苍海煤矿探放水设计-毕业论文.doc

织金县阿弓镇苍海煤矿

探
放
水
设
计

编制：曾高平
矿长：王志萍
2012年1月1日
规程设计会审

职 务
意 见
签 名
日 期
工 程 师

机电矿长

生产矿长

安全矿长

矿 长

会审意见：

织金县阿弓镇苍海煤矿探放水设计
一、 探放水原则
（一） 按国家法律法规和上级部门规定：实行“有掘必探，先探 后掘”的原则。
（二） 做好水害预测预报，针对有水害危胁的区域，确定探水线，加强探水。
（1）探水线：
A、 对老空积水区，如边界准确，水压不超过10KPa时，探水线至积水线的最少距离：煤层中不得少于30米，岩层中不得少于20米。
B、 对虽有图纸资料，但不能确定积水区边界的积水区，探水线至推断积水区边界的最小超前距离不得少于60米。
C、 对有图纸资料的小窑，探水线至积水区边界的最小超前距离不得少于60米；对没有图纸资料可查的小窑，必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则，防止发生透水事故。
D、 掘进巷道附近有断层时，探水线至最大摆动范围预计煤柱线时的最小超前距离不得少于60米。
E、 石门揭开含水层前，探水线至含水层的最少超前距离不得少于20米。
（2） 警戒线
沿探水线外推50-150米（在上山掘进时指倾斜距离）即为警戒线。
（3） 采掘工作面遇下列情况之一时，必须确定探水线进行探水。
1、 接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时，井巷出水点的位置及其水量、有积水的井巷及采空区积水范围、标高和积水量，必须绘制在采掘工程平面图上。在水淹区域应标出探水线位置。采掘到探水线位置时，必须探水前进。
2、 有与溶洞、含水层及与之有水力联系的导水层、裂隙（带）、陷落柱时必须查出其位置，并按规定留设防水煤柱。巷道必须穿过上述构造时，必须探水前进。如果前方有水，应超前预注浆封堵加固，也可采取其它防治措施。
3、 打开隔离煤柱前必须探放水。
4、 接近有水的采掘工作面时必须探放水。
5、 接近未封闭又可能突水的钻孔时必须探放水。
6、 采、掘工程接近其它可能突水段时必须探放水。
经探水确认无突水危险后，方可向前掘进。每年雨季时，上部采空区的积水情况都在变化，一定要坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则。
二、 探放水设计
A、采掘工程所采取的防治水措施
1、必须密切观察矿井内的淋水、涌水情况，必须坚持“预测预报、有掘必探，先探后掘、先治后采”的原则，同时必须坚持“有疑必停”的原则。
2、定期收集、调查和核对相邻煤矿和废弃的老窑情况，并在井上、下对照图及采掘工程图上标出其位置、开采范围、积水情况、探水红线等。
3、针对主要含水层(段)建立地下水动态观测系统，进行地下水动态观测、水害预报，并制定相应的“探、防、堵、截、排”综合防治措施。
4、井巷在掘进过程中必须先探后掘，掌握前方水文情况，若发现有水患时，应及时采取措施，待确认安全后才向前掘进，并将出水点位置标于井上下对照图及采掘工程图上。井巷揭露的主要出水点或地段，必须进行水温、水量、水质等地下水动态和松散含水层涌水含砂量综合观测和分析，防止滞后突水。
5、采掘工作面或其他地点发现有挂红、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。
6、井下和地面排水设施保证完好，所设沉淀池、水沟要及时进行清理，每年雨季前必须清理一次。每年雨季前对矿井防治水工作进行一次全面检查，成立防洪抢险队伍，并储备足够的防洪抢险物资。
7对于巷道破碎和淋水段特别加强支护，并采取导水等措施以免淋水直接淋至电缆上腐蚀电缆，巷道排水沟按规定设置并及时清理，巷道要保证排水坡度，对于巷道局部地段低洼集水段要设潜水泵或泥浆泵及时排水。
8、以后掘进的开拓、准备巷道应根据井下地层情况选择稳定、淋水小的岩层，尽量避免穿过断层等构造带。
9、凡掘进巷道顺层布置在最低侵蚀基准面以下的含水层（特别是强含水层）之中，或穿层掘过含水层（特别是强含水层）时，必须采取“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”及“有疑必停”的防治水措施。
10、要加强水文地质预测预报工作，提前预测和查清采掘工作面前方“断层、裂隙、陷落柱等构造导水性”的基本情况，以便提前采取针对性的防治水措施。
B、防水安全煤岩柱留设
在矿井可能受到水害威胁的地段留设一定宽度或高度的煤(岩)柱，用以堵截水源流入矿井巷道，这段煤(岩)柱称之为防水煤(岩)柱。
1、防水煤(岩)柱的种类
根据防水煤(岩)柱所处的位置，可以分成不同的种类。对于本矿井而言主要有：
① 井田边界煤柱；
② 井巷保护煤柱；
③ 小窑及采空区边界防水煤柱；
④ 风氧化带煤柱(在风氧化带以下存在采空区时则按采空区煤柱考虑)；
⑤ 采区边界防水煤柱；
2、留设防水煤(岩)柱的条件
通常在下列情况下都应留设防水煤(岩)柱：
（1）煤层直接被疏松含水层覆盖或位于疏松含水层以及地表水体之下，而含水层或地表水体又无法疏干时，应留设防水煤柱，以保证开采后顶板冒落及其产生的导水裂隙不波及到含水层或地表水体。
（2）煤层局部位于强含水层之下时应留设防水煤柱，以免采空后顶板破坏冒落波及到含水层引起突水。
（3）煤层直接与强含水层接触或与强含水层接触又被它局部掩盖时，煤柱的作用前者主要是防止含水层水突入巷道，后者除防止含水层水直接进入巷道外，还应防止煤层采空后顶板冒落波及含水层。
（4）巷道接近底板承压含水层时，如有底板突破的危险，则应留设防水煤柱，以防止地下水沿断层或突破底板进入巷道。
（5）煤层与充水断层或岩溶陷落柱接触时应留设防水煤(岩)柱，以防止地下水沿断层或陷落柱进入巷道。
（6）巷道接近被淹井巷，积水量很大又不宜疏干时，应留设防水煤柱，使矿井生产巷道与被淹井巷隔离。
3、防水煤(岩)柱的留设计算
1）井田边界煤柱的留设
本矿由水文地质调查报告知为水文地质条件为中等—复杂，可采用垂直法留设，但总宽度不得小于40m（两矿），因此一侧留20m。
2）采区边界防水煤(岩)柱的留设
相邻水平（采区）防水煤（岩）柱取20m。
3）老空积水区(采空区)防水煤(岩)柱的留设
(1)巷道在水淹区下或老窑积水区下掘进时，巷道与水体之间的最小距离不得小于巷道高度的10倍，经计算最大为10×2.5（巷高）=25m。因此巷道在水淹区下或老空积水区下掘进时，防水煤(岩)柱按25m留设。
(2)在水淹区下或老窑积水区下的同一煤层中进行回采时，隔水煤柱的尺寸按25m留设。
(3) 在水淹区下或老窑积水区下的煤层中进行回采时，隔水煤柱的尺寸，不得小于裂隙带最大高度与保护带高度之和，留设35m保护煤柱。
表1 本矿防水煤柱留设表
名 称
留设尺寸（m）
井田边界煤（岩）柱
20
采区边界煤（岩）柱
20
采空区或老窑积水区
巷道在水淹区下或老窑积水区下掘进时，巷道与水体之间的最小距离25m；在水淹区下或老窑积水区下的同一煤层中进行回采时，隔水煤柱的尺寸按25m留设；在水淹区下或老窑积水区下的煤层中进行回采时，隔水煤柱的尺寸为35m
断层
100m/落差100m；50m/50～100m；30m/10～50m；20m/小于10m

4）风氧化带煤柱
储量核实报告未提供煤的风氧化带宽度，根据邻近煤矿揭露经验，一般在30～50m，因此本矿井设计风氧化带宽度按30m考虑。
C探放水钻孔布置
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2～5；取3；
L---巷道跨度（宽或高取其大者），m；取3；
P---水头压力，（kgf/cm2）；取50（kgf/cm2）；
Kp---煤的抗张强度，取10（kgf/cm2）。
a= = 17.4m，为安全起见，取25m。
（2）允许掘进距离
每次探放水钻孔完毕后，以最短的钻孔有效控制距离减去超前保护距离之后剩余的距离。
（3）帮距
最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离。
（4）钻孔密度（钻孔间距）
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。
根据计算，本设计探水钻孔对巷道的投影长度取60m，超前距取20m，帮距取20m。
2）探水钻孔布置方式
探水钻孔的布置方式、数量和夹角大小，一般分大夹角与小夹角两种，大夹角钻孔夹角为7～15°，小夹角为1～3°。视老空规模而定，规模大的取大夹角，规模小的取小夹角。
3）一般倾斜煤层平巷探水钻孔及上山巷道探水钻孔布置方式
探放水钻孔采用星形布置，在煤层中布置5个钻孔。钻孔设计长度为60 m，预留20 m的超前距离，允许掘进40m。
分上山巷道探放水钻孔布置图、下山巷道探放水钻孔布置图、水平巷道探放水钻孔布置图来设计。具体见钻孔布置示意图
D探放水措施
一、 井下探放水措施
1、探放水原则
当采掘工程面接近含水层、被淹井巷、断层、溶洞、老空积水等地点或遇到可疑水源以及打开隔水煤柱时都必须“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”及“有疑必停”的原则。
接近积水地区掘进前或排放被淹井巷和积水前，必须编制探放水设计，并采取防止瓦斯和其他有害气体危害等安全措施。
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、探放水注意事项
(1)安装钻机探水前，要遵守下列规定：
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。
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。
在打钻地点或附近安设专用电话。
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)探水钻孔应保持适当的超前距、帮距和密度。
(3)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。特别危险的地区，应有躲避场所，并规定避灾路线。
(4)钻孔内水压过大时，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)壁突然鼓出的措施。
(5)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。
(6)在钻探过程中，如发现孔内显著变软，沿钻杆向外流水等透空征兆时，应立即停钻，旋紧安全套管上的钻杆卡，切勿移动和起拔，钻机后面严禁站人，以免有害气体和大量积水突然涌出或高压水将钻杆顶出伤人。待检查各项措施并加固迎头等工作进行完毕后再行放水。
(7)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。老空积水区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。
(8)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。放水过程中应经常检查孔内放出的瓦斯及其他有害气体的含量，以便采取措施。
(9)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，如有被水封住的有害气体突然涌出的可能，必须制定安全措施。
(10)严格鉴定放水效果，放水工作应尽量避免在雨季进行。放水终了时将会出现下列一些现象：
a、完全不淌水，向里进风或向外出风；
b、水流始终不断，但没有压力；
c、捅捣时有小水流，不捅捣时无水。这时可停止放水，继续进行掘进工作。
（9）进行探放水施工作业前，矿技术负责人必须结合探水巷道的实际，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威胁时的避灾线路。
（10） 进行探放水施工作业前，必须提前撤出可能受探水作业地点宊水威胁的其它采掘工作面和其它工作地点的所有人员。
3、加强探防水起点的确定
为保证采掘工作和人员安全，防止误穿积水区，将水淹区的积水范围、水位标高、积水量等资料填绘在采掘工程图上，经过分析划出二条界线：即积水线、警戒线。警戒线距积水线距离为有图纸资料的按100m，无图纸资料的按150m。
由于积水范围不可能掌握得很准，因此必须在离可疑水源150m以外开始编制有针对性的探放水措施，加强探防水工作，及时探明水体位置，做好防排水工作。
二、探放水设备的选择：
1、钻机型号：ZDY-360型煤矿用坑道钻机，
2、功率：75kw，
3、最大钻进深度：150m。
三、躲避硐室的确定：
巷道内每隔30－40米掘进一个躲避硐室（2米宽，2米深，1.8米高）。
四、排水设备：
掘进工作面安装2台5.5Kw潜水泵，主水泵房有55kw离心式水泵3台，两趟3寸排水管路排出地面，
井下所有巷道水沟必须随时保持畅通，不得堵塞。
五、通讯系统：
地面电话安装地点：矿调度室、监控室、绞车房。
井下电话安装位置：主副井联络巷、水泵房、煤仓、各掘进面、采面进、回风巷。打钻时必须把电话移到钻机旁，便于联系。
六、供电系统
地面配电房—→主斜井→机电硐室—→主斜井
—→各掘进工作面
工作面必须安装风电、瓦斯电闭锁，掘进工作面风流中瓦斯达到1﹪时报警，达到1﹪时，并能切断运输下山、总回风巷和风井的非本质安全型电器设备电源。
七、钻机的操作：
（一）钻机安装试车；
1、钻机安装前，首先清理好钻场，钻场周围的岩层应安全可靠，且具有足够的空间，通风良好。
2、配有与钻机相适应的水源（供水量Q>50L/min，供水压力>0.3mPa）或压风（需压风排渣风压>0.4mPa）,电源及相应的配套设备。
3、根据钻孔的方位角将立柱框架牢固地锚固在顶底板之间。为适应不同的钻场高度，可用初定立柱伸缩套管长度，用立柱上端丝杆调节高度并预紧，立柱下端可用内注式单体液压支柱加载锚固。在锚固立柱框架时，立柱与顶底板之间加木垫。
4、将动力头装在机架上，一起吊装在机架座上或先吊装机架再安装动力头。
5、确定钻孔高度、方位角、倾角的操作：通过横梁两端的抱箍调整横梁的位置，即可调整钻孔的高度；通过机架座下面的抱箍调整钻孔的倾角；通过转盘调整钻孔的方位角。
6、钻机安装好后，进行调压试车。试车后接上水管。
（二）钻机操作；
1、安装钻杆和钻头操作、动力头退至机架后端，打开夹持器卡板，将钻杆旋接在水平轴上，动力头旋转，徐徐前进，当钻杆前端外螺纹通过夹持器后停机，将钻头旋接在钻杆上。
2、开孔操作；修平开孔处的煤岩，保证钻头接触平稳。打开供水阀门慢转，并徐徐推进，当钻进一定深度且钻机、钻具运转平稳后，方可用正常旋转和进给速度钻进。
3、加接钻杆操作；钻机钻进到钻杆四方处时停止推进，关闭水辩供水阀门，动力头慢转，钻杆上四方对准夹持器卡板时停止旋转，将卡板住钻杆，再操作动力头反转并慢慢后退，当螺纹完全松开后，停止旋转，可将动力头正常后退或快速后退至可放入一根钻杆后，停止后退，搬动机架上的手把，压缩弹簧，水辩后退一定距离，放入加接的钻杆并对准中心，松开手把，打开夹持器卡板。打开水泵供水阀门，动力头正转并推进，即可接上钻杆，钻机正常钻进。
4、拆卸钻杆操作：拆卸钻杆时，动力头正转并后退，当第二根钻杆四方对准卡板时停止后退，关闭水泵供水阀门，将卡住钻杆，动力头反转并后退，即可松开钻杆一端螺纹，另一端则需人工用管钳卸下第一根钻杆，此后动力头正转并前进与第二根连接后，停止转动松开夹持器卡板，再按上面的操作即可卸下第二根、第三根直至最后一根钻杆。
5、操作中的注意事项
（1）钻机在钻孔过程中，动力头禁止反转，只有在加接或拆卸钻杆时，卡板卡住钻杆后才可反转。
（2）注意各运动部件的温度不得超过油温不得超过50度，否则应停机检查并加以处理。
（3）观察各压力表所指示的压力，判断钻机是否过载，出现过载现象应调节节流阀，降低推进速度，减少负荷；当发现回油压力超过0.8mpa时，应停机清洗或更换精过滤器滤芯。
（4）观察钻机在钻进过程中的运动状态，若发现有异常声响、动力头振动过大、机架有摆动、立柱框架有晃动应停机检查并加以处理。
（5）各操作手把应按规定的记号和规定的程序操作，换向不能过快，以免造成液压冲击，损坏机件。
（6）观察油箱的油位，当油位下降到标定位以下时，应停机加油。
八、打钻安全措施
1、每班钻孔操作工2人，瓦斯检查工1人，计3人/班。
2、钻机操作工必须经过培训上岗。
3工作面人员必须随身携带自救器。
4、严禁带电搬迁钻机。
5、钻机安装前由值班电工检查钻机、关机、电缆防爆性能，严禁使用非防爆设备，杜绝电气设备失爆。
6、电缆悬挂牢固，防止落于轨道被矿车砸伤造成短路。
7、必须安装瓦斯电和风电闭锁，开钻前用遥控器调正传感器浓度检查断电灵敏度，由瓦检员和值班电工进行。
8、打钻前先用三根立柱和木板关闭煤壁防止片帮冒顶，并加固工作面支护。
9、钻架必须固定牢固，钻孔人员不得面对钻孔。
10、钻孔操作人员必须系好灯带、毛巾、衣角袖口，防止绞入转动部位伤人。
11、工作面瓦斯周期波动为突出预兆，必须停止钻进，
但不停水，切断电源撤出人员，直到监控中心观察瓦斯稳定8小时以上再复钻进作业。　
12、发生喷孔时立即停止钻进切断电源,但不停水、待喷孔停止,工作面瓦斯小于0.8﹪再复钻进。
13、钻孔不出水时要适当退出钻杆待钻孔出水正常再复钻进。
14、钻孔水量增大、有突水预兆时停止钻进不得退出钻杆,立即按水灾撤人路线撤出工作面人员。通知水泵工加强排水。同时通知采面撤出运输系统人员。
九、避灾路线：
1、当掘进工作面发生瓦斯突出、瓦斯、煤尘爆炸及火灾时，人员撤出路线。
打钻地点→掘进工作面→副斜井→地面
2、掘进工作面发生水火灾，人员撤出路线。
打钻地点→掘进工作面→副斜井→地面。
十、矿井透水时的措施
1、透水预兆
采掘工作面透水前，一般有下列预兆：
（1） 煤壁发潮、发暗；
（2） 煤壁或巷道壁“挂汗”；
（3） 巷道中气温降低；
（4） 顶板来压，顶板淋水加大或底板鼓起有渗水；
（5） 出现压力水线，这是离水源很近的现象；
（6） 有水声，一种是受挤压发出的“嘶嘶”声，另一种是空洞泄水声，均是离水体很近的预兆；
（7） 有硫化氢(H2S)或二氧化碳(CO2)气体出现。
当发现工作面有透水预兆时，说明已接近水体，此时应停止作业，并报告矿调度室，采取有效措施，以防止透水事故的发生。
2、透水时的措施
(1)井下发生透水时，在现场的工作人员，报告调度室的同时，应就地取材积极封堵透水孔，加固工作面支护，防止事故继续扩大。如果情况紧急，来不及进行加固工作，现场人员应按避灾线路撤退到上一水平进风巷或地面，切勿进入独头的下山巷道。如万一无法或来不及撤至上水平，可暂时找一独头上山避难待救。遇难人员要保持镇静，避免消耗体力过度。
(2)矿领导接到透水报告后，应立即报告上级有关部门和矿山救护队，同时通知受透水事故威胁的人员撤离危险区，开动井下排水设备，积极组织力量，进行抢险救灾，营救受灾人员。

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