大，水質(zhì)不好（酸性大），為避免負擔(dān)長期排水費用，對這種積水區(qū)應(yīng)先設(shè)法隔斷或減少其補給水量，然后再進行探水，若隔斷水源有困難無法進行有效的探放，則應(yīng)留設(shè)煤巖柱與生產(chǎn)區(qū)隔開，待到礦井生產(chǎn)后期再進行處理。(3)先堵后探放。 當(dāng)老空區(qū)為強含水層水或其它大小水源水所淹沒，出水點有很大的補給量時，一般應(yīng)先封堵出水點，而后再探放水。(4)先降壓后探放。對水量大、水壓高的積水區(qū)，應(yīng)先從頂、底板巖層打穿層放水孔，把水壓降下來，然后再沿煤層打探水鉆孔。 二、探放老空水的步驟及方法1、探水前應(yīng)注意事項檢查排水系統(tǒng)。準備好水溝、水倉及排水管路等；檢查

16、 排水泵及電動機，使之正常運轉(zhuǎn)，達到設(shè)計的最大排水 能力。準備堵水材料。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、斧等，以便出水或 來壓時及時處理。檢查瓦斯。瓦斯?jié)舛瘸^安全規(guī)定時應(yīng)停止工作，及時 加強通風(fēng)。檢查鉆場支護情況。有松動或破損的支架要及時修整或更換。幫頂是否背好，都要一一檢查。檢查煤壁。煤壁有松軟或膨脹等現(xiàn)象，要及時處理，閉緊填實，必要時可打上木垛，防治水流沖垮煤壁，造成事故。檢查水溝。巷道水溝中的浮煤、碎石等雜物，應(yīng)隨時清理干凈。若水溝被冒頂或片幫堵塞時，應(yīng)立即修復(fù)。檢查安全退路。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、探水起點

17、的確定 根據(jù)一些礦區(qū)的經(jīng)驗，將調(diào)查和勘探（包括物探）獲 得的小窯、老空分布資料，經(jīng)過分析畫出三條界線（書141頁）1、積水線 調(diào)查核對積水邊界線（即小窯采空區(qū)的范圍），其深部 界線應(yīng)根據(jù)小窯或老空的最深下山劃定，并填寫古井或 近期采空區(qū)調(diào)查表。 2、探水線 沿積水線外推60150米的距離畫一條線即為探水線（下山掘進時則為順層的斜距），此數(shù)值大小視積水邊界的可靠程度、水壓大小、煤的堅硬程度、頂?shù)装鍘r性及地質(zhì)構(gòu)造等因素來確定。當(dāng)掘進巷道至此線時應(yīng)開始探水。 3、警戒線 由探水線再外推50150米（在上山掘進時指傾斜距離），即為警戒線。當(dāng)巷道進入此線后，就應(yīng)警惕積水的威脅，注意掘進工作面的變化，如發(fā)

18、現(xiàn)有透（突）水征兆應(yīng)提前探水。探水線、警戒線的確定可參考下表的經(jīng)驗數(shù)值結(jié)合本礦的資料確定。積水線外推探水線，警戒線經(jīng)驗數(shù)值表積水線外推探水線，警戒線經(jīng)驗數(shù)值表3、探放水鉆孔布設(shè)工藝（1）探放水應(yīng)采用深孔、中深孔和淺孔相結(jié)合的方式（書142頁） 深孔：每次探放水應(yīng)打3個深孔（中眼和兩個外斜眼），為提前 探測到積水（深孔放水較安全），只要不脫離煤層應(yīng)盡量扣深， 由于外斜眼深度大，控制的幫距也大，使繼續(xù)探水掘進時安全。 中深孔：每次探放水在3個深孔之間或外斜眼外側(cè)布置一些中深 孔，孔深能滿足超前距、幫距和孔間距的要求即可。 淺孔：薄煤層探水，由于傾角的變化或打深孔，鉆孔先穿過煤層頂、底板巖層，然后再

19、沿煤層掘進時，應(yīng)布置淺孔，把沿巖層鉆進的范圍補充探明。其鉆孔深度根據(jù)需要確定。 對于厚煤層、急傾斜煤層探放水鉆孔的布置應(yīng)根據(jù)前面的開采情況，不僅平面上布置扇形，而且剖面上也應(yīng)為扇形，以防漏掉老空巷道。 （2）空口安全裝置的布設(shè)。一般的探放水孔都必須安裝空口安全套管?？卓诎踩b置的施工和安裝程序如下： 選擇煤（巖）堅硬完整處開孔，孔徑應(yīng)比孔口管徑大12級，鉆至預(yù)定深度（視水壓高低和煤層堅硬強度而定）后，將孔內(nèi)沖洗干凈。 孔口管的安裝和膠結(jié)可用以下三種方法： 第一種方法向孔內(nèi)注入水泥漿，將預(yù)先準備好的孔口管末端應(yīng)塞上木塞放入孔內(nèi)，待水泥漿凝結(jié)后，即可在孔口管內(nèi)鉆進。 第二種方法是將孔口管插入孔口后

20、，在孔口用水玻璃和水泥將孔口管固定封死，在管的上方另留一個小管，然后從孔口管內(nèi)向四周壓入水泥漿，開始從小管跑出空氣和水，待跑出濃水泥時即將小管封死，繼續(xù)向孔口管內(nèi)壓入水泥漿，至到一定壓力后停止注漿，關(guān)閉管上的閘閥待水泥凝固，（書圖143頁）。 第三種方法是將孔口管深入煤壁內(nèi)一端做成楔形，并加工出注漿孔。將孔口管的楔形部分撞入煤體內(nèi)，孔口處用上述第二種方法封孔，然后用注漿膠結(jié)，其達到的要求與第二種方法相同（書圖143頁）。 水泥漿凝固后進行掃孔，掃孔深度超過孔口管長度后向孔內(nèi)壓水，當(dāng)其水壓值超過預(yù)計放水時的水壓，且孔口管周圍沒有漏水出現(xiàn)時，說明合乎要求，否則仍需注漿加固。 當(dāng)探放強含水層水或需要

21、收集放水時的水量與水壓資料時，還應(yīng)在孔口管安設(shè)水壓表。完整的探放水孔孔口裝置如圖（書圖143頁） 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)安設(shè)防噴逆止閥，以免高壓水頂出鉆桿，噴出碎石傷人，（書圖144頁）安裝逆止閥時除按說明書外還要特別注意安全。鉆孔孔徑的確定。放水孔孔徑應(yīng)根據(jù)煤層的堅硬程度、放水孔深度等因素確定。如煤層硬度較大、孔口較深，可選用稍大一點的孔徑；反之，則選用較小孔徑。在生產(chǎn)中常用42mm、54 mm、60 mm等孔徑，一般不超過60 mm孔徑，以免流速過高，沖垮煤柱。鉆孔數(shù)的確定在以后闡述。探水與掘進配合受水威脅或預(yù)測有突水危險的地段，必須與掘進施工

22、管理相配合，才能取得良好的防水效果。 1、上山探水 因積水區(qū)在上方，上山巷道受三面水威脅，一般應(yīng)雙巷掘進，（書圖145頁）其中一條適當(dāng)超前探水、泄水，另一條隨后，用來安全撤人。雙巷之間每隔3050米掘一聯(lián)絡(luò)巷，并設(shè)擋水半墻，以便在其中的一條上山出水時，水不會竄到另一條上山中去。 2、傾斜煤層平巷探水 在傾斜煤層平巷掘進時，應(yīng)采用雙巷掘進。單巷超前探水鉆孔布置成扇形，（書圖145頁）兩巷之間每隔3050米掘一聯(lián)絡(luò)巷，上方巷道探水，下方巷道為泄水巷。 3、平巷和開切眼互相配合探水 （書圖146頁），在煤層內(nèi)準備回采工作面時，平巷（上風(fēng)道）應(yīng)先探水掘進到位，然后再施工開切眼。這樣既減少開切眼掘進的危

23、險性，又降低開切眼掘進時的探水工作量。 4、上山與下山互相配合探水 （書圖146頁）下山巷道掘進，除防止工作面和兩幫來水外，還應(yīng)特別注意背后來水。當(dāng)上山巷道水害未消除或正在探水時，下山巷道應(yīng)停止工作，待水害威脅消除后再掘進。三、探放老空水的安全措施 （一）探水巷道掘進的安全措施 （1）探水巷道必須在探水鉆孔的有效控制范圍內(nèi)掘進，探水孔的超前距、幫距及孔間距必須符合設(shè)計要求。每次探水后、掘進前，應(yīng)在起點處設(shè)置標志，并建立掛牌制度，探水牌內(nèi)容（書圖146頁）. （2）探水的上、下山及平巷，中間不得有低洼積水段。 （3）巷道與積水區(qū)間距離小于探水規(guī)定的超前距，若有突水征兆時，應(yīng)將掘進頭正前方和兩幫支

24、架加固，剎緊背嚴，加以封固，另選定安全地點探水。 （8）遇到下列情況時，應(yīng)嚴格執(zhí)行“三人放炮” 制度；掘進工作面或炮眼有突水征兆時；探水孔超前距離不夠時；掘進工作面支架不牢固或空頂距離超過規(guī)定時。 （9）掘進班長必須在現(xiàn)場交接班。交接允許掘進剩余長度和巷道中線與允許前進方位關(guān)系等問題。 （4）按設(shè)計鉆孔的預(yù)計流量修建水溝，并將流水巷道內(nèi)的沉渣等障礙物清理干凈，巷道通風(fēng)必須良好。（5）巷道支護必須牢固，頂、幫背實，無高吊棚腳，傾斜巷道應(yīng)有撐桿，使巷道有較強的抗水流沖擊能力。 （6）探水巷道必須加強出水征兆的觀察，一旦發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停止掘進進行處理。情況緊急時必須立即發(fā)出警報，撤出受水威脅地點的全

25、部人員。 （7）厚煤層的上山探水巷，必須沿底板掘進，巷道內(nèi)不能有浮煤。 （二）鉆探的安全措施 （1）注意檢查觀測周圍有無出水征兆，如發(fā)現(xiàn)安鉆地點距離積水地點很近、探水不安全時，區(qū)間距小于探水規(guī)定，或有突水征兆時，應(yīng)在采取加固措施后，另找安全地點探放水。 （2）檢查安鉆 的巷道支護和通風(fēng)情況，安全情況完好后，方可安裝鉆機。（3）鉆機安裝必須平穩(wěn)牢固。安裝好鉆機接電時，要嚴格執(zhí)行停送電制度，電纜吊掛要整齊。 （4）嚴格按設(shè)計標定鉆孔方位、傾角，每班開鉆前先檢查好立柱、孔口安全裝置、周圍支護和報警信號，如有問題，應(yīng)先處理后開鉆。 （5）鉆進中發(fā)現(xiàn)有害或有毒氣體噴出時，應(yīng)在加強通風(fēng)的同時，用黃泥、木塞

26、（預(yù)先備好）封堵孔口。如無法處理，應(yīng)立即停止工作，切斷電源，將人員撤到新鮮風(fēng)流地點。 （6）鉆進時要注意判別煤、巖層厚度變化并記錄換層深度。一般每鉆進10米或更換鉆具時，要丈量一次鉆桿并核實孔深。終孔前再復(fù)核一次，以防孔深差錯造成水害事故。 （7）遇高壓水頂鉆時，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。 （8）鉆進中發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)顯著變軟或沿鉆桿流水，都是鉆孔接近或進入積水區(qū)的象征，此時應(yīng)立即停鉆檢查，如孔內(nèi)水壓很大，應(yīng)將鉆桿固定并記錄其深度。在提出鉆桿前，必須重新檢查和加固有關(guān)設(shè)備和支護，并打開三通泄水閥，邊鉆邊推入鉆具。使鉆頭超過原孔深1米以上，先把附近積

27、存的淤泥碎石沖出孔外，而后再提出鉆桿，以利安全放水。 （三）放水及放水后掘進的安全措施 （1）探到積水或水壓后，應(yīng)復(fù)核原有積水資料，確定放水量及防水孔個數(shù)，進一步調(diào)整排水能力，使排水供電系統(tǒng)符合煤礦安全規(guī)程的要求，并清理好水倉、水溝等。 （2）設(shè)堰板，派專人監(jiān)視防水情況，記錄放水量，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。 （3）加強放水地點的通風(fēng)，增加有害氣體的檢測次數(shù)，或設(shè)甲烷檢測報警儀。 （4）防水結(jié)束后立即核算放水量與預(yù)計積水量的誤差，查明原因，以防有殘留積水。 （5）受地表強烈補給的老空區(qū)，放水后一般應(yīng)通過一年的水文觀察，方可掘透老空?；謴?fù)掘進和掘老空前須要行掃孔或補孔檢查。 （6）掘透老空時，兩側(cè)應(yīng)有掩

28、護孔，并在有風(fēng)流進出的鉆孔透老空點標高以上掘進。以防由于淤泥、碎石收縮堵孔，造成積水已被“放凈”的假象和防止放水點標高以下殘留積水突出的危險。 （7）進入老空區(qū)后，遇見實煤區(qū)或致密的矸石充填區(qū)，凡無法觀測前方老空狀況時，仍需探水前進，以防殘留積水的危害。 （四）其他安全措施 （1）探放水人員必須按照批準的設(shè)計施工，未經(jīng)審批單位允許，不得擅自改變設(shè)計。 （2）在突然大量涌水的情況下探放水時，應(yīng)事先在探水工作面附近設(shè)臨時水閘門。 （3）預(yù)先規(guī)定好報警聯(lián)絡(luò)信號、涌（充）水時的對策及人員避災(zāi)路線等。 （4）放水工作應(yīng)盡量避免在雨季進行。第四節(jié)第四節(jié) 探放斷層水探放斷層水 據(jù)統(tǒng)計，礦井突水點絕大部分出現(xiàn)

29、在斷裂帶及其附近。因此，當(dāng)采掘工作面將要揭露或接近含水層的斷裂構(gòu)造時，都必須進行探放水，防止發(fā)生突水事故。一、斷裂帶突水規(guī)律 斷裂帶既可以導(dǎo)水，又可以隔水。即有的斷裂導(dǎo)水，有的不導(dǎo)水或阻隔水；同一斷層的某一部位導(dǎo)水，而另一部位或地段卻隔水，或在淺部隔水，而在深部導(dǎo)水；也有采礦前不導(dǎo)水，而采礦后導(dǎo)水等。以上種種情況，主要與斷裂帶的力學(xué)性質(zhì)、斷裂部位及規(guī)模、斷裂活動性及不同構(gòu)造體系復(fù)合和干擾程度、斷裂被充填和膠結(jié)程度、母巖性質(zhì)、匯水條件、水源等有關(guān)，還與含水層富水性、水頭壓力及斷裂面兩側(cè)煤層與含水層的對接程度以及采礦對頂、底板巖層破壞的程度有關(guān)。（一）、斷裂帶充水特征 從研究和掌握斷層帶的充水（或

30、富水）、導(dǎo)水或突水的規(guī)律出發(fā)，有些學(xué)者提出的斷裂構(gòu)造巖帶劃分和將較大斷裂劃分為內(nèi)、中、外三個帶的方法是有實用價值的。這種分帶既能指出構(gòu)造的富水部位（或充水）和富水性大小，又能說明其充水的原因和富水的條件等，他們對斷裂帶的劃分都是自斷裂中心（即斷裂的上盤與下盤的接觸部位）向兩側(cè)（或兩盤）劃分出對稱的各帶，但兩側(cè)對稱帶的寬度、次生構(gòu)造、裂隙及其充水性等并不對稱。例如，斷裂內(nèi)帶兩側(cè)為中帶，中帶兩側(cè)為斷裂外帶，內(nèi)帶、中帶相當(dāng)于一般所說的斷裂破碎帶，而外帶則稱為斷裂影響帶。（二）、含水層和煤層的對接關(guān)系 1、煤層與含水層對接接觸時的導(dǎo)水、含水情況 （1）煤層與厚層強含水層對口（對接接觸）時斷層導(dǎo)水、富水

31、性很強，揭露或接近時往往形成突水事故。 （2）煤層與薄層灰?guī)r強含水層對口時斷層帶導(dǎo)水和富水性也很強。 2、煤層與含水層間接對接接觸時的導(dǎo)水、含水情況 （1）煤層與另一盤含水層的垂直距離小于6米時，采前斷層導(dǎo)水和富水性一般，而煤層回采時，斷層帶將導(dǎo)水，但不同構(gòu)造部位亦有區(qū)別。 3、強含水層與強含水層對口時的導(dǎo)水、含水情況 當(dāng)強含水層與強含水層對口時，斷層導(dǎo)水、富水性最強。 （1）厚層與薄層灰?guī)r強含水層對口，產(chǎn)生側(cè)向?qū)?，即水?jīng)過斷層帶，由一盤進入另一盤，這時斷層富水性、導(dǎo)水性較強。 （2）薄層與厚層灰?guī)r含水層對口，一般斷層帶含水，導(dǎo)水性較好，富水性一般。 4、強含水層與弱含水層對口時的導(dǎo)水、含水

32、情況 當(dāng)強含水層與弱含水層對口時，斷層帶含水及導(dǎo)水性不如前者，而且在平面上其充水、富水部位也有差別。（三）斷層切割或溝通其他含水構(gòu)造或水體 （1）礦區(qū)中小斷裂與含水或?qū)髷嗔呀粎R或交叉時，中小斷裂就具備了導(dǎo)水或突水條件。 （2）接近或接觸地表水體的斷層，富水性強，往往成為礦井突水的導(dǎo)水通道。 （3）斷層切割了含水層或?qū)萋渲鶗r，其導(dǎo)水性良好。此時若采掘工作面接近或接觸斷層，則往往造成突水。（四）采礦與斷層導(dǎo)水或突水關(guān)系斷層面等高線及上、下盤煤層、含水層交線圖斷層面等高線及上、下盤煤層、含水層交線圖（1）采礦產(chǎn)生的裂隙與切割強含水層的隱伏斷層溝通時，裂隙與斷層就成為突水的良好通道。（2）采空

33、區(qū)內(nèi)側(cè)剪切帶的底板巖石遭受破壞性最嚴重，當(dāng)周期來壓時，剪切帶上的斷裂可以重新活動而導(dǎo)水，成為底板水突出的通道。二、探放斷層水的原則與探查內(nèi)容 （一） 探放斷層水的原則 凡遇下列情況必須探水： (1)預(yù)測采掘工作面前方或附近有斷層存在，但斷層位置和含（導(dǎo)）水性不清有可能突水時。 (2)采掘工作面前方或附近有含（導(dǎo)）水?dāng)鄬哟嬖冢唧w位置不清，或控制不夠嚴密時。 (3)采掘工作面底板隔水層厚度與實際承受的水壓都處于臨界狀態(tài)（即等于安全隔水層厚度和安全水壓的臨界值），在掘進工作面前方和采面影響范圍內(nèi)，是否有斷層情況不清，一旦遭遇很可能發(fā)生突水時。 (4)井巷工程接近或計劃穿過的斷層淺部不含（導(dǎo)）水，

34、但在深部有可能突水時 (5)斷層已為巷道揭露或穿過，暫時沒有出水跡象，但由于隔水層厚度和實際水壓已接近臨界狀態(tài)，在采動影響下，有可能引起突水，需要探明其深部是否已和強含水層連通，或有底板水的導(dǎo)升高度時。 (6)根據(jù)井巷工程和留設(shè)斷層防水煤柱等的特殊要求，必須探明斷層時。 (7)采掘工作面接近推斷含水?dāng)鄬?00m時。 (8)采掘工作面距已知含水?dāng)鄬?0m時。 (9)采區(qū)內(nèi)小斷層使煤層與強含水層的距離縮短時。 (10)采區(qū)內(nèi)構(gòu)造不明，含水層水壓又大于23MPa時。三、探放斷層水的方法 探放斷層水的鉆孔應(yīng)與探斷層構(gòu)造孔結(jié)合起來，在預(yù)先提供的斷層面等高線圖及兩盤主要煤層、含水層交切關(guān)系圖以及探測斷層預(yù)

35、想剖面圖的基礎(chǔ)上，探出斷層位置、斷層兩盤對接部位的巖性及其富水性、斷層與其他含水?dāng)鄬踊蚱渌w交切部位及其富水性等。探斷層水的方法與探老空水的方法基本相同，但探水鉆孔要少一些，其鉆孔布置可參照（書圖153頁）。工作面前方已知或預(yù)測有含（導(dǎo)）水的斷層探查工作面前方已知或預(yù)測有含（導(dǎo)）水的斷層探查掘進工作面前方有無斷層突水危險的探查掘進工作面前方有無斷層突水危險的探查采動影響后有無突水危采動影響后有無突水危險性的探查險性的探查四、探放斷層水的安全注意事項 （1）水壓大于2Mpa的斷層一般不宜沿煤層探放斷層水。 （2）開孔層位必須在較堅硬巖層中，孔口管（止水套管）的長度、超前距離、探斷層的起始點距離

36、應(yīng)符合（書圖154頁）的要求 （3）必須使鉆孔在一定的安全深度揭露斷層，由孔口至斷層之間的巖壁厚度應(yīng)能在關(guān)閉孔口閥門時足以抗衡水壓的破壞。對于水壓大于2Mpa、中間要穿過煤層的探斷層孔，在打穿斷層之前，還必須下好第二層孔口管封水護壁，以防高壓水與煤層及煤系地層發(fā)生人為連通。 （4）水壓大于2Mpa時，應(yīng)選用鉆深200300米的井下大、中型鉆機，水泵應(yīng)能單獨啟動，水泵壓力應(yīng)大于實際水壓的1.5倍，以便停鉆時可以不停泵；一旦高壓水大量噴出，須立即注漿封孔，確保安全。 （5）揭露斷層帶或含水層時，孔徑應(yīng)小于60 mm，同時采用肋骨鉆頭，以控制孔內(nèi)涌水量和防止高壓水使鉆桿射出。 （6）孔口安全裝置要求

37、與探老空水時相同。另外還要特別注意各部件組裝的密封程度，防止高壓水造成的漏水射流使構(gòu)件沖蝕損壞。發(fā)現(xiàn)水壓、水量很大時，要用兩套閘門控水，平時主要開閉外閘門，內(nèi)閘門留作備用。一旦外閘門失效，可關(guān)閉內(nèi)閘門，更換外閘門。 （7）在噴高壓水的條件下繼續(xù)鉆進時，斜孔可使用孔口防噴逆止閥，傾角50度90度的鉆孔可使用“孔口防噴冒”或“盤根密封防噴器”鉆具可使用“防噴接頭”，上下鉆可使用“孔口反壓裝置”。 （8）嚴格執(zhí)行交接班制度，力爭做到交接班時不停鉆，以防止發(fā)生孔內(nèi)事故。 （9）鉆孔終孔后，孔內(nèi)有水應(yīng)進行放水試驗?？變?nèi)無水時應(yīng)選擇一個孔進行壓水試驗，檢驗斷層帶隔水性能，但壓力一般以略大于斷層所承受的靜水

38、壓力為宜。五、斷層水的預(yù)防和處理 根據(jù)探查和綜合分析可將斷層大致分為三類，即不含（導(dǎo)）水、一般沒有突水、危險的斷層（類），弱含（導(dǎo)）水、有可能突水的斷層（類）和強含（導(dǎo)）水、突水可能性大的斷層（類）。據(jù)此，采掘工程接近或揭露甚至穿過這些斷層時，可采取不同的預(yù)防與處理措施，（書圖157-158頁） （10）鉆孔完成各項探測任務(wù)后，應(yīng)立即全孔注漿封閉。 經(jīng)過探查和綜合分析必須提交的基礎(chǔ)資料如下： 有關(guān)井巷實見的斷層地質(zhì)素描圖 探查鉆孔的平面位置圖及有關(guān)斷層、陷落柱等的平面展布情況。 探查鉆孔的水文地質(zhì)圖表，詳盡標注鉆進中所取得的各項實測數(shù)據(jù)，基本要求（書圖156頁）。 放水、壓水試驗時的井上、下觀

39、測資料及相關(guān)動態(tài)曲線圖。 斷層水及各主要含水層的水質(zhì)分析對比資料。 反映斷層形態(tài)及其和主要煤層、含水層有交切關(guān)系的平面、剖面圖。 斷層兩盤煤層與強含水層的間距變化，尤其是隔水層厚度小于突水臨界值的危險區(qū)分析圖。第五節(jié) 探放陷落柱水 煤層底板為厚層石灰?guī)r的華北型煤田，由于導(dǎo)水陷落柱的存在，使某些處于上覆地層本來沒有貫穿煤系基底強含水層的中、小型斷層或一些張裂隙，成為水源充沛、強富水的突水薄弱帶，一旦被揭穿，將引起突水。若導(dǎo)水陷落柱直接突水，其后果就更嚴重。例如1984年開灤范各莊礦2171工作面陷落柱突水的最大涌水量達2053m3min，使該大型礦井在21h內(nèi)被全部淹沒，成為世界采煤史上最大的一

40、次突水。有的陷落柱不導(dǎo)水，有的導(dǎo)水。 從現(xiàn)有資料看，導(dǎo)水陷落柱對礦井水文地質(zhì)條件有下列影響： 由于導(dǎo)水陷落柱的存在，煤層頂、底板含水層水質(zhì)差異不明顯，基本屬同一類型。 礦井涌水量和突水量跳躍式猛進。 使不同地段井巷涌水量大小相差懸殊。在導(dǎo)水陷落柱附近，涌水比較集中，水量長期穩(wěn)定。 由于陷落柱的補給，煤層頂、底板含水層往往出現(xiàn)局部高水位的異常區(qū)。一、陷落柱水的探放 在探放陷落柱水鉆孔的布置及施工中，應(yīng)注意以下一些問題： 水壓大于23MPa的陷落柱原則上不沿煤層布置探放水鉆孔，鉆孔而應(yīng)布置在煤系地層底板穩(wěn)定的巖層中。若在煤層中布置鉆孔，沿煤層埋設(shè)的孔口安全止水套管，容易被陷落柱中的高壓水突破。 嚴

41、格執(zhí)行鉆孔驗收和允許掘進距離的審批制度。 孔口安全裝置、施工安全注意事項與探放高壓斷層水要求相同。 監(jiān)測并記錄孔內(nèi)水壓、水量和水質(zhì)的變化，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)加密或加深鉆孔，爭取直接探到陷落柱。 鉆孔探測后必須注漿封閉并做好封孔記錄，注漿結(jié)束壓力應(yīng)大于區(qū)域靜水壓力的1.5倍。 探到陷落柱無水或水量很小，要用泵進行略大于區(qū)域靜水壓力的壓水試驗，檢驗其導(dǎo)水性。同時要向其深部布孔，了解深部的含（導(dǎo)）水性和底板強含水層水的導(dǎo)升高度。 要提高巖心采取率，及時進行巖心鑒定，做好斷層破碎帶與陷落柱的分辨工作，編制好水文地質(zhì)圖表。二、陷落柱水的防治 強含（導(dǎo)）水的陷落柱總是與煤層底板的強巖溶承壓含水層的集中徑流帶有著水

42、利聯(lián)系，它在短期內(nèi)能通過巖溶網(wǎng)絡(luò)匯聚廣大范圍內(nèi)的地下水儲存量，同時可以獲得巨大的補給量，對礦井的威脅極大。因此，必須進行防治。 （1）對導(dǎo)水性好、涌水量大的陷落柱，除按規(guī)定留設(shè)防水煤柱外，還應(yīng)立即對陷落柱進行注漿，切斷強含水層的水源通道。 （2）對區(qū)域地下水位以上的陷落柱，充填比較結(jié)實，未與地表其他水體發(fā)生水利聯(lián)系者，經(jīng)礦總工程師批準，可少留或不留防水煤柱，但對雨季高水位時，有可能位于地下水位以下的陷落柱，必須制定專門的防治水措施，并報上級批準。 （3）對陷落柱有水，但含（導(dǎo)）水性不強，深部充填膠結(jié)良好，與強含水層水利聯(lián)系不密切者，在利用探查孔（必要時應(yīng)增加注漿孔）適當(dāng)注漿加固后，可不采取特殊

43、防范措施。但回采時須按規(guī)定留設(shè)防水煤柱，掘進時應(yīng)在安全邊界以外繞行；巖巷須穿過陷落柱時，應(yīng)預(yù)先全斷面注漿。巷道支護的要求與通過導(dǎo)水?dāng)鄬訒r相同。六、探放含水層水 底板厚層巖溶水的突出，能給煤礦安全生產(chǎn)造成嚴重的危害和威脅，而砂巖裂隙水、煤系中薄層灰?guī)r水也常常給煤礦造成重大的經(jīng)濟損失。例如1979年開灤煤礦荊各莊礦九煤1093工作面，頂板砂巖裂隙含水層突水20m3min,使綜采工作面及機組被淹，日減產(chǎn)2000多噸煤，造成很大的經(jīng)濟損失。因此，為了確保礦井安全生產(chǎn)，必須探清含水層的水量、水壓、水源等，才能予以治理。 由于基巖裂隙水的埋藏、分布和水動力條件等都具有明顯的不均勻性，煤層頂、底板砂巖水、巖

44、溶水等在某些（或某一）地段對采掘工作面沒有任何影響，而在另一些地段卻帶來不同程度的危害。為確保礦井安全生產(chǎn)，必須探清含水層的水量、水壓和水源等，才能予以治理。 防治煤層頂、底板含水層的水害，既要從整體上查明水文地質(zhì)條件，采取疏干降壓或截源堵水等防治措施，又要重視井下采區(qū)的探查。井下探查往往是疏干降壓或截源、堵水等措施的先行步驟和重要依據(jù)。如無水或補給量很小，通過探查孔放水即能達到降壓或疏干的目的；若補給水源豐富，水量大，則需要通過井下“大流量、大降深”的放水試驗和物、化探方法的配合，查明條件后才能采取相應(yīng)的防治方法。因此，井下探放含水層水是礦井防治水的基本工作內(nèi)容之一。一、頂板含水層水的探放（

45、1）石門揭露含水層之前，應(yīng)按（書圖141頁）的要求預(yù)留超前距，布置扇面形鉆孔進行超前探水。（2）在開拓井巷之前，回采導(dǎo)水裂隙帶可能破壞頂板含水層水時，應(yīng)通過附近巷道的實際觀測，找出構(gòu)造裂隙比較發(fā)育而可能突水的地段，布置探查孔，進行放水試驗，了解水壓和水的補給儲存量，將水疏放出來后進行回采。（3）通過探查，證實本含水層與強含水層或其他水體未發(fā)生水利聯(lián)系，且采區(qū)有足夠的排水能力時，可在采區(qū)最低部位首先回采，實行采動放水；也可以結(jié)合生產(chǎn)開拓的需要，直接在含水層內(nèi)掘巷道放水。二、底板含水層水的探放礦井采掘時一般不揭露底板含水層，但隨著采深的加大，承壓水頭愈來愈大，經(jīng)常發(fā)生底板突水事故。當(dāng)其與強含水層溝

46、通時，往往會造成淹井。實踐證明，加強井下探放和查證，是預(yù)防此類水害的關(guān)鍵措施之一。1、探查方法 對底板突水水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件的探查，與一般探水有相同之處，但也有它自己的特點；地面和井下、鉆探和物探必須相結(jié)合，并與探斷層水相結(jié)合。（1）地面鉆探。有煤層底板突水危險的煤田，在地質(zhì)勘探階段就要探查突水的水文地質(zhì)條件。生產(chǎn)補充勘探階段應(yīng)列為重點。 鉆探或勘探鉆孔必須加強封孔和必要的隔離止水工作，防止出現(xiàn)導(dǎo)水鉆孔。（2）地面物探。根據(jù)條件和可能，應(yīng)積極采用地震勘探、電法勘探、孔間透視和航空遙感等手段。 （3）井下物探（放射性測量）。利用開拓巷道已大大接近主要含水層的條件，用物探的方法探測主要含水層的

47、界面，了解隔水層厚度、底板含水層的富水帶及其地下水沿構(gòu)造裂隙上升的原始導(dǎo)高、采動礦山壓力對底板隔水層的破壞和影響深度、必要的孔間透視等。 （4）鉆探。這是目前控查的主要手段。本章第四節(jié)所述井下探斷層水的鉆孔，大部分也起到探含水層的作用，因此探斷層水可以和含水層水相結(jié)合；根據(jù)采區(qū)需要在布置探斷層孔的基礎(chǔ)上，再布置一部分探含（隔）水層的鉆孔。此類鉆孔即可打垂直孔，也可打不同傾角的斜孔，其施工工藝流程和安全注意事項見（書圖154頁）2、探查資料的整理分析 探查結(jié)果需歸納整理的資料如下： （1）主要含水層頂面等高線圖。 （2）換算成真厚度的底層煤至主要含水層的隔水層厚度變化狀況圖，圈出最薄區(qū)段。 （3

48、）主要承壓含水層水沿構(gòu)造裂隙進入隔水層的原始導(dǎo)升高度狀況圖，圈定出最高區(qū)段。 （4）次要含水層的富水性圖，圈出水壓、水量特別高的區(qū)段。 （5）斷裂構(gòu)造分布狀況和探查結(jié)果圖，標明其產(chǎn)狀、斷距和相互交切情況。 （6）縱橫水文地質(zhì)剖面圖，反映斷層兩盤巖層對接情況。 （7）次要含水層放水試驗時水壓、水量及觀測網(wǎng)點動態(tài)變化曲線圖。 （8）隔水層巖石分層物理力學(xué)試驗成果柱狀圖。 （9）各探查孔水文地質(zhì)圖表，（書圖163頁） （10）次要含水層的補給量和儲存量計算結(jié)果及疏干降壓趨勢分析預(yù)測圖。 （11）計算掘進或回采時的隔水層安全水頭值，判定采區(qū)不同地段突水危險程度。3、煤層底板突出預(yù)防根據(jù)資料可選用下列不同措施防治煤層底板突水；井下探含（隔）水層鉆探施工工藝流程表井下探含（隔）水層鉆探施工工藝流程表 （1）斷層位移變薄帶留設(shè)放水煤柱后，煤與主要含水層之間的隔水層厚度能承受的水頭值普遍大于實際水頭值時，可采取疏降中間的次要含水層使之相對成為隔水層的措施來預(yù)防突水。 （2）隔水層的安全水頭值與實驗水壓處于臨界狀態(tài)時，應(yīng)改進開拓部署，限定工作面長度，或?qū)χ饕畬舆M行局部疏干降壓。 （3）隔水層的安全水頭值普遍低于實際水壓值時，應(yīng)按煤礦防治水工作條例第三十四條的要求采取措施。 （4）當(dāng)隔水層厚度局部變薄或底板水導(dǎo)升高度局部特高、部分地段能承受的水壓值低于實際水頭值時，在這一地段應(yīng)改變開采方式和方