煤礦探放水安全技術(shù)基礎(chǔ)知識(上)

1、關(guān)于煤礦探放水安全技術(shù)基礎(chǔ)知識(上)第一張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 礦井水害災(zāi)已成為僅次于瓦斯的煤礦第二大災(zāi)害。探放水是煤礦防止水災(zāi)事故的重要環(huán)節(jié)，因此，進行探放水地質(zhì)研究，降低礦井水害對實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)，有著重要的現(xiàn)實意義。第二張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月近10年來我國煤礦水害基本情況 在過去的10年里，共發(fā)生各類礦井水害事故1400余起，死亡近6000人，經(jīng)濟損失高達35億元人民幣。每生產(chǎn)百萬噸原煤因水害死亡達0.375人，其中作為中國主要煤炭生產(chǎn)基地的華北華東地區(qū)受水害威脅的煤炭資源占已探明資源量的27。 第三張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月王家?guī)X

2、透水事故分析第四張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月事故案例時間：2010年3月28日14時30分許事故單位：華晉焦煤有限責(zé)任公司王家?guī)X煤礦地點：山西省鄉(xiāng)寧縣和河津市境內(nèi)人員：事故發(fā)生時井下261人作業(yè)，108人升井， 153人被困，其中115人獲救，38人遇難。透水水源：老空水 第五張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 原因：沒有嚴(yán)格執(zhí)行煤礦防治水規(guī)定，水文地質(zhì)情況未查清，沒有嚴(yán)格執(zhí)行“先探后掘、有疑必探”的規(guī)定，勞動組織管理混亂，安全培訓(xùn)不到位。為了趕工期、趕進度，當(dāng)班安排14個掘進隊同時作業(yè)，作業(yè)人員過度集中，且領(lǐng)導(dǎo)干部帶班制度不落實；施工安全措施不落實；隱患排查治理不力，特

3、別是2010年3月份以來該工作面回風(fēng)巷多次發(fā)現(xiàn)巷道積水，但一直未能采取有效措施消除隱患。所有這些，都暴露出該企業(yè)安全生產(chǎn)責(zé)任不落實、安全管理不嚴(yán)格、隱患排查治理不認(rèn)真等突出問題。這是一起明顯的責(zé)任事故，是一起不該發(fā)生的、完全可以避免的事故。 事故搜救耗資超過1億元。第六張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月井下探放水技術(shù)工藝本章培訓(xùn)與考核要點：掌握礦井水中各類水源的探放方法掌握井下探放水設(shè)備、儀器與儀表知識 第七張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 井下探放水的相關(guān)規(guī)定 探放水包括探水和放水兩個方面。探水是指采礦過程中用超前勘探方法，查明采掘工作面頂?shù)装濉?cè)幫和前方等水體的具體

4、空間位置和狀況等，其目的是為了有效地防治礦井水做好必要的準(zhǔn)備。放水是指為了預(yù)防水害事故，在探明水的情況后采取鉆孔等安全方法將水體放出。 第八張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月煤礦安全規(guī)程對井下探放水做了如下規(guī)定：（1）礦井必須作好水害分析預(yù)報和充水條件分析，堅持預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘、先治后采的防治水原則。 （2）采掘工作面遇到下列情況之一時，必須確定探水線進行探水： （一）接近水淹或可能積水的井巷、老空或相鄰煤礦時。（二）接近含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬?、溶洞和?dǎo)水陷落柱時。（三）打開隔離煤柱放水時。 第九張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 （四）接近可能與河流、湖泊、水庫、蓄水池

5、、水井等相通 的斷層破碎帶時。 （五）接近有出水可能的鉆孔時。 （六）接近有水的灌漿區(qū)時。 （七）接近其他可能出水地區(qū)時。 （3）煤系底部有強承壓含水層并有突水危險的工作面， 在開采前，必須編制探放水設(shè)計，明確安全措施。第十張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（4）安裝鉆機探水前，必須遵守下列規(guī)定： （一）加強鉆場附近的巷道支護，并在工作面迎頭打好堅固的立柱和攔板。 （二）清理巷道，挖好排水溝。探水鉆孔位于巷道低洼處時，必須配備與探放水量相適應(yīng)的排水設(shè)備。 （三）在打鉆地點或附近安設(shè)專用電話。 （四）測量人員和防探水人員必須親臨現(xiàn)場，依據(jù)設(shè)計，確定主要探水孔的位置、方位、角度、深度以及鉆

6、孔數(shù)目。 第十一張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（5）預(yù)計水壓較大的地區(qū)，探水鉆進之前，必須先安好孔口管和控制閘閥，進行耐壓試驗，達到設(shè)計承受的水壓后，方準(zhǔn)繼續(xù)鉆進。（6）鉆孔內(nèi)水壓過大時，應(yīng)采用反壓和有防噴裝置的方法鉆進，并有防止孔口管和煤（巖）壁突然鼓出的措施。（7）鉆進時，發(fā)現(xiàn)煤巖松軟、片幫、來壓或鉆孔中的水壓、水量突然增大，以及有頂鉆等異狀時，必須停止鉆進，但不得拔出鉆桿，現(xiàn)場負責(zé)人員應(yīng)立即向礦調(diào)度室報告，并派人監(jiān)測水情。如果發(fā)現(xiàn)情況危急時，必須立即撤出所有受水威脅地區(qū)的人員，然后采取措施，進行處理。 第十二張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（8）探放老空水前，首先要

7、分析查明老空水體的空間位置、積水量和水壓。老空積水區(qū)高于探放水點位置時，只準(zhǔn)用鉆機探放水。探放水孔必須打中老空水體，并要監(jiān)視放水全過程，核對放水量，直到老空水放完為止。 鉆孔接近老空，預(yù)計可能有瓦斯或其他有害氣體涌出時，必須有瓦斯檢查工或礦山救護隊員在現(xiàn)場值班，檢查空氣成分。如果瓦斯或其他有害氣體濃度超過本規(guī)程規(guī)定時，必須立即停止鉆進，切斷電源，撤出人員，并報告礦調(diào)度室，及時處理。第十三張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（9）鉆孔放水前，必須估計積水量，根據(jù)礦井排水能力和水倉容量，控制放水流量；放水時，必須設(shè)專人監(jiān)測鉆孔出水情況，測定水量、水壓，做好記錄。若水量突然變化，必須及時處理，

8、并立即報告礦調(diào)度室。 （10）排除井筒和下山的積水以及恢復(fù)被淹井巷前，必須有礦山救護隊檢查水面上的空氣成分，發(fā)現(xiàn)有害氣體，必須及時處理。 排水過程中，如有被水封住的有害氣體突然涌出的可能，必須制定安全措施。第十四張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 井下探放水設(shè)計 采掘工作面探水前，必須編制探水設(shè)計，確定探水警戒線，并采取防止瓦斯和其他有害氣體危害等安全措施。探放水設(shè)計由地測部門提出，煤礦總工程師審定，嚴(yán)格按設(shè)計進行探放水。第十五張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月一、分析水文地質(zhì)情況，確定積水線、探水線和警戒線 井下探放水的設(shè)計應(yīng)包含以下內(nèi)容。1、水文地質(zhì)分析內(nèi)容（1）老窯

9、、老空積水分析內(nèi)容。包括：老窯名稱、編號、地理位 置、經(jīng)緯距、標(biāo)高、開采時間、層別、采出煤量、停采原因、相鄰式窯關(guān)系、老空水距地表深度及積水范圍內(nèi)的積水量、經(jīng)常涌 水量和水頭高度等。（2）老采空區(qū)積水分析內(nèi)容。包括：積水巷道名稱、標(biāo)高、層別 、積水量和經(jīng)常涌水量和水頭等。第十六張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）未封或虛封導(dǎo)水鉆孔分析內(nèi)容。包括：孔號、孔深、孔徑、地表位置、經(jīng)緯距及標(biāo)高與各煤層新舊采區(qū)的關(guān)系、含水層情況等。（4）含水?dāng)鄬臃治鰞?nèi)容。包括：實際巷道所見的斷層走向傾向、傾角、落差、破碎帶寬度、破碎帶交結(jié)情況、以往的出水特點、涌水量、水壓或水位標(biāo)高等。（5）煤層底板的含水層

10、。包括：含水層名稱、巖柱、厚度、水位水量及其與采煤層的間距等。第十七張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、確定積水線、探水線和警戒線 根據(jù)水源分析情況，在采掘“工程平面圖”上按水源的范圍確定積水線，在積水線的基礎(chǔ)上平等外推60150米而劃定探水線，警戒線是在探水線的基礎(chǔ)上平等外推50150米而劃定。第十八張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月二、根據(jù)水害的性質(zhì)設(shè)計開拓方案及防水方案（1）探水區(qū)的開拓方案（2）巷道布置及施工順序（3）巷道斷面及支護形式（4）排水溝設(shè)計（5）排水線路設(shè)計（6）設(shè)置臨時排水設(shè)施（7）水閘門及水閘墻的設(shè)置（8）計算允許放水量（9）人員避災(zāi)路線及預(yù)防有害氣

11、體的措施等。第十九張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三、設(shè)計探水孔的設(shè)計方案 1、每次探水孔的位置由探水的深度、探水超前距離和巷道允許掘進的距離而定。2、探水鉆孔的超前距離、巷道允許掘進距離、幫距和密度的確定。（1）超前距。探水時從探水線開始向前方打鉆探水、一次打透積水的情況較少，常是探水掘進探水循環(huán)進行，而探水鉆孔的終孔位置應(yīng)始終保持超前工作面一段的安全距離，這段距離簡稱超前距。 允許掘進距離超前距離幫距安全外圍線外斜眼終孔位置第二十張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）允許掘進距離。經(jīng)探水后，證實無滴水穿石威脅，可以安全掘進的長度稱為允許掘進距離。（3）幫距。為使巷道兩幫

12、與可能存在的老空積水間保持一定的安全距離，即扇形布置的最外側(cè)探水孔所控制的范圍與巷道幫的距離。其值應(yīng)與超前距離相同，可用下式計算。 a=0.5AL3KP式中 a超前距，米 A安全系數(shù)（一般取25） L巷道的跨度（寬或高取其大值），米水頭壓力，Mpa KP煤的抗張強度，MPa第二十一張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月探水超前距離經(jīng)驗數(shù)據(jù)表水頭高度m水頭高度m水頭高度m水頭高度m5050504m，寬3m1、開孔在巖石完整長度按需要。地段，終孔到斷層帶斜孔：后高按傾角定，2、在開采影響范圍外寬3m，長度按需要?？奸_機房，并加強支護慮水泵與鉆機分別啟動泵的壓力大于水壓1.5倍2鉆機距水壓大小選

13、好鉆機型號，設(shè)底梁木，打壓柱，固定好提引天輪。提引天輪要進行拉力試驗，檢查并松掉周圍浮石，設(shè)好背板。第八十四張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3深度：立孔3-4m，斜孔固結(jié)后必須掃孔，掃孔應(yīng)5-7m，直徑不小于146mm超過原孔深0.5m，壓水檢鉆進并固結(jié)壁外注漿固結(jié)，直至水查質(zhì)量、壓力由設(shè)計確定第一層止水套管針冒濃漿，管口焊接法蘭盤，以便與二層套管及水門密封連接。4深度按設(shè)計，直徑不小固結(jié)掃孔后，壓水檢查的于108mm，注漿時用二層套管壓力應(yīng)大于靜水壓力的鉆進并固結(jié)的法蘭盤間隙返漿后，擰緊1.2-1.5倍。第二層止水套管螺絲密封加壓。5測水壓、水量下好第一層套管后，孔內(nèi)每鉆進5-10

14、m。如有水，即應(yīng)測定一次水壓、水量。6安裝孔口發(fā)現(xiàn)水壓、水量有明顯加大操作時嚴(yán)防猛松逆止閥手防噴逆止閥裝置趨勢時，立即安裝。把。7透高壓含水層前，檢查用鉆孔絞車加壓或用“倒鏈注意檢查提引天輪和反壓加固鉆機和孔口安全裝”加壓裝置各部件，防止拉跨或置，安設(shè)孔口反壓設(shè)備斷繩8安設(shè)使用雙水門揭露含水層水壓大于2MPa時確保各部件的密封性能，必須安裝雙水門，以防高壓嚴(yán)防高壓泄露水失控9組織放水試驗觀測疏水降壓趨勢，按放水試驗要求取全參數(shù)，計算確定動、靜儲量，分析補給條件第八十五張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）斷層位移變薄帶留設(shè)放水煤柱后，煤與主要含水層之間的隔水層厚度能承受的水頭值普遍大

15、于實際水頭值時，可采取疏降中間的次要含水層使之相對成為隔水層的措施來預(yù)防突水。（2）隔水層的安全水頭值與實驗水壓處于臨界狀態(tài)時，應(yīng)改進開拓部署，限定工作面長度，或?qū)χ饕畬舆M行局部疏干降壓。（3）隔水層的安全水頭值普遍低于實際水壓值時，應(yīng)按煤礦防治水工作條例第三十四條的要求采取措施。（4）當(dāng)隔水層厚度局部變薄或底板水導(dǎo)升高度局部特高、部分地段能承受的水壓值低于實際水頭值時，在這一地段應(yīng)改變開采方式和方法，如縮短工作面長度、條帶開采局部充填、穿柱采煤等。（5）不論屬于上述哪一種情況，在承壓含水層上開拓，掘進回采時，均應(yīng)加強常規(guī)水文地質(zhì)工作。對揭露和控制的斷層構(gòu)造及時進行觀察、素描和分析，堅持水

16、文點定期動態(tài)觀測，及時分析變化原因；遇有出水特征，立即分析產(chǎn)生原因和條件，有突水懷疑時暫停采掘作業(yè)，首先采取加固措施。第八十六張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第七節(jié) 井下探放水設(shè)備、儀器與儀表鉆探設(shè)備常用國產(chǎn)的井下鉆機型號見（書圖165頁）第八十七張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十八張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月二、井下物探設(shè)備我國井下物探設(shè)備正處在摸索使用階段可供試用的儀器設(shè)備（書圖168-169頁）第八十九張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 2. P-S波長距離構(gòu)造探測技術(shù) P-S波長距離超前構(gòu)造探測主要檢測地震波中反射回來的P波和S波并分析預(yù)報

17、地質(zhì)構(gòu)造，能方便快捷預(yù)報采掘工作面100-150米深處煤巖內(nèi)的地質(zhì)異常情況。3.無線電波透視系統(tǒng) 該系統(tǒng)是利用電磁波在介質(zhì)中的傳播特性，探查礦井煤層地質(zhì)目標(biāo)的儀器（簡稱坑透儀）。系統(tǒng)適用于探測礦井回采工作面或鉆孔之間的地質(zhì)構(gòu)造，如斷層、陷落柱、火成巖、煤層厚度變化、瓦斯富集區(qū)和突水構(gòu)造等。第九十張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三、井下注漿封孔、堵水常用的儀器與設(shè)備（書圖170頁）第九十一張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第九十二張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第八節(jié) 導(dǎo)水鉆孔的探查與處理煤礦在勘探階段施工的各類鉆孔，往往會貫穿若干含水層，有的還可能穿透多層老空積水區(qū)

18、甚至含水?dāng)鄬拥取Ｈ舴饪谆蛑顾Ч缓?，將會人為地溝通本來沒有水利聯(lián)系的含水層或水體，使煤礦開采的充水條件更趨復(fù)雜化。山東肥城礦區(qū)“中一井”，因地質(zhì)勘探階段的鉆孔質(zhì)量封孔不好，將中奧灰水導(dǎo)入煤系薄層灰?guī)r，致使開采上組煤時礦井涌水量很大，且長期達不到疏水降壓的目的，礦井一直無法投產(chǎn)，被迫改為“水文地質(zhì)試驗井”，補做了10余年的水文地質(zhì)補充勘探工作，將有懷疑的鉆孔一一做了啟封，最終才解決了這一人為造成的水文地質(zhì)問題。淄博夏莊煤礦附近的一個廠礦，穿越煤系地層打奧灰供水孔時，因套管止水質(zhì)量不好，巖溶承壓水沿鉆孔上升后，使該礦七層煤殘留煤柱遭到破壞，礦井突然增加12m3/min的涌水量，該礦幾乎被淹。有的礦井，施工中的地質(zhì)孔將上層煤的老空積水大量導(dǎo)入正在生產(chǎn)的下層煤采區(qū)，也曾造成嚴(yán)重的水害。因此，必須采取有效的措施防止產(chǎn)生導(dǎo)水鉆孔，封閉確已存在或有懷疑的導(dǎo)水鉆孔。第九十三張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月一、防止出現(xiàn)導(dǎo)水鉆孔的基本措施（1）各類勘探孔達到勘探目的后，應(yīng)立即全口封閉包括第四系潛水層以下的各個含水層。（2）為了防止水、砂分離或黏土稀釋流失，封孔不能用水泥砂漿或黏土，而要用高標(biāo)號純水泥。（3）嚴(yán)重漏水段，應(yīng)先下木塞止水，然后注漿