304采区进风巷(延伸段)掘进工作面探放水设计.doc

304采区进风巷延伸段掘进工作面 探放水设计 山西长治王庄煤业有限责任公司 二O一0年5月8日 目 录 第一章 304采区地质水文概况 第二章 304采区三维物探地质成果 第三章 304采区进风巷延伸段井下瞬变电磁法勘探 第四章 304采区及304采区进风巷巷道布置 第五章 304采区进风巷延伸段探水钻孔超前距 第六章 304采区进风巷延伸段探水钻孔布置方式 第七章 304采区进风巷延伸段探水设备 第八章 304采区进风巷延伸段巷排水设备 第九章 304采区进风巷延伸段探放水安全措施 第一章 304采区地质水文概况 王庄煤业矿区属大陆性半干旱气候，年蒸发量大于降水量，降水量分布不均衡，多集中于6－9月份，而且多以洪流流出区外，不利于区域内地下水的补给，3＃煤层上覆地层为二叠系山西组、下石盒子组、上石盒子组地层，3＃煤层直接充水层为砂岩，山西组砂岩含水层砂岩节理裂隙较发育，裂隙发育率为1.08－4.88，山西组含水层地下水位埋深4.92－79.70m，水位标高1018.87－1110.68m，据钻孔抽水资料，单位涌水量为0.028－0.034L/s.m,渗透系数0.21－0.24m/d。 1、下石盒子组砂岩裂隙含水层 该地层在矿区北部边缘和西沟一带有零星出露，钻孔揭露厚度0.9－29.39m，砂岩1－3层，厚度3－8m，节理裂隙发育，透水性强，泉水流量0.027－0.744 L/s.m。 ２、上石盒子组砂岩裂隙含水层 钻孔揭露厚度7－136.25m，砂岩含水性及透水性较强，泉水流量0.018－0.569 L/s.m。 ３、隔水层 3＃煤层上部隔水层主要是二叠系的泥岩，砂质泥岩，具有良好的隔水性，阻隔了上、下各含水层的水力联系。 ４、充水因素 该矿区3＃煤层，其直接充水含水层为顶板砂岩裂隙含水层，由于周边小煤窑的越界开采，造成了塌陷裂隙，使上部含水层通过塌陷裂隙，导入井下对煤层开采产生较大影响。该矿区正常涌水量60-80m3/h, 最大涌水量110 m3/h。 第二章 304采区三维物探地质成果 2009年1月对304采区2.04KM2区域进行了三维地震勘探。本次三维地震勘探主要取得的地质成果是查明了采区3号煤层的底板起伏形态和埋藏深度，进一步控制了15号煤层的底板起伏形态和埋藏深度，并编制了3号煤层、15号煤层的底板等高线图、地震地质剖面图；查明勘探区内地层赋存形态总体上为地层走向NNE，倾向W的为单斜构造，次级褶曲较发育，发现幅度较大的向背斜两条（S1、 S2）。，构造简单；查出断层2条，落差较小，皆为正断层；查明陷落柱5个，其中长轴或直径大于等于50m的3个（X1、X3、X4），大于等于30m小于50m的1个（X5），小于30m的1个（X2）；查明了区内采空区，小窑破坏区面积0.09km2。并解释两个3号煤层异常区（WY1、WY2）。 一、3号煤层的底板形态、深度及控制精度 勘探成果表明3号煤层的底板形态总体呈单斜构造，在此基础上发育次一级褶曲，地层走向为NNE，倾向W，地层倾角最大为9，东侧地层倾角一般为2～5，局部可达8。西侧地层倾角一般为4～9。勘探区西部发育一背斜（S1）和一向斜（S2），背斜（S1）处于勘探区西侧，走向北北西。向斜（S2）处于十三村位置走向北北西，并延伸至区外。勘探区内煤层标高是东高西低，煤层底板赋存标高在975～1045m之间，变化不大。煤层埋深与地形有关，西北部地形标高小，东部、东南部地形标高大。3号煤层赋存最浅处在向斜轴部东掌村附近，埋深为135m左右，最深处在测区东南角的山梁上，埋深为310m。 本次地震勘探所获得的煤层反射波组中，主要可采煤层3号煤对应的T3波能量强，信噪比高，在此基础上对3号煤层全区构造进行了对比解释与底板标高的计算。就精度而言，本次勘探对3号煤层的解释成果精度较高，满足勘探精度要求。 二、15号煤层的底板形态、深度及控制精度 勘探成果表明15号煤层与3号煤层间距较稳定，底板形态总体一致。煤层赋存最浅处在测区向斜轴部东掌村附近，底板标高为865m，埋深为245m。最深处在测区东南角的山梁上，底板标高为935m，埋深为415m。本次地震勘探所获得的煤层反射波组中，T15波为来自以太原组15号煤层为主的复合波，15号煤煤层较薄，平均厚度约3m左右，由于受3号煤层的屏蔽作用，T15波能量较弱，本次地震勘探所获得的煤层反射波组中，15号煤对应的T15波能量较弱，连续性较差，全区仍可连续追踪，解释成果精度相对较低，依此对全区构造与15号煤层底板标高进行了对比解释与计算。就精度而言，本次勘探对15号煤层的解释成果精度较3号煤层精度稍差，但亦能满足勘探精度要求。 第三章304采区进风巷延伸段井下瞬变电磁法勘探 山西长治王庄煤业有限责任公司特委托中国矿业大学在304采区进风巷延伸段掘进迎头进行矿井瞬变电磁法超前探测工作，以便为巷道安全掘进和煤矿正常生产提供技术资料。 304采区进风巷延伸段掘进迎头超前探测解释 在304采区进风巷延伸段掘进迎头处分别沿底板、顺层和顶板三个方向探测的视电阻率等值线图。 从这三个视电阻率等值线图中可知，迎头正前方在探测范围内视电阻率等值线无明显异常扰动，具视电阻率值相对较高，说明在巷道迎头正前方探测范围内无明显采空积水区，煤层连续性较好。 底板方面视电阻率等值线图 顺层方向视电阻率等值线图 顶板方向视电阻率等值线图 第四章 304采区及304采区进风巷巷道布置 王庄煤业304采区为矿井目前的主生产采区，该采区煤层总体呈单斜状，煤层产状走向东南150度，倾角2～7度。无大的地质构造，地质条件相对简单。煤层厚度4.86～5.17m，中间有夹矸0.08m厚，煤层以块状为主，粉末状次之，煤层透气性差。 一、井上下位置及周边开采情况 304采区位于井田中央东部，采区上部北部有平家矿及本矿的采空区，西部有东沟等小煤矿的采空区，南部采区下部与东掌矿相邻，东部与**等小煤矿相邻。由于各煤矿开采形成的采空区及尚未发现的古空区内均会形成大量积水（气），而采空区多未留下完整的资料，局部可能存在越界开采现象，对矿井开采存在水患问题。 二、巷道布置 304采区现有3041综采面、3042综采面，其中一个生产工作面，一个备用工作面。目前已设计的掘进工作面主要有3043工作面运输顺槽、3043回风顺槽、3043工作面切眼、304采区轨道运输巷延伸段、304采区回风巷胶轮车巷。其中304采区胶轮巷设计长度1800m，断面15.75m2矩形4.5*3.5,跟底板掘进。304采区胶轮巷距离304采区进风巷45米（中中），方位90。 第四章 304采区进风巷延伸段探水钻孔超前距 根据2009年12月1日施行煤矿防治水规定第九十八条规定，探放老空积水的超前钻距，应根据水压、煤（岩）层厚度和强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. 304采区进风巷延伸段的东部为我矿井田边界,南部为我矿设计的3043回采工作面,，经矿专题讨论研究并执行市煤炭局关于煤矿防治水新规定的执行，决定该巷道在掘进期间的每个探放水钻孔深度的最小水平钻距不得小于30m。 第五章 304采区进风巷延伸段探水钻孔布置方式 一、探水孔布置要求 根据三维物探成果,井下瞬变电法勘探,结合我矿小窑调查信息，304采区进风巷延伸段虽没有小窑和本矿采空区的不同程度破坏区域，但探水方案必须采用“电法先行、钻探跟进”综合探测法。地面用瞬变电磁法确定积水区域，井下用直流电法,瞬变电磁法确定掘进前方疑点范围，机械钻探不断跟进，排除和验证各个疑点，安全、正确地指导掘进工作。 二、304采区进风巷延伸段探水钻孔布置方式 根据煤矿防治水规定第九十四条的规定，探放老空水、陷落柱水和钻孔水等，探水钻孔应成组布设，并在巷道前方的水平面和竖直面内呈扇形。钻孔终孔位置以满足平距3m为准，厚煤层内各孔终孔的垂距不得超过1.5m；探放断裂构造水和岩溶水等钻孔，必须沿掘进方向的前方及下方布置。底板方向的钻孔不得少于2个。 304采区进风巷延伸段掘进工作面探放水警戒线确保20m，探水钻孔布置方式为距巷道底板1米处,布置探水钻孔5个,“一”字形排列，向前呈放射状,平行于底板，即1号、2号、3号、4号、5号、距巷道底板1.3米布置3个探水孔;距巷道底板1.5米布置1个探水孔; 304采区进风巷延伸段探水钻孔布置详见钻孔布置示意图。其中 1号眼距巷道左帮0.5米，水平角9.9，竖直角0，眼深61m； 2号眼位于1号眼与3号眼中间，距巷道左帮1.5米，水平角4.2，竖直角0，眼深60.2m； 3号眼3号眼为中眼，平行于两帮，平行于巷道底板，钻孔深度60m,允许掘进距离30m，留设超前安全距30m； 4号眼位于3号眼与5号眼中间，距巷道右帮1.5米，水平角4.2，竖直角0，眼深60.2m； 5号眼距巷道右帮0.5米，水平角9.9，竖直角0，眼深61m； 6号眼距巷道左帮1.5米，距巷道底板1.3米，水平角7.3，竖直角0，眼深60.5m； 7号眼距巷道右帮1.5米，距巷道底板1.3米，水平角7.3，竖直角0，眼深60.5m； 8号眼距巷道底板1.3米，距巷道左、右帮各2.5米，水平角3.2，竖直角3，眼深60.1m； 9号眼距巷道底板1.5米，距巷道左、右帮各2.5米，水平角3.2，竖直角3，眼深60.1m； 第六章 304采区进风巷延伸段探水设备 根据2009年12月1日施行的煤矿防治水规定第九十五条的规定，井下探放水必须使用专用的探放水钻机，严禁使用煤电钻探放水。304采区胶轮巷专用的探放水钻机推荐选型为ZYJ-160/460架柱式液压回转钻机。 一、主要性能参数 额定压力16Mpa； 额定转矩160N.m； 额定转速460r/min； 额定流量42L/min； 最高转速700 r/mi r/min n 钻孔方位0～90； 最大钻孔深度80m； 适应巷道高度1800～3800mm； 钻机重量446kg； 二、安装钻机注意事项 1、加强钻孔附近的巷道支护，背好帮顶，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、在打钻地点或其附近安设专用电话。 4、依据设计，确定主要探水孔位置时，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。 5、在预计水压大于0.1MPa的地点探水时，应预先固结套管，套管口应安装闸阀，套管深度必须在探放水设计中规定；应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，要使施工人员人人皆知。 6、钻孔内水压大于1.5MPa时，应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。 第七章 304采区进风巷延伸段排水设备 一、304采区进风巷延伸段需安装4寸的排水管路,连接到304采区进风巷5寸的排水管路上,接3寸的静压水管至掘进工作面,以便于排水时应急使用.必须备用一套与上述排水能力相当的排水管路和排水泵. 主水泵5DA-8*7，75KW，2台。 5D-A8*7, 55KW, 1台。 水仓主水仓容量1000ｍ３，副水仓容量800ｍ３。 排水线路 掘进工作面304采区进风巷980大巷水沟主井水仓 二、排水设施具体要求 1、水泵必须有工作、备用、检修三台水泵。其中工作水泵的能力，应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量（包括水沙充填水及其它用水），备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70％，并且工作和备用水泵的总能力，应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量；检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25％。 2、水管必须有工作和备用的两套水管，其中工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排出矿井24h的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20h内排出矿井24h的最大涌水量。 3、配电设备应同工作、备用和检修水泵相适应，并能够同时启动工作和备用的水泵。 4、主水泵房至少有两个出口，一个出口用斜巷通到井筒，这个出口应高出泵房地面7m以上；另一个出口通到井底车场，在这个出口的通路内，应设置容易关闭的既能防水又能防火的密闭门。泵房和水仓连接通道，应设置可靠的控制闸门。 水仓有主水仓和副水仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用。 三、放水要求 1、放水前，必须在工作面砌二道防水挡墙，第一道防水挡墙设在距离工作面正头3m位置, 第二道防水挡墙设在距离工作面正头10m位置,高度不少于1m，厚度不少于0.5m，挡墙必须砌在巷道两帮0.3m煤体中。 2、检查工作面支护情况，对工作面支护必须加密，并在巷道内用木料向正头打2根戗柱，柱头必须打上木板顶住工作面正头煤壁。 3、检查后路是否清理干净，后路必须畅通无阻。 4、放水时，只准探水操作员操作探水设备，其他人员必须撤到安全地点。 5、在放水前，必须将工作面电气设备撤出工作面，不得停止风机运转。 第八章 304采区进风巷延伸段探放水安全措施 1、探水钻探过程中应时刻注意钻孔内情况，发现煤层变软，钻杆推进突然感到轻松，或顺钻杆出水增大时，要特别注意，立即停止钻进，不要拔出或移动钻杆。如果拔出钻杆，钻眼会被流水冲大，水量无法控制，造成透水事故。 2、如果孔内水压很大，水喷射很远，必须马上将钻机钻杆固定，人员应尽快撤离现场，另选安全地点对此处积水进行探放，探水过程中如发现钻孔透老空无水，应立即检查有害气体，防止人员受到伤害。 3、探水的上山、下山及平巷，中间不得有低洼积水段。 4、探水巷必须在探水钻孔有效控制范围内掘进，探水孔的超前距、帮距及孔间距应符合设计要求。每次探水后、掘进前，应在起点处设置标志，并建立挂牌制度。 5、巷道支护应牢固，顶、帮背实，无高吊棚脚，倾斜巷有撑杆，使巷道有较强的抗水流冲击能力。 6、探放水地点必须安设电话和报警装置。 7、必须向受水威胁地区的施工人员贯彻、交待报警信号及避灾路线。 8、探水巷道应加强出水征兆的观察，一旦发现异常应立即停止工作，及时处理。情况紧急时必须立即发出警报，撤出所有受水威胁地区的人员。 9、探水工作面要经常检查瓦斯，发现沼气超过1时要立即停止打钻，切断电源，撤出人员，然后加强通风吹散有害气体。 10、探水钻机后面和前面，手把活动范围内不得站人，以防止高压水将钻杆顶出伤人，或者手把翻转打人。 16