三采區(qū)二層探放水設(shè)計

1、三采區(qū)二層探放水設(shè)計技術(shù)科2014-6-16三采區(qū)二層探放水設(shè)計一、采區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)情況分析二煤層開采的充水含水層為第四系含水砂礫層、第三系官莊組礫巖、煤層頂?shù)装迳皫r及奧陶系石灰?guī)r含水層。其中，煤層頂?shù)装迳皫r為2煤層開采的直接充水含水層，其它均為間接充水含水層。依據(jù)現(xiàn)有資料及開采實(shí)踐，復(fù)采區(qū)2煤層開采的主要充水含水層為第三系官莊組礫巖及奧陶系石灰?guī)r含水層。1、1）第三系砂礫巖水文地質(zhì)特征礫石直徑0.011.0m，呈次棱角狀，鈣質(zhì)和紅色泥質(zhì)膠結(jié)，井田內(nèi)廣泛分布（僅局部地段不連續(xù)），局部山西組中厚煤層（2煤層、3煤層）被侵蝕。原禹村煤礦在1975年對礫巖下壓煤量進(jìn)行回收時，曾發(fā)生礫巖漏水（突水），最

2、大突水量126m3/h，三個月后降至24m3/h，半年后降至612m3/h。原禹村煤礦閉坑前，礫巖涌水量在66m3/h左右。九龍山煤礦自1993年建成投產(chǎn)以來，未曾發(fā)生過突水。原禹村2號井在開采2煤層時，曾經(jīng)在-200東翼運(yùn)輸巷打鉆探砂礫巖，結(jié)果顯示無水，說明局砂礫巖賦水性不均一，以靜儲量為主。2)奧灰水文地質(zhì)特征厚度800m左右，構(gòu)成煤系之基底，與上覆煤系地層呈假整合接觸。井田的東南西三面均有分布。該含水層巖溶發(fā)育，大量接受大氣降水補(bǔ)給，含水極其豐富。奧灰為承壓含水層，靜儲量大，在邊界留設(shè)足夠的防水煤柱的情況下，奧灰的補(bǔ)給較差，但其靜儲量大，水頭高，且上距草灰較近，略有斷層錯動，易與徐、草灰

3、發(fā)生水力聯(lián)系。根據(jù)原禹村礦五十年代地質(zhì)報告，奧灰含水層水文1號孔和2號孔單位涌水量為1.8052.455L/s.m，為強(qiáng)富水含水層。原禹村2號井在開采2煤層時，曾經(jīng)打鉆揭露奧灰，水壓約2.4Mpa，另礦井在井田南部曾經(jīng)兩次揭露奧灰，其中一水井奧灰水壓約2Mpa，水量約200m3/h。也說明在復(fù)采區(qū)范圍內(nèi)奧灰富水性較好。2、充水通道礦井充水通道是連接充水水源與礦井之間的通道，它是礦井充水因素中最關(guān)鍵，也是最難以準(zhǔn)確認(rèn)識的因素。據(jù)統(tǒng)計，超過70%的突水是因?yàn)閷Τ渌ǖ赖恼J(rèn)識不清，因此，在突水預(yù)測預(yù)報中，對于充水通道的分析和研究具有非常重要的作用。根據(jù)分析，2煤層復(fù)采過程中可能的充水通道為頂板導(dǎo)水裂

4、隙帶、底板采動破壞帶、導(dǎo)水?dāng)鄬雍突鶐r風(fēng)化帶裂隙（第三系砂礫巖富水性及侵蝕接觸帶）。（1）煤層頂、底板采動導(dǎo)水裂隙帶煤層在天然狀態(tài)下與周圍巖層相接觸，并保持其應(yīng)力平衡狀態(tài)。當(dāng)煤層在采掘活動的作用下，周圍的巖層失去支承而逐漸移動、彎曲和破壞，原始應(yīng)力狀態(tài)亦隨之發(fā)生變化。隨著采掘活動的不斷進(jìn)行、圍巖的移動，變形和破壞不斷由采場向外、向上和向下擴(kuò)展，導(dǎo)致頂板、底板和煤壁的破壞，在采場周圍形成破壞帶或人工充水通道。當(dāng)其波及充水水源時，就會發(fā)生頂板突水、底板突水。破壞帶的形成和規(guī)模大小及其對礦井充水的影響，決定于采場及周圍的地質(zhì)、水文地質(zhì)因素，如斷裂構(gòu)造的存在將增加頂?shù)装宀蓜恿严兜漠a(chǎn)生。（2）導(dǎo)水?dāng)鄬?）

5、斷層破碎帶由斷裂構(gòu)造形成的斷層破碎帶，往往具有良好的透水性，會形成礦井充水的良好通道。研究表明，斷層及其構(gòu)造帶是礦井突水的主因及控制因素，斷層及其構(gòu)造帶易于突水的主要原因有以下幾點(diǎn)：斷層帶巖體的阻水強(qiáng)度一般比正常巖體小310倍。充填物越軟，強(qiáng)度就越低。斷層帶附近地應(yīng)力值也低，因此阻水能力也較低。斷層的存在改變了地應(yīng)力場的方向與大小，使得原巖應(yīng)力值降低。正是由于斷裂帶中原巖應(yīng)力值的降低，使得承壓水的壓力有可能大于最小主應(yīng)力而使裂隙帶的裂隙開裂，承壓水沿其向上導(dǎo)升而突水。斷層帶的存在，提供了突水途徑。斷層帶內(nèi)裂隙比較發(fā)育，巖體破碎，給承壓水的導(dǎo)升和斷層構(gòu)造帶內(nèi)的裂隙開裂制造了空間。此外，斷層帶中的

6、充填物多為膠結(jié)不緊密的泥質(zhì)、炭質(zhì)膠結(jié)，在承壓水的長期作用下被軟化、掏空和溶蝕，降低了有效隔水層的厚度，給突水造成了有利條件。回采工作面底板巖體中存在斷層時，底板的采動破壞深度增大。根據(jù)探測，斷層破碎巖體的導(dǎo)水裂隙帶深度是正常巖體的2倍左右，由此可見斷層對底板的影響范圍較大。斷層受到礦山壓力的作用，斷層活化程度增大，斷面延展性增大，斷層兩盤作剪切錯動，斷層帶再擴(kuò)展，破碎帶的導(dǎo)水性增強(qiáng)，尤其是當(dāng)斷層傾角同最大膨脹線相吻合時，突水最容易發(fā)生。2）復(fù)采區(qū)采動范圍內(nèi)斷層含導(dǎo)水性根據(jù)山東高佐礦業(yè)集團(tuán)公司九龍山煤礦礦井水文地質(zhì)類型劃分報告，對區(qū)內(nèi)斷層含導(dǎo)水性評價如下：F24斷層落差500800m，使井田內(nèi)煤

7、系地層與井田外奧灰直接接觸。奧灰厚度800余米，含水十分豐富。原禹村煤礦井上、下鉆探均證實(shí)F24斷層是良好的導(dǎo)水?dāng)鄬?。F31斷層位于井田北部，與F24平行，間距在50100m左右，3煤層開拓巷道揭露其斷層面，斷層局部導(dǎo)水。2煤層開采時的含導(dǎo)水性需進(jìn)一步查清。（3）第三系砂礫巖侵蝕接觸帶原禹村煤礦在1975年對礫巖下壓煤量進(jìn)行回收時，曾發(fā)生礫巖漏水（突水），最大突水量126m3/h，三個月后降至24m3/h，半年后降至612m3/h。九龍山煤礦自1993年建成投產(chǎn)以來，未曾發(fā)生過突水。原禹村2號井在開采2煤層時，曾經(jīng)在-200東翼運(yùn)輸巷打鉆探砂礫巖，結(jié)果顯示無水，現(xiàn)有資料顯示砂礫巖侵蝕接觸帶的導(dǎo)

8、水性不好。（4）陷落柱及其導(dǎo)水性九龍山煤礦的煤系基底是巨厚的奧陶系石灰?guī)r，裂隙巖溶均較發(fā)育，具備形成巖溶陷落柱的地質(zhì)條件，但目前尚未發(fā)現(xiàn)巖溶陷落柱。根據(jù)兄弟礦井開采實(shí)踐證明，揭露巖溶陷落柱，往往會造成礦井出(突)水，對礦井生產(chǎn)構(gòu)成威脅。由于陷落柱內(nèi)巖石破碎，具有相對較好的滲透性，是奧灰水向上運(yùn)動的良好通道，它可溝通開采煤層與奧灰含水層的水力聯(lián)系，當(dāng)井巷揭露陷落柱時易引起奧灰水進(jìn)入礦井，使礦井涌水量猛增，嚴(yán)重時可造成淹井事故。應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對巖溶陷落柱的探測工作，采取必要的防范措施，確保礦井生產(chǎn)安全。3、對三采區(qū)施工造成威脅的主要為老空積水。二、探放水設(shè)計根據(jù)煤礦防治水規(guī)定“預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后

9、掘、先治后采”的方針，三采區(qū)每個掘進(jìn)工作面施工時必須進(jìn)行探放水。1、探水鉆孔布置及鉆孔設(shè)計每個工作面設(shè)計探水鉆孔3個,呈扇形布置，1#鉆孔方位與巷道一致，2#鉆孔方位向左偏15°，3#鉆孔向右偏15°，傾角與巷道一致，鉆孔設(shè)計深度60m，允許掘進(jìn)30m。根據(jù)煤礦防治水規(guī)定進(jìn)行超前鉆探，以探測巷道前方是否存在老空積水。2、鉆探施工的技術(shù)要求 （1）開孔用直徑108mm鉆桿鉆進(jìn)10m后，將孔內(nèi)沖洗干凈，用注漿機(jī)注入水泥漿，將預(yù)先準(zhǔn)備好的直徑89mm套管（末端應(yīng)塞一木塞，長度10m）（2）水灰比，水：水泥0.6：1的水泥漿進(jìn)行套管壁后注漿，待72小時水泥凝固后，開始掃孔至孔底進(jìn)行

10、耐壓試驗(yàn)，孔口壓力達(dá)2MPa，30分鐘無泄壓現(xiàn)象為合格，（鉆孔標(biāo)高為-186.24m，地面標(biāo)高為+147.7m）。（3）耐壓試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)收合格后安裝好法蘭盤，并準(zhǔn)備好防水閘閥（抗耐壓4MPa以上）做好防突水準(zhǔn)備，并安裝水壓表，并在以后的鉆進(jìn)中，避免損壞孔口管和孔口閘閥。 （4）止水套管的接頭必須用棉、嚴(yán)加密封，防止漏水。（5）下套管遇阻時，禁止猛墩套管。（6）耐壓試驗(yàn)必須由鉆探隊(duì)，礦技術(shù)人員現(xiàn)場監(jiān)督，符合標(biāo)準(zhǔn)，填寫耐壓試驗(yàn)驗(yàn)收表。（7）改用直徑75mm鉆桿鉆進(jìn)直至終孔。3、鉆探前準(zhǔn)備工作鉆機(jī)四角必須采用18mm螺紋錨桿錨固牢固。施工探水鉆孔前，必須將巷道水溝全部清挖一遍，保證水溝暢通。水泵接好電源

11、，排水管路連接良好，以備礫巖水泄出及時外排。鉆探前機(jī)電工區(qū)必須在迎頭水窩處安設(shè)兩臺60m3/h水泵，管線長度不少于200m。三、安全技術(shù)措施1、施工前，必須將鉆場周圍的浮煤、浮矸清理干凈，加固好鉆場周圍的巷道支護(hù)，并在工作面迎頭打好堅固的立柱和欄板。2、鉆機(jī)安裝要穩(wěn)妥牢固，機(jī)臺木要捆實(shí)打牢，并在打鉆地點(diǎn)安設(shè)可直通調(diào)度室的專用防爆電話。3、鉆孔的孔位、方位由技術(shù)科和探水人員在施工前按本設(shè)計現(xiàn)場標(biāo)定，不得擅自更改。4、施工前有關(guān)單位和鉆探人員進(jìn)行現(xiàn)場驗(yàn)收（包括鉆場頂板、兩幫支護(hù)，鉆具安裝，鉆具、水泵、材料準(zhǔn)備，疏水通道的清挖），驗(yàn)收合格后方可開鉆。5、工作人員每次到現(xiàn)場，首先要檢查頂板及周圍巖石情

12、況，發(fā)現(xiàn)不安全隱患應(yīng)及時排除，開鉆前一定要注意觀察現(xiàn)場鉆機(jī)的加固情況，防止鉆機(jī)振動過大造成機(jī)械事故。6、啟動開關(guān)時，要精力集中，做到手不離按鈕，眼不離鉆機(jī)，隨時聽從司機(jī)命令，準(zhǔn)確及時啟動、關(guān)閉開關(guān)，防止意外事故發(fā)生。7、鉆探人員要穿戴整齊、利落，衣襟、袖口、褲腳必須扎緊，安全帽、礦燈、瓦檢儀、自救器配帶齊全。8、嚴(yán)禁私自拆卸電器設(shè)備，如有故障或有機(jī)件損壞，請機(jī)電維修人員處理，以免發(fā)生觸電事故。9、通風(fēng)工區(qū)合理調(diào)節(jié)風(fēng)量，確保探放水地點(diǎn)有足夠的新鮮風(fēng)量。專職瓦斯檢查員現(xiàn)場盯班，監(jiān)測瓦斯?jié)舛龋咚節(jié)舛瘸迺r，必須立即匯報，并采取積極措施進(jìn)行處理，否則必須停電停機(jī)撤人。10、鉆孔竣工后，應(yīng)在機(jī)長指揮下

13、，做好各種善后處理工作。其中包括：鉆機(jī)的撤除、搬遷、檢修、存放；鉆桿及接頭的更換；鉆孔質(zhì)量驗(yàn)收和封孔；場地中臟雜物的清理及有關(guān)資料的移交等，為下次施工做好各種準(zhǔn)備工作。11、機(jī)電科各單位要做好供電排水服務(wù)工作，負(fù)責(zé)排水管路的安裝，并檢查管路的完好情況，確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不得因排水不暢、管路漏水導(dǎo)致水淹現(xiàn)象的發(fā)生。12、禁止用手、腳或其它工具直接制動機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)部分。13、鉆機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，所有鉆探人員不準(zhǔn)在鉆機(jī)后逗留，以免鉆透老空后鉆桿沖出傷人。14、在運(yùn)送鉆機(jī)途中（特別是在鉆場附近），所有抬鉆人員一定要配合好，抓牢站穩(wěn)，以防發(fā)生意外事故。15、鉆進(jìn)時采用注水鉆進(jìn)，必須保證足夠水量。16、鉆進(jìn)10m后安

14、設(shè)閥門、壓力表，以備出水時測定水壓和控制水壓、水量下套管時，應(yīng)下在堅硬完整的巖層中，套管壁厚、下置深度、固結(jié)方法及耐壓試驗(yàn)，必須符合設(shè)計要求。所下套管孔口設(shè)鐵卡，進(jìn)行加固，孔口配有法蘭盤。套管固結(jié)后，必須進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)應(yīng)保持設(shè)計壓力30分鐘以上，以套管不松動、不漏水為合格，然后安裝止水閘閥（大于等于4.0 Mpa）。止水套管的接頭必須用棉、麻或鉛絲嚴(yán)加密封，防止漏水。下套管遇阻時，禁止猛墩套管。耐壓試驗(yàn)必須由施工單位及技術(shù)人員現(xiàn)場監(jiān)督，符合標(biāo)準(zhǔn)后，填寫耐壓試驗(yàn)驗(yàn)收表。17、在鉆進(jìn)過程中要注意孔內(nèi)情況，如發(fā)現(xiàn)來壓、見水或頂鉆、水壓突然增大等情況時，及時停鉆并匯報有關(guān)部門，不得擅自提鉆。18、

15、提鉆前丈量余尺、進(jìn)尺，下鉆前認(rèn)真檢查鉆具設(shè)備，做到及時全面地記錄各種資料。19、在鉆進(jìn)過程中，操作要穩(wěn)，不得猛剎、猛放，不得超負(fù)荷工作，同時注意控制閘閥是否松動，如有松動及時處理。20、地質(zhì)技術(shù)員、安監(jiān)員要分三班現(xiàn)場盯班，進(jìn)行有效的技術(shù)指導(dǎo)與監(jiān)督，并收集相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)問題及時處理并報告調(diào)度室，以保證探放水工作的安全進(jìn)行。21、全體探放水人員必須熟悉探放水設(shè)計和措施及避水災(zāi)路線，并經(jīng)學(xué)習(xí)考試合格后方可施工22、一但發(fā)生突水或造成其它危害時，所有人員必須按避災(zāi)路線進(jìn)行撤離，并通知受威脅區(qū)域人員安全撤離。23、放水過程中，排水工要用便攜式檢儀隨時檢測瓦斯，調(diào)節(jié)控制閥門，減少有害氣體逸出量，放空水后，水文地質(zhì)技術(shù)人員及瓦檢員要觀測有害氣體壓力，確定無老空水逸出時，關(guān)閉閥門，不經(jīng)總工批準(zhǔn)，嚴(yán)禁任何人開啟閥門，防止有害氣體逸出。24、機(jī)電工區(qū)在打鉆前檢查供電設(shè)施的完好情況，確保在打鉆及放水期間正常供電，不經(jīng)總工