井下探放水技術規(guī)定

1、附件一 井下探放老空水技術要求1.老空水探放原則 對于采掘工作面受老空水害影響的礦井，應當堅持“預測預報、探掘分離、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原則進行探放水。除了要遵循上述原則外，探放老空水還應遵循以下具體原則：（1）主動探放的原則。當老空區(qū)上方（地面或井下）不存在重要建筑物、老空水與地表水體及煤系含水層水力聯(lián)系不密切，老空積水體壓覆的大量煤炭資源急待開采時，應采取主動探放原則，將該部分老空區(qū)積水疏干，以徹底解除水患。（2）先隔離后探放的原則。包括兩種情況：一是老空區(qū)水與地表水有密切水力聯(lián)系，接受降水和地表水補給；或老空區(qū)的積水量大，不易疏干。為避免礦井增加長期排水費用，應先設法隔斷老空

2、積水補給源或減少老空區(qū)補給水量，然后再進行探放水。二是煤層松散或節(jié)理發(fā)育，采掘工作已鄰近積水區(qū)，直接探放水有安全隱患時，應先修筑隔水墻，并預埋套管，在墻外進行探放水。如果隔斷老空區(qū)補給水源有困難而無法進行有效的疏放，必須留設防水煤(巖)柱，與生產(chǎn)區(qū)隔開，待條件成熟后再進行處理。（3）先降壓后探放的原則。對水量大、水壓高的老空積水區(qū)，3應本著從高處向低處分段、逐步探放的原則，降低老空區(qū)水壓；或先從煤層頂?shù)装鍘r層打放水鉆孔，把水壓降至安全值后，然后再沿煤層打探水鉆孔。（4）先堵后探放的原則。當老空區(qū)積水與強含水層水或其他水體存在密切的水力聯(lián)系，且補給量較大時，應先封堵老空水與其他水體的水力聯(lián)系通道

3、，然后再進行探放水。2.老空水“三線”當采掘工作面接近老空積水區(qū)時，為防止老空水透水，確保采掘工作和人身安全，需將老空積水區(qū)的積水范圍、水位標高、積水量等資料填繪在采掘工程圖上。經(jīng)過分析劃出三條界線，即積水線、探水線、和警戒線，簡稱“三線”（圖1）。圖1積水線、探水線和警戒線示意圖1積水線（采空邊界）；2探水線；3警戒線積水線：即老空區(qū)、小窯采空區(qū)的積水范圍。是根據(jù)地質(zhì)調(diào)查、物探、鉆探等探查結(jié)果圈定的老空積水邊界線。 探水線：根據(jù)積水區(qū)的位置、范圍、地質(zhì)及水文地質(zhì)條件及4其資料可靠程度、采空區(qū)和巷道受礦山壓力破壞情況等因素確定。具體有如下規(guī)定：（1）探水線應根據(jù)積水區(qū)的位置、范圍、水文地質(zhì)條件

4、及其資料的可靠程度，以及采空區(qū)、巷道受礦山壓力的破壞情況等因素確定。（2）對本礦開采所造成的老空、老巷、水窩等積水區(qū)，其邊界位置準確，水壓不超過1MPa，探水線至積水線的最小距離為:在煤層中不得少于30m，在巖層中不得少于20m。（3）對本礦井的積水區(qū)，雖有圖紙資料，但不能確定積水邊界時，探水線至推斷的積水線的最小距離不得少于60m。（4）對有圖紙資料可查的老窯，探水線至老窯邊界的最小距離不得少于60m。對沒有圖紙資料可查的老窯，可根據(jù)本礦井已了解到的小窯開采最低水平，作為預測的可疑區(qū)，必要時可先進行物探控制可疑區(qū)，再由可疑區(qū)向外推100m作為探水線。警戒線：圖紙資料可靠的由探水線外推不少于3

5、0m作為警戒線；有一定圖紙資料參考的外推不少于50m作為警戒線，資料依靠調(diào)查分析判斷的外推不少于80m作為警戒線。3.探放水設計探水前必須編制探放水設計，探放水結(jié)束后，必須有探放水工作總結(jié)。探放水設計編制內(nèi)容包括：（1）探放水區(qū)老空積水情況。包括老空積水范圍、積水量、水頭高度（水壓）、補給量，老空與上、下采空區(qū)、相鄰積水區(qū)、5地表河流、建筑物及斷層構造的關系，積水區(qū)與含煤地層及上下含水層的水力聯(lián)系等，確定探水線。（2）探放水區(qū)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件。（3）探放水區(qū)巷道的布置、施工次序、規(guī)格和支護形式等。（4）探放水鉆孔組數(shù)、個數(shù)、孔徑、方位、傾角、深度，套管長度、壁厚，施工技術要求及采用的超前距與

6、幫距。（5）探放水施工設備、鉆具等。（6）探放水施工安全技術措施。包括鉆機運輸安裝、鉆探操作的安全措施、受老空水等威脅地區(qū)信號聯(lián)系和避災路線的確定、施工現(xiàn)場的通風措施和瓦斯檢查制度、鉆孔放水措施、通訊方法和工具、機電管理及避災路線等。（7）防排水設施，如水閘門、水閘墻及水倉、水泵、管路和水溝等，排水系統(tǒng)能力、排水設備的維護、泄水線路的清理制度等。（8）施工工程圖紙：老空水體位置、老空積水區(qū)與現(xiàn)采掘工作面的關系圖、探放水鉆孔布置的平面圖、剖面圖及鉆孔施工位置圖、避災路線圖等。（9）其他應在探放水設計中明確的內(nèi)容。4.探放老空水的內(nèi)容和要求4.1施工準備1）探放水前的檢查工作（1）檢查排水系統(tǒng)。準

7、備或清理好水溝、水倉；檢查排水管路、排水泵及電動機，確保排水系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，達到設計的最大排水能力。6（2）檢查瓦斯。礦井必須按管理制度定時進行瓦斯檢查，瓦斯?jié)舛瘸^安全規(guī)定時應停止工作，及時加強通風。（3）檢查支護情況。礦井井下探放水施工巷道現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)有松動或破損的支護要及時修整或更換，并仔細檢查幫頂是否背好。（4）檢查煤壁。礦井井下探放水施工現(xiàn)場的煤壁有松軟或膨脹等現(xiàn)象時，要及時處理，閉緊填實，必要時可打上木垛，防止水流沖垮煤壁，造成事故。（5）檢查避災路線。礦井井下探放水施工過程中，設計的避災路線內(nèi)不許有煤炭、木料、煤車等阻塞，要時刻保證暢通無阻。2）探放水前的準備工作安裝鉆機探水前，必須遵

8、守以下規(guī)定：（1）加強鉆孔附近的巷道支護，并在工作面迎頭打好堅固的立柱和攔板。在探水地點應備用一定數(shù)量的坑木、麻袋、木塞、木板、黃泥、棉線、鋸和斧等，以便探放水過程中意外出水或鉆孔水壓突然增大時及時處理。（2）清理巷道，挖好排水溝。探水鉆孔位于巷道低洼處時，配備與探放水量相適應的排水設備；（3）在打鉆地點或其附近安設專用電話；（4）依據(jù)設計，確定探水孔位置時，由測量人員進行標定。負責探放水工作的人員親臨現(xiàn)場，共同確定鉆孔的方位、傾角、深度和鉆孔數(shù)量；（5）在預計水壓大于0.1MPa的地點探水時，必須預先固結(jié)套管。套管口安裝閘閥，套管深度在探放水設計中規(guī)定。預先開7掘安全躲避硐，制定包括撤人的避

9、災路線等安全措施，并使每個作業(yè)人員了解和掌握；（6）鉆孔內(nèi)水壓大于1.5MPa時，采用反壓和有防噴裝置的方法鉆進，并制定防止孔口管和煤（巖）壁突然鼓出的措施。4.2老空水積水量估算 或 式中：W老空積水量，m3； M采厚，m； a老空走向長度，m； h老空垂高，m； F老空區(qū)水平面積，m2；煤層傾角，（°）； K老空的充水系數(shù)，一般老空區(qū)取0.3-0.5，煤巷取0.5-0.8，巖巷取0.8-1.0。4.3探水線內(nèi)鉆孔布置1）超前距、允許掘進距離、幫距和密度的確定（圖2）。 圖2 探水鉆孔的超前距、幫距和允許掘進距離示意圖8探放老空水超前距、幫距需滿足前述規(guī)定，另外也可按以下公式計算確

10、定。（1）超前距 按下式計算： a=0.5AL 式中：a 超前距（或幫距），m；A 安全系數(shù)，一般取25；L 巷道的跨度（寬或高取其大者），m；P 水頭壓力，MPa；Kp煤的抗張強度，MPa，可由試驗測定。一般采用0.21.4MPa，在無實測資料時可供參考。（2）允許掘進距離 指經(jīng)探水后，證實無水害威脅，可以安全掘進的長度。 （3）幫距指扇形布置的最外側(cè)探水孔所控制的范圍與巷道幫的距離，其值一般應與超前距相同，有時可略比超前距小1-2m。 （4）鉆孔密度（孔間距） 指到允許掘進距離的終點處的探水鉆孔之間的間距。間距的大小視具體情況而定，一般不得超過3m。2）探水鉆孔布置方式。（1）針對三線管理

11、規(guī)定中“警戒線、探水線、積水線”不同范圍內(nèi)的鉆孔設計原則，因水患威脅不同，結(jié)合現(xiàn)場的可操作性和實際經(jīng)濟效果等綜合因素考慮，應分三種情況進行分別設計。9探水鉆孔的布置方式、數(shù)量和夾角大小可參見表1。 在警戒線圈定以外區(qū)域，按照掘進鉆探“有掘必探”工作要求，實行基本鉆探方式。 薄煤層：設計鉆孔成扇形布置，按照超前距離控制至少30m，幫距控制至少20m的要求，探放水鉆孔布置按照至少3個進行設計。 厚煤層：設計鉆孔成扇形布置，按照超前距離控制至少30m，幫距控制至少20m的要求，探放水鉆孔布置按照至少4個進行設計。即在薄煤層鉆孔設計基礎上，在垂直方向上增加1個鉆孔。 在警戒線以內(nèi)、探水線以外的過渡區(qū)域

12、，應按照資料掌握的可靠程度，結(jié)合地面、井下物探成果，針對性的進行鉆孔方案設計，原則上要比情況1方案設計鉆孔數(shù)多、比情況3方案設計鉆孔數(shù)少，應按照山西省掘進鉆探“有掘必探”工作要求，實行有針對性的鉆探方式。參考方案（以鉆孔設計60m為例）。 薄煤層：煤層賦存方向應至少應布置5個探放水鉆孔（見圖1）。圖110 厚煤層：應至少布置8個探放水鉆孔，煤層賦存方向布置5個孔，垂直方向的前進方向布置3個孔。巷道沿煤層頂板正常掘進時，3個垂直方向鉆孔應探至煤層底板（見圖2）；巷道沿煤層底板正常掘進時，3個垂直方向鉆孔應探至煤層頂板（見圖3）。圖 2圖 311 在探水線以內(nèi)區(qū)域，按照探放老空水管理工作要求進行鉆

13、孔設計，一般在終孔位置處橫向鉆孔間距不得超過3m，縱向孔間距不得超過1.5m。1213表1 探水鉆孔布置方式煤層厚薄探水孔布置方式孔 數(shù)鉆孔水平夾角鉆孔傾角薄煤層鉆孔呈扇形布置，布置在巷道前方在警戒線圈定以外區(qū)域，實行基本鉆探方式一般水平布置3個鉆孔。按地層產(chǎn)狀換算而定在警戒線以內(nèi)、探水線以外的過渡區(qū)域，適當加密鉆孔布置一般水平布置5-7個鉆孔。分大夾角與小夾角兩種，前者鉆孔夾角715°后者13°，視小窯老空的規(guī)模而定。老空規(guī)模大取大夾角，反之，取小夾角在探水線以內(nèi)區(qū)域，一般在終孔位置處橫向鉆孔間距不得超過3m，縱向孔間距不得超過1.5m。厚煤 層鉆孔在水平及垂向方向上呈扇

14、形布置，布置在巷道前方在警戒線圈定以外區(qū)域，實行基本鉆探方式一般布置4個孔，按照巷道沿頂?shù)装寰蜻M方式，分別有一個鉆孔探至煤層頂、底板分大夾角與小夾角兩種，前者鉆孔夾角715°后者13°，視小窯老空的規(guī)模而定。老空規(guī)模大取大夾角，反之，取小夾角按地層產(chǎn)狀換算而定在警戒線以內(nèi)、探水線以外的過渡區(qū)域，適當加密鉆孔布置一般布置8孔，分別有3個鉆孔探至煤層頂、底板在探水線以內(nèi)區(qū)域，一般在終孔位置處橫向鉆孔間距不得超過3m，縱向孔間距不得超過1.5m。14（2）在水壓高、水量大或煤層松軟、節(jié)理裂隙發(fā)育的情況下，煤層中打鉆不安全，應采用隔離式探水。隔離式探水有三種類型，其使用條件及鉆孔布

15、置參考表2。 表2 隔離式探水類型及使用條件探水類型使 用 條 件鉆孔布置示意圖說 明專門探水石門探水積水區(qū)水壓高（水頭>100m），水量大、附近又無巷道可以利用時，由煤層向巖層中掘石門并應使石門與積水煤層之間距離不小于20m應選擇安全、經(jīng)濟、合理的位置施工放水石門墻外探水煤層松散或節(jié)理發(fā)育，采掘工作已鄰近積水區(qū)時，應先修筑隔水墻，并預埋套管，在墻外進行探放水水閘墻上預埋孔口管，其孔口安全裝置經(jīng)試壓達到設計要求后，再探放水隔層探水煤層間距大于20m，相鄰煤層又有探水和排水條件時，可于相鄰煤層的巷道內(nèi)向上方打探水孔必須埋好孔口安全裝置，放水后應注意鉆孔堵塞，防止重新積水注：在開采煤層群而導

16、致多煤層重疊積水時，也可以從地面向預測積水區(qū)下邊界打探水孔，將積水串聯(lián)，同時放出。（3）探放水應采用深孔、中深孔和淺孔相結(jié)合的方式（見圖3）。每次探放水應打三個深孔（中眼和兩個外斜眼），只要不脫離煤層應盡量打深。由于外斜眼深度大，控制的幫距也大，可保繼續(xù)探水掘進時安全。中深孔布置在三個深孔之間或外斜眼外側(cè)，孔深要滿足超前距、幫距和孔間距的要求。薄煤層探水時，鉆孔先穿過煤層至頂?shù)装?，然后布置淺孔沿煤層鉆進，鉆孔深度根據(jù)需要確定。15厚煤層或急傾斜煤層的探放水鉆孔，不僅平面上布置成扇形，剖面上也應布置成扇形，以防漏掉老空巷道。圖3 深孔、中深孔和淺孔相結(jié)合探放水示意圖1-深孔；2-中深孔；3-淺孔

17、 A1、A2-第一、第二次超前距；B1-幫距；C1、C2-第一、第二次孔間距；D1、D2-第一、第二次允許掘進距離。3）孔口安全裝置放水鉆孔都必須使用孔口安全裝置，其施工和安裝程序如下：（1）選擇煤、巖層堅硬完整的地段開孔，孔徑應比孔口管直徑大12級，鉆至預定深度（視水壓高低和煤巖層強度而定）后，將孔內(nèi)沖洗干凈。（2）向孔內(nèi)注入水泥漿，將預先準備好的孔口管（末端應塞以木塞）放入孔內(nèi)，待水泥漿凝結(jié)后，即可在孔口管內(nèi)鉆進。另一種方法是將孔口管插入孔內(nèi)后，在孔口用水玻璃和水泥將孔口管固定并封死，在管的上方另留一個小管，而后從孔口管內(nèi)向四周壓入水泥漿，開始從小管跑出空氣和水，待跑出濃水泥漿時即將小管封

18、死，繼續(xù)向孔口管內(nèi)壓入水泥漿，至一定壓力后停止注16漿，關閉孔口管閘閥，待水泥漿凝固，如圖4。圖4 探放水孔孔口管安裝示意圖（3）水泥漿固結(jié)不小于48小時后掃孔，待深度達到原孔深后，向孔內(nèi)壓水，試驗壓力大于孔口管末端承受靜水壓力的1.52倍，孔口管牢固不動，周圍沒有滲漏水現(xiàn)象，說明合乎要求，否則重新注漿加固。（4）為了安全目的，還應在孔口管上安裝水壓表、閘閥等。完整的探放水孔孔口管安全裝置如圖5。圖5 探放高壓水的孔口安全裝置示意圖（水壓大于1.0MPa時用）1-孔口管；2-肋骨片（間距120°繞套管焊接）；3-孔口止水麻線（內(nèi)扎風鉆用水針）；4-水針；5-法蘭盤；6-三通；7-壓力

19、表三通；8-泄水閘；9-錨桿。17（5）對水壓高于1.0MPa、且水量較大的積水或強含水層進行探放水時，孔口應安裝防噴逆止閥，以免高壓水頂出鉆桿，噴出碎石傷人，如圖6。圖6 防噴逆止閥安裝示意圖1-孔口管加壓螺栓；2-孔口立柱；3-固定管卡；4-鉆頭；5-巖芯管；6-42mm鉆桿；7-防噴立柱；8-擋水板；9-逆止閥固定盤；10-彈簧架；11-彈簧；12-輪軸；13-偏心輪；14-制動手把；15-制動卡瓦。安裝防噴逆止閥時應注意：防噴立柱必須切實打牢，它與防噴擋水板用螺釘固定，擋水板上留有鉆桿通過的圓孔；逆止閥固定盤與擋板用固定螺釘連接；在打傾斜孔時，逆止閥固定盤與擋板之間有不同的夾角，可用木

20、楔夾緊；打水平孔時二者重疊（夾角為零）固定；打垂直孔時可直接與孔口水門法蘭盤連接；孔內(nèi)遇高壓水強烈外噴并頂鉆時，用逆止閥制動手把控制鉆桿18徐徐退出拆卸。當巖芯管離開孔口閘閥后，立即關閉孔口閘閥，讓高壓水沿三通泄水閥噴向安全地點；當積水為PH值<5的酸性水放水時間又較長時，孔口安全裝置應涂敷防腐漆或瀝青，以防腐蝕；必要時用銅或不銹鋼材料制造孔口安全裝置。 4）放水鉆孔孔徑及孔數(shù)的確定。 （1）鉆孔孔徑放水鉆孔終孔孔徑應根據(jù)煤層的堅硬程度，放水孔深度等因素確定。如煤層堅硬系數(shù)較大，鉆孔較深，可選用稍大一點的孔徑；反之，則選較小孔徑。在生產(chǎn)實踐中常采用的孔徑為54mm， 60mm，75mm，

21、一般不超過75mm，以免因流速過高，沖垮煤柱。（2）鉆孔孔數(shù)的確定A.單孔出水量估算：q=3600C· 式中：q單孔出水量，m3/h； C流量系數(shù)，其值與孔壁的粗糙度、孔徑大小、鉆孔深度等因素有關，可由試驗得出，無資料時可用0.60.7； 鉆孔斷面積，m2； g重力加速度，9.81m/s2； h鉆孔出口處水頭高度，m，隨著積水的放出，其水頭高度將逐漸降低，為簡便計算鉆孔的平均放水量，可用鉆孔出口處最大水頭高度的40%-50%B. 平均放水量計算19式中：平均放水量，m3/h； 靜儲量或老空總積水量，m；3t 計劃放水期限，h；補 補給量，m3/h。C. 鉆孔孔數(shù)計算：式中：N 放水鉆

22、孔孔數(shù)； K備用孔個數(shù)，一般取12個。5）探水線外探放水鉆孔布置參照探水線內(nèi)探放水鉆孔布置適當減少，但掘進中心水平上不得少于3個孔、在垂向上每1.5米至少布置一個探放水孔。4.4探水與掘進配合受水害威脅的地區(qū)，必須與掘進施工管理相配合，才能取得良好的放水效果。（1）雙巷掘進交叉探水 上山巷道三面受水威脅，一般應采取雙巷掘進，交叉探水（圖7）。雙巷之間每隔3050m掘一聯(lián)絡巷，作為安全躲避地點，同時在聯(lián)絡巷中設擋水半墻，以便其中一條上山出水時，水不會竄到另一條上山中去。探水鉆孔布置成扇形，甲上山探水，乙上山掘進；乙上山探水，甲上山掘進，相互掩護。20圖7 雙巷掘進交叉探水示意圖（2）雙巷掘進、單

23、巷超前探水 傾斜煤巷平巷掘進時，應采用雙巷掘進，單巷超前探水，鉆孔布置成扇形，兩巷之間每隔3050m掘一聯(lián)絡巷，上方巷道探水，下方巷道作泄水巷（圖8）。圖8 雙巷掘進、單巷超前探水示意圖（3）平巷和開切眼互相配合探水 在煤層內(nèi)，準備回采工作面時，上風道應先探水掘進到位，再施工開切眼（圖9）。這樣既減少開切眼掘進的危險性，又減少開切眼掘進時的探水工作量。21圖9 平巷和開切眼互相配合探水示意圖（4）上山與下山互相配合探水 下山巷道掘進，除防止迎頭和兩幫來水外，還應特別注意背后來水。當上山巷道水害未消除或正在探水時，下山巷道應停止掘進，待水害威脅消除后再繼續(xù)掘進（圖10）。圖10 上山和下山互相配合探水示意圖4.5探放老空水注意事項（1）探水鉆孔超前距和止水套管長度應符合相應的要求。探放老空積水的超前鉆距，根據(jù)水壓、煤（巖）層厚度和強度及安全措施等情況確定，但最小水平鉆距不得小于30 m，止水套管長度不得小于10m。（2）探水鉆孔成組布設，并在巷道前方的水平面和豎直面內(nèi)22呈扇形。