XX煤矿+1250轨道石门掘进工作面探放水设计及安全技术措施

编号：掘防水1104XX煤矿+1250轨道石门掘进工作面探放水设计及安全技术措施编 制: 生产技术部 总 工 程 师： 矿 长： 编 制 时 间: 2012年3月7日 修 改 时 间： 2012年 月 日目 录 第一章 前沿部分第一节 、工程概况8第二节、地面相对位置及邻近采区开采情况.8第三节、矿区地层.9第四节 煤层及煤质.11第五节、矿井水文地质.12第六节、 区域、局部探放水措施及设备18第七节 巷道布置及支护说明25第二章 探放水设计第一节、概况26第二节、探放水设计26一、逢掘必探的日常工作（预测预报）.26二、局部探放水设计（警戒线后的探放水设计）28第三章 探放水安全技术措施第一节、安装探水钻机前的技术要求33第二节、探放水前的准备工作33第三节、探水施工中的技术要求34第四节、放水的技术要求35第五节、放水注意事项探放水安全注意事项36第六节、探放水的安全技术措施.41第七节、 探放水孔验收制度.42第八节、 探放水汇报制度.42审 批 会 签 表施工单位：审批意见：部门生产技术部通风安全部机电运输部调度室签名日期部门生产矿长安全矿长机电矿长总工程师签名日期+1250轨道石门掘进工作面探放水设计及安全技术措施学习和考试记录 负责人： 传达人： 班次：贯彻时间听传达人贯彻时间听传达人年月日姓名成绩签字年月日姓名成绩签字+1250轨道石门掘进工作面探放水设计及安全技术措施复查记录作业规程名称施工单位复查时间参加复查人员签字一、存在主要问题： 二、处理意见：第一章 前沿部分第一节 工程概况1、工程名称：+1250轨道石门2、巷道设计长度,服务年限：设计长度约230米,服务年限为矿井服务年限。3、工程用途：矿井通风、运输、行人。4、巷道位置：+1250轨道石门根据设计方案要求按设计图施工，作为矿井通风、运输、行人使用。5、预计开竣工时间：本掘进工作面预计2012年3月1日开工，预计2012年4 月5日完工。6、巷道坡度：357、穿层掘进。第二节 地面相对位置及邻近采区开采情况一巷道井上下标高：地面标高+1350m+1375m，井下标高+1250.2m+1250.89m。二地面位置：+1250轨道石门地面对应高山，距离地表104.8-124.11米，无水体及建筑物,对井下开采影响甚微。三井下位置及四邻采掘情况: 本巷西面为XX煤矿11901采煤工作面（未布置）及1250轨道石门（正布置）。第三节、矿区地层1、地质构造及特征1、地层、煤系地层及含煤性1）地层矿区出露地层为上二叠系上统龙潭组（P3l）、三叠系下统永宁镇组（T1yn）及三叠系下统夜郎组（T1y）第四系。自新至老简述如下：（1）第四系（Q）：主要分布于沟谷及缓坡地带。由残坡积物、塌积物（粘土、亚粘土及岩块、碎石等）组成。厚05m左右。（2）三叠系下统永宁镇组（T1yn）：岩性为浅灰色灰岩、泥灰岩、白云岩容塌角砾，夹紫色、黄色粉砂岩、细砂岩。与下伏地层夜郎组呈平行假整合接触。本组厚310m。（3）三叠系下统夜郎组（T1y）：上部为紫红色钙质粘土岩、页岩，中部为灰色、浅灰色中至厚层灰岩，下部为黄褐色、土黄色钙质粘土岩夹薄层泥灰岩，平均厚度220m。（4）二叠系上统龙潭组（P3l）：为区内的含煤系地层，主要为灰深灰色、灰黑色粉砂岩、细砂岩、粉砂质粘土岩、炭质粘土岩、粘土岩、薄层灰岩、泥灰岩，厚度约500511m。含煤1033层。可采和局部可采24层。矿区有可采厚度的煤层为4层，即C7、C18、C19、C20。2）煤系地层及含煤性本矿含煤地层为二叠系上统龙潭组，平均总厚511m，含煤33层，平均总厚为14.80m，含煤系数为2.9%，含煤地层特征明显，标志层稳定，主要煤层易于对比。可采煤层4层（C20、C19、C18、C7），平均总厚约6.9m。由上至下为C20、C19、C18、C7煤层，各可采煤层特征如下：C20煤层：以亮型和半亮型为主，黑色，多呈片状或薄层状，位于龙潭组（P3l）上部上距飞仙关组底界，煤层变化不大，煤层产状与地层产状一致，煤层顺层产出。倾向东南105，倾角约为28，煤层厚度1.301.70m，平均1.50m，无夹矸。围岩界线清楚，结构单一。C19煤层：以亮型和半亮型为主，黑色，多呈片状或薄层状，位于龙潭组（P3l2）第二段中部，煤层变化不大，煤层产状与地层产状一致，煤层顺层产出，上距C20号煤层约这66m。倾向东105，倾角28，煤层厚度1.451.70m，平均1.6m；无夹矸。围岩界线清楚，结构简单一。C18煤层：以亮型和半亮型为主，黑色，多呈片状或薄层状，位于龙潭组（P3l2）第二段底部，煤层变化不大，煤层产状与地层产状一致，煤层顺层产出，上距C19号煤层约这52m。倾向东南105，倾角28，煤层厚度1.701.90m，平均1.80m，无夹矸。围岩界线清楚，结构简单。C7煤层：以暗为主，黑色，位于龙潭组（P3l1）第一段。煤层变化不大，煤层产状与地层产状一致，煤层顺层产出，上距C18号煤层约这93m，倾向东南105，倾角28，煤层厚度1.702.50m，平均2.00m，煤层含夹矸。夹矸岩性为炭质粘土岩，厚度不稳定，有时尖灭，总厚010cm。围岩界线清楚，结构较复杂。2、煤系地层走向、倾向、倾角及其变化规律矿区位于六枝向斜北东翼，构造简单，为一单斜构造，地层总体走向北东南西，倾向南东105107，地层倾角较陡，倾角2731。局部见小的挠曲现象,对矿区内煤层开采影响不大,地质构造属中等复杂类型。3、断层、褶曲、陷落柱、剥蚀带发育情况及其分布规律（1）断层目前掌握的地质资料，未发现断层。（2）褶曲本矿区除局部见小的挠曲现象外，总体来看为简单的单斜构造，地层产状变化不大。（3）陷落柱目前掌握的地质资料，未发现陷落柱。（4）剥蚀带发育情况及其分布规律目前掌握的地质资料，未发现剥蚀带。4、火成岩倾入情况根据勘探地质报告，井田范围内至目前止尚未发现火成岩侵入的构造形态。5、构造类型综上所述，井田内地质构造复杂程度属中等复杂类型。第四节 煤层及煤质1、煤层本矿含煤地层为二叠系上统龙潭组，平均总厚511m，含煤33层，平均总厚为14.80m，含煤系数为2.9%，含煤地层特征明显，标志层稳定，主要煤层易于对比。可采煤层4层（C20、C19、C18、C7），平均总厚约6.9m。可采煤层特征见表2-1-1。表2-1-1 可采煤层特征表煤层编号煤层稳定性厚度（m）层间距（m）倾角（）结构顶底板岩性C20稳定1.3-1.7距C19顶板66m28简单,无夹矸顶板为粘土岩，底板细砂岩1.5C19稳定1.45-1.7距C18顶板约52m28简单,无夹矸顶板为粘土岩，底板细砂岩1.6C18稳定1.7-1.9距C7顶板约93m28简单,无夹矸顶板为粘土岩，底板细砂岩1.8C7稳定1.3-1.728复杂,夹矸0-10cm顶板为粘土岩，底板细砂岩2.02、煤层露头（含隐露头）及风氧化带情况根据XX核实报告介绍：煤层风（氧）化带呈垂向分带，其深度受水面、岩性、构造、地貌等因素制约，垂深一般2030m，矿体及围岩风化强烈，铁染现象普遍，原岩颜色由灰色、深灰色等变为土黄、褐黄、砖红等杂色，岩石中含有黄铁矿、自然砷等表生矿物。氧化带以下，垂深一般在020m为混合带，基本保留了其原岩的结构构造特点，黄铁矿等含铁矿物已大部转变为褐铁矿，煤层呈半风化近黑色、灰黑色等。混合带以下均属于原生带。煤层保持原有的颜色和结构构造，靠近混合带附近可见少量褐铁矿。第五节、矿井水文地质一、水文地质情况1、水文地质概况XX煤矿区行政区划属XX乡管辖。地处贵州高原中部，面积1.8808km2。故该区属乌江水系三岔河流域。区内无河流，但溪沟发育，沟水变化幅度大，雨季暴涨，枯季流量小甚至干枯，流量大小也主要受大气降水的控制。在井田中部及北部边界外围附近，分别发育一条相对本区最大的山区雨源型季节性溪沟，总体自西向东穿越或绕经井田并在评估边界北东部附近交汇延伸出评估区。因此，整个评估区内斜坡上沟谷中的大气降水沿冲沟向斜坡下部排泄，汇集于上述两条溪沟中。溪流多具季节性，其水源主要来自大气降水、山泉及矿山的矿坑抽排水，沽水期流量约1.53.5L/s，丰水期流量相对较大，属山区雨型溪流，流量主要受大气降水的控制，总体呈基流水、流程短、季节性流量变化大的源头性水流特征。2、地层富水性地层富水性与岩性、构造、地形、地貌等因素有关，其中岩性对地层的富水性起主导作用，根据评估区出露的地层岩性及含水介质特征可将评估区的地下水分为碳酸盐岩岩溶裂隙及管道水、基岩裂隙水和松散岩类孔隙水三种类型。 1）碳酸盐岩溶裂隙、管道水：下三叠统夜朗组(T1y)和其上部永宁镇组(T1yn)与茅口组(P2m)灰色中至厚层灰岩是地下水发育富集良好含水层，由于地表岩溶裂隙、溶斗、溶洞及地面陷落发育，地下水活动性较强，因此，含溶洞裂隙水，其富水性中等至强。 2）基岩裂隙水：基岩裂隙水赋存于龙潭组(P3l)、夜朗组(T1y)及永宁镇组(T1yn )等泥岩、砂页岩、粉砂岩、砂质泥岩及砂岩的风化节理裂隙中，由于地下水埋藏浅，其富水性较弱，深部中、微风化岩石中节理裂隙又不发育，为相对隔水层。 3）松散岩类孔隙水：主要为第四系(Q)坡积物、残积物，分布于沟谷、缓坡及山麓地带，形成覆盖面大的孔隙含水层，厚05m，由大气降水直接补给。富水性和含水性弱。3、断层水文地质特征储量核实报告未提及本区断层情况，在今后的开采过程中可能会遇见断层及派生的裂隙，因此可能存在一定量的断层水、裂隙水并相互沟通，断层水、节理裂隙水进入矿坑，对矿山开采有一定的影响，在开采过程中应加以注意。4、小煤矿、老窑水文地质特征当地小煤矿开采历史悠久，小煤矿大多是利用冬春农闲时自采自用。矿区内煤层倾角较大,由于受水、通风等限制，一般开采巷道不长，个别点可达250m。各可采煤层均有老窑。二十世纪八十年代开始，特别是九十年代，小煤矿滥采乱挖现象较普遍。经近几年的清理、整顿，关停了部分不具备生产条件的小煤矿，情况有所好转。本次设计利用的地质报告图纸中尚有未圈出的老窑开采范围，因此矿井必须补作该方面的工作，必须立即弄清老窑开采下限标高及积水情况，并标绘在矿井井上下对照图和采掘工程平面图上，要注意探放水工作，特别是在采空区或老窑附近采煤时，要采取“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采、有掘必探、有疑必停”的原则，采取有针对性的探放水措施，防止采空区积水及老窑积水的突然涌出。5、地下水、地表水动态变化本区地表水、地下水受大气降水补给，其流量、水质变化均与降水的季节和强度相对应，雨季流量增大，矿化度减少，枯季则相反。地下水以泉或分散流形式补给溪沟，各含水层无直接的水力联系，且地下水动态变化显著，周期性较明显，并具滞后现象。区内第四系含水层和地表水流补给煤系地层中，沿裂隙顺岩层由高向低迳流，排泄到区内老窑和矿井等空间，也可以泉点形式排出地面。6、矿床充水因素分析（1）直接充水水源矿坑充水水源有3种，其中大气降水、老窑积水是矿井充水的主要因素，次为地下水。地下水：地下水是矿坑的直接充水水源。当矿山主井揭露或通过含水层时，地下水就会立即涌入矿坑。主井揭穿含水层厚度愈大，矿坑的涌水量就愈大。地表水：因矿区开采标高大部分高于地表水水位以下，小溪距矿区较近，断裂是地表水下渗导流的主要通道，雨季地表水渗入是主要影响因素。民采废硐积水：由于废硐长年不排水，贮有大量积水，直接或间接地增大矿井涌水量，特别是在雨季，大气降水通过小煤窑而进入井下，使矿井涌水量明显增大，有些小窑开采在山沟里，且开采深度大，积水较多，对矿井井下安全构成威胁。（3）充水途径人为采矿冒落裂隙未来的采煤活动将产生大量的采矿裂隙，这些人为裂隙也会沟通上覆含水层与含煤地层的水力联系，成为地下水活动的良好通道。断层破碎带煤层开采会受到断层充水的影响。因此，在断层附近开采时应按规程断层南东部要求留设足够的保安矿柱，防止断层水进入矿井。老窑采空区区内沿煤层露头线一带分布着大小不一、开采深度或深或浅的老窑，其废弃采面或巷道会成为老窑水、部分地表水进入矿井的通道。（4）矿床水文地质类型扩界、扩能后拟开采的煤大部分位于最低侵蚀基准面以下，地下水迳流速度快，交替循环良好，直接充水水源主要为夜朗组岩溶裂隙水及龙潭组裂隙水和老窑采空区积水、地表冲沟水，区域承压水也可能突入,故本矿区属于以裂隙岩溶充水为主，水文地质条件复杂程度为中等复杂。综上所述，本区水文地质类型属裂隙-岩溶充水矿床,水文地质条件属中等复杂类型。7、矿井涌水量预测根据初步掌握的水文地质资料，暂用水均法预算矿井涌水量。（1）计算公式：Q补=Aa1-3S/t1-3 Q储=Uv/t式中：Q补给量，储存量（t/d）a入渗系数A1-3县气象局19922001年十年平均雨季平均、雨季月最大平均降水量（mm）S矿区范围内大气降水在煤系地层中的补给面面积（m2）t1-3时间（d或h）u给水度（%）V疏干体积（m3）（V=SH，H为垂深）T疏干时间（2）参数采用a取0.15；A1、A2、A3分别取1.438m、0.219m、0.348m；S取2.60106；t1、t2、t3、分别取365、30、30；U取0.02；V=SH，S取2.20106，H取260m，t取25年9125d。（3）预算结果年平均涌水量：2789（t/d） 116（t/h）雨季平均涌水量：4100（t/d） 170（t/h）雨季月最大平均涌水量：5777（t/d） 241（t/h）井田内无抽水试验资料，不能进行准确的涌水量预算：在上述计算中引用六枝特区气象局提供的降水量数据，采用相对而言较为准确的水均衡法预算了矿井涌水量，所获数据仅供参考。8、矿井水文地质类型根据“储量核实报告”，矿床水文地质条件为二类二型。即为以裂隙充水为主的中等矿床。本设计按老窑、采空区等水位置、水量不明，煤矿防治水规定定性为复杂类型进行防治。二、矿井水文地质特点、水患类型及威胁程度分析、可能发生突水的地点和突水量预计1、矿井充水因素及水文地质类型（1）矿井充水因素充水因素包括充水水源，充水通道，充水方式三个因素，矿井直接充水水源来自主要充水层为含煤地层本身。间接充水水源主要是大气降水，矿区内含煤地段部分裸露，直接接受大气降水补给，其充水强度与季节和降水强度、持续时间有密切关系，以直接水源的形式涌入坑道。矿井充水通道主要为风化裂隙、构造破碎带及开采裂隙。属间接充水方式。矿井充水水源有顶板裂隙水，老窑水，老空水，现分述如下：1）顶板裂隙水：主要是矿井采掘活动中，从顶板裂隙进入矿井的水，主要充水来源为煤系地层的基岩裂隙水。2）老窑水，在煤层露头浅部，历史上造成的乱采烂挖留下的小煤窑、老煤窑均已灌水。矿井开采中应防范小窑水，老窑水的突发透水事故。3）老空区水：随着开采面积和深度的增加，浅部老空区水及上覆煤层老空区水可能导入井下，在矿井开采下伏煤层时应注意老空区水的危害。2、矿井水文地质类型井田水文地质条件为以裂隙充水为主的中等矿床；本设计按复杂类型进行设防。3、水患类型及威胁程度水患的主要威胁来自老窑水和老采空区积水、矿井本身的含水层。大气降水通过煤系地层层间裂隙下渗补给老窑及老采空区。矿坑突水的通道主要是断层、开采裂隙及未封闭（或封闭质量差）的钻孔。井田内无断层构造，钻孔封孔质量较好（据勘探报告：钻孔通过全孔质量验收后，采用425水泥，按1:0.6水砂比要求配制水泥砂浆，按照钻孔封闭设计要求对钻孔进行全孔封闭，封孔结束后，于孔口埋设永久性预制水泥标志桩，并标明了钻孔编号，终孔深度，开孔及终孔日期）。生产中必须防止巷道误穿老窑或老窑区，开采前必须将上部老窑及老空区积水疏干或留设保护煤柱。4、可能发生的突水地点和突水量预测从目前掌握的水文地质资料看，最有可能发生的突水地点即为浅部老窑积水。而对于老窑积水发生的突水量预测目前尚未掌握有关具体资料，需要做进一步工作。其它地点如含煤岩层本身含水，危险三、 区域、局部探放水措施及设备探水是指采矿过程中用超前勘探方法，查明采掘工作面顶底板、侧帮和前方的含水构造（包括陷落柱）、含水层、积水老窑等水体的具体位置、产状等，其目的是为有效的防治水害作好必要的准备。1、探放水原则坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”还必须做到“有疑必停”的探放水原则。2、探放水要求（1） 在矿井受水害威胁的区域，进行巷道掘进前，应当采用钻探、物探和化探等方法查清水文地质条件。地测机构应当提出水文地质情况分析报告，并提出水害防范措施，经矿井总工程师组织生产、安监和地测等有关单位审查批准后，方可进行施工。（2） 矿井工作面采煤前，应当采用物探、钻探、巷探和化探等方法查清工作面内断层、陷落柱和含水层（体）富水性等情况。地测机构应当提出专门水文地质情况报告，经矿井总工程师组织生产、安监和地测等有关单位审查批准后，方可进行回采。发现断层、裂隙和陷落柱等构造充水的，应当采取注浆加固或者留设防隔水煤（岩）柱等安全措施。否则，不得回采。2、探放水方法的确定（1）根据探放水对象的不同，探放水前应进行以下内容的调查：1）老窑、老空区积水，即老窑名称、编号、标高、开采时间、范围等；2）老采空区积水，即积水巷道名称、标高、积水量、水头等；3）已知含水断层，即实际巷道所见的断层走向、倾向、倾角、落差、破碎带宽度及其胶结情况、历史出水特征、涌水量、水压或水位标高等。探水眼的布置和超前距离，应根据水头高低、煤（岩）层厚度和硬度以及安全措施等在探放水设计中具体规定。（2）探放水设计包含以下方面1）积水线：积水边界线（小窑采空区范围），其深部界线应根据小窑或老空的最深下山划定。2）探水线：探水线的确定，一般应沿老空积水线或老空边界平行外推60150m，定为老空的探水线。3）警戒线：沿探水线外推50150（在上山掘进时指倾斜距离）即为警戒线。3、探放水钻孔布置方式（1）超前距、允许掘进距离、帮距和密度的确定1）超前距：a=式中：a超前距，m；A安全系数，一般取25，本设计取3.5；L巷道跨度（宽或高取其大者），m，根据设计巷道宽度，最大巷道宽度设计达4.0m；P水头压力，MPa，水头压力取4.0MPa；Kp煤的抗张强度，MPa，煤的抗张强度取6MPa。a=0.53.54.029.3m即探放水超前距取30m。2）允许掘进距离经探水证实无水害威胁，可安全掘进的长度，为每次探水钻孔施工完毕之后，以最短的钻孔距离（水平投影长度）减去超前保护距离之后剩余的距离。经探水后，证实无水害威胁，可以掘进的长度。3）帮距最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离，其值应与超前距相同。4）钻孔密度（孔间距）竖直扇形面内钻孔的终孔垂距不得超过1.5m；水平扇形面内各组钻孔间距的终孔水平距离不得大于3m（井下探放水技术规范）。5）钻孔孔径本设计配备TXU-75探水钻，最大钻进深度75m，开孔直径89mm，终孔直径50mm。（2）钻孔数目及布置1）煤层平巷钻孔布置主要是探巷道上帮小窑和巷道前方小窑老空水，钻孔呈半扇形布置在巷道上帮。薄煤层一般布置3组，每组12个孔；厚煤层一般布置3组，每组不少于3个孔。钻孔之间的夹角为715为大夹角，13为小夹角，视小窑老空的规模而定，规模大者取大夹角，规模小者取小夹角。2）煤层上山巷道钻孔布置钻孔呈扇形布置在巷道前方，薄煤层一般布置5组，每组12个孔；厚煤层一般布置5组，每组不少于3个孔。钻孔水平及倾斜之间的夹角要求与平巷钻孔相同。探水钻钻孔布置见图探水钻孔布置断面图 探水钻孔布置方式图4、探放水措施或注意事项（1）安装钻机探水前，要遵守下列规定：1）加强钻场附近的支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。2）清理巷道、挖好排水沟。探水钻孔位于巷道低洼处时，必须配备与探放水量相适应的排水设备。3）在打钻孔地点或附近安设专用电话。4）测量和防探水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水孔的位置、方位、角度、深度以及钻孔数目。（2）在预计水压大于0.1 MPa的地点探水时，预先固结套管。套管口安装闸阀，套管深度在探放水设计中规定。预先开掘安全躲避硐，制定包括撤人的避灾路线等安全措施，并使每个作业人员了解和掌握；（3）钻孔内水压大于1.5MPa时，采用反压和有防喷装置的方法钻进，并制定防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施。（4）钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异常状况时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人应立即向调度室报告，并派人监测水情。如果发现情况危急时，必须立即撤出所有受水威胁的人员，然后采取措施，进行处理。（5）探放老空水前，首先要分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压。老空积水高于探放水点位置时，只准用钻机探放水。探放水孔必须打中老空水体，并要监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。钻孔接近老空，预计可能有瓦斯或其它有害气体涌出时，必须有瓦斯检查员或矿山救护队员在现场值班，检查空气成分。如果瓦斯或其它有害气体浓度超过规程规定时，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，及时处理。（6）钻孔放水前，必须估计积水量，根据矿井排水能力和水仓容量，控制放水流量；放水时，必须设专人监测钻孔出水情况，测定水量、水压，做好记录。若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告矿调度室。（7）排除下山的积水以及恢复被淹井巷前，必须有矿山救护队检查水面上的空气成分，发现有害气体，必须及时处理。排水过程中，有害气体有突然涌出的可能，必须制定安全措施。（8）进行探放水施工作业前，矿技术负责人必须结合探放水巷道的实际，另行编制安全技术措施，明确探放水作业人员一旦面临突水危胁时的避灾路线；（9）掘进探放水施工作业前，必须提前撤出可能受探水作业地点突水威胁的其它采掘工作面和其它工作地点的所有人员。（10）探放水钻孔超前距离和止水套管长度，应当符合下列规定：1）探放老空积水的超前钻距，根据水压、煤（岩）层厚度及安全措施等情况确定，但最小水平钻距不得小于30m，止水套管长度不得小于10m；2）沿岩层探放含水层、断层和陷落柱等含水体时，按照表7-2-2确定探放水钻孔超前距离和止水套管长度。表岩层中探放水钻孔超前距与止水套管长度表水压（MPa）钻孔超前钻距（m）止水套管长（m）1.01051.02.015102.03.020153.02520（11）探放老空水措施：探放老空水前，应当首先分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压。探放水孔应当钻入老空水体，并监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。当钻孔接近老空时，预计可能发生瓦斯或者其他有害气体涌出的，应当设有瓦斯检查员或者矿山救护队员在现场值班，随时检查空气成分。如果瓦斯或者其他有害气体浓度超过有关规定，应当立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿井调度室，及时处理。5、探放水设备选择（1）探放水设备选择依据所配备的探放水设备必须能用于井下探水、放水，必须有防爆及获得煤安标志。其选择的主要依据是钻孔直径及深度，所需钻取的围岩力学性质等。（2）井下探放水设备型号及数量设计选择TXU-75型钻机，作为探煤、探放水设备，该钻机钻孔深度75m，电机功率4.0kW，配备5台，4用1备。(3)如果煤层水体不明且很复杂时，有必要可以进行物探，初步选择物探设备PROTEM瞬变电磁仪的类型TEM47，最大勘探深度150m，统称PROTEM47。6、安全出口设施以及井下避灾路线、避灾设施矿井+1250m水平井底车场设置水仓、泵房，根据岩性情况采用锚网喷支护，为半园形巷道。+1250m水平水泵房有2个出口，一个出口用斜巷（管子道）通到副井，并应高出泵房底板7.0m，另一个出口通到井底车场，在此通道内，应设置于关闭的即能防水又能防火的密闭门。井下变电所和主要排水泵房的地面标高，应分别比其出口与井底车场或大巷连接处的底板标高高出0.5m。泵房与水仓的连接通道，应设置可靠的控制闸门。各条通道出口必须安设铁栅栏门、警示牌。根据煤矿安全规程第18条、第50条规定，每个矿井、井下每个采区、每个工作面必须至少有2条便于行人的通达地面的安全出口。本矿井设有独立的主、副斜井、回风斜井，直接通往地面，可作为采掘工作面经采区巷道通往地面的安全出口，当井下发生突水事件时，井下人员经由井筒到达地面。井下发生透水事故时，应撤退到涌水地点上部，避免进入涌水附近的独头巷道。但当独头上山下部唯一出口被淹没无法撤退时，也可在独头工作面暂避。若是老塘老空积水涌出，则须在待避前快速构筑避难硐室，以防被涌出的有毒有害气体伤害。第七节 巷道布置及支护说明1、巷道布置及开拓方式开门位置及施工顺序：+1250轨道石门从主斜井井底车场内开门，穿层掘进280米。巷道工程量：工程长度280米。我矿采用斜井开拓,布置有一条主斜井和一条副斜井.一条专用回风井.2、支护采用锚网支护作为永久支护，支护材料为等强螺纹钢锚杆、长方形金属网、纲垫等材料，过破碎带、断层时除进行锚网支护外还用11#矿工钢架棚支护。在现有的支护强度下，应尽可能增加有效断面，以满足设备安装、通风、行人、运输及安全的需要。为此本巷道掘进断面宽为3.2m,高为2.9m,水沟：0.3m*0.25m，净面积为8.18。 第二章 探放水设计第一节、概况+1250轨道石门范围内无溶洞、有老窑，水文地质条件简单。+1250轨道石门可以布置6个探水孔。根据“预测预报”，“逢掘必探”，“有疑必停”“先探后采（掘）”的原则，结合该矿的实际情况采取探、防、疏、堵、截、排的措施。为了施工的安全开展，制定本安全技术措施。放工地点：+1250轨道石门掘进工作面 水源性质：预计水源主要为老空水、煤层顶板水和断层水等。钻机型号：ZY-750型煤矿用坑道钻机钻具配备：75mm钻杆80m，泥浆泵1台，合金钻头3个及钻具1套。第二节、探放水设计一、逢掘必探的日常工作（预测预报）（一）矿井水灾事故发生的原因、透水前预兆 1、矿井水灾事故发生的原因，具体有以下几点： 地面防洪，防水措施不当，或对防洪设施管理不善，雨季时山洪由井筒或塌陷裂缝大量通入井下，造成水灾。水文地质情况不清，井巷接近老窑积水区，充水断层陷落柱，强含水层以及打开隔离煤柱时，未执行探放水制度，盲目施工，或者虽然进行了探水，但由于措施不严密，而造成淹井事故。 对积水巷道位置的测量错误或资料遗漏，不准，误使新巷道与之打通，或是掘进道偏离探水孔的控制范围。 防水隔离煤柱尺寸不够，或乱采乱掘：将其破坏而造成漏水。 井巷位置设计木合理，接近含水层等水源，施工后在矿山压力和水压共同作用下，发生底板透水事故。 管理不善，井下无防水闸门或者虽然有而未能及时关闭，有的水闸门，水闸墙质量低劣，大量漏水。 排永能力不足或机电事故影响面造成淹井，有的水仓不清理，水泵不维修，一煎水耐起不到排水作用。 2、透水前有什么预兆?发现预兆后应采取什么措施? 挂红，水中含有铁的氧化物，在水压作用下，通过煤(岩)裂缝隙时，附着在裂缝表面，出现暗红色水锈。 挂汗，水在压力作用下，通过煤岩裂隙在煤岩壁上凝结成水珠，此时巷道已接近积水区，但有时空气中的水分遇到低温煤块也会挂汗，这是一种假象，所以遇到挂汗时，要识别真伪，其识别方法是剥去一薄层，观察新暴露面是否有潮气，若有则是透水先兆。 煤壁变冷，工作面接近大量积水时，气温变冷，煤壁发凉，人一进去就有阴冷的感觉，时间越长就愈惑到阴冻，但受地热影响较大的矿井，地下水温高，当掘进工作面接近时，温度反而升高。 出现雾气，当巷道温度很高时，积水渗到煤壁后引起蒸发而形成雾气。 水叫，井下的高压积水向裂缝挤压与两壁发生磨擦而发出嘶嘶的叫声，说明已接搂积水区，若是煤巷掘进，则透水既将发生，这时必须立即发出警报，撤出所有受水威胁的人员。 顶板淋水加大。项板来压，底板鼓起。 工作面有害气体增加，积水区向外散发出瓦斯，二氧化碳和硫化氢等有害气体。 裂隙出现渗水，如果出水清净，则离积水区尚远，若出水浑浊，遇离积水区已近。当发现上述透水预兆时，必须停止作业，判明情况，报告矿调度室，如果情况紧急，必须立即发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。（二）、逢掘必探设计1、超前距离：探水钻孔位置始终超前掘进工作面的距离采用30米。2、允许掘进距离：经探水证实无水害威胁，可安全掘进的距离：探水中心钻孔（或6个钻孔的最小平距）减去30米。3、帮距：为使巷道两帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距离，布置的最外侧探水钻孔所控制的范围与巷道的距离取30米。4、超前距离的计算：a =0.5AL3P/Kp式中：a -超前距离（m）L-巷道的跨度（宽或高，取其最大值）（m）Kp-煤的抗张强度（Mpa）P-水头压力（Mpa）A-安全系数，一般取25；本设计取5。a =0.553.2=16.9（m）a（实）16.9（m）据此，超前距取30米，帮距取30米。5、垂距：在顶板布置的钻孔终点至顶板的垂直距离，本矿取30米。6、钻孔参数的确定探水钻孔按扇形布置，布置6个钻孔，其中：巷道正前方布置2个钻孔、两帮布置2个钻孔和顶板、底板各布置1个钻孔，在煤层中钻眼倾角为煤层的倾角，2个中眼，中眼长60米，两帮各1个外斜眼，每个外斜眼长63.5米，中眼为巷道中线方向，外斜眼与巷道中线方向夹角19，在顶板中的钻眼的方位与在煤层中的钻眼方位相对应，仰角为与顶板的夹角均有19，钻孔长63.5米，探水钻孔孔深60米，超前距30米，帮距30米，距离顶板的垂距为30米，允许掘进距离30米，附探水钻孔布置示意图。有突水征兆时要补打探孔，按局部探放水设计执行。钻孔直径：75mm。钻孔沿煤层倾向呈扇形布置，超前距30米，准掘30米。在每个钻场地点做好标记，并挂牌管理。二、局部探放水设计（警戒线后的探放水设计）1、探放水方法的确定根据探放水对象的不同，探放水前应进行以下内容的调查1）老窑、老空区积水，即老窑名称、编号、标高、开采时间、范围等；2）老采空区积水，即积水巷道名称、标高、积水量、水头等；3）未封闭或封闭不良的导水钻孔，即孔号、孔深、孔径经纬距及标高与各煤层新旧采空区的关系；4）已知含水断层，即实际巷道所见的断层走向、倾向、倾角、落差、破碎带宽度及其胶结情况、历史出水特征、涌水量、水压或水位标高等；探水眼的布置和超前距离，应根据水头高低、煤（岩）层厚度和硬度以及安全措施等在探放水设计中具体规定。2、探放水设计1）、探水起点的确定：+1250轨道石门因其边界准确，水压不超过10kPa,所以，设计探水线至积水区的最小距离：煤层中不得小于50米；2、警戒线的确定：沿探水线终孔位置外推50米1）探放水钻孔布置超前距采用公式a0.5AL进行计算，若计算结果大于30m，取其计算结果，计算结果若小于30m时，取30m。式中：a巷道迎头或侧帮至含水层、含水构造之间的安全隔水岩柱(或煤层)宽度，m； A安全系数(25)，本设计取5； L巷道的跨度(宽或高取其大者)，3.2m； P煤、岩层承受的静水压力， P1.5MPa； Kp隔水岩层(或煤层)的抗拉强度， KP取1MPa 。a0.553.216.96（m）本设计取30m。允许掘进距离设计探放水钻孔深度60m，允许掘进距离为30m，每次探水钻孔施工完毕后，以最短钻孔距离减去超前距之后的距离。帮距为使巷道两帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距离，即呈扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离，其值一般与超前距相同，有时可略比超前距小12m，本设计取30m。钻孔密度(孔间距)竖直扇形面内钻孔间的终孔垂距不得超过1.5m；水平扇形面内各组钻孔间的终孔水平距离不得大于3m。钻孔孔径本设计配备ZDY650探水钻，最大钻进深度150m，开孔直径87mm，终孔直径65mm。钻孔数目及布置煤层平巷钻孔布置主要是探巷道上帮和巷道前方小窑老空水，钻孔呈扇形布置在巷道上帮和巷道前方。共布置2组，每组8个孔。煤层上山巷道钻孔布置钻孔呈扇形布置在巷道前方，共布置2组，每组15个孔。探水钻钻孔布置见图。钻孔水平及倾斜之间的夹角要求与平巷钻孔相同。探水钻钻孔布置见图第三章 探放水安全技术措施第一节、安装探水钻机前的技术要求：1、安钻地点与积水区间距小于探水规定的超前距，或有突水征兆时，应在采取加固措施或用水闸墙封闭后，另找安全地点探放水。2、钻窝应避免做在断层带或松软岩层内。3、钻机安装必须平稳牢固。安好钻机接电时，要严格执行停送电制度。4、按预计流量修建排水沟，清理巷道并挂好风筒、电缆、管道等。第二节、探放水前的准备工作1、在组织施工前，要求施工单位将打钻所需的材料用工具、设备准备到位，不能因为准备工作不充分而影响工作。2、在运输ZY-750型煤矿用坑道钻机等大件设备的过程中，运输人员应轻拿轻放，避免设备受力碰撞而受损。3、钻机及其附属设施及各部件间连接要牢固可靠，并在每次使用前检查，确保施工的安全。4、每次开钻前，检查钻杆接头的牢固情况，严防脱钻事故的发生；钻杆要达到不堵塞、不弯曲、丝口不磨损。5、在组织施工前，要求施工 人员对钻机附近10 m范围内的巷道支护进行检查，发现巷道支护受损的及时处理并加强支护，并打好立柱和挡板。6、保持钻场有足够的安全空间，便于施工。7、在巷道低洼处非人行侧及时挖好水仓，清理好临时水沟，确保排水畅通无阻。8、平巷时，将3寸的排水管随掘进向前延接，迎头20米范围使用软管。9、在打钻地点附近安设专用电话及报警装置，并保证随时与调度室联系。10、技术人员和防探水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水钻孔位置、方位，深度以及钻孔数目。11、带班矿领导和当班安全检查员、瓦检员必须在探放水地点监督安全和随时检查空气成分。如果瓦斯浓度超过0.8%或其他有害气体浓度超过煤矿安全规程第一百条规定时，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，及时处理。第三节、探水施工中的技术要求：1、钻进时应准确判别煤、岩层厚度并记录换层深度。一般每钻进10 m或更换钻具时，测量一次钻杆并核实孔深。终孔前再复核一次，如有可能应进行孔斜测量。2、钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异状时，必须立即停钻，记录其孔深并同时将钻杆固定，但不得拔出钻杆，现场负责人应立即向调度室报告，及时采取措施，进行处理。3、钻进时，发现有害气体喷出时，应立即停止钻进，切断电源，将人员撤到有新鲜风流的地点。立即报告矿调度室，采取措施。4、钻孔内水压过大或喷高压水时，应采用反压和防喷装置的方法钻进，应有防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施：背紧工作面，在拦板外面加设顶柱或木垛，必要时还应在顶、底板坚固地点砌筑防水墙，之后方可放水。对于水压大于2Mpa，中间要穿过煤层的探断层水钻孔，在打穿断层或含水层前，还应下第二层孔口管并超过煤层1 m以上。5、在探水孔施工中，见到含水层、断层、陷落柱和积水区之前，应停止钻进，安好水门后再继续钻进。6、遇高压水顶钻杆时，可用立轴卡瓦和逆止阀交替控制钻杆，使其慢慢地顶出孔口，操作时禁止人员直对钻杆站立。7、必须做到交接班时不停钻。8、探放断层水的探水孔终孔后，孔内有水应进行放水试验。孔内无水时应选择一个孔进行压水试验，检验断层隔水性能；压力一般应略大于断层所承受的静水压力。9、探放水钻孔，完成探测任务后必须全孔注浆封闭，并做好记录。第四节、放水的技术要求：1、钻孔探到水后，要观测水压、水质、水量和估计积水量或补给量。根据矿井排水能力及水仓容量，控制放水孔的流量或调整排水能力，并清理水仓、水沟等。2、加强放水地点的通风，增加有害气体的观测次数。3、必须监测放水全过程，放水结束后，立即核算放水量与预计积水量的误差，查明原因。第五节、放水注意事项探放水安全注意事项1、在水压较大积水区探放水作业时，常遇到因水压高使孔口管和煤（岩）壁鼓出，乃至溃水造成水害并伴有伤人事故发生。为了安全作业，煤矿安全规程第289条规定：“预计水压较大的地区，探水钻进之前，必须先安好孔口管和控制闸阀，进行耐压试验，达到设计承受的水压后，方准继续钻进。”第290条规定：“钻孔内水压过大时，应采用反压和有防喷装置的方法钻进，并有防止孔口管和煤（岩）壁鼓出的措施”措施包括掘进工作面，在拦板外面加设预柱和水垛，必要时还应在顶、底板坚固地点砌防水墙，然后方可打开钻眼放水；钻眼内压力过大时，可采用孔孔口防喷冒、防喷接头等防喷装置。2、煤矿安全规程第291条规定：“钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异状时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人员应立即向矿调度室报告，并派人监测水情。如果发现情况危急时，必须立即撤出所有受水威胁地区的人员，然后采取措施，进行处理。”积水区煤（岩）层长期受水浸泡，煤质松软，当钻探过程中发现煤层显著变软或有水沿钻杆流出时，都是钻孔接近或钻入积水区的特征，应立即停钻，检查防水措施是否完善、可靠，排水设施能否正常运行。发现片帮和来压时，应检查巷道支架是否牢固，若不牢固，需加固支架或在巷道前方打柱，保护煤壁或顶板，防止冒顶砸人。如钻孔中水压、水量突然增大以及顶钻时，应马上将钻杆固定，绝不能拔出钻杆。因为钻杆固定不牢，高压水就可能将钻杆顶出伤人；钻杆拔出，钻孔成为积水流出通路，钻孔被水流冲刷越来越大，造成透水事故。3、煤矿安全规程第292条规定：“钻孔接近老空，预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时，必须有瓦斯检查工或矿山救护队员在现场值班，检查空气成分。如果瓦斯或其他有害气体浓度超过本规程规定时，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，及时处理。”老空内往往积存有大量二氧化碳等有害气体，探水钻孔接近或打透老空时，它们可能随时涌出。为了防止瓦斯事故，必须做到以下几点： 探水工作面一切电器设备的防爆性能必须良好； 加大供风量，将风筒末端接到探水工作面迎头，对着钻孔，及时吹散瓦斯，避免聚集； 经常检查探水地点的瓦斯含量，掌握瓦斯动态，以便发现问题及时处理； 打钻探水时，若孔内无回水，首先检查泵上水是否正常，若正常，表明已钻透老窑；如无水流流出，则应防止有害气体，可用黄泥、破布、木塞等将钻孔临时封闭； 如果有害气体超过煤矿安全规程第138条规定时，必须停止工作，切断电源，撤出人员，待加强通风吹散瓦斯后，方可继续工作。4、煤矿安全规程第293条规定：“钻孔放水前，必须估计积水量，根据矿井排水能力和水仓容量，控制放水流量；放水时，必须设专人监测钻孔出水情况，测定水量、水压，做好记录。若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告矿调度室。”此条中钻孔流量变化的处理，可分两种情况：钻孔流量突然变小或突然断水时，可能是钻孔局部堵塞造成，需通钻3-5次，并补打检查孔，是否已将水流尽；也可能因放水水位降低后造成老窑巷道坍塌堵塞，所以流量减少，此时还应防止流量突然增大。钻孔流量变大时，可能是串通新的水源。若探老窑水时，可能由于常年积水，巷道坍塌，堵截了一部分水，放水后形成被堵地区水位升高，当坍塌物抵抗水压被冲垮时，造成流量变大，此时需通知水文地质人员分析增大原因，并采取相应措施。5、安装钻机时，必须先检查施工地点的支护情况，加强钻场附近的巷道支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。钻机安装前，将钻机运转部件清理干净，不得有渣子、异物，并加足润滑油。6、钻机试运转前，要检查液压油，并补充、更换油脂。试运转确认钻机无问题后，调整钻机方位、角度，打好压柱撑杆，所有立柱、撑杆吃劲有力，不得松动。7、打钻过程中，钻机前方、钻杆尾部不得有人。上钻杆、卸钻杆时，牙钳未离开钻杆，不得送电操作钻机。8、施工地点上方必须安装瓦斯探头，只有工作地点及回风流中瓦斯浓度在1.0%以下时方可作业。9、遇异常水体或钻孔内有水流出，要停止打钻，但不得马上拔出钻杆，必须向调度室汇报，采取措施放水；放水过程中，要派专人监测放水情况，在确认上部无水后，才能确定是否复工。10、施工地点必须送风到迎头，施工时不得停风，该巷内除打钻人员外，不得有其他人员干与打钻无关的工作。11、操作钻机时，严禁将其他器具放在钻机上，防止掉落伤人；手不离按扭，眼不离钻机；操作要稳，压力不得忽大忽小。12、钻孔打完后，无特殊情况，要拔出钻杆，不得留在孔内；施工人员每班必须认真填写探放水班报表，报安全矿长和总工程师。13、生产技术人员经常深入施工现场收集资料，指导施工。14、钻探完工后，生产技术人员要综合分析资料，下达允许掘进距离通知单。15、掘进队必须严格按照技术部门下达的允许掘进通知单掘进，严禁超掘。根据允许掘进通知单要求，该短探的必须短探。掘到允许掘进距离后，掘进队要停止掘进，由探放维修队进行探钻。由现场安全员监督。16、掘进作业时，发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙、出现渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时必须停止作业，采取措施，立即报告矿调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。17、钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异状时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人应立即向调度室报告，并派人监测水情。如果发现情况危急时，必须立即撤出所有受水威胁地区的人员，然后采取措施，进行处理。18、掘进过程中应保持工作面至+1270m泵房泄水线路畅通。19、当探到水之后，就要将水有计划地放出来，解除水的威胁。当积水量很大时，必须另打钻孔，在钻孔口装4-6m长的钢套管, 套管上应安装水压表和阀门,做到有控制放水,在套管外壁还要用麻缠裹数层,防止漏水.在放水时还应注意以下几点:1）、放水前必须必须估计积水量，并根据矿井排水能力和水仓容量有控制地放水。2）、正式放水之前，要进行放水试验，发现问题及时处理。3）、受水威胁地区，要暂停作业。4）、对积水量大、水压大的地区，放水要要尽量在岩石巷道中进行。5）、放水前要清好水仓、水沟；排水设备均处于完好状态。6）、放水时要设置有经验的专职人员，常注意观测钻孔中的出水情况，并做好放水记录。7）、放水时，若发现钻孔中出现淤泥、煤岩堵塞钻孔、水量减少或无水等情况时，要提高警惕，防止假象，不可轻易做出“无水”或“已放干”的结论。8）、放水后如继续掘进，仍要坚持边探边掘，不探不掘的原则，要特别注意防止小量水突然涌出伤人。9）、注意检查放水地点的瓦斯，防止有害气体熏人。10）、任何情况下，严禁用放炮的方法进行放水。11）、注意掌握“水位越高，水压越大，水量越多”的规律，执行下行放水的经验。把高水位积存有大量和积水区划分