防治水设计方案.doc

防治水设计方案 防治水工程设计方案和 施工安全技术措施 元宝山区平庄镇向阳一矿 第一节 矿井概况 一、矿井水文地质概况 1957年---1967年辽煤地质局104队、155队、107队从平庄煤田普查到古山一、三井精查，先后作了大量的水文地质工作，抽水实验质量达到乙级标准。1978年平庄矿务局地质勘察队在本区进行精查勘探时，在补77-5孔时对辉绿岩作了专门的抽水实验，质量达到乙级标准。 (二)含水层； 本区主要含水层：第四系坡积亚粘土、侏罗系上部砾岩、含煤段砂粒岩、侵入辉禄岩含水层。 1、第四系坡积亚粘土潜水含水层 该层普遍发育，最大厚度46.3米，最小厚度2.0米，平均25.0米，上部为黄土状亚粘土，下部为紫红色亚粘土夹玄武岩碎屑，含钙质结核。由于地貌条件所限，山坡多为透水且不含水，含水性弱，k=0.168m/d,q=0.0587L/s.m,水位标高+498m左右，水化学类型属重碳酸钙鎂水。 2、煤系地层上部砾岩段孔隙裂隙承压含水层 位于煤系上部，由于受辉绿岩侵入切割，厚度变化很大，局部被辉绿岩代替，最大厚度247.8m，平均7.86 m,该层多赋存于井田北部，钻孔消耗量最大0.3m3/h。水位标高 +488-+544m,k=0.0202-0.0383m/d,平均0.0293m/d, q=0.007-0.00819L/s.m,平均0.0076L/ｓ．ｍ，水化学类型属重碳酸钾钠水 3.含煤段砂砾岩孔隙裂隙承压含水层 含煤段以煤层、泥岩为主，夹薄层砂岩，砂砾岩，受辉绿岩侵入影响，裂隙发育，钻孔施工过程中普遍漏水，最大消耗量9m3/h,一般0.01m3/ h。水位标高+485—520m,透水系数K=0.0013—0.0075m/d,平均0.00377m/d,单位用水量q=0.01478—0.00705L/s.m.平均0.00384L/s.m,化学类型属重碳酸钾纳水。 4、辉绿岩裂隙含水层 本区岩浆岩发育不均，据钻探工程实见，岩层成不规则间断性破碎，根据本井田附近钻孔抽水实验，水位标高＋499m—540m,渗透系数k=0.10—0.398m/d,平均0.219m/d,单位用水量q=0.058—0.406L/s.m,平均0.173L/s.m,水化学类型为重炭酸钙镁水。 七、工程地质 （一）、煤层顶底板岩性 本区煤层顶底板岩石以中、粗粒砂岩或砂砾岩为主，泥岩或砂质泥岩次之，煤层顶板多赋存薄层泥岩。受层间滑动而破碎。遇水泥化膨涨，层位不稳定易脱落，属软弱结构面。顶底板接近辉绿岩时煤层受侵入体的影响有3－5m变质，破碎带结构松散破碎，顶板压力大，不易管理。 （二）、工程地质特征 1．第四系黄土状亚粘土，亚砂土以粘土颗粒为主。比重2.67－2.72g/cm3视密度1.51－1.89g/cm3,内摩擦角270，凝聚力0.025MPa，适于轻中型建筑。 2．煤系地层岩石工程地质特征： 本区煤系岩石通过平庄古山一井采样试验，抗压强度很低，除极少数硅质胶结的砂岩，砂质泥岩外，抗压强度不超过20MPa，谱氏系数在1.6以下，每层的抗压强度一般比围岩要大，泥岩自由膨涨率平均等22.410/0，属强膨涨岩石。此外辉绿岩侵入体与煤层接触为开采中的老顶。其抗压强度为117.6MPa，极其坚硬，给顶板管理造成困难。 八、其他开采技术条件 1、瓦斯 根据内蒙古矿山安全与职业危害检测检验中心2008年12月6日提供的《赤峰市元宝山区平庄镇向阳一矿矿井瓦斯等级鉴定报告》，矿井的绝对瓦斯涌出量为0.28m3/min，矿井的瓦斯相对涌出量为1.34m3/t，为低瓦斯矿井。 2、煤尘 根据煤炭科学总院抚顺分院2008年2月18日对该矿煤尘爆炸性鉴定结果为：本矿井煤尘不具有爆炸性 。 3、煤层自燃倾向性 根据煤炭科学总院抚顺分院2008年2月18日对该矿煤层自燃倾向性鉴定结果为：煤的吸氧量为0.32cm3/g(干煤)，煤层属于三类不易自燃煤层。 4、地温； 井下实际温度17—20℃,工作面正常情况下24—26℃,根据古山矿区相关资料本区地温梯度2.9℃/100m。 第二节 探水工作面现状 本矿061-8运输巷布置在6-1煤层，煤层顶板约8m处是辉绿岩，061-8运输巷150范围内存在有前期老采空区及废弃巷道，虽然原矿井采用竖井开拓方式，老采空区主要位于061-8运输巷标高以上，但仍不排除局部积水可能。 二区回风巷都是沿煤层底板岩层中掘进。工作面的水沿坡度自动流出。 第三节 探水前的准备 一、供电方面准备 矿井为双回路供电电源供电，其中主备电源通过青年变10KV向阳线3826煤矿支14号杆向阳一矿变台上的双头刀闸开关进行控制，使两路0.4V电源不能同时送电。 二、 排水方面的准备工作 1、水泵、水管 在探水前，对所探区域内的主水泵、备用泵、检修泵、排水管、阀门等排水设施进行全面检查维修，保证完好，待机备用。 2、水仓 探水前将临时水仓、排水沟清理干净，疏通排水渠道。 3、探水前，必须将水仓内的水排完，增加水仓容量。 三、 探水钻机 配备不少于两台型号为KHYD-75探水钻，并保证探水钻台台完好。 四、 安全出口 ：主、副井有梯子间、防坠罐，在探水期间要专人检查维护。 五、 自救器 为防止探水中发生意外，所有入井人员必须佩戴自救器。 六、 通风 掘进工作面采用局扇通风，直径 500mm的抗静电阻燃胶质风筒，在探水期间加强检查维护。 七、 通讯 在探水工作面、井底都安装有防爆电话，工作面、井底、调度室及领导办公室都能直接联系。 八、其它 在探水前把探水所用的风筒、管路、电线、管子、阀门、木料、木棚等设施、设备、工具、材料都备好，存放在工作面附近指定地点。 第四节 探水施工 一、 探水施工 1、探水线的确定 矿界以外至少100m范围内邻矿的井田位置、开采范围、积水情况标绘在井上下工程对照图上。 古井、古空区、相邻矿井空区及自采空区范围，并对积水区划定三线，即积水线、警戒线、探水线。 采掘工作面接近古空积水区探水线时，必须进行探水，古空积水区防水三线的确定原则： （1）年代久远的古井，开采范围不清时，以调查分析积水线外推150米为探水线，再外推100米为警戒线。 （2）资料较确切的老空积水边界外推100米为探水线，再外推50米为警戒线。 （3）封孔不良的钻孔，按照偏斜资料，确定探水线，但不得小于30米。 （4）接近含水层、含水断层、外推50米为探水线，再外推50米为警戒线。 2、首探孔的确定 采掘工作面出现下列情况之一的，必须停止作业，进行探水。 （1）工作面出现透水预兆的 （2）工作面遇到断层、褶曲等地质构造的 （3）工作面临近老空、钻孔、报废巷道的 （4）工作面进入积水区探水线的 （5）水文地质资料不清的 采掘工作面或其它工作地点发现有挂红、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、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，立即报告矿调度室，撤出所有受水威胁地点的人员，并采取防水措施。 3、钻孔的确定 盘区巷道、顺槽都是沿着煤层底板掘进，布置成“小夹角”扇形钻空。 （1） 钻孔位置、角度的确定 根据水文地质资料，探水的主要对象是对隐伏地质构造的导水带和采空区积水，前者采用“大夹角”扇形布置，布置在顶板上，钻孔数每组3个，孔间距100㎝，夹角15°；后者采用“小夹角”扇形布置，布置在上帮、下帮和迎头，钻孔数每组3个，夹角3°。具体参数见掘进工作面探放水钻孔布置图。 (2)钻孔深度及超前距离的确定 采用边探水边掘进的探水方案进行探水，根据水文地质资料的水压、水量和以往的探水经验，探水设备、探水技术水平综合考虑，确定探水孔深60m，超前距离20 m，每探一次允许掘进距离为40 m。 (3)钻孔直径在无特殊情况下，采用探水孔放出水，考虑到既可以使涌水顺利排出，又能防止涌水过大发生意外，控制涌水安全，故探水口直径取50mm。 二、帮距。探水钻孔一般不少于5个，一个中心一眼，余下为斜眼，并与中心眼成一定角度。中心眼中点与最外边斜眼终点间的距离为帮距，帮距应等于或略小于超前距离。 三、 钻孔密度 钻孔密度是指允许掘进距离的终点处，各探水孔之间的距离，一般钻孔之间相距不大于1米。 四、探水工序安排 1、探水前应先加固探水工作面的支护，采用戴帽点柱，加强 工作面的临时支护。无论是木棚架支护或工字钢支护，都必须加强。 2、加固工作面后，接下来按设计的钻孔位置按规定的方位角、 倾角进行钻孔。如水压较大时，用套管法控制。先钻直径75mm的套管孔，孔探5m，用以安装套管，套管用麻缠绕上，用锤打入套管孔内，要打严打实，在套管外部焊垂直于套管的固定管，并在固定管上打两根戗柱，钻杆通过套管工作达到了控制水的目的。在水压较大时，为防止套管冲出，套管外部安装100mm的阀门控制。如水压太大，采用带有止动光环的套管，混凝土固定在围岩中（或煤、岩中），钻杆通过套管工作，控制涌水。 3、 钻探开始前，瓦斯员首先检查瓦斯，同时当班负责人、现 场指挥员都必须在场。 4、 再钻探过程中带班负责人对本班钻探方向、深度，如有异 常情况写在记录本上，并及时向领导汇报。 第五节 地面防治水 每年雨季前应对矿区及其附近的地面汇水情况，沟、渠汇水能力及堵塞情况，历史及近几年洪水水位，洼地、古井、裂隙、钻孔进行全面调查，并分析对矿井安全的影响程度，提出地面防治水工程措施。 成立雨季防汛队伍，办公室必须执行24小时值班，每次降雨时和降雨后组织有关人员检查地面防洪、防雷电情况，并记录降水量与井下涌水量的变化。 每年五月底前必须准备齐全抢险物资和工具，专库放存，造册上报。 第六节 探放老空水 在煤层中探放同层老空水的钻孔，应成组布设，在平面上呈扇形，各孔终孔垂距不得超过3米。 距老空不足20米，出水象征明显，打钻有危险时应另找安全地点探放水或砌筑水闸墙在墙后探水。 探水钻孔中遇断层时，应根据现场修改探水设计，探明断层产状、落差，然后在煤层布置探水孔，首先探明同盘煤层老空情况，接近断层墙时，布孔探明另一盘空情况。 打穿层石门探放煤层采空区积水时，应先布深孔放水，降低水头压力，同时向巷道前方的上、下、左、右打控制孔，防止因断层位移意外接近积水。 巷道必须在确认钻孔已疏干的前提下，方可在钻孔放水标高以上掘透老空，进入老空后遇有完整煤壁应继续探水。 探放水必须安装孔口安全套管，安设牢固后，需要按实际水压1.5—2倍的压力顶水试压，合格后方可钻进，并经常检查。探水钻孔、套管以里的孔径不大于58mm，探水眼开孔应上、下错开，同时要将已竣工的钻孔用木塞封闭。 孔口安全水门，要根据水压大小和水质选用高、中压和耐腐蚀的水门。长期疏放或控制有腐蚀性水时，套管、水门要定期检查、更换。 探水钻机的安装，必须达到以下要求： 1.加强钻机和钻机附近巷道支护，背好顶帮，并在工作迎头打立柱和挡板，清理浮煤，挖好排水沟。 2.钻机必须平整牢稳，设立梁、打压柱、保证运转时不晃动。 3.伸出孔口部分的安全套管及水门要打立柱，用卡子卡紧顶牢，底座要在坚硬完整的岩石柱窝内。 4.钻机各转动的齿轮部分必须设安全罩。 5.水泵与钻机分开起动，实现停钻机时可不停泵，防止埋钻。 6. 探放水压大于20kg/cm2（2Mpa）的水体或含水层时，要有防高压水顶出钻杆的逆止闸阀、抽放钻杆的控制闸阀、防喷挡板、反压下钻安全装 置。 探水时应采取下列措施： 1.流水路线保证畅通，排水能力大于探放出来的预计最大涌水量。 2.探放水一般应双巷掘进，