回风斜井探放水安全技术措施.doc

金晶煤矿回风斜井掘进

探

放

水

安

全

技

术

措

施

编制人：杨跃选
二0一七年十二月二日

回风斜井探放水安全技术措施
一、概况
回风斜井开口坐标为X:2828401.29、Y:35435917.32，施工标高为+1746m—+1600m，出井方位307°18′28″，倾角-25°，长度345米。
巷道掘进的目是为了形成全矿的生产系统，满足全矿井煤层回采的回风及瓦斯管路敷设的需要。根据《煤矿安全规程》及地方行业管理部门“有掘必探、先探后掘”的需求，需进行探放水。
井筒采用半圆拱锚喷支护，巷道采用锚喷支护，巷道掘进宽4.04m，净宽3.8m，锚喷厚度0.12m。掘进断面13.2 m2。
附图：回风斜井平面布置示意图

二、矿井水文地质情况
矿区地势陡峭，地形起伏大，地下水补给差，排泄好，大气降水为地下水的主要补给水源。地表水系较发育，大部地区地表水流经煤系地层，易沿岩层面、裂隙节理及采空区塌陷裂隙等渗入补给矿井，对矿床充水有较大影响。断层带富水性和导水性决定于断层性质及两盘岩性，断层两盘岩性均为可溶岩时，断层一般为导水断层。总体上矿床充水断层带的富水性和导水性弱，对矿床充水的影响较弱；矿区间接充水含水层为卡以头组，直接充水含水层为长兴组和龙潭组，富
水性均弱。矿区内未发现古河床冲刷带、天窗、陷落柱、封闭不良钻孔等不良地质体。无滑坡危险，无裂隙、泥石流致灾因素。在施工过程中严格执行“有疑必探，先探后掘”的探放水原则，一旦有涌水，可安设临时水泵排到地面。
预计矿井正常涌水量15m³/h，最大涌水量27m³/h。
三、 掘进工作面及其周边水文地质情况
1、巷道井上下关系对照表
采区名称

工作面名称
回风斜井
地面标高
1746～1800
井下标高
1746～1600
开口坐标
X:2828401.29
Y:35435917.32
Z：1746
开口方位
307°18′28″
倾 角
-25°
地面的相对位置建筑物及其它
本区对应地表为山地，被森林和农田覆盖，沟谷发育，区域东部、西部有简易公路自南向北方向穿过，中部有铜厂河穿过，西部有工业广场，相应建有输电线、配电线，同时有耕地。
井下相对位置
掘进范围内北侧为原矿井副平硐M7煤采空区，南侧矿未掘主斜井。
邻近采掘情况对本巷道的影响
周边巷道对本巷道影响较小，但应加强巷道的顶板及涌水情况的观测，避免意外情况发生。
2、水文地质情况
[1]根据矿区水文地质条件分析，矿床主要充水因素为：
（1）直接充水含水层龙潭组（P2 1）、长兴组（P2c）对矿床直接充水。
（2）卡以头组弱裂隙含水层间接对矿床充水。
（3）老窑采空区积水是未来开采初期疏排的主要任务，煤矿的不当开采，可能使老窑积水对矿床充水。
（4）雨季地表溪流及大气降水沿煤矿开采可能诱发的采空区塌陷裂隙对矿床充水。
（5）采空区塌陷沟通地表水对矿床充水。
（6）矿区内断层较发育，煤矿在开采过程中可使断层形成导水通道，使各含水层与地表水体产生水力联系，对矿床充水。
[2]地表水
矿区中西部为一条由北向南径流的铜厂河流经第四系（Q）地层，向南流出矿区，区内流距2.6km。旱季一般流量为0.273～0.545 m3/s，雨季一般流量为1.30～1.70 m3/s；地表水靠大气降雨补给，比降大，流量动态变化大，由于近年来的干旱，雨季和强降雨时，流量也较小；在构造裂隙的影响下，对矿床充水有一定影响。
[3]铜厂河
矿区中部为一条由北向南径流的铜厂河流过，向南流出矿区，区内流距2.6km，旱季一般流量为0.273～0.545 m3/s，雨季一般流量为1.30～1.70 m3/s；地表水靠大气降雨补给，比降大，流量动态变化大，由于近年来的干旱，雨季和强降雨时，流量也较小，最终流入南盘江，属于南盘江流域，珠江水系。
矿区中西部有一条由北向南径流的铜厂河流经第四系地层，向南流出矿区，为区内地表水、地下水及矿坑涌水的主要排泄区，铜厂河为矿床直接充水含水层二叠系上统长兴组及龙潭组（P3c+P3l）砂泥岩裂隙含水层的地表水补给源，且铜厂河在矿区内的侵蚀基准面正好位于该含水层顶部，故初步判定为二叠系上统长兴组及龙潭组（P3c+P3l）砂泥岩裂隙含水层。
根据该矿地面河流分布范围和煤层赋存情况，需要留设煤柱的主要为矿13和矿12拐点各煤层露头附近埋深小于防水安全煤岩柱高度的资源，维护带宽取15m，表土层按20m计算，表土层移动角为45°，走向移动角及上山移动角按75°，下山移动角按47°推算。按上述要求必须留足地面河流保护煤柱，严禁在煤柱保护范围内进行采掘活动。
在铜厂河附近掘进巷道时，采用“物探+钻探+短探”相结合的方式，即在巷道掘进之前，先利用物探仪进行探测，大致探测前方水文地质构造情况，再利用钻机进行验证异常点情况，如钻孔探测没有异常情况，则可正常掘进；如探测有异常情况，则再增加钻孔，以探明异常情况为止。并根据探测实际情况具体分析，采取相应的安全处理措施。
铜厂河流经矿区所有可采煤层露头区，采空塌陷裂隙极易沟通铜厂河形成倒灌淹井，需采用回填方式开采铜厂河下浅部煤层，以确保安全性。
[4]断层充水
矿区内断裂构造不发育，共发现大小断层2条，现将其水文地质特征分述如下：
（1）、F1正断层
位于矿区东部矿界处及外围,走向近于南北,倾向东，倾角60°。向南部伸出区外，区内走向长度大于500m。落差40-80m，，断层带地面所见宽度2.00-4.00m，充填物以泥质及泥岩、粉砂岩碎块为主，较致密。据相邻矿区施工的ZK202钻孔揭露：出现深度774.79～775.09m，宽度仅0.30m，上盘岩层裂隙增多、简易水文无明显反应，断层带导水性较差。据两盘岩层岩性分析：该断层带储水空间不甚发育，在局部地段可使硬脆岩层裂隙增多，储水能力增强，但该断层未对核实区内可采煤层造成破坏，对矿床开采影响不大，但在矿井巷道施工中应予以重视。
（2）、F2正断层
出露矿区南东部，区内走向长910m，倾向北西，倾角80°，落差170m，地表行迹明显，造成长兴组地层与飞仙关地层直接接触，断层带地面所见宽度1.00-3.00m，填充物以泥质为主，有少量风化砂岩碎块，充填比较致密。据断层上下盘岩性分析，在断层形成过程中可使硬脆岩层在断层带附近裂隙增多，含水性增强，对矿床开采影响较大，在矿井巷道穿越断层带附近时，应予以足够重视。
[5]老窑水、采空区水、相邻矿井采空区水
沿煤层露头附近，有普遍较长的采煤历史，但大部份属规模小、开采技术落后个体小煤窑，老窑巷道延伸长度一般较小，主要为平硐开拓、自然排水，部分斜井开采的老窑，其跨塌巷道内封存着一定的老窑积水，积水水量数十方至数千方不等。若揭穿老窑积水，可形成老窑突水。本次工作虽对区内部分老窑作了调查访问，并已标注于地形地质及水文地质图上，但由于其开采历史悠久，多数老窑和采空区难以确切圈定，因此建议开采浅部煤层时，应注意先探后采，当巷道遇有铁锈痕迹，迎头渗水及冷凝水滴壁等可疑现象时，应采取防范措施，以防老窑突水。
四、探放水设计
（一）探放水原则
坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的探放水原则，并严格遵守云南省的“有掘必探，先探后掘，先探后采”的探放水原则，同时严格遵守国家防治水管理相关规定。
（二）探放水目的
一是超前钻探，防止掘进过程中发生透水事故；二是利用探水钻孔作为掘进工作面的地质钻孔，查明前方是否有断层等地质构造或煤厚变化情况，掌握其与掘进工作面的距离，以便于采取相应安全措施。
（三）采用手段及方法
采用ZDY－3200S型液压钻机配Ø73mm空心钻杆实施Ø94mm探水钻孔，在井筒左侧呈扇形布置，探明水患情况。
（四）探放水钻孔设计
1、探水起点的确定：在工作面迎头（开口处）作为探放水起点，挂上探放水基点牌。
2、探水钻孔的布置方式
1、探水起点的确定：在工作面迎头（开口处）作为探放水起点，挂上探放水基点牌。
2、探水钻孔的布置方式
（1）超前距离确定：工作面为半煤岩巷道,根据《煤矿防治水规定》要求，超前距定为30米。
（2）允许掘进距离：每循环探放水钻孔施工完毕后，以该循环最短钻孔水平投影长度减去超前距即为此循环允许掘进距离。
（3）安全外围线：巷道周帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距离，即探水孔终孔位置与巷道轮廓线的垂直距离，根据巷道性质及工作面轮廓左帮、右帮各15米。
（4）钻孔密度（孔间距）：尺寸见钻孔布置图。若有出水预兆未放出，其钻孔布置必须加密，同时预测预报水量，直到确定水已经放完为止。
（5）探放水钻孔布置设计：在工作面迎头呈扇形布置，迎头的中部布置1号钻孔，上下布置3、4号钻孔，左右布置4、5号钻孔，共计布置5个钻孔。

探 放 水 钻 孔 参 数 表

孔 号
孔深（m）
倾 角
与巷道轴线夹角
距左帮（m）
距右帮（m）
起钻高度（m）
1
60
-13°
0°
1.9
1.9
1.3
2
60
-13°
15°
1.4
2.4
1.3
3
60
-13°
15°
2.4
1.4
1.3
4
60
-25°
0°
1.9
1.9
1.0
5
60
-2°
0°
1.9
1.9
1.6
注：与巷道掘进方向为-25°角计算。
（6)探水钻孔除兼做堵水或疏水用钻孔外，终孔孔径不得大于94mm。
（7)钻机及安设位置：采用ZDY－3200S型钻机，安设在距工作面迎头2米处，靠旋转调整钻孔方向。钻机具体参数为：旋转角度0-360度，电机型号YBK2-225S-4，电机功率37KW，钻杆直径73mm，最大开口直径94mm,可钻进距离100—350m。
（五）探水钻孔布置图
附图：回风斜井探放水钻孔设计图
五、探放水安全技术措施
（一）探放水组织措施
为了保证回风斜井工作面探放水安全顺利地进行，特成立探放水领导小组。
组 长：夏守恩
副组长：王细和
成 员：刘战功、周祖伟、陈喜庆、王明河、王明产及各科室成员、各班安全员、瓦检员。
探放水领导小组下设办公室在项目部技术科，由王细和同志任办公室主任，负责探放水日常工作，同时下设6个工作组：
1、防治水技术组
组长：梅杰
成员：项目部技术科技术人员
2、工程施工探钻组
组长：朱行风
成员：探放水班探放水工
3、安全检查组
组长：王细和
成员：安全科安全员
4、抢险组
组长：王明河
成员：矿辅助救护队队员
5、保障组
组长：周祖莹
成员：物资供应科人员
6、工程验收组
组长：庄千赐
成员：技术科、安监科相关人员
（二）施钻前的准备工作
1、在施工探放水钻孔前，由掘进队安排人员对施钻地点进行清理，清除巷道内杂物及浮矸，保持巷道清洁畅通。
2、探水班负责准备好探放水所需设备、工具、材料。探水钻机要预先试机，试机后加机油润滑保养并运至指定探水地点，准备好不少于100m的Ø73mm空心探水钻杆，Ø94mm探水钻头不少于2个，地质罗盘1个，钢卷尺1把，铁镐、掏扒、钢撬等工具视情况自行准备。
3、由机电科负责探水钻机电缆敷设并搭火，并做好探水钻机的瓦斯电闭锁。
4、由机电科负责在距探水地点不大于10m处安设直通矿调度室的防爆电话机，负责加工Ø108mm带闸阀的止水导管5根（每根长10米）。
5、由项目部技术科制定探放水设计及安全技术措施，经矿各部门组织会审后，对探放水班进行培训贯彻，讲明探放水钻孔设计参数、施钻安全注意事项、避灾路线等，使其熟练掌握。
6、由掘进队安排人员在工作面后方5m处施工一个临时水窝，水窝规格：800mm长×600mm宽×800mm深。
7、由机电科负责准备探水地点潜水泵2台（一用一备），50mm排水管300米，以备排水之用。
（三）钻机的安装注意事项
1、安装前，应检查、整修好设备，并检查加固钻场及其周围支护，防止冒顶、片帮，清理各种杂物，挖好水窝。
2、将钻机立轴对准钻孔位置，摆正钻机架，四脚打上压柱，戗棚戗柱，并进行连锁防倒措施。
3、机身安放应平稳，上紧底固螺丝，各种电气设备应防爆，机械传动部分安装防护栏，保护罩。
4、电气设备的安装必须执行国家《煤矿安全规程》的有关规定。
5、准备好各种材料、配件，工具等要摆放整齐。
6、调试钻机，检查钻机各传动部分是否正常，开关启闭是否灵活可靠，各种零部件及钻机是否齐全合格,发现不符合规定的，必须立即进行处理或更换。
7、施工前应具备泄水条件。
（四）施钻安全措施
1、钻机进入工作地点后，应选择好适当的位置，将机架放到最低点，然后将动力头部分起吊到机架上方，根据选定的位置用螺栓固定在机架上，调整好方位角，用立柱锚固机架。
2、接通电源。开机前，先检查整体安装是否符合要求，盘动电机检查有无卡阻，如发现问题应立即处理，起动电机，检查电机方向与标定方向是否一致，电机有无异常声响，然后起动电机进行试运转，检查系统工作是否正常。
3、操作人员衣服、毛巾必须穿戴栓绑好，人员必须站立在钻机的侧面，不能与钻杆成一直线，也不能遮挡操纵手把人员的视线。
4、施钻前，先检查瓦斯，施钻地点的瓦斯浓度不得超过1.0%，否则不准送电开钻。
5、施钻前，应由测量人员进行标定，负责探放水工作的人员必须亲临现场，共同确定钻孔方位、倾角和钻孔布置数目以及钻进的深度。
6、严禁钻机带病运行：每次开机前要全面详细检查设备各部件的完好情况，运行中轴承、电动机等温升不得超过60℃，否则应停机检查处理，进钻时要选择好钻头、钻杆，对钻杆的折拆卸不要敲打，以免损坏接头部位。
7、加强钻机的维护检修：对运动部件要定时加油。
8、每次钻探完毕后，要检查设备，作好交接班工作，将开关把手打到零位，并封闭好后方可离开现场。
9、套管要求：选用Φ94mm钻头开孔10.5米后，安装Φ90mm止水套管10米，然后用水泥浆泵对其进行高压封固，待孔口管牢固不动，孔口无渗、漏水现象方为合格。否则必须重新封固。
10、孔口装置：正常钻进前必须装好孔口闸阀，孔口闸阀的耐压力必须达到1MPa以上，为能在终孔撤完钻具时尽快关闭钻孔，孔口闸阀应选用球形阀。
11、套管外露端应安装水压表，并配好闸阀，以便随时观测水压，检查钻孔是否堵塞。
12、在进行探放水钻孔施工期间，工作面及回风流中不得安排其它与探放水无关的作业。
13、在施钻过程中若出现下列预兆时应立即停止作业，报告矿调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员：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、产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等透水预兆。打钻时应注意观察钻孔情况，如出现煤岩壁松动或钻杆向外流水超过正常打钻的供水量时，应立即停止打钻，进行检查，监视险情，并报告调度室，不得移动或拔出钻杆，如果情况危急时，必须立即撤出所有受水害威胁的人员。
14、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。
15、 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。
16、 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。
17、探水地点10米范围内应安装直通矿调度室的电话机，以便保持通讯畅通，一旦出现透水时立即通知有关人员撤离危险区。
18、钻孔终孔后，由探放水工程验收组进行验收，确认合格后方可终孔，并填写好验收记录。
（五）施钻时通风瓦斯管理
1、探水点利用局部通风机正压通风，局部安装位置及工作面风量必须按《作业规程》要求进行。
2、探水点利用掘进工作面的瓦斯传感器作为施钻时的瓦斯监测，其报警、断电、复电浓度分别为≥1.0%、≥1.5%、＜1.0%；断电范围为掘进工作面及回风流中全部非本质安全型电气设备。
3、探水时，当班瓦检员必须巡回检查探水点附近的瓦斯及其它有害气体情况，当发现探水点附近及回风流瓦斯超过1%时，应立即停止打钻，撤出人员，并报告调度室。
4、当班瓦检员必须仔细检查工作面风筒吊挂情况，要求风筒吊挂平直，逢环必挂，接头正接反边不漏风，保证工作面有足够风量。
5、探放水地点设置专用通往调度室的电话。
6、探放水钻孔上方设置变携式多功能气体检测仪。
附图：回风斜井探放水通风系统示意图

（六）放水安全措施
1、钻孔探到水进行放水前，要估计积水量或补给量，根据矿井排水能力及水仓容量，利用止水套管闸阀进行控制性放水。
2、钻孔出水后，放水人员每小班用压力表、流量计测量水压和水量不少于2次，若发现水量、水压变大应加密观测次数，并详细记入班报表中，同时汇报矿调度室，及时采取措施处理。
3、放水时，当班瓦检员必须加强放水区域瓦斯等有害气体检查。 4、放水人员必须监视放水全过程，放水结束后，应立即核算放水量与预计积水量的误差，查明原因。
5、作好放水记录，记录好放水时的水压、水量等参数，经便统计整个放水量。
（七）探放水排水系统管理
1、探水前机电科检查临时水泵房水泵和管路的完好情况，确保正常排水。
2、在探放水期间，临时泵房水仓空仓必须保持容量大于50%。
3、机电科必须对所有水泵、水管、闸阀、排水用的配电设备和输电线路进行一次全面检查并试运转一次，确保一旦探明水时能及时开泵排水。
4、排水路线：探水地点（潜水泵）→临时水仓→地面
附图：探放水排水系统示意图

（八）安全避灾路线
探水前应清理工作面，严禁堆放杂物。设置好各交叉点的避灾路线牌板，并将避水灾知识贯彻至探放水的每个职工。
施钻过程中，若发生水灾事故时，所有施工人员必须冷静，并在矿井调度的统一指挥和带班矿领导的带领下，按照下列避灾路线迅速撤离灾区到达地面：
1、探水点→回风斜井→地面
附图：回风斜井探放水避灾路线示意图 

（九）、该措施未见事宜详见《金晶煤矿探放水专项设计》。