煤矿探放水设计方案

煤矿探放水设计方案（通用7篇）

煤矿探放水设计方案 篇1

第一章 概述

为了认真贯彻《煤矿防治水规定》，保障煤矿安全生产，防止和减少水害事故的发生，保障职工生命安全，根据我矿的水文地质条件，结合我矿生产实际情况，制定唐一窿井探放水方案设计。

第二章 组织机构的建立与岗位责任

一、探水工作领导组

组 长：刘冰

副组长：：李红星、谢成华、李志高、胡柏生、段飞仁

组 员：曹先华、陈旭亮、曾小飞、唐社良、段中勇、欧海生、王富贵、焦勇、邓加兵

二、岗位责任

组 长：全面负责探放水调度工作。

副组长：具体负责探放水工作，配合组长调度人力、物力等后备物资。技术部：履行岗位职责，根据总工的安排，制定防探放水措施，掌握开拓进度，及时填写图纸，为防探放水提供准确的技术资料，正确指导施工。

安监部：履行岗位职责，按照防探放水技术方案，进行现场监督，监视现场情况变化，随时按照程序上报矿调度室。

机电部：履行岗位职责，负责机电设备的配置与检修，保证探放水设备正常运转与电力供给。

通防部：履行岗位职责，随时监视各种害气体的变化情况，并及进行处理。

调度室：履行岗位职责，负责调度通知、各种信息的上传下达,保证矿井通讯系统的畅通。

供销部：履行岗位职责，负责物资供应，详细清查库房物品的缺失，随时反应给采购人员进行购置，保证防治水物品供应。

办公室：守岗待命，帮助矿长协调地面各部门。

采掘区队：履行岗位职责，负责调度各班班长严格按照防探放水设计方案及措施实施落实。

第三章 水文地质情况

一、矿井充水因素分析

1、地形与地表水

矿井地表为中山丘陵地貌，地形崖直坡陡，沟谷深切，相对高差达350m，植被发育。大气降水形成径流流入溪沟，然后排入区外平缓之地。矿井范围内无大的河流及其它水体，除老窑水外，矿井没有突水源头。

2、岩层的含水及隔水性

侏罗系下统茅仙岭组孔隙水含水层(J1m)：该层区内分布较广泛，岩性为一厚层灰白色富含云母的中粒砂岩组成，厚度132m～473m，平均268m 左右，富水性弱，主要受降水渗入补给，由于与煤层不直接接触，对开采坑道无影响。

侏罗系下统唐垄组上段孔隙水弱含水层(J1t)：由浅～深灰色细砂岩及黑色泥岩组成，平均厚14m，该层富水性弱。局部裂隙不发育的地段构成相对隔水层。

侏罗系下统唐垄组中段孔隙水弱含水层(J1t)：由灰白色微薄层细砂岩与深灰～灰黑色薄层粉砂岩泥岩互层组成，平均厚33m，该层富水性弱，局部裂隙不发育的细砂岩与粉砂岩泥岩互层构成相对隔水层。

侏罗系下统唐垄组下段孔隙水含水层(J1t)：由石英长石砂岩及细砂岩组成，中间夹砂质泥岩，底部呈厚层状，常含细砾，平均厚33m 左右。该层富水性弱，局部裂隙不发育的细砂岩与砂质泥岩构成相对隔水层。

三叠系上统杨梅垄组上段孔隙水含水层(T3y)：主要由粉砂岩和砂质泥岩组成，为主要含煤组，可采煤层四煤层位于其中，平均厚度为53m，该层富水性弱，局部裂隙不发育的细砂岩与砂质泥岩构成相对隔水层。

本区4 煤以上划分为五个含水层，均为弱含水层，各含水层之间砂质泥岩发育，为良好的隔水层。地表无大的水体补给各含水层，因而补给条件差，对煤层的开采无大的影响。

3、断层的富水性与导水性

矿区内断层发育，地表沿断层带未发现有较大泉水出露。根据生产井观测和原东平硐井的水文地质资料，在风化裂隙范围内，断裂带的导水性略大于两盘围岩的含水性，断裂带埋藏较深时，含水性与围岩基本一致。富水性、导水性较弱。

4、老窑水

本区煤炭开采历史悠久，浅部老窑密布，老窑采空区内有大量积水，是开采浅部煤层时最大的水灾隐患。

二、矿山开拓方式和采矿方法

矿井为平硐暗斜井开拓，采煤方法为单一走向长壁后退式，炮采落煤，人工攉煤，0.75T矿车运煤，绞车提升至+270水平，7T架空线机车牵引至地面。工作面以单体液压支柱配铰接梁支护，全部垮落法管理顶板。矿井排水方法：一级排水，+50m水平矿井水直接排通到+270平硐经自流排出矿

井。+270m水平以上水平矿井水由+270大巷自流排出。

三、矿井开采后水文地质条件变化

矿区+270m水平以上老窿较多且开采年代久远，老窿积水情况无法一一了解，开采时必须要坚持“探放水制度”，确保安全生产。

矿井深部开采及唐1断层、唐6断层附近开采要确定探放水警戒线，防止自采自掘工作面积水和断层透水事故。

四、矿井涌水量

1、现开采水平涌水量

矿井现开采至+50m水平，一般涌水量为50m3/d，最小涌水量30m3/d，最大涌水量为100m3/d。

2、矿井最终开采水平涌水量的预计

矿井开采最深为+10m水平，预计开采与现状相同，一般涌水量62 m3/d，最小涌水量37m3/d，最大涌水量为113m3/d。

五、结论

本区含煤地层杨梅垅组含水性弱。区内地质构造简单，区内地表水流和水体不发育，故本区水文地质条件类型，属充水岩层以砂岩裂隙水为主，水文地质条件属简单类型。

当前我矿防治水工作的重点区域一是唐1断层及唐6断层附近区域，二是+270水平上部自采自掘工作面积水区域，在接近上述两区域掘采时，必须严格按探放水措施施工，同时要做好雨季地面防洪工作，清空地面拦矸坝淤积的矸石，储备足够的防洪器材。严防洪水倒灌井下。

第四章 探放水工程布置与设备

一、探放水工程布置位置

2015年我矿开掘工程布置在井田的北冀，接近1#断层，运输大巷掘进和回风上山掘进°，在开展掘进工作时必须坚持“有掘必探、先探后掘”的原则。

二、掘进探放水工程要求

（一）探放水前的准备

1、配备ZLJ--250型探放水钻两台。

2、配备150MD30×6多级离心泵3台，2寸潜水泵两台。

3、配备200mm和150mm无缝钢管两趟。

4、配备50mm钢丝胶管两节各4m带水笼头。

5、配备直通矿调度室直通电话一部，备用一部。

6、配备50m2阻燃电缆500m，35m2阻燃电缆250m。

7、配备 DW350/660隔爆型真空馈电开关 1台，QBZ—120/660防爆型电磁起动器2台。

(二)探放水的步骤

1、即掘进工程开口5m，必须安装探水钻机。

2、探水钻机随掘进工程的进展向前移动。(三)探放水的方法

1、下山掘进巷道第一次预控制探眼布置方法

1.1底眼3个，中心眼沿巷道中心线布置，距巷道底板1m，中心眼方向与巷道方位一至，仰角与水平面夹角1°，探进深度200m，达到探水的目的。

1.2右侧边眼的布置：距底壁各1m，探眼方向，与巷道走向的夹角3°，与水平面上仰角1°，探进深度200m，控制掘进巷道右侧以外10m达到探

水目的。

1.3左侧边眼的布置：距底壁各lm，探眼方向与巷道的走向夹角 3°，与水平面上仰夹角1°，探进深度200m。控制掘进巷道左侧以外10m达到探放水的目的。

1.4第一次预控制200m掘进150m，再按上述方法进行第二次预控制的探水方法，布置探眼。

2、在掘进巷道预控制的基础上，每掘进150m超前探进200m，探水眼布置方法。

2.1布置探水眼3个。

2.2中心眼距巷道底1m，方向沿巷道中心线方向布置与水平面夹角上仰1°，探进深度200m，控制掘进巷道正前200m的局部窝水，达到探水的目的。

2.3右侧边眼的布置：距底壁各1m，探眼方向与巷道的走向夹角3°，与水平面上仰夹角1°，探进深度200m,控制掘进巷道右侧以外10m的局部窝存水，达到探放水的目的。

2.4左侧边眼的布置：距底壁各lm，探眼方向与巷道水平面夹角1°，探进深度200m。控制巷道左侧10m以外的局部窝存水，达到探水的目的。

3、顺槽巷道探水孔的布置 3.1预探钻孔的布置

3.1.1探放水钻眼3个，靠近煤层底板1.Om处。

3.1.1.1中间眼：水平方向与顺槽走向一至钻眼与水平面上仰角1°，探进深度200m，终止，达到探水的目的。

3.1.1.2左侧边眼：水平方向与顺槽走向一夹角8°与水平面上仰角

1°，探进深度10m终止，控制巷道外lOm，达到探水的目的。

3.1.1.3右侧边眼：水平方向与顺槽走向一夹角8°与水平面上仰角1°，探进深度10m终止，控制巷道外lOm，达到探水的目的。

3.1.2探进深度200m，掘进深度150m严禁超标掘进。

4、主斜井开拓探放水方法：在掘到距3＃煤层50m的时候开始探放水。4.1第一次预控制探眼布置方法

4.1.1底眼3个，中心眼沿斜井中心线布置，距底板1m，中心眼方向0°上仰角与水平面夹角0°57′，探进深度200m打破5#煤顶板0.3m达到探放水的目的。

4.1.2右侧边眼的布置：距底壁各1m，探眼方向3°00′，与斜井走向的夹角3°00′，与水平面上仰角0°57′，探进深度200m打破5#煤顶用板0.3m，控制掘进巷道右侧以外lOm达到探放水目的。

4.1.3左侧边眼的布置：距底壁各lm，探眼方向357°00′，与斜井的走向夹角 3°00′，与水平面上仰夹角0°57′，探进深度200m。打破5#煤顶板0.3m控制掘进巷道左侧以外lOm达到探放水的目的。

4.1.4第一次预控制200m掘进150m，在按上述方法进行第二次预控制的探放水方法，布置探眼。

4.2在掘进巷道预控制的基础上，每掘进150m超前探进200m，探放水眼布置方法。

4.2.1布置探放水眼3个。

4.2.2中心眼距斜井底板1m，方向沿巷道中心线方向布置与水平面夹角上仰0°57′,探进深度200m，打破5#煤顶板控制掘进巷道正前200m的局部窝水，达到探放水的目的。

4.2.3右侧边眼的布置：距底壁各1m，探眼方向3°00′与巷道的走向夹角3°00′，与水平面上仰夹角0°57′,探进深度200m,控制掘进巷道右侧以外10m的局部窝存水，达到探放水的目的。

4.2.4左侧边眼的布置：距底壁各lm，探眼方向357°00′与巷道水平面夹角0°57′,探进深度200m。控制巷道左侧10m以外的局部窝存水，达到探放水的目的。

(四)掘进工程达不到预计标高时，探掘出水可利用掘进的下山工程做临时储水，但必须控制放水量，加强排水设备，保证满足排水系统供电，停止其它生产区域的供电，可调动其它区域的设备服务于排水。掘进到水平标高到+805m时，探掘出水时，须先做采区主、付水仓(主水仓规格4.0 m2×10Om、副水仓规格4.0 m2×50m、总额600m3)移动配电站高在水仓附近，按主探放水要求(一)项配备所有固定设备。

(五)探放水工程必须有矿长负责，有一名副矿级领导亲自抓，设一名专职技术人员，结合施工单负责人，按照探放水、探眼布置方法，进行定位、定向、定上仰角度。规定探进深度，必须按设计要求，执行预控制，绝对控制的原则要求，探进深度，超前掘进进度。

(六)建立完善的探放水台帐，标准详细的探放水时间精确到分钟，详细记录监视人员，定位、定向人员，钻探工姓名后备设施的齐全情祝，并描述探眼，正常、异常情况。

(七)详细记录探放水深度，计算垂直高差。

(八)每班将掘进进度报矿生产调度室，调度室向有关人员汇报，准确掌握探进与掘进之间的关系。

(九)出现上采层松软、片断、巷道变冷、挂红、挂汗、异常响音严禁

爆破。

(十)探放水钻探出水，不准拔出钻杆，并把迎头煤壁打4至5根，直径不小于2Ocm，园创柱贴紧煤壁，加背厚度不低于 15cm的背板打紧背牢，时刻观察涌水量大小，掌握放水量小于排于能力的30%。在难以控制涌水量的情况下，加强排水措施，控制涌水威胁。

(十一)探出水由瓦斯检查工现场监测、监视有害气体量及变化，把水流情况及有害气体情况随时向调度室汇报。

(十二)水流凶猛，撤离所有工作人员，工作人员按规定的避灾路线撤离至安全地点。

(十三)如施工单位负责人，操作人员违背防探原则，造成水害事故严加处罚，造成人易伤亡事故，移交司法机关追究刑事责任。

(十四)凡是通往探放水工程所有废异巷道必须打永久性闭墙。

第五章 水患防治的经济投入

一、防止水患规划

矿井生产技术人员做每年、季、月度的防治水患规划，制定经济预算，申报矿长审批。

二、经济投入

1、每年按正常生产计划按吨煤售价的5%提起，专款专用，做防治水患的准备资金。

2、保证正常资金投入，确保探放水需要的设备的供给。

第六章 独立排水系统与供电

一、矿井独立排水系统

1、采用五级排水系统，采掘工作面水的自流至+50井底主仓内，由主

水泵排出地面。

2、水泵房内安装3台150MD-30×6多级离心水泵，配套电机功率35KW，额定流量180m3/h，扬程155m，排水管路为¢200mm和¢150mm抗压管各一趟。

地面采用双回路供电。主变容量600KVA。双回路MY3*95+1*25mm2电缆下井，确保排水系统供电安全和质量。

第七章 矿井正常涌水量与排水能力

一、矿井正常涌水量50m3/小时，最大涌水量100 m3/小时。

二、主水仓容量600 m3，够容纳矿井8小时正常涌水量。

三、排水能力。工作水泵和备用水泵20小时能排矿井24小时最大涌水量。符合《煤矿防治水规定》和《煤矿安全规程》规定。

第八章 探放水安全技术措施

一、按照《煤矿安全规程》规定，编制防治水计划和每度防治水计划并组织实施。

定期或不定期收集，调查和核对相邻矿井开采情况。并展在井上对照图上，采掘工程平面图上。注开采范围，开采年限，积水情况，制定相应的探、放、堵、裁、排的综合防止措施。

在每年雨季前必须对防治水工作进行全面检测。组织抢救队伍，储备足够的防洪抢救物资。

二、地面防治水

1、当地历史降水量和最高洪水资料，建设疏水、排水、防水系统。

2、严禁开采煤层露头的防水煤柱。

3、容易积水的地点应修筑沟渠，排泄积水。

4、严禁将矿石、炉碴、拉圾等杂物堵塞在泻洪沟渠。

三、井下防治水

1、相邻矿井分界处必须留设防水煤（岩）柱。矿井内有断层时，必须在断层两侧留设防水煤（岩）柱。防水煤（岩）柱的尺寸，应根据区内地质构造，水文地质条件，煤层赋存状况，围岩性质，开采方法及煤层移动规律而定。

2、严禁破坏各种隔水煤柱进行采掘活动。

3、认其执行有掘必探的原则，对不执行探放水设计及措施的责任人严加处理。

4、清里好巷道，疏通水流路线，挖好排水沟。

5、设置专用的探放水通讯电话，及时反馈信息。

6、根据排水能力和水仓容量，控制放水量，并有专人监视出水情况将水位、水压做好记录，若水量变化突然，必须及时采取措施处理。并立即报告调度室。

第九章 避灾路线

一、工作面→矿井主副运输下山联络巷→总回风巷→地面。

二、突水来势凶猛，特别是上山出水，来不及躲避时，不可采取顺山势下行的方法，要紧靠帮壁，扶牢支柱、棚架，待卸洪稳定后，方可按照避灾路线行走。人员撤到地面上，应立即清点人数，向领导汇报。

第十章 设计方案的实施

一、本方案组织掘进施工前要认真学习，工作中严格认真的按照方案

施工。

二、定期召开组织机构成员协调会，进行水文条件分析、水 害分析、讨论方案中适合与否，并进行修改。

三、认真履行探放水职责；防止水患事故的发生。四、一旦发生预想不到的水患事故，按照重大事故应急救援预案的规定程序逐级上报，请求救援。

2015

资兴市唐井煤业有限公司唐一窿井

年1月6日

资兴市唐井煤业有限公司唐一窿井

探 放 水 方 案 设 计

技术部编制

2015年1月6日

煤矿探放水设计方案 篇2

1 充水因素分析

(1) 庚组煤层顶底板灰岩水。

庚20煤层处于石炭系太原组的中下部, 其上部为L1—L5灰岩岩溶裂隙含水层, 下部为L6—L7灰岩岩溶裂隙含水层和寒武系灰岩岩溶裂隙含水层, 庚20煤层直接顶板充水含水层为L5灰岩, 直接底板充水含水层为L6、L7灰岩, 其中底板间接充水含水层——寒武系灰岩由于厚度大、富水性强, 给庚20煤层的开采造成严重威胁, 一旦造成突水, 则突水量较大, 有可能造成淹没采区事故。

(2) 老窑水。

地方小煤矿存在严重的越层越界开采行为, 目前, 一些小煤矿已经开采庚组煤, 其采空区也积聚大量积水, 而其具体开采位置、范围不详, 其采空区积水也成为四矿的重大安全隐患。由于庚20-21040工作面在掘进过程中受到水害的威胁, 为确保其掘进安全, 根据《煤矿安全规程》、《煤矿防治水工作条例》及集团公司防治水的有关规定, 按照“预测预报, 有疑必探, 先探后掘, 先探后采”的原则, 特编制庚20-21040运输巷、回风巷探放水工程设计及安全技术措施, 以确保掘进安全。

2 防治水工程方案设计

由于小煤矿实际采掘情况难以确定, 施工中要严防盲目穿透小煤矿采空区引发突水和瓦斯等事故。为确保掘进安全, 要求:①进一步执行矿井探放水工作的补充规定, 采掘工作面接近小煤矿 (含停采或封填的小煤矿及老窑) 采掘活动的可疑区域或小煤矿采掘范围和积水情况不清的区域, 必须采用先物探后钻探的方法或直接采用钻探方法超前探水前进。②严格落实采掘工作面水害探测及预报规定的有关要求。③严格落实关于防治寒武系灰岩水的规定和防治水规定。④防治水设计直接钻探, 严格落实“有疑必探, 长探短掘”的措施。

(1) 钻探设计。

施工单位在掘进过程中必须严格按照“有疑必探, 先探后掘, 长探短掘, 长探与短探相结合”的原则, 并严格控制掘进距离。要求采用爬杆钻机在掘进面施工3个长探孔, 2#长探孔垂直于巷道断面, 其他2个分居两侧, 与中间探孔呈34°夹角 (图1) , 钻孔开孔高度距煤层顶板1.4 m左右, 倾角与煤层倾角一致, 孔深不低于30 m, 可进尺10 m, 保留不低于20 m超前距;同时执行短探短掘, 施工2个短探钻孔, 2个孔分居两侧, 4#、5#均与居中长探孔呈19°夹角, 钻孔开孔高度距煤层顶板1.4 m左右, 倾角与煤层倾角一致, 孔深不低于10 m, 可进尺5 m, 保留不低于5 m超前距;钻孔终孔直径不大于58 mm。

(2) 水泵布置。

施工单位在掘进工程中, 回风巷在开口低点掘一水泵窝, 运输巷在跨过回风巷后在巷道低点下帮掘一水泵窝, 规格为宽8 m、深2 m, 低于底板下1.5 m, 回风巷安装2台水泵, 并与管路并联, 要求单台实际排水能力不低于60 m3/h, 扬程不低于30 m, 运输巷安装2台水泵, 并与管路并联。同时要随掘进进度及时向前延伸1趟Ø102 mm排水管路和1趟Ø152 mm排水管路。

(3) 水情观测。

施工中要加强水情水害观测, 遇到煤壁潮湿、挂汗、空气变冷、出现雾气、水声、锚杆眼出水较大等异常时, 必须停掘, 并向调度室和有关领导汇报, 采取针对性治理措施。

(4) 排水线路。

探水位置→庚20-21040回风巷、运输巷→庚一中部临时水仓→己一西翼水仓, 将水排至中央水仓。

3 施工安全技术措施

(1) 掘进过程中, 必须坚持“有疑必探, 先探后掘, 长探短掘, 边探边掘”原则, 不安全不生产, 先物探后掘进, 并且要求物探距离为60 m, 每循环掘进必须保证不少于20 m的超前距。

(2) 机电系统保证排水为专用电源, 同时要加强供电系统检修, 确保供电安全可靠。

(3) 在掘进过程中, 必须要有专人及时开泵, 同时, 还要及时加强水泵检修工作, 以保证水泵正常运转。

(4) 施工单位在掘进过程中, 必须密切注意水情, 发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水声、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、锚杆眼出水较大等现象时, 必须停止作业, 采取措施, 立即报告调度室, 发出警报, 撤出所有受水威胁地点的人员。

(5) 巷道内所有电气设备必须吊在距巷道底板1.0 m以上位置。

(6) 掘进过程中, 巷道内胶带洒煤必须及时清理, 以免随水冲进水泵窝, 影响排水。

(7) 成立防治水工作组, 负责组织、协调、监督、检查各处防排水工作, 保证防排水措施落实到位, 确保生产安全。

(8) 供电队要保证掘进工作面电话畅通, 工作人员接班后要先检查通信是否正常, 发现问题要及时汇报, 以便及时处理;同时, 在开泵地点必须安装专用电话, 保证通信畅通。

(9) 物探过程中, 施工单位要密切配合, 搞好协助, 按物探工作需求做好巷道内杂物的清理工作, 并在物探施工时做好人员协助及物探仪器设备的保护工作。

(10) 一旦工作面发生突水事故, 应立即通知调度室, 启动矿井重大水灾应急救援预案, 调动各方面力量, 积极采取抢险救灾措施。

(11) 机电部门要加强二水平中央水仓泵房及己一西翼水仓泵房所有排水设备的检修, 并加强供电管理, 及时清仓, 保证在发生突水事故时, 泵房所有的水泵都能同时运转。

(12) 避灾路线。若运输巷、回风巷发生突水时, 回风巷人员迅速经庚20-21040运输巷、回风巷→庚一轨道下山→庚一运输石门→己一西翼轨道下山→副井→升井, 并及时打电话通知调度室, 由调度室通知受水害威胁地点人员撤离。

4 结语

关于煤矿探放水的分析研究 篇3

关键词：煤矿 探放水 探水 放水

中图分类号：TD741 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（b）-0070-01

在探放水事故的发生中，由于煤矿存在透水征兆的前提下还继续违规作业、遇有突发情况未能及时进行预防所致。所以，在对煤矿探放水的防治中，应当把预防探放水事故工作做为煤矿工作的重中之重。

1 探水前的准备

（1）在煤矿探水过程中，为了防止地下的高压水突然夹带杂物喷出，造成人员伤害事故的发生，在探测之前，需要在探水地点，严格做好顶板的管理工作，需要加强支撑及保护，要在孔管的周围事先钉上一些栏板，以防止事故的发生。

（2）由于煤矿工作是在地下进行，地点极具特殊性，所以在进行探水之前，事先必须要进行煤矿供电系统是否正常的检查工作，还应当对排水系统进行检查。要保证在探放水期间，供电的平稳以及排水系统的正常有效。

（3）还应当及时对探水工作面进行修建，探防水操作台要设置在探水眼的侧面位置，用来预防高压水的突然喷出，避免射伤操作人员和周边的其他工作人员。

（4）还要注意清洁。用来保证在出水量比较多的情况下，巷道内的水沟或者是旁边的沿路不被脏东西堵塞，防止积水现象的发生。

2 煤矿探放水的原则

2.1 先探放后开采的原则

在对煤矿进行开采之前，为了彻底杜绝水患威胁，事先应当采取积极的探放水的办法，把积水及时疏放出去。

2.2 先隔离后探放的原则

长期应及排水会产生高额的费用，为了避免费用的增加，在水量较大、补给足的地区，对于酸性大、或者是排水后产生地面环境破坏的情况时，要事先进行通道补给和阻挡，而后才能够对地段进行探放水的操作，在特殊情况下，还应当留设防隔水煤柱或岩柱。

2.3 先降压后探放的原则

对于部分水量大、水压高的矿井积水区域，还应当先从煤层的顶底板岩层打穿放水孔，目的是为了把水压能够降下来，把积水量减下来，然后再进行煤层的打钻探放水操作。

2.4 先封堵后探放的原则

如果矿井的含水体，与其他的强含水层和其他的大水源，以及有水力联系的水体，被其淹没的时候，会致使含水体的水量补给较大，在这种情况下，应当先进行出水点的封堵操作，然后再进行探放水。

3 探水钻孔布置

在进行探放水时，对于探水钻孔的布置，应当成组进行布设，并且在水平面或者是竖直面以内，呈现扇形布置。钻孔的终孔位置，以平距3 m为宜，且厚煤层内的各个孔的终孔垂距，以不超过1.5 m为宜。探放水钻孔的布置应以不漏掉“老窑”、且能够保证安全生产以及探水工作量最小为钻孔原则。

（1）在煤层当中，对于平巷的探水孔布置，应当选择在上帮的位置，呈扇形分布，钻孔的组数和夹角，要看实际情况而定。探水钻孔应当向正前方及上帮的方向延伸打孔。在巷道处，其坡度在大多数情况下采取正坡施工，这样做的目的主要是为了使水流畅通，尽量不改变坡度。在探水区平巷，要严格按照设计的腰线施工，如果腰线的设计不准确，容易产生积水的现象，严重的情况下还容易引起巷道的堵塞。如果的煤层倾角较小的时候，所有的平巷都应当进行探水操作，并且探水孔的数量也应当增加。

（2）在薄煤层中，上山巷道的探水孔，应当和巷道前进的方向呈现扇形布置。在上山煤巷掘进的探水孔布置上，也应当呈现扇形，且扇形群孔每组孔之间所形成的角度不能太大，但是也不能够太小，其夹角在10 °至15 °之间比较适宜。中间沿巷道向前方向的一组，在其两侧各两组，煤层的厚度在大于2 m的情况下，一般每组的孔数不能够少于3个，在煤层的厚度增大的情况下，孔数还应当增加。沿顶板掘进的煤巷，探水孔除了具有平行顶板的钻孔以外，对于其余的钻孔，还应当使其依次向下倾斜，并且最少有一个孔见到煤层底板。需要注意的是，在沿煤层底板掘进的巷道中，钻孔都应当依次向上倾斜，而且至少保证有一个钻孔能够见到煤层顶板。

（3）对于下山巷道的掘进，在除了避免工作面以及两帮的来水以外，还应当需要格外注意的是，要防止背后出水。在同一采区，如果有很多的掘进巷道在施工时，对于在高处进行施工的掘进工作面或者是探水孔，应当保证不向下山灌水，要做好水的疏通。上方的工作面，一旦遇有突水、而且无法保证下山工作人员的安全的紧急发生时，下山的工作面就应及时停止工作，而且不得有人员停留。为了确保下山掘进的安全工作，应当事先进行高处靠近老空的巷道的掘进，减少或者是消除水害的威胁，从而避免人身事故的发生。

4 探放水过程中需要落实的技术要求

4.1 探水技术要求

在煤矿探放水技术中，首先要重视这样几项工作，一是钻机工作前，应事对煤矿层的厚度进行判断并记录换层的深度，进行钻孔时，每往深处钻十厘米，或者是更换钻机的时候，就要测量一次钻杆，核实钻孔深度。二是在钻进的时候，如果发现煤矿中岩层松软，或者是钻孔中的水压水量发生急剧的变化，或者是无法钻进时，就要立即停止钻孔，要及时记录孔深，且固定钻杆。立即向调度室报告情况，及时采取应急措施；三是如果在工作时有气体喷出的现象，也应该及时停止工作断电，而且所有的工作人员都要马上向有新鲜气流的地区进行急速转移，并在转移时报告给调度室。

4.2 放水技术指标

探水工作要严格注意人员的安全，放水工作也同样要按照技术要求去做，一是当钻机的钻孔探到水以后，还要严密注意观察水量的多少，水质的情况，尽量准确的估计此时的煤层积水量。然后根据煤矿的排水系统的功能，按照实际情况决定是注入泥浆来堵住出水口，还是采取防水工作。如果进行，则要注意放水的速度。二是如果煤矿中顶板含有水层时，注意观测“三带”的发育高度，当已经影响到安全采掘时，必须提前进行探放水工作并建立排水系统。三是注意放水地点的通风性，注意监测有害气体，全过程监视放水，注意记录放水量，比较放水量和预计量，并查明误差产生原因。

5 结语

煤矿在进行探放水过程中，在探水前要做好充足的准备，并严格按照煤矿探放水的原则去操作，在探水钻孔布置的过程中，要按照探放水过程中的技术要求去操作，要深入钻研探水技术要求以及放水技术指标，以确保探放水工作的安全进行。

参考文献

[1]柴登榜.矿井地质工作手册[M].北京：煤炭工业出版社，2009.

[2]关汝清，夏斐.陕西省陕北侏罗纪煤田神府矿区南区柠条塔井田补充勘探报告[R].陕西榆林.陕西省煤田地质局一八五队，2010.

矿井沙坡煤矿探放水设计 篇4

探 放 水 设 计

矿 长：邱 洪 根 总 工：熊 智 杰 编 制：熊 智 杰

二O一三年六月二十四日

一、矿井水文安全条件分析

1、区域水文地质条件

矿区地处贵州高原中部，以侵蚀和溶蚀成因的中山、低中山地貌为主，地形切割不大。最大相对高差在243.4m左右。

矿区在大地构造单元上属扬子准地台黔北台隆的遵义断拱的贵阳复杂构造变形区和黔南台陷的贵定南北向构造变形区两个四级构造单元的交接地带。其构造形迹主要表现近南北向区域展布特征，属区域上的黄丝背斜中北部，矿区岩层走向为北北东—北东向，倾向南东—南东东，倾角为平缓－中等倾斜，倾角13～31°之间不等，矿区内断层不发育，主要表现为简单的单斜构造。

区域构造形迹复杂，近南北向褶皱、断裂构成区域上的主体构造格架，区域地貌主要由两大地貌单元组成，其一为岩溶岭脊斜坡区，由碳酸盐岩脊斜及斜坡组成，其上发育溶洞、落水洞、负地形、溶沟及地下暗河等岩溶地貌特征；其二为岩溶沟谷区，由碳酸盐岩溶蚀沟谷组成，为地表水系河流，沟谷两侧主要为陡坡、陡崖等岩溶地貌，沿其两侧分布的较多的岩溶泉点，往往构成区域性和地方性的最低侵蚀基准面。

矿区属于长江水系清水江支流重安江上游后河发源地，龙昌小溪河从矿区外围东侧流向南部，龙昌小溪河沿矿区东

部分布，主体部分在矿区东侧由北向南径流，海拔标高1035.5~1000.0 m。最低排泄面标高为1000.0 m，并构成矿区内水系的最低排泄面。矿区内主要为龙昌小溪河流和季节性冲沟，大气降水沿冲沟向龙昌小溪河排泄。

2、主要含（隔）水层

矿区可采煤层产于二叠系吴家坪组第一段含煤岩系，含可采煤层一层，厚1.28－2.23m，浅部煤层平均厚1.66m，深部煤层平均厚1.76m，严格受层位控制，呈层状产出，主要由变质程度不高的烟煤组成，见星散状黄铁矿，偶见结核状黄铁矿，横向延伸较为稳定，变化不大，岩层与煤层产状一致，属沉积型矿床。未来矿井充水主要含水层P3w4灰岩。

二叠系上统茅口组（P2 m）为灰至深灰色中厚层泥晶—亮晶灰岩、生物屑灰岩、砂屑灰岩，灰岩厚大于100m。出露面积0.127km2，野外调查泉点2个，最大流量0.6311L/s，最小流量0.584L/s，平均流量0.608L/s，为碳酸盐岩类岩水，富水性强。

二叠系上统吴家坪组第二、四段（P3 w

2、P3 w 4）为灰至深灰色薄至于中厚层泥晶灰岩，灰岩中含较多不规则燧石团块和条带，厚约111-262m。出露面积0.6178km2，野外调查泉点2个，最大流量0.836L/s，最小流量0.7841L/s，平均流量0.810L/s，野外调查沙坡煤矿开采巷道丰水期在920m 开采标高涌水量在 1.955-2.0121L/s

（168.91-173.84m3/d），在881m开采标高涌水量在 4.368L/s（377.40m3/d）。

第四系（Q），透水不含水岩组。岩性为耕植土及褐黄色粘土、亚粘土、亚砂土，转石及砂、砾石等，厚0～5m。零星分布于矿区相对低洼地带，矿界内出露面积约0.2789km2，厚度0～15m透水性强，含水较弱，无大的水文地质意义。野外调查泉点1个，流量0.134L/s。

从地表泉点到民采老硐的地下水流量表明，随着深度的增加和标高的降低，地下水流量则逐渐增大。为碳酸盐岩类岩溶水，富水性强。该组岩性为矿区煤层的顶板，是矿井充水主要含水层。

三叠系大冶组（T1 d）和安顺组（T1 a）

第二段（T1d2）：为灰色薄层泥晶灰岩时夹薄至中层泥晶灰岩和同色簿板泥晶灰岩，岩石中发育生物挠动构造，且簿板状泥晶灰岩岩层褶皱较强烈。安顺组（T1 a）主要为细晶白云岩。野外调查未发现有泉点出露，出露面积1.4722km2，为碳酸盐岩类岩溶水，富水性中—强。

从煤层柱状图中可看出：煤层距离顶板含水层（P3W）距离为16.68m，距离底板含水层距离（P2m）41.24m。

3、邻近矿井和小窑积水情况以及废弃的矿井、小窑老塘积水情况

矿区内采煤历史悠久，废弃老窑、采空区有积水，老窑

采空区冒落带会造成地表开裂、塌陷，致使地表水及降雨由裂隙渗入老窑蓄积。因此，开采开采过程中必须预防老窑突水。

4、地表水体、断层、裂隙、陷落柱等地质构造的导水性

地表水体：矿区属于长江水系清水江支流重安江上游后河发源地，龙昌小溪河从矿区外围东侧流向南部，龙昌小溪河沿矿区东部分布，主体部分在矿区东侧由北向南径流，海拔标高1035.5~1000.0 m。最低排泄面标高为1000.0 m，并构成矿区内水系的最低排泄面。矿区内主要为龙昌小溪河流和季节性冲沟，随着煤层的开采，采空区、地表裂缝会大量出现，地表水就会沿裂缝进入井下，给矿井的生产带来一定的威胁。大气降水一部分以渗透和喀斯特岩溶漏斗补给地下水，一部分沿冲沟向龙昌小溪河排泄，对开采煤层影响不大。

构造：矿区内出露地层由新至老主要有第四系（Q）、三叠系下统大冶组(T1d)、吴家坪组(P3w)，矿区位于区域上黄丝背斜中北部偏东翼，矿区地层为单斜岩层，倾向北东东，岩层走向北北西，倾角中等倾斜，倾角23－31°不等。只见小型断裂，对开采煤层影响很小，构造复杂程度简单。总体而言矿区内的构造相对较简单，为一向东倾斜的单斜构造。

未来矿床开采中，人工采矿裂隙大量出现，改变了断层带附近应力场和地下水的天然流场，地表水、地下水就有可

能沿断裂带流入矿井。

5、充水水源

1．大气降水：大气降水是矿井充水的间接水源之一。大气降雨至地面后，一部分以渗透和喀斯特岩溶漏斗补给地下水，一部分形成经地表径流汇入其冲沟中，并向外部河流排泄，一小部分则以蒸发的形式直接上升至大气层，对采矿有影响的则是补给主要含水层的那一部分大气降雨（在流水不畅地带，地表水淤集，并沿节理裂隙向下渗透补给含水层或进入坑道）。

2．地表水：矿界东北部边上有龙昌河及小溪流过，与煤层有相对隔水层，对开采浅部煤层影响不大。当开采深部煤层（当地侵蚀基准面1000m之下）时，如有构造和溶蚀管道与之贯通时，则对深部开采影响较大。

3．老窑水：分布于矿区煤层露头附近的老硐和矿山开采巷道，本次工作时对老硐和矿山开采巷道调查，已形成了一定规模的采空区，而这些采空区有一定数量的积水，且具有较大的突发性，采矿坑道接近这些老矿井附近时一定要引起高度重视，并采取必要的探、防、放等措施后方能继续生产，以免造成突水事故，给国家和人民造成损失。

4．主要含水层：

矿井充水的直接来源是主要充水层即二叠系上统吴家坪组第二、三四段之碳酸盐岩。其岩性、厚度、产状、分布、面积及其水文地质特征在前面已作了详细的叙述，虽其富水性强，在开采时碳酸盐岩溶水会涌入采矿坑道，对开采影响

较大，当其开采深度加大时，而与其岩溶管道水贯通形成一定的水力联系时，其碳酸盐岩溶水将沿构造裂隙、岩溶通道涌入采矿坑道，对开采影响将进一步加大。

6、水文地质类型

由于岩层产状的控制，可采煤层资源埋藏于地下水位之下和当地侵蚀基准面以上，主要含水层的富水性中等至强，对今后采矿影响较大，而对开采有影响的主要为吴家坪组的灰岩，为碳酸盐岩类溶蚀裂隙水，就岩性而言，属富水性强的岩类，整个吴家坪组含水岩性厚度较大255—500m。因此，含水较高，随着开采深度增加水量将会有所增大。根据矿区的地质勘查报告，该矿水文地质条件复杂程度属复杂类型。建议矿方尽快请资质单位进行矿区水文地质补充调查，查清矿区范围积水情况，补充水文地质勘查报告及突水系数图，并根据调查情况采取相应防治水措施。

7、矿井水文地质特点、水患类型及威胁程度分析、可能发生突水的地点和突水量预计 a、矿井水文地质特点

1、矿区褶皱、断裂构造不发育，主要为单斜构造，因此，其地下水受含水岩组结构、组合、地形及气候等因素的控制，矿区发育的地下水类型部分为松散层潜水和沿各含水层中分布的地下水，贮存于Q、P3w2等含水岩组中。通过对泉点和开采坑道及钻探资料表明，松散层地下水位埋藏浅，深度2～3m，而P3w2、P3w4中的地下水水位埋藏相对较深，一般40～60m，平均50m左右。

由此可见，本区地下水的埋藏深度不大且基本随地形变化而变化，地下水的水力坡度比地形坡度也要小。简言之，地势较高处的地下水位埋藏深度比地势低洼大，因此，当潜水位标高高于地表高程且有通道、出口时地下水就向地表排泄而形成泉等水点。

2、矿井主要含水层的富水性中等至强，对今后采矿影响较大，而对开采有影响的主要为吴家坪组的灰岩，为碳酸盐岩类溶蚀裂隙水，就岩性而言，属富水性强的岩类，整个吴家坪组含水岩性厚度较大255—500m。因此，含水较高，随着开采深度增加水量将会有所增大，水文地质条件复杂程度属复杂类型。

3、下伏二叠系上统茅口组（P2 m）为灰至深灰色中厚层泥晶—亮晶灰岩、生物屑灰岩、砂屑灰岩，灰岩厚大于100m。出露面积0.127km2，野外调查泉点2个，最大流量0.6311L/s，最小流量0.584L/s，平均流量0.608L/s，为碳酸盐岩类岩水，富水性强。

上伏二叠系上统吴家坪组第二、三、四段：该组岩性为矿区煤层的间接顶板，为灰至深灰色薄至于中厚层泥晶灰岩时夹炭质泥岩，灰岩中含较多不规则燧石团块和条带，厚约200m。出露面积大，约2.22km2，基本包含整个矿区。野外调查泉点2个，最大流量0.836L/s，最小流量0.7841L/s，平均流量0.810L/s，含碳酸盐岩类溶蚀裂隙水，富水性强。该组岩性为矿区煤层的间接顶板，是矿井充水主要含水层，对今后采矿影响较大，开采过程中，应作好探、防水工作。

4、老硐积水对煤层开采有一定影响，应加强防范。b、水患类型及威胁程度分析

1、地表水

矿区属于长江水系清水江支流重安江上游后河发源地，龙昌小溪河从矿区外围东侧流向南部，龙昌小溪河沿矿区东部分布，主体部分在矿区东侧由北向南径流，海拔标高1035.5~1000.0 m。最低排泄面标高为1000.0 m，并构成矿区内水系的最低排泄面。矿区内主要为龙昌小溪河流和季节性冲沟，大气降水沿冲沟向龙昌小溪河排泄。

通过塌陷裂隙渗入井下的地表水、贯通老窑和采空区的积水以及雨季时的山洪水。突然涌水将对矿井生产和职工安全造成威胁。

2、洪水

矿区属于长江水系清水江支流重安江上游后河发源地，龙昌小溪河从矿区外围东侧流向南部，龙昌小溪河沿矿区东部分布，主体部分在矿区东侧由北向南径流，海拔标高1035.5~1000.0 m。最低排泄面标高为1000.0 m，并构成矿区内水系的最低排泄面。矿区内主要为龙昌小溪河流和季节性冲沟，大气降水沿冲沟向龙昌小溪河排泄。

3、老空及采空区水

矿区内采煤历史悠久，废弃老窑、采空区有积水，老窑

采空区冒落带会造成地表开裂、塌陷，致使地表水及降雨由裂隙渗入老窑蓄积。因此，开采开采过程中必须预防老窑突水。从资料反应情况来看，矿平硐标高为：1034.5m,谷坝煤矿老系统井口最低标高为风井，其标高为：1006.5m，谷坝新系统井口最低标高均为1080m。从井口标高数据的显示情况来看，理论上采空区积水大部分从谷坝老系统风井流出去。虽然我矿老系统井口所处标高低于谷坝新系统，但是该矿2012年9月11日的透水事故发生在905m水平202下平巷切眼，我矿老系统采空巷道最低点标高为878.01m,高差为27m,但该水平属下山开采，平硐内采空区水点受水压危险的程度不大。两矿井老窑积水量为21万方。

4、裂隙及断层水

井下发现个别小断层及小褶曲，断层破碎带均为粉砂岩或粉砂质泥岩，砂质泥岩及其碎屑紧密充填而胶结，透水性一般。局部出露季节性泉水，对矿床充水有一定影响。

5、承压水

矿区可采煤矿产于二叠系吴家坪组第一段含煤岩系，含可采煤层一层，厚1.28－2.23m，浅部煤层平均厚1.66m，深部煤层平均厚1.76m，严格受层位控制，呈层状产出，主要由变质程度不高的烟煤组成，见星散状黄铁矿，偶见结核状黄铁矿，横向延伸较为稳定，变化不大，岩层与煤层产状一致，属沉积型矿床。横向延伸较为稳定，变化不大，岩层

与煤层产状一致。未来矿井充水主要含水层P3w4灰岩。

上伏二叠系上统吴家坪组第二、三、四段：该组岩性为矿区煤层的间接顶板，为灰至深灰色薄至于中厚层泥晶灰岩时夹炭质泥岩，灰岩中含较多不规则燧石团块和条带，厚约200m。出露面积大，约2.22km2，基本包含整个矿区。野外调查泉点2个，最大流量0.836L/s，最小流量0.7841L/s，平均流量0.810L/s，含碳酸盐岩类溶蚀裂隙水，富水性强。该组岩性为矿区煤层的间接顶板，是矿井充水主要含水层。

二叠系上统吴家坪组第二、三、四段是矿井充水主要含水层，对今后采矿影响较大，开采过程中，应加强探、防水工作。

下伏二叠系上统茅口组（P2 m）为灰至深灰色中厚层泥晶—亮晶灰岩、生物屑灰岩、砂屑灰岩，灰岩厚大于100m。出露面积0.127km2，野外调查泉点2个，最大流量0.6311L/s，最小流量0.584L/s，平均流量0.608L/s，为碳酸盐岩类岩水，富水性强。

综上分析，矿区部分处于沟谷以上，受水患威胁较少；部分处于标高以下，可能受沿裂隙、采空塌陷区域渗水、透水影响较大；矿井充水主要含水层富水性强，对今后采矿影响较大；因此，矿区为承压水、裂隙及采空区充水矿床，水文地质条件复杂。

二、井下探放水设计及措施(一)探放水方法的确定

该矿水文地质条件为复杂型，矿井部分处于沟谷标高以下，可能受沿裂隙、采空塌陷区域渗水、透水影响较大；矿井充水主要含水层富水性强，对今后采矿影响较大；因此，矿区为承压水、裂隙及采空区充水矿床，水文地质条件复杂。设计采用物探先行、钻探验证进行探放水作业。

1、探放水前应调查收集的资料

1）老窑、老空区积水，即老窑名称、编号、标高、开采时间、范围等；

2）老采空区积水，即积水巷道（或采面采空区）名称、标高、积水量、水头等；

3）断层位臵，断层导水情况等。

2、探放水起点的确定

为了确保采掘工作和人生安全，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，经过分析划出三条界线。

1)积水线：积水边界线(小窑采空区范围)，其深部界线应根据小窑或老空的最深下山划定。

2)探水线：根据积水区的位臵、范围、地质及水文地质条件及其资料可靠程度、采空区和巷道受矿山压力破坏情况等因素确定，具体规定如下：

a)对采掘工作造成的老空、老巷、硐室等积水区，如边界准确，水压不超过10kPa 时，探水线至积水区的最小距离：煤层中不得小于30m，岩层中小于20m。

b)对虽有图纸资料，但不能确定积水区边界位臵的积水区，探水线至推断积水区边界的最小距离不得小于60m。c)对有图纸资料的小窑，探水线至积水区边界的最小距离不得小于60m：对没有图纸资料可查的小窑，必须坚持“有疑必探，先探后掘”的原则，防止发生透水事故。d)掘进巷道附近有断层或陷落柱时，探水线至最大摆动范围预计探水线时的最小距离不得小于60m。

e)石门揭开含水层前，探水线至含水层的最小距离不得小于20m。

由于谷坝煤矿资料为矿方提供的资料，技术人员更换频繁，积水区边界不能准确定性，因此探水线边界距积水线距离为60m.3)警戒线：

沿探水线外推90m(在上山掘进时指倾斜距离)即为警戒线。

根据“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则，井巷掘进开口前就必须先进行打钻探水，确认无水患后再往前掘进并留一定的超强距，掘进到预留超前距位臵后停下，再进行探水，依此类推直至巷道掘到位，因此

探水起点即为各条巷道的开口位臵。

3、探放水钻孔布臵方式：

1）、超前距、允许掘进距离、帮距和密度的确定（1）超前距： a=0.5AL3pkp 式中：

a---超前距，m；

A---安全系数，一般取2～5；取4； L---巷道跨度（宽或高取其大者），m；取3； P---水头压力，（kgf/cm2）；取40（kgf/cm2）； Kp---煤的抗张强度，取10（kgf/cm2）。a=0.54334010 = 21.4m，为安全起见，取30m。

（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，其值应与超前距相同。

（4）钻孔密度（钻孔间距）

钻孔密度必须根据物探结果来确定，具体的钻探验证按以下两个方法去操作。

1、物探检测表明前方无异常，按有掘必探原则，钻孔 的数量不能少于5个，钻孔沿水平面和竖直面方向呈扇形布臵，钻孔终孔端位臵距两帮及上下顶底板位臵不低于20m.钻孔的深度不低于70m;超前距离不低于30m。

2孔1孔4、5孔2孔超前安全距离允许掘进距离4孔1孔2、3孔5孔

2、物探检测表明前方有水患可能，则必须严格按以下的钻孔布臵方式进行探放水。

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。详见图。

根据现场实际情况，本设计探水钻孔长度70m，超前距30m，帮距20m。2）探水钻孔布臵方式

探水钻孔的布臵方式、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。我矿老空面积较大，故选择大夹角钻孔16° 3）钻探成果标注

钻探过程中，当班负责人对本班钻探的方向、深度、异常情况写在记录本上，并及时向矿调度室汇报。

钻探位臵必须做好标记，搞好探水基点位臵。在巷道施工过程中，必须现场做好已掘进距离和剩余掘进距离的记录台账，到达超前安全距离必须进行探放水。

（二）探放水设备选择

1、探放水设备选择依据

矿井所配备的探放水设备必须能用于井下探水、放水，必须有防爆及获得煤安标志。其选择的主要依据是钻孔直径及深度，所需钻机适应的围岩力学性质等。根据各种煤岩柱的留设要求，各种煤岩柱最大厚度为30m，安全超前距≥30m，即钻机的钻进深度需大于50m。本矿选择探水钻主要技术参数：

1）钻机型号：ZDY-250型 2）钻孔直径：56/87mm 3)钻机功率：15Kw 4）钻进的深度：不少于70m 5)钻杆的直径：￠=65mm 6)钻杆的长度：750mm，7）钻头：三翼硬质合金三级组合钻头

3、探放水安全措施

矿区内分布有老窑、老空，矿井水文地质条件复杂，矿井在建设或开采过程中有可能误穿小窑或老窑采空区，因此，矿井的所有采掘工作都必须严格执行“预测预报、有掘

必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则。带班矿长、跟班安全员、瓦检员、采掘区队长发现：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。

4、探放水安全措施

(1)进行探放水施工作业前，必须学习本措施并掌握钻机的操作规程和机械性能，考试考核合格签字后方能作业。

(2)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突水威胁的其它采掘工作面和其它工作地点的所有作业人员。

(3)安装钻机探水前，要遵守下列规定：

①加强钻场附近的支护，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。

⑧在打钻孔地点或附近安设专用电话。

④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臵、方位、角度、深度以及钻孔数目。(4)预计水压较大的地区，探水钻进之前，必须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，方可继续钻进。特别危险的地区，应有躲避场所，并规定避灾路线。

(5)钻孔水压过大时，采用反压和有防喷装臵的方法钻进，并有防止孔口管和煤(岩)避突然鼓出的措施。(6)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，以及有顶钻等异常状况时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人应立即向调度室报告，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的人员，然后采取措施，进行处理。

(7)探放老空水前，首先要分析查明老空水体的空间位臵、积水量和水压。老空积水高于探放水点位臵时；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它有害气体涌出时，必须有瓦斯检查员或矿山救护队员在现场值班，检查空气成分。如果瓦斯或其它有害气体浓度超过规程规定时，必须立即停止钻进，—切断电源厂撤出人员，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。

(9)排除上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，有害气体有突然涌出的可能，必须制定安全措施。

四、井下发生水灾时的避灾路线及避灾措施

1、采、掘工作面发生水灾时的避灾线路：

工作面开工前，必须积水绘制该工作面的避灾路线图，应让井下的所有员工都要应知应会。

2、避灾原则

井下发生透水事故时，应撤退到涌水地点上部水平，避免进入涌水附近的独头巷道。但当独头上山下部唯一出口被淹没无法撤退时，也可在独头工作面暂避。

3、避灾措施

（1）矿井为井建阶段，为井筒建设；向井口方向安全撤离。

（2）井下必须挂牌标示该点名称并指明避灾路线。（3）人员撒退到安全地点后，应及时报告。

中纸厂煤矿探放水设计说明书 篇5

为认真贯彻执行《关于加强煤矿水害防治工作的指导意见》（安监总煤矿[2006]98号）精神，切实加强我矿水害防治工作，结合我矿实际情况，现制定探放水设计说明书，在实际工作中严格执行。

一、探放水地区的积水范围、积水量和水压

矿区范围内存在老窑、小窑，目前均已被关闭，开采深度在10～30m，对我矿开采影响不大。

二、探放水地区的地质及水文地质情况

1、矿区水文地质情况

①地表水排泄情况：矿区内地形陡峻，高差相对较大，呈高山地貌，有利于地表水排泄。②地下水

受地层、岩性、构造、地貌、气象等水文因素的控制，区内矿井水文地质条件简单。

2、邻近矿关系

矿区内有部分废弃老窑，据调查，废弃老窑内积水不多，不会给矿井开采构成威胁。

3、水害预测

1）地表水

受季节性降雨影响，注意对地面防洪管理，防止地表降水涌入井下。2）老空水

在现有的掘进范围有1#、3#、12#、15#煤层采空区，在掘进过程中必须严格执行“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的防治水方针，对巷道掘进必须编制专项防治水措施，保证施工的安全。3）地质水

根据水文地质报告，本区内无较大地质构造，隔水层赋存稳定，无较大补给水来源，因此在施工过程中，通过对地质情况的调查，进一步摸清井下的地质构造，进一步加强对井下各类水源的分析和研究，进一步搞好矿井水防治工作。4）其他

矿井+1594m水平以上，矿井正常涌水量为10m3/h，最大涌水量20m3/h。采用单位面积、单位降深法预算+1845m水平以下，矿井正常涌水量为32.4m3/h，最大涌水量为74.8m3/h。

矿井在建井和开采过程中，要加强矿井水文地质工作，取得矿井可靠的水文地质资料，制定针对性强的防治水措施，确保矿井建设和开采安全。为防止突发性事件造成对矿井安全的影响，应加强机电设备、排水系统的检查、维护管理工作，制定合理、完善的措施，保证矿井水防治的安全。

三、掘进工作面必须执行“有掘必探、先探后掘”的探放水要求，探眼布置5个，钻孔深度不低于60m，钻孔孔底上帮距巷道中心线10m，下帮距巷道中心线10m，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、老空或小窑时； ②接近水文地质复杂区域，并有透水预兆时； ③接近导水断层、溶洞和导水陷落柱时； ④打开隔离煤柱放水时；

⑤接近可能与河流、水库、渠道、蓄水池、塘等相通的断层破碎带时： ⑥接近有出水可能的钻孔时；

⑦矿井最低水平和涌水水位降落疏干漏斗以外的巷道掘进时； ⑧接近其它有积水可疑或透水威胁的区域时；

四、探水眼布置

1、探放水时，探水钻孔的布置平巷掘进探水时，可对正前和巷道上帮进行钻孔探水，布置钻孔位2个孔；上、下山掘进前，探水钻孔布置在巷道正前和左右两帮探水，钻孔不少于3个孔。钻孔角度根据深度在15°～ 30°之间。

2、钻孔深度根据施工的情况，煤巷保证超前距离不低于20m保护煤柱，岩巷保证超前距离不低于15m的保护岩柱，探水距离减去超前距为可掘进距离。

五、探水主要安全技术措施

1、巷道在掘进中，必须坚持“有掘必探、先探后掘”的防治水原则，2、探水前，必须加强探水附近巷道的支架，背好顶、帮，工作面打上坚固的顶柱，以防高压水冲跨煤（岩）壁和支架。

3、施工前，电工必须对钻机检查维修，保证钻机完好，设备不失爆，将钻机运到位，接好钻机后，并做到风电闭锁。

4、风筒必须接至打钻地点，并保证足够的风量，保证巷道的正常通风，打钻时，必须有专职瓦检员检查瓦斯，保证施工地点及打钻过程中瓦斯浓度都不得大于1.0%，否则停止作业，采取措施处理，正常后方可正常作业。

5、打钻前要清理好巷道、水沟，并在附近安装直通调度室电话。

6、打钻时，班组长必须携带便携式报警仪，并悬挂在钻机上方，加强对瓦斯的检查，严禁瓦斯超限作业。

7、开始打钻时，严格按给定的参数进行开孔，保证钻孔符合施工要求。

8、打钻时，要先给钻机上水，钻孔中水流出后，在进行开钻，严禁干打眼。

9、开钻后，要做好钻孔施工记录，施工记录包括深度、岩性、见煤位置、煤层厚度、见水深度、水量、瓦斯涌出量等，并填好记录。

10、钻孔当班一次不能施工结束，必须将钻杆全部退出，防止卡钻。

11、一个钻孔施工结束，无水涌出时，必须用黄泥将眼口封堵，防止瓦斯涌出造成瓦斯积聚或超限。

12、探水时，如遇到钻孔水压、水量突然增大，应立即停止探水，固定钻杆，严禁移动钻机或拔出钻杆。

13、探水眼深度不到5m即穿透积水区时，所有受水威胁地区人员全部撤出，并汇报矿调度室，等待指示后行动。

14、出现透水预兆时，必须立即撤出受水威胁地区人员，并向上汇报，采取措施处理，透水预兆有：（1）、工作面温度降低，人感觉发凉；（2）、空气潮湿，湿度增大；（3）、煤壁出现“挂红”（水锈）、“挂汗”（渗水）现象；（4）、前方听见“嘶、嘶”的水叫等声音；（5）、工作面压力增大，支架变形、煤壁片帮、顶板冒顶、底鼓等现象；（6）、淋水、涌水增大等异常现象。

15、发生水灾时采取的措施：

(1)、立即撤出灾区人员及受威胁区域人员到安全地点。

(2)、立即组织救护和其他人力物力救援被淹人员、受困人员。

(3)、抢救人员时应搞清水量，水流流动路线，被困人员及位置，注意防止二次透水。防止被困人员地点瓦斯积聚，及时疏通或强行排除被困人员所在地点的积水、浮煤、淤泥。(4)、水量太大超过矿井排水量时，主要排水设备要采取一切办法进行保护，并立即向矿领导及有关领导汇报。

16、跟班矿长必须现场指挥，发现异常及时汇报处理。

六、放水主要安全技术措施

1、放水时要有专人监视观察水情，并携带报警仪，当出现有毒有害气体超限时，必须立即采取措施处理，并向矿调度室汇报。

2、放水人员填写好放水记录，记录内容有水量大小、水量变化、水量变化时间、有毒有害气体情况、水色的变化、本班抽水情况以及其他异常情况，并认真进行交接班，出班后填写记录，并向值班汇报，便于矿领导分析水量情况。

3、放水过程中，出现钻孔堵水、水量变小等情况时，及时采取措施，将钻孔疏通，保证出水正常，采取措施水仍然变小或不出水，重新钻孔进行放水，直至水流不出为止。

4、放水过程中，遇紧急情况，马上发出警报撤出受水威胁地点人员。

5、瓦检员加强瓦斯检查，瓦斯超限时及时采取措施进行处理。

七、接近老空区巷道掘进安全技术措施

1、探水巷道的掘进断面不宜过大，以缩小受压面积。

2、上山方向的水害威胁未消除或正在探水时，下山以下的地点暂停作业，水害消除方可安排工作。

3、探水巷道必须严格掌握巷道掘进方向，沿着探水孔的中心线掘进，以免造成超前距和帮距缩小而遭遇老空透水，如因地质变化偏离时，应进行补充钻探或采取其它措施进行放水。

4、合理选择巷道掘进的爆破方法，在保持超前距和帮距时，采取多打眼、少装药、放小炮的方法，保证巷道煤体的稳定性。

5、严格执行“三不装药”制度，即炮眼或掘进工作面有出水征兆不装药，超前距不够或偏离探水方向不装药，掘进工作面支架不牢或空顶距超过规定时不装药。

6、老空放水后允许恢复掘进时，当掘进到离老空3—5m处应先打2—3个检查孔进行一次再检查，只有证实积水确已放净后方可揭露老空，揭露老空时，要先由小断面从放水钻孔上方与老空打透，透老空后加强对有毒有害气体，当发现有害气体浓度超标时，必须立即采取措施进行处理。

7、在受水威胁地区施工的所有人员，都必须熟悉避灾路线，出现透水时所有人员必须按避灾路线立即撤离，不得在井下滞留。

8、掘进中各班班长必须在掘进工作面交接班，剩余允许掘进距离必须交接清楚，严禁超掘。

9、全体从业人员必须掌握突水预兆，当采掘工作面或其它地点发现有挂红、出汗、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、有嗅味等突水预兆时，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。

10、与矿井贯穿的原有老窑要封闭严实，若不能封闭严实，要在原老窑井口修筑拦水坝，并开挖引水道，将能流经老窑的水流引离。

八、其他

1、井下除必须有维持正常排水的工作水泵外，还应有备用水泵，备用泵要和工作泵一样安装就位，随时可以启动，其中工作水泵的能力应能在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量。

2、水管的排水能力必须与水泵的排水能力相适应。配电设备应同工作泵、备用泵相适应，能同时开动工作泵与备用泵。

3、水仓的进口处要有阻挡杂物的设施，对水仓进行定期清理，保证有足够的容水能力。

4、水泵的日常维护保养：盘根磨损发生漏气射水时应更换，更换新盘根时应注意接口间隙越小越好，接口应互错120°，盘根盖压紧至有滴水时止；平衡盘磨损达原厚1/3或全周盘缘厚磨至1mm时即应更换，新平衡盘装后盘缘应垂直于轴中心线与固定平衡板园周间隙应致，偏摆度不大于0.05m；轴瓦内润滑油可用30#或40#机械油，每半年必须清换油一次；日常检查要及时加油；每班清洗一次吸水龙头；每年对设备解体检修一次。

5、发生水灾事故时的撤离线路 1）、发生透水事故后，各施工地点的人员必须严格按作业规程或措施规定的避灾线路撤离。2）、发生透水事故后，不同地点的井下人员严格按下列线路撤离： 工作面→回风巷→回风上山→风井（主斜井）→地面。

煤矿探放水设计方案 篇6

探放水设计及预案

二○一三年十一月三十日 七台河市铭鑫煤矿位于七勃交界处大个领市区一侧。根据铭鑫煤矿建设的实际，经过周边矿井的调查，铭鑫煤矿后部原有勃利县煤矿废井。为了确保铭鑫煤矿再建井巷工程的安全，经调查论证决定对县矿老窑进行探放水钻探施工。预计2013年12月10日开始探放水。

本次探放水采用井巷下钻机探钻孔方案，地点位于铭鑫煤矿主井二段右三片后石门巷道-172.0m标高，正向钻机钻孔探放水。方位N20°E，距老窑预测含水点70m至100m。

井下探放水使用矿用ZDY-2000S钻机，开孔直径Ф133mm，长度15m，安装Ф108m m放水衬套及截流阀门后，再采用Ф94.2mm钻头施工至老窑含水区。预计探放水孔涌水量控制在40m/h。矿井排水系统采用3寸双管路两阶段向排水，设备采用D46型水泵四台，功率75KW至30KW，涌水量排水量均控制在40m/h之内。预计探放水8万至10万立方米，预探放水期三至四个月。

为了探放水工程的顺利进行，确保在安全的前提下完成探放水工作，成立探放水指挥，全权负责本次探放水工作。

总指挥：石宝山

副指挥：刘思江 孙 立 成 员：纪 强 鲁大洋 刘 辉

一、探放水前的准备工作

（1）全面检修水泵，排水管路，供电等系统，确保排水系33统完好，能正常运转。

（2）全面清理和加固水仓。本次探放水使用原有井下水仓，对原有水仓必须清仓加固。

（3）本次探放水采用Ф3寸双排水管路布置，一条工作，一条备用。排水设备采用D46型及80D水泵四台，两阶段向地面排出。每阶段两台设备，两条管线，确保排水系统既能单独工作，也能同时排水。

（4）供电采用双电源，确保供电完好。（5）制作放水衬套及截流阀门备用。

（6）探放水施工时，全矿宣布停产，何时复产待指挥部命令。

（7）主井探放水期间，主井二段-170m标高以下，全部停止生产，设立禁入标志，并保证原有通风系统完好。

（8）探放水施工前，二段-170m标高以下井巷工程撤队时，全面检查和加固巷道工程，确保工程完好。

二、钻机探放水施工

（1）待井下排水设备及管线全部调试完好后，钻机方可按要求入井施工，否则严禁施工。

（2）钻机施工前，全部清理巷道，处理和加固顶板，处理好顶板及围岩浮石，严禁井巷工程带病作业。

（3）钻机座稳支牢后，方可作业。

（4）钻机开孔直径Ф133mm施工长度15米后，退出钻机，安装Ф108mm放水补套及截流阀门（详见阀门安装图）。待截流阀门安装加固后，再施工Ф94.2mm钻孔。

（5）钻机施工至见含水点前20m时，钻探速度减半，已防突然涌水或夹钻。

（6）探水后，不能立即撤钻杆，待观察清涌水量后，逐步撤回钻杆，关闭截流阀，控制涌水量的探放。

（7）钻机预见含水点前20m时，二段绞车放至二段右三片待命，平巷机车放至钻机部待命。

（8）钻探孔全部结束工作后，经检验截流阀门完好无损可控时，由指挥部下达放水命令。

三、截流阀门的加工和镶嵌

（1）截流阀门必须用厚壁管加工，其壁厚不小于5mm。管径和开孔相配合，并留有25mm的间隙。

（2）截流阀门镶嵌长度不小于5m，如5米之内钻孔围岩破碎或松散，松动时，镶嵌长度加到10m。

（3）截流阀门加工成两道阀门。阀门间距0.5m。（4）截流阀门安装时，其管径部采用干海带缠绕，然后镶嵌到钻孔中，起到第一次密封和加固。第二次加固采用锚杆加固，将锚杆镶装到围岩上，锚杆和管径阀门联接加固。

（5）待阀门安装牢固可靠时，再进行探放孔作业。

四、其它

（1）由于铭鑫煤矿未有探放水经验，加之预放水量较大，所以要认真对待本次探放水工作。

（2）指挥部人员要亲临现场指挥，并安排好执泵人员。（3）钻机探放工作开始时，除绞车供电，信号供电，水泵供电，钻机供电外，其它无关的供电撤电待命。

（4）探放水工作正常后，应安排专人随时探放水孔流量，及时和指挥部汇报情况。

锦界煤矿顶板疏放水设计优化研究 篇7

锦界煤矿位于陕西省榆林市神木县瑶镇乡, 主采31煤、42煤、52煤。目前开采的31煤层稳定, 倾角小于3°, 其覆盖厚度一般90 m~120 m, 基岩厚度一般小于60 m, 主要特征概括为浅埋深、薄基岩、厚松散覆盖层, 为典型的浅埋煤层。锦界煤矿现产能已达2×107t/a。

锦界煤矿属水文地质极复杂型矿井, 受顶板水害威胁严重。截止目前矿井最大涌水量达5 499 m3/h, 正常涌水量为3 800 m3/h左右, 虽然矿井的防排水系统已经完备, 但极大的疏放水工程量给矿井防排能力的预留及生产成本带来较大压力。

1 以往工作面疏放水总结

根据31煤顶板含水层的赋存特点, 目前井下主要防治水工程是进行工作面顶板水预疏放, 并结合锦界煤矿实际情况, 在工作面回采前都会进行6个至10个月的疏放水工作, 以疏干含水层或大幅降低含水层厚度, 消除突水危险性, 减少工作面涌水量, 改善工作面工作环境。

1.1 以往疏放水钻孔布置

由于风化基岩含水层全区分布, 且渗透性强、补给较快, 对首采工作面, 疏放水孔在整个工作面四周, 即运顺、回顺、切眼和回撤通道布置。钻孔走向一般与巷道方向平行, 每100 m设计1孔;在初采段和含水层厚度大的地段要适当加密, 每50 m设计1孔, 必要时向工作面内、外加密布置, 与巷道垂直。对接续工作面, 疏水钻孔在下侧顺槽 (一般是下一个工作面的回顺) 和切眼布置, 布置方案同首采工作面, 但密度适当减少。钻孔的终孔层位要求打穿风化基岩, 进入第四系的底部, 钻孔仰角为30°~55°。

为了观测钻孔疏放水效果并对工作面开采进行监测, 为矿井涌水量评价提供必要的数据, 设计了一定数量的地面观测孔, 且在没有地面观测孔的工作面选择了水量较小的疏放水孔, 测其孔内水压, 推算水位下降情况。如无特殊情况, 每个工作面探放孔参数一致, 具体参数见表1。

探放孔终孔后, 测量钻孔出水量、水压、水温, 并适量取水样进行了水质分析, 每隔1旬观测1次, 为后期工作面涌水量分析及计算提供依据。

根据现场实践表明, 采前疏水可明显降低采后工作面涌水。因此, 以往提前开采工作面基本预留了0.5 a以上时间进行顶板水预疏放, 且取得了较好疏放水效果。

1.2 以往疏放水钻孔数据统计

矿井建成投产以来, 共有18个工作面进行了疏放水工作。其中, 一盘区疏放水工作面9个, 二盘区疏放水工作面6个, 四盘区工作面3个, 共计18个面都采取了提前疏放水措施。可看出, 每个工作面疏放水钻孔数量不尽相同, 其根据工作面具体水文地质条件来布置, 平均每个面布置疏放水钻孔61.5个, 平均单孔初始水量29 m3/h, 回采前累计疏水平均247.5×104m3。截止工作面回采后累计疏放水量平均449×104m3。

疏放水钻孔数达到100个以上的工作面包括31105、31201、31203和31401工作面, 其中31105和31401工作面施工的疏放水钻孔数量最多都为146个, 31105工作面过古冲沟地段, 布置了较多的疏放水孔, 31401为盘区首采面, 靠近回撤通道处, 基岩薄, 松散层厚, 疏放水孔布置较密。31201和31203面因切眼处靠近古冲沟, 疏放水孔较多。其它工作面疏放水孔的布置均按照顺槽处50 m~200 m间距布置, 切眼及回撤通道处50 m间距布置。从回采时工作面涌水情况来看, 疏放水孔布置最多的31105和31401面同样也是回采时正常和最大涌水量最大的2个面, 分别达到500m3/h和1 000 m3/h以上, 其中工作面最大涌水量为矿井投产以来的最高值。

工作面回采前累计疏放水时间为1.3个~13.8个月, 平均5.8个月。根据矿井完成回采各面的情况来看, 除31105、31401、31201等首采面外, 只要疏放水时间在1 a以上的均实现安全回采, 且工作面水量较小, 回采期间的防排水压力不大, 但是疏放水时间较短、钻孔较小, 不能有效控制含水层及疏降静水量的情况下, 可能有局部水量异常, 如31103、31210工作面。对于沙层含水层, 按照50 m左右间距控制施工放水钻孔, 沙层含水层每月可下降1.06 m~1.64 m, 因此每疏降10 m含水层将需要约6个~9.5个月;而在加密施工钻孔情况下, 下降速度大大增加 (如31201面观25孔, 下降5.1 m/月) 。以往工作面的疏放水措施, 一方面在要起到探测薄基岩、古冲沟及天窗等作用, 另外很重要的是提前控制性地疏放静水总量, 降低含水层水位, 确保回采期间水量相对稳定、不突水。

2 疏放水工程优化比较分析

本文通过在富水性强的二盘区31204工作面进行放水试验得出的相关数据和对以往工作面疏放水工作的总结, 提出本次疏放水工程的优化比较方案结论。在分析放水试验数据和以往资料的基础上, 这里从疏放水钻孔终孔层位、方位角、倾角、钻孔间距、疏放时间等方面, 通过分析提出优化方案。

2.1 疏放水钻孔终孔层位的确定

本次放水试验主要针对二盘区顶板风化基岩水 (直罗组砂岩裂隙含水层) , 放水试验设计时, 52个放水孔均进入土层内2 m终孔。根据放水孔垂高和基岩厚度的比较可知, 本次大部分放水孔均未穿透风化基岩 (见表2) 。

从表2中看出, 大部分放水孔垂高并未超过正常基岩和风化基岩厚度之和。但根据放水孔施工的实际情况来看, 所有孔均进入了砂土层内1 m~2 m。工作面内存在10 m~20 m厚的土层, 其有一定的隔水能力, 因此对沙层含水层水的疏放是间接的, 但在局部土层较薄或缺失的地段, 沙层水疏放仍较明显。

当工作面回采时, “两带”发育, 导致沙层含水层能直接或间接补给基岩裂隙含水层[1], 且薄基岩厚沙层地段存在突水溃沙的危险[2]。以往工作面疏放水孔终孔层位为松散层底部1 m~2 m, 且大部分工作面都已安全回采。因此, 这里建议疏放水孔穿过风化基岩进入松散层内1 m~2 m终孔, 局部特殊地段, 根据具体的疏放水要求适当调整终孔层位。

2.2 疏放水钻孔方位角的确定

本次放水孔的施工, 均垂直于工作面顺槽或切眼巷道布置, 且都朝向工作面外, 见图1。

切眼处钻孔的布置图看出:第一组放水孔的布置是朝向工作面外 (图1中F1至F4号钻孔所示) , 起到对工作面侧向补给水源的“截流”作用;第二组放水孔垂直巷道布置朝向工作面内 (图1中F10至F13号孔所示) , 起到对工作面内静储量的疏放作用。

图2截取了工作面顺槽局部地段的钻孔布置图, 整个工作面顺槽钻孔的布置与其一样, 均垂直于巷道, 朝向工作面外。a) 这样布置钻孔起到对基岩裂隙水源侧向补给的“截流”作用;b) 对下一个工作面内的含水层静储量进行了一定程度的疏放。

以往工作面疏放水钻孔的布置有两种方式:a) 垂直于巷道向工作面内;b) 垂直于巷道向工作面外。工作面疏放水钻孔方位角为垂直于巷道向工作面内布置, 已回采的工作面中除了31203和31204工作面, 其它面疏放水钻孔方位角均与之类似。

31203工作面与本次放水孔的布置方位角基本一致, 达到了对侧向水源补给的“截流”[3]与下一个工作面内静储量疏放相结合的作用, 且都安全回采。

考虑到疏放水2个作用相结合及31203和31404工作面回采情况, 这里建议疏放水孔垂直于工作面顺槽, 向工作面外方向布置。局部特殊水文地质条件下, 如二盘区北部已回采的3个工作面 (31201、31202、31203) 切眼处, 因靠近古冲沟, 基岩薄松散层厚的情况下, 可根据实际情况调整疏放水钻孔方位角, 加密布置疏放水孔。

2.3 疏放水钻孔仰角的确定

本次疏放水钻孔的仰角为52°~55°, 每个孔的角度并不一致。目前, 矿用施工疏放水孔钻机的最大角度为55°, 因此疏放水孔基本是尽钻机最大角度施工。基于巷道本身的高度不尽相同, 有的巷道高度较低, 疏放水钻孔施工最大角度达不到55°, 才会导致疏放水孔仰角介于52°~55°之间。

仰角大或小, 对于疏放水来说各有优缺点。仰角较小时, 为了达到终孔层位, 孔深必然较大, 在理想状态下疏放水孔与含水层的接触面积就相对更大, 能更好地对含水层水进行疏放。然而, 实际施工过程中, 仰角过小会导致钻进过程中钻头下倾较大, 轨迹偏斜较严重, 且往往揭露风化基岩和松散层段时, 存在塌孔、堵孔现象, 使孔报废, 更不能起到有效疏放水的作用。而当仰角较大时, 能有效减少上述施工中的问题。

总结并统计以往工作面疏放水孔, 除了31103、31105及31210工作面个别疏放水孔外, 绝大部分仰角介于51°~55°之间 (见表3) , 即尽钻机最大角度进行施工, 且工作面都基本安全回采。因此, 这里建议疏放水孔尽钻机最大能力进行施工, 根据施工巷道高度和现场实际情况再进行适当调整。

度

2.4 疏放水钻孔布置间距的确定

2.4.1 疏放水钻孔影响半径的确定

a) 公式计算数据。探放直罗组风化基岩含水层单孔疏放水影响半径计算公式如下:

式 (1) 中, R为单孔疏放水影响半径, m;M为含水层厚度, m;S为含水层降深, m;K为含水层渗透系数, m/d。

本次疏放水钻孔目的层位为直罗组风化基岩含水层, 根据《锦界煤矿水文地质补充勘探报告》, 该含水层平均渗透系数为0.501 0 m/d, 该工作面含水层平均厚度为10 m~70 m, 根据本次放水试验G1孔的数据, 含水层水位降深按照15 m考虑, 计算得到疏水单孔影响半径为105 m~735 m, 平均影响半径420 m;

b) 现场观测数据。根据本次放水试验压力随流量的变化数据可知, 疏放水钻孔的单孔影响半径为50 m~200 m, 见表4。

从本次放水试验压力随流量的变化情况来看, 位于工作面切眼附近的放水孔影响半径要小于工作面中部和回撤通道附近的放水孔, 这和直罗组基岩裂隙风化含水层的厚度密切相关。切眼位置松散层厚、风化基岩薄, 从而影响半径理论计算值也较小, 与实际观测相对应[4]。工作面中部区域, 风化基岩含水层较厚, 相应的单孔影响半径也较大。

基于公式计算出的影响半径相对理想, 往往与实际情况差异较大, 因此这里以现场的观测数据为主要依据。

2.4.2 疏放水钻孔布置间距的确定

经过统计以往工作面疏放水钻孔的布置间距得出, 布置于顺槽的疏放水钻孔间距较切眼和回撤通道处疏, 间距通常为50 m~200 m, 个别工作面甚至大于200 m (31210面) 。而切眼、回撤通道及古冲沟等特殊的地段, 疏放水钻孔都基本加密布置, 如31201和31203工作面切眼, 因靠近古冲沟, 疏放水孔布置间距为15 m~50 m。

结合本次放水试验的单孔影响半径50 m~200 m来考虑, 针对不同的水文地质条件, 疏放水钻孔布置间距也不相同。考虑到井下钻孔施工的方便, 一般疏放水均布置于联络巷内, 因此以一个联巷50 m为一单位。

a) 当工作面上覆基岩较薄, 且松散沙层较厚时 (如靠近古冲沟) , 疏放水孔的布置相应较密, 布置间距50 m, 即每个联巷均布置一疏放水孔, 根据具体情况适当加密。一方面疏放基岩裂隙水, 一方面疏放松散沙层水;

b) 当工作面上覆基岩较厚, 且松散沙层较薄时, 疏放水孔的布置相应较疏, 布置间距100 m~200 m, 即每隔1个~3个联巷布置一疏放水孔;

c) 疏放水孔的布置间距不是绝对固定的, 针对特殊的水文地质条件特殊对待, 并根据现场实际的疏放情况再适当调整。

2.5 疏放水时间的确定

根据2014年4月至12月放水试验的10个压力孔的变化规律可看出 (见图3至图6) , 目前压力已稳定的孔是G1、G2、G3、G8和G9号孔, 详见表5。

从表5中可看出, 最先稳定的孔为G1、G2、G3孔, 从放水至压力稳定共需92 d~93 d时间。其次稳定的有G9和G8号孔, 从放水至压力稳定共需100 d~107 d时间。其余压力孔目前尚未完全稳定, 但压力下降或波动幅度较小, 基本具有稳定的趋势。结合压力孔位置来看, 最先稳定的G1、G2、G3孔, 均位于切眼及距切眼500 m以内。该区域为第一阶段加密放水区域, 疏放水孔布置较多、较密, 平均每个联巷布置有2个疏放水孔。这里可看出, 疏放水水位的稳定时间与疏放孔布置疏密及疏放水量密切相关。

根据以往疏放水工作总结, 疏放水时间为1.3个~13.8个月, 平均5.8个月, 疏放水量也较大, 疏放时间在1 a以上的工作面都已安全回采。根据以往经验, 对于沙层含水层, 按照50 m左右间距控制施工放水钻孔, 沙层含水层每月可下降1.06 m~1.64 m, 因此每疏降10 m含水层将需要约6个~9.5个月, 而在加密施工钻孔情况下, 下降速度大大增加。对于基岩裂隙含水层, 按照100 m~200 m左右间距控制布孔, 每月可疏降含水层水头高度1.08 m~1.7 m (见表6) 。

从图7、图8可看出, 疏放水时间和放水量基本成正比关系, 另跟工作面含水层的富水性存在一定的关系。

结合本次31204工作面放水试验数据与以往进行比较, 31204面直罗组水位下降速度要大于以往工作面, 见表6。因为本次放水试验缺乏沙层含水层观测资料, 未对沙层水的下降速度进行统计。

结合本次放水试验和以往工作面疏放水总结来看, 对于直罗组含水层, 每个联巷布置2个疏放水孔时, 建议需3个月的疏放水时间。而按照100 m~200m的间距控制布孔时, 建议需要3个~5个月以上的疏放水时间。对于沙层含水层, 根据以往经验来看, 建议对其疏干。

这里建议的疏放水时间并非完全绝对, 需根据疏放水布置实际情况及特殊地段的水文地质条件再对疏放水时间做出适当调整。

2.6 结论

从水质分析、水位变化、历史回采工作面、放水试验数据分析和以往疏放水总结来看, 通过上述方面对疏放水工程进行了优化确定, 得出疏放水设计钻孔进入土层1 m~2 m, 方位垂直于巷道向工作面外, 倾角尽量最大 (>90°) , 布置间距50 m (基岩薄、松散沙层含水层厚) 和100 m~200 m (基岩厚、松散沙层含水层薄小于20 m) , 疏放时间小于3个~5个月。

3 结语

今后, 工作面开采前涌水量预计应采用“动、静态水结合法”和水文地质条件比拟法对工作面正常涌水量及最大涌水量进行预计[5], 并选取较大值作为防排措施的参数依据。由于水文地质条件的复杂性和多变性, 文章中确定的疏放水孔布置方案及疏放水时间并非绝对, 针对特殊水文地质条件特殊对待, 并根据现场实际疏放情况再进行适当调整。

摘要：总结了锦界煤矿以往的工作面疏放水工作, 进行了疏放水工程优化比较分析, 力求从疏放水设计中探索优化方案, 达到减量、保效的目的。

关键词：疏放,评价,观测,系统,开采,优化方案

参考文献

[1]淮南煤炭学院.矿井地质及矿井水文地质[M].北京:煤炭工业出版社, 1985.

[2]煤炭科学研究总院西安研究院, 神东煤炭集团公司.锦界煤矿水文地质补充勘探报告[R].西安:煤炭科学研究总院西安研究院, 2012.

[3]虎维岳.新时期我国煤矿水害的基本特点及对策[J].煤炭科学与技术, 2010 (01) :30-34.

[4]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会.MT/T632—1996井下探放水技术规范[S].北京:煤炭工业出版社, 1996.