放水效果

放水效果（精选7篇）

放水效果 篇1

宁东煤田是国家批准建设的13个亿吨级大型煤炭基地之一。影响宁东煤田矿井安全生产一个重要的因素就是矿井水害, 特别是其浅部煤层主要受到了顶板侏罗系直罗组砂岩含水层的威胁[1]。目前, 许多新方法、新理论在矿井防治水领域得到了广泛的应用, 例如灰色理论、层次分析法、故障树分析法、模糊聚类法以及物探等[2,3,4,5,6]。解决煤层顶板水害的主要方法是对顶板水进行超前预疏放[7], 但是由于相关规范和规定缺少对顶板水疏放标准的要求, 无法准确评价顶板水疏放效果, 一方面有可能会在没有达到疏放水目的的同时盲目开采, 造成水害事故;另一方面有可能会延长无效疏放水时间, 影响工作面的正常开采。宁东煤田浅部煤层顶板直罗组砂岩含水层渗透性差, 工作面涌水量可以分为静储量和动态补给量[8], 借助工作面超前预疏放顶板水的水量观测资料, 可以科学合理地评价煤层顶板砂岩含水层疏放水效果, 为工作面安全回采提供理论依据和数据支撑。

1 煤层顶板水疏放与工作面涌水量预测

1.1 煤层顶板水疏放

煤层顶板水疏放主要分为地表疏放、井下疏放和联合疏放3种基本方式[9]。由于地表疏放需要在地面构筑疏放水工程和设施, 消耗大量电力和使用流量大、扬程高的水泵[10], 因此, 在宁东煤田各矿井煤层顶板砂岩含水层超前预疏放主要采用井下疏放的方式。

井下疏放是通过在井下的巷道中向煤层顶板含水层中施工专门的钻孔, 利用地下水的自然重力或压力水头, 将含水层中的地下水疏放到井巷, 再通过矿井排水系统将疏放的水排至地表。

当顶板水疏放钻孔施工完毕时, 钻孔中的水量通常最大, 随着疏放时间的延长, 水量会呈现出逐渐减小的趋势, 最终会保持在一个稳定的水量不再减小或者会减小为0 (见图1) 。这主要是由于直罗组砂岩含水层渗透性较差, 疏放水初始主要是消耗含水层中的静储量, 随着含水层中静储量不断被疏放, 钻孔水量不断减小, 当疏放总水量达到一定值时, 钻孔水量趋于稳定, 这个稳定水量 (也称残余水量) 也就是疏放水钻孔影响半径外地下水的动态补给量, 这部分水量是不会随着疏放时间增加而减少的。从整个工作面疏放水钻孔总水量来看, 通常水量会随着钻孔数量增加而增大, 当钻孔全部施工完毕时, 水量又会随着砂岩含水层中静储量的不断消耗而减少, 最终维持在一个稳定水量 (见图2) 。

1.2 工作面涌水量预测

宁东煤田浅部煤层主要受到其顶板侏罗系直罗组砂岩含水层的威胁, 这一含水层主要特征为渗透系数小。当煤层回采产生的导水断裂带波及至此含水层时, 往往瞬间水量较大, 衰减速度快, 残余水量小, 主要原因是直罗组砂岩含水层以静储量为主, 动态补给量有限。以往对于以煤层顶板砂岩含水层为主要充水水源的工作面涌水量预测只考虑动态补给量, 而忽略了静储量, 通常会导致预测值与工作面实际涌水量差异较大。基于以上分析, 在预测受到直罗组砂岩含水层威胁的工作面涌水量时, 应该采取静储量与动态补给量联合预测的方法, 使预测结果更加符合实际情况。

1.2.1 静储量预测

静储量主要是指当煤层回采产生的导水断裂带范围内的含水层由于重力作用而释放出来的水量, 计算公式如下:

式中:Q静为含水层的静储量, m3/h;L为工作面走向长度, m;B为垮落区宽度, m;M为含水层厚度, m;μ为含水层的给水度。

1.2.2 动态补给量预测

动态补给量主要是指当煤层回采产生的导水断裂带周边含水层对采空区进行的补给量[11], 计算公式如下:

式中:Q动为含水层的动态补给量, m3/h;K为含水层的渗透系数, m/d;H为水头高度, m;R0为引用影响半径, m;r0为引用半径, m。

矿坑所在含水层假设为均质无限分布, 天然水位近似水平, 引用影响半径R0和引用半径r0可采用式 (3) 计算[12]:

式中:R为影响半径, m;S为含水层水位降深, m;F为待预测开采区面积, m2。

2 疏放水效果评价

由于宁东煤田浅部煤层顶板直罗组砂岩含水层为工作面的主要充水水源, 其涌水量主要以含水层静储量为主, 动态补给量较小, 当工作面回采前采取超前预疏放措施后, 如果钻孔疏放水总量小于含水层静储量, 同时钻孔残余水量大于含水层的动态补给量, 说明静储量还没有得到有效疏放, 需要延长疏放水时间或者局部增加疏放水钻孔;如果钻孔疏放水总量等于或大于含水层静储量, 并且钻孔残余水量等于或小于动态补给量, 说明含水层中的静储量已经得到了有效疏放, 钻孔的残余水量为含水层中的动态补给量, 即可认为工作面的疏放水效果良好, 达到了疏放水的目的。

3 实例分析

3.1 矿井及工作面概况

石槽村煤矿是宁东煤田鸳鸯湖矿区5对主力矿井之一, 其主采的2-2煤层主要受到其顶板侏罗系直罗组砂岩含水层的威胁, 含水层厚度为21.07~149.67 m, 平均厚度93.89 m, 渗透系数K=0.004~0.034 8 m/d。岩性主要为灰绿、蓝灰、灰褐色夹紫斑的中、细粒砂岩和粉砂岩, 夹少量的粗粒砂岩和泥岩, 局部含砾;砂岩的成熟度较低, 分选性差, 接触式胶结为主, 底部为一厚层灰白、黄褐或红色含砾石英长石粗砂岩, 俗称“七里镇”砂岩。

112202工作面为石槽村煤矿11采区南翼第一个回采工作面, 可采储量预计146.6万t, 工作面走向长1 355 m, 倾斜长285 m, 开采侏罗系中统延安组2-2煤层, 平均采高3.5 m, 采用走向长壁综采一次采全高, 全部垮落法控制顶板。为了避免工作面回采产生的导水断裂带将大量直罗组砂岩含水层中的水导入工作面, 实施了超前预疏放工程, 共施工9个钻场43个钻孔。

3.2 工作面涌水量预测

针对112202工作面的涌水量预测, 采用静储量和动态补给量联合预测的方法, 利用公式 (1) 预测工作面顶板直罗组砂岩含水层的静储量约为79.86万m3;利用公式 (2) 预测工作面顶板直罗组砂岩含水层的动态补给量约为196 m3/h。

3.3 钻孔疏放水总量与残余水量

石槽村煤矿自2012年2月17日至5月21日在112202工作面的切眼、机巷、辅运巷和风巷施工了顶板水疏放钻孔, 随着疏放水钻孔数目的不断增加, 疏放水总量逐渐增大, 4月16日达到了最大值490 m3/h, 此时所有钻孔已经施工完毕, 5月21日钻孔疏放水总量呈现出逐渐稳定的趋势 (见图2) , 钻孔残余水量约为183 m3/h, 所有钻孔疏放水总量约为82万m3。

3.4 疏放水效果评价

根据112202工作面涌水量预测结果, 工作面顶板直罗组砂岩含水层静储量约为79.86万m3, 含水层动态补给量约为196 m3/h。当所有疏放水钻孔水量趋于稳定时, 钻孔残余水量约为183 m3/h, 疏放总水量约为82万m3。从工作面涌水量预测数据及钻孔疏放水量观测数据来看, 钻孔疏放总水量已经接近含水层静储量, 基本上可以认为含水层静储量已经得到了有效疏放, 而钻孔残余水量也与动态补给量预测值相差无几, 说明当钻孔残余水量趋于稳定时, 这部分水量即为疏放水钻孔所影响的含水层范围外的地下水动态补给量, 这部分水量短时间是不会消耗完毕的。

基于以上分析, 可以认为112202工作面顶板直罗组砂岩含水层静储量已经基本疏放完毕, 钻孔残余水量即为含水层的动态补给量, 说明在112202工作面开展的顶板水疏放工程合理有效, 达到了对工作面涌水量“消峰平谷”的目的, 为工作面的安全回采提供了理论依据与数据支撑。

4 结语

1) 对于以煤层顶板砂岩含水层为主要充水水源的工作面, 涌水量预测可以采用静储量和动态补给量联合预测的方法, 预测结果符合客观实际情况。

2) 当疏放水钻孔总水量大于静储量预测值, 并且钻孔残余水量等于或者小于动态补给量时, 即可认为顶板水疏放效果良好, 达到了疏放水的目的;否则, 需要延长疏放水时间或适当加密疏放水钻孔。

3) 由于缺少钻孔水压观测数据, 未能结合水压来分析疏放水的效果, 建议未来工作面开展疏放水工程的同时, 在对钻孔水量进行观测时, 要重视观测钻孔水压数据, 以便更好地对疏放水效果作出科学合理的评价。

摘要：为了科学合理地评价煤层顶板砂岩含水层疏放水效果, 在工作面涌水量预测方面, 采用含水层静储量和动态补给量联合预测的方法, 结合钻孔疏放水总量和残余水量进行分析:当钻孔疏放水总量等于或大于含水层静储量, 且钻孔残余水量等于或小于含水层动态补给量时, 即可判断煤层顶板砂岩含水层疏放水效果良好。实例分析表明, 含水层静储量和动态补给量联合预测的结果与实际情况较为吻合, 并且当钻孔疏放水总量大于含水层静储量、钻孔残余水量小于含水层动态补给量时, 实现了工作面的安全回采。利用工作面涌水量预测结合钻孔疏放水观测资料的方法评价煤层顶板砂岩含水层疏放水效果科学合理, 可以应用到类似工作面采前的水文地质条件安全评价中。

关键词：砂岩含水层,疏放水总量,残余水量,静储量,动态补给量,效果评价

参考文献

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[10]李世峰, 金瞰昆, 刘素娟.矿井地质与矿井水文地质[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2009.

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浅析煤矿井下探放水工程 篇2

探放水是指采矿过程中用超前勘探方法, 查明采掘工作面顶底板、侧帮和前方的含水构造 (包括陷落柱) 、含水层、积水老窑等水体的具体位置、产状等, 其目的是为有效防治矿井水害做好必要的准备。

1 探放水的原则

采掘工作必须执行“有疑必探, 先探后掘”的原则, 因而遇到下列情况之一时, 必须探水: (1) 接近水淹的井巷、老空、老窑或小窑时。 (2) 接近含水层、导水断层、含水裂隙密集带、溶洞和陷落柱时, 或通过它们之前。 (3) 打开隔离煤柱放水前。 (4) 接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带或裂隙发育带时。 (5) 接近可能涌 (突) 水的钻孔时。 (6) 接近有水或稀泥的灌浆区时。 (7) 采动影响范围内有承压含水层或含水构造, 或煤层与含水层间的隔水岩柱厚度不清, 可能突水时。 (8) 接近矿井水文地质条件复杂的地段, 采掘工作有涌 (突) 水预兆或情况不明时。 (9) 采掘工程接近其他可能涌 (突) 水地段时。

2 探放老空水

小煤窑或矿井采掘的废巷老空积水, 其几何形状极不规则, 积水量大者可达数百万立方米, 一旦采掘工作面接近或揭露它们时, 常常造成突水淹井及人身伤亡事故, 故必须预先进行探放老空水。

2.1 探放水工程设计内容

1) 探放水巷道推进的工作面和周围的水文地质条件, 如老空积水范围、积水量、确切的水头高度 (水压) 、正常涌水量;老空与上、下采空区、相邻积水区、地表河流、建筑物及断层构造的关系等, 以及积水区与其他含水层的水力联系程度。

2) 探放水巷道的开拓方向、施工次序、规格和支护形式。

3) 探放水钻孔组数、个数、方向、角度、深度和施工技术要求及采用的超前距与帮距。

4) 探放水施工与掘进工作的安全规定。

5) 受水威胁地区信号联系和避灾路线的确定。

6) 通风措施和瓦斯检查制度。

7) 防排水设施, 如水闸门、水闸墙等的设计以及水仓、水泵、管路和水沟等排水系统及能力的具体安排。

8) 水情及避灾联系汇报制度和灾害处理措施。

9) 附老空位置及积水区与现采区的关系图、探放水孔布置的平面图和剖面图等。

2.2 探放老空水的原则

探放老空水除了要遵循上述的探放水原则外, 还应遵循下述探放老空水的具体原则。

1) 积极探放。当老空区不在河沟或重要建筑物下面, 排放老空区内积水不会过分加重矿井排水负担, 且积水区之下又有大量的煤炭资源急待开采时, 这部分积水应千方百计地放出来, 以彻底解除水患。

2) 先隔离后探放。与地表水有密切水力联系且雨季可能接受大量补充的老空水;老空的积水量较大, 水质不好 (酸性大) , 为避免负担长期排水费用, 对这种积水区应先设法隔断或减少其补给水量, 然后再进行探水。若隔断水源有困难, 无法进行有效的探放, 则应留设煤岩柱与生产区隔开, 待到矿井生产后期再进行处理。

3) 先降压后探放。对水量大、水压高的积水区, 应先从顶、底板岩层打穿层放水孔, 把水压降下来, 然后再沿煤层打探水钻孔。

4) 先堵后探放。当老空区为强含水层水或其他大小水源水所淹没, 出水点有很大的补给量时, 一般应先封堵出水点, 而后再探放水。

3 探放断层水

凡遇下列情况必须探水: (1) 采掘工作面前方或附近有含 (导) 水断层存在, 但具体位置不清或控制不够严密时。 (2) 采掘工作面前方或附近预测有断层存在, 但其位置和含 (导) 水性不清, 可能突水时。 (3) 采掘工作面底板隔水层厚度与实际承受的水压都处于临界状态 (即等于安全隔水层厚度和安全水压的临界值) , 在掘进工作面前方和采面影响范围内, 是否有断层情况不清, 一旦遭遇很可能发生突水时。 (4) 断层已为巷道揭露或穿过, 暂时没有出水迹象, 但由于隔水层厚度和实际水压已接近临界状态, 在采动影响下, 有可能引起突水, 需要探明其深部是否已和强含水层连通, 或有底板水的导升高度时。 (5) 井巷工程接近或计划穿过的断层浅部不含 (导) 水, 但在深部有可能突水时。 (6) 根据井巷工程和自设断层防水煤柱等的特殊要求, 必须探明断层时。 (7) 采掘工作面距已知含水断层60 m时。 (8) 采掘工作面接近推断含水断层100 m时。 (9) 采区内小断层使煤层与强含水层的距离缩短时。 (10) 采区内构造不明, 含水层水压又>2~3 MPa时。

4 探放陷落柱水

煤层底板为厚层石灰岩的华北型煤田, 由于导水陷落柱的存在, 使某些处于上覆地层本来没有贯穿煤系基底强含水层的中、小型断层或一些张裂隙, 成为水源充沛、强富水的突水薄弱带, 一旦被揭穿, 将引起突水。若导水陷落柱直接突水, 其后果就更严重。例如1984年开滦范各庄矿2171工作面陷落柱突水的最大涌水量达2 053 m3/min, 使该大型矿井在21 h内被全部淹没, 成为世界采煤史上最大的一次突水。有的陷落柱不导水, 有的导水。

5 导水钻孔的探查与处理

矿区在勘探阶段施工的各类钻孔, 往往能贯穿若干含水层, 有的还可能穿透多层老空积水区甚至含水断层等。若封孔或止水效果不好, 人为沟通了本来没有水力联系的含水层或水体, 使煤层开采的充水条件复杂化。山东肥城矿区的原“中一井”, 因地质勘探阶段的钻孔封孔质量不好, 将中奥灰水导入煤系薄层灰岩, 致使开采上组煤时矿井涌水量很大, 且长期达不到疏水降压的目的, 矿井一直无法投产, 被迫改为“水文地质试验井”, 补做了10余年的水文地质补充勘探工作, 将有怀疑的钻孔一一作了启封, 最终才解决了这一人为造成的水文地质问题。淄博夏庄煤矿附近的一个矿, 穿越煤系地层打奥灰供水孔时, 因套管止水质量不好, 岩溶承压水沿钻孔上升后, 使该矿七层煤残留煤柱遭到破坏, 矿井突然增加12 m3/min的涌水量, 该矿几乎被淹。有的矿施工地质孔将上层煤的老空积水大量导入正在生产的下层煤采区, 曾造成严重的水害。因此, 必须采取有效的措施防止产生导水钻孔, 封闭确已存在或有怀疑的导水钻孔。

6 探放含水层水

由于基岩裂隙水的埋藏、分布和水动力条件等都具有明显的不均匀性, 煤层顶、底板砂岩水、岩溶水等在某些 (或某一) 地段对采掘工作面没有任何影响, 而在另一些地段却带来不同程度的危害。为确保矿井安全生产, 必须探清含水层的水量、水压和水源等, 才能予以治理。防治煤层顶、底板含水层的水害, 既要从整体上查明水文地质条件, 采取疏干降压或截源堵水等防治措施, 又要重视井下采区的探查。

7 结语

煤矿井下探放水工程看似简单, 但实际问题远比本文论述的要复杂的多, 本文只是起到抛砖引玉的作用。希望各煤矿相关单位及工程技术人员, 在面对煤矿探放水工程时, 一定要高度重视, 避免不必要的安全事故发生。

摘要：介绍了煤矿井下探放水的目的、原则以及常见的几种需要探放水的情况, 并对几种探放水情况进行了详细论述和分析, 对煤矿探放水工作给予了很强的指导意义。

关键词：探放水,探放水原则,探放水情况

参考文献

[1]刘峰.煤矿防治水综合技术手册[M].北京:煤矿科技出版社, 2008.

柴油机冬季放水需注意 篇3

1. 柴油机工作结束后, 由于外部的环境温度过低, 排放冷却水应在停机15 min后水温有所下降时进行, 但不可立即进行, 否则会因为机身与外部环境的温差过大, 致使柴油机的一些部件产生变形, 进而影响柴油机的使用性能 (如缸盖变形等问题) 。

2. 放水时不能将放水开关打开后便万事大吉, 还应注意观察水流的具体状况, 看水流是否顺畅, 是否有水流变小或时快时慢的现象。若出现这些情况, 说明冷却水中含有杂质, 阻碍水的正常流出, 此时最好将放水开关拆下, 让冷却水直接从机体内流出。如果水流仍然不顺畅, 这时就应用铁丝等较硬且细长的钢性物品进行疏通, 直到水流畅通为止。

3. 当冷却水停止流出后, 最好将柴油机再摇转几圈, 此时那些剩余、不易流出的冷却水便会因柴油机的震动而流净, 这样即可防止缸盖上水堵被冻落, 日后冷却水流入机油壳中。

柴油机冬季放水需注意 篇4

1. 不可工作结束后立即放水。

应在柴油机停机15分钟后水温有所下降时再排放冷却水, 否则会因为机身与外部环境温差过大, 致使柴油机的一些部件产生变形 (如缸盖) , 进而影响柴油机的使用性能。

2. 不能将放水开关打开即放任不管。

在打开放水开关后, 还应注意观察水流的具体状况, 如水流是否顺畅, 是否有水流变小或时快时慢现象。若出现这些情况, 说明冷却水中有杂质阻碍水的正常流出, 此时最好将放水开关拆下, 让冷却水直接从机体内流出。如果水流仍然不顺畅, 就应用铁丝等较硬且细长的刚性物品进行疏通, 直到水流畅通为止。

3. 确保冷却水全部排出。

关于矿井探放水工程的实践分析 篇5

1 矿井探放水工作的原则

在进行矿井生产时, 必须探究和分析矿井情况。结合实际工作中的经验, 总结了需要进行探放水矿井的挖掘情况, 一般情况下, 矿井探放水要遵循“有疑必探, 先探后掘”的开采原则。必须进行探水的常见情况包括以下6种: (1) 当水快淹至煤窖时, 必须进行探放水, 尤其是在一些老窖和空窖, 这类矿井的事故率非常高; (2) 当采掘必须经过含水裂缝密集带或溶洞前, 需要进行探水; (3) 当采掘接近防水煤柱时, 需要进行探水, 以保证煤柱尺寸的精确性; (4) 在矿井施工过程中, 如果前方出现渗水, 则要停止工作, 立即开展探水处理; (5) 当采掘工作处于非常复杂的地质环境时, 要进行探放水工作, 避免突发状况的发生; (6) 当接近河流、湖泊等地下水源的发源地时, 应重视探放水工作, 防止因过度靠近水源地而产生危险。

虽然探放水无法准确定位每一个可能引发危险的水害点, 但通过采取遵循一定的探放原则, 将会对矿井安全生产有非常大的帮助。

2 矿井探放水的准备工作

矿井探放水工作并不简单, 且因造成矿井出水的原因很多, 这也增加了探放水工作的难度。因此, 进行矿井探放水工作前, 应做好前期的准备工作。

在探放水前, 需要对探测区的水文状况有一定的了解, 观测工作区的积水深度、积水量, 并做好精准的记录, 同时, 也要合理分析采掘工作区与周围断层的构造关系, 更要分析放水巷道的施工方向、次序、施工的规格和形式, 了解探放水区积水位置与开采区的位置关系, 从而使开采工作更好地避免积水的影响。同时, 在开探水施工的过程中, 一定要遵守安全工作制度, 并动态记录工作情况, 以提高探放水工作的安全性和准确性。

3 探放水工程实践中的类型和工作要求

矿井下的地质情况复杂, 能造成矿井水害的危害类型较多, 且由不同的地质情况决定。因此, 进行探放水工作时, 也会有不同的类型和要求。

3.1 探放老空水

在煤矿生产中, 需要一定的采掘巷道, 而有些巷道在利用后会被弃, 这样的矿井和煤矿巷道在长期废弃的状态下非常容易产生积水, 且积水的面积较大、形状不规则, 有的巷道甚至能达到数百万立方米的积水, 在此情况下, 一旦出现缺口, 则非常容易酿成水淹灾害。在进行采掘工作时, 如果没有对废弃巷道进行探放水处理, 则很容易发生事故。因此, 在探放老空水时, 需要符合一定的要求。

在进行老空区的积水探放时, 要采取积极态度, 一般情况下, 排放老空水并不会对矿区的整体排水设备造成压力, 且当老空区内的积水靠近大量的煤炭区时, 排放老空水可有效避免开采危险。如果老空区的水量较大, 一次性排放有困难时, 则可先对老空区和工作区进行隔断处理, 再在开采工作开始后进行排水处理。同时, 要注意的是, 由于老空区的积水时间较长, 水中含有的酸性物质较多, 为了保护排水设备, 应先稀释老空水再排放。此外, 如果老空区的积水量较大, 则水压也较大, 针对这种情况, 应先减压处理, 再排放老空水。

3.2 探放断层水

断层水不同于老空水, 断层水较容易产生突水。开采区的地质情况比较复杂, 断裂层较多, 如果断裂层靠近水源, 则容易发生突水, 进而造成施工危险, 但并不是所有断层都需要进行探放断层水。常见的需要进行探放断层水的情况包括: (1) 当开掘巷道附近有断裂层, 但位置和方向不清楚, 且有可能导致突水情况发生时, 需要进行探放水工作; (2) 当隔水层厚度和水压值都处于临界值时, 需要进行探放水工作; (3) 采掘区与断水层的距离<60 m或突水系数>0.06时, 一旦操作不慎, 则发生危险的概率非常高; (4) 当开采区的构造复杂, 且涵水层的水压>3 MPa时, 发生突水的危险系数较高。在进行断层水的探放工作时, 一定要根据合理的方法进行, 在最大限度上控制探放断水层的危险。同时, 也要重视探放陷落柱水的工作。煤层下含有丰富的矿物质层, 部分为状态酸盐层, 且形成了水岩溶陷落柱, 这样的陷落柱属于突水薄弱带。在采掘过程中, 如果破坏了这样的断裂带, 则容易造成突水或淹井事故。因此, 探放陷落柱时必须注意。

4 结束语

在矿井探放水实践的过程中, 要加强管理, 并结合实际情况分析处理。探放水时的突发状况较多, 且这些情况会直接影响生产安全。因此, 要争取利用更好的方法使探放水工程更合理、更安全。

摘要：煤矿行业是我国重要的能源资源提供产业, 但煤矿生产中的危险因素特别多, 如果没有采取适当的方法控制矿井工作, 则非常容易发生矿难事故。在矿井生产中, 矿井渗水是非常容易发生的情况。因此, 要想保证生产安全, 就需要通过矿井探放水降低危险。从矿井探放水工程的实际操作出发, 分析如何更好地进行矿井探放水工作, 以供参考。

关键词：煤矿行业,煤窖,探放水,水源

参考文献

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[3]周林青.超高水头积水隐患治理工程安全技术监察[J].煤矿安全, 2014 (01) :176-178, 182.

老空水体下探放水技术探讨 篇6

赵坡煤矿123采区12下煤已经回采结束, 但由于12下煤回采过程中顶板淋水造成其老空区内有积水。123采空区积水通过12302运输巷进入现14303下材料道的排水点, 而12302运输巷与12301上材料道贯通处的底板标高为-252.3 m, 为保证安全, 123采空区积水上限确定为-250 m。以123采空区积水区最低处标高-271 m、最高处标高-250m、水头高度21 m, 圈定123采空积水区水平面积为57 382 m2。14303运输巷 (图1) 、14303采煤工作面施工时如果不探放老空积水, 有可能发生突水, 所以需要对123采空区12下煤采空区积水进行探放。

2 采空区水量估算

(1) 水量计算。根据文献[1], 采空区水量Q=KFM/cosα。其中, K为采空区的充水系数, 取值0.4;M为采空区的平均采高或煤厚 (1.2 m) ;F为采空积水区的水平投影面积 (57 382 m2) ;α为煤层倾角 (3°) 。代入数据计算得Q=27 581 m3。

(2) 积水线、探水线、警戒线划分。由于123采区12下煤已经回采结束, 根据观测, 123采区12下煤老空区水面标高为-271.5 m, 所以根据-271.5 m的等高线圈定积水区, 积水线确定后, 外推30 m为探水线, 探水线外推30 m为警戒线, 并绘制在矿井采掘工程平面图和矿井充水性图上。如果积水线数据可靠程度不高, 积水线与探水线、探水线与警戒线的距离应增大, 另外此距离还与水压大小、煤的坚硬程度、顶底板岩性及地质构造等因素有关[2]。

3 探放老空水设计

3.1 遵循的原则

探放老空水的关键是探放水钻孔尽可能钻透老空积水区最低点, 探放老空水时要根据老空水的具体情况, 按照《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》的相关要求, 根据实际情况采取“主动探放、先隔离后探放、先堵后探放、先降压后探放”的原则[2], 实施有效的探放水措施。

3.2 探放水钻孔布置

由于老空积水量不大, 故要求采用主动探放的方式, 掘进至积水区探水线时必须先打钻探水, 确认无水患后再向前掘进并留一定的超前距, 掘进到预留超前距位置后停下, 再进行探水, 依此类推, 直至巷道掘到位。

(1) 超前距离。超前距离a=0.5AL (3P/Kp) 0.5。其中, A为安全系数, 一般为2~5, 取5;L为巷道跨度 (宽或高取其大者) , 取3.5 m;P为水头压力, 取0.21 MPa;Kp为煤的抗拉强度, 一般0.2~1.4 MPa, 为了安全取0.2 MPa。代入数据计算得, a=15.5 m。探放老空水钻孔的最小超前距或帮距不得小于20 m, 故超前距离取20 m[3]。

(2) 钻孔密度 (孔间距) 。如果掘进前方老空水体位置不清, 布置探放水钻孔时, 钻孔密度 (孔间距) 要满足在允许掘进距离的终点横剖面上探水钻孔之间的间距不得超过老空巷道跨度 (高、宽最大值, 一般取3 m) , 以防漏掉老空巷道。由于123老空积水区位置明确并且区域内无老空巷道, 所以钻孔密度 (孔间距) 不受上述规定限制。

(3) 布置方式。由于积水区在掘进工作面两侧, 故此次探放水设计采用扇形布置方式, 沿巷道中线方向、巷道两侧分别布置探放水钻孔;此次探放水布置5组钻孔, 每组3孔 (图2、图3) ;必要时可根据探放水规定增加钻孔个数和组数。设计每个探水钻孔钻透老空区高度达0.2 m, 14煤与12下煤层间距平均为2.4 m, 巷道高度为2.3 m, 钻机高度1.3 m, 开孔位置与顶板垂距为1.0 m, 钻孔上抬高度设计为3.6 m;由于14303运输巷方向与该巷道所在范围内煤层走向基本平行, 煤层倾角对中眼探放水钻孔倾角影响可忽略不计;外斜眼倾角要根据煤层倾角、帮距进行校正。钻孔设计参数见表1。

根据水文地质资料, 综合考虑水压、水量、探水设备、探水技术水平及煤层倾角等, 确定探水孔深50 m, 超前距离20 m, 允许掘进距离为30 m。

4 放水钻孔孔数确定

(1) 单孔出水量计算。

根据公式q=cw (2gh) 0.5计算单孔出水量。

式中, q为单孔出水量;c为流量系数, 一般在0.6~0.62, 取0.6;w为钻孔断面积, 此次探放水采用50mm孔径;g为重力加速度, 取9.81 m/s2;h为钻孔出口处的水头高度, 14 m, 为计算钻孔的平均放水量, 可取最大水头高度的40%~45%。

代入数据计算得, q=0.013 m3/s。

(2) 最大应放水量计算。最大放水量计算公式为:

式中, Qmax为最大放水量;W为静储量或老空积水量;t为允许放水时间, 10 d (864 000 s) ;Q动为动储量或老空水常补给量, 7 m3/h即0.002 m3/s。

代入数据计算得, Qmax=0.034 m3/s。

(3) 钻孔的孔数计算。根据最大放水量和单孔出水量, 可计算钻孔数。

孔数N=Qmax/q, 即N=2.6。故取3个孔。

5 钻机及附属设备

(1) 钻机。结合矿方现有设备情况, 决定采用ZLJ-350型煤矿坑道钻机进行探放水。

(2) 钻孔结构。开孔位置应选择煤 (岩) 坚硬完整处, 开孔孔径应比孔口管直径大1~2级, 本着“既探、排有效, 又能防止冲垮煤壁和放水过大”的原则, 探放水钻孔终孔孔径一般不得大于75 mm。开孔用108 mm钻头, 钻10.5 m后下75 mm套管10 m, 套管外壁缠麻后打入孔内, 先将孔口管置入孔内并固定在巷壁上, 在孔口用水泥浆将孔口管固定并封死, 在管的上方留一个小管用于注浆 (图4、图5) 。然后从小管内压注水泥浆, 待孔口管内反浓浆时停止注浆, 等待水泥浆凝固。正常钻进采用50 mm钻头。固定孔口管的锚杆长度为2 m, 锚固力不低于50 k N。一般情况下, 探放老空积水最小水平钻距不得小于30 m, 止水套管长度不得小于10 m[3]。

(3) 控水测压装置。 (1) 压力值计算:预计上部采空区水的水头高度为14 m, 水的密度ρ=1 000kg/m3。根据压强公式P=ρgh, 水压P=0.14 MPa。 (2) 套管:57 mm地质钢管10 m, 注浆固结48 h后进行扫孔, 然后进行耐压试验, 试验压力不小于1MPa, 稳压时间不小于30 min, 孔口周围不漏水、孔口管牢固不活动, 即为合格。高压闸阀耐压不低于2 MPa;压力表量程不低于2 MPa。

(4) 排水装置。最大放水量0.034 m3/s, 合计122 m3/h。根据水泵排水能力按20 h排出24 h矿井用水量计算, 水泵排水能力不应低于146 m3/h。

6 结语

(1) 在14303运输巷施工过程中实施了探放水工程, 实际施工时间25 d, 其中探放水工作进行了6d, 掘进进尺96 m, 放水量465 m3, 说明探放水钻孔还没有达到采空积水区最低点、老空水还没有完全放净, 与理论分析基本一致。

(2) 由于14303运输巷处于采空区积水区标高较高位置, 采空区积水区最低点在14303运输巷以西, 14303运输巷探放水时不可能完全放净老空水。

(3) 探放老空水的关键是探放水钻孔尽可能钻透老空积水区最低点, 只有这样才能有效探放老空水, 保证安全生产。

(4) 探放水钻孔必须到位, 必须打透老空区, 并要坚持放水全过程核对放水量, 直至老空水放完为止。钻孔接近老空区预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时, 瓦斯检查工要在场值班, 检查空气成分, 如瓦斯或其他有害气体超过《煤矿安全规程》规定时, 必须停止钻进, 切断电源, 撤出人员并报告调度室采取措施进行处理[4]。

(5) 探放水过程中要严格控制放水量不超过规定最大放水量。

摘要：为了做好赵坡煤矿老空水体下探放水工作, 通过对采空区积水量估算, 划定积水线、探水线和警戒线, 提出了探放水计划, 对探放水钻孔进行了设计, 并计算了排水能力, 在赵坡煤矿14303运输巷实施探放水结果显示与理论分析基本一致, 达到了预期目的。

关键词：近距离,老空水,探放水

参考文献

[1]袁河津, 宁尚根, 施建达, 等.《煤矿安全规程》专家解读[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2011.

[2]张广义, 朱莉琳, 张玉宝, 等.煤矿探放水作业操作资格培训考核教材[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2011.

[3]武强.董书宁.李竞生, 等.《煤矿防治水规定》释义[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2009.

资源整合矿井探放水闭环管理实践 篇7

郑州矿区各矿井煤层较软, 且主要采用放顶煤采煤方式, 所以采矿活动使得顶板砂岩含水层中裂隙的发育高度达到百米。太原群发育多个薄层灰岩, 上段主要是L7和L8灰, 尤其是L7灰发育稳定, 含水较丰富, 分布不均, 但该含水层处于煤层开采底板破坏裂隙带内, 是矿井日常涌水的主要来源之一。奥陶系灰岩离煤层底板较远, 但水位高, 水压大, 致使煤层开采处于高压条件下, 是矿井发生重大水害的突水水源。为此, 必须采用探放水、疏水降压和顶底板注浆加固技术消除水害威胁。郑煤集团公司通过实施探放水闭合管理, 实现了水害的有效防治, 消除了水害威胁。

1实施依据

探放水闭环管理是煤矿井下水害防治的延伸和提升, 它是一种目的性很强的、有组织、有计划、有步骤地消除水害威胁区, 进行闭环管理的工程。

探放水闭环管理最主要的特点:通过图纸会审、水害评价、水文地质资料分析等渠道收集信息, 然后对采集到的资料逐一进行探讨, 依据水文地质等详细资料编制探放水设计及安全技术措施, 分公司会审后按规定上报, 按上级批复意见及设计要求进行施工, 严格按规定搜集施工原始资料, 加强现场管理, 尽力达到设计目的, 为煤矿安全掘进提供准确、详细资料, 消除水害威胁区域。探放水闭环管理是一种以争取煤矿安全采掘和最佳经济效益为目的的管理方式。

探放水闭环管理是依据《煤矿安全规程》、《郑煤集团防治水管理规定》制订的管理办法, 更加详细地规范了探放水工程的每个环节, 加强了探放水工程的现场管理和及时搜集的资料准确性。

2实施步骤

(1) 按规定需要探放水的掘进或采煤工作面, 由矿方主管防治水的部门编制探放水设计和安全技术措施, 由分公司总工程师主持会审, 会审后报集团公司审批。

(2) 根据集团公司审批后的探放水设计和措施, 由资源整合矿井下发首回次探放水停掘通知单。

(3) 首回次探放水的准备工作完成后, 由分公司主管地测防治水副总以上领导牵头, 组织分公司地测防治水、安全、生产、机电、通风、调度等部门进行探放水前的联合验收。验收内容主要包括:作业面篦子及钻场加固情况, 钻机固定, 巷底浮煤及铺底, 巷道连锁加固, 相关设备状况及防爆情况, 钻孔位置及方位, 孔口管长度及固定, 通信、通风、排水线路等是否符合《煤矿安全规程》和设计要求, 验收后在验收单上签字。验收时提出的问题要由分公司安监部门监督整改, 整改完成由安监人员验收签字。

(4) 验收合格后方可按设计进行探放水施工, 施工时要按标准格式做好钻探原始记录。施工中发现煤岩松软、片帮、来压, 或钻孔中的水压、水量突然增大, 以及顶钻、瓦斯涌出量增大等异常情况时, 必须停止钻进, 但不得私自拔出钻杆, 现场负责人应立即向矿调度室和防治水部门报告, 并派人监测, 准确记录出现异常情况的孔深、监测涌水量。如果发现情况危急, 必须立即撤出所有受水患威胁地区的人员, 然后采取措施, 进行处理, 同时向分公司汇报。

矿方防治水部门和安监部门监督施工队按设计要求进行探放水施工, 单孔结束后施工队要报请验收, 由矿方防治水部门组织相关部门按单孔设计对钻孔深度、钻孔结构、终孔孔径和注浆封孔等情况进行验收, 并填写验收单。第2个及以后钻孔重复单孔施工和验收步骤。

(5) 分公司地测防治水部门要对探放水全过程进行监控, 及时收集探放水现场资料, 分析探放水情况, 分公司主管地测防治水副总对回次探放水效果进行确认, 确认水害威胁解除, 方可结束回次探放水;不能确认水害威胁解除的, 必须增加钻孔进行补探, 直至水害威胁解除, 由分公司地测防治水部门按照统一标准编写回次探放水总结。

(6) 达到探放效果、探放水工程完成后, 由分公司下发允许掘进通知单 (含小钻补探设计) , 通知单上要有分公司总工、生产副总、安全副总签字, 并且有发放记录。第2及以后的回次探放水, 重复以上第2步至第6步工作, 直至工作面探放水工作结束。

3过程管理

3.1资料管理

为防止资料弄虚作假, 本着“谁验收、谁签字、谁负责”的原则, 进行相关责任追究, 探放水工程每个环节必须有参加验收的人员签字确认, 具体如下:①矿井必须在采掘到设计钻场位置后及时下发《停掘通知单》, 通知单上要有矿总工、生产矿长、安全矿长及防治水负责人签字, 并且有发放记录;②矿井必须在接收到《分公司会审意见表》和上级部门审批的《探放水设计批复》后, 才可按设计要求施工钻场, 做探放水工程前准备工作;③钻场准备工作完成后, 《矿井钻场验收单》上要有相关部门验收人员及生产矿长、安全矿长签字, 并由矿井总工程师签字确认后上报分公司验收钻场;《分公司矿井钻场验收单》上要有相关部门验收人员签字, 并由分公司总工程师签字确认;④《探放水设计及安全技术措施》和《探放水批复》要有贯彻学习内容记录及参加的相关人员本人签字;⑤《打钻原始记录》必须按统一表格内容如实填写, 如套管和耐压试验未达到《煤矿防治水规定》要求及钻孔深度达不到设计长度, 需在“其他情况”一栏中填写原因;⑥《单孔验收单》必须按表格内容如实填写后, 由矿井施工单位负责人、安检员、跟班领导、防治水负责人、总工程师本人签字确认;⑦每回次探放水所有资料必须齐全, 装入档案袋内一式3份, 1份上交分公司地测防治水部, 1份由矿井存入档案室, 1份由矿井防治水部门保存。

3.2奖惩措施

紧跟探放水闭环管理办法实施的同时, 对探放水闭环管理的每个环节均作出相应的处罚规定, 提高广大职工的探放水意识。对不按操作程序步骤、不按设计要求施工、现场存在隐患、隐患处理不及时不彻底的各类行为施以罚款, 罚款金额都有“明码标价”, 罚款必须当天交纳现金, 否则, 第2天翻倍, 第3天责任人下岗, 干部免职或要求矿井立即停产停工整顿。通过这一强硬手段, 警示干部职工远离违章、违规, 狠抓探放水闭环管理规定的每个环节, 以提供准确资料供参考分析总结, 消除水害威胁, 保证矿井的安全生产。

3.3责任落实

分公司对探放水全过程安全执法监管;矿井总工程师负责探放水设计编制审核、技术资料审核、组织相关人员及部门深入学习;安全矿长负责按设计监督全过程、对违反规定进行制止、处罚、汇报;生产矿长负责按照设计钻场位置或上级批复的允许掘进 (回采) 及采掘工作面停掘停采和恢复掘进 (回采) ;工程技术人员负责现场技术指导和编制探放水总结;安全部门负责全过程按规定全程监督;现场施工人员必须参加特殊培训, 并取得探放水特殊工种证书持证上岗, 必须熟悉钻机的各种性能和操作程序及故障的处理方法, 做到熟练操作, 掌握水害基础知识 (例如突水征兆、避灾路线等) , 以防造成事故;各个环节参与人员对分工任务签字, 本着“谁验收、谁签字、谁负责”的原则。

4实施效果

通过分公司实施“各个环节有人管、管理闭环”的无缝隙责任管理, 使安全探放水全过程控制系统增加了更多的主动性和积极性, 强化了薄弱环节, 有效防范和遏制重大事故发生。

(1) 减少事故隐患。

“闭环管理”的实施为探放水各个环节提供执行的标准和依据。操作环节的连续性, 减少了管理过程的随意性, 杜绝制度落实的反弹性, 最大限度排除了水害事故隐患, 使管理系统化、规范化。“闭环管理”的实施实现了安全生产, 杜绝了水害事故的发生。

(2) 保证了制度的执行。

从编制设计到探放水结束的所有环节程序化, 明确分工, 明确责任, 明确标准, 从而进一步加强了细节管理, 切实解决了“严不起来、落实不下去、无人管、管理不到位”的问题, 提升了执行力和管理水平。

(3) 打造高素质的员工队伍。

闭环管理的实施要求相关人员具备专业技术知识, 且要细心、有耐心, 并对不负责、不按技术设计完成任务、弄虚作假、不按时汇报的责任人进行处罚, 情况严重者严格追究责任。管理者、工程技术人员和施工队伍要形成能够强化责任、严守纪律、令行禁止、步调一致抓执行的好作风。

5结语

(1) 实施闭环管理能够及时搜集详细、准确、真实可靠的资料, 为准确分析水害是否消除提供了依据。

(2) 探放水闭环管理办法的实施, 规范了各个环节的任务, 为各个环节提供操作的标准和依据, 能够增强操作环节的连续性, 减少管理过程的随意性, 消除探放水工程盲区, 杜绝了制度落实的反弹, 最大限度地排除了水害隐患。

(3) 保证了制度的执行, 提升了执行力和管理水平。