130404皮顺工作面探放水设计.doc
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1、目 录 第一章 探水方案设计依据01 第二章 探放水工程的设计内容01第一节 矿井水文地质条件03第二节 周边相邻矿井及废弃老窑情况04第三节 130404皮带顺槽水文地质条件及水害类型04第四节 130404皮带顺槽施工技术要求07第五节 钻探施工与掘进工作面的安全规定08第六节 受水害威胁地区信号联系与避灾路线09第七节 通风措施及瓦斯检查制度10第八节 防排水设施12第九节 水情及避灾联系汇报制度和灾害处理措施12 第十节 “三线”确定13 第三章 探放水钻孔设计14第一节 物探设计14第二节 探水钻孔设计16 第四章 探水施工前的技术要求21 第五章 探放水钻孔孔口安全装置23 第六章
2、 探放水施工技术要求24 第七章 突水预兆及放水措施28 第八章 透水事故的应急处理措施29 第九章 附 图31130404皮带顺槽探放水施工措施 第一章 探水方案设计依据为了保障我矿安全生产,防止透水、突水事故的发生,确保掘进工作面安全生产。我矿严格执行“安全第一、预防为主、综合治理、整体推进”的安全生产方针,按照“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则和“掘探分离”管理规定,并严格执行“物探先行、化探跟进、钻探验证”综合探测手段,着力构建“探测超前、预报准确、防治达效、管理到位”的防治水工作体系,特根据煤矿防治水规定、柳煤字【2012】86号文关于进一步加强煤矿防治水工作的通知和晋
3、煤行发【2012】239号文关于提高生产矿井防治水工作水平等,特制定130404皮带顺槽探放水施工措施。第二章 探放水工程的设计内容第一节 矿井水文地质条件1、水文地质概况山西柳林金家庄煤业有限公司位于柳林县城东南方向距10km的金家庄乡双枣圪塔一带,现采4#煤层,井田面积为6.0842km2,本区域位于鄂尔多斯断块、兴县石楼南北向褶带的东侧,与离石中阳菱形复向斜相邻,地层总体倾向西南,呈一单斜构造,由东向西出露的岩层依次有古生界奥陶系酸盐岩、石灰系、二叠系、三叠系碎屑岩和新生界松散岩层。区域地貌可划分为:剥蚀构造中、低山区、剥蚀堆积黄土丘陵区和侵蚀堆积的河流谷地三种地貌形态。区域深部奥陶系岩
4、溶地下水属柳林泉域水文地质单元。本区为黄河流域,井田内无常年性河流,区域地表水属黄河流域的三川河水系,季节性河谷地表水由南向北汇入三川河,三川河由东向西径流,于柳林城西注入黄河。2、含水层奥陶系岩熔裂隙含水层奥陶系灰岩在矿区内属深埋型,据钻孔资料,勘探区西南部埋藏最深,东北部埋藏最浅,从区域资料总体分析,在垂直方向上峰峰组灰岩由白云质灰岩、泥灰岩及少量角砾状灰岩所组成,岩溶裂隙不甚发育,据相邻的陈家湾矿区ZK6-0水文孔资料,由于矿区距排泄区距离较近,峰峰组地层中就有较好的含水层,但也属中等富水含水层。上、直马家沟组成地层岩溶裂隙发育,是奥灰岩的主要含水层,一般为强富水含水层;在水平方向上,在
5、构造发育部位和浅埋区一般富水性较强,否则较差。根据ZK3-4水文孔资料,矿区内奥灰水水位埋深135.31m,标高为807.66m。石炭系上统太原组碎屑岩夹碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层勘探区内没有出露,根据ZK3-4水文孔资料,其主要含水层为灰岩和中粗粒砂岩,含水层总厚度16.2m,钻孔单位涌水量为0.00083L/sm。属弱富水含水层。但其含水层的富水性与奥灰水一样也有其不均一性,一般浅埋区、裂隙发育,补给条件较好富水性相对较强,否则,富水性相对较差。新生界松散岩类孔隙含水层该含水层包括上第三系上背后统和第四系中、上更新统以及全新统地层。上第三系上新统地层广泛出露于勘探区内沟谷两侧,含水层为底部的
6、半胶结状砾石层,由于其不整合于基岩面之上,与基岩风化裂隙构成较好的含水层,但由于其连续性较差,补给条件差,且厚度不稳定,故富水性差异较大,一般单井出水量10m3/d,属弱富水含水层。第四系中、上更新统地层多分布在梁峁之上,但由于沟谷坡度大,降水多形成地表径流,对地下水补给有限,因此该含水岩层,局部含上层滞水,水量微弱。第四系全新统地层分布在沟谷之中,含水层主要为砂砾石层,但由于含水层厚度小,单井出水量也不大,可供生活和灌溉用水,属弱富水含水层。地下水的补给迳流及排泄条件松散岩类孔隙含水层主要接受大气降水的补给,在雨后一定时间内,各民井水位有上升现象,其径流方向与地表水基本一致,向沟谷下游径流。
7、地面蒸发和人工开采是主要的排泄方式。深部山西组砂岩裂隙含水层和太原组灰岩裂隙含水层主要是在其裸露区接受大气降水的补给。各含水层属于平行复合式结构,含、隔水层间均处于分散隔离状态,各含水层间的水力联系被其间隔水层所阻隔,它们之间存在着一定的水位差,若无构造通隔水层不遭破坏时,则各含层间无互补关系。地下水主要以径流为主,径流方向一般沿岩层倾斜方向运动,排泄方式主要是矿坑排水。奥陶系岩溶水的补给主要是裸露区接受大气降水和地表水的入渗补给,勘探区为岩溶水径流区,径流方向由南东流向北西,最终排向柳林群泉,近年来人工开采也是其主要排泄方式之一。勘探区水文地质类型评述本矿井目前开采4号煤层,其直接充水因素是
8、顶板砂岩裂隙含水层。根据ZK3-4水文孔抽水试验结果,山西组以上含水层,钻孔单位涌水量为0.00034L/sm,渗透系数为0.00218m/d,属弱富水含水层。充水含水层以裂隙充水为主,水文地质条件简单,因此矿床水文地质类型定为二类一型。矿井充水因素分析开采4号煤的充水因素主要是顶板砂岩裂隙含水层通过冒落裂隙带向矿井充水,其矿井涌水量为680m3/d,富水系数均小于0.2,属涌水量小的矿井,一般正常排水,不会发生水害事故。由于3号煤到4号煤的间距较小,开采4号煤后,冒落裂隙带可能勾通3号煤采空区,使采空区积水涌入矿井造成损害。矿井涌水量地质报告根据水文地质条件及充水因素分析,并通过收集井下实际
9、涌水量,确定金家庄井田矿井涌水量计算采用大井法预计矿井涌水量。地质报告根据矿井实测情况,认为矿井井下正常排水量为480m3/d。矿井资源整合后,生产能力增大为1.20Mt/a,因此设计认为实测涌水量具有片面性,不能指导全矿井涌水量设计,因此考虑采空区积水情况,根据矿井实测涌水量,矿井涌水量按正常28m3/h,最大35m3/h计算。第二节 周边相邻矿井及废弃老窑情况一、 周边相邻矿井: 我矿现在主要采掘3#、4#煤层,盖山厚度约152m-229m煤层赋存稳定,北面是郭家山煤矿;南面是贺西煤矿;东面为哪哈沟煤矿;西面为郭家山煤矿。二、周边及井田内废弃老窑情况1、根据调查显示,我矿与狮尾沟煤矿的回风
10、、轨道、皮带三条大巷相邻,与我矿现开采相距较远,对本矿开采无影响。2、贺西煤矿与我矿现开采相距较远,且我矿标高高于贺西煤矿,因此不会影响到我矿的正常安全生产。3、郭家山煤矿的采掘工作面与我矿现开采相距较远,对本矿开采无影响。我矿13盘区地质条件简单,主要受邻近的采空积水、工作面的日常排水的影响,但必须定时观察排水情况,各采掘工作面低洼处设置风动泵排水。第三节 130404皮顺水文地质条件及水害类型、水量、水压确定一、 地表水我矿13盘区内无常年性河流通过,较大沟谷仅在雨季有短暂的流水通过,向西北流进三川河,最后汇入黄河。13盘区南面有一较大沟谷,最高洪水位927.50m,对副立井井口(副立井高
11、程:938.662m)无影响。二、矿井水根据山西柳林金家庄煤业有限公司煤矿勘探地质报告分析,井田地层总体上为一单斜构造,走向近南北向,倾向西,地层倾角平缓为26,平均4,无陷落柱等构造,属简单类,地质构造赋存稳定,无大的褶曲变化。工作面生产期间正常涌水量为1.2m/h,其水源主要来源于冲洗巷道、全断面喷雾降尘及综掘机内外喷雾产生的水,随煤带走不会造成太大的影响。三、 采空区水量、水压的确定 (一)、采空区水量的确定1、3107采空区的积水量 W = K M L h / sin =0.41.25008/3 = 640m32、3105采空区的积水量 W = K M L h / sin =0.31.
12、25008/3 = 480m33、3115采空区的积水量 W = K M L h / sin =0.351.23108/3 = 496m3式中:W-采空区积水量,m3 M-采高,m L-采空区走向长度,m H-采空区内的水头高度,m -煤层的倾角() K-采空区的充水系数,一般取0.3-0.5(二)、采空区水压的确定1、3107采空区单孔水的压力 P = F / S = v g / S = 1.06409.8/0.00352 3.14 1.4MPa2、3105采空区单孔水的压力 P = F / S = v g / S = 1.04809.8/0.00352 3.14 1.06MPa3、3115
13、采空区单孔水的压力 P = F / S = v g / S = 1.04969.8/0.00352 3.14 1.1MPa式中:P-压强,MPa F-压力,N S-受力面积,m2 -水的密度,1.0g/m3 v-采空区水的体积,m3 g-重力加速度,9.8N/m3经计算预计采空水的水压最大为 1.4MPa,孔口管的固定压力位2MPa满足要求。第四节 130404皮带顺槽施工技术要求现掘4#煤层十三盘区130404皮带顺槽。设计方位为371405,巷道全长为730m,宽为3.6m,高为2.5m ,S=9.0m2。在掘进过程中,局部地段受地质条件影响,岩性变化巷道高度难以控制在2.5m内,根据实际
14、情况适当调整,但落差必须控制在0.2m以内。掘进过程中如遇地质变化,另行补充措施。根据同煤层邻近巷道支护经验,130404皮带顺槽顶锚杆选用222000mm的螺纹锚杆,采用一支CK2340和一支Z2360树脂药卷进行锚固。巷道顶部采用3500mm钢带,顶锚杆间排距为800mm800mm;帮锚杆选用201800mm的可回收锚杆,布置3排,采用二支CK2340和一支Z2360树脂药卷进行锚固,距顶300mm开始打设,间排距均为800mm,距底板超过600mm必须补打一排锚杆;顶部采用17.85000mm预应力钢绞线布置两排,每根锚索采用180 mm180 mm20mm的钢板、长400mm的22#槽
15、钢、VM151型单孔锚具、两支CK2340和两支Z2360树脂药卷进行锚固,槽钢要与巷轴线垂直布置,锚索要紧跟工作面迎头进行支护,锚索滞后煤头最大不超过5m。锚索间排距为1200mm1600mm(平行布置2排)。顶锚杆锚固力不小于100KN,抗拉拔力不小于80KN(27MPa);扭力矩不小于150Nm;帮锚杆扭力矩不小于50Nm;锚索预紧力不小于120KN,锚索抗拉拔力不小于180KN(37MPa),锚索锚固力不低于200kN。附:巷道布置示意图第五节 探放水施工与掘进工作面的安全规定 根据上级主管部门有关规定,掘进工作面必须严格执行“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水方针,探放
16、水工作与掘进工作交替作业,按照“物探先行,钻探验证,化探跟进”的探水方式进行探水工作,即在掘进过程中对工作面的掘进前方及顺槽两帮进行顶、底板及顺层方向的探测,分析前方水害隐患情况(具体设计另附),测定积水范围以及积水位置,根据探测结果对工作面采用钻探方法进行验证,从而保证工作面不受水害影响。 1、严格执行掘探分离制度,工作面掘进队组接到矿安监部门下发的“停采、停掘通知单”后立即停止掘进,将永久支护跟至迎头达到支护质量标准要求,将工作面浮煤清理干净,探水队组织人员进行探放水。2、探水队将探水钻机放置于工作面迎头,探水钻机的支设、安装由探放水人员负责,过程中严禁非工作人员靠近,以免支柱、钻机伤人。
17、钻机安设平稳后开始进行探放水。3、探放水作业必须严格按照设计进行,防治水科跟班技术员要做好现场记录,待探水完成后经防治水科、安监站进行联合验收签署“安全确认签字表”。4、探水情况分析意见经矿总工程师及相关部门同意后,在确认安全的情况下,由安监站下发“安全确认签字移交表”后,掘进队组方可掘进。5、严格执行安全距离确认制度,掘进队收到安全确认签字移交表后,严格按照探放水设计施工,由技术科科员每天掌握掘进进度,掘进进度达到70m时,停止掘进,进行探放水。第六节 受水害威胁地区信号联系与避灾路线我矿开采方式为下行开采,因本工作面属于4#煤层,故一旦透水情况发生,会给井下矿井各个工作面带来很大的威胁,因
18、此必须加强井下各工作面的通迅、移动电话管理,此项工作由我矿监控室、机电队负责。目前我矿井下各工作面迎头、转载点、硐室等地点均安设矿用通迅电话、语音信号装置,并备有个人移动电话,目前使用情况良好。 1、探放水组织机构及联系方式:(13盘区探放水组织机构后附)调度室电话:内线 8000、8215(13盘区调度室) 外线 0358-4069607 2、掘进过程中如遇突水时人员避灾路线如下:130404皮带顺槽迎头4#轨道下山副立井地面脱离危险区。第七节 通风措施及瓦斯检查制度 工作面在探放水过程中保持正常通风,通风措施严格执行煤矿安全规程和130404皮带顺槽作业规程的有关规定。 1、坚持使用风电闭
19、锁、瓦斯电闭锁装置。 2、任何人不得私自停风和拆除、损坏风筒,所有职工要爱护防尘、灭尘,安全监测监控仪器仪表等各种设施。 3、工作面停风时,所有人员必须迅速撤到全风压地点,等恢复正常通风后,经瓦检员检测确认安全无误后,人员方可进入作业。 4、电气系统必须达到风电、瓦斯电闭锁。 5、必须加强通风和瓦斯管理,保证工作面有足够的风量,由瓦斯队负责派瓦检员检测瓦斯。 6、在施工过程中,发现有瓦斯突出、喷出或浓度增大等现象时,必须立即停止作业,并切断电源,撤出人员,及时汇报矿调度室,在未得到许可之前严禁人员进入工作面。 7、井下空气成分必须符合下列要求: .掘进工作面的进风流中,氧气浓度不低于20%,二
20、氧化碳浓度不超过0.5%。 .有害气体的浓度不超过表中最高允许浓度规定。名称最高允许浓度()一氧化碳CO 0.0024氧化氮(换算成二氧化氮NO2)0.00025二氧化硫SO20.0005硫化氢H2S0.00066氨NH30.004 备注:矿井中所有气体的浓度均按体积的百分比计算。8、 甲烷传感器报警浓度、断电浓度、复电浓度和断电范围必须符合表中规定(见下页)。报警浓度断电浓度复电浓度断电范围掘进机1.0%CH41.5%CH41.0%CH4掘进机电源回风流中机电设备硐室的进风侧0.5%CH40.5%CH40.5%CH4机电设备硐室内全部非本质安全型电气设备低瓦斯1.0%CH41.5%CH41.
21、0%CH4掘进巷道内全部非本质安全型电气设备第八节 防排水设施 130404皮顺在掘进过程铺设2寸排水管路,随着工作面的推进及时延伸管路。并在巷道内低洼处打设小水仓,水仓容积不小于20m,管路在掘进前就配备到位。工作面及小水仓处备用两台大功率风动泵,双管路使之正常运转,达到设计的最大排水能力,令紧急情况下,静压水管可改装为排水管路。排水路线:工作面4#皮带下山巷13盘区水仓中央水仓地面第九节 水情及避灾联系汇报制度和灾害处理措施 1、水情及避灾联系制度 .工作面透水后,由代班长或瓦斯员指挥工作面人员有秩序地迅速退出工作面,并视水害情况用工作面或移动电话及时通知矿调度室。利用语音装置通知其它作业
22、地点人员撤退。.矿调度室接到报告后迅速通知矿领导,并及时通知井下各地点人员撤退,沿避灾路线指示牌出井。 .工作面出现大的透水事故无法处理时由矿领导及时通知与我矿签订救护协议的吕梁市军事化矿山救护大队进行施救。 2、灾害处理措施工作面发生水灾后的处理措施严格按照水患灾害预防和处理计划有关规定执行。 3、事故报告流程图:矿山救护大队矿领导矿调度室通知相邻工作面人员撤退带班长、瓦斯员组织人员撤退发生透水事故第十节 “三线”确定 本工作面布置在我矿井田4#煤层实体煤区,主要的水害危胁来自于3#煤层的3105、3107、3115采空区积水的影响。根据4#煤层的厚度、硬度及抗拉强度确定探水线位置为积水线外
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