皮顺工作面探放水设计.doc
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1、目 录 依 据01 第一章 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 掘进工作面水害类型04第四节 掘进工作面施工技术特征06第五节 钻探施工与掘进工作面的安全规定06第六节 受水害威胁地区信号联系与避灾路线07第七节 通风措施及瓦斯检查制度08第八节 防排水设施10第九节 水情及避灾联系汇报制度和灾害处理措施11 第二章 “三线”确定12 第三章 探放水钻孔设计12第一节 物探设计12第二节 探水钻孔设计14 第四章 探水施工前的技术要求18 第五章 探放水钻孔孔口安全装置20 第六章 探放水施工技术要求21 第七章 突水预兆及放水措施
2、24 第八章 透水事故的应急处理措施26 第九章 附 图273906皮顺掘进工作面探放水设计及安全技术措施 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”的原则和“探掘分离”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煤行发【2012】239号文关于提高生产矿井防治水
3、工作水平等,特制定3906皮顺掘进工作面探放水设计及安全技术措施第一章 探放水工程的设计内容第一节 矿井水文地质条件我矿属河东煤田,9 #煤层系石炭系上统太原组中段。1、含水层组划分及其水文地质特征根据精查报告及地质报告,本矿区按含煤组、岩性组合及含水层水力性质、埋藏条件等,由上而下划分为以下四个主要含水层组:新生界松散岩类孔隙含水层()、二叠系山西组以及山西组以上碎屑岩裂隙含水层()、石炭系上统太原组碎屑岩夹碳酸盐岩类灰岩溶裂隙含水层()、奥陶系岩溶裂隙含水层()。2、井田内主要隔水层根据钻探资料、岩性分析及岩石鉴定资料,隔水层以低阻、高密度的粉砂岩、泥岩为主。本区侏罗系为陆相地层,岩性、岩
4、相变化较大,地层多为中细砂岩与粉砂岩、泥岩互层,特别是煤层顶底板多由泥岩及粉砂岩组成,岩性致密,和煤层本身形成良好的隔水层。据统计较为稳定的隔水层有:石炭系中统本溪组泥岩隔水层、二叠系中统上、下石盒子组泥岩隔水层。3、地下水的补给径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,各民用井水位有上升现象,其径流方向与地表水基本一致,向沟谷下游径流。地面蒸发和人工开采是主要的排泄方式。4、矿井充水因素分析及勘探区水文地质类型评述9号煤为太原组主采煤层,其直接充水含水层为太原组灰岩岩溶裂隙含水层。另外,8、9号煤的煤层底板标高在650-990m之间,而深部奥灰水水位标高为81
5、0.5-814.5m。即在矿区南部810m底板等高线以南8、9号煤层均属带压开采煤层。根据9号煤下到奥灰顶面的有效隔水层厚度以53.67m计算,开采煤层破坏厚度以16m计,用突水系数计算公式T=P/(m-c),计算了开采9号煤层的突水系数,经计算煤层最低点的突水系数为0.044MPa/m,突水系数小于临界值0.06MPa/m,属突水性安全区,在没有断层的影响下,奥灰水突水的可能性很小。8、9号煤层主要以灰岩岩溶裂隙充水为主,因此本井田矿井水文地质类型属中等类型。我矿防治水重点为:下行开采造成采空积水威胁;周边矿井采空积水威胁;上组煤层采空积水;顶板L灰岩岩溶裂隙水;以及封孔不良钻孔与地表积水等
6、。第二节 周边相邻矿井及废弃老窑情况一、周边相邻矿井: 我矿现主要采掘3#、4#、8#、9#煤层,盖山厚度约180400m,煤层赋存稳定,北面是井田边界氧化带区,无相邻矿井;南面为中阳县高家庄煤矿,现开采工作面距我矿南部相隔甚远,现采标高低于我矿最低开采标高,无积水,对我矿开采无影响;西面为哪哈沟煤业有限公司(与李家社煤矿、狮尾沟煤矿整合),哪哈沟煤矿现开采4#煤,距我矿现采区较远,相邻我矿22盘区采空区与12盘区大巷,我矿开采相邻段煤层时存在影响;西北面为陈家湾煤矿,开采9#煤,现开采工作面与我矿边界相距较远,相邻段为采空区,积水主要汇集于其井田中部,对我矿采掘影响不大;西南面为贺西煤矿,现
7、采3#、4#煤,无越层越界现象,井下采空积水已全部排出,对我矿12盘区开采3#、4#煤层无影响;东面为赵家庄煤矿,相邻我矿下部已开采,积水汇集于我矿3902工作面北部(已留设足够的保安煤柱),现开采工作面位于我矿22盘区东部,对我矿无大的影响;东南面为吕梁东义鑫岩煤矿,为在建矿井,相邻我矿23盘区东采区,标高低于我矿最低标高,无积水,对我矿采掘暂无影响。 二、周边及井田内废弃老窑情况1.根据调查显示,我矿相邻赵家庄煤矿、陈家湾煤矿、贺西煤矿与我矿现开采区相邻较远,对本矿开采无大的影响。2.哪哈沟煤矿(下属狮尾沟煤矿)与本矿23盘区矿界相连,采空积水很可能对23盘区及石盘上12盘区开采上组煤层时
8、造成影响,我矿将编制专项的防治水措施,以免积水通过采动影响或地质构造导通上组煤层采空积水,涌入矿井,造成淹井或有害气体涌出事故。3.原白草耳煤矿采3#、4#煤层,现已关闭,为了不影响我矿3901准备工作面回采,我矿在掘进时按编制的防治水措施、探放水设计分别在3901轨顺、切眼进行了探放,加强工作面涌水量监测和增加了排水管路,并通过地表对井筒积水进行排放。回采前在3901皮顺对上组4#煤层采空积水区进行探放。另我矿23盘区地质条件相比22盘区比较复杂,小型构造较多,主要受顶板L灰岩岩溶裂隙水、上组煤层采空积水、相邻矿井的采空积水及承压开采通过地质构造导通奥灰水水害影响,下行开采方式虽对上部采空工
9、作面进行了疏水降压,但必须定时观察排水情况,各采掘工作面都打临时水仓,设置潜水泵排水。第三节 3906皮顺水文地质条件及水害类型3906工作面布置在我矿23盘区东翼中部的9#煤层中,北面相隔180m位3904回风巷,南面相隔15m为3908第二回风巷,西面为下山大巷(南轨下山),东面是已掘巷道边界回风巷,因四周实体煤已揭露,没有发现水生水患灾害。该工作面预计无大型构造存在,但预计会受到3908采动侧压影响,工作面掘进至陷落柱附近时顶板易破碎、煤壁出现片帮现象,主要面临的水害有:一、顶板L灰岩岩溶裂隙水9#煤层顶板以上为太原组L灰岩岩溶裂隙含水层,裂隙、溶洞较为发育,富水性强,在巷道掘进时预计在
10、巷道低洼处及对顶板打钻时淋水会增大。L灰岩岩溶裂隙水主要充水水源为大气降水、地表渗透,补给量有限,另周边开采已释放部分灰岩积水,因此对掘进巷道造成的影响不大,但在巷道掘进时为了确保不受水害影响,需通过在低洼处对顶板打钻释放部分L灰岩水,在巷道低洼处及时打设小水仓,做好水沟水仓的清理疏通工作。二、带压开采奥灰水本工作面主要水害类型为奥灰水。根据矿井资源整合地质报告井田内尚未发现大的地质构造形迹,地层总体倾向南西,呈单斜构造,倾角3-7。但由于 9号煤层底板标高在650-990m之间,而奥灰水水位承压标高在810-814m之间,也就是说在9号煤810m底板等高线以南,7.85km2的8、9号煤层属
11、带压开采煤层,本工作面正处于此带压开采区域内,若有断层、陷落柱构造存在(已有小型地质构造揭露),有可能形成导水通道,使岩溶水涌入矿井,造成水害,因此一定要重视对隐伏断层以及其它构造形迹的发现与研究,以防断层导水造成淹井事故。3906皮顺西面与四条下山相接;北面为实体煤;东临边界回风巷;南隔15米保安煤柱为3908第二回风巷。本工作面主要水害类型为L灰岩岩溶裂隙水,根据3904工作面和3908工作面掘进揭露情况可知,9#煤采动对3906皮顺无大的水害威胁。关于L灰岩岩溶裂隙水的防治,具体采取措施是通过在低洼处对顶板打钻探明L灰岩水,然后经工作面水仓排出。总之,3906皮顺掘进工作面探放水的目的主
12、要是为了防止构造导水与奥灰水等水害通过裂隙导水造成对本工作面乃至矿井的影响,因此需遵循“有掘必探、先探后掘”的探放水原则进行防治。第四节 3906掘进工作面掘进施工技术要求 3906皮顺延9#煤层稳定夹矸做顶机掘一次成巷,支护方式为锚网支护。具体设计参数如下图:名 称宽度(m)高度(m)工作面长度(m)掘进方位 3906皮顺443.21471m1111530 .施工顺序:安全检查综掘机切割出煤敲帮问顶临时支护清理浮煤收尾(整理工程质量标准化)。 .支护方式:锚杆梯子梁金属菱形网锚索铁托盘联合支护,两邦采用梯子梁锚杆分上下帮进行支护。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
13、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、工作面掘进队组接到矿安监部门下发的“终采掘停工通知单”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
14、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。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。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9#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, 9#煤开拓、掘进工作面均在水害威胁范围内,因此必须加强井下各工作面的通迅、移动电话管理,此项工
15、作由我矿监控室负责。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:(见下页)调度室电话:内线 、 外线 0358-姓 名职 位移动电话手 机职 责王亮生组 长全面负责矿井的探放水 王福保副组长协助组长工作,负责探放水工程技术指导工作王全虎成 员负责矿井主排水系统李玉来成 员负责探放水方案的编制及探放水记录分析赵底平成 员负责探水钻的安设、拆除及钻探工作 2、掘进过程中如遇突水时人员避灾路线如下: 3906皮顺迎头南轨道下山西回风下山地面脱离危险区。第七节 通风措施及瓦斯检查制度 工作面在探放水
16、过程中保持正常通风,通风措施严格执行煤矿安全规程和3906皮顺作业规程的有关规定。 1、坚持使用风电闭锁、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
17、人员进入工作面。 7、井下空气成分必须符合下列要求: .采掘工作面的进风流中,氧气浓度不低于20%,二氧化碳浓度不超过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
18、.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%CH41.0%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 3906皮顺在掘进过程中同时施工水沟,水沟断面为宽300mm深300mm,滞后迎头不得超过30m。并在巷道内低洼处打设小水仓,水仓容积不小于20m,掘进面安装两趟110(4寸)排水管路、一趟108(4寸)静压水管,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水泵,水泵型号为BQW100-50-37NF,双电源、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。工作面涌水时经工作面4寸排水
19、管路排至南轨道下山采区水仓3,然后经2#采区水仓 6寸排水管路排至中央水仓,中央水仓经6寸排水管路从风井排出地面。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
20、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代班长、瓦斯员组织人员撤退发生透水事故第二章 “三线”确定 本工作面布置在我矿井田9#煤层实体煤区,处在属于带压开采区域内。最主要的水害危胁来自于奥灰水及顶板L灰岩岩溶裂隙水的影响,本工作面探放水的目的主要有三点: 第一、严格执行有关主管部门“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水方针。第二、根据钻孔的钻探情况确定地质变化带位置,以便制定相应的奥灰水防治安全技术措施。第三、关于顶板L灰岩岩溶裂隙水的防范,通过3906皮顺低洼处对顶板进行疏水降压,从而释放L灰岩岩溶裂隙水,保证工作面的正常生产。
21、根据9#煤层的厚度、硬度及抗拉强度确定探水线位置为积水线外推60m-80m处;警戒线位置为探水线外推60-80m处。第三章 探放水内容设计第一节 物探设计 针对我矿3906皮顺掘进工作面水害类型情况,我矿采取“物探先行、钻探验证,化探跟进”的探水方式交替探放水作业,使用多种探测手段查明前方水害情况现分述如下: 一、物探设计:1、利用YD32(A)高分辨电发仪或YCS40矿用瞬变电法仪在工作面掘进过程前进行物探,计划每掘70m对巷道顶、底板及顺层方向进行探测,用以探明工作面内部隐伏构造及积水情况,做出探测成果分析,对钻孔布置提供合理布置的依据。2、物探组织机构: 组 长:李玉来 副组长:王 雕
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