工作面探放水工程设计

工作面探放水工程设计（精选9篇）

工作面探放水工程设计 篇1

在矿井生产中, 如果存在井下出水的情况, 则很容易造成井下事故。近年来, 由于井下出水造成的矿井灾难频发, 给我国煤炭行业的安全生产造成了严重影响。我国多数矿区周围存在许多小矿井, 但由于缺乏合理管理, 导致在生产过程中非常容易发生越界事件, 造成许多矿井产生积水, 这给我国多数矿区及其周围小矿井的正常生产带来了极大的威胁。因此, 治理积水在矿井工作中是非常重要的, 而加强相应的矿井探放水工作也是非常重要的。

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

[1]王宏科, 白有社, 罗得把.煤矿探放水工程设计优化与实践[J].中国煤炭地质, 2012 (11) :48-51.

[2]荆红俊.刍议矿井探放水工程与实践[J].科技与企业, 2012 (23) :219.

[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.

[4]高源, 刘明.浅析煤矿井下探放水工程[J].技术与市场, 2014 (09) :63, 65.

工作面探放水工程设计 篇2

总工程师：

地测副总：

安全科长：

纠察科长：

生产科长：

通风科长：

地测科长：

编 制：

编制单位：

编制时间：

10-316掘进工作面探放水设计

及安全技术措施

一、概况：

10-316掘进工作面位于三采区525皮带巷前进方向右翼，西南为525皮带巷保安煤柱为界，东北为前庄村保安煤柱，东南为10-314工作面采空区。根据调查情况本工作面及周边有两座小窑采空区，一座在本工作面后部，距10-3162联巷口420米、10-3161联巷口460米；另一座在本工作面西北方向，距10-3162巷200米。由于两座小窑开采范围、积水情况不清，对安全生产构成威胁。为确保10-316工作面安全掘进，防止突水事故发生，有害气体溢出伤人，本着坚持《有疑必探，先探后掘》的原则，现制定探放水设计及安全技术措施。

二、探放水设计：

1、钻探位置及范围：

①根据矿安排10-3162巷与525轨道巷贯通，是从10-3161联巷开口反掘贯通，所以10-316联巷开口后5米开始探测。贯通期间遇岩巷不进行探测；10-3162巷正前掘进时，开始探测。

②10-3161巷开口120米后开始探测。

2、钻探设计：每次钻探长度75m，超前距为20m，终孔帮距10.5m，每次允许掘进55m。（见钻孔布置平面图及剖面图）。每次长探时先在正前以不同倾角布置2-4个钻孔进行探测，正前探测的钻孔达到设计深度，其余钻孔按原设计进行布置探测，若长探无法正常探测。采用短探，每次钻探长度10米，允许掘进5米，布置钻孔6个；煤层正常后开始长探。钻孔在平面图上呈扇型分布（见钻孔布置平面图及剖面图）。

3、钻孔设计：每次钻探采用长探结合补探进行探测，设计长探7个钻孔，钻孔在平面图上呈扇型分布；补探分别在两帮以45°角布置（详见钻孔布置平面图及剖面图）。

4、单孔设计：Φ42mm的裸孔。

5、排水路线：

10-316工作面正付巷探水点→三采区水仓→地面。

6、单孔涌水量预测：根据q=cw（2gh）1/2预测。

c—流量系数取0.6，w—钻孔断面积（m2），（Φ58mm）

g—重力加速度(m/s2)，h—出口处的水头高度取5m，q≈56.5m3/h。

7、排水设备及供电：

（1）、工作面安装两趟6寸以上的排水管路，其中一趟管路安装一台排水量不小于100m3/h能力的水泵，另一趟管路备用。

（2）、工作面的水直接排到三采区水仓，严禁二级以上排水。

（3）、队组必须安排专人负责排水管路、设备的检修、维护以及水仓的清挖工作。

（4）、排水使用专用线路，严禁与生产用电混用。

三、有关要求及安全措施

1、施工单位队长及技术员认真组织职工学习钻机的操作规程本次制定的探放水设计及安全技术措施，未经培训的人员禁止上岗作业。

2、钻机运输及安装时，施工单位队干必须跟班现场指挥。

3、钻机安装前先对钻场附近巷道维护、清理，防止片帮、掉矸伤人，确保钻场无安全隐患。

4、开钻前先检查排水系统是否完好，钻机安装是否牢固，以上工作全部合格后方可开钻探水。

5、钻探时必须严格按照制定的探放水设计及安全技术措施进行，不得随意更改设计。

6、当长探无法进行时需进行短探时，必须事先向矿汇报，由地测科下达采用短探设计通知单，分管领导批准后方可执行，否则不允许采用短探。

7、通风队安排一名专职瓦检员、信息中心在两个掘进工作面安装CH4和CO传感器对钻探附近瓦斯及有害气体浓度情况实施监测，若超过矿有关规定，立即停钻，关闭所有电源，严禁拔出钻杆，人员全部撤至525轨道巷，等待处理。

8、钻进过程中若发现孔内水压、水量增大，有顶钻等异常情况时，立即停止钻进，现场负责人立即向调度室汇报，没有明确指令，任何人不得拔出钻杆，并安排有经验的人员监视水情。若情况危急，应立即按照避灾路线有序地撤出受水威胁地区的所有人员到达指定地点。

9、钻探时科室人员跟班到现场，确定开孔位置及方位，监督把关施工质量并收集地质及水文地质资料，发现问题及时处理。

10、纠察科必须在本工作面及周边200米范围内的区域进行详细调查，查清本区域内的所有小煤窑，及时以书面形式将调查情况通知地测科，并填图。对已查清的小煤窑每三天进行一次检查，并将检查情况建立专项台帐，严禁复开。

11、探水地点，安装照明设施，专用电话一部，便于及时汇报钻探情况。

12、避灾路线：

10-316工作面正付巷探水点→525皮带巷→575大巷→地面。

附图：①钻探区域平面图（1：1000）

②钻探剖面图（1：200）

③钻孔平面布置图（1：200）

④巷道规格及孔口分布图

⑤短探钻孔平面布置图（1：200）

⑥钻探排水系统图（1：1000）

⑦钻探水灾避灾路线图（1：1000）

采空区探放水技术的应用研究 篇3

关键词：采空区；水害；探放水；煤层

中图分类号：TD745 文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）20-0028-01

煤矿采空区积水水压通常较大，一旦在煤矿巷道掘进过程中掘透采空区积水，大量积水涌入巷道，往往会造成人员伤亡甚至发生淹井的重大事故，严重威胁矿井的安全生产，所以，利用探放水技术查明矿井在掘进及回采过程中采空区积水的位置和产状，消除采空区积水隐患，为有效治理矿井水害事故，保证矿井的正常安全生产及人员的人身安全具有重要的意义。

1矿井采空区及其积水情况

1.1矿井采空区情况

阜康市晋泰实业有限公司二矿（以下简称二矿）开采中大槽、八尺槽、丈二槽煤层。采空区主要来自原晋泰井、东一井、东二井、西一井、西二井已采过的生产区，对各采空区的位置及标高分述如下：①原晋泰井采空区：位于矿井东采区的中大槽、八尺槽和丈二槽中，东西长354 m+160 m=514 m，标高在+1 042 m以上；②东一井采空区：位于东采区的八尺槽和丈二槽中，东西长258 m，标高在+1 028 m以上；③东二井采空区：位于东采区中大槽煤层中，东西长134 m，标高在+1 028 m以上；④西一井采空区：位于西采区西翼丈二槽煤层中，东西长126 m，标高在+1 024 m以上；⑤西二井采空区：位于西采区西翼中大槽和八尺槽煤层中，东西长518 m，标高在+983 m以上。

1.2老窑积水情况分析

根据二矿在+980 m、+1 000 m水平南大槽西翼准备巷道的揭露情况，南大槽是保存比较完整的煤层，没有受到采动影响，主要的老窑积水区在中大槽、八尺槽和丈二槽煤层中。矿区目前老窑积水情况可分为两块，一是西翼+983 m以上水平的老窑积水，主要是已关闭西一井和西二井，经估算静态积水量约为33万 m3；二是东翼1 028 m水平以上的老窑积水，主要是已关闭东一井、东二井和原晋泰井，经估算静态积水量约为32万 m3。

2西翼中大槽煤层探放水技术分析

目前，二矿+1 000 m水平南大槽西翼采煤工作面的回风顺槽在掘进距回风石门367 m处底板向南与顶板交合一起，煤层尖灭；+980 m水平南大槽西翼采煤工作面的运输顺槽在掘进距回风石门380 m处底板向南与顶板交合一起，煤层尖灭。

为解决井田上部原小井采空区积水对矿井构成的严重威胁，保证采掘正常接续，结合二矿现状和首采工作面的布置，对西翼中大槽煤层采空区积水进行探放水工作。

2.1探放水技术方案

①在+1 000 m水平南大槽西翼回风顺槽内对中大槽+1 028 m水平以上的采空区积水及+1 000 m水平以上的积水进行探放。②在+980南大槽西翼运输顺槽内对中大槽+983 m水平以上的积水进行探放，西二井中大槽煤层采空区和八尺槽煤层采空区通过井筒连通，采空区积水约30万 m3。

2.2探放水及排水设备

2.2.1探放水设备

探水钻一台，型号为TXU—150，钻杆120 m，钻头20个；3 m的￠100×4套管48根，144 m；2.5 MPa、￠120 mm闸阀48个；￠120mm组合钻头两套，一套使用，一套备用。

2.2.2排水设备及设施

主排水泵为200D43×9型离心清水泵，三台，一台工作，一台备用，一台检修，水泵功率450 kW，额定流量为288 m3/h，水泵性能测定排量250 m3/h，主排水管路为￠278×8无缝钢管，双趟，一趟工作，一趟备用。水仓容积为1 500 m3。

探放水钻场引流管路管径为￠100 mm排水管路，计划500 m，快速管接头100个，主要用于将放出的水引流至轨道上山排水沟内，防止冲於南大槽西翼上下顺槽巷道。

2.3探水钻钻场布置

2.3.1钻场布置位置及方式

分别在+1 000水平南大槽西翼回风巷、+980水平南大槽西翼运输巷每隔50 m布置一个探水钻钻场。钻场布置在南大槽煤层底板岩石内，钻场长度6 m，在钻场口1 m处浇筑混凝土防水墙，并安装防水密闭门，在防水墙距离底板0.3 m处预留￠100 mm排水管路及阀门，具体探水眼布置图如图1所示（以中大槽煤层+1 028水平以上倾斜探水眼布置图为例）。

2.3.2钻场数量

每个水平布置四个钻场，每个钻场探水眼数量确定为6个，两排布置，水平眼3个一排，倾斜眼3个一排。

2.3.3防水密闭墙布置

防水墙位置选在钻场巷道顶帮岩石较好的位置，在两帮、顶、底开槽并打两排锚杆，槽深0.5 m，锚杆间距为0.5 m，排距0.3 m，锚杆外露长度为0.4 m，然后在锚杆外支模浇筑混凝土，混凝土厚度0.5 m，墙高1.2 m，拱高1.3 m，防水密闭墙采用425号混凝土浇筑。

2.3.4探水钻孔套管施工

探水钻孔套管套管为Φ100 mm×5，长度3 m，套管一端按探水眼角度打入探水眼内，长度为2.8 m，四周注入混凝土与眼孔结合，固定套管；套管另一端焊接法兰盘安装阀门，距法兰盘0.2处焊接12 mm钢板，钢板长1 m、宽0.6 m，在钢板四角用2.5 m长的四根锚杆全锚再次固定拉紧套管，以防探水眼套管被高压头水冲出，造成淹井事故。

3结语

二矿西翼探放水总工程量为3 708 m，通过工程基本探明了采空区积水的位置，为矿井采空区积水隐患的防治提供了可靠的依据，但是由于区域内采空区积水量大，所以，在以后的工程施工过程中，必须采取“有疑必探、先探后掘”的防治水原则，这样才能真正消除采空区积水隐患，保证矿井的安全正常生产。

参考文献：

[1] 郭敏,贾社芹,赵建军,等.鹤壁四矿采空区探放水技术研究[J].中州煤炭,2004,(5).

endprint

摘要：晋泰实业有限公司二矿受周边小煤矿采空区积水的威胁严重，其中矿井西翼采空区积水达32万 m3，严重威胁着矿井的正常生产，为有效的治理西翼水害隐患，文章对西翼探放水工程进行了详细设计，共施工探放水工程3 708 m，有效防止了水害事故的发生，对保证矿井的安全生产具有重要意义。

关键词：采空区；水害；探放水；煤层

中图分类号：TD745 文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）20-0028-01

煤矿采空区积水水压通常较大，一旦在煤矿巷道掘进过程中掘透采空区积水，大量积水涌入巷道，往往会造成人员伤亡甚至发生淹井的重大事故，严重威胁矿井的安全生产，所以，利用探放水技术查明矿井在掘进及回采过程中采空区积水的位置和产状，消除采空区积水隐患，为有效治理矿井水害事故，保证矿井的正常安全生产及人员的人身安全具有重要的意义。

1矿井采空区及其积水情况

1.1矿井采空区情况

阜康市晋泰实业有限公司二矿（以下简称二矿）开采中大槽、八尺槽、丈二槽煤层。采空区主要来自原晋泰井、东一井、东二井、西一井、西二井已采过的生产区，对各采空区的位置及标高分述如下：①原晋泰井采空区：位于矿井东采区的中大槽、八尺槽和丈二槽中，东西长354 m+160 m=514 m，标高在+1 042 m以上；②东一井采空区：位于东采区的八尺槽和丈二槽中，东西长258 m，标高在+1 028 m以上；③东二井采空区：位于东采区中大槽煤层中，东西长134 m，标高在+1 028 m以上；④西一井采空区：位于西采区西翼丈二槽煤层中，东西长126 m，标高在+1 024 m以上；⑤西二井采空区：位于西采区西翼中大槽和八尺槽煤层中，东西长518 m，标高在+983 m以上。

1.2老窑积水情况分析

根据二矿在+980 m、+1 000 m水平南大槽西翼准备巷道的揭露情况，南大槽是保存比较完整的煤层，没有受到采动影响，主要的老窑积水区在中大槽、八尺槽和丈二槽煤层中。矿区目前老窑积水情况可分为两块，一是西翼+983 m以上水平的老窑积水，主要是已关闭西一井和西二井，经估算静态积水量约为33万 m3；二是东翼1 028 m水平以上的老窑积水，主要是已关闭东一井、东二井和原晋泰井，经估算静态积水量约为32万 m3。

2西翼中大槽煤层探放水技术分析

目前，二矿+1 000 m水平南大槽西翼采煤工作面的回风顺槽在掘进距回风石门367 m处底板向南与顶板交合一起，煤层尖灭；+980 m水平南大槽西翼采煤工作面的运输顺槽在掘进距回风石门380 m处底板向南与顶板交合一起，煤层尖灭。

为解决井田上部原小井采空区积水对矿井构成的严重威胁，保证采掘正常接续，结合二矿现状和首采工作面的布置，对西翼中大槽煤层采空区积水进行探放水工作。

2.1探放水技术方案

①在+1 000 m水平南大槽西翼回风顺槽内对中大槽+1 028 m水平以上的采空区积水及+1 000 m水平以上的积水进行探放。②在+980南大槽西翼运输顺槽内对中大槽+983 m水平以上的积水进行探放，西二井中大槽煤层采空区和八尺槽煤层采空区通过井筒连通，采空区积水约30万 m3。

2.2探放水及排水设备

2.2.1探放水设备

探水钻一台，型号为TXU—150，钻杆120 m，钻头20个；3 m的￠100×4套管48根，144 m；2.5 MPa、￠120 mm闸阀48个；￠120mm组合钻头两套，一套使用，一套备用。

2.2.2排水设备及设施

主排水泵为200D43×9型离心清水泵，三台，一台工作，一台备用，一台检修，水泵功率450 kW，额定流量为288 m3/h，水泵性能测定排量250 m3/h，主排水管路为￠278×8无缝钢管，双趟，一趟工作，一趟备用。水仓容积为1 500 m3。

探放水钻场引流管路管径为￠100 mm排水管路，计划500 m，快速管接头100个，主要用于将放出的水引流至轨道上山排水沟内，防止冲於南大槽西翼上下顺槽巷道。

2.3探水钻钻场布置

2.3.1钻场布置位置及方式

分别在+1 000水平南大槽西翼回风巷、+980水平南大槽西翼运输巷每隔50 m布置一个探水钻钻场。钻场布置在南大槽煤层底板岩石内，钻场长度6 m，在钻场口1 m处浇筑混凝土防水墙，并安装防水密闭门，在防水墙距离底板0.3 m处预留￠100 mm排水管路及阀门，具体探水眼布置图如图1所示（以中大槽煤层+1 028水平以上倾斜探水眼布置图为例）。

2.3.2钻场数量

每个水平布置四个钻场，每个钻场探水眼数量确定为6个，两排布置，水平眼3个一排，倾斜眼3个一排。

2.3.3防水密闭墙布置

防水墙位置选在钻场巷道顶帮岩石较好的位置，在两帮、顶、底开槽并打两排锚杆，槽深0.5 m，锚杆间距为0.5 m，排距0.3 m，锚杆外露长度为0.4 m，然后在锚杆外支模浇筑混凝土，混凝土厚度0.5 m，墙高1.2 m，拱高1.3 m，防水密闭墙采用425号混凝土浇筑。

2.3.4探水钻孔套管施工

探水钻孔套管套管为Φ100 mm×5，长度3 m，套管一端按探水眼角度打入探水眼内，长度为2.8 m，四周注入混凝土与眼孔结合，固定套管；套管另一端焊接法兰盘安装阀门，距法兰盘0.2处焊接12 mm钢板，钢板长1 m、宽0.6 m，在钢板四角用2.5 m长的四根锚杆全锚再次固定拉紧套管，以防探水眼套管被高压头水冲出，造成淹井事故。

3结语

二矿西翼探放水总工程量为3 708 m，通过工程基本探明了采空区积水的位置，为矿井采空区积水隐患的防治提供了可靠的依据，但是由于区域内采空区积水量大，所以，在以后的工程施工过程中，必须采取“有疑必探、先探后掘”的防治水原则，这样才能真正消除采空区积水隐患，保证矿井的安全正常生产。

参考文献：

[1] 郭敏,贾社芹,赵建军,等.鹤壁四矿采空区探放水技术研究[J].中州煤炭,2004,(5).

endprint

摘要：晋泰实业有限公司二矿受周边小煤矿采空区积水的威胁严重，其中矿井西翼采空区积水达32万 m3，严重威胁着矿井的正常生产，为有效的治理西翼水害隐患，文章对西翼探放水工程进行了详细设计，共施工探放水工程3 708 m，有效防止了水害事故的发生，对保证矿井的安全生产具有重要意义。

关键词：采空区；水害；探放水；煤层

中图分类号：TD745 文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）20-0028-01

煤矿采空区积水水压通常较大，一旦在煤矿巷道掘进过程中掘透采空区积水，大量积水涌入巷道，往往会造成人员伤亡甚至发生淹井的重大事故，严重威胁矿井的安全生产，所以，利用探放水技术查明矿井在掘进及回采过程中采空区积水的位置和产状，消除采空区积水隐患，为有效治理矿井水害事故，保证矿井的正常安全生产及人员的人身安全具有重要的意义。

1矿井采空区及其积水情况

1.1矿井采空区情况

阜康市晋泰实业有限公司二矿（以下简称二矿）开采中大槽、八尺槽、丈二槽煤层。采空区主要来自原晋泰井、东一井、东二井、西一井、西二井已采过的生产区，对各采空区的位置及标高分述如下：①原晋泰井采空区：位于矿井东采区的中大槽、八尺槽和丈二槽中，东西长354 m+160 m=514 m，标高在+1 042 m以上；②东一井采空区：位于东采区的八尺槽和丈二槽中，东西长258 m，标高在+1 028 m以上；③东二井采空区：位于东采区中大槽煤层中，东西长134 m，标高在+1 028 m以上；④西一井采空区：位于西采区西翼丈二槽煤层中，东西长126 m，标高在+1 024 m以上；⑤西二井采空区：位于西采区西翼中大槽和八尺槽煤层中，东西长518 m，标高在+983 m以上。

1.2老窑积水情况分析

根据二矿在+980 m、+1 000 m水平南大槽西翼准备巷道的揭露情况，南大槽是保存比较完整的煤层，没有受到采动影响，主要的老窑积水区在中大槽、八尺槽和丈二槽煤层中。矿区目前老窑积水情况可分为两块，一是西翼+983 m以上水平的老窑积水，主要是已关闭西一井和西二井，经估算静态积水量约为33万 m3；二是东翼1 028 m水平以上的老窑积水，主要是已关闭东一井、东二井和原晋泰井，经估算静态积水量约为32万 m3。

2西翼中大槽煤层探放水技术分析

目前，二矿+1 000 m水平南大槽西翼采煤工作面的回风顺槽在掘进距回风石门367 m处底板向南与顶板交合一起，煤层尖灭；+980 m水平南大槽西翼采煤工作面的运输顺槽在掘进距回风石门380 m处底板向南与顶板交合一起，煤层尖灭。

为解决井田上部原小井采空区积水对矿井构成的严重威胁，保证采掘正常接续，结合二矿现状和首采工作面的布置，对西翼中大槽煤层采空区积水进行探放水工作。

2.1探放水技术方案

①在+1 000 m水平南大槽西翼回风顺槽内对中大槽+1 028 m水平以上的采空区积水及+1 000 m水平以上的积水进行探放。②在+980南大槽西翼运输顺槽内对中大槽+983 m水平以上的积水进行探放，西二井中大槽煤层采空区和八尺槽煤层采空区通过井筒连通，采空区积水约30万 m3。

2.2探放水及排水设备

2.2.1探放水设备

探水钻一台，型号为TXU—150，钻杆120 m，钻头20个；3 m的￠100×4套管48根，144 m；2.5 MPa、￠120 mm闸阀48个；￠120mm组合钻头两套，一套使用，一套备用。

2.2.2排水设备及设施

主排水泵为200D43×9型离心清水泵，三台，一台工作，一台备用，一台检修，水泵功率450 kW，额定流量为288 m3/h，水泵性能测定排量250 m3/h，主排水管路为￠278×8无缝钢管，双趟，一趟工作，一趟备用。水仓容积为1 500 m3。

探放水钻场引流管路管径为￠100 mm排水管路，计划500 m，快速管接头100个，主要用于将放出的水引流至轨道上山排水沟内，防止冲於南大槽西翼上下顺槽巷道。

2.3探水钻钻场布置

2.3.1钻场布置位置及方式

分别在+1 000水平南大槽西翼回风巷、+980水平南大槽西翼运输巷每隔50 m布置一个探水钻钻场。钻场布置在南大槽煤层底板岩石内，钻场长度6 m，在钻场口1 m处浇筑混凝土防水墙，并安装防水密闭门，在防水墙距离底板0.3 m处预留￠100 mm排水管路及阀门，具体探水眼布置图如图1所示（以中大槽煤层+1 028水平以上倾斜探水眼布置图为例）。

2.3.2钻场数量

每个水平布置四个钻场，每个钻场探水眼数量确定为6个，两排布置，水平眼3个一排，倾斜眼3个一排。

2.3.3防水密闭墙布置

防水墙位置选在钻场巷道顶帮岩石较好的位置，在两帮、顶、底开槽并打两排锚杆，槽深0.5 m，锚杆间距为0.5 m，排距0.3 m，锚杆外露长度为0.4 m，然后在锚杆外支模浇筑混凝土，混凝土厚度0.5 m，墙高1.2 m，拱高1.3 m，防水密闭墙采用425号混凝土浇筑。

2.3.4探水钻孔套管施工

探水钻孔套管套管为Φ100 mm×5，长度3 m，套管一端按探水眼角度打入探水眼内，长度为2.8 m，四周注入混凝土与眼孔结合，固定套管；套管另一端焊接法兰盘安装阀门，距法兰盘0.2处焊接12 mm钢板，钢板长1 m、宽0.6 m，在钢板四角用2.5 m长的四根锚杆全锚再次固定拉紧套管，以防探水眼套管被高压头水冲出，造成淹井事故。

3结语

二矿西翼探放水总工程量为3 708 m，通过工程基本探明了采空区积水的位置，为矿井采空区积水隐患的防治提供了可靠的依据，但是由于区域内采空区积水量大，所以，在以后的工程施工过程中，必须采取“有疑必探、先探后掘”的防治水原则，这样才能真正消除采空区积水隐患，保证矿井的安全正常生产。

参考文献：

[1] 郭敏,贾社芹,赵建军,等.鹤壁四矿采空区探放水技术研究[J].中州煤炭,2004,(5).

回采工作面探放水技术应用探析 篇4

郭屯煤矿1312工作面位于一采区北翼, 工作面东部为1310工作面且靠近F1断层, 西部为DF92断层, 南部为三条石门, 北部为实体煤层。该工作面开采煤层底板标高:-687~-760m。工作面设计长度约101m, 工作面推采长度约1690m。

2 工作面充水性分析

2.1 顶板砂岩裂隙水

(1) 冒裂带高度的确定

彭庄煤矿1301综采工作面, 煤层顶板以砂岩、粉砂岩为主, 属于中硬岩石, 煤层实际采厚1.9m, 根据实测冒裂带发育高度为33.8m, 采裂比为1∶17.8。因3煤顶板和彭庄矿3煤顶板岩性相似, 具有可比性, 按采裂比17.8计算, 3煤开采后冒裂带高度为64.08m。

(2) 冒裂高度内砂岩含水情况

顶板冒落后, 冒裂带高度范围内的砂岩水沿冒裂带流入工作面, 对工作面正常生产有一定影响。根据相邻工作面探查情况, 在冒裂带高度内主要含水砂岩共有3层, 总厚度约35.5m。自上而下分述如下:

第一层砂岩厚约6.2m, 距3煤层顶板约55m, 中下部裂隙发育, -808m轨道石门在施工过程中有裂隙水出现, 出水点较为分散, 总水量约在10~15m3/h, 以静储量为主, 疏放后水量衰减较快。根据1310工作面施工的顶板探查孔资料显示该层砂岩赋水性较弱, 对煤层的开采影响不大。

第二层厚约11m, 为3上煤层直接顶和老顶, 岩性为中粗砂岩, 距3下煤层顶板约22m, 高角度裂隙发育。该含水层在三条石门等局部地段施工时有砂岩水流出, 水量较大, 总水量15~25m3/h, 在第九中部车场揭露该层砂岩时, 水量约30m3/h;根据1310工作面探查资料可知该层砂岩赋水性较强, 但以静储量为主, 易于疏干, 是影响开采的主要充水含水层。

第三层为3煤层直接顶、老顶, 厚约18m, 岩性为中细砂岩, 赋水性不均一。该层砂岩在-808轨道石门和1310工作面掘进时已揭露, 局部地段水量大, 最大水量约30m3/h;1310胶带顺槽在掘进时, 单点最大水量25m3/h左右, 在1310工作面其他地段掘进过程时水量较小。根据探查资料可知该层砂岩赋水性较强且不均一, 是影响开采的主要充水含水层。

根据相邻1310工作面施工的顶板孔探查情况, 上部含水层 (第一层) 单孔最大水量为3m3/h, 大多数无水;中部含水层 (第二层) 出水高度集中在顶板上20~35m左右, 最大钻孔水量30m3/h, 绝大钻孔水量多小于10m3/h;煤层接顶、老顶的砂岩水 (第三层) 在巷道在掘进过程中, 多以淋水形式出现, 水量较分散, 水量约3~12m3/h左右。

2.2 底板砂岩裂隙水

根据相邻的1310工作面探查情况, 3煤下距三灰51.1~62m, 平均55m, 3煤层直接底为细砂岩, 厚约19.8m, 掘进过程中局部地段有底板砂岩水渗出, 总体富水性较弱。直接底下距三灰之间岩性多为细砂或粉砂岩, 赋水性较弱或无水, 由于三灰顶板为泥岩, 厚约3~5m, 隔水性较好, 正常情况下煤层底板砂岩与三灰间没有水力联系。

2.3 底板三灰岩溶裂隙水

根据相邻的1310工作面三灰孔探查孔资料, 3煤下距三灰51.1~62m, 平均55m, 三灰厚2.1~5.5m, 富水性不均, 其中1310轨顺施工钻孔9个, 单孔水量107-30m3/h, 1310胶顺共施工10个钻孔, 水量18~0.8m3/h, 其中有4个钻孔没有发现三灰。

本块段内煤层与三灰间距及三灰厚度变化较大, 水量不均, 具有岩溶裂隙发育, 赋存不稳定的特点, 各孔间联通性也存在一定差异。

经计算1312工作面最低点突水系数为0.069MPa/m, 大于《煤矿防治水规定》规定的“底板受构造破坏块段突水系数一般不大于0.06MPa/m, 正常块段不大于0.1 MPa/m。”之规定。在回采过程中遇隐伏构造或受采动影响时, 有可能透发三灰突水, 所以在工作面回采前需对三灰水进行探查并疏放降压。

2.4 断层水

工作面北部有F1和DF92断层, 其中F1断层落差5-20m;DF92落差0-8m, 两断层均为正断层, 产状相反, 分别位于工作面两侧形成地堑构造。

根据本区域内断层揭露情况, 多为不导水断层, 与底板三灰不存在水力联系;工作面顶板发生冒落后, 由于3煤层顶板砂岩含水层赋水性较弱或不含水, 当冒落范围波及断层带时, 可能会有少量砂岩水流出。

3 探放水钻孔设计

3.1 钻孔布置原则

(1) 顶板孔:根据岩层的裂隙发育情况, 在胶带、轨道两顺槽内每间隔150m施工一个钻机房, 每个钻机房施工3个钻孔, 对煤层顶板冒裂带高度 (63m) 内的含水层进行探放。当钻孔水量大于40m3/h, 且衰减较慢时, 适当增加钻孔数量。钻孔布置在满足放水要求的情况下, 尽量避开断层带, 防治塌孔埋钻。

(2) 底板孔:由于底板三灰具有厚度变化较大, 联通性差的特点, 在工作面上、下两顺槽内由里向外每个钻机房施工1个三灰孔, 对三灰水压、水量进行探查, 并疏水降压。对初次来压步距及工作面见方 (220m) 范围内, 加密布置钻孔, 重点进行探放, 防止因顶板来压对底板造成破坏, 诱发底板出水。

3.2 钻孔设计

(1) 钻孔结构

(a) 顶板放水孔:采用Φ133mm钻头开孔, 埋设一级套管, 套管规格为Φ108×6mm, 单根长1.5~2.0m/根为宜, 全长10m。下好套管后, 采用Φ73mm无芯钻头钻至设计位置。

(b) 底板三灰孔:钻孔采用Φ159mm钻头开孔, 埋设一级孔口管, 孔口管采用Φ127×6mm无缝钢管, 单根长1.5~2.0m/根为宜, 全长3m;孔口管下好后采用Φ133mm钻头钻进, 埋设二级套管, 二级套管采用Φ108×6mm无缝钢管, 单根长1.5~2.0m/根为宜, 全长30m。套管下好后采用Φ73mm无芯钻头钻进, 穿过三灰1m后终孔。

(2) 钻孔开孔层位及岩性

(a) 顶板放水孔:开孔层位为煤层顶板, 岩性为中细砂岩, 灰白色, 钙泥质胶结, 厚约8m, 局部有伪顶, 深灰色, 厚约0.8m。

(b) 底板三灰孔:开孔层位为煤层底板, 泥岩或粉砂岩, 深灰色, 厚约2~4m, 下部为浅灰色细砂岩, 厚约19.8m。

3.3 施工顺序

钻孔由外向里依次施工;当工作面切眼与上、下两顺槽贯通后, 对工作面初压阶段顶、底板进行探放, 按由里向外的顺序施工, 以确保工作面安全按时回采。

4 排水路线

(1) 胶带顺槽排水路线

钻孔水由施工地点直接接到排水管内, 经1312联络巷、九中车场, 排到-808m水平轨道石门水沟, 最终流入副井底水仓。

(2) 轨道顺槽排水路线

钻孔水由施工地点直接接到排水管内, 经1312联络巷、九中车场, 排到-808m水平轨道石门水沟, 最终流入副井底水仓。

摘要：本文结合郭屯煤矿1312工作面工程实例, 详细介绍了回采工作面探放水技术的应用情况。

关键词：回采,工作面,探放水,钻探

参考文献

探放水设计方案 篇5

一、概况

1、工作面概况

12020工作面里段位于我矿井田+87m水平西翼一侧，该工作面东侧为12020工作面采空区，南部（上部）为本矿上水平工作面采空区，西部、北部（下部）为原始煤层。开采煤层为五3煤，12020工作面（里段）走向长760米，倾向长150米，煤层倾角25-30度,煤层厚度0.6—0.9m,平均厚0.69m，工作面地质储量11.7万吨。12020上下付巷沿煤层走向掘进。

2、地质情况

12020工作面上付巷掘进515米，下付巷掘进650米时揭露新F7断层，走向155°，倾向65°，倾角48°，延伸长度约350m，落差0-30m；该工作面上部最高海拔标高为+660米，最低海拔标高为+590米，相对高差70米，地面处在伏牛山的顶部，地表荒芜，无居民及建筑物存在。

3、水文地质情况

①大气降水、地表水及新近系潜水

本区为低山丘陵地形，地面坡度较大，冲沟发育，大气降水迳流排泄条件好，因而无常年性地表水体。区内新近系地层呈零星发育，以坡积、洪积及冲积于沟谷、坡脚处，厚度较小，岩性复杂，含富水性差。加之上部上石盒子组隔水层较厚，故此大气降水、地表水及新近系潜水对五3煤开采无影响。仅在井筒揭穿层段有少量淋漓水现象。

②五3煤层顶板砂岩裂隙承压水

五3煤层顶板砂岩裂隙含水层，系指煤层之上60m范围内所含砂岩裂隙含水层，岩性为中粒砂岩，一般发育2～5层，累计厚度约0～30m，一般20m左右，岩性完整致密，裂隙不发育，且部分被方解石脉所充填。生产开采过程中该含水层裂隙承压水将首先充入矿坑，是矿坑涌水的主要充水水源之一。由于该含水层单层厚度较薄，裂隙不甚发育，且补给条件差，裂隙水储存量有限，导、富水性弱，生产中易于疏排。

③五3煤层底板砂岩裂隙承压水

主要由1～2层中粒岩屑砂岩组成，厚2.39～11.09m，平均5.70m，泥质胶结，局部含泥砾及石英细砾。砂岩致密坚硬，裂隙不发育，含富水性弱。为五3煤层底板直接充水含水层，该含水层厚度较小，裂隙不甚发育，且极不均一。因本区属大陆性半干燥气候区，年降水多集中于7～9月份，其水源补给时间短，加之含水层被新近系地层覆盖，补给量不足，故而其富水性相对较弱，一般情况下对开采五3煤层影响不大，以往开采生产过程中也未发生过充水现象。

④断裂构造对矿床充水的影响

本区发育的主要断裂构造位于矿区浅部的新F7。

一般情况下，断裂构造在形成过程中，由于受应力牵引、拖拉作用而在断裂带两侧形成较密集的羽状断裂，破坏了地层的连续性，使多个含水层间产生不同程度的水力联系。同时，断裂破碎带为地下水的运移、富集提供了通道和空间场所。在开采过程中，要加强新F7断层附近涌水点的涌水量观测。

⑤老窑老空水

矿区浅部为五3煤层采空区，推测会积存有老空老塘水，似一“地下水库”，其浅部采空区最低标高约+100m左右，是威胁矿井后期生产的潜在危险因素，生产中，对12020上下付巷要先坚持直流电法仪超前探，发现有异常时，再进行钻探验证，并保留至少30米超前距。同时，在老窑老空相应的地表塌陷区应做好防洪排涝工作。

⑥钻孔对矿床充水的影响

工作面附近无钻孔，掘进时不会受到钻孔水的影响。

4、周边采掘情况

本工作面南部为已回采完的上水平采区，西翼为正在开采二1煤层的新丰煤矿。

二、设计目的1、探查前方地质构造，消除水害对采掘工程施工的威胁。

2、对物探低阻区钻探验证，或对导水断层进行探查，消除突水危险。

三、设计依据

1、水源性质：预计水源主要为煤层顶、底板砂岩裂隙水。

2、矿井配备一台ZBY3/7.0-11型注浆泵，两台ZDY-550S探放水钻机，配合Φ75mm和Φ113mm硬质合金刮削型钻头（各不少于2个），Φ50mm钻杆，钻杆每节长0.8m，钻杆数量200根，全部使用水力排粉，钻孔均采用无芯钻进。

四、探放水钻孔的设计参数

1、探水起点的确定：

12020上，下付巷钻场位置布置在开口向西1170m方向，钻场支护方式采用2.5m×2.5m工字钢对棚进行支护，棚距为500mm，断面为梯形，净断面6.0㎡掘进断面8.0㎡，对迎头和巷道“丁字口”“十字口”处10m范围内巷道连锁加固。

2、超前距离、帮距的确定：

12020上、下付巷探放水时，确保钻孔终孔位置距巷帮距离不小于20m，超前距离保持不少于30m。

3、允许掘进距离：

经每回次探放水证实无水害威胁，经我矿地测防治水科、通风安全科、生产技术科联合验收合格下发允许掘进通知单后，方可在允许的安全距离内掘进，在掘进过程中始终保持30m的超前距离，严格按照《探放水设计及安全技术措施》的规定操作。

4、套管规格及固定方式：

钻孔开孔孔径为Φ113mm，钻进10.5后下设套管为Φ108mm的无缝钢管10m，每节套管长度2m，使用内丝外丝连接，丝扣长度为100mm。外端焊法兰盘和阀门连接。

安装孔口管长度为10米，孔口管管外端有焊接牢固的耳把与立柱支护捆绑牢固，同时用戗柱顶牢，并采用绷带、麻纤包裹孔口管以增大摩擦力，防止套管鼓出。再用Φ75mm钻头进行深孔钻进。

5、钻孔设计具体参数：

（1）12020上下副巷及切巷钻场探放水计划各施工3个钻孔，分别为1＃、2＃、3＃，均采用无芯钻进。

（2）12020上、下付巷及切巷探放水钻孔均在五3煤层所在的巷道中施工，其施工顺序按钻孔标号顺序施工，12020上、下付巷1#、3#钻孔终孔位置分别位于五3煤层的顶、底板，2#钻孔位于巷道中心线上，各个钻孔之间间距为500mm。

（3）12020切巷1#、3#钻孔终孔位置均位于五3煤层巷道两帮底板，2#钻孔终孔位置位于巷道中心线上，各个钻孔之间间距为500mm。

（4）12020上、下付巷及切巷探放水钻孔参数，如下表所示：

12020上副巷钻场掘进探水钻孔设计参数如表:

孔号

方位角

倾角

钻孔深度＃ 254 º 30 ′

+9 º 30 ′

64.2 米＃

273 °

0 °

米＃

291 º 30 ′

-9 º 30 ′

64.2 米

12020下副巷钻场掘进探水钻孔设计参数如表:

孔号

方位角

倾角

钻孔深度＃

251 º 30 ′

+9 º 30 ′

64.2 米＃

270 °

0 °

米＃

288 º 30 ′

-9 º 30 ′

64.2 米

12020切巷掘进探水钻孔设计参数如表:

孔号

方位角

倾角

钻孔深度 ＃

176 º 30 ′

+26 °

72.7 米＃

194 °

°

米＃

212 º 30 ′

+26 °

72.7 米

6、排水系统

12020上付巷在施工时，工作面铺设铁质水槽（宽300mm,高200mm），水流由工作面经12020里切巷后进入12020下付巷，再由12020下付巷流至+87m水平水仓,+87m水平泵房安装三台MD85—45×7型水泵，配套电机132KW，接有Φ159×6mm排水管,排入+320m水平水仓,+320m水平泵房安装三台MD46—30×9型水泵，配套电机55KW，接有Φ108×4mm排水管将水排至地面。

12020下付巷在施工时，工作面铺设铁质水槽，水流经12020下付巷流至+87m水平水仓后经泵房排水管排至地面。

8、探放水效果确认方法标准：

钻孔按设计要求打到煤层顶底板时，解除前、上方水害威胁。探放水单孔验收有地测组织机电、安全、生产、调度各科室相关人员参加，做到有验收，有记录；实行谁验收，谁签字，谁负责。

9、探放水设计附图

1、探放水钻孔布置平面图，比例1：1000；

2、钻孔布置剖面图，比例1：500；

3、单孔结构图，比例1：500；

4、钻孔布置断面图，比例示意

5、迎头篦子打设断面图比例示意

6、单孔地质柱状图比例1:500

五、安全技术措施

（一）安装钻机探放水前的准备工作:对钻探巷道迎头后10m范围内要进行连锁加固，巷道两帮打一梁三柱台棚及顶梁使用铁拉板加固，联巷交叉口铁拉板加固长度不少于10m，腿与退之间梁与梁之间用撑杆打牢顶实，迎头打好坚固的间距50cm的4根立柱，立柱埋深30cm，顶部超出棚梁30cm-50cm，迎头并打4根横梁，间距为50cm，横梁深入两帮煤壁30-50cm，立柱与横梁十字交叉处使用8#铁丝捆扎结实，篦子使用10mm厚的木背板搭接闭严，并且木背板与立柱横梁用铁丝连接，采用11#矿工钢并紧贴棚子，间隙不大于50mm。钻孔方位及坡度由地测防治水科测量人员用经纬仪和坡度规标定，不经过技术人员同意不得擅自改动钻孔参数，施工时方位角误差不得超过±1°。

（二）、探放水期间材料准备

由施工队在探放水前在钻场附近合适位置，备足探水钻杆100根，钻头2个，45根2m长的套管，5个法兰盘和5个配套的闸阀，做到有备有用，备足海带和棉纱，备足必须用的工具。探水地点由施工队负责在打钻地点配备两台灭火器和不少于50Kg黄土。

（三）探放水前准备工作

1、钻机在装卸、运输过程中必有有专人负责，做到保证人员和保护好钻机不受损坏。钻机安装时底部用道木垫实，再将钻机支撑架站稳站牢，保证钻机架牢固可靠，固定好钻机后，仔细检查钻机各部件安装是否正解，并用手转动其各有关部件是否灵活，如有问题应及时解决，由施工队负责。

2、通风安全科负责铺设风、水管路至迎头5m处，探放水期间保持正常通风排水，并悬挂瓦斯和一氧化碳探头至正确位置。

3、由调试室负责在打钻地点10m范围内安装一部通讯电话（12020上付巷8071，12020下付巷8081）并安排专人管理，随时保持井上下联系。

4、机电科负责安排铺设排水系统，指定专人检查排水设备，并正常检查和维护，确保系统运行可靠。5、12020下付巷探放水期间巷道内无杂物，净高达到2m以上。

（四）探水施工中的技术要求

1、钻进时应准确判别煤、岩层厚度并记录换层深度。（一般要求：每钻进10m或更换钻具时，测量一次钻杆并核实孔深。终孔前再复核一次，如有可能应进行孔斜测量。在钻进中，一旦发现“见软”“见空”“见水”和变层，要立即停钻，丈量残尺并记录其深度。）

2、钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻现象时，必须立即停钻，记录其孔深并同时将钻杆固定，但不得取出钻杆。要立即向矿调度室汇报，及时采取措施进行处理。

3、钻进中发现有害气体喷出时，应立即停止钻进、切断电源，将人员撤到有新鲜风流的地点并及时向矿调度室汇报。

4、钻孔内水压过大或喷高压水时，应采用反压和防喷装置的方法钻进，并对孔口管和迎头篦子进行加固防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施。

5、遇高压水顶钻杆时，可用立轴卡瓦和逆止阀交替控制钻杆，使其慢慢地退出孔口，操作室禁止人员直对钻杆站立。

6、在钻进中，若发现孔内涌水时，应测定水位（压）、涌水量，丈量深度并做好记录。

7、探放水期间，巷道内机电设备由机电科负责每天进行一次失爆检查，杜绝失爆，保证完好。机电科要派专业熟悉并能维修钻机的人员，及时下井对钻机进行检查维护，保证钻机状态完好。

8通风科要安排专人对打钻地点的瓦斯等有害气体进行检查。施工队打钻时迎头要悬挂便携式瓦斯报警仪，并与县挂的瓦斯传感器相对照，保证其准确、灵敏可靠，瓦斯超限时，要求打钻人员停止，切断电源，并报矿调度室，听从指挥并积极进行处理。

9、探放水期间有施工队安排专人对水流经过路线的水槽进行维护，防止水槽於堵。

（五）、探放水的技术要求：

1、孔探到水后，要观测水压、水质、水量和估计积水量或补给量。根据矿井排水能力及水仓容量，控制放水孔的流量或调整平排水能力，并清理水仓、水沟等。

2、加强放水地点的通风，增加有害气体的观测次数。

3、必须监视放水过程，放水结束后，立即核算放水量与预计积水量的误差，查明原因。

（六）、现场验收（1）开拓（2）套管（3）单孔、终孔。

每个钻孔下入孔口套管前、每个钻孔达到终孔设计深度时及每回次探放水首个钻孔固定好孔口套管准备进行深孔钻进探放水时要及时向地测防治水科进行汇报，由矿总工程师组织各生产部门现场监督、落实、验收，做到有验收，有记录，实行谁验收，谁签字，谁负责。

（七）、探放水效果的确认：

钻孔按设计要求打到煤层顶底板时，解除前方、上方水害威胁。探放水单孔验收由地测科组织，机电、安全、生产、调度各科室相关人员参加，做到有验收，有记录，实行谁验收，谁签字，谁负责。在巷道掘进过程中时刻保持30m的超前距，并采取短钻疏水措施。

六、探放水工操作规程

1、每台钻机操作人员不少于3人，并明确责任分工，机长（班长）为当班安全技术与操作第一责任者。

2、司机必须熟悉钻机主要结构、性能和工作原理，掌握一般液压传动基础知识，能熟练操作维护和维修。

3、施工前钻工必须学习本钻探施工技术安全措施，掌握施工目的、工艺和技术要求，熟悉预防灾害措施和矿井避灾路线。

七、水灾避灾路线

12020上付巷探水工作面→12020上付巷→+160m水平车场→副斜井→地面

12020下付巷探水工作面→12020下付巷→12020切巷→12020上付巷→+160m水平车场→副斜井→地面

探放水设计在资源整合矿的应用 篇6

关键词：探放水设计,整合矿,小窑采空区,断层

0 引言

资源整合煤矿因为地理环境和地质结构的原因, 要特别预防事故发生, 而水害的出现频率比较高。水害具有突发性强、危害性大的特点, 它会在短时间内对煤矿造成无法估量的损失。因此, 应运用探放水设计指导生产, 保证生产安全有序进行。

1 概述

以益晟矿为例, 1290水平皮带巷煤层属侏罗纪大同组13-2#层煤, 该巷道现掘进为岩巷。1290水平皮带巷在向前掘进过程中上覆11-3#煤层有采空区存在, 低洼处不排除有少量积水存在。掘进时过断层, 断层可能导水。

2 有掘必探工程设计

2.1 工程概况

根据该巷道的施工设计图纸可知, 1290水平皮带巷设计长度根据技术部设计数据判断, 宽4.2 m、高2.4m, 支护形式为锚杆、锚索、锚网支护。依此设计钻孔, 确定1290水平皮带巷钻探孔的方位角、倾角、钻探深度和钻孔眼数等参数。

2.2 井下超前物探设计

物探工程布置为:瞬变电磁仪勘探装置类型采用重叠回线组合装置, 边长1.5 m的激发和接收正方形线圈, 激发线圈匝数32匝, 接收线圈匝数60匝。供电电流档为50 A, 供电脉宽10 ms。工作面布置测线3条, 每条测线13个物理点, 共计39个物理点, 每个测点至少采用30次叠加方式提高信噪比, 确保原始数据的可靠性[1]。

工作面掘进过程中, 每80 m利用检修班时间沿巷道掘进前方向左、中、右、上、中、下呈扇形布置进行探测, 探测深度80 m范围。物探探查结束后, 由地测部对物探结果进行分析。每个探测点一般布置三个探测方向, 分别探测水平方向、向上45°、向下45°。

2.3 超前探测验证钻孔设计

2.3.1 物探无异常验证孔设计

物探施工结束后, 采用钻探对物探结果进行验证, 确保掘进前方没有异常, 且物探结果未发现低阻异常, 则钻探方案采取在掘进巷道正向、左侧向、右侧向、顶板、底板“五向”探眼方法。各钻孔的开孔位置均位于巷道顶底板中间, 钻孔钻进方向的视倾角根据巷道倾角钻进 (1°) , 钻孔呈水平扇形布置。首先在巷道掘进端头施工第一组钻孔 (一组五孔) , 钻孔编号分别为I1、I2、I3、I4、I5, 其中I1、I3号钻孔分别位于巷道端头的两侧, I2号钻孔位于巷道正中, I4和I5号位于巷道顶板和底板, I4号为顶孔, 倾角25°, 孔探至上部煤层;I5号为底孔, 倾角20°, 孔探至下部煤层。平孔相邻钻孔之间的夹角均为23°, 方位角分别为53°、76°、99°, 孔深为60m, 设计安全帮距为20 m, 钻探超前距30 m。钻孔施工完毕后, 分析前方无采空区及不良预兆时, 通知掘进队向前掘进, 掘到允许掘进位置时停止掘进。保证钻探超前距30 m。然后再施工第二组钻孔, 方案同第一组, 依此类推, 边探边掘。如下图1所示[2]。

2.3.2 物探有异常验证孔设计

物探施工结束后, (小窑采空区或断层带) 掘进前方有异常, 且物探结果存在异常时, 召集防治水专业委员会专题会议, 地测部下达临时水害预报, 采取加密钻探方案, 钻探方案采取在物探异常区 (旧巷或断层带) 的中间、左侧、右侧、顶面、底面的探眼方法。第一组钻孔编号分别为I1、I2、I3、I4、I5、I6、I7, 其中I1、I2钻孔位于物探异常区 (旧巷或断层带) 的左侧, I4、I5钻孔位于物探异常区 (或断层带) 的右侧, I3钻孔位于物探异常区 (旧巷或断层带) 的正中, I6和I7钻孔分别位于物探异常区 (旧巷或断层带) 的顶面和底面, I8和I9孔是根据实际情况增设的放水孔, 每组2个, 确保放水孔见水、见空。I1、I2、I3、I4、I5钻孔孔深为50 m以上, 相邻钻孔之间的夹角根据实际情况调整。设计安全帮距为20 m, 安全顶距20 m, 钻探超前距30 m。经过超前钻探, 分析前方无采空区及不良预兆时, 通知掘进队向前掘进, 掘到允许掘进位置时停止掘进, 保证钻探超前距30 m。然后再施工第二组钻孔, 方案同第一组, 依此类推。如图2所示。

3 排水及施工组织施工措施

a) 钻机的位置要求。钻机、电机均放置在没有淋水的作业场所中, 如有淋水, 须采取防护措施, 防止钻机、电机淋水受潮, 确保钻机安全正常运转。在放置钻机处, 要平直底板见岩底, 保证钻机的底座稳设在坚硬的底板上, 按 《作业规程》 规定要求, 摆好并固定钻机。同时要加强钻场附近的巷道两帮及顶板支护, 保证钻机及施工人员作业安全;b) 钻机供水供电系统。钻机供水由1290水平皮带巷已经铺设的静压洒水管道供给;钻机的用电由1290水平皮带巷已经架设好的电缆供给。电缆及供水管道分别牢固地吊挂在巷道两侧, 以防水电相触, 避免事故发生;c) 钻机型号、性能及配套工具的要求。本次探放水作业, 需采用ZLJ—350型钻机, 孔口安装套管和胶囊封孔器, 封孔器按规定采用封孔长度10 m的封孔器, 在煤质强度好的情况下, 如采用封孔长度2.5 m的封孔器, 必须采取双锚杆加固, 编制安全技术措施, 符合封孔器要求方可使用。并安阀门, 每个放水孔各一套;d) 完善排水系统。由掘进队负责在作业地点安置两台水泵 (其中一台备用, 单台排水能力应大于80 m3/h) ;然后从作业地点到1290水平皮带巷布设两趟直径为0.03 m排水管道 (其中一趟备用) , 保证能与安装的封孔器顺利对接, 管道中间设截门, 便于控制排水量;安排排水人员, 严格按规定时间、操作规程作业, 确保排水系统能正常运转[3]。

4 安全技术措施

4.1 超前物探工作安全措施

a) 物探施工人员施工前必须检查仪器, 确认仪器能够正常使用, 在搬运过程中要轻拿轻放, 确保仪器探测的准确性;b) 物探施工人员到达作业场所后, 先要查看工作面顶板及侧帮的支护情况, 确保在作业场安全的情况下施工;c) 物探工作人员到位后, 必须要求掘进队组将掘进机后退到距离工作面10 m以外, 并切断机组供电电源;d) 物探仪器操作人员必须严格按设计要求施工, 线框角度摆放要正确, 确保探测准确。

4.2 钻探施工安全技术措施

a) 由地测部负责做好水害分析, 积极调查、尽可能了解邻矿采空区的具体位置, 掌握采空区的积水情况;b) 所有人员必须树立“安全第一”的思想, 严格执行安全规程, 熟悉掌握操作规程;c) 如果作业地点CH4浓度超过0.8%或CO2浓度超过1.5%或CO浓度超过24×10-10%或O2浓度低于18%, 四项中有一项不符合要求, 必须撤出人员, 切断电源, 严禁作业;d) 由钻探地点的施工单位负责清理所在巷道及钻探场所的杂物, 保证作业人员安全进出口及进退路线的畅通;e) 加强钻场附近前后10 m的巷道支护, 清理顶板鳞皮和巷道浮煤、矸, 平整地板及两帮, 并在工作面迎头打好固定钻机的立柱和拦板, 打好戗压杠, 安稳钻机, 以防甩机伤人。

5 结语

探放水设计是一项技术性和实践性都很强的工作, 要从根本上提高专业技术人员编制探放水设计, 对小窑采空区的防治工作的指导意义, 并能够系统分析各种水害相关因素, 科学制定各类探放水设计方案, 严格贯彻落实探放水的安全措施。因此, 应理论结合实际最大限度地运用探放水设计指导生产, 保证生产安全有序进行。

参考文献

[1]段展青, 毛小鸥.针对老空区积水探讨山西省煤矿防治水管理[J].山西焦煤科技, 2015 (5) :40-43.

[2]于杰凯, 商让.综合探放水方法在柴沟煤矿1503工作面的应用[J].煤炭科学技术, 2013 (S2) :128-129.

工作面探放水工程设计 篇7

在煤矿生产过程中伴随着浅部煤层消耗, 深部煤层开采的施工过程中地质水文条件将会更加复杂多变, 因此生产安全问题将会更加明显突出。中国煤炭开采一般都是以井工开采为主, 在煤矿开采挖掘过程中水害、瓦斯、冒顶、煤尘与火灾是最为主要的安全事故灾害类型。其中矿井突水通常会导致严重淹井事故, 不但容易导致矿井人员伤亡, 造成巨大经济损失, 而且后期恢复困难, 工期拖延, 严重影响经济效益。煤矿顶底板突水问题持续困扰着中国煤矿开采工作的安全[1]。

1 中国煤矿突水类型

1.1 煤层顶板突水

采煤工作面顶板突水是煤层上覆盖承压水在采煤过程中由于顶板冒落、断裂构造等涌入面而导致的一种水害。煤层开采过程中会导致应力改变、重新分布, 从而使得围岩遭到破坏, 而当裂缝导通顶板含水层时就有可能引发煤层顶板突出事故。煤层顶板突水安全事故是矿井内出现概率较大的水文地质灾害之一, 由于其存在爆发性, 因此对矿井安全造成的危害和影响十分巨大。

1.2 煤层底板突水

煤层底板突水是一种常见自然灾害, 主要以突发或缓发的形式进入煤层工作面, 从而导致矿井涌水量激增。煤层底板的隔水能力主要由上覆与下伏隔水层的厚度、稳定性与抗拉强度决定。隔水层底板越厚, 稳定性越高, 则开采冒落带达不到强含水层或地表时, 矿井涌水量少;隔水层完整性越高, 则抗拉强度与隔水性能会更加优越[2]。

1.3 断层突水

煤矿断层是矿井充水的必经途径。不论是何种类型的水体, 都可能通过断层进入矿井。煤矿断层突水主要是煤层顶板与底板存在含水层, 且断层带导水裂隙带与含水层相连接。

2 矿井综掘工作面探放水技术实施

2.1 矿井综掘工作面探放水准备

矿井综掘工作面探放水工作需进行妥善的准备工作。a) 要保证矿井安全出口通畅, 以便在意外事故发生时井下人员能顺利离开矿井;b) 矿井内要配置完善的排水系统, 拥有与矿井实际情况匹配的排水能力。因此矿井内应敷设2条或2条以上排水管道, 分别直达井上;c) 矿井内要配备双回路电源, 矿井内部要有2座以上容量足够大的水仓。在探放水准备工作中要对水仓进行清洁整理, 使水仓能充分利用;d) 在进行探放水工作前要保证矿井内所有排水设备运行正常, 避免设备出现故障[3]。

2.2 钻探安全保护措施

钻探安全保护措施主要包括以下几方面:

a) 检查钻探场地的支护与通风情况, 保证相关指标符合施工规范标准后才可安装钻机;

b) 密切注意周围环境, 观测是否有出水预兆或警示。如发现安装钻机地点与积水地点距离过近, 无法保证探放水工作安全时, 要实施加固防护措施并另寻安全地点开展探放水工作;

c) 在安装钻机探水前需强化钻探地点周围环境的巷道支护工作, 并清理巷道, 配置好相应需求的排水沟;

d) 相关主要管理人员需要亲自现场监督检查, 核实探水孔的位置、坡度、深度与数量等;

e) 钻机安装必须反复核实, 严格按照停送电制度进行。在开钻前检查立柱、孔口安全设备、巷道支护等。如出现意外情况需及时妥善处理后方可继续进行钻探工作;

f) 钻探过程中要注意判断煤层厚度的变化并详细记录煤层深度。每当钻进10 m或需更换钻具时, 都需要进行测量并核实孔洞深度。在完成前再进行复核, 避免由于孔洞深度差错而导致水害;

g) 在探水钻进前需安装好孔口管道与控制闸阀, 并开展耐压试验, 在得出水压限制后才可进行开展钻探工作。如部分地点危险度较高, 可以设置相应的安全躲避场所, 并以探放水施工制度中的规定来设计安全通道;

h) 如果钻孔内水压过大, 则可以采用反压及配置放喷装置的方式来进行。在探放老空积水前首先分析检测其空间位置、积水量与水压。如老空积水区高于探放水点位置时, 仅可进行打钻孔探放水[4]。探放水前需要撤离探放水点以下部位工作人员。在放水过程中要配置施工人员来监督整个放水过程, 核实放水量, 直至老空水全部放完为止;

i) 钻孔接近老空区时要注意是否可能有瓦斯或其它有害气体。为此在探放水过程中需要有矿山救护队员在现场进行监督管理, 对空气中气体成分进行检查。如果其中瓦斯或其它有害气体的含量超标, 需立即停止钻探行为, 安排施工人员撤出并及时上报, 妥善处理。如检查发现有瓦斯或其它有毒物体喷出, 应该强化通风系统工作, 并用预先准备好的黄泥、木塞将孔洞堵住。如情况危急无法处理, 应立即停止工作, 安排施工人员撤离。

2.3 探水巷道安全措施

探水孔相关数据设计需满足设计规范。在探水后、开展掘进工作前, 应在相应起点设置醒目标志。巷道支护需加强处理, 具备高强度的抗水流冲击能力。根据设计钻孔的流量来修建水沟, 保持巷道通风系统完善, 保证流水巷道内干净整洁、无其它杂物。同时, 要强化对探水巷道出水征兆的观察, 如果发现异常情况要立即停止挖掘, 严格按照相关掘进制度进行[5]。

2.4 放水与放水后掘进的安全措施

当探测到积水或存在水压后应及时核实积水数据, 核实放水量与孔洞数量, 调整排水能力。严格按照排水供电系统规程中的要求, 将水仓、水沟等处进行彻底整理。在钻孔放水前应采用合理方式预估积水量, 根据矿井排水能力与水仓容积合理控制放水量。在放水过程中要设立专人监督排水情况, 密切监控水量、水压等数据, 并做好记录。如果水量突然出现剧变则需要高度重视, 立即处理。派设专人监视放水地点通风情况, 增加有害气体检测频率, 或根据实际条件添设瓦斯报警装置。完成放水工作后, 应及时核算实际出水量与预估出水量的差距, 并核实原因, 防止积水残留。

3 结语

伴随着浅部煤层的急剧消耗, 深部煤层挖掘工作逐渐开展。在深部煤炭挖掘中地质条件更加复杂, 危险系数更高。近几年来有4 000余人在煤矿水害安全事故中失去生命。在中国煤矿开采工作中, 煤矿突水作为主要的安全事故类型之一, 给煤矿企业带来了巨大的经济损失, 同时也造成了强烈的社会负面效应。在煤炭掘进过程中进行探放水技术能有效保证煤矿巷道掘进顺利进行, 保证巷道掘进过程中的安全, 最大程度避免掘进过程中出现意外安全事故, 有效改善了煤矿矿井的水害综合防治技术, 给煤矿巷道掘进工作带来了保障。

摘要：近几年来中国煤炭开采巷道掘进的施工技术已得到明显改善, 但种种客观原因与主观原因导致煤矿安全事故依然频发。其中煤矿水害安全事故的概率也逐渐上升。就矿井综掘工作面探放水技术进行研究。

关键词：煤矿开采挖掘,工作面探放水技术,安全施工工艺

参考文献

[1]华照来, 丁天瑞.掘进探放水技术在王村煤矿的应用[J].陕西煤炭, 2013 (1) :122-123.

[2]李长寅, 邢德恩, 杨新文.深井采煤工作面探放水技术应用[J].煤炭工程, 2011 (7) :31-32.

[3]黑云飞, 张雪娇.恒泰南庄煤矿30101回采工作面探放水技术的应用[J].科技风, 2014 (18) :135.

[4]邓庆鹏, 张迎军, 耿佳柱.安全高效探放水技术在矿井老空水治理中的应用[J].科技信息, 2014 (6) :267-269.

工作面探放水工程设计 篇8

内蒙古利民煤焦有限责任公司煤矿 (下简称利民煤矿) 位于内蒙古自治区鄂尔多斯市鄂托克旗境内, 主采山西组9煤和太原组16煤。按照采掘计划, 本年度拟掘进09115工作面。该工作面位于井田北部边界, 与多个小煤窑相邻。周边小煤窑与利民煤矿同采9煤, 现已全部关闭, 由于小煤矿开采时间较长, 又缺乏准确详细的测量资料, 停产后采空区可能存有大量积水。根据以往地面电法勘探资料, 09115工作面周边存在异常富水区域。为防止老空突水, 需对该工作面富水异常区进行探放。为此, 利民煤矿对09115工作面回风顺槽外小窑老空水编制了探放水设计, 并投入了先进的技术手段和装备进行探水施工, 最终取得了较满意的成果, 解除了边界外老空水对工作面开采的威胁。

2 探放水设计

本次施工采用ZDY6000LD长距离定向钻机, 根据钻机特性设计在回风顺槽内布设2个探水点, 1#探水点布置在现09115回风顺槽平巷内50m处;2#探水点布置在新09115回风顺槽内630m处。每个探水钻场布置3个走向长钻孔, 分别为1#、2#和2-1#, 单个钻孔长度750m, 钻孔布设见图。

1#孔布置在距现顺槽左帮20m处, 2#孔主孔布置距顺槽左帮70m, 2-1#分支孔布置在顺槽左帮55m。为不影响回风顺槽掘进, 探放水钻孔孔需单独施工钻窝。为保证探放水垂向上无盲区, 2#孔及2-1#孔分别沿煤层底、顶板布设, 距煤层底、顶板间距为0.5m。1#、2#探水孔施工完毕后, 在距开孔约660m处开始以25°角导斜钻至相交, 以确保探放区域内无盲区。

1#探水点施工完毕后, 确保无老窑水威胁后, 掘进施工至630m处, 再布设2#探水点进行探水工作。2#探水点探放至09115工作面切眼, 探水方案与1#探水点相同。

经探放得出利民煤矿09115工作面回风顺槽向北70m范围内无老空, 矿井边界防水煤柱也由原来的70m降为50m, 增加了工作面可采量, 避免了资源浪费。

3 此次探放水工程的创新点

3.1 孔口管材质的选取

按照《煤矿防治水规定》要求, 在水压位于1-2MPa时, 孔口管的长度为10m。以往煤矿的探放水工作均选用无缝钢管, 材料笨重, 价位高, 且探水工程结束后必须将其拔出后才能够进行掘进作业。为了解决常规孔口管的弊端, 利民煤矿专门定做了一批PVC材质的孔口管。与钢制管材相比, PVC材质的孔口管既能达到设计压力的要求, 又具有轻便、价格低的优点。尤其重要的是探水结束后, 遗留的孔口管不影响综掘机作业, 为巷道掘进节省了时间。

3.2 探水设备的配备

本次探放水钻机选用型号为ZDY6000LD长距离定向钻机。该钻机具有自行式、低钻速、大转矩、钻探距离长的特点, 且该钻机可采用孔底动力机具钻进定向孔。探放水钻孔施工过程中可利用该钻机特点施工长距离钻孔, 还可在钻探工程中通过调节钻孔轨迹使得不同探放水孔相交使得探放水区域内无盲区。相比传统的短钻孔扇形布置方式避免了频繁开孔, 减少了工程量, 提高了安全性。

3.3 综合技术的应用

此次探水工程采用了物探、钻探、化探等综合探查手段, 取得了很好的成果。物探探查出富水异常区为探放水钻探施工提供了靶区, 化探为出水水源判定提供了依据。

4 新技术、设备的运用的效果

4.1 减少了工期

普通钻机施工时只能够钻进直孔, 若前方煤层赋存条件变化大, 钻头就会进入煤层顶、底板达不到设计要求而需重新开钻孔, 增加施工时间、材料费及人工费。而定向钻机钻头进入煤层顶、底板时, 可以进行灵活调节钻孔角度, 保证钻孔可以始终设计要求钻进。若采用普通钻机施工, 09115回风顺槽平巷段需施工钻场27个, 每个钻场约需6天, 全部施工完毕共需施工162天 (不包括遇到异常情况时需要增加施工时间) 。而使用长距离定向钻机, 预计施工工期40天, 可以节省钻探时间120天。

4.2 节省材料、人工费, 创造良好的经济效益

使用普通钻机, 09115工作面回风顺槽内需设立27个钻场, 施工钻孔99个, 需要止水套管99根, 注浆水泥27吨, 合计材料费约9万元 (不包括重新开孔和注浆的材料费) 。而使用长距离定向钻机, 开孔只需要施工2个钻场, 使用4根止水套管, 大大节省了探放水所需材料费, 同时也减少施工钻孔人工费用21.6万元, 创造了良好的经济效益。

4.3 避免探放水盲区, 增强了安全可靠性

按按《《煤煤矿矿防防治治水水规规定定》》, , 探探放放老老空水钻孔终孔位置需满足平距3m的要求, 用普通钻机能力很难达到此要求, 且因老窑内的巷道布置极不规则, 用普通钻机施工难免遗留盲区。而采用定向钻机施工可可改改变变钻钻孔孔轨轨迹迹, , 将将探探水水钻钻孔孔在在巷巷道道外外布布置置成成封封闭闭四边形, 使得探放区域不存在探放水盲区, 大大增强了探放水可靠性。

5 结束语

5.1利民煤矿探放水工程运用了物探手段圈定了09115工作面回风顺槽周围及井田外老空区内的积水范围, 采用国内先进ZDY6000LD长距离定向钻机进行探水施工提高了施工进度, 确保了探放水可靠性。

5.2 通过探放水工程施工, 查明了09115工作面回风顺槽外70m范围内无老空, 为边界放水煤柱留设提供了依据, 原来的70m降为50m, 增加了工作面可采量, 避免了资源浪费。

5.3 本次使用新工艺、新设备材料进行探放水, 相对以往探放方法节省施工时间120天, 同时大大节省了材料费和人工费。本次探放水取得了良好的经济效益和社会效益, 也为同类条件下老空水探放提供了很好的借鉴经验。

摘要：文章阐述了利民煤矿探放井田边界老空水所采取的技术措施, 介绍了探放水过程中所采用新技术、新设备的优点及取得的经济效益, 为同类条件下煤矿探放水工作提供了很好的借鉴经验。

关键词：老空水,新技术,探水设计

参考文献

[1]煤矿防治水规定[M].北京:煤炭工业出版社, 2009.

工作面探放水工程设计 篇9

关键词：煤矿,视频监控,语音广播,探放水

煤矿井工开采必须对矿井地质构造、强含水层、老空区等一些充水因素探查清楚, 否则会给矿井安全生产带来重大隐患。近年来, 矿井水害事故屡有发生, 防治水在矿井安全生产工作中的地位也日益重要。郑宏恒泰 (新密) 煤业有限公司针对探放水工作现场管理难度大、工作效率低、现场安全措施落实不到位等问题, 利用视频监控和语音广播系统, 结合现场管理和远程监控, 构筑了矿井防治水立体工作体系, 使矿井抗灾能力和遇到突发事件时的应急处置能力也得以全面提升。

1 矿井概况

郑宏恒泰 (新密) 煤业有限公司隶属郑州宏源郑宏煤业有限公司, 其矿井于1988年动工兴建, 1996年12月正式竣工投产。设计生产能力30万t/a, 核定生产能力60万t/a。矿井采用反斜井单水平上下山开拓方式, 走向长壁式采煤方法, 综采放顶煤采煤工艺。所采煤层为山西组二1煤, 矿井正常涌水量为165 m3/h, 最大涌水量为300 m3/h, 水文地质类型为中等。

2 探放水工作存在问题

(1) 在探放水工作中, 由于牵涉部门多、工种多, 任一环节和部门出现问题就会破坏探放水工作的连续性, 导致工作效率低, 不能及时完成任务。

(2) 探放水工作现场管理难度大, 施工中有些安全措施落实不到位, 有些资料可靠性无法保证。

(3) 由于地区、文化层次、年龄和阅历差异, 煤矿职工对事物的认识差别较大。在探放水工作当中即使有突水征兆出现, 但由于每个人的看法不同, 其得出的结论也会有差异。一旦出现误判, 将错失把事故消灭在萌芽状态的良机。

(4) 探水地点一般较远, 现场信息传递不便, 如探水地点探到不可控制的高压水或遭遇其他灾害, 难以保证探水工能及时汇报情况并第一时间撤离人员, 更难保证其他工作地点人员的安全撤离。

3 视频监控和语音广播系统概述

针对探放水工作存在问题, 在井下重点探放水部位安装视频监控系统, 随后又在井下人员行走线路上安装语音广播系统。形成了重点探放水部位有视频监控系统、各个工作地点及人员行走线路上有语音广播系统的井下探放水管理立体工作体系。

3.1 视频监控系统组成及功能

煤矿安全视频监控系统与内部通信、信息数据采集、网络预警、信息监控、计算机局域网以及中心指挥信息系统等设备互联互通, 实现对视频信号、计算机网络信息的综合显示, 形成一个信息准确、查询便捷、管理高效、美观实用的信息显示管理控制系统。系统由防爆视频摄像机、视频传输线、视频光端机、光纤传输线、硬盘录像机和显示屏等组成 (图1) 。

3.2 语音广播系统组成及功能

语音广播系统 (图2) 主要由数据源、系统管理软件、智能广播控制系统、信号传输部分、矿用本安型音箱等组成。主要功能有: (1) 寻呼分区广播; (2) 紧急广播; (3) 双向通信; (4) 录音。

4 应用效果

4.1 保持探放水工作的高效性和连续性

在探放水地点安装视频监控, 使探水工作牵涉的各部门、各工作人员都会全力以赴工作, 增强了探放水工作的协调性。探放水工作过程完全在视频监控之下, 探放水设备出现问题, 探水工会积极主动处理, 调度室还会利用语音广播的寻呼分区广播功能, 通知机电维修工在最短时间赶赴现场并进行维修, 避免不同工种的工作人员相互推诿扯皮现象, 责、权、利更加清晰, 消除探放水误工现象, 使探放水工作效率得到最大限度提高。工作人员在视频监控下, 工作积极性会大大提高, 探放水工作能够协调进行, 并保持高效性和很好的连续性。

4.2 实现探放水工作的远程控制

视频监控配合防爆投光灯, 使探放水地点工作变得透明, 市煤炭局监控室和主体公司调度监控室可利用视频监控系统的联网功能, 与矿调度员、值班领导、驻矿工作人员通过此系统对探放水地点的情况进行远程监控, 确认钻场是否进行了加固, 掘进面是否打好背板并挂上了便携式甲烷检测报警仪, 是否配备排水设备, 风筒和电话的位置是否符合要求。另外, 通过视频监控对探水工作中如何操作钻机、安装套管、更换钻杆、试压和洗孔等情况也一目了然。探水地点有了视频监控, 不用现场验收人员汇报就知道详细可靠的情况, 杜绝了施工钻孔人员及验收人员虚报、谎报数据的现象。同时钻探资料准确性也得以保证, 消除因资料不可靠而造成水害的隐患。

防治水技术人员还能及时从视频中估算钻孔出水量, 通过语音广播系统和电话可直接对探水地点进行指导。探水队长也可随时利用该系统对探放水工作进行远距离直接指挥。

4.3 及时发现探放水地点的异常情况

加装视频监控系统后, 地面值班调度员可通过显示屏及时观测到探放水地点的异常现象, 如出现顶板或煤壁淋水、片帮、底鼓、支架变形等异常情况时, 调度员和值班领导可凭借丰富的工作经验和良好的判断力及时采取相应措施, 避免事故发生。

地面值班人员通过视频密切观察探水地点水量积存和变化情况, 防止司泵工因脱岗、睡岗等造成排水不及时而淹设备、巷道等事故。探放水过后, 通过视频监控系统还可看到探放水地点粘贴的探放水标记和悬挂的探放水板牌, 探放水板牌上面清楚地标明了钻探情况、允许掘进距离和超前距离, 通过视频监控就可控制冒进超掘。

4.4 提高矿井对事故的应急处置能力

矿井发生安全事故时, 语音广播系统可以根据事先设定程序, 启动相关应急预案, 指挥现场人员及时快速撤离;也可以人工调用应急预案语音材料, 播放给指定区域。还可以迅速提出临时的救援方案, 通过语音广播系统直接指挥有关人员撤离。结合视频监控, 可以实时观察工况的直观图像, 数据、语音、视频联动, 真正实现了“音源数字化、播放自动化、管理智能化、操作人性化”。即使矿井断电, 该系统仍可启动备用电源继续工作2 h以上, 为救援赢得宝贵时间。在2013年1月矿方组织的水害演练当中, 地面指挥中心通过用视频监控和语音广播系统指挥, 井下工作地点的全部工作人员撤到副井底用时19 min 36 s。而2011年1月5日的水害演练, 仅用电话通知井下各岗位人员撤离这一项就超过10min, 等全部人员撤出, 用时35 min 39 s。发生灾变时任何一秒钟对于逃生人员都是相当宝贵。2种不同指挥方式的演练, 时间差达16 min 3 s。

视频监控和语音广播系统的安装, 使事故应急救援工作的及时性和可靠性得到了极大提高, 增加了人员的安全保障, 提高了矿井对事故的应急处置能力。

5 结语