煤矿探放水技术教案

煤矿探放水技术基本知识一、煤矿职业病防治基本知识教案设计一、教案设计二、教案(一) 组织教学：(二) 提问考评：(1) 矿井水害有哪几种?(2) 矿井水害的三要素有哪些?(3) 水害防治十六字方针是什么?(三) 导入：提到探放水人们总会想到“有疑必探，先探后掘，其实只要遵守《煤矿安全规程》，按章作业，煤矿水灾还是可以防治的。

本课的重点内容：掌握探放水技术。

难点：探放水作业操作工艺。

(四)新课讲授一、煤矿井下探放水的相关规定【讲解】探放水包括探水和放水两个方面。

探水是指采矿过程中用超前勘探方法，查明采掘工作面顶底板、侧帮和前方等水体的具体空间位置和状况等，其目的是为了有效地防治矿井水做好必要的准备。

放水是指为了预防水害事故，在探明情况后采取钻孔等安全方法将水体放出。

《煤矿安全规程》对井下探放水做了如下规定：（1）矿井必须作好水害分析预报和充水条件分析，坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的防治水原则。

探水或接近积水地区掘进前或排放被淹井巷的积水前，必须编制探放水设计，并采取防止瓦斯和其他有害气体危害等安全措施。

探水孔的布置和超前距离，应当根据水头高低、煤（岩）层厚度和硬度以及安全措施等在探放水设计中具体规定。

（2）采掘工作面遇到下列情况之一时，必须确定探水线进行探水：（一）接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时。

（二）接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时。

（三）打开隔离煤柱放水时。

（四）接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时。

（五）接近有出水可能的钻孔时。

（六）接近有水的灌浆区时。

（七）接近其他可能出水地区时。

经探水确认无突水危险后，方可前进。

（3）煤系底部有强承压含水层并有突水危险的工作面，在开采前，必须编制探放水设计，明确安全措施。

（4）安装钻机探水前，必须遵守下列规定：（一）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拦板。

（二）清理巷道，挖好排水沟。

探水钻孔位于巷道低洼处时，必须配备与探放水量相适应的排水设备。

（三）在打钻地点或附近安设专用电话。

（四）测量人员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。

（5）预计水压较大的地区，探水钻进之前，必须先安好孔口管和控制闸阀，进行耐压试验，达到设教学内容计承受的水压后，方准继续钻进。

特别危险的地区，应有躲避场所，并规定避灾路线。

（6）钻孔内水压过大时，应采用反压和有防喷装置的方法钻进，并有防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施。

（7）钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异状时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人员应立即向矿调度室报告，并派人监测水情。

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

（8）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。

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

钻孔接近老空，预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时，必须有瓦斯检查工或矿山救护队员在现场值班，检查空气成分。

如果瓦斯或其他有害气体浓度超过本规程规定时，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。

（9）钻孔放水前，必须估计积水量，根据矿井排教学内容水能力和水仓容量，控制放水流量；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。

若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告矿调度室。

（10）排除井筒和下山的积水以及恢复被淹井巷前，必须有矿山救护队检查水面上的空气成分，发现有害气体，必须及时处理。

排水过程中，如有被水封住的有害气体突然涌出的可能，必须制定安全措施。

二、井下探放水设计【讲解】采掘工作面探水前，必须编制探水设计，确定探水警戒线，并采取防止瓦斯和其他有害气体危害等安全措施。

探放水设计由地测部门提出，煤矿总工程师审定，严格按设计进行探放水。

井下探放水的设计应包含以下内容。

1、水文地质分析内容（1）老窑、老空积水分析内容。

包括：老窑名称、编号、地理位置、经纬距、标高、开采时间、层别、采出煤量、停采原因、相邻式窑关系、老空水距地表深度及积水范围内的积水量、经常涌水量和水头高度等。

（2）老采空区积水分析内容。

包括：积水巷道名称、标高、层别、积水量和经常涌水量和水头等。

（3）未封或虚封导水钻孔分析内容。

包括：孔号、孔深、孔径、地表位置、经纬距及标高与各煤层新旧采区的关系、含水层情况等。

（4）含水断层分析内容。

包括：实际巷道所见的断层走向倾向、倾角、落差、破碎带宽度、破碎带交结情况、以往的出水特点、涌水量、水压或水位标高等。

（5）煤层底板的含水层。

包括：含水层名称、岩柱、厚度、水位水量及其与采煤层的间距等。

2、确定积水线、探水线和警戒线根据水源分析情况，在采掘“工程平面图”上按水源的范围确定积水线，在积水线的基础上平等外推60–150米而划定探水线，警戒线是在探水线的基础上平等外推50–150米而划定。

三、根据水害的性质设计开拓方案及防水方案【讲解】（1）探水区的开拓方案（2）巷道布置及施工顺序（3）巷道断面及支护形式（4）排水沟设计（5）排水线路设计（6）设置临时排水设施（7）水闸门及水闸墙的设置（8）计算允许放水量（9）人员避灾路线及预防有害气体的措施等。

四、设计探水孔的设计方案【讲解】1、每次探水孔的位置由探水的深度、探水超前距离和巷道允许掘进的距离而定。

2、探水钻孔的超前距离、巷道允许掘进距离、帮距和密度的确定。

（1）超前距。

探水时从探水线开始向前方打钻探水、一次打透积水的情况较少，常是探水——掘进——探水循环进行，而探水钻孔的终孔位置应始终保持超前工作面一段的安全距离，这段距离简称超前距。

如下图安全外围线（2）允许掘进距离。

经探水后，证实无滴水穿石威胁，可以安全掘进的长度称为允许掘进距离。

（3）帮距。

为使巷道两帮与可能存在的老空积水间保持一定的安全距离，即扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离。

其值应与超前距离相同，可用下式计算。

a=0.5AL√3ｐ／KP式中a——超前距，米A——安全系数（一般取2—5）L——巷道的跨度（宽或高取其大值），米ｐ——水头压力，MpaKP——煤的抗张强度，MPa超前距、帮距除用上式计算外，也可参照下表有关经验值确定，关于煤层的K P值，各矿区针对煤层的不同厚度和硬度进行试验测定。

（4）钻孔密度（孔间距）。

允许掘进距离的终点横剖面上探水钻孔之间的间距，一般不得超过3米，以防漏掉老空巷。

3、探水钻孔布置方式（1）倾斜煤层平巷和上山巷道探水钻孔布置方式、钻孔数量和夹角大小见下表（2）在高水压、水量大或煤层松软、节理发育的情况下，应采用隔离式探水五、探放水钻孔孔数的确定【讲解】1、单孔出水量q=c.ω√2gh式中q——单孔出水量，m3/s;c——流量系数，一般取0.6—0.62ω——钻孔的断面积，m2；g——重力加速度，g=9.81 m/s2h——钻孔出口处的水头高度， m，为计算钻孔的平均放水量，h可取最大水头高度的40%—50%，2、最大应放水量Qmax=ω/t+Q动式中ω——净储量或老空积水量，m3；t——允许放水时间， s;Q动——动储量或老空水常补给量，m3/s；3、小窑老空积水量ω=K.M.L.h/sina式中ω——小窑老空积水量，m3；M——采厚，m;L——小窑老空走向长度，m;h——小窑老空内的水头高度，m;a——老空的充水系数，一般取0.3—0.54、钻孔的孔数N= Q/g式中N——放水钻孔孔数；Q——放水量六、探放老空水小煤窑和矿井采掘的费巷老空积水，其几何形状极不规则，积水量大者可达数百万立方米，一旦采掘工作面接近或揭露它们时，常常造成突水淹井及人身伤亡事故，故必须探放老空水。

（一）探放老空水的原则【讲解】探放老空水除了要遵循《煤矿安全规程》所规定的探放水原则外，还应遵循下述原则。

(1)主动探放。

当老空区不在河沟或重要建筑物下面、排放老空区内积水不会过分加重矿井排水负担、且积水区之下又有大量的煤炭资源急待开采时，这部分积水应千方百计地放出来，以彻底解除水患。

(2)先隔离后探放。

与地表水有密切水力联系且雨季可能接受大量补充的老空水；老空的积水量较大，水质不好（酸性大），为避免负担长期排水费用，对这种积水区应先设法隔断或减少其补给水量，然后再进行探水，若隔断水源有困难无法进行有效的教探放，则应留设煤岩柱与生产区隔开，待到矿井生产后期再进行处理。

(3)先堵后探放。

当老空区为强含水层水或其它大小水源水所淹没，出水点有很大的补给量时，一般应先封堵出水点，而后再探放水。

(4)先降压后探放。

对水量大、水压高的积水区，应先从顶、底板岩层打穿层放水孔，把水压降下来，然后再沿煤层打探水钻孔。

（二）探放老空水的步骤及方法【讲解】1、探水前应注意事项⑴检查排水系统。

准备好水沟、水仓及排水管路等；检查排水泵及电动机，使之正常运转，达到设计的最大排水能力。

⑵准备堵水材料。

在探水地点应备用一定数量的坑木、麻袋、木塞、木板、黄泥、棉线、锯、斧等，以便出水或来压时及时处理。

⑶检查瓦斯。

瓦斯浓度超过安全规定时应停止工作，及时加强通风。

⑷检查钻场支护情况。

有松动或破损的支架要及时修整或更换。

帮顶是否背好，都要一一检查。

⑸检查煤壁。

煤壁有松软或膨胀等现象，要及时处教学内容理，闭紧填实，必要时可打上木垛，防治水流冲垮煤壁，造成事故。

⑹检查水沟。

巷道水沟中的浮煤、碎石等杂物，应随时清理干净。

若水沟被冒顶或片帮堵塞时，应立即修复。

⑺检查安全退路。

避灾路线内不许有煤炭、木料、煤车等阻塞，要时刻保证畅通无阻。

2、探水起点的确定根据一些矿区的经验，将调查和勘探（包括物探）获得的小窑、老空分布资料，经过分析画出三条界线。

1）、积水线调查核对积水边界线（即小窑采空区的范围），其深部界线应根据小窑或老空的最深下山划定，并填写古井或近期采空区调查表。

2）、探水线沿积水线外推60——150米的距离画一条线即为探水线（下山掘进时则为顺层的斜距），此数值大小视积水边界的可靠程度、水压大小、煤的坚硬程度、顶底板岩性及地质构造等因素来确定。

当掘进巷道至此线时应开始探水。

3）、警戒线由探水线再外推50——150米（在上山掘进时指倾斜距离），即为警戒线。

当巷道进入此线后，就应警惕积水的威胁，注意掘进工作面的变化，如发现有透（突）水征兆应提前探水。

探水线、警戒线的确定可参考下表的经验数值结合本矿的资料确定。

积水线外推探水线，警戒线经验数值表3、探放水钻孔布设工艺（1）探放水应采用深孔、中深孔和浅孔相结合的方式（书142页）深孔：每次探放水应打3个深孔（中眼和两个外斜眼），为提前探测到积水（深孔放水较安全），只要不脱离煤层应尽量扣深，由于外斜眼深度大，控制的帮距也大，使继续探水掘进时安全。