探放水工程設(shè)計

1、 在一些生產(chǎn)礦井井田范圍內(nèi)，存有充水的小窯老空、含水?dāng)鄬?、富含水層及封孔不良的充水鉆孔等。在采掘工作接近這些水體時，就可能發(fā)生地下水突然涌入井巷的事故。為了消除這些隱患，要求在采掘過程中探明工作面前方的水情，若有水時，應(yīng)根據(jù)水量大小，有控制地將水放出，而后再進行采掘工作，以保證安全生產(chǎn)。 為杜絕重大水害事故，保證職工生產(chǎn)安全，保護國家資源和財產(chǎn)不受損失，保證煤炭生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展，原煤炭工業(yè)部于1986年9月9日頒發(fā)了煤礦防治水工作條例，另外煤礦安全規(guī)程也對探放水作出了相應(yīng)規(guī)定，他們作為煤礦防治水工作的規(guī)章和依據(jù)，煤礦行業(yè)的全體職工必須嚴(yán)格執(zhí)行。凡有水害威脅的礦井，必須堅持“有疑必探，先探后掘

2、”的原則，這是廣大煤礦工人和技術(shù)人員在長期生產(chǎn)實踐中積累的防止水害經(jīng)驗，因此，決不能疏忽大意或存有僥幸心理。 礦井水文地質(zhì)工作人員要做好探放水工作，除了要掌握探放水方法和技術(shù)之外，還要經(jīng)常向礦防治水領(lǐng)導(dǎo)小組、總工程師匯報和請示工作，取得領(lǐng)導(dǎo)支持，同時還要向基層領(lǐng)導(dǎo)和群眾反復(fù)宣傳探放水工作的重要性。只有在既取得領(lǐng)導(dǎo)支持又變?yōu)槿罕姷淖杂X行動之后，探放水工作才能真正起到保證礦井安全生產(chǎn)的作用。 探放水雖然是防止水害的重要方法之一，但這項工作并不能把所有的水害威脅都能探明。例如，斷層滯后的突水。必須在全面分析水文地質(zhì)資料之后，才能做出有無可能發(fā)生水害的結(jié)淪。 對小窯老空充水區(qū)，充水巷道，導(dǎo)水?dāng)鄬?，強?/p>

3、水層，陷落柱，老鉆孔等需探放水的地區(qū)，都必須確定探水警戒線，并準(zhǔn)確地繪制在采掘工程平面圖上。當(dāng)開拓掘進工程到達警戒線時，必須先探后掘。大同礦務(wù)局規(guī)定在采前應(yīng)編制探放水工程設(shè)計，平頂山礦務(wù)局規(guī)定探放水工作必須有專人負(fù)責(zé)，嚴(yán)格掌握探水鉆孔的超前距離。 采掘工作面除了根據(jù)作業(yè)規(guī)程進行有計劃的探放水工作外，遇到下列情況之一時,必須制訂和采取探放水措施，探水前進： (1)接近水淹的或情況不明的井巷、老空、老窯或小煤礦時， (2)接近含水?dāng)鄬印?dǎo)水?dāng)鄬?、溶洞和“自然井”時， (3)接近或需要穿過強含水層時， (4)接近未封閉或封閉不良的導(dǎo)水鉆孔時， (5)接近各類防水煤柱或打開隔離煤柱放水時， (6)接近

4、水文地質(zhì)復(fù)雜或水文地質(zhì)條件不清的區(qū)域，或有出水征兆時， (7)上層采空區(qū)有積水，在下層進行采掘工作，兩層間垂直距離小于回采工作面采厚的40倍或小于掘進巷道高度的10倍時， (8)接近有水或有稀泥的灌漿區(qū)時， (9)采掘地點受頂?shù)装宄袎汉畬拥耐{，其巖柱厚度小于計算的安全值時。 除了上述各種情況需要進行超前探水之外，有些礦區(qū)根據(jù)本礦區(qū)水文地質(zhì)條件的特殊性或歷史上發(fā)生水害的實際經(jīng)驗，制定有適合本礦區(qū)的探放水具體規(guī)定。如：平頂山礦務(wù)局規(guī)定“五礦、七礦，十一礦范圍內(nèi)開采淺部已組煤層時，頂板砂巖含水層與(不整合超覆其上的第三紀(jì))泥灰?guī)r含水層水力聯(lián)系密切。 回采工作面初次頂板冒落時大量頂板砂巖水潰入井下

5、造成水害。因此需探放頂板砂巖水，具體探放方法見礦井水文地質(zhì)規(guī)程第28、35條。當(dāng)預(yù)計涌水量較大時應(yīng)在淺部布設(shè)專門泄水巷道進行疏水降壓，盡可能把泥灰?guī)r水 疏降到底板以下，切斷地下水通道。需開掘疏水巷時應(yīng)有專門設(shè)計，并報局審批”。大同礦務(wù)局規(guī)定“新井、新水平、新區(qū)的首采工作面應(yīng)特別注重提前做好探放水工作”。l 根據(jù)礦井生產(chǎn)需要和年度采掘計劃，礦井在采掘過程中不斷地遇到亢水小窯、老空、含水?dāng)鄬?、灰?guī)r巖溶裂隙及封閉不良鉆孔等，當(dāng)采掘工作面接近這些水體時有可能發(fā)生地下水突出造成預(yù)料不到的突水事故。為消除這些隱患，要求在采掘過程中采用探放水方法，探明工作面前方水情。在有水的情況下，根據(jù)水量大小有控制的將水

6、放出，然后再進行采掘工作。在進行探放水之前，必須編制探放水工程設(shè)計。設(shè)計編制程序步驟如下：l (1)由礦領(lǐng)導(dǎo)或設(shè)計部門根據(jù)礦井年度生產(chǎn)計劃安排提出需要探放水工程的設(shè)計任務(wù)書，按照任務(wù)書的要求和探放水地區(qū)位置、生產(chǎn)安排、開采方式和生產(chǎn)日期安排，編制探放水工程設(shè)計。l (2)地測部門接到探放水工程設(shè)計任務(wù)書后，要組織有關(guān)人員廣泛細(xì)致的收集探放水區(qū)域及鄰區(qū)的地質(zhì)及水文地質(zhì)資料、煤層頂?shù)装?、灰?guī)r巖溶裂隙、砂巖裂隙發(fā)育程度，老窯老空積水情況及范圍、確切的水頭高度、積水量、上下層采空區(qū)關(guān)系等資料，進行綜合研究分析和整理，并將各項資料填繪在有關(guān)圖紙上。l (3)首先編制探放水工程方案設(shè)計。要以最少的工作量，

7、最快的速度，最佳探水手段，編制兩種以上探放水工程設(shè)計方案，并向有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和單位匯報，組織專家學(xué)者和有經(jīng)驗的工程技術(shù)人員進行咨詢和技術(shù)論證。根據(jù)咨詢和論證意見，征得礦總工程師同意，按最佳方案編制探放水工程設(shè)計。 為預(yù)防水害發(fā)生，確保探放水工程安全順利進行，并收到預(yù)期效果，凡有探放水工程，必須由礦地測科編制探放水工程設(shè)計，并報礦總工程師組織審批，必要時報礦務(wù)局審批。 1) 簡述設(shè)計區(qū)域的地質(zhì)、水文地質(zhì)概況及其與鄰區(qū)的關(guān)系。主要水害性質(zhì)、充水因素。 2)指出存在何種危險性，并提出分析預(yù)測的依據(jù)。對含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬踊颉白匀痪钡?，要預(yù)測其位置、水壓和可能的涌水量，對老空、矸子窯要圈出積水范圍，估算出積水

8、量，并指出積水區(qū)標(biāo)高。 3）紙上標(biāo)明受水威脅區(qū)的范圍和劃出探水起始線(或稱警戒線)的位置。 4）提出探放水的具體要求。主要包括：鉆孔的位置、孔數(shù)、分組、間隔、方向、傾角、孔深、施工順序以及對孔口管、鉆孔結(jié)構(gòu)的規(guī)格與深度的設(shè)計要求和有關(guān)安全技術(shù)措施。如設(shè)計探放水巷道，主要包括：探水巷道的位置、斷面規(guī)格、支護形式、坡度及施工工序 設(shè)計還包括：允許安全水頭值和疏降水頭值計算，疏降動、靜儲量和影響半徑計放水過程中的觀測系統(tǒng)、地表觀測網(wǎng)、井下測壓網(wǎng)孔。探放水工程的供電、排驗工作。設(shè)計中還應(yīng)包括安全施工措施、避水路線、排水能力、新增排水能力，水閘門和排水系統(tǒng)設(shè)計。探放水領(lǐng)導(dǎo)和勞動組織系統(tǒng)和勞動組織設(shè)計，整

9、個工程及單項工程費用概算。 5）提出符合煤礦安全規(guī)程和礦井水文地質(zhì)規(guī)程、煤礦防治水工作條例的技術(shù)和安全措施。 6）設(shè)計中的附圖： （1）礦井充水性圖或采區(qū)亢水性圖， （2）水文地質(zhì)剖面圖， （3）相關(guān)曲線圖： （4）防治水工程設(shè)計平面布置圖， （5）單項工程設(shè)計圖。 為編制好探放水工程設(shè)計，按照設(shè)計內(nèi)容的要求，首先應(yīng)簡述一下設(shè)計地段所處的區(qū)域或井田水文地質(zhì)單元的位置，并簡述地質(zhì)及水文地質(zhì)概況。 一、 礦井涌水條件 礦井涌水的幾種主要水源。 在形成礦井涌水的過程中，必須有某種水源的補給，這些水源可以通過一個或數(shù)個途徑來，它可以是賦存于巖石空隙中的地下水，或是老窯水、地表水，也可以是大氣降水直接滲

10、入。 在編制礦井探放水工程設(shè)計中正確的判斷礦井涌水來源，對于礦井探放水工作將具有十分重要意義。 1 巖石空隙中的地下水 煤層圍巖中大小不等，性質(zhì)不同的空隙，常含有地下水，當(dāng)有通道與采掘空間連通時，就會成為井下涌水的水源。 根據(jù)含水巖層空隙性質(zhì)不同，可分為孔隙水、裂隙水和溶洞水； 孔隙水：多在開采松散巖層的下伏煤層時遇到這些水源。例如開灤礦務(wù)局有的礦井就曾經(jīng)發(fā)生過水、砂突入礦井的事故。 裂隙水：往往是在采掘工作面揭露含裂隙水的巖層時，這種地下水就流入工作面。其一般特點是：水量雖小，但水壓往往很大。當(dāng)裂隙水和其他水源無水力聯(lián)系時，在多數(shù)情況下，涌水量會逐漸減小，乃至干涸，反之，涌水量便會逐漸增加，

11、造成突水事故。 溶洞水：這種水源在我國華北和華南許多礦區(qū)較為常見。如華北石炭二疊紀(jì)地層，假整合于巖溶比較發(fā)育的奧陶系或寒武系石灰?guī)r強含水層之上。不少礦區(qū)發(fā)生的重大突水事故，其直接或間接水源絕大多數(shù)皆為石灰?guī)r含水層中的溶洞水。這類水源的突水特點是一般是水壓高、水量大、來勢猛、涌水量穩(wěn)定、不易琉干、危害性較大。其突水規(guī)律受巖溶發(fā)育程度和規(guī)律控制。 因此說，地下水往往是礦井涌水最直接、最常見的主要水源。突水量的大小及其變化，則取決于圍巖的富水性和補給條件。地下水流入礦井通常包括靜儲量和動儲量兩部分。開采初期或水源補給不充沛的情況下，往往是以靜儲量為主。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，長期排水和采掘范圍不斷擴大，靜儲

12、量不斷被消耗，動儲量的比例就相對增加。 開采位于海、河，湖泊、水庫、池塘等地表水體影響范圍內(nèi)的煤層時，在某種情況下，這些水便會流入坑道成為礦井涌水的水源。 地表水能否進入井下，主要取決于巷道水體的遠(yuǎn)近和水體與巷道之間的地層及構(gòu)造，其次是所采用的開采方法。 我國華北與華南有許多煤田分布在山區(qū)邊緣，礦區(qū)中常有小河和湖泊分布，它們多處于滲透良好的砂、礫石層之上，這是地表水體下滲的有利條件。既使是季節(jié)性河流，旱季雖然地表斷流，但沖積層中地下逕流卻依然存在，仍然起到補給基巖含水層的作用。 大氣降水是很多礦井涌水的經(jīng)常補給水源之一。大氣降水的滲入量，與該地區(qū)的氣候、地形、巖石性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造等因素有關(guān)。當(dāng)其

13、成為礦井涌水水源時，有如下規(guī)律， (1)礦井涌水的程度與地區(qū)降水量大小、降水性質(zhì)、強度和延續(xù)時間有相應(yīng)關(guān)系，降水量大和長時間降水對滲入有利，因此礦井涌水量也大。一般來說，我國南方礦區(qū)受降水的影響要大于北方的礦區(qū)。 (2)礦井涌水量隨氣候具有明顯的季節(jié)性變化，但涌水量出現(xiàn)高峰的時間則往往比雨季后延。 (3)大氣降水的滲入量隨開采深度的增加而減少，即同一礦井不同的開采深度差別很大。 當(dāng)井下采掘工作面接近古代小窯或現(xiàn)在已停止排水的舊巷道時，它們的積水就可成為礦井涌水的水源。這種水源涌水時的特點是： (1)在短促的時間內(nèi)可以有大量的水涌入礦井，來勢猛，具有很大的破壞性。 (2)水中含有大量的硫酸根離子

14、，具有腐蝕性，容易損壞井下設(shè)備。 (3)當(dāng)其與其他水源無聯(lián)系時，則易于疏干，若與其他水源有聯(lián)系時，則可造成量大而穩(wěn)定的涌水，危害較大。 上述是幾種常見的主要水源。在實踐中常有由一種水源起主導(dǎo)作用而多種水源混合的涌水事例。因此，在編制探放水工程設(shè)計中，在分析礦井涌水水源時，必須要充分做好調(diào)查研究，找出它們的主次關(guān)系。 水源和涌水通道是構(gòu)成礦井涌水的兩個方面。涌水通道分為以下三種： (一)巖層的孔隙 單純的孔隙水，只有在煤層圍巖是大顆粒的松散巖層并有固定的強大的補給水源圍巖本身是飽和的流砂層時，才能譴成災(zāi)害性的突水。 (二)巖層的裂隙 巖層的風(fēng)化裂隙、成巖裂隙，構(gòu)造裂隙都能構(gòu)成礦井涌水的通道。對礦

15、井涌水具有普遍而嚴(yán)重威脅的是構(gòu)造裂隙(斷裂)，其中包括各種節(jié)理、斷層和巨大的斷裂破碎帶。當(dāng)掘工作面接近或相遇這些不同數(shù)量、不同性質(zhì)、不同規(guī)模和不同時期所形成 的構(gòu)造斷裂，與它們有關(guān)的水源則往往會通過它們導(dǎo)入井下，造成水災(zāi)，而遇見最多、危險性最大是各種中、小型斷裂。l 表表6-2-1 斷裂帶透水類型劃分表斷裂帶透水類型劃分表1隔 水 的斷 裂 帶1.天然隔水開采后仍然隔水2.天然隔水開采后仍然透水的透 水 的斷 裂 帶1.與其他水源無聯(lián)系1)本身透水2)本身及兩側(cè)皆透水2.與其他水源有聯(lián)系有垂直水力聯(lián)系有水平水力聯(lián)系垂直,水平聯(lián)系皆有 各類型水文地質(zhì)特點概述如下(表62-1)： 第1類：隔水的斷

16、裂帶，主要是指斷裂帶本身及其兩側(cè)的含水層無水力聯(lián)系而言。開采后的表現(xiàn)可分為兩種： (1)開采后仍能起隔水作用的。 (2)開采后透水的；指開采后在靜水壓力和礦山壓力作用下，促進斷裂帶進一步破或因其中的疏散填物被沖蝕掉而變?yōu)橥杆?。即開采過后一段時間，始發(fā)生底鼓、破、塌幫、繼之發(fā)生“遲到”突水。 第類：透水的斷裂帶多數(shù)是張性和張扭性裂，少數(shù)是壓性和壓扭性斷裂。根據(jù)是否有補給水源，又可分為兩種： (1)與其他水源無聯(lián)系的：由于它不與固定水源(巨大含水層、老空水、地表水體等）相聯(lián)系，而成為孤立的含水?dāng)嗔褞?。這種水可以有巨大的水頭壓力，但一般水的儲量大。如發(fā)生突然涌水，通常是開始水量大，以后逐漸減少甚至干

17、涸，對采礦工作無多大向，一般不需采取復(fù)雜的措施。在這類斷裂帶中，有的是斷層帶本身透水，有的斷層本身及其一側(cè)或兩側(cè)破碎帶皆透水。它們在透水后的動態(tài)變化規(guī)律是一樣的，但在防探水工上則有差別。 (2)與其他水源有聯(lián)系的：這種與其他水源有聯(lián)系的含水?dāng)嗔褞?，一旦造成礦井突水，水量大而穩(wěn)定，不易疏干，常常造成淹井事故。 這種空隙主要是由碳酸鹽類巖石溶蝕而成。從細(xì)小的溶孔到巨大的溶洞，彼此連通或單獨存在，其中可賦存大量的水或勾通其他水源，當(dāng)巷道接近或揭露它們時，易造成災(zāi)害性沖潰。 巖溶一般沿斷裂帶、節(jié)理裂隙及層面裂隙發(fā)育，多分布于含水層的淺部及頂部+隨著深度的增加而逐漸減弱。 (四)人工作用對礦井涌水條件的

18、影響1舊鉆孔 未封閉或封閉不良的舊鉆孔勾通采掘工作面頂，底板含水層或地表水的通道，采掘中遇到或接近(一般35m)時，會發(fā)生涌水或造成淹井事故。 2礦井長期排水 礦井長期排水的水源有以下幾種情況； (1)涉及新水源。由于長期排水，降落漏斗必然逐漸向外擴展，而涉及到新的水源。 (2)引起地面沉降、開裂、塌陷。長期排水造成地面沉降開裂、塌陷，產(chǎn)生井泉 干涸、河水倒灌現(xiàn)象，使礦井下涌水量急劇增加。 (3)采礦活動。采空后造成隔水層的破壞。 探放水工程設(shè)計編制前；除收集設(shè)計地段的水源和涌水通道的資料外，還要對設(shè)計地段的涌水量進行正確預(yù)計，它是編制探放水工程設(shè)計及采取有關(guān)安全技術(shù)措施的主要依據(jù)。 預(yù)計涌水

19、量資料由礦井水文地質(zhì)人員提供。簡要說明水文地質(zhì)影響條件、參數(shù)的合理確定及計算方法和公式選用的可靠性程度。 礦井涌水量預(yù)計是礦井探放水工程設(shè)計的重要依據(jù)之一。 礦井涌水量的計算方法很多，歸納起來大致可分為三類，即水動力學(xué)法、統(tǒng)計法和模型模似法(表6-2-2)，而每一類方法還可以進一步細(xì)分為若干種方法。由于各種方法適用條件不盡相同，因而解決具體問題時，應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)條件的復(fù)雜程度、實際資料情況及經(jīng)濟合理性等因素綜合考慮，選擇一種較好的方法，也可以選擇幾種方法，以便互相驗證對比。目前，實際常用統(tǒng)計法計算，如曲線法(Q-S)和水文地質(zhì)比擬法計算含水層量。對老空積水則采用一般體積系數(shù)法計算。 介紹穩(wěn)定流

20、基本公式：水平巷道涌水量計算公式承壓水潛水完整型計算公式：單巷 雙巷 )(2)2(2適用一側(cè)進水條件RhMMHLKQ)()2(2適用兩側(cè)進水條件RhMMHLKQ)(2lglg)2(73.2)2(22件適用兩側(cè)及兩頭進水條BRhMMHKRhMMHLKQ)(2)2(111條件適用雙巷道各一側(cè)進水RMMSLKQ2222)2(RMMSLKQ式中 Q水平巷道涌水量， L水平巷道長度， 類別具體方法適用條件水動力學(xué)法解析法邊界條件簡單的含水層;均質(zhì)各向同性;一維,二維穩(wěn)定或非穩(wěn)定問題;承壓流動或滿足裘布依假設(shè)的無壓流動數(shù)值法邊界條件簡單或復(fù)雜的含水層;均質(zhì)或非均質(zhì)各向同性或各向異性介質(zhì);一維,二維,三維穩(wěn)

21、定或非穩(wěn)定問題;承壓流動,無壓流動或二者并舉的流動統(tǒng)計法Q-S曲線法需三個或三個以上的穩(wěn)定階梯流量和降深資料;一般只能在小范圍內(nèi)下推流量或降深水文地質(zhì)比擬法只能用水文地質(zhì)條件相類似的礦區(qū)相關(guān)分析法需較多的相關(guān)變量數(shù)據(jù)均衡法只能用來粗略估計水量,一般作為輔助方法模型模擬法砂槽模型主要用于研究井流,觀測流動現(xiàn)象,驗證理論公式水電模擬邊界條件簡單或復(fù)雜的含水層;主要是均質(zhì)各向同性;一維承壓穩(wěn)定或無壓非穩(wěn)定問題; 二維承壓穩(wěn)定電力積分儀邊界條件簡單或復(fù)雜的含水層;均質(zhì)或非均質(zhì)各向同性或各向異性介質(zhì);一維,二維,三維穩(wěn)定或非穩(wěn)定問題; 二維承壓穩(wěn)定問題水力積分法邊界條件簡單或復(fù)雜的含水層;均質(zhì)或非均質(zhì)各

22、向同性或各向異性介質(zhì);一維,二維穩(wěn)定或非穩(wěn)定問題;承壓或無壓流動潛水:承壓水:潛水-承壓水:式中 Q預(yù)計的礦井涌水量， K-潛水含水層的厚度或承壓含水層的水頭 高度(從巷道底算起)， M承壓含水層的厚度， h巷道內(nèi)的水柱高度 002200lglg366. 1lglg)2(366. 1rRhHKQrRSSHKQ或0000lglg)(72.2lglg73.2rRhHHKQrRSMKQ或0022lglg2366. 1rRhMHMKQ S由于礦井排水所產(chǎn)生的水位降低值; R0 礦井排水的引用影響半徑,R0=R+r; r 假想的大井的半徑; R含水層抽水時得出的影響半徑 2.統(tǒng)計法 1) Q-S曲線法.

23、Q-S曲線法見表6-2-3. 判別經(jīng)驗方程類型曲度法;用量曲線Q=f(S)的曲度值來判別曲線類型.曲度值n可由下式求得: 當(dāng)n=1時,為直線型; 當(dāng)1n2時,為對數(shù)型; 當(dāng)n294.199510498.0665 104 294.1995 10498.06651042016141. 21.6294.199510498.0665 104 294.1995 10498.06651042014100.71.2294.199510498.0665 104 294.1995 10498.0665104181210294.199510498.0665 104 294.1995 10498.066510416

24、108表表6-2-6 6-2-6 淄博礦區(qū)經(jīng)驗數(shù)據(jù)表淄博礦區(qū)經(jīng)驗數(shù)據(jù)表 幫距:探放鉆孔每組一般不少于三個，一個為中心跟，另兩個為外斜眼，與巷道中線 呈一定角度的扇形布置。中心眼終點與外斜眼終點之間的距離稱為幫距。幫距一般應(yīng)等于超前距，有時可略比超前距小12m。 鉆孔密度：是指掘進允許到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，一般應(yīng)小于老空老巷的寬度。例如老空老巷巷寬3m，則巷道允許掘進終點鉆孔間距最大不得超過3m。有時為了減少工程量可在允許掘進距離內(nèi)用小電鉆補探，以保證不打漏積水的老空老巷。 l 4探水鉆孔布置方式的設(shè)計 探水效果的好壞與鉆孔布置方式有很大關(guān)系。在布置探水鉆

25、孔時必須注意兩個問題；一要確保安全，二要既保證工作效果又要使工作量最小。 探水鉆孔布置從平面上看，一般常布置成扇形和半扇形。上山巷道內(nèi)常布置成扇形，傾斜煤層平巷掘進時常布置成半扇形。扇形和半扇形布置又分為“大夾角”扇形布置和“小夾角”扇形布置，如運用得當(dāng)，兩種形式都可以取得良好的效果。 (1) “大夾角”扇形布置。傾斜煤層煤厚小于2m時，上山掘進應(yīng)呈扇形布置，兩 側(cè)各布置23組鉆孔，每組l一2個孔， 中間沿巷道前進方向一組，每組鉆孔之間的夾角7-15,如圖6-2-3所示。 煤厚大于2m的傾斜煤層，上山掘進鉆孔的布置與上述一樣，每組鉆孔夾角715 。由于煤厚增大，每組鉆孔的孔數(shù)不得少于3個。其中

26、應(yīng)包括有見底板和見頂板的鉆孔，以保證不漏掉垂直方向上的積水空硐。如圖6-2-4所示。 傾斜煤層平巷掘進時，探水鉆孔呈半扇形布置34組，鉆孔夾角7-15。煤厚小于2m時，每組施工12個孔。如圖6-25a、b所示，煤厚大于2m時，每組不得少于3個鉆孔， 如圖6-2-5c所示。 厚煤層沿頂板掘進的全煤巷道，每組鉆孔中除一個鉆孔平行煤層頂板外，其余各鉆孔應(yīng)依次向下傾斜，并至少有一個鉆孔見底板，如圖6-2-6所示。沿煤層底板掘進的全煤巷道，鉆孔在剖面的布置和沿頂板掘進的相反，如圖6-2-7所示。 在薄煤層中有時施工小斷面巷道，不打破煤層頂?shù)装?，巷道低矮，無法安裝大鉆機，此時可用小鉆機探水，其鉆孔布置方向

27、，角度、鉆孔組數(shù)及每組孔數(shù)確定的方法和大鉆機探水相同。如使用小電鉆帶動的活節(jié)麻花鉆方法探水，釬子總長應(yīng)超過12m。 如管理得當(dāng)，設(shè)計合理，長釬子探水比大鉆機探水更為安全經(jīng)濟. 這種“大夾角”的鉆孔布置方法，控制的范圍大，但易打漏積水的老硐，為確保掘進安全，必須以小電鉆提前補探，補探方法如圖6-2-8所示，小電鉆補探超前距不得小于2m. 所謂“小夾角”即兩組鉆孔之間的夾角較“大夾角”要小，一般在1-3之間。用“小夾角布置鉆孔探水，一般在巷道正前方不易漏探小積水硐子，因而允許掘進距離可以加長，提高工效。 “小夾角”探水鉆孔布置一般也是順巷，道前進方向布置一組，兩側(cè)各2-3組，每組鉆孔間夾角為1-3

28、，每組鉆孔數(shù)要求與“大夾角”鉆孔數(shù)相同。但當(dāng)探水深度小時，兩側(cè)控制范圍(幫距)較小，因而在探水起點附近的兩幫；形成盲區(qū)(未探清的區(qū)域)，為此應(yīng)設(shè)計小電鉆補探。補探的孔深及密度，以保證一定的幫距，不漏掉兩側(cè)的小洞子為依據(jù)，視具體情況而定。 (3)探水施工。不論采用上述那種方法探水，都必須根據(jù)巷道的方向及煤層產(chǎn)狀,事先換算好鉆孔水平夾角、方位角，傾(仰)角和鉆孔深度，以便施工。而后根據(jù)實際施工情況，確定允許掘進距離和小電鉆補探鉆孔的技術(shù)要求，最后填寫允許掘進通知單。探水后的允許掘進通知單由防探水技術(shù)人員整理探水鉆孔資料后填寫，其內(nèi)容包括：鉆探情、況、鉆探工程平面圖、剖面圖及允許掘進距離、注意事項等

29、，一式三份。填寫后由防探水技術(shù)人員、巷道施工單位、安全檢查部門及礦總工程師審批后執(zhí)行。 探斷層水、強含水層水及其他可疑水源的方法與探老空水相同；但探水鉆孔的孔數(shù)較探老空水的孔數(shù)要少。 探斷層水的鉆孔往往與探斷層構(gòu)造的鉆孔結(jié)合起來，在探明斷層的位置、產(chǎn)狀要素，斷層帶寬度的同時，著重查明斷層帶的含水情況、含水層的接觸關(guān)系和水力聯(lián)通情況，靜水壓力和涌水量大小，以達到一孔多用的目的。例如在正斷層上盤巷道內(nèi)探下盤含水層的鉆孔，可布置在上盤巷道內(nèi)，選擇適當(dāng)?shù)攸c，向下盤的含水層打鉆孔。如圖6-29所示。 斷層水探明后，應(yīng)根據(jù)水的來源、水壓和水量采取不同措施。若斷層水來自強含水層)則要注意封閉好鉆孔，按規(guī)定留

30、設(shè)煤柱，已進入煤柱的巷道要加以充填或封閉。若斷層含水性不強，可考慮放水疏干。 探強含水層及其他可疑水源的方法也與探老空水類似。綜上所述探水方式見表627 在探明老窯老空水的確切位置之后，根據(jù)其靜儲量和動儲量的大小、巷道排水能力、礦井實際排水能力、生產(chǎn)銜接允許的放水期限以及地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，來設(shè)計放水鉆孔。 一、鉆孔孔徑的設(shè)計 放水鉆孔孔徑的大小，應(yīng)根據(jù)煤層的堅實程度，放水孔深度等因素來確定。如煤層堅實系數(shù)較大、鉆孔較深，可選用稍大一點的孔徑，反之則應(yīng)選用較小的孔徑。在生產(chǎn)實踐中常采用的孔徑為42mm，54mm、75mm，一般不超過75mm，以免因流速過高，沖跨煤柱，這種探放水鉆孔的鉆孔結(jié)構(gòu)一

31、般都很簡單，開孔孔徑較大，常為150mm，封固孔口管后，一個孔徑打到底。 二、鉆孔孔數(shù)的計算 1。單孔出水量的估算 單孔出水量可用下式進行估算： 式中 q單孔出水量，m3s， C流量系數(shù)，其大小與孔壁的粗糙程度、孔 徑大小、鉆孔的長度等因素有關(guān)，可由試驗得出，無資料時可用0. 6一0.62; 鉆孔的斷面積，m2， g一重力加速度，98ms2， H鉆孔出口處水頭高度，m。gHCq2 由于放水時該數(shù)是個不斷變小的值，屬于非穩(wěn)定流狀態(tài)，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4045。 2最大放水量(Qmax)的計算 最大放水量可用下式計算 :式中 Qmax最大放水量，m3s W靜儲

32、量，m3， t允許放水期限，s， Qd動儲量，m3s。dQtWQmax 3鉆孔的孔數(shù)(N)用下式計算 N=Q/q式中 N放水鉆孔孔數(shù)， Q老窯老空積水總儲量，m3，即放水量， q單孔出水量，m3s。 l在探放水工作中，一般水量和水壓不大時；積水可通過探水鉆孑l直接放出。但遇探放水量和水壓較大的積水區(qū)或強含水層時，為了保證安全生產(chǎn)，達到有計劃的放水和收集有關(guān)放水資料的目的，必須安裝專門的孔口管。 l 孔口管的安裝必須固定在巖石堅硬完整的地段。如果固定在疏松、破碎巖層內(nèi)，一旦揭露含水層，孔口管就會跑水，如果水壓大，會使孔口管崩脫，失去控制水量的作用。 孔口管施工時，一般都是先用大口徑鉆頭開孔至一定

33、深度(一般根據(jù)水壓大小而定)，下套管后，在管外圍灌注水泥，待水泥凝固后再用較小直徑的鉆頭在套管內(nèi)鉆進，直至鉆透老空(或含水層)，然后退出鉆具，在孔口管外露部分裝上壓力表、水閥門和導(dǎo)水管等，如圖6-2-10和圖6-2-11所示。 受水害威脅的地區(qū)，必須與掘進施工管理相配合，才能取得良好的防探水效果。 一、雙巷掘進交叉探水 上山巷道掘進因積水區(qū)在上方，巷道三面受水威脅，一般應(yīng)采用雙巷兩條上山)掘進交叉探水，如圖6-2-12所示。雙巷之間隔一定距離(采礦設(shè)計確定的上山間距，一般約50m左右)掘一聯(lián)絡(luò)巷，作為安全躲避地點。探水鉆孔布置應(yīng)呈扇形。而其探水程序一般是：甲探水，乙掘進，乙探水，甲掘進，如此輪

34、番探水和掘進，直至探水結(jié)束，巷道到達設(shè)計終點。 在傾斜煤層中平巷掘進時，一般是用上方巷道超前探水，探水鉆孔布宜成扇形，如圖6-2-13所示。 三、平巷和上山互相配合探水 在同一煤層內(nèi)，上方施工水平巷道，下方向上掘上山，應(yīng)先探水掘進平巷，然后再施工上山。這樣既減少上山掘進的危險性，又減少上山掘進時的探水工程量，如圖6-2-14所示。 四、下山巷道掘進 除防止迎頭或兩幫來水外,還應(yīng)特別注意后面來水.當(dāng)山上巷道水害未消除或正在探水、下山巷道應(yīng)停止前進，以保證安全，等水害威脅消除后再繼續(xù)進行，如圖6-2-15所示。 在水壓高、水量大，煤層松軟、節(jié)理發(fā)育的情況下，在煤層中打鉆探水很不安全， 可采用下述方

35、法探水： (1)掘?qū)ｉT探水石門，如圖6-2-16 所示。 (2)砌隔水墻；在墻外探水，如圖6-2-17所示。 (3)隔層探水，當(dāng)煤層間距大于20m，相鄰煤層又有探水和排水條件時，可采用隔層向上方打探水孔，如圖6-2-18所示。 探放水作業(yè)是直接與水害作斗爭，不僅直接關(guān)系到探放水人員的安全，也關(guān)系到探放水周圍地區(qū)甚至整個礦井的安全。所以施工中應(yīng)嚴(yán)格遵守下列規(guī)定： 1)堅持有疑必探，先探后掘的探放水原則。探水或接近積水地區(qū)的掘進或排放被淹井巷的積水，都必須編制探放水工程設(shè)計與對沼氣等其他有害氣體防治的安全措施，并報礦總工程師批準(zhǔn)。 對探水鉆孔的布置和超前距離，應(yīng)根據(jù)水頭高度、煤巖層厚度和硬度等在探

36、放水工程設(shè)計中作出具體規(guī)定。 探放水工作必須明確專人負(fù)責(zé)。 2)采掘工作面遇到下列情況之一時，必須探水，確認(rèn)無水害后，方可前進： (1)接近水淹的井巷、老空、老窯或小煤礦時， (2)接近水文地質(zhì)復(fù)雜的區(qū)域，并有出水征兆時， (3)接近含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬?、溶洞和陷落柱時， (4)打開隔離煤柱放水時， (5)接近可能同河流、湖泊、水庫、蓄水池、水井等相通的斷層破碎帶時， (6)接近有出水可能的鉆孔時， (7)接近有水或稀泥的灌漿區(qū)時， (8)接近其他可能出水地區(qū)時。 3)在煤系底部有強巖溶承壓含水層的礦井中，開采煤層距其含水層較近，在回采前，必須采用物探、鉆探等方法，探測回采工作面內(nèi)部是否有導(dǎo)水的隱

37、伏陷落柱和斷裂構(gòu)造，以便預(yù)先采取措施，防止突水。 4)在安裝鉆機探水前，必須遵守下列規(guī)定； (1)加強鉆孔附近的巷道支護，背好頂幫，并在工作面迎頭打好堅固的支柱和攔板， (2)清理巷道浮煤，挖好排水溝， (3)在打鉆地點或其附近安設(shè)專用電話 (4)確定主要探水孔的位置時，應(yīng)由測量和探水負(fù)責(zé)人親臨現(xiàn)場，共同確定鉆孔方位、傾角、孔數(shù)和孔深； 5)預(yù)計水壓較大的地區(qū)，正式探水鉆進前，必須先安好孔口管和控制閘門?？卓诠艿拈L度，應(yīng)根據(jù)水壓和圍巖性質(zhì)在探放水工程設(shè)計中明確規(guī)定。孔口管與孔壁之間，必須灌注水泥漿固定，待水泥漿。凝固后進行掃孔，掃孔后必須、進行耐壓試驗，達到能承受設(shè)計水壓后，方準(zhǔn)繼續(xù)鉆進。特別危險地區(qū)，還應(yīng)預(yù)先采取開掘安全躲避洞，規(guī)定撤人的避災(zāi)路線等安全措施。 6)鉆進時，發(fā)現(xiàn)煤巖石松軟、片幫、來壓或在鉆跟中水壓、水量突然增大，以及有頂鉆等異常時，必須停止鉆進，但不得拔出鉆桿，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。 7)鉆孔接近老空，預(yù)計可能有沼氣或其他有害氣體涌出時，必須有瓦斯檢查員或礦山救護隊在現(xiàn)場值班，檢查空氣成分。如果沼氣或其他有害氣體超過煤礦安全規(guī)程規(guī)定時，必須立即停止打鉆，切斷電源，撤出人員，并報告礦調(diào)度室，采取措施，進行處理。 8)鉆