王家庄探放水方案.docx
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王家庄探放水方案
探 放 水 方 案
山西离石王家庄煤业有限公司
2011年1月
山西离石王家庄煤业有限公司探放水方案
根据《煤矿安全规程》规定以及行业管理的标准要求,对井下作业地点必须坚持“预测预报,有掘必探,先探后掘,先治后采”的探放水原则,结合本矿的实际地质情况特制定此探放水设计方案。
第一节概况
工作面地面相对位置位于本井田西南部,区域内没有水和建、构筑物,所以对掘进工程没有影响。
巷道在井田内为实体煤掘进,为保证掘进进度的正常推进,确保人员和财产不受损失,保证本矿井的安全生产工作顺利正常运行,为矿井的开拓掘进做好前期安全工作,探明采掘范围内的水文地质情况,我矿对水害防治工作高度重视,坚持“有掘必探,先探后掘”的原则,对6#煤层轨道大巷、10#煤层采区回风上山、轨道上山、总回风大巷掘进工作面实施探放水措施。
第二节水文地质
一、地表水
本井田内常年性地表河流,仅几条较大沟谷中雨季有短暂洪水通过,向西北转南汇入三川河,三川河向西南排向黄河。
二、井田主要含水层
(一)奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层
本地层在井田内全部被覆盖,埋藏于井田深部,地层厚度大,分布广泛,溶洞和裂隙发育,具有良好的含水空间,富水性强,水量大,水质较好,是井田主要含水层。
据该矿2004年和2006年在西南2km处大土河焦煤公司9号水源井和井田南侧2km处12号水源井资料,奥灰水位标高分别为805.46m和802.87m,出水量分别为195.60m3/h和180.60m3/h。
根据以上水源井资料和区域水力坡度推测井田内奥灰水位在808-812m,奥灰水埋深200m左右,水质属HCO3-Ca·Mg型,矿化度0.2-0.5g/L。
井田东部煤层高于奥灰水位,开采较安全,西部煤层低于奥灰水位,属于带压开采,在开采时要注意奥灰水突水事故的发生。
(二)石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层
井田内无水文孔,据井田南8.5km的20号孔和0.2km的12号孔资料,太原组含水层主要为三层石灰岩,从上到下为L5、L4、L1,总厚约25.55m,灰岩裂隙较发育,岩芯较破碎。
钻孔在灰岩地层中,大部分出现孔漏的情况,含水层顶板埋深在86.43-279.40m,单井出水量大于1000t/d.单位涌水量12号孔为q=0.0047L/s·m,20号孔为0.207L/s·m,渗透系数12号孔为0.0131m/d,20号孔为1.23m/d,水位标高分别为929.44m和946.67m。
水质类型为HCO3-Ca·Mg·Na型,矿化度0.464g/L。
(三)二叠系碎屑岩类砂岩裂隙含水层
井田内含水层无出露,含水层以细、中粗砂岩为主,平均厚度17.90m.含水层裂隙不发育,富水性弱.顶板埋深为37.73-206.55米,单井涌水量小于10t/d。
单位涌水量12号孔为q=0.0008L/s·m,20号孔为0.0022L/s·m,渗透系数12号孔为0.0028m/d,20号孔为0.012m/d,水位标高分别为955.62m和972.04m。
水质类型为HCO3·SO4-Ca·Mg·Na型,矿化度0.696g/L。
从区域上看,该含水层不连续,富水性差。
(四)第四系、上第三系孔隙含水层
第四系中、上更新统出露高,补给条件差,含水层连续性差,基本属透水不含水层。
全新统主要分布于井田沟谷中及北部边缘,含水层以砂砾石层为主,厚度小,富水性也较弱。
水质属HCO3·SO4-Ca·Mg型,矿化度0.544g/L。
上第三系上新统广泛出露于井田沟谷中,含水层为砂砾岩,民井出水量小于10t/d。
水质属HCO3-Na型,矿化度0.347g/L。
三、井田地下水的补径排条件
井田奥陶系灰岩水属区域岩溶水的径流区,岩溶水流经井田向南排出边界,至柳林泉,井田距柳林泉排泄区较近,水力坡度小。
石炭系和二叠系灰岩、砂岩裂隙含水层在裸露区接受大气降水补给后,沿岩层倾斜方向运移,上部石盒子组含水层中以泉的形式排泄,下部含水层中水则顺岩层倾向运移,流出井田外,矿坑排水是其主要排泄途径。
四、井田主要隔水层
(一)山西组隔水层
山西组5号煤以下至太原组L5灰岩之间是以泥岩为主,砂、泥岩互层的一套地层,厚度13.00m左右,连续稳定,其中泥岩、粘土岩隔水性好,可视为山西组与太原组之间良好的隔水层。
(二)本溪组隔水层
本溪组平均厚35.33m,岩性主要为泥岩、铝土岩、粉砂岩和砂岩,该组有时夹薄层石灰岩或薄煤层,其中泥质岩隔水性能好,在区域内稳定,是良好的隔水层。
五、矿井涌水量
开采10号煤层生产能力达到120万t/a时的矿井正常涌水量为131m3/h,最大涌水量为154m3/h,现实际涌水量为40m3/h。
六、.供水水源
工业用水和生活用水均来自矿内深井水。
第三节探水前的准备工作
一、供电方面准备工作
我矿现架设的两趟供电电源一路来自北山110kV变电站(原大土河热电厂)已并入电网、一路来自南山110kV变电站(原大土河中心变电站)已并入电网,能够保证电力供应。
二、排水方面的准备工作
1、水泵
现使用的主排水泵型号为D46-50×6,电机功率75KW。
2、管路
我矿现有的两趟3寸排水管都能排向地面。
3、水仓
探水前将副斜井井底水仓、工作面临时水仓清理干净。
三、探水钻机
探放水设计使用ZDJ--350型煤矿坑道钻机。
四、安全出口
主斜井、副斜井、回风斜井,作为三个安全出口。
五、通风
探放水地点设计采用FBDNO.6.3/2*30型30KW局扇,配抗静电阻燃胶质风筒。
六、通讯
设计在探放水地点安装一部防爆电话机与调度室直接联系。
七、其它
雨衣、木板、木料、管钳、阀门、送水管路、电缆线、探水机支架、卷尺、套管、法兰片等。
第四节探放水设计
一、钻孔的确定
1、探放水钻孔数目、方位、角度、孔深、
在掘进工作面布置三个探放水钻孔,呈扇形布置,1#钻孔设计方位巷道中线,倾角+2°,设计长度200m;2#孔设计方位偏巷道左帮10°,倾角2°,设计长度200m,偏帮距34m;3钻孔设计方位偏巷道右帮10°,倾角2°,设计长度200m,偏帮距34m。
探放线为:
200m。
2、深度及超前距离的确定
钻孔的终止位置与巷道掘进的终止位置始终保持一段距离,这样留有相当厚的煤柱,以确保掘进工作的安全,由于在煤层中掘进,而且煤质较软,所以超前距离规定为40m,钻孔深度为200m,这样每探一次可以连续向前掘进160m。
3、直径
在无特殊情况下,采用钻水孔放出积水,由于考虑到既可以使积水顺利排出,又能防止积水冲垮煤壁,保证积水安全控制,故探水孔直径取75mm。
二、探水与掘进循环作业方式
探水作业超前于掘进作业,探水与掘进循环作业,即探水一掘进一探水,探水循环进度为200m,允许掘进度为160m,依此类推。
三、探放水“三线”的确定
根据本矿10#煤层充水性图测量资料确定积水线、探水线、警戒线的距离确定为工作面前方距工作面煤帮1000m为积水线,工作面煤帮为探水线,距工作面煤帮后40m为警戒线。
四、探水工序安排
1、探水前应先加固探水工作面周围的煤壁及顶帮,采用戴帽点柱支护,点柱间距为1米,柱顶紧靠煤壁,柱底挖窝10cm,迎山有力,以防压力水冲垮煤壁。
2、到工作面后,接着在设计的钻孔位置按各钻孔规定的方位角、倾角先人工钻直径75mm的套管孔,孔深4m,用以安装套管,套管用平车内胎缠绕其上,用锤打入套管孔内,要打实,在套管外部焊一垂直长管,并在长管处打两根戗柱,钻杆通过套管工作,达到了控制水的目的。
在水压较大时防止套管被冲出,然后在套管外部安装100mm的阀门。
3、钻机安装在距工作面4~5m处,按各钻孔规定的方位角、倾角钻孔,孔深200m。
4、探钻开始前,瓦斯员首先检查瓦斯,同时当班负责人、现场指挥员都必须在场。
5、钻探过程中,当班负责人对本班钻探的方向、深度、异常情况写在记录本上,并及时向矿领导汇报。
第五节探放水钻孔单孔设计
一、1#钻孔
钻孔设计方位巷道中线,倾角+2°,设计长度200m。
二、2#钻孔
钻孔设计方位偏巷道左帮10°,倾角2°,设计长度200m,偏帮距34m。
三、3#钻孔
钻孔设计方位偏巷道右帮10°,倾角2°,设计长度200m,偏帮距34m。
第六节探放水设备
探放水设备统计表
名称
型号
数量
备注
钻机
ZDJ—350
三台
钻杆
1.5m
250m
钻头
75mm
6个
水泵
FWQB-70/30
6台
点柱
4m长
10根
第七节安全技术措施
一、钻机操作注意事项
1、操作钻机,要严格按照钻机的技术要求和说明书进行。
2、操作步聚及要求
3、根据使用场合及钻孔的位置确定钻车或钻架(自制)的架设位置。
4、将链条装在主机上,然后将主机安装在跑道上,把链条两端与跑道联接好,并调节链条拉杆,使链条获得一定的张紧力,再把跑道固定到钻架上。
5、钻孔前将手轮转到空档位置,空载运转5min,当电机绝缘良好,岩石钻无异常声音,并且主轴旋转方向与减速器上箭头方向一致时,再装上钻头和接通水源。
6、在钻孔时,将手轮按箭头方向缓慢旋转轻轻接上离合器,当钻头体全部钻入岩石(煤层)后再用力上紧离合器,但用力不能太猛,钻到所需深度时,应迅速反转手轮停止前时。
再按箭头反向上紧离合咕嘟,主机快速退回,等到钻头完全退出孔口时再停钻,否则易损坏钻头和零件,这时将手轮转到空档位置,连接需要加长的钻杆或钻孔结束。
7、在钻孔过程中,若发生钻杆弯曲或卡钎,应立即停钻检查,看钻头是否磨钝或崩片,是否遇到较硬的岩层或检查电机供电端的电压是否符合额定电压,若低于额定值,必须调压到额定值。
二、探水时应注意事项
正式开钻后,要密切注意迎头的变化情况,发现异常,要立即停止探放水作业,及时报矿领导采取有效措施,以防突水或发生其它伤害事故。
为此,在施工中特别注意以下事项:
1、在钻探过程中,应该时刻注意钻孔内的情况,发现煤(岩)软,片帮来压或钻眼中水压、水量突然增大以及顶钻等异状时,必须停止打钻,但不要移动或拔出钻杆,要立即向矿调度室汇报,并派专人监视水情。
情况紧急时,必须立即撤出所有受水威胁地区的人员。
煤岩松软,钻井突感轻松,一般是接近水源的象征。
这时,应再次检查防水设施是否完善,排水设施是否可靠,发现片帮来压时,要检查巷道支架是否牢固,以防冒顶伤人,顶钻是水压的表现,此时切不可移动钻杆,应马上将钻杆固定,否则高压水可能将钻杆顶出,碰伤人员,造成透水事故。
2、当探水孔深小于5m时,孔内大量出水,说明离积水区已很近,如果孔内水压很大,水喷射很远,必须马上将钻机钻杆固定,在巷道正前方打牢点柱,人员应尽快撤离现场,另选安全地点对此积水进行探放,探水过程中如发现钻透老空无水,应立即检查是否有害气体涌出。
3、探水钻机的后面和前面给进手把的范围内不得站人,以防高压水将钻杆顶出伤人,或手把翻转打人。
4、钻孔接近老空,预计可能有瓦斯或其它有害气体涌出时,必须有瓦斯员和安全员在现场值班,检查气体成份,如有异常,也应停止打钻,及时进行处理。
三、探后掘巷措施
在掘进过程中,应随时丈量巷道的实际距离,并与探水地点的标记及允许掘进长度进行核对,防止实际掘进距离超过允许掘进的距离,以保证安全。
四、探放水钻孔的布置参数及布置
1、超前距、允许掘进距离,钻孔角度及钻孔数量的确定因探水线距积水线为200m,故超前距为40m,允许掘进距离为160m,钻孔与钻孔之间的夹角为5o—10o,钻孔数量为3孔/面。
2、由于探水孔呈扇形分布,控制面积较大,但是随着掘进巷道的前进,探水孔间的距离会越大,巷道的掘进可能进入两钻孔之间的空白区(即探水盲区),积水老巷可能被漏掉,在这种情况下,掘
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