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1、井下探放水设计的编制,地质测量部：史向前,1、探放水设计的主要内容,3、探放水设计实例,2、探放水设计编制的依据,一、探放水设计的主要内容,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的方法，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，其目的是有效的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。,煤矿防治水规定关于探放水设计内容的要求,第九十三条：采掘工作面探水前，应当编制探放水设计，确定探水警戒线，并采取防止瓦斯和其它有害气体危害等安全措施。探放水钻孔的布置和超前距离，应当根据水头高低、煤（岩）层厚度和硬度等确定
2、。探放水设计由地测部门提出，经矿井总工程师组织审定同意，按设计进行探放水。,释义本条是关于矿井探放水设计的规定。,1认真编制探放水设计。对水患威胁区域确定探放水措施后，要收集资料，编制设计。 设计编制内容主要包括: 探放水地区的水文地质条件； 探放水巷道的开掘方向、施工次序、规格和支护形式； 探放水钻孔组数、个数、方向、角度深度和施工技术要求及采用的超前距与帮距； 探放水施工与掘进工作的安全规定；,释义本条是关于矿井探放水设计的规定。,受水威胁地区信号联系和避灾路线确定； 通风措施和瓦斯检查制度，要制定防止在探水过程中瓦斯或其它有害气体涌出的防治措施； 防排水设施，如水闸门、水闸墙等的设计以及
3、水仓、水泵、管路和水沟等排水系统及能力的具体安排等； 水情及避灾联系汇报制度和灾害处理措施。,释义本条是关于矿井探放水设计的规定,2探放水钻孔的布置按本规定第九十四条执行；探放水钻孔的超前距离按本规定第九十八条执行。 3探放水设计要组织审查。地测部门提出探放水设计后，矿井总工程师组织审查后，方可实施。,二、探放水设计编制的依据：,超前探： 第九十四条：布置探放水钻孔应当遵循下列规定： （一）探放老空水、陷落柱水和钻孔水时，探水钻孔成组布设，并在巷道前方的水平面和竖直面内呈扇形。钻孔终孔位置以满足平距3m为准，厚煤层内各孔终孔的垂距不得超过1.5m。 （二）探放断裂构造水和岩溶水等时，探水钻孔沿
4、掘进方向的前方及下方布置。底板方向的钻孔不得少于2个。 （三）煤层内，原则上禁止探放水压高于1MPa的充水断层水、含水层水及陷落柱水等。如确实需要的，可以先建筑防水闸墙，并在闸墙外向内探放水。 （四）上山探水时，一般进行双巷掘进，其中一条超前探水和汇水，另一条用来安全撤人。双巷间每隔3050m掘1个联络巷，并设挡水墙。,一、探放水钻孔的布置方式 1.探水钻孔主要参数确定 探水钻孔的主要参数有超前距、允许掘进距离、帮距和密度。 （1）超前距 探水时从探水线开始向前方打钻孔，在超前探水时，钻孔很少一次就能打到积水目标区，常是探水一掘进一再探水一再掘进，循环进行；探水钻孔终孔位置应始终超前掘进工作面
5、一段距离，该段距离称超前距。,（2）允许掘进距离 经探水证实无任何水害威胁，可安全掘进的长度称允许掘进距离。 （3）帮距 为使巷道两帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距离，呈扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离称帮距；其值应与超前距相同，帮距一般取20m，有时帮距可比超前距小12m。 （4）钻孔密度（孔间距） 指允许掘进距离终点横剖面上，探水钻孔之间的间距。超前探钻孔示意图.dwg,2.探水钻孔布置方式 （1）扇形布置 巷道处于三面受水威胁的地段，要进行搜索性探放积水目标区，其探水钻孔多按扇形布置。 （2）半扇形布置 对于积水区肯定是在巷道一侧的探水地区，其探水钻孔可按半扇形布置
6、。扇形、半扇形图.dwg,3.探放水钻孔规定 （1）探放老空水、陷落柱水和钻孔水时，探水钻孔成组布设，并在巷道前方的水平面和竖直面内呈扇形。钻孔终孔位置以满足平距3m为准，厚煤层内各孔终孔的垂距不得超过1.5m。 终孔3米（20米煤柱）.dwg 参数表（30米）.xls 终孔3米（30米煤柱）图纸.dwg 参数表（30米）.xls （2）探放断裂构造水和岩溶水等时，探水钻孔沿掘进方向的前方及下方布置。底板方向的钻孔不得少于2个。 （3）煤层内，原则上禁止探放水压高于1MPa的充水断层水、含水层水及陷落柱水等。如确实需要的，可以先建筑防水闸墙，并在闸墙外向内探放水。 （4）上山探水时，一般进行双
7、巷掘进，其中一条超前探水和汇水，另一条用来安全撤人。双巷间每隔3050m掘1个联络巷，并设挡水墙。,第九十五条：井下探放水应当使用专用的探放水钻机。严禁使用煤电钻探放水。 释义本条是关于矿井探放水钻机的规定。矿井探放水工作存在高承压水突出的危险，必须保证在一定的安全距离才能实施探放。矿井专用探放水钻机具有钻探深度大且可固定防喷性能；而煤电钻钻探距离有限，一般只能用于在煤层中探查煤的厚度等，起不到预先探放水害的作用。因此，矿井探放水必须用专用探放水钻机，严禁使用煤电钻探放水。在煤层内用煤电钻探放水，可能导致包括探放水作业人员在内的大量人员伤亡。,第九十六条：在安装钻机进行探水前，应当符合下列规定
8、： （一）加强钻孔附近的巷道支护，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，配备与探放水量相适应的排水设备。 （三）在打钻地点或其附近安设专用电话。 （四）依据设计，确定主要探水孔位置时，由测量人员进行标定。负责探放水工作的人员亲临现场，共同确定钻孔的方位、倾角、深度和钻孔数量。 （五）在预计水压大于0.1MPa的地点探水时，预先固结套管。套管口安装闸阀，套管深度在探放水设计中规定。预先开掘安全躲避硐，制定包括撤人的避灾路线等安全措施，并使每个作业人员了解和掌握。 （六）钻孔内水压大于1.5MPa时，采用反压和有防喷装置的方法钻进，并制定防止孔
9、口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施。,释义本条是关于井下探放水钻机安装和施工前的有关规定。 1.探放水钻探现场 探放水现场作业直接关系到探放水人员的安全，关系到探放水周围地区甚至整个矿井的安危，对钻探施工现场的安全环境和安全设施的严格要求非常重要。加强钻场附近的巷道支护，并在工作面打好坚固的立柱和拦板，可以防止冒顶、防高压水冲垮煤壁及支架事故等发生。为满足探放水钻孔出水畅通和施工人员安全撤离，必须清理巷道，挖好排水沟，在适当位置配备与探放水量相适应的完好的排水设备。在打钻地点或附近安设专用电话，可以在遇到紧急险情时及时与有关领导和部门取得联系，汇报情况，以便及时采取有效措施。 为杜绝随意性，保证探
10、放水钻孔准确打到靶位，确保钻孔标定准确，在确定主要探放水钻孔位置、方位、倾角、深度以及钻孔数目时，测量以及负责探放水的技术人员必须亲临现场，根据已批准的设计给予确定，未经批准，不得擅自改变设计。,2.探放水钻孔承压套管安装和加固 为确保探放水钻孔出水后能有效控制放水量，确保安全，在预计水压大于0.1MPa的地点探放水时，都应预先安装孔口承压套管。为确保承压套管的牢固可靠，开孔位置应选择在岩层比较完整、坚硬的地方，承压套管的长度按本规定第九十八条执行，目前一般采用的是双层套管，考虑钻孔出水会影响套管的下放，因此外层套管长度一般较短，尽可能下在无水段。 承压套管要用高压注浆泵进行水泥固结，使套管和
11、岩体成为一体，套管下放凝固至规定的时间后，进行扫孔，然后进行压水耐压试验，试验的压力不得小于设计水压，稳压时间必须至少保持半小时，孔口周围不漏水，孔口管牢固不活动，即为合格，否则必须重新注浆，这样才能保证孔口管在钻孔出水后不被冲出。孔口管下好后要安装好控制闸阀，这样才能在钻孔一旦出水后有效控制水量，防止因排水能力不足且放水孔又不能有效控制而影响矿井安全。在水文地质条件复杂和水压、水量大的情况下，按照探放水规定要求，安装孔口承压套管和控制闸阀进行钻进。,3.探放高压水应采取的措施 在高压水的探放过程中，当钻孔揭露含水层后，水压和水量会猛增，若不能有效控制，除直接影响钻进效率外，还特别容易出现高压
12、水喷出或钻具被顶出等伤人事故，因此在钻孔内水压大于1.5Mpa的高压水地区施工探放水钻孔时，钻进和退钻时应采用反压和有防喷装置的方法进行钻进和控制钻杆。反压就是给一个与水压反向的作用力，防喷就是防水、防钻杆、防孔内碎岩石块喷出。在高压水地方施工钻孔时，如果不采用反压、防喷装置是非常危险的。比如某矿在井下施工探放奥灰高压水钻孔时，由于未采取这些措施，就曾发生突然出水后钻杆无法控制，顷刻之间被高压水顶出并被顶到巷道，近百米钻杆像面条一样被扭曲成麻花状，险些酿成人员伤亡事故。因此，在高压水地区施工钻孔时，防喷问题必须引起高度重视。,第九十七条：探水钻孔除兼作堵水或者疏水用的钻孔外，终孔孔径一般不得大
13、于75mm。 释义本条是关于矿井探放水钻孔终孔孔径的规定。 探放水钻孔终孔孔径规定一般不得大于75mm，主要是从探放水现场的围岩稳定性方面考虑的，这样，探放水钻孔的开孔孔径也能得到控制，终孔对围岩的破坏性小，即使遇到不可预测的高压水及其他危险情况，也能够得到有效控制。井下现场空间有限，施工不便，为了提高效率和降低成本，对井下钻孔在设计时要考虑一孔多用，如探查构造、煤层或兼作堵水、疏水之用等。,第九十八条：探水钻孔超前距离和止水套管长度应当符合下列规定： （一）探放老空积水的超前钻距，根据水压、煤（岩）层厚度和强度及安全措施等情况确定，但最小水平钻距不得小于30m，止水套管长度不得小于10m；
14、（二）沿岩层探放含水层、断层和陷落柱等含水体时，按表5-1确定探水钻孔超前距离和止水套管长度。,释义本条是关于探放水钻孔超前距离和止水套管长度的规定。 1.探放老空水的超前水平距最少不得小于30m，止水套管长度不得小于10m。 2在岩层中探放水，在水压小于1.0 Mpa时，超前水平距不小于10m，止水套管不小于5m；随着水压的增大，超前水平距和止水套管都要相应增加，在水压大于3.0 Mpa时，超前水平距要大于25m，止水套管要大于20m。,第九十九条：在探放水钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或者钻眼中水压、水量突然增大和顶钻等透水征兆时，应当立即停止钻进，但不得拔出钻杆；应当立即向矿井调度室汇
15、报，派人监测水情。发现情况危急，应当立即撤出所有受水威胁地区的人员到安全地点，然后采取安全措施，进行处理。,释义本条是关于在探放水过程中出现透水征兆应采取措施的相关规定。 人们在与矿井水长期斗争中积累了宝贵的经验，总结出了在钻进时接近或揭露强含水体的一般征兆。在钻进时，当煤岩出现松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大以及顶钻等异状时，说明前方已经接近或揭露了强含水体。当遇到这种异常情况时，如果继续钻进，或将钻杆拔出，极有可能造成难以控制的更大出水以及钻杆在拔出的过程中被高压水顶出伤人事故，后果不堪设想，因此，必须及时停止钻进，将钻杆固定，严禁移动和起拔，钻机后面严禁站人，以免钻杆伤人。在
16、钻孔出现涌水异常情况时，应及时将现场情况向矿调度室汇报。调度室接到上报的情况后，应立即派人监测水情。如果发现现场情况危急时，必须立即撤出所有受水害威胁地区的人员到安全地点，然后采取措施进行处理。,第一百条：探放老空水前，应当首先分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压。探放水孔应当钻入老空水体，并监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。当钻孔接近老空时，预计可能发生瓦斯或者其它有害气体涌出的，应当设有瓦斯检查员或者矿山救护队员在现场值班，随时检查空气成分。如果瓦斯或者其它有害气体浓度超过有关规定，应当立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿井调度室，及时处理。,释义本条是关于矿井探放老空水过程中的有关规定。 1查明老空区积水情况。收集资料，走访调查，分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压，做到心中有数。 2探放老空积水。探放水钻孔要打中老空水体，至少有一个孔要打中老空水体底板，才有可能放完老空水，排除隐患；如井下老空区水与地表水存在密切水力联系，在雨季可接受大量雨水或地表水补给，
