4103运输顺槽超前探放水设计方案

4103运输顺槽超前探放水设计方案

4103运输顺槽超前探放水设计方案

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“有疑必探，先探后掘”“每掘必探，探放结合”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。

一、组织机构

组长：刘敏

副组长：张明

探水副总：严国芳

探水科长：李保成

探水队长：赵有珍

探水技术员：李永锋

探水成员：刘艳文武彩玉张利兵秦旋

二、设计依据

1、根据《煤矿安全规程》。

2、根据《煤矿各工种操作规程》。

3、根据《煤矿防治水规定》。

4、根据山西省地方文件“有掘必探，先探后掘”的规定。

5、工程项目：4103运输顺槽超前探放水设计。

6、用途：为4103运输顺槽掘进安全提供依据。

三、施工地点概况

1、工作面对应地面位置

工作面对应的地表大部分为荒山，有少量耕地，沟谷地段平时干涸，只有雨季有水流过。

2、工作面井下位置及四邻采掘情况

掘进工作面位于井田东部，北部与4102运输顺槽相邻，距4102回风顺槽210m；南部与4108运输大巷相邻，距4108运输大巷200m；西部与4#煤一采区轨道大巷相邻，东部与三兴煤矿相邻。

3、掘进工作面概况

掘进工作面施工掘进煤层为二叠系下统山西组，掘进巷在矿界东部盘区内，经调查了解原来开采4#煤层的老工人及水文地质数据显示，本巷无积水，地面无河流、湖泊。

4102运输顺槽设计走向长度：540m。

巷道为矩形断面：宽×高＝4.8×2.6m。

煤层底板标高：500—590m。

煤层厚度为：1.2—2.1m。

煤层的抗拉强度0.8Mpa。

四、区城水文地质

1、井田内及周边矿井采（古）空区、小窑积水情况。

4#煤层在井田中部已形成较大面积的采空区。井下充水水源主要为顶板砂岩裂隙水及采空区积水。井田中南部采空区相对位置较低，在此处存在积水面积约为36.39k（㎡），积水量约为5837

㎡（详见表1）

本矿采空区积水量统计表

2、相邻矿井的采（古）空区、小窑范围、积水情况及对本矿的影响。

山西离柳鑫瑞煤业有限公司井田4#煤层已大部采空，采（古）空区、小窑破环区及巷道内存在积水，积水量约为64549㎡（详见表2）

其井下采掘工作面及采空区范围位于本井田的上山部位，与本井田之间距本井田较远，在无越界开采的情况下对本井田影响不大，原山西三兴煤焦有限公司，停产前开采4#煤层，设计生产能力30万t/a 。井下主要为井筒和顶板淋水，矿井涌水量为250㎡/d ，该井田采空区存在积水（详见表3）。其中该井田西部采空区存在积水约5000㎡，司井田内原山西临县宇航煤业有限公司4

#煤层北部小窑破坏区连通，且距离本井田较近，该积水对本井田4#煤层威胁较大。

山西三兴煤焦有限公司采空区积水量统计表3

总之，相邻矿井之间一定要留足保安煤柱，以防废弃巷道相互沟通，造成透水事故。

3、水文地质概况

本井田位于河东煤田中段，离柳矿区三交详查区中西部边缘。井田内地表大部被第四系黄土覆盖。仅在较大沟谷中上盒子组地层出露。

①碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层组

主要为奥陶系石灰岩地层，其含水介质以石灰岩溶隙、溶洞、裂隙为主。该含水岩组主要出露于区城东部，平面上呈南北向条带状分布，出路形态基本为沟谷中出露，梁峁上松散层覆盖。区城西部为埋藏型。收集到的资料多只揭露峰峰组和上马家沟组地层。上马家沟组平均厚228m，岩性以石灰岩、泥灰岩为主，有少量白云质灰岩，下部为角砾状石灰岩，岩溶裂隙发育，富水性也差。在水平方向上，富水性受区城构造的控制，在断裂附近，岩溶裂隙发育，富水性强。一般补给区富水性较弱。径流区逐步增强，单井涌水量在1000㎡/d以上，水质类型为HCO3.SO4.M g型，平均矿化度2.39g/L。

据区城内两个奥灰水井的资料，一个是湍水头镇的供水井，孔深300.82m。据抽水试验资料：当降深为1.6m时，出水量为157m3/d；当降深为5.0时m，出水量485m3/d。水质为HCO3.SO4.Na型，矿化度0.63g/L，水位标高805.12m。另一个为新民煤矿供水井，井深300.62m。其中本溪组和太原组地层为106.45m。峰组地层为92m，上马家沟组地层102m。此井单井出水量可达2880m3/d,水质为HCO3.CO4~Ca.Mg型，矿化度1.8g/L，水位标高801.81m。

②碎屑岩类裂隙含水层组

本亚组含水层主要由L1至L5五层石灰岩组成，间以泥岩及少量砂岩，含灰岩地段36m，灰岩总厚度为20m左右，富水性较

好。三交详查区钻孔单为涌水量为0.0008~0.828L/s.m，透系数0.0047~4.15m/d，水位标高761.85~846.23m，水质类型一般为HCO3~Cl~Na.Ca型，矿化度1.3g/L左右。

③二叠系石盒子组砂岩裂隙含水亚组

本亚组含水层主要由厚、巨厚层中、粗粒砂岩组成，其地层在区城内出露较广泛，易接受补给，浅部风化裂隙发育富水性较强，深部富水性弱。三交详查区下石盒子组含水层单位涌水量0.54L/s.m，透系数0.16m/ d，上盒子组含水层单位涌水量0.0051—0.028 L/s.m，透系数0.004—0.63 m/ d，水位标高759.44—913.50m，水质为CL—HCO3—N a.Ca型，矿化度

0.6—1.8g/L。

五、施工地点及所用钻机

1、施工钻探地点

施工钻探地点为4102运输顺槽，根据山西省地方文件“有掘必探，先探后掘”的规定，掘进施工前必须先探后掘。

2、钻机型号及所用参数

本掘进工作面配备ZLJ—400型煤矿用坑道钻机，钻探深度200m。配备辅助ZQJ—300/6型煤矿用坑道钻具为机械转动液压给进立式转动机，钻探深度为75m，开孔直径为Ф108mm，中孔直径≧Ф82mm。

钻机的主要技术性能及参数

①转杆直径Ф76m

②额定转矩240/300/330N.m

③额定转速155/195/230r/min

④最大输出功率 3.9/6/8.0kw

⑤工作气压0.4/0.5/0.63Mpa

⑥钻机质量150kg

⑦额定推进力14kN

六、钻探施工设计

1、探放水“三线”的确定

根据本矿4#煤层水文地质图测量资料确定积水线、探水线、警戒线：积水线向外推150m为探水线，再向外推100m为警戒线。

2、探放水钻孔的布置

用ZQJ—300/6型钻机钻进，超前距、允许掘进距离、钻孔角

度及钻孔数量的确定：在掘进工作面迎头布置5个孔，钻孔与钻孔之间的夹角为8o，探水钻孔深度60m，允许掘进距离30m，孔间距为1.1m，距4#煤层顶板1.6m，底板1m，方向与巷道掘进方向一致，与巷道顶板平行，钻孔布置在一个水平面上，呈扇形布置，详见布置见附图1。

在已圈定了解的积水区、或经物探发现的可疑区域，掘进工作面迎头分两层布置15个钻孔，下一层布置8个孔，孔距0.6m，夹角5°8′，距4#煤层顶板1.9m,上一层布置7个孔，孔距0.6m，

夹角5°8′，距4#煤层顶板1.7m，方向与巷道掘进方向一致，与巷道顶板平行，钻孔布置在两个水平面上，呈扇形布置，详见附图2、（剖面图Ⅰ—Ⅱ）。根据《矿井水文地质规程》附录八的公式计算：

L=0.5kM√3p/kp≮20m

式中: p防水煤柱所承受的静压力，MPa;这里是1

L—防隔水煤柱的宽度，m；

K—安全系数（一般取2～5）；这里取4

M—巷道跨度,这里为4.8m

Kp—煤的抗拉强度，Mpa;这里为0.75 MPa。

经计算4#煤层的断层防水煤柱留设宽度为20m。

3、钻孔位置

4102运输顺槽超前探放水从掘进开始至掘进竣工，每掘进60m循环一次探放水，4102运输顺槽超前探放水施工长度

540m，循环

探放水18次，打钻270个,总探水孔总长4050m。探水作业超前于掘进作业，探水与掘进循环作业，即探水—掘进—探水。

七、探水前的准备工作

1、下井前由地测部组织参加探放水的人员认真学习并掌握设计各项参数的测定方法和探放水安全技术措施的要求和避灾路。

2、根据工作安排、准备、检查、带足所需的工具，材料等。

3、设备的运输必须遵守下列规定。

①钻机在车盘上必须捆绑结实，不得超长、超宽、超高、超重，并符合井下运输的有关规定，拆下的螺钉等零件要妥善保存。

②井下人工搬运设备时，要用绳子系牢，并要轻抬轻放，有专人统一指挥，起落行动一致。

③在钻机经过上下山时，应做好防滑措施。

4、设备的安装必须遵守以下程序和要求

①安装前要检查、整修设备，并检查钻杆及其周围支架，防止冒顶片帮，清理周围杂物，检查并安设好水泵、排水管路等排水设施。

②机身安放平稳，上紧底固螺丝。各种电气设备必须防爆，机械传动部分要安装防护栏，保护罩。

③施工前要满足自然汇水条件（即在探放水巷道下侧掘进不小于20m3小水仓）。

④加强钻机前后10m范围内的巷道支护，并打好坚固的立柱和栏板。

⑤测量和探放水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探放水孔的位置、方位、角度、深度以及钻孔数目。

⑥在钻机操作前认真学习使用说明书，严格按照说明书的操作方法操作。

5、在探水巷道6m处挖设不小于20m3临时水仓，排水管道用Φ57mm铺设无缝管路，然后用FWQB70/35风动水泵将水排入中央水仓。

八、探放水操作时必须遵守下列规定

1、探放水前必须由队长或技术员负责全过程跟班、指挥、协调、监督，是本班的安全责任人，技术人员跟班测量定位。

2、在接近积水地区掘进前或排放被淹井巷的积水前进行探放水时，必须根据编制探放水设计及安全技术措施规定的方位、角度、孔深等进行施工，不经技术人员同意不得擅自改动。

3、探水钻前进时，安设探放水钻孔孔口管及其固定方法必须符合设计的要求。

4、操作钻机时，应遵守以下规定：

①打开立轴箱前，横、立轴齿轮应加防护罩。合立轴时，应待齿轮转子停止转动后进行。

②、禁止用手和脚直接制动机械的运转部件。

③、操作高压电气设备器时，应戴绝缘手套，穿绝缘靴，脚踏绝缘垫。

④、在探放水钻机后面和前面的给进手把活动范围内，不准站人，防止高压水将钻具顶出伤人或给进手把翻起伤人。

5、探放老空水必须遵守下列规定：

①探放老空水前，首先要分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压，老空积水区高于探放水点位置时，只准用钻机探放水。

②放水孔必须打中老空水体，并监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。

③钻孔放水前，必须要估计放水量，根据矿井排水能力和水仓容量，控制放水量。

④放水时，必须设专人监测钻孔出水情况，测定水量、水压、做好记录。

⑤若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告调度室。

⑥钻孔达至老空后，如孔内无水流出，瓦斯检查员检查有有害气体涌出时，必须立即停止钻进，用木塞黄泥封闭。

⑦疏通钻孔时，操作人员不准直对钻杆站立操作。

⑧探放老空水钻孔接近老空，预计有瓦斯或其它有害气体涌出时，必须有瓦斯检查员在现场值班，检查空气成分。如果瓦斯或其它有害气体浓度超出《煤矿安全规程》规定时，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室及时处理。

九、下置孔口管的要求

1、套管要下在坚硬完整的煤岩层中，套管下置深度、固结方法及耐压试验，必须符合设计要求。

2、下套管遇阻时，禁止猛拉套管。

3、套管固结后，必须进行耐压试验。试验时间不少于30min，以套管不松动、不漏水为合格，然后安装止水闸阀。揭露高压水的钻孔，还要装好防喷装置，方可钻进。

4、下置孔口管，必须选用φ75cm×3.0 cm的耐压无缝钢管，封管砼强度不低于30cm，且充填不留空隙，安装闸阀后，方准继续钻进。

十、孔口套管的安装

1、孔口管的安装必须固定在岩石坚硬完整的地段。安装前首先用大口径钻头开孔至一定深度（视水压大小而定）后再放入孔口管，在套管与孔壁间的灌注水泥浆，而后采用较小尺寸的钻头在孔内钻进，直至钻透老空或含水层为止，最后退出钻具，在孔口外露部分装上压力表、水阀门和导水孔。

2、为保证孔口套管安装的质量，一般都需要进行注浆检查。在孔口管放入钻孔后，于孔口用较稠的水泥浆将套封死，并在套管上留一个小管，待水泥凝固后由孔口套管向孔内注浆，使水泥浆进入套管与孔壁之间的空隙和岩石裂隙中

十一、止水套管的规定

1、探放老孔水的超前水平距最小不得小于30m，止水套管长度不得小于10m。

2、在岩层中探放水，在水头压力小于1.0Mpa时，超前水平距不小于10m，止水套管不得小于5m；随着水压的增大，超前水平距和止水套管都要相应增加，在水头压力大于3.0Mpa时，超前水平距要大于25m，止水套管要大于20m。

3、止水套管的接头必须用棉丝、铅油严加密封，防止漏水。十二、下钻具施工要求

1.提钻前，准备丈量机上余尺，认真检查升降机的制动装置、离合装置、提引装置以及拧御工具是否安全完好，发现问题要及时处理。下钻前，除上述检查外，还要认真检查钻具接头、接箜、

丝扣加工是否合格，钻杆有无弯曲、磨损等。凡钻杆直径单边磨损达2mm，或均匀磨损达3mm，每米弯曲超过3cm及各种钻具有微小裂隙，丝扣严重磨损、松动或其它明显变形时，均匀不得下入孔内。

2.在提、下钻具的过程中，操作升降机人员必须与其他岗位工人紧密配合，互相关照。操作要轻而稳，不得猛刹、猛放，不得超负荷作业，不得用手脚去触摸钢丝绳。其他人员要注意钻具起落，在完成作业后，必须站在钻具起落范围以外，岩芯管提出孔后，应立即盖好孔口，不准用手探摸、伸头观看孔内岩芯。

3.孔口人员抽插垫叉时，禁止手扶垫叉底面或用脚勾垫叉。

4.升降钻具时，必须使用垫叉，禁止用管钳、链钳代替。

5.及时准确全面地记录各种数据，包括加尺、残尺、孔深、分层厚度、涌漏水情况、套管下置深度、耐压试验数据、班报表等。

十三、安装钻机探水前的技术要求

1、注意检查观测周围有无出水征兆，如安钻地点距积水地点很近、探水不安全时，另找安全地点探放水。

2、钻窝应避免做在断层带或松软岩层内。

3、钻机安装必须平稳牢固。安好钻机接电时，要严格执行停送电制度。

4、按预计流量修建排水沟，清理巷道并挂好风筒、电缆、管道等。

5、安装钻机探水前遵守的规定：

①、加强钻场附近的巷道支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和挡板。

②、风水管路的安装，必须执行《煤矿安全规程》和有关规定。

③、清理巷道，挖好排水沟。探水钻孔位于巷道低洼处时必须配备相应的排水设备。

④、准备好各种材料、配件、备用工具，摆放要整齐有序。

⑤、调试钻机。检查钻机各种传动部分运行是否正常，开关启闭是否灵活可靠，各种零部件及钻具是否齐全、合格、发现不符合规定的，必须进行处理或更换。

⑥、在打钻地点或附近安设专用电话。

⑦、采用局部通风机通风时，钻场的动力设备应与风机实现风电闭锁。检查有害气体含量。当瓦斯浓度达到或超过1%时，不得开钻。

⑧、工作人员进入钻场必须首先检查钻场及其周围的安全状况，如防水、防火、通风设施等，如有不安全因素，不得开钻。

⑨、检查机械设备安装质量及安全设施情况，经试车合格后，方可开钻。

⑩、测量和防探水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水孔的位置、方位、角度、深度以及钻孔数目。

十四、放水的技术要求

1、钻孔探到水后，要观测水压、水质、水量和估计积水量或补给量。根据矿井排水能力及水仓容量，控制放水孔的流量或调

整排水能力，并清理水仓、水沟等。

2、加强放水地点的通风，增加有害气体的观测次数。

3、必须监视放水全过程，放水结束后，立即核算放水量与预计积水量的误差，查明原因。

十五、探水的安全措施

1、探水巷必须在探水钻孔有效控制范围内掘进，探水孔的超前距、帮距及孔间距应符合设计要求。每次探水后、掘进前，应在起点处设置标志，并建立挂牌制度。

2、巷道支护应牢固，顶、帮背实，无高吊棚脚，倾斜巷有撑杆，使巷道较强的抗水流冲击能力。

3、受水威胁地区的施工人员必须学习掌握报警信号及避灾路线。

4、探水巷道应加强出水征兆的观察，发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙出现掺水、水色发浑、有臭味等预兆时，一旦发现立即停止施工，采取措施，立即报告安全指挥中心，情况紧急时必须立即发现警报，撤出所有水威胁地区的人员。

5、钻孔接近老空，预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时，必须有瓦斯检查员或矿山救护队员的现场值班，检查空气成分。如果瓦斯或其他有害气体超过本规程有关条文规定时，必须立即停止打钻，切断电源，撤出人员，并报告安全指挥中心，采取措施，进行处理。

6、探放水人员必须按照批准的设计施工，未经审批单位允许，不得擅自改变设计。

7、其他未尽事宜的按《煤矿安全规程》执行。

十六、放水的安全措施

1、做好放水前的准备工作，固定人员，检验校正观测仪器和工具，检查排水设备和排水路线。钻孔放水前应准备足够的木塞和麻袋，并加固巷道支架，必要时可打木垛，要保持水沟畅通。

2、放水前，应加固巷道疏通水沟，不能使水乱流。另外，要备好木塞、麻袋等物。同时要特别加强工作面的瓦斯和其它有害气体的检测工作，如发现有超限，必须加强通风，采取有效措施，以防发生意外事故。钻孔放水前应报告矿领导，必要时撤出有关工作面人员。

3、钻孔放水前，必须估计积水量，根据矿井排水能力和水仓容量，控制放水流量。放水前，必须设专人监测钻孔出水情况，测定水量，做好记录，若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告安全指挥中心。

4、放水前，必须估计积水量，控制水眼的流量，还必须观测水压。

5、放水时，如果发现情况危急时，必须立即撤出所有受水害威胁地区的人员，然后采取措施，进行处理。

6、钻眼内水压过大时，应有防止孔口煤壁突然鼓起的措施，措施包括附近地点工作面，拦板外加柱或木垛必须在顶、底板间

砌筑水墙，然后方可开钻眼放水。

7、放水孔不出水时，要小心用钻杆通透，禁止用放炮方式放水。

8、放水同时要特别加强工作面的瓦斯和其它有害气体的检测工作，如发现有超限，必须加强通风，采取有效措施，以防发生意外事故。

9、放水结束后，应仔细检查，证实无水后，方可开始掘进。并及时进行资料整理，提交放水总结报告。

十七、透水前的预兆和处理办法

在透水前，工作面推进有诸多预兆，如工作面挂红、挂汗，空气变冷、出现雾气、顶板淋水加大，顶板来压、底板鼓起、水色发浑、有异味、工作面有害气体增加、裂隙出现渗水预兆。如发现有上述预兆时，必须停止作业，判明情况，报告调度室，如情况危急必须立即发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。

十八、供、排水系统

1、供水系统：工作面供水系统与防尘洒水、消防水共用。

供水线路：由地面静压水仓→主斜井→集中轨道巷→4#煤轨道大巷→掘进面用水点。

管路要求：由地面静压水水仓到主斜井用Ф108mm管道铺设，其它管路用Ф57mm管道铺设，进入工作面管路每隔50m 设置一消防接口。

2、排水系统

排水管道用Φ57mm铺设无缝钢管，遇低洼淋水点安装一个

三通截止阀。选择低洼处或淋水较大的地段施工做临时水仓，附近积水分别排入临时水仓；然后用FWQB70/35风动水泵将水排入临时水仓后集中排至地面。

排水线路：掘进面及巷内涌（淋）水点→临时水仓→中央水仓→主斜井→地面。

十九、供电、压风、通讯系统

1、供电系统：整套供电设备采用MYTV42—8.7/10.3×70mm2长1000米，交联聚乙烯绝缘阻燃电力电缆，经主斜井下井，两回路同时工作，互为备用。井下中央变电所为南翼的移变供电，型号为KBSGY—500/10、10/1.2Kv。

综掘工作面的供电电源由中央变电所供出，低压电缆采用MYP—660/1140型矿用橡胶电缆。

供电线路：中央变电所—500KVA移变—4102运输顺槽掘进工作面。

2、压风系统：

①、工作面探水风源及压风设备

掘进工作面探水风源由HPY18—10/7—K型空压机提供，功率为75kw。

②、压风方式:二级双缸压缩

常压空气→滤清器→一级气缸压缩（0.2Mpa）→中冷器→二级气缸（0.7Mpa）→储气罐压缩空气→用风点。

③、送风管路

每节6米长，主巷采用Φ108×4.0无缝钢管，支线采用Φ57×30无缝钢管，由空压机储气罐经送风管路到达掘进面用风点。

④、空压机位置:安装在地面。

3、通讯系统：掘进面与矿调度室、配电点、各转载点通讯联系，采用程控自动交换机。电话机型号为KTH13型矿用本质安全型壁挂话机，矿调度室机房设四位号调度交换台。通过通讯电缆敷设到井下各地点。