坪上煤礦探放水設(shè)計(jì)及安全措施

1、坪上煤礦探放水設(shè)計(jì)及安全措施第一節(jié)礦井水文地質(zhì)條件分析一、地層礦區(qū)內(nèi)出露地層有第四系(q)、三疊系下統(tǒng)大冶組 (tldy)、二疊系上統(tǒng)長興組 (p2ch)、下窯組 (p2x)、龍?zhí)督M (p2l)、二疊系下統(tǒng)茅口組(p1m)、棲霞組 (p1q)?，F(xiàn)將井田地層由新至老分述如下：1、第四系 (q)巖性主要為黃色亞粘土、亞砂土夾硅質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r及泥巖碎塊，主要分布于井田北西、南東邊緣的緩坡部位。厚0.0010.00m。2、三疊系下統(tǒng)大冶組 (t1dy)按巖性組合特征分為三段。本組地層總厚度>150m。 大冶組第三段 (t1dy3)：灰色中厚層狀灰?guī)r。 大冶組第二段 (t1dy2)：粉紅色薄中層狀泥

2、灰?guī)r。 大冶組第一段 (t1dyl)：黃綠色、綠色薄層狀鈣質(zhì)頁巖。3、二疊系上統(tǒng)長興組 (p2ch)按巖性組合特征可分為上、下兩段。 長興組上段 (p2ch2)：白色灰白色厚層狀白云巖，粗粒結(jié)晶結(jié)構(gòu)，風(fēng)化后表面粗糙。厚44.0m。 長興組下段 (p2chl)：上部為淺灰灰色中厚層厚層狀含硅質(zhì)結(jié)核灰?guī)r，結(jié)核呈不規(guī)則的團(tuán)塊狀， 分布不均勻，微粒結(jié)構(gòu)；下部為淺灰深灰色中厚層狀灰?guī)r類薄層狀硅質(zhì)灰?guī)r條帶，微粒結(jié)構(gòu)，風(fēng)化后表面呈褐紅色，底部為灰?guī)r與條帶狀硅質(zhì)灰?guī)r互層，且水平層理發(fā)育。厚138.03m。4、二疊系上統(tǒng)下窯組 (p2x)按巖性組合特征可分為上、下兩段。1 下窯組上段 (p2x2)：黑灰色黑色薄

3、層狀白云質(zhì)、灰質(zhì)泥巖，泥晶結(jié)構(gòu)，節(jié)理較發(fā)育，含菊石化石，頂部為炭質(zhì)頁巖，底部夾24 層薄層狀灰?guī)r。厚 14.76m。 下窯組下段 (p2x1)：上部為灰白色白云巖， 微粒結(jié)構(gòu)，厚 1.303.60m，中部為淺灰色灰色厚層狀含硅質(zhì)結(jié)核灰?guī)r，硅質(zhì)結(jié)核呈不規(guī)則團(tuán)塊狀；下部為灰灰黑色生物碎屑泥巖夾12 層含生物碎屑灰質(zhì)白云巖。厚 40.65m。5、二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M (p21)上部為炭質(zhì)泥巖，厚0.050.20m，其下為煤層，厚0.551.51m，煤層之下為含黃鐵礦炭質(zhì)泥巖，厚0.100.20m，再下部為含黃鐵礦高嶺石粘土巖。厚 1.34.8m。6、二疊系下統(tǒng)茅口組 (p1m)灰白色、淺灰色厚層狀灰?guī)r，

4、含生物碎屑，生物結(jié)構(gòu)，縫合線構(gòu)造，頂部含有星點(diǎn)狀黃鐵礦。厚度>180m。7、二疊系下統(tǒng)棲霞組 (p1q)上部為深灰色厚層狀瘤狀灰?guī)r，瘤狀體為有機(jī)質(zhì)鈣質(zhì)，泥質(zhì)組成，局部夾薄層狀炭質(zhì)灰?guī)r，中部為黑色厚層狀灰?guī)r，含少量燧石結(jié)核，下部黑色有機(jī)質(zhì)瘤狀灰?guī)r與炭質(zhì)頁巖構(gòu)成互層。厚度>97m。詳見圖 2-1-2 煤系地層綜合柱狀圖。圖煤系地層綜合柱狀圖二、構(gòu)造(一 )區(qū)域地質(zhì)概況礦區(qū)位于咸豐向斜北西翼、咸豐壓扭性斷裂破碎帶的北西側(cè)，井田內(nèi)為一殘留的次一級向斜構(gòu)造，向斜南東翼地層被咸豐斷裂帶所破壞和改造，靠近軸部尚保留一部分地層，向斜北西翼地層為礦區(qū)主要賦礦（煤）地層，呈帶狀北東向分布，地層傾向南東

5、，但由南向北有所變化，地層走向由南東漸轉(zhuǎn)向北東，南部地層產(chǎn)狀傾向140°150°，傾角 20°；中部地層產(chǎn)狀傾向100°，傾角 27°；北部地層產(chǎn)狀傾向34°70°，傾角 10°20°。區(qū)內(nèi) i 號勘探線及其附近處于構(gòu)造小隆起帶，巖層及煤層傾角變大，一般在40°左右。由于礦區(qū)位于咸豐壓扭性斷裂破碎帶北西邊緣，斷裂構(gòu)造發(fā)育，礦區(qū)周圍及其內(nèi)部主要斷裂構(gòu)造共計(jì)五條，現(xiàn)分述如下： f1 斷層：分布在礦區(qū)東緣，南起劉家?guī)r，北至大河寨一帶，走向北東 30°，斷距較大，致使二疊系上統(tǒng)及三疊系下統(tǒng)地層

6、與泥盆系上統(tǒng)及志留系上統(tǒng)等老地層直接接觸，斷層面傾向北西，傾角為 65°，為一壓扭性斷層。 f2 斷層：分布在礦區(qū)北端李家田一帶，走向北東，傾向南東，傾角不明，亦為壓扭性斷層。 f3 斷層：分布在礦區(qū)西部老鴉坑一帶，走向北東 10°，性質(zhì)不明，此斷層位于煤層露頭線之外，因此對礦區(qū)無影響。 f4 斷層：分布于三號鉆孔附近，向南與 f1 以銳角相交，斷層面傾向南西，傾角為 80°左右，向北尖滅，長度約為 1000m，此斷層在一號勘探線上煤層底板垂直斷距為 29m，在 0 號勘探線上煤層底板垂直斷距為 43m。 f5 斷層：分布在二號與三號鉆孔之間，即大坑一帶，向南推斷

7、 (因浮土掩蓋 )亦以銳角交于 f1 之上，斷層面傾向北西，傾角為 70°左右，向北尖滅，長度為 1200m，此斷層在 i 號勘探線上煤層底板垂直斷距為15.1m，在 o 號勘探線上煤層底板垂直距38m 左右，致使 zk20 鉆孔之煤層底板提高 40m 左右。綜上所述，井田內(nèi)褶皺形態(tài)簡單，斷層f1、f2、f3 構(gòu)成了井田自然邊界，斷層 f1 對煤層起了一定的破壞作用，但分布在井田的東緣且長度有限，對上山煤層無影響， f1 斷層使東側(cè)煤層底板提高40m 左右 (zk20煤層底板比 zk2 提高 36.15m)，為本區(qū)增加了部分上山煤，所以區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造對煤層的破壞作用不大。綜上所述，礦區(qū)

8、構(gòu)造復(fù)雜程度應(yīng)屬中等。水文地質(zhì)1、含水層（1）上二疊統(tǒng)長興組上段（p2ch2），地表巖溶洼地，巖溶裂隙、落水洞均很發(fā)育，地下巖溶裂隙、溶洞發(fā)育，巖溶率為0.6316.89%，含弱巖溶裂隙潛水，水量甚?。ㄐ∮? 公升/秒）。（2）上疊統(tǒng)下窯組下段（ p2x1）為含結(jié)核灰?guī)r，地下巖溶裂隙溶洞很發(fā)育，巖溶率為1.52 30.39%，含巖溶裂隙溶洞水，地表露頭甚少，為侵蝕基準(zhǔn)面以上礦坑充水之主要含水層，補(bǔ)給源為匯水區(qū)大氣降水之滲水，涌水量0.083.85 公升 / 秒。（3）下二疊統(tǒng)茅口棲霞灰?guī)r組，為礦層底板以下之重要含水層，含豐富的巖溶溶洞水，涌水量 9.49568.97 公升 / 秒。2、隔水層主

9、要隔水層有下窯組上段（ p2x2）含硅質(zhì)、灰質(zhì)薄層狀泥巖，在無斷裂影響情況下，普遍起隔水作用，次為下窯組下段含生物碎屑泥灰?guī)r，厚 3-9 米與煤層直接接觸；礦層為層狀連續(xù)分布， 為塊狀粉狀煤不含水，底板為高嶺石粘土巖，無斷裂影響情況下尚能隔水。3、礦床充水因素分析礦山范圍內(nèi)無大的地表水體， 礦井充水因素主要有五個， 一是地表水、二是大氣降水、三是含水層、四是老窯積水、五是井下突水。地表水：礦區(qū)內(nèi)有的季節(jié)性小溪溝，雨季時(shí)溪溝水將通過采動裂隙滲入礦井，成為地下水的補(bǔ)給源，同時(shí)是礦井水的間接補(bǔ)給源。大氣降水：大氣降水是礦井主要的充水來源，它通過采空塌陷裂隙滲透進(jìn)入礦井，據(jù)該礦多年觀測，洪水季節(jié)礦井明

10、顯增大，在正常涌水量的 4 倍左右。含水層：前已述及，礦區(qū)內(nèi)含水層主要為茅口石灰?guī)r和長興石灰?guī)r，地下水類型為巖溶裂隙水，石灰?guī)r含水性強(qiáng)，因此巖溶含水層水是礦井重要充水因素之一。老窯積水：老窯及采空區(qū)水是礦井生產(chǎn)中的主要充水因素，因此，礦井在開采期間，應(yīng)加強(qiáng)探放水措施，堅(jiān)持“預(yù)測預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采 ”的原則，防止老窯穿水事故的發(fā)生。采用湖北省第二地質(zhì)大隊(duì)針對礦井涌水量的說明，礦井正常涌水量為258.0m3/h，最大涌水量為645.0m3/h。第二節(jié)探放水設(shè)計(jì)及安全措施根據(jù) “有掘必探，先探后掘，先治后采 ”的原則，制定本安全技術(shù)措施。一、探放水原則及出水預(yù)兆1、探放水原則“有掘必

11、探、先探后掘，先治后采 ”是防治水害的基本原則。 凡是新開拓的區(qū)域和受水害威脅的地區(qū)，都必須堅(jiān)持這一原則。遇到下列情況都必須探水掘進(jìn)。礦井新開拓區(qū)域或新布置的巷道。接近含、導(dǎo)水?dāng)鄬?、溶洞和?dǎo)水陷落柱時(shí)。打開隔離煤柱放水時(shí)。接近可能與河流、湖泊、水庫、蓄水池、水井等連通的斷裂構(gòu)造帶時(shí)。接近有出水可能的鉆孔時(shí)。接近有水的灌漿區(qū)時(shí)。受底板強(qiáng)承壓含水層威脅的采煤工作面。接近其它可能出水（突水）地點(diǎn)時(shí)。2、工作面出水預(yù)兆煤壁掛汗：溫度下降，空氣變冷，霧氣產(chǎn)生；煤層發(fā)潮、暗沉沉有害氣體增高，呼吸困難，頭痛；頂、地壓加大，底板鼓起并有滲水、淋水；出現(xiàn)壓力水流并有 “嘶、嘶”水叫聲；巷道掛紅，有異味等出水預(yù)兆

12、情況，必須立即向礦調(diào)度室匯報(bào)撤出人員等候處理。二、探水鉆孔設(shè)計(jì)1、因三采區(qū) +680 運(yùn)輸平巷、水泵房（水倉）及軌道下山均布置在巖層中，故主要預(yù)防頂板巖溶裂隙水， 因而布置三組鉆孔， 每組鉆孔 2 個，共計(jì) 6 個鉆孔。（詳見鉆孔布置圖）2、每個鉆孔的套管長度不小于10m。3、預(yù)計(jì)前方有帶水壓的含水層時(shí)，探水孔必須安設(shè)套管。孔口套管必須用封孔劑固孔，而且必須進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，耐壓試驗(yàn)不小于4mpa，穩(wěn)定時(shí)間不小于 30 分鐘。4、對水壓高于 1mpa 且水量較大的積水或強(qiáng)含水層進(jìn)行探放水時(shí)，孔口應(yīng)安設(shè)防噴逆止閥。5、探得水壓高于2mpa、水量大于 60m3h，需長期保留時(shí)，孔口應(yīng)使用雙水門，下門備

13、用。三、鉆機(jī)安裝規(guī)定：1、加強(qiáng)鉆場附近的巷道支護(hù)，并在工作面迎頭打好堅(jiān)固立柱和擋板。2、清理巷道挖好排水溝，探水鉆孔位于巷道低洼處時(shí)，必須配備與探放水相適應(yīng)的排水設(shè)備。3、在打鉆地點(diǎn)或附近安設(shè)專用電話。4、測量和探放水人員必須親臨現(xiàn)場，依據(jù)設(shè)計(jì)，確定主要探水孔的位置、方位、角度以及鉆孔數(shù)目。四、探放水施工中的技術(shù)要求（一）探水技術(shù)要求1、鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確判別煤、巖層厚度并記錄換層深度。2、鉆進(jìn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)煤巖松軟、 片幫、來壓或孔中的水壓、 水量突然增大，以及有頂鉆等現(xiàn)象時(shí)， 必須立即停鉆，記錄其孔深并同時(shí)將鉆桿固定。要立即向礦調(diào)度室匯報(bào)，及時(shí)采取措施，進(jìn)行處理。3、鉆進(jìn)中發(fā)現(xiàn)有害氣體噴出時(shí)，應(yīng)立即停

14、止鉆進(jìn)、切斷電源，將人員撤到有新鮮風(fēng)流的地點(diǎn)。立即報(bào)告礦調(diào)度室，采取措施。4、鉆孔內(nèi)水壓過大或噴高壓水時(shí)， 應(yīng)采用反壓和防噴裝置的方法鉆進(jìn)，應(yīng)有防止孔口管和煤 (巖 )壁突然鼓出的措施：5、背緊工作面，在攔板外面加設(shè)頂柱或木垛，必要時(shí)還應(yīng)在頂、底板堅(jiān)固地點(diǎn)砌筑防水墻，之后方可放水。6、對于水壓大于2mpa，中間要穿過煤層的探斷層水鉆孔，在打穿斷層或含水層前，還應(yīng)下第二層孔口管并超過煤層1m 以上。7、在探水孔施工中，見到含水層、斷層、陷落柱和積水區(qū)之前，應(yīng)停止鉆進(jìn)，安好水門后再繼續(xù)鉆進(jìn)。8、遇高壓水頂鉆桿時(shí)，可用立軸卡瓦和逆止閥交替控制鉆桿，使其慢慢地頂出孔口，操作時(shí)禁止人員直對鉆桿站立。9、

15、應(yīng)做到交接班時(shí)不停鉆。10、探放斷層水的探水孔終孔后，孔內(nèi)有水應(yīng)進(jìn)行放水試驗(yàn)?？變?nèi)無水時(shí)應(yīng)選擇一個孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，檢驗(yàn)斷層隔水性能；壓力一般應(yīng)略大于斷層所承受的靜水壓力。11、探放水鉆孔，完成探測任務(wù)后必須全孔注漿封閉，并做好封孔記錄。（二）放水的技術(shù)要求1、鉆孔探到水后，要觀測水壓、水質(zhì)、水量和估計(jì)積水量或補(bǔ)給量。根據(jù)礦井排水能力及水倉容量，決定是注漿堵水還是放水?？刂品潘椎牧髁炕蛘{(diào)整排水能力，并清理水倉、水溝等。2、煤層頂板有含水層和水體存在時(shí)，應(yīng)當(dāng)觀測“三帶 ”發(fā)育高度。當(dāng)導(dǎo)水裂隙帶范圍內(nèi)的含水層或老空積水影響安全開采時(shí)，必須超前探放水并建立疏排水系統(tǒng)。3、加強(qiáng)放水地點(diǎn)的通風(fēng)，增加有害

16、氣體的觀測次數(shù)。4、必須監(jiān)視放水全過程，放水結(jié)束后，應(yīng)立即核算放水量與預(yù)計(jì)積水量的誤差，查明原因。四、探放水安全技術(shù)措施1、探水前的安全準(zhǔn)備工作（1）、探水前對排水設(shè)備進(jìn)行徹底檢查，探水過程中要有專人維護(hù)、保證正常排水。（2）、探水前對水溝、沉淀池進(jìn)行徹底清理，保持水流暢通。（3）、要有專人對鉆場附近的頂板進(jìn)行檢查維護(hù)，避免發(fā)生冒頂事故。（4）、探水鉆場后方必須有安全躲避峒室。（5）、保證鉆場的正常通風(fēng)，并制定專項(xiàng)檢查措施。（6）、鉆場附近要安裝電話，并保持通訊暢通。（7）、明確水害避災(zāi)路線，并認(rèn)真貫徹至施工人員。2、鉆機(jī)運(yùn)輸、安裝的安全措施（1）、運(yùn)輸、安裝鉆機(jī)人員，要互相配合好，防止鉆機(jī)反

17、倒傷人和擠傷手腳事故發(fā)生。（2）、鉆場在穩(wěn)鉆前，應(yīng)清凈浮煤。鉆場巷道支護(hù)要符合質(zhì)量要求，禁止有空幫、空頂現(xiàn)象。鉆機(jī)要穩(wěn)牢、穩(wěn)平，底座墊上底木梁，鉆機(jī)穩(wěn)固在底木梁上，四角要大好四根立柱，并用鐵絲聯(lián)在一起。將鉆機(jī)穩(wěn)定牢固后，方準(zhǔn)開鉆。（3）鉆具應(yīng)統(tǒng)一放在鉆場內(nèi)，禁止在巷道內(nèi)亂放。3、鉆機(jī)操作的安全措施。（1）、鉆工上崗前，必須經(jīng)過培訓(xùn)，學(xué)習(xí)作業(yè)規(guī)程并持證上崗。（2）、鉆孔必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的方位、角度、深度施工，嚴(yán)禁私自變更鉆孔參數(shù)。（3）、鉆孔施工期間，必須有專職瓦斯檢查員隨時(shí)檢查鉆孔、鉆場瓦斯，若瓦斯達(dá)到1%，應(yīng)立即通知停鉆撤人。（4）、操作鉆機(jī)人員，要由班組長或有經(jīng)驗(yàn)的工人擔(dān)任，另一人跟前監(jiān)護(hù)。鉆機(jī)操作按扭，應(yīng)設(shè)在距司機(jī)工作處不超過 0.5m 的地方 ,確保能及時(shí)停送電。（5）每班開鉆前，鉆機(jī)要先試正