山西蒲縣宏源集團北峪煤業(yè)主斜井探放水設計方案
山西蒲縣宏源集團北峪煤業(yè)主斜井探放水設計方案
根據《煤礦安全規(guī)程》和《煤礦防治水規(guī)定》的有關要求，嚴格執(zhí)行“預測預報、~k&'.&p有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水及防、堵、疏、排、截的綜合治理措施，進一步規(guī)范我礦防治水工作，有效防治我礦水害事故發(fā)生，確保該工程安全施工，特制定本設計方案，具體如下：
一、成立防治水機構：
組 長：尚軍寧
副組長：張勤生 楊雙龍
成 員：師建幸 王紅軍 李春富 鄭保東 趙雙平
劉潤良 任玉安 張進澤 魏占魁 許紅偉
專職探水人員： 李龍杰 杜紅巖 閆二強 楊海平
郭軍軍 杜峰峰 栗俊師
二、井田水文地質概況：
1)井田地表河流：
地表水匯集于井田南部邊界北峪溝河，北峪溝河往西匯入昕水河，昕水河往西至大寧縣古鎮(zhèn)村匯入黃河，井田屬黃河流域昕水河水系，井田內各溝谷基本常年無水，遇雨亦一瀉而去，雨停后溝干或為細流，屬季節(jié)性溪流。本井田主斜井、副斜井、副立井口標高均高于所處地段的最高洪水位線。無洪水灌井威脅。
2)、該工程含水層：
工程含水層自下而上有：
1、太原組石灰?guī)r(K4、K3、K2)巖溶裂隙含水層
主要由K2、K3、K4三層石灰?guī)r組成，K2灰?guī)r平均厚度4.30m，巖石致密堅硬，K3灰?guī)r平均厚度2.30m，K4灰?guī)r平均厚度1.70m，K3、K4灰?guī)r裂隙多由方解石脈充填，裂隙不發(fā)育，鉆孔沖洗液消耗量不大。根據喬家灣詳查3503號水文孔抽水試驗資料，水位標高為1202.84m，單位涌水量為0.376L/s.m，滲透系數為0.01074—0.0119m/d，水質類型為HCO—Ca型水，根據簡易水文觀測及抽水試驗表明含水層富水性較強。
2、山西組(K7)砂巖含水層
K7砂巖巖性以細粒砂巖為主，常相變?yōu)榉凵皫r，裂隙不發(fā)育。根據東河煤礦D4水文孔抽水試驗資料，水位標高為1399.92m，單位涌水量為0.0017L/s.m，滲透系數為0.01m/d，水質類型為HCO3—Na型水，礦化度為0.84g/L，屬富水性弱的裂隙含水層。
3、下石盒子組(K9、K8)砂巖裂隙含水層
砂巖含水層位于2號煤層以上，K8為煤層直接充水含水層，巖性為灰白色、灰綠色、黃綠色厚層狀石英長石砂巖，多為鈣質膠結，裂隙稍發(fā)育，根據喬家灣詳查3503號水文孔抽水試驗資料，水位標高為1135.20m，單位涌水量為0.0079L/s.m，滲透系數為0.00723m/d，水質類型為HCO3-Na+型水，礦化度為0.58g/L，屬富水性弱的裂隙含水層。K9砂巖含水層位于K8砂巖以上50米左右。含水特征與K8相似，西北端出現了4.42L/s的泉，全區(qū)鉆液消耗量一般0.10—0.60m3/h，個別鉆孔(503號孔)處于風氧化帶內出現15m3/h的全漏。在901號孔K9—K8砂巖段抽水試驗單位涌水量只有0.0097m3/h，水位標高1238.09m，因此，屬較弱裂隙含水層。
4、上石盒子組底部(K10砂巖)裂隙含水層
砂巖含水層較穩(wěn)定，在中、北部廣泛出露，厚0.50—21.83m，平均厚4.72m。巖性為灰色、灰白色、黃綠色中粗粒石英長石砂巖，底部含小礫石。埋藏淺時，風化裂隙及節(jié)理發(fā)育。區(qū)內出露泉水較多，流量一般小于0.5L/s，個別達到0.7L/s，鉆液消耗量一般在0.10—0.60m3/h，只有902號孔達到1.8 m3/h。因此，含水層為較弱裂隙含水層。
5、第四系砂礫層孔隙潛水含水層
分布于山間河谷及溝谷地帶，主要由砂質粘土、粘土、砂礫石層組成，厚10.5m，賦存孔隙水、富水性受季節(jié)影響明顯，總體上富水性較弱，僅做一般生活用水。據東河民井1號井提水試驗得知，涌水量為1.35L/s，單位涌水量1.96L/s.m，涌透系數19.77m/d，據油房村東2號井，單位涌水量0.75L/s.m。
3)、隔水巖層：
1、下石盒子組泥巖、粉砂巖隔水層(K10砂巖底至K8砂巖頂)
隔水層主要由泥巖、粉砂巖夾有砂巖而組成，其間夾有裂隙不發(fā)育或稍發(fā)育的中粒砂巖，厚度變化大，一般厚90m左右，致密巖層對地表水及潛水起隔水作用。
2、太原組上部泥巖、粉砂巖隔水層(2號煤下至K4石灰?guī)r頂)
隔水層由泥巖、粉砂巖夾有細粒砂巖組成，層位穩(wěn)定，一般厚25m左右，在無斷層貫通情況下，太原組石灰?guī)r溶隙將不會影響上組煤的開采。
三、主斜井水文情況：
本工程的主要含水層為K2至K10砂巖含水層和第四系砂礫層孔隙潛水含水層。據現斜井揭露水文情況分析，該工程在180米至210米處存在潛水含水層淋水。根據本礦井開采2號煤層資料分析，我礦主要充水來源為砂巖含水層水和地表裂隙水。
四、主斜井水害及防治措施：
主斜井主要水害：
據本礦水文資料分析，該工程主要水害為K2至K10含水層、第四系砂礫層孔隙潛水含水層，各含水層涌水量都不大，與季節(jié)性有關，對該工程水害影響不大。
主斜井水害防治措施：
1、井口要建在歷年最高洪水位線以上，并在井口四周建好防洪堤壩及水流通道。
2、加強對主斜井的探放水管理及實施工作。
3、在施工前必須做到“預測預報、有掘必探、先探后掘、先治后采” 的原則，采取防、堵、疏、排、截的綜合治理措施。
4、結合礦井現有的地質資料，加強對該工程段水文情況的觀測和分析，以防構造引起地下水的溝通而引起水害事故。
五、排放水設施、設備布置安裝：
排水設施：探放水地點要挖設容積不小于20m3臨時水倉一個，由臨時倉直接排至地面排水溝，確保該工程的涌水及時排除。
排水設備：配備BQW-150-25-11排水泵三臺(備用一臺)，使用3寸消防軟管與排水管路聯(lián)接，排至地面排水溝。
六、鉆探設備及型號：
使用鉆機型號：ZYJ—380/210液壓架柱式回鉆機1臺。
鉆具配備：BZ14/10—78/13—ZY型液壓輔助泵站1臺，Ф55mm鉆桿200m，合金鉆頭6個及鉆具2套。
七、探放水鉆孔的設計布置及警戒線的確定：
1、水鉆孔直徑與數目布置
鉆孔呈扇形放射狀布置于巷道前方，開口孔徑55mm，每次探水沿掘進方向布置鉆孔3個，呈扇面形，中孔方位為迎頭正前方向，左右斜孔與中孔的夾角分別為6º。中孔距離為200m，左右斜孔的距離均為201m m。按探200m掘170m的方式交替進行，留足30m的探水超前距。(附圖)
2、探水鉆孔超前距、幫距：
超前距離：探水鉆孔深度為200m，探水鉆孔終孔位置始終超前掘進工作面的距離采用30米
超前距離的計算：
a=0.5A L ×(3p/kp)1/2
式中：a ------超前距離(m)
L-----巷道的跨度(寬或高，取其最大者)m
P------水頭壓力(Mpa)
Kp-----煤的抗張強度(Mpa)
a=0.5×4×3.3×(3×30/10)1/2
=0.5×4×3.3×3=29.7(m)，
a(實)>29.7m
據此，超前距取30米，幫距取20米。
允許掘進距離：經探水證實無水害威脅，可安全掘進的距離：探水中心鉆孔深度(或3個鉆孔的最小平距)減去30米。
幫距：為使巷道兩幫與可能存在的水體之間保持一定的安全距離，根據相關技術人員進行合理設計布置的最外側探水鉆孔所控制的范圍與巷道幫的距離取20米。
警戒線：沿探水線終孔位置外推30米。
附：探放水布置圖
八、鉆孔孔位、方向的現場確定要求：
每次鉆探前，必須由地測科人員現場根據設計，標定鉆孔孔位，并給定方位、坡度，鉆探人員根據給定方位進行鉆進。
九、探放水前的準備工作
1、在組織施工前，要求施工單位將打鉆所需的材料及工具，設備準備到位，不能因為準備工作的原因而影響施工。
2、在運輸探水鉆鉆機等大件設備的過程中，運輸人員應輕拿輕放，避免設備因受力碰撞而受損。
3、鉆機及其附屬設施及各部件間連接要牢固可靠，并在每次使用前檢查，確保施工的安全。
4、每次開鉆前，檢查鉆桿接頭的牢固情況，嚴防脫鉆事故的發(fā)生;鉆桿要達到不堵塞、不彎曲、絲口不磨損。
5、在組織施工前，要求施工人員對鉆機附近10米范圍內的巷道支護進行檢查，發(fā)現巷道支護受損的及時處理并加強支護，并打好立柱和擋板。
6、保持鉆場有足夠的安全空間，便于施工。
7、在巷道低洼處非人行側及時挖好水倉，清理好臨時水溝，確保排水暢通無阻。
8、將3寸的排水管隨掘進向前延接，迎頭20米范圍使用軟管。
9、在打鉆地點附近安設專用電話及報警裝置，并保證隨時與調度室聯(lián)系。
10、技術人員和防探放水人員必須親臨現場，依據設計，確定主要探水鉆孔位置、方位，深度以及鉆孔數目。
11、帶班礦領導和當班安全員、瓦斯員必須在探放水地點監(jiān)督安全和隨時檢查空氣成分。如果瓦斯?jié)舛冗_到1%或其他有害氣體濃度超過《煤礦安全規(guī)程》第一百條規(guī)定時，必須立即停止鉆進，切斷電源，撤出人員，并報告礦調度室，及時處理。
十、鉆探施工技術要求：
1、鉆進時應準確判別煤、巖厚度并記錄深度。一般每鉆進10m或更換鉆具時，測量一次鉆桿并核實孔深。終孔前在復核一次，如有可能應進行孔斜測量。
2、鉆進時，發(fā)現煤巖松軟、片幫、來壓或孔中的水壓、水量突然增大，以及有頂鉆等現象時，必須立即停鉆，記錄其孔深并同時將鉆桿固定。并要立即向礦調度室匯報，及時采取措施，進行處理。
3、鉆進中發(fā)現有害氣體噴出時，應立即停止鉆進、切斷電源，將人員撤到有新鮮風流的地點。立即報告礦調度室，采取措施，進行處理。
4、鉆孔內水壓過大或噴高壓水時，應采用反壓和防噴裝置的方法鉆進，應有防止孔口管和煤(巖)壁突鼓出的措施。背緊工作面，在攔板外設頂柱或木垛，必要時還應在頂、底板堅固地點砌筑防水墻，之后方可防水。
5、對于水壓大于2Mpa，中間要穿過煤層的探斷層水鉆孔，在打穿斷層或含水層前，還應下第二層孔口管并超過煤層1m，以上。
6、在鉆探過程中，見到含水層、斷層、陷落柱和積水區(qū)之前，應停止鉆進，安好水門后再繼續(xù)鉆進。
7、遇高壓水頂鉆桿時，可用立軸卡瓦和逆止閥門交替控制鉆桿，使其慢慢第頂出空口，操作時禁止人員直對鉆桿站立。
8、應做到交接班時不停鉆。
9、探放斷層水的探水孔終孔后，孔內有水應進行放水實驗?？變葻o水時應選擇一個孔進行壓水實驗，檢驗斷層隔水性能，壓力一般應略大于斷層承受的靜水壓力。
十一、探放鉆孔孔口的安全裝置：
探放水鉆孔安設孔口安全裝置。孔口安全裝置由孔口管、泄水測壓三通、孔口水門和鉆桿逆止閥等。
1、選擇煤巖層堅硬完整地段開孔，孔口采用Φ110mm鉆頭,鉆進5m后,將孔內沖洗干凈。使用注漿泵將孔口管周圍與孔壁間充滿水泥漿。待孔口管周圍水泥漿凝固后，采用Φ55mm鉆頭鉆孔.
2、鉆孔5-8m后必須對孔口管進耐壓試驗。實驗壓力應大于2Mpa,并穩(wěn)定30min后，孔口管周圍不漏水時，方可鉆進。
3、孔口管插入孔內長度為4.5m。
4、節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石松軟或破碎，無條件另選放水地點是時，應注漿加固后，再安設孔口管。
5、探放水過程中要收集放水時的水量、水壓等資料時，在孔口管上安裝水壓表、水門(閥門)和匯水短管等。
6、在高壓水噴出條件下繼續(xù)鉆進時，斜孔應使用孔口防噴逆止閥，傾角50°-90°的鉆孔可使用“防噴接頭”，上下鉆可用“孔口反壓裝置”。
7、探得水壓高于2Mpa、水量大于60m3/h,需長期保留時，孔口應使用雙水門備用。
十二、放水的技術要求：
1、鉆孔探到水后，要觀測水壓、水質、水量和估計積水量或補給量。根據礦井排水能力及水倉容量，決定是注漿堵水還是放水?？刂品潘椎牧髁炕蛘{整排水能力，并清理水倉、水溝等。
2、煤層頂板有含水層和水體存在時，應當觀測“三帶”發(fā)育高度。當導水裂隙帶范圍內的含水層或老空積水影響安全開采時，必須超前探放水并建立疏排水系統(tǒng)。
3、加強放水地點的通風，增加有害氣體的觀測次數。
4、必須監(jiān)視放水全過程，放水結束后，應立即核算放水量與預計積水量的誤差，查明原因。
5、實施放水前，應將臨時水倉和主水倉存水排完，檢查各水泵的完好情況，發(fā)現和隱患及時排除。
6、掘進頭臨時排水泵處，除司泵工外、電鉗工外、還應設置有瓦斯員和安全員兩人組成的監(jiān)護小組，發(fā)現涌水大于排水量時，及時停電撤人，發(fā)出警報，并報告調度室。
十三、探放水安全措施：
1、鉆機運輸、安裝的安全措施
(1)、運輸、安裝鉆機人員，要互相配合好，防止鉆機反倒傷人和擠傷手腳事故發(fā)生。
(2)、鉆場在穩(wěn)鉆前，應清理浮煤。鉆場巷道支護要符合質量要求，禁止有空幫、空頂現象。鉆機要穩(wěn)牢、穩(wěn)平，底座墊上底木梁，鉆機穩(wěn)固在底木梁上，四角要打好四根立柱，并用鐵絲聯(lián)在一起。將鉆機穩(wěn)定牢固后，方準開鉆。
(3)、鉆具應統(tǒng)一放在鉆場內，禁止在巷道內亂放。
2、鉆機操作的安全措施
(1)、鉆工上崗前，必須經過培訓，掌握該探放水設計、鉆探操作規(guī)程并持證上崗。
(2)、鉆孔必須嚴格按設計的方位、角度、深度施工，嚴禁私自變更鉆孔參數。
(3)、鉆孔施工期間，必須有專職瓦斯檢查員隨時檢查鉆孔、鉆場瓦斯，若瓦斯達到1%，應立即通知停鉆撤人。
(4)、操作鉆機人員，要由班組長或有經驗的工人擔任，另一人跟前監(jiān)護。鉆機操作按鈕，應設在距司機工作處不超過0.5m的地方，確保能及時停送電。
(5)、每班開鉆前，鉆機要先試正、反轉。鉆機開始運轉后，任何人不準觸摸鉆桿及機器旋轉部位，防止鉆機絞人。
(6)、操作鉆機要嚴格執(zhí)行操作規(guī)程。在鉆進中，掌握好鉆進速度，壓力要適當，注意孔內水循環(huán)，禁止干鉆，避免損壞鉆機和發(fā)生卡鉆事故。
(7)、打鉆過程中，要嚴格執(zhí)行現場交接班制度。現場交清孔內情況和鉆機運轉情況。
(8)、鉆孔透水后，要詳細觀察和記錄水情變化。起鉆時，工作人員禁止站在鉆桿的正后方向。鉆桿全部起出后，立即關閉閥門，并向調度室匯報透水情況。
(9)、打鉆出水后，若水量較大，威脅到巷道內人員安全時，要通知巷道內所有人員和受威脅的其他人員，一并撤出，并迅速向調度室匯報。
十四、通風方式及瓦斯檢查制度：
1、通風方式及要求
采用FBD№5/2×7.5KW型局扇壓入式通風，局扇配2臺，功率15KW, 一臺使用，一臺備用。供風距離為800m。采用直徑Φ500mm阻燃柔性抗靜電風筒。
1)風筒吊掛要平直整齊，出風口到工作面距離不大于5m 。
2)工作面風速要控制在0.25-4m/s之間，風筒出風口風量達到規(guī)定，風機安裝在主運輸巷，距回風口不小于10m，保證不發(fā)生循環(huán)風。
2、瓦斯檢查制度
瓦斯員必須按瓦斯巡回檢查圖表規(guī)定的時間和次數檢查瓦斯，每班檢查次數不少于2次，嚴禁空班、漏檢、虛報、瞞報。并符合下列規(guī)定：
1)、工作面及其風流中，電動機或其開關安設地點附近20m內風流中瓦斯?jié)舛冗_到1.5%時，必須停止工作，切斷電源，撤出人員，進行處理;
2)、工作面有局部瓦斯積聚時，附近20m內必須停止工作，撤出人員，切斷電源，進行處理.對因瓦斯?jié)舛瘸^規(guī)定被切斷電源的電氣設備，必須在瓦斯?jié)舛冉档?%以下時，方可啟動。
3)、工作面風流二氧化碳濃度達到1.5%時，必須停止工作，撤出人員查明原因，制定措施，進行處理。
4)、局部通風機因故停止運轉，在恢復通風前，必須由專職瓦斯檢查員檢查瓦斯，只有停風區(qū)中最高瓦斯?jié)舛炔怀^1%和最高二氧化碳濃度不超過1.5%;且局部通風機及其開關附近10m內風流瓦斯?jié)舛榷疾怀^0.5%時，方可由指定人員啟動局部通風機恢復正常通風。停風區(qū)中瓦斯?jié)舛瘸^1%或二氧化碳濃度超過1.5%，最高瓦斯?jié)舛群投趸紳舛炔怀^3%時，必須采取安全措施，控制風流排放瓦斯;停風區(qū)中瓦斯?jié)舛然蚨趸紳舛瘸^3%時，必須制定安全排瓦斯措施，報礦技術負責人批準。
十五、其它安全注意事項：
1、加強鉆場附近的支護，并在工作面迎頭打好堅固的立柱和擋板。
2、清理巷道，挖好排水溝，接設好排水管路，安設好排水設備，并且長期進行檢修。
3、在打鉆地點或附近安設專用電話。
4、測量人員和探水人員按設計確定探水孔的位置、方位、角度和深度。
5、檢查鉆具、工具、搶險物資等必須齊全完好，做好各種記錄。
6、現場探放水人員必須配備自救器，并隨身攜帶。
7、探放水地點必須有足夠的新鮮風量。
8、打鉆時，鉆桿后方嚴禁站人。
9、鉆孔中水量增大或有氣體溢出時，要立即停止鉆進，但不得拔出鉆桿，現場負責人立即向調度室匯報。如果情況危及安全時，必須立即切斷電源，撤出所有受水威脅地區(qū)的人員，然后采取措施進行處理。
山西蒲縣北峪煤業(yè)有限公司
二0一一年
