探放水方案（精选8篇）
探放水方案 篇1
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
探放水方案 篇2
1.1 地层
井田内全部为新生界地层覆盖,西南界外部分沟谷及其两侧有零星基岩出露,井田内发育地层自老到新有:奥陶系中统峰峰组(O2f)、石炭系中统本溪组(C2b)、上统太原组(C3t)、二叠系下统山西组(P1s)、下石盒子组(P1x)、上统上石盒子组(P2s)、上第三系上新统(N2)和第四系(Q)。
1.2 地表、地貌特征
井田位于吕梁山脉的东麓,地表呈侵蚀中山地貌,井田内地势总体为北高南低,最高点位于井田西部边缘,标高为1 384.0 m,最低点位于井田东南角的龙泉河谷,标高为1 215.2 m,最大相对高差168.8 m。
1.3 含隔水层的特征描述及含水性特征
据龙泉经查勘探区资料,将井田含水层自上而下叙述如下:
1)第三、四系砂、砾孔隙,基岩风化裂隙带含水层。
该含水层主要分布在龙泉河河床及两岸阶地,与基岩风化带直接接触,风化带厚度为20 m～30 m,透水性较好。
2)二叠系石盒子组砂岩裂隙含水岩组。
该含水岩组为厚层状中、粗砂岩,覆盖于第三系和第四系表土层下,此层水量甚小。据235号孔抽水试验,单位涌水量为0.115 L/(s·m),渗透系数为0.52 m/d。
3)二叠系下统山西组砂岩裂隙含水岩组。
该含水岩组为3层～4层中、粗砂岩,彼此被隔水层分开,由简易水文观测分析,其富水带小而孤立。据235号抽水试验证明,含水很少,单位涌水量为0.02 L/(s·m),渗透系数为0.152 m/d,静止水位标高为1 163.34 m。
4)石炭系上统太原组砂岩、石灰岩裂隙岩溶含水岩组。
该裂隙岩溶含水岩组为L1,L2,L3灰岩,含水层组在浅部受风化影响,裂隙及岩溶发育,235号孔抽水试验,涌水量很小,流量为0.004 9 L/s～0.017 8 L/s,LB-3号孔单位涌水量0.062 L/(s·m),渗透系数0.073 m/d。
5)奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水岩组。
含水岩组为马家沟组,其底部角砾状灰岩夹石膏层可视作隔水层,该隔水层之上为厚层状石灰岩,岩溶裂隙较发育。其补给区位于勘探区西部的梁家庄、盖家庄、城东沟一带,面积约100 km2,基岩大面积裸露,地下水呈潜水赋存。排泄区为下静游一带汾河河谷,以群泉形式排泄,涌水量0.8 m3/s～1.39 m3/s,排泄高程1 117 m～1 122.7 m。径流区位于马家岩、龙泉、下静游、任家沟一带,长达10 km。岩溶裂隙承压水由西向东运动,水力坡度1‰～2.7‰。本井田为径流区,顺层向东南径流。2006年148队在井田东部外施工有LB-3水文孔(X=4 227 150.00,Y=19 568 563.72,H=1 178.00),孔深868.21 m,奥陶系钻进210.04 m,水位埋深51.56 m,静止水位标高1 126.44 m,峰峰组与上马家沟组混合抽水试验单位涌水量0.103 L/(s·m),渗透系数0.144 m/d,水样分析属HCO3—K+Na和SO4·SCO3—Ca型水,矿化度0.45 g/L。根据该水文孔资料和井田东部界外510 m的235号钻孔奥灰水位观测结果(奥灰水位标高1 131.81 m)结合区域奥灰水径流方向和水力坡度,推测井田内奥灰水位标高在1 133.0 m～1 144.0 m之间。
2 防治水规定
根据《煤矿防治水规定》及《煤矿安全规程》的相关要求,矿井防治水应坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则,采取防、堵、疏、排、截的综合治理措施;成立以矿长为防治水工作的第一责任人,以总工程师为技术负责人的防治水领导小组,配备两名防治水专业技术人员以及专业的防治队伍,具体实施防治水工作;建立健全水害防治的各项管理制度,及中长期规划和年度计划并组织实施。
3 探放水设计
3.1 设备选型
钻机:MYZ-200型煤矿用探水钻机。
3.2 探放水钻窝设计
我矿采用打探水钻窝的方式进行探放水工作,钻窝开口长度为5 m,挖掘机斜进开掘,底长度为3.0 m,深度为2.5 m;支护为锚杆、锚索、金属网联合支护方式;钻窝间距为50 m。
3.3 探放水钻眼布置
按照《矿井地质工作手册》的相关要求,钻孔深度要超前预掘工作面20 m。根据我矿的地质特征及掘进巷道的位置关系,结合探水钻性能,我矿探水钻眼设计深度为直眼(1号眼)140 m,斜眼(2号眼)141 m(钻眼参数见表1);探放水安全外围线为20 m,探水钻眼均布置在煤层中,1号钻眼距巷帮1.0 m,距2号钻眼0.5 m。
3.4 排水系统设计
1)打钻前必须在打钻地点5 m处设一个临时水窝,水窝规格为:长×宽×深=1 500 mm×1 000 mm×1 000 mm,并设好防护装置,水窝应设在施工地点最低点。
2)水窝内必须安装两台不小于7.5 k W的排水泵(一台使用,一台备用),及配套的2寸排水管路,排水管路必须直接接入采区水仓或区段水仓;4寸的压风管路可作为备用的排水管路,因此必须在压风机一端合适段安设一个三通阀门并接一节直管,以便急用时接管。
3)打钻地点必须有水沟与水窝连通,水沟规格为:宽×高=200 mm×200 mm,并且必须保持清洁、畅通。
4)以上工程必须在打钻前完成,并经过验收。
3.5探放水工程设计要求
1)经常分析探放水工作面周围的水文地质情况,如奥灰水资料及其核实分析意见,确切的水头高度、积水量、正常涌水量,与上下层采空区、地表河流、建筑物及断层构造的关系,以及可能存在的不利因素等;2)掌握准确巷道开拓的方向、规格与钻孔布置个数,确定采用的超前距与帮距,每次打钻后的允许掘进距离;3)掌握探水施工与掘进工作的安全规定、通风措施和瓦斯检查制度;4)如遇到可能的地质水体或导水地质构造等情况时,根据现场实际情况,重新制定探放水设计和措施。
4探放水结论
根据我矿各掘进巷道、老空区、断层、陷落柱等的探放水结果,分析我矿的地质条件复杂,地质构造较多,使我矿井设计造成很大难度,但我矿地层含水量不大,矿井最大涌水量为170 m3,正常涌水量为150 m3,不会受到矿井水害威胁,为我矿的防治水、矿井设计等工作提供了第一手资料,使我矿在煤炭开采过程中合理的设计,杜绝了矿井水害威胁,达到了安全生产的目的。
摘要：结合某矿井水文地质实际情况,分析了该矿井含隔水层的特征,在此基础上进行了探放水设计,分别阐述了探放水钻窝设计、钻眼布置及排水系统设计要点等内容,以期指导实践,杜绝矿井水害威胁,实现安全生产。
探放水方案 篇3
关键词：液压探水钻机；矿井；探放水；煤矿安全生产
中图分类号：TD745文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）23-0076-02
在我国煤矿正常的安全生产中，由于相关的技术原因，难免遇到很多的困难，例如瓦斯、水灾等等。随着我国经济的不断发展，相关技术的不断进步，矿井也是随之越来越深，随着矿井深度的不断增加，各种各样的灾害也不断体现出来，其中的水害更是日益凸显。在我国2005年的广东梅州兴宁大兴煤矿发生的“8.7”特大透水事故中，共造成123名矿工遇难，这些惨痛的代价告诉我们在矿井的水害防治方面要下很大功夫。
1液压探水钻机
探水钻机主要用在采掘工作面实施探究防治煤层水与瓦斯气等。常用来瓦斯排放钻孔、巷道断面打探水孔等。液压钻机全机由主机、泵站、操作台三部分组成，各部分之间用软管连接，主机由回转装置、夹持装置、进给装置和机架组成，泵站是钻机的动力源，主要由防爆电动机、主辅油泵、油箱、冷却装置、滤油器、底座等部件组成。其中，电动机通过弹性连接装置带动油泵工作，从油箱吸油并压出高压油，经过操作台驱动钻机执行各个构件的工作。此类钻机具有机械自动拆卸钻具，夹持卡瓦也很容易就可以去除，这样扩大了它的通孔直径，使得起下粗径钻具很方便，减轻了人工的劳动强度，提高了工人的工作效率。一般的液压探水钻机使用单油缸直接给进，结构简单可靠，而且进给、起拔力大，提高了钻机处理事故的能力。使用双泵系统，可以使得转速和扭矩可以在大范围内调整，提高了钻机对不同的情况的适应能力。钻机的回转器通孔直径大，只需要更换不同的卡瓦就可以夹持不同的钻杆，使得钻杆不受钻机尺寸的限制。整个钻机通过操作台进行操作，使得操作集中，使人远离钻头，增加了安全系数。
2液压探水钻机探放水前的准备
在液压探水钻机进行探水前，要做好探放水巷道的地质的探查。在矿井探放水的工作中使用液压探水钻机，地质因素有很大影响。根据做好地质的探查结果，来确定钻场支护设备的建设方案。在探放水前，加强钻场附近的支护设施，并在工作面迎头打好坚固的立柱和栏板，要在钻场周围搭好支撑，防止水压伤人的事故。一定要做好探放水前的供电系统和排水系统的检查。确保在进行探放水的时候供电平稳，保证水泵的正常运转。在打钻地点附近安设专用的电话，在事故发生时用来联络。要在探放水前做好巷道和水沟中污物的清理，当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。这样的话，即使出现涌水量较大的情况是，仍能很好地排水，不至于将整个巷道堵塞。
3液压探水钻机探水过程
首先在探水过程中要根据矿井的实际情况确定探水孔数目、位置、角度等信息，确定放水的位置和放水量。确定抽水位置后，就要充分地做好抽水前的准备工作，其中包括各种工作人员的任务的分配、对抽水所在地地质的二十四小时勘察、根据现场情况制定合理的抽水方案、员工的工作时间要进行合理的安排，并且要配置相关的技术人员进行现场监督。设立工作小组，加强工程施工过程中的指挥。要确保探放水机器的正常运行，创造相应的探水工作面，使操作台位于探水眼侧边，时刻预防高压水喷出伤人。做好排水管与水沟污物的清理工作。保证当涌水量较大的时候，能尽快将积水及时排出。并且要准备足够的横木、袋装黄土、砂袋，这些物资主要用来做临时挡水墙，在灾害发生时加固工作面。
4液压钻机探放水时相应的安全措施
首先要加强探放水工作技术人员的培训，加强探放水工作中的技术人员的上岗培训。探放水工作的技术人员在上岗前，必须对其进行相关的技术培训，并在培训结束后加强考核，只有在考核过关后才可以进入实际的探放水施工现场，这样做可以大大减少因技术层面所产生的问题。让探放水的工作人员掌握探放水的安全要领。让他们明确，在进行井下作业时，必须携带自救器，在实施探放水施工的过程中，切忌不可正对钻杆站立，以保护自身的安全。经常组织探放水人员学习与探放水相关的施工方案，并且要求他们严格按照施工方案施工，组织相关人员进行交接班程序的学习，避免在实际工作中交接班不清，引发事故；在探放水之前组织相关人员熟悉避水路线。一定要规范探放水的操作步骤，在操作前就要让相关人员确定撤离路线与方向，保证在事故发生时能够迅速撤离。在液压探水钻机钻进过程中，要保证钻机的平稳和牢固，工作面上加固，避免钻机基础下沉。经常检查钻机的液压支柱受力情况，防止个别受力不均发生事故。在钻探过程中，要实时观测产生的积水对巷道产生的压力，谨防薄弱处被压力突破。在液压钻机钻进的过程中，如果发现出现岩石松软的情况并且伴有出现水量突然增大等异常情况，一定要立即停止钻机的钻进工作，并且向相关人员报告，加紧对水情的检测。同时，要做好相关的探水记录，包括钻机的钻眼布置和角度等的记录。在钻机钻进过程中密切监视透水前的预兆，在探放水钻机钻进时，发现煤岩松软、片帮或者有钻眼中水压、水量突然增大和顶钻等情况，这是透水征兆，此时应该立刻停止钻进，但不拔出钻杆，并且立即向调度室汇报，专门派人监测水情。当发现情况紧急的时候，应当果断撤出所有受水威胁区的人员，等人员全部到达安全地点后，再采取安全措施，进行处理。
5液压探水钻机在探放水中的实际应用
在此选用ZDY3200S型煤矿用全液压坑道钻机进行说明。此型钻机钻孔深度350/100m，孔径150/200mm．主轴倾角0°～±90°，设备转速范围宽、扭矩大，能满足矿井下钻的各种用途的钻孔，例如注水孔及其他工程用孔。在经过一系列的准备后，应按照探放水的安全标准对探放水工作进行分工负责，相关人员做好各项应急预案，做到安全探水。工作面一般探3个孔。选用DY3200S型煤矿用全液压坑道钻机钻孔深度可达300m，开孔直径150mm，终孔直径200mm，主油泵排量最大63mL/r，副油泵流量最大10mL/r，主油泵流量最大
89/min，副油泵流量最大13/min，该设备还具有探放水、地质勘查功能，安全防范措施。其中的回转装置和进给装置都具有很高的技术要求，同时该型液压钻机的尺寸按制作工艺进行了相关的核定。其中增加了對主电机的电流加以实时监控，有效防止了因为温度过高而发生燃烧。由此可见，本文中的液压钻机不论是在液压、钻进机构方面，还是在相关的操作条件、操作稳定性和功效上都有很大优势。DY3200S型煤矿用全液压坑道钻机具有速度快、效率高的特点，并且其具有防喷装置，比煤电钻更加可靠，非常适合应用于常见的煤矿矿井探放水施工。
6结语
在我国，煤矿矿井探放水工程是一项技术含量很高的具有一定危险性的工程，该工程不仅要探查矿井中探放水位置积水的范围，制定相关的排水方案，而且还要做好探放水时相应的安全措施，在使用了液压探水钻机后，在一定的技术指挥下，大大降低了煤矿矿井探放水的危险性，为煤矿的安全生产带来了便利。本文介绍液压探水钻机在矿井探放水的相关问题，由此来为矿井的水害防治提供依据。
参考文献
[1]林丁道．浅析液压探水钻机在矿井探放水中的应用
[J]．能源与环境，2007，（2）．
[2]杨光飞．定向钻机在井下探放水中的应用[A]．中国煤炭机械工业协会第三届全国煤矿机械安全装备技术发展高层论坛暨新产品技术交流会论文集[C]．中国煤炭机械工业协会，2012．
探放水方案 篇4
郑州登电阳城煤业有限公司
2011年2月
第一章 概述
为了保障煤矿安全生产，防止突水、透水事故的发生，结合我矿实际情况并根据我矿的水文地质条件，对四邻关系进行水患调查，特制定矿井探放水设计方案。
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：吴松立
副组长：秦铁军 王营超 王水平秦同伟 陈宇飞
组 员：刘俊峰 梁松源 秦现伟 李青伟
二、岗位责任
组 长：全面负责探水调度工作。
副组长：具体负责探水工作，配合组长调度人力、物力等后备物资。
技术科：履行岗位职责，根据总工的安排，制定防探水措施，掌握开拓进度，及时填写图纸，为防探水提供准确的技术资料，正确指导施工。
安全科：履行岗位职责，按照防探水实际方案，进行现场监督，监视现在变化，随时按照程序上报矿调度室。
机电科：履行岗位职责，负责机电设备的配置与检修，保证探水设备与电力供给与正常运转。
通防科：履行岗位职责，随时监视有害气体的变化情况。调度室：履行岗位职责，负责调度通知、通报的上传下达,保证矿
井通讯系统的畅通。
采、掘队队长：履行岗位职责，负责调度各班班长严格按照防探水设计方案及措施实施落实。
第三章 水文地质情况
一、地表补水情况
本矿井区内属丘陵地貌，地形总体走势为南高北低，冲沟发育，便于大气降水的自然排泄。据了解，当地正常地下水位在+250米左右，矿山周围无大的河流及水库等地表水体，也无发现大的断裂构造与远处水体沟通。矿上东部虽有白沙水库，但距矿山尚有4000米，因此，地表水不构成对矿床充水的水源，但是，该矿床主要位于当 地最低侵蚀基准面一下，其地下水必须靠机械外排。
二、井下主要含水岩组
a)含水层
(一)第四系松散层含水层
矿山内新生界第四系砂质粘土，厚度0一20米。富水性弱，局部低洼处富水，一般不含水。为松散孔隙型弱含水层。
（二）二1煤层上部二叠系砂岩裂隙含水层组
主要有二1煤层顶板砂岩，下石盒子组底部砂岩等数层含水层构成，累计厚度20米左右。矿山内含水层主要有山西组大占砂岩段、香炭砂岩段；下石盒子组砂锅窑砂岩；下石盒子组底部老君庙砂岩；期间均有厚层泥岩相阻隔。上述砂岩多为中一粗粒砂岩，泥 质胶结，裂隙不发育，富水性及透水性较弱。属孔隙裂隙承压
水。为二1煤层顶板直接充水含水层。据矿井生产情况，该含水层主要以顶板淋水形式向矿井充水。另据登封煤田区域资料，钻孔单位涌水量为0.00016一0.019L/S.m，透系数为0.00072一0.06m/d。
（三）二1煤层底板含水层
可分为直接底板含水层和间接底板含水层两类。
1、直接充水含水层
为太原组上段灰岩含水层，由L7L8两层灰岩组成，其中L7灰岩较发育，平均6米左右。该含水层富水性较弱，但极不均一，涌水量为10一50m³/h，一般20m³/h。在雨季可增加30一50%。据抽水资料表明，单位涌水量为0.00487一0.302L/S.m，透系数为0.08一2.93m/d。据矿井生产情况，多数矿井无底板水，说明该含水层补给、流条件差，富水性也较弱。但该含水层为二1煤层底板直接充水含水层，属岩溶裂隙承压水，对二1煤层开采有直接影响。
2、间接充水含水层
由太原组下段L1一L4灰岩及奥陶系灰岩组成，其中L1、L4灰岩相对稳定，较发育，岩性为含燧石生物灰岩，厚度3.5一35.0米，平均约13米。富水性强，该含水层单位涌水量为0.59 L/S· m，为二1煤层底板间接充水含水层，属岩溶裂隙承压水，富水性、导水性不均一，局部地段具较强的富水性和导水性。属岩溶裂隙承压水，该区地下水类型为HCO3一Ca型和HCO3一Ca·Mg型。
b)隔水层
（一）二1煤层顶板隔水层
由二1煤层顶至砂锅窑砂岩底间的泥岩、砂质泥岩组成，厚约40一70米。一般情况下能隔离山西组各砂岩含水层，避免其砂岩水连通并进入二1煤层矿井。但在构造破坏情况下将失去隔水作用。
（二）二1煤层底板隔水层
由泥岩、砂质泥岩及细沙岩组成，厚约5米。一般情况下可阻隔太远组灰岩进入二1煤层矿井。但在断裂切割、采掘等引起压裂、振动情况下，此隔水层可能失去隔水作用，诱发淹井事故。
（三）太原组中段隔水层
由泥岩、砂质泥岩及细沙岩组成，约为20米。具一定隔水作用，正常情况下能阻止太原组上、下段灰岩含水层发生水力联系，避免下段灰岩水进入二1煤层矿井。
（四）本溪组铝质岩隔水层
由铝质岩、铝质泥岩组成，平均厚8米左右。岩性较致密，节理裂隙不发育，正常情况下该隔水层可阻止寒武系与石灰系太原组含水层发生水力联系，如遇厚度变薄、构造破坏等情况，可能失去隔水作用，导致两含水层地下发生水力联系，对矿井构成潜在威胁。开采时必须坚持“有掘必探、先探后掘”的原则，防止突水。
三、矿井开采历史及临界情况
1、矿井开采史
郑州登电阳城煤业有限公司原（阳城煤矿）始建于1984年7月，设计生产能力为9万吨／年，属集体企业，开采对象为二1煤层。为斜井开拓，主斜井坐标；x﹦3803099，y﹦38423215,z﹦+271;付斜井坐标；x﹦3803044，y﹦38423093，z﹦+266。矿山采用走向长壁式采煤法。通风方式为中央并列抽出式。根据目前开拓及采矿工程控制，煤层厚度0.75-8.48米。煤层结构简单，不含夹矸。构造较简单，采掘中尚未见有断层，仅发育有小型褶曲。煤层产状变化较大，走向60-110度，倾向150-200度，倾角8-13度。煤层顶板为深灰色砂质泥岩.泥岩，局部为细砂岩。矿井涌水量小，现按低瓦斯矿井管理。该煤矿自1984年投产至今，累计动用111b类资源储量148.6万吨，生产原煤119万吨，采矿回采率为80％（矿方资料）
2、矿井开采邻界情况
与阳城煤矿相邻的生产矿井有新星和新峰煤矿。
新星煤矿位于阳城煤矿西北部的浅煤区，为原新峰煤矿老井生产系统，1997年11月从新峰煤矿中划出单独建井，属登封市告成镇镇办企业。为竖井开采二1煤层。该矿主井深123米，煤厚10米，风井深114米，煤厚2.5米。在采掘范围内煤厚2.5—10米，一般4米左右。煤层结构简单，不含夹矸。构造较简单，采掘中未见断层。煤层顶板为深灰色砂质泥岩、泥岩，局部为细粒砂岩，地板为黑色砂质泥岩。矿井涌水量较小。矿井瓦斯涌出量小，现按低瓦斯矿井管理。
新峰煤矿位于阳城煤矿西北部的深煤区，为登封市告成镇镇办企业，始建于1972年，开采二1煤层。主要深250米，煤厚3米，付井深246米，煤厚2米。该矿井相对涌水量较大，正常涌水量为100m³
／h，最大涌水量为200m³／h,主要为底板岩溶裂隙渗水，此为顶板淋水。瓦斯相对涌出量为8.5m³／t.d,现按低瓦斯矿井管理。
四、地质构造情况
一、区域地质概况
该区地层属华北地层区豫西分区嵩箕小区。区域地层出露从老至新为太古宇登封群、下元古界嵩山群，中元古界五佛山群以及寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、古近系、新近系和第四系地层。该区大地构造属华北地台嵩箕中台隆，构造形态主要表现为褶皱及断裂构造。
区内矿产以煤、铝土矿为主，二1煤层基本全区可采，其它煤层局部可采，是地方的支柱矿产。石灰岩也是区内重要的矿产之一，铝土矿局部可采。
二、矿区地质
（一）、地层
矿山范围内基岩部分出露，主要为下二叠统下石盒子组中上部地层。据地表露头以及生产矿井和钻孔揭露，地层为奥陶系、石炭系、二叠系、第四系。
1、奥陶系（0）
为奥陶系中统马家沟组（02m）：岩性下部为黄色薄层状泥质石灰岩，夹黄绿色泥岩；上部为深灰色厚层状致密石灰岩及角砾 状石灰岩，含少量黄铁矿结核，具溶蚀现象。本组地质钻孔揭露最大厚度38.22米，余下伏寒武系地层呈假整合接触。
2、石灰系（C）
（1）中石灰统本溪组（C2b）：本组厚度8米左右，下部为灰白色铝土质粘土岩，上部为青灰色泥岩。与下部奥陶系地层呈平行不整合接触。
（2）上石灰统太原组（C3t）:为一套海陆交互相沉积，按其岩性特征可分为三段：
下段：厚20米左右。主要岩性为灰岩、泥岩互层。灰岩一般为4层，中厚层状为主，含丰富的生物化石，泥岩多为深灰、灰黑色，含植物化石碎片，泥岩顶板与灰岩接触面多为碳质泥岩或煤层、煤线。一4煤层位于 L4和 L3灰岩之间，厚度为0—1.26米，属局部可采煤层，其余煤层均不可采。
中段：厚一般22米左右。主要为一套碎屑岩，岩性为灰色中细粒砂岩，砂质泥岩及泥岩等。局部夹2—3层不稳定的生物碎屑泥灰岩，泥岩中含较多的植物化石碎片。局部夹薄层碳质泥岩。
上段：厚10.50米，为灰岩与泥岩或砂质泥岩互层。灰岩一般为深灰色，含燧石团块，顶部灰岩含 质成分较高，局部可为燧石层。灰岩中多含生物化石。泥岩多为深灰色、灰黑色，局部发育有碳质泥岩及煤线。
3、二叠系（P）
（1）下叠统山西组（P1S）
厚度在80米左右。主要岩性为中—细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤层，煤线组成，其中所含二1煤层为本区一主要可采煤层。
二1煤层地板称波浪带砂岩、中夹透镜状菱铁质泥岩，顶板为大占砂岩（中细粒砂岩）为区域内二1煤层顶板标志层。泥岩中常含植物化石。二1煤层位于该组中下部，大占砂岩以下，厚度0.90—8.48米，全区可采。本组顶部泥岩具紫斑和鲕状结构，俗称小紫，顶界为砂锅窑砂岩地面。该组地层与下伏石灰系太原组地层呈整合接触关系。
（2）下二叠统下石盒子组，（P1x）
本组地层总厚度大于300米，与下伏山西组地层呈整合接触关系。含三、四、五、六个煤组。其中五煤组中五3煤层局部可采、岩性为砂岩、泥岩互层。顶部以中粗粒砂岩（田家沟砂岩）为标志层，其地板为下石盒子组与上石盒子组分界界面。
区内厚度约180米左右，主要为下石盒子组底部地层，岩性为砂岩、泥岩互层，局部见碳质泥岩或煤线。泥岩中含丰富的植物化石碎片。五煤组位于本组中上部地段，其中五3煤层厚0—1.38，平均0.63米，为区内局部可采煤层。底部以厚层状含砾中粗粒长石石英砂岩（砂锅窑砂岩）与山西组地层区分。
（3）上二叠统上石盒子组（P2x）
仅在矿区西南边界以外有少量出露，岩性为中粗粒砂岩，灰色，厚层状，底部为砾状，成分以石英为主，次为长石，分选差，次棱角状，韵律分选清晰，相交错层理，大多含海绿石，为媒系地层一主要标志层，俗称田家沟砂岩。
4、第四系（Q）
矿山内广泛分布，厚0-20m。主要为粉砂质亚粘土、亚粘土、砂
质粘土及耕植土等，底部为乐石层。
（二）构造
郑州登电阳城煤业有限公司原（阳城煤矿）位于颍阳～芦店向斜南翼东段，矿区总体构造为一走向90°左右，倾向180°左右，倾角8～13°左右的单斜构造。矿区构造程度中等，在矿区的西北部和东南部边界发育有三条正断层(箕F7、箕F7-
1、箕F5)，现对其简述如下：
1、箕F7正断层
为本矿山西北部边界断层，沿西独山～冯家～磨石咀～东蒋庄一线展布，区域延伸规模6千米，区内延伸长度2.2千米。断层走向58°左右，倾向328°左右，倾角70°左右，断层落差20～80米，为一向北西方向倾斜的正断层。该断层由ZK11711钻孔和地表露头控制，控制严密。
2、箕F7-1正断层
位于矿山西北部边界附近，为箕F7之分支断层，断层性质为正断层。断层走向85°左右，倾向355°左右，倾角约70°。断层落差0～10米，延伸长度约0.6千米，该断层由地表露头控制，控制较严密。
3、箕F5正断层
位于本矿山东南部，沿东独山～王家沟～王窑～水峪一线展布，其西端在郭家沟与箕F4断层相交，区域发育规模5千米，区内延伸长度2.2千米。断层走向27～56°左右，倾向117～146°左右，倾角70°左右，落差40～80米，断层性质为正断层，由地表露头控制，控制较 10
严密。
综合矿山情况，矿区构造复杂程度为中等。
第四章 探放水工程布置与设备
一、探放水工程布置位置
2011年我矿开拓工程布置在井田的风井底东北部，五采区回风巷掘进方位为46°，在开拓掘进工作时必须坚持“有掘必探、先探后掘”的原则。
二、掘进工程要求
（一）探放水前的准备
1、配备ZDY-666全液压坑道钻机１台，另外配备ZQS－65／2.5手持式气动钻机1台。2、2寸风泵1台。
3、配备2寸钢管两趟长度各300m。
4、配备2寸钢丝胶管两节各4m带水笼头。
5、配备直通矿调度室直通电话一部。
6、配备35m2阻燃电缆300m。
7、配备 KBZ400/660隔爆型真空馈电开关 1台。(二)探放水的步骤
1、即掘进工程开口15m，必须安装探水钻机。
2、随掘进工程的进展向前移动。(三)探放水的方法
1、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46°00′上仰角与水平面夹角4°，探进深度30m达到探放水的目的。
1.2右侧边眼的布置：距底壁各1m，探眼方向46°00′，与巷道走向的夹角3°00′，与水平面上仰角4°，探进深度30m，控制掘进巷道右侧以外10m达到探放水目的。
1.3左侧边眼的布置：距底壁各lm，探眼方向46°00′与巷道的走向夹角 3°00′，与水平面上仰夹角4°，探进深度30m。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30m掘进10m，在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10m超前探进30m，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4°，探进深度30m，控制掘进巷道正前30m的局部窝水，达到探放水的目的。
2.3右侧边眼的布置：距底壁各1m，探眼方向46°00′与巷道的走向夹角3°00′，与水平面上仰夹角4°，探进深度30m,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46°00′与巷道水平面夹角4°，探进深度30m。控制巷道左侧10m以外的局部窝存水，达到探放水的目的。
3、顺槽(同层)巷道探水孔的布置 3.1预探钻孔的布置
3.1.1探水钻眼3个，靠近煤层底板1.Om处。
3.1.1.1中间眼：水平方向46°00′，钻眼与水平面上仰角0°57′，探进探度30m，探到终止距二1煤层顶板0.3m，达到探放水的目的。
3.1.1.2左侧边眼：水平方向46°00′，钻眼与水平面上仰角0°57′，探进深度10m，探到终止控制巷道外lOm，距二1煤底板0.3m，达到探放水的目的。
3.1.1.3右侧边眼：水平方向52°00′，钻眼与水平面上仰0°57′，探到终止控制巷道外lOm，距煤底板0.3m，达到探放水的目的。
3.1.2探进深度30m，掘进深度10m严禁超标掘进。3.2绝对控制钻眼布置方法
3.2.1探水钻眼3个，靠近煤层底板1m处。
3.2.1.1中间眼：水平方向49°00′，钻眼与水平面上仰角0°57′，探进深度30m，探到终止距煤底板0.3m，探放局部窝水。
3.2.1.2左侧边眼：水平方向46°00′，钻眼与水平面上仰角0°57′，探进深度30m，探到终止控制巷道外10m，探放局部窝水。
3.2.1.3右侧边眼：水平方向52°00′，钻眼与水平面上仰角0°57′，探进探度30m，探到终止控制巷道外10m，探放局部窝水。
3.2.2探进深度30m，掘进探度10m严禁超标掘进。
4、顺槽(同层)巷道探水孔的布置 4.1预探钻孔的布置
4.1.1探水钻眼3个，靠近煤层底板1m处。
4.1.1.1中间眼：水平方向50°00′，钻眼与水平面上仰角0°57′，探进探度30m，探到终止距煤层顶板0.3m，达到探放水的目的。
4.1.1.2左侧边眼：水平方向47°00′，钻眼与水平面上仰角0°57′，探进深度10m，探到终止控制巷道外lOm，距5#煤底板0.3m，达到探放水的目的。
4.1.1.3右侧边眼：水平方向50°00′，钻眼与水平面上仰角0°57′，探到终止控制巷道外lOm，距煤底板0.3m，达到探放水的目的。
4.1.2探进深度30m，掘进深度10m严禁超标掘进。4.2绝对控制钻眼布置方法
4.2.1探水钻眼3个，靠近煤层底板1m处。
4.2.1.1中间眼：水平方向50°00′，钻眼与水平面上仰角0°57′，探进深度30m，探到终止距煤底板0.3m，探放局部窝水。
4.2.1.2左侧边眼：水平方向47°00′，钻眼与水平面上仰角0°57′，探进深度30m，探到终止控制巷道外10m，探放局部窝水。
4.2.1.3右侧边眼：水平方向50°00′，钻眼与水平面上仰角0°57′，探进探度30m，探到终止控制巷道外 10m，探放局部窝水。
4.2.2探进深度30m，掘进探度10m严禁超标掘进。
5、顺槽(同层)巷道探水孔的布置 5.1预探钻孔的布置
5.1.1探水钻眼3个，靠近煤层底板1m处。
5.1.1.1中间眼：水平方向51°00′，钻眼与水平面上仰角0°57′，探进探度30m，探到终止距二1煤层顶板0.3m，达到探放水的目的。
5.1.1.2左侧边眼：水平方向48°00′，钻眼与水平面上仰角0°57′，探进深度10m，探到终止控制巷道外lOm，距二1煤底板0.3m，达到探放水的目的。
5.1.1.3右侧边眼：水平方向54°00′，钻眼与水平面上仰角0°57′，探到终止控制巷道外lOm，距5#煤底板0.3m，达到探放水的目的。
5.1.2探进深度30m，掘进深度10m严禁超标掘进。5.2绝对控制钻眼布置方法
5.2.1探水钻眼3个，靠近煤层底板1m处。
5.2.1.1中间眼：水平方向51°00′，钻眼与水平面上仰角0°57′，探进深度30m，探到终止距二1煤底板0.3m，探放局部窝水。
5.2.1.2左侧边眼：水平方向48°00′，钻眼与水平面上仰角0°57′，探进深度30m，探到终止控制巷道外10m，探放局部窝水。
5.2.1.3右侧边眼：水平方向54°00′，钻眼与水平面上仰角0°57′，探进探度30m，探到终止控制巷道外 10m，探放局部窝水。
5.2.2探进深度30m，掘进探度10m严禁超标掘进。
(四)掘进工程达不到预计标高时，探掘出水可利用掘进的工程做临时储水，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。掘进到水平标高时，探掘出水时，须先做主、付水仓(主水仓规格2m×2.5m×2Om、副水仓规格2m×2.5m×l5m、总额203m3)移动配电站高在水仓附近，按主探水要求(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，结合施工单位负责人，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，并把临头煤壁打4至5根，直径不小于2Ocm，园拉柱贴紧煤壁，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
由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
采用三级排水系统，井下按自然水平设有一、二、三，三个水仓形成三级排水系统，矿井水逐级排出地面。每级水仓容量均为1300ｍ3，每个泵房均安装型号为125D－25×6水泵各3台，一台使用，一台备用，一台检修，配套电机功率为55KW，单台排水能力为101ｍ3/ｈ。排水管路选用D133无缝钢管2趟。工作水泵和备用水泵均能在20小时内排完矿井正常涌水量。排水管路能力能配合工作泵及备用泵在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量；排水泵采用双回路供电，排水系统符合《煤矿安全规程》要求。
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、主副水容量1300 m3满足24小时最大涌水量。
三、排水能力。主排水泵能力实测鉴定20m3，排水泵8小时能排24小时最大涌水量。
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、拉圾等杂物堆放在山洪光线渠或附近。
三、井下防治水
1、相邻矿井分界处必须留设防水煤柱。矿井内有断层时，必须在断层两侧留设防水煤柱。防水煤柱的尺寸，应根据了解区内地质构造，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→六部皮带巷→主、副斜井→人行梯子间→地面。
二、突水来势凶猛，特别是掘进工作面出水，来不及躲避时，不可采取下行的方法，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团队认真学习，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。
郑州登电阳城煤业有限公司
煤矿探放水设计 篇5
石鼓煤矿探放水设计
一、概述 ：
1、探放水的目的
探水是指采矿过程中用超前勘探的方法，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）、充水含水层、积水老窑等水体的具体空间位置和产状，其目的是为了有效地防治矿井水害做好必要的准备。
2、探放水的原则
采掘工作必须执行“十六字”方针，即：“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则。因而，遇到下列情况之一时，必须进行探放水。
（1）接近水淹的井巷、老窑和小窑时。
（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）接近其他可能涌（突）水地段时。
3、探放水对象的类型。
一般探放水的对象包括老窑、断裂构造、陷落柱、导水钻孔和充水含水层等。
二、探放老窑水
积水煤窑或矿井采掘的废巷老窑积水，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。
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。如老窑积水范围、积水量、确切的水头高度（水压）、正常涌水量，老窑与上、下采区、相邻积水区、地表河流、建筑物及断层构造的关系，以及积水区与其他充水含水层的水力联系程度等。
（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和帮距
（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等。
（8）水情及避灾联系汇报制度和灾害处理措施。
（9）附老窑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。
2、探放老窑水的原则
探放老窑水除了要遵循上述的探放水原则外，还应遵循下列探放老窑水的具体原则：（1）积极探放
当老窑区不在河沟或重要建筑物下面、排放老窑区内积水不会过分加重矿井排水负担、积水区之下又有大量的煤炭资源急需开采时，这部分积水应千方百计地安全放出来，以彻底解除水患。（2）先隔离再探放
对于与地表水有密切水力联系且雨季可能接受大量补给的老窑水，以及老窑的积水量较大，水质不好（酸性大）时，为避免负担长期排水费用，应先设计隔断或减少其补给水量，然后再进行探放水。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，等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）先封堵后探放
当老窑区为强含水层水或其它水源水所淹没，出水点有很大的补给量时，一般应封堵出水点后，而后再探放水。
3、探放前应注意的事项（1）检查排水系统
准备好水沟、水仓及排水管路；检查排水泵及电动机，使之正常运转，达到设计的最大排水能力。（2）准备堵水材料
在探放地点应备用一定数量的坑木、麻袋、木塞、木板、黄泥、棉线、锯、斧等，以便出水或来压时及时处理。（3）检查瓦斯
瓦斯浓度超过安全规定时应停止一切工作，及时加强通风。（4）检查支架情况
有松动或破损的支架要及时修整或更换，帮顶是否背好，都要仔细检查。
（5）检查煤壁
煤壁有松软或膨胀等现象时，要及时处理，闭紧填实，必要时可打上木垛，防止水流冲垮煤壁，造成事故。（6）检查水沟
对巷道水沟中浮煤、碎石等杂物，应随时清理干净。若水沟被冒顶或片帮堵塞时，应立即修复。（7）检查安全退路
避灾路线内不许有煤炭、木料、煤车等阻塞，要时刻保证畅通无阻。
4、探放水钻孔布置的基本原则
探放水钻孔的布置应以不漏掉“老窑”，保证安全生产和探水工作量最小为原则。
三、探放断层水
1、探放断层水的原则 凡遇到下列情况必须探水：
（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，可能发生突水事故时。
（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（即安全隔水层厚度和安全水压的临界值），在采煤工作面前方和采面影响范围内，是否有断层情况不清，一旦触及很可能发生突水事故时。
（4）断层已被巷道揭露或穿过、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，有可能导致断层活化并引起突水，需要探明是否与强含水层或底版水相连通时。
（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）根据井巷工程和开采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60m时。（8）采掘工作面接近推断含水层100m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，含水层水压又大于2MPa ~ 3MPa 时。
2、探查的主要内容
探断层水的钻孔应与探断层构造孔结合，需查明的具体内容如下：（1）断层的位置、产状要素、断层带宽度（包括内、中和外三带）及伴生构造和其导水、富水性等。
（2）断层带的充填物、充填程度、胶结物和胶结程度，断层两盘外带裂隙、岩溶发育情况及其富水性。
（3）断层两盘对接部位岩性及其富水性，煤层与强含水层的实际间距
（即隔水层的厚度）。
（4）断层与其他含（导）水断层、陷落柱或其他水体交切部位及其富水性。
（5）如为叠瓦式断层，应确定其综合断距。
（6）查明并记录探断水层水钻孔在不同深度的水压、水量或冲洗液漏失量，并确定或判断底板水在隔水层面等高线图及两盘主要煤层、含水层对接关系图，探测断层预想剖面图。
四、探放陷落柱水
在煤层底板下伏巨厚层状碳酸盐岩充水含水层组的华北型煤田，由于导水岩溶陷落柱的存在，使某些处于上覆地层本来没有贯穿煤系基底巨厚层状碳酸岩强充水含水层的中、小型断层或一些张裂隙，成为了水源补给充沛、强富水的突水薄弱带。井巷工程一旦触及这些薄弱带，将不可避免地引发突水或淹井事故。若导水岩溶陷落柱本身直接突水，其后果就更为严重。从现有调查资料来看，导水岩溶陷落柱使矿井水文地质条件复杂化主要表现在以下几个方面：
（1）使不同地段井巷涌（突）水水量大小相差悬殊，在导水岩溶陷落柱附近，涌（突）水一般比较集中，且水量长期稳定。
（2）由于岩溶陷落柱的强烈补给，煤层顶、底板充水含水层往往会出现局部高水位的异常区。
（3）由于导水岩溶陷落柱的存在，煤层顶、底板充水含水层地下水的水质差异表现的不明显，基本属于同一类型。（4）煤矿井涌（突）水水量增长迅速。
在探放岩溶陷落柱导水性钻孔的施工中，应注意下面一些问题：
（1）水压大于2MPa ~ 3MPa 的岩溶陷落柱原则上不沿煤层布孔，而应布设在煤层底板岩层中，因为沿煤层淹没的孔口安全止水套管，很可能被高承压水突破。
（2）孔口安全装置和安全注意事项与探高压断层水的钻孔要求相同。（3）要提高岩心采取率，及时进行岩心鉴定，作好断层破碎带和岩溶陷落柱的分辨工作，编制好水文地质图表。
（4）严格执行钻孔验收和允许掘进距离的审批制度。
（5）监测并记录孔内水压、水量和水质的变化，发现异常应加密或加深钻孔，争取直接探到岩溶陷落柱。
（6）探到岩溶陷落柱无水或水量很小时，要用水泵进行略大于区域静水压力的压水试验，以便进一步检验其导水性。同时要向其深部布孔，了解深部的含（导）水性和煤层底板强岩溶充水含水层的原始导升高度。（7）钻孔探测后必须注浆封闭，并作好封孔记录，注浆结束压力应大于区域静水压力的1.5倍。
五、导水钻孔的探查与处理
矿区在勘探阶段施工的各类钻孔，往往贯穿若干含水层组，有的还可能穿透多层老窑积水，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组或水体，使煤层开采的充水条件复杂化。因此，必须采取有效的措施防止出现导水钻孔，封闭确已存在或有怀疑的所有导水钻孔。
1、防止出现导水钻孔的基本措施
（1）各类勘探孔达到勘探目的后，应立即全孔封闭，包括第四系潜水含水层以下各含水层组。
（2）为了防止水砂分离或粘土稀释流失，封孔不能用水泥砂浆或粘土，要用高标号存水泥。
（3）严重漏水段，应先下木塞止水，然后注浆，防止水泥浆在初凝前漏失。
（4）要先提出封孔设计，进行分段封孔并分段提高固结的水泥浆样品，实际检查封孔的深度和质量，由下而上，边检查边封闭，作好记录，最后提出封孔报告书。
（5）需要长期保留的观测孔、供水孔或其他专门工程孔，必须下好止水隔离套管。套管和孔壁之间的环状间隙要用优质水泥注浆固结。（6）已下套管的各类钻孔，不用之前，也应按1、2、3条的要求加以封孔。
（7）所有钻孔的孔口均应埋设标志，并要准备测斜资料，便于确定不同深度的偏斜位置。一旦需要时，利于采取措施。
2、导水钻孔的调查与分析步骤
历史上已有的钻孔是否存在导水威胁，需要认真调查分析，其具体步骤如下：
（1）绘制钻孔分布图，将过去有关部门钻进的各类钻孔都准确地标定在图上。尽量收集到柱状图、封孔止水资料、孔口标高和坐标、测斜数据以及其他有关资料，以便准确定位。
没有坐标、标高的钻孔，应从旧图纸或对照现场地形地物确定位置，反求出坐标，便于查找。
（2）建立钻孔止水质量调查登记表，分析矿区内有怀疑的导水钻孔，并将其标到有关的采掘工程平面图和储量图上，圈定警戒线和探水线。一
般包括两种突水系数图，一种是矿区或井田的突水系数图，比例尺常为1:5000～1:10000；另一种是大比例尺的采区突水系数图，比例尺一般为1:1000～1:2000，甚至更大些。采区突水系数图的编制方法如下：
（1）以采煤底板等高线图为底图，将已知断层和开采上部煤层新发现的断层以及有用的矿井水文地质资料（如突水点）标于图上。
（2）根据水位资料编制等水位线图。
（3）根据以上两种资料绘制底图等水压线图，等水压线是编制突水系数图的基础资料。
（4）编制有效隔水层厚度等值线图。根据勘探、生产和补充勘探等资料，确定一些点从煤层底板至底板充水含水层之间的总隔水层厚度，并从中减去煤层开采过程诱发的矿压破坏带和底板充水含水层的原始导升厚度，即得到这些点的有效隔水层厚度；然后把各点数据相应地标在相应比例尺的井田平面图上，用内插法绘制成图。这张图同样是绘制突水系数图的基础图件。
（5）根据煤层底板充水含水层等水压线图和有效隔水层厚度等值线图，即可绘制出突水系数等值线图。
3、编制带压开采地质、水文地质条件说明书
开采受水害威胁地区的煤层，在编制开拓、掘进与回采设计之前，必须编制该地区的地质、水文地质条件说明书，作为上述设计的依据。说明书的编制，除按一般规程要求的内容外，还应注意以下几个问题：
（1）说明书的研究范围应按开采范围所在的水文地质单元或以构造为边界的地质块段来圈定，这有利于分析充水含水层的补给、径流和排泄条件以及充水含水层之间的水力联系，更便于水文地质勘探和疏水降压钻孔
的设计。
（2）说明书除应具备底板等高线图、剖面图等图件外，还应编制1:1000、1:2000或更大比例尺的有关带压开采的专门水文地质图，如等水压线图、煤层底板隔水层厚度图以及突水系数等值线图。根据等值线图，按突水临界值划分采区内具体的带压开采范围和降压开采范围及降压值，并根据降压范围结合巷道布置排水系统，设计放水降压钻孔和观测孔。在设计放水钻孔时，要根据降压漏斗的延展规律，布置在可获得最大效益的位置，以求以最少的钻孔数、最小的排水量来获得最大的经济效益。
六、掘进面探水钻孔设计及说明：
需要钻探的各个掘进头必须用专门的探水钻在掘进头进行钻探，钻探人员必须认真负责，一丝不苟，保证探眼数量和质量，顶板掘进头要探够六个眼：主眼三个，辅眼三个，底板掘进头要探够七个眼：主眼三个，辅眼四个。
主眼使用ZLJ-350A型煤矿坑道钻机进行钻探，钻孔直径60mm，探眼长度200米，可掘距离140米，保持60米超前距离。中主眼在掘进头距底板1.2米处正中向正前方探200米，左右主眼分别在距离中主眼两侧0.5米处向两侧偏1度探200米。
辅眼使用ZQJ-90/1.9气动架柱式钻机进行钻探，钻孔直径40mm，探眼长度50米，可掘距离20米，保持30米超前距离。左右辅眼在两侧煤帮中部向两侧偏10度探50米，另外掘进顶板巷道时在距中眼下方0.3米处向下偏5度探50米，在掘进底板巷道时在距中眼上分0.3米处沿掘进方向探50米，每隔10米要垂直向上打一钻眼进行探放水，了解其顶板情况和上分层积水情况。
（设计图附后）
六、回采工作面探水钻孔设计及说明：
回采工作面布置必须严格执行有采必探、先探后采、先治后采的原则，严格按探放水设计进行探放水，确保无水患威胁方可进行回采。
回采工作面探放水使用ZQJ-90/1.9气动架柱式钻机进行钻探，钻孔直径40mm，探眼长度50米，钻孔距离底板高度1.2米。首先工作面在准备初采前要在进、回风顺槽从停采线至开切眼每隔30米布置一个探眼，回采时从开切眼至停采线方向开始探眼，保证开切眼前方至少有两个探眼，依次类推，直至工作面回采结束。
探眼具体方位与角度为：回采上分层时沿开切水平垂直于两顺槽向回采煤块探眼；回采下分层时沿开切水平向上偏3度垂直于两顺槽向回采煤块探眼，必须保证探透上分层。
探放水总结报告 篇6
总 结 报 告
根据煤矿安全规程要求，为切实做好防治水工作，不给安全生产带来隐患，我矿对-50皮带运输巷前部进行了探放水。现将探放水情况总结如下：
一、探放水工作的基本情况：
1、受水威胁情况分析
-50皮带运输巷工作面，不涉及到积水巷道和老空问题。本矿区被第四系含水层覆盖，裂隙、断层较多，但隔水层隔水良好，断层、裂隙导水能力较弱，水文地质类型为中等。根据三维地震提供资料推测前方25米有断层，断层落差65米有导水可能，为了安全起见，根据“有疑必探”的探放水原则，决定在-50皮带运输巷828米处工作面前方以仰角3°打探放水钻孔。
2、排水设备配置
主水泵房设矿用排水泵三台，一台工作，一台备用，一台检修。水泵型号：MD85-45×7，排水量：85m/h；扬程315m，排水管管路长520m。
3、探放水工作设备配备情况
钻机型号：ZBY-650液压坑道钻机，可钻进深度为150米，钻杆直径42㎜、长度800mm，配备钻杆200根。
二、打钻过程实见及观测
10月19日打钻观测0m-5.6m见粉砂岩、5.6m-9.6m见泥岩、39.6m-20.8m见砂质泥岩、20.8m-21.6m见碳质泥岩、21.6m-22.4m见煤、20.4m-24.8m见碳质泥岩、25.6m见水，经容积法实测涌水量为0.69m³/h，停钻观测48小时后涌水量没有增加；
10月22日打钻取芯25.6m-31.2m，取芯见粗砂岩含砾石； 10月23日打钻观测31.2m-46.4m见粗砂岩含砾石。结论：-50皮带运输巷工作面于2013年10月19日8点班起三个班共完成钻探46.4米，推断前方25米处有断层，涌水量约0.69m³/h，如揭露断层涌水量可能增大，掘进施工前做好过断层的准备，打水仓、备足水泵、接排水管路，如发现水量加大及时报矿调度室，保证过断层的施工安全。
新兴煤矿探放水的实践与启示 篇7
探放水方案 (见图) :从二水平主运巷位置, 送一条58#半煤上山, 至该煤层预留防水煤柱的下边界, 落平, 停下。然后, 从三采区二水平回风上山再送一条上山岩巷, 与该头贯通, 构成通风系统。然后, 在上山岩巷适当位置掘钻机硐室, 打钻放水。
1 参数计算和施工准备
1.1 老空水量、水压和放水时间的计算A.老空水量。
按此式:Q积=∑Q采+∑Q巷, m3
式中:Q积-相互连通积水区总水量 (m3) ;∑Q采-相互连通采空区积水量之和 (m3) ;∑Q巷-连通采空区的各种巷道积水量之和 (m3) 。
经计算得:Q积=∑Q采+∑Q巷=93 830.4+18707.2=112 537.2 (m3)
B.老空水压。
式中P-老空水压 (m) ;H-开采垂深 (m) ;r-水的比重 (t/m3) 。
C.放水时间。
由单钻孔出水量:
其中C-流量系数, 取0.65;ω-钻孔流水断面积, m2。直径3英寸管与直径42mm钻杆断面积差为3×10-3m2;g-重力加速度, 9.81m/s2;H-钻孔出口处水头高度, m, 因泄水时水压是渐变低, 取最大水头的40%~60%, 取78.3m。
可知钻孔疏干水所需时间是:
t=Q积水/1 440q=112 537.2/1 140×4.6=21.5 (d)
1.2 隔离煤柱的宽度计算
式中B-煤柱下侧巷道最大跨度 (m) , 取3m;P-煤柱静水压力 (t/m2) ;σ-煤体许用抗张强度, 即σ允拉, 而:
其中εa-岩体与岩块之间极限强度差别系数 (裂隙系数) , 取0.75;f-岩石普氏系数, 58#为0.94;n-安全系数, 一般2~5, 取3。
考虑到该区域无明显地质构造, 隔离煤柱宽度取34m。
1.3 钻孔方位的确定
钻孔开口点与老空下巷预透点的连线, 是孔向。预透点在底板中心线上选取。开口点到预透点尽可能近。开口点的高度和方位必须适合坐钻机打钻。
经确定和计算, 真方位是9度, 倾角52°, 孔深35m。
1.4 钻具的选用和防堵
钻机选用鸡西煤矿机械厂MAZ-200型井下钻机, 钻头直径75mm, 钻杆直径42mm。钻机外形尺寸长1 450mm×宽900mm×高1 450mm。
1.5 套管及配套部件的制作
预计出水口的水压是:[ (153.6-14.5) +34sin24]m=153m水柱高, 即1.53MPa, 按规定必须设套管、三通阀门和止喷帽等一套控水装置。
A.制作套管。无缝钢管, 长1.2m, 直径4英寸 (φ104mm) ;距下端50mm处焊一圈能卡住组合式铁夹板不下窜的钢筋, 钢筋直径不小于15mm;下端焊法兰, 以便接排水三通。B.制作三通。长200mm, 直径同套管, 所焊接侧向管直径3英寸, 长150mm;三通口都焊有法兰, 一端能接套管, 另一端能接止喷帽, 侧向管能接限水闸阀筒体中部向上另焊一细管, 能接水压表。C.制作止喷帽。止喷帽的作用是, 通有钻杆又不允许渗水喷湿钻机, 以便可以重启动钻机。止喷帽既要有法兰与三通管相联, 本身还要有允许钻杆通过 (口径50mm) 的用螺丝紧固的两个相扣凹型槽盘。槽盘用来夹持止水密封垫。密封垫依次由铁垫+胶垫+铁垫+胶垫+铁垫组成。胶垫内径为φ41mm, 垫厚4mm;铁垫内径为φ43mm, 垫厚3mm。这种垫结构, 既能允许钻杆旋转微摆, 降低转动阻力, 又能止渗水。D.制作组合式铁夹板。它由两块长矩形铁板组合而成, 用所焊上的L50角铁和螺丝组合, 组合铁夹板四角各有一孔 (φ30mm) , 可穿四棵锚杆。锚杆用于往岩帮固定组合铁板, 组合铁板又卡住穿过的套管, 不致其受水压窜出。组合铁板每块长700mm×宽350mm×厚5mm。
1.6 测具的选用
选好打钻开口点, 然后用经纬仪测出精确坐标, 为防止开孔毁掉该点, 以哑尺方式把该点反到附近巷帮, 可用快硬水泥埋钉示之;中心方向也用经纬仪视点标到拱顶前后端, 同样埋钉。
埋套管和打钻, 用新铝质坡度规给套管和钻杆测倾角。该坡度规精度误差不大于20分, 35m之距系统正负误差不大于35×tg (20/60) =0.2m, 而从钻向看透点巷道底板, 宽达2.6×cos (90-52) =2m, 可见, 能满足给倾角精度要求。另外, 用它卡套管卡钻杆坡度非常方便, 且额外误差少。
1.7 制作封浆工具
由于套管很短, 可省去注浆泵, 只制作一只长把“平头勺”状推沙浆工具即可。该工具长1.4m, 头部以能推入底部间隙为宜。
1.8 其他准备
放水前, 走水路线上的水沟要清完, 各级水仓於泥要清净, 相关水泵要检修可靠。
2 施工顺序和要求
2.1 先掘接近积水区的通风巷, 留足设防水煤柱
从二水平主运巷掘58#半煤24°上山巷, 掘至防水煤柱宽度为34m下边界时, 落平, 再掘8m全岩平巷, 停下。然后, 从另一侧, 即从三采区回风上山掘全岩上山, 也为24°, 与上述所停独头贯通, 形成全压通风巷。需要注意的是, 58#煤属本矿所采, 有可靠的图纸资料, 但为了更安全, 从积水线外推110m设警戒线, 外推60m设探水线, 警戒措施是, 掘到预留煤柱35m位置之前, 一方面严防掘进过头或测量误差, 到位必停。另一方面, 班班必须注意观察工作面是否有地质构造和突水预兆, 有异常必须停工上报。探水措施是, 必须边探边掘, 但探眼范围不得进入预留防水煤柱, 以防破坏煤柱。一旦探水有渗水现象时不得拔钻, 马上撤人上报。
2.2 施工硐室
沿煤层打钻放水的缺点是, 高压之下, 甚至冲跨。另外, 在煤体内埋6m长套管, 套管太长, 费时费料, 一旦埋设的方位不够精准, 钻头容易打到顶底板, 造成别钻甚至作废。因此, 在上山岩巷内, 选择既坚硬又靠近老空下巷的白砂岩区域开凿钻机硐室。硐室尺寸以坐钻机, 检修钻机和接拆钻杆方便为准, 规格为长4.5m×宽3.0m×高3.2m。
2.3 掘预埋套管的岩石孔
以2.5倍套管直径, 开套管预埋岩孔。可直眼掏槽或大直径钻头钻制。这里采用了前种, 即打直密眼中部眼放小炮掏槽方式, 周边眼作导向不装药, 但孔口也要塞300mm长炮泥。一炮三检。
2.4 埋设套管
先装设组合铁板和套管找出锚杆眼位, 再卸下, 然后, 打锚杆眼安装锚杆, 接着, 往侧两个锚杆上安下半块铁板, 再搭上套管, 之后, 往套管和岩孔壁之间灌水泥砂浆, 重量配比1∶2.5的砂浆要拌匀不太稀, 这样铁板既能兜住沙浆, 沙浆又容易被推入深部孔洞。灌满后, 再安上半块铁板, 两板用螺丝上紧并夹紧套管, 继续灌, 灌满后, 上紧所有锚杆, 彻底挤紧挤实洞内沙浆, 待凝。灌浆时既要保证岩洞和套管之间无空洞, 还必须保证套筒方位正确, 要用中心线和坡度规随时校正。
2.5 打压试验
砼凝固到强后, 从钻机往套管内插入有钻头的钻杆, 上紧止水帽, 再用阀门封上泄水三通, 做打压实验。试验水压达153m×1.2倍=184m水柱高, 设施不渗水不变形, 试验合格。
2.6 开钻作业
始钻时, 顶钻不要用力, 钻深达100mm, 适当加力, 达3m以上时再正常加力, 要防止用力太大, 造成钻孔改向。
2.7 探透处理
一旦探透后, 钻具不撤, 老空水沿孔间隙下泄。因水压高, 流量大, 用三通水阀控制排放。一旦上口被煤岩渣堵塞, 可启动钻机来回疏通。
3 实际放水情况
实际放水23d, 计划放水一个月;共出现三次煤岩渣堵透点, 三次开钻都得到顺利疏通。做到了安全顺利放水。
4 几点启示
4.1 探水策略首先要正确
能在岩体硐室中进行集中探放水, 就不在煤巷中边探边掘, 尤其是高压水;能先疏干, 就不要顶着积水区进行探水和掘采。不然, 费力, 丢煤, 还极易发生透水事故。
4.2 设计施工要有可操作性
可操作性是指既能保证设计目的, 又便于施工。比如, 在中厚以下煤层中设套管进行边探边掘, 就不可行。因为在中厚煤层中打眼时, 短距之内就可能误打到煤层顶底板或构造岩石上, 造成夹钻无法前进, 得改变一次到多次倾角重打, 每次设套管探水失败后都得作废, 显然不具可行性。
4.3 设计思想必须周密
设计探水方案时, 必须充分预计施工和放水过程可能出现的不利。本案在设计时提前就考虑到这种方式下放水透点极可能堵孔, 使探放水取得了成功。
4.4 施工必须严格兑规
设计再周密科学, 施工走样, 探放水同样会面临失败。为了提高责任心, 责任明确, 在小班施工钻孔数量和质量上 (尤其是前进式超前探放水) , 班长和质量监督员必须在施工成果表格上共同签字。并且, 监管领导要经常抽查施工的真实性和准确性。做到双保险。
5 结语
本文所述探放水成功案例, 展现了一个完整的探放水实施过程, 是对探水有关规定和实际组织设计进行的完整实践, 对类似探水工作具有重要借鉴和启示意义。
隔离煤柱计算公式的选取和煤体抗张力的推定之依据, 参考了有关文献, 不承担再引用可能的风险。
参考文献
[1]国家安全生产监督管理总局.国家煤矿安全监察局.煤矿防治水规定[M].北京:煤炭工业出版社, 2009.
[2]国家安全生产监督管理总局宣传教育中心.矿井探放水工[M].徐州:矿业大学出版社, 2009.
[3]张荣立, 何国纬, 李铎.采矿工程设计手册[K].北京:煤炭工业出版社, 2013.
探放水方案 篇8
关键词:积水范围;瞬变电磁法;断层
中图分类号:TD743文献标识码:A文章编号:1000-8136(2009)21-0008-02
郑煤集团盛源煤业有限责任公司井田范围内及周边分布有许多地方煤矿采空区,该矿自身由地方煤矿改造,地方煤矿的采掘方式较随意,又缺乏准确的采掘资料,对矿井的生产设计造成较大困难。此外,许多地方煤矿采空区由于开采时间较长,存有大量积水,对矿井安全生产造成极大的威胁。井田范围内断层等构造的含导水情况也会对矿井的安全生产造成影响。查明矿区内地下水、地下水岩溶管道的分布特征、采空区积水情况,可以为矿井预防水患指导生产提供参考。应用TEM瞬变电磁法能很好地探测矿区范围内地下水异常情况。[1]
1瞬变电磁法勘探原理
瞬变电磁法简称TEM,利用不接地回线或磁偶极子(或接地线源电偶极子)向地下发射脉冲电磁波作为激发场源(“一次场”),脉冲电磁波结束以后,探测目标体在激发场(“一次场”)的作用下会产生感生涡流,可以利用专门仪器观测这种涡流产生的电磁场(“二次场”)的强弱、空间分布特性和时间特性。针对
一次脉冲信号所激发的二次场信号表示为
二次场信号与ρ3/4、t5/4成反比。早期信号反映浅部地层地质信息,晚期信号反映深部地层地质信息,时间的早晚与探测深度的深浅具有对应关系。通过观测和研究“二次场”的空间分布特性和时间特性,可以推测解译地层或地质目标体的几何和物性特征。
2在盛源煤矿探放水中的应用中取得的地质成果
2.1视电阻率(ρs)反映特征
6线、8线、10线ρs视电阻率可反应这三条测线剖面电性分布特征,横向上看浅部自小号点至大号点方向视电阻率越来越高,6线和8线无大的低阻异常区,6线在21～22号测点之间、8线在8～10号测点和17～18号测点之间有小异常分布,而10线在8～14号测点之间有一较强低阻异常,编号为异常1。
12、14、16线ρs视电阻率反映了这三条测线纵向上电性分布规律:F3断层附近有明显低阻异常分布(异常2),应该是断层带含导水所致。此外12测线8～11号测点之间也分布着低阻异常1,但较10线分布范围略小。
2.2平面图反映特征
图1反映了测区内二1煤层附近的电性分布特征。该层位主要异常区的电性分布特征与二1煤层上20 m相似,本层视电阻率值在29.0 Ω.m到89.9 Ω.m之间变化,平均视电阻率值为59.5 Ω.m,标准偏差为9.5,根据划分异常标准 ,56.3 Ω.m的区域为相对低阻异常区(虚线圈定区域)。
3评 价
3.1异常区评价
异常1在8线、10线和12测线ρs拟断面图上都有分布,且在10线和12线上分布范围大,异常强度也较强。对照采掘工程平面图,异常区域内无构造存在,也无已知采空区分布,但从异常的分布形态和分布特征看,符合采空区积水特点,应为采空区局部积水引起的低阻异常。
异常2、3分布范围不大,异常强度也较强,在视电阻率异常平面图上该异常位于F3断层附近,在ρs拟断面图上可以看的更为清楚,即异常3位于F3断层带上,但在14线上看异常有自浅部向深部贯通的趋势。此外,异常的核心部位在浅部,由于该区域煤层底板等高线不太清楚,所以不能确定浅部异常的性质,但从浅部异常的形态看,有断层破碎带和采空区局部积水的可能性。所以,异常2浅部异常可能是断层破碎带和采空区局部积水引起的,深部异常是断层带含导水引起的。
异常4、5、7,分布范围较小,异常强度较弱,由于该区域缺乏详细的地质资料,从异常的分布形态上判断该异常应为局部地层裂隙含水引起的。
异常6、8从断面图上看,该异常与F3断层有联系,异常6应为F3断层破碎带在浅部含水导致的。
异常9、10、11对照采掘工程平面图可以看到该异常正好位于21121和22030局部已知采空区范围内,且该区域无其他构造和岩性变化,说明是采空区积水引起的。
3.2采空区积水评价
异常1、异常2浅部从异常分布形态和分布特征上看有采空区积水的特征,即分布区域集中,异常强度较强等。但从采掘工程平面图上看,无已知采空区存在,众所周知,小煤矿的采掘无规律性,采掘资料也不详细,不能排除未掌握采空区积水的可能性。
3.3断层含导水性评价
本次TEM测区内仅有F3一条较大断层,此外在测区东南平行于60测线有一排小断层。异常2、异常3与F3断层有密切地联系,从异常在断层带的分布特征看应为断层裂隙破碎带含水。从各个异常在整个F3断层带的分布规律看,F3断层带含导水性在延伸方向和纵向上都是不均一的。
3.4测区水文地质条件初步综合评价
二1煤及其顶底板顺层切片中蓝色虚线圈定区域为重点水文异常区,淡蓝色虚线圈定区域为次级水文异常区,测区内除上之外的区域为一般水文区。重点水文异常区为测区内富水性较强的区域,为水害威胁区域,需要引起特别重视;次级水文异常区为测区内富水性相对较强区域,发生水害威胁的可能性较低,但也要引起重视;一般水文区的富水性一般,在生产中应注意顶底板的保护。
4结论与建议
异常1为采空区局部积水引起的低阻异常;异常2浅部异常可能是断层破碎带和采空区局部积水引起的,深部异常是断层带含导水引起的;异常3是由F3断层带上局部含水造成的。
本次电法资料反映的是水的静态特性,在巷道掘进或煤层开采时,必须考虑顶板冒落、底板破碎等扩大原有裂隙通道或增加新导水通道的可能性。为保证井下采煤生产的安全,建议加强采掘前矿井水文物探工作,特别是在生产场地接近异常部位时应边探边掘,随时观察记录水文地质条件变化情况,以便实施针对性更强和更有效的防治水技术措施。
参考文献
1 姚 馨、雷忠林.瞬变电磁法在煤矿水患区预测中的应用[J].中国煤炭地质,2008(4):67～68、77
2 宋卫东、陶祥忠.瞬变电磁技术在巷道掘进工作面超前探测的效果[J].煤矿机械,2008(7):159～160
The Application of TEM in Exploration and Dewate-ring in Shengyuan Coal
Liu Rui,Sun ShuLin,Wang Huaixin,Tang Xiaqin
Abstract: Coal Mine in Henan Province Baofeng Shengyuan used transient electromagnetic exploration to explore the scope and boundaries of catchment. Besides, we could learn about the water contain in fault. The application of TEM provides an important guide for the safety in instruction.