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1、轨道大巷掘进工作面探放水设计及安全措施第一节 目的、任务为预防水患事故的发生，保证矿井安全生产，建立“探测超前、预报准确、防治达效、管理到位”的防治水工作体系，落实防治水责任；坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、有采必探、先治后采”的防治水原则，采取“物探先行、化探跟进、钻探验证”的综合探测手段，摸清矿井水文地质情况，严格执行“探掘分离”等井下探放水规定，防治水害事故发生； 特制定本探放水设计及措施。第二节 矿井概况一、矿井地理位置山西灵石红杏元富煤业有限公司(以下简称红杏元富煤业)位于灵石县王禹乡赵家沟村西，行政区划属王禹乡管辖。地理坐标：东经：11134171113655，北纬：36425
2、1364538。该矿有乡镇公路通往富家滩，富家滩有大运公路和南同蒲铁路通过。井田距南同蒲铁路约8km，距大运高速公路6km，距灵石县城25km，交通较为便利；井田南北长5100m，东西宽3100m，井田面积15.0564km2。二、 矿井地貌、地形本矿井田地处吕梁山东麓和太岳山西麓间，地貌属低山丘陵区，地表经长期风化剥蚀，沟谷纵横、梁峁连绵，梁垣坡地多黄土覆盖，局部沟谷有零星基岩裸露。井田地势总体为中部高南北低，其最高点位于井田西部边界处山梁，海拔1110.0m，最低处位于井田北东边界处沟谷中，海拔850.0m，最大相对高差260.0m。三、 矿井地质特征及构造1、 井田地层井田内大部分黄土覆
3、盖，在井田北部、南北部有基岩出露。出露地层主要为二叠系下石盒子组、山西组以及石炭系太原组。根据地表出露和钻孔的揭露，并结合区域地质资料，井田内主要地层由老到新为：奥陶系中统峰峰组、石炭系中统本溪组、上统太原组；二叠系下统山西组、下石盒子组及第四系。2、 构造井田内主体构造以宽缓褶皱为主，井田断层发育稀少，未发现岩浆侵入体。井田地质构造属简单型。 3、 煤层本井田含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。太原组地层厚69.63-119.83m，平均92.20m，含煤9层，分别为4、5、6、6下、7、8、9、10、11#煤层，其中10#煤层为基本稳定可采煤层，6#为局部可采煤层，6下为零星可采
4、煤层，其余均为不可采煤层。山西组地层厚22.78-66.37m，平均40.14m，含煤4层，分别为2、2下、3上、3#煤层，其中2#煤层为局部可采煤层，其余均为不可采煤层。煤层的特征：该施工巷道位于10#煤层中；该煤层位于太原组下段上部；上距K2灰岩11.29m左右，下距K1砂岩平均20.61m。该煤层当地俗称大炭，相当于灵石霍县区的大炭及崔家沟井田的大炭层位。上距6#煤层32.34-62.09m，平均45.64m，煤层厚度0.51-2.15m，平均1.65m。煤层结构简单，含矸0-2层。煤层顶板为砂质泥岩，底板为泥岩、粉砂岩、砂质泥岩。属基本稳定可采煤层，局部有采空。 四、矿井水文地质条件本
5、井田属黄河流域，汾河水系，井田内无常年性河流。井田内较大的沟谷有杏圪塔沟、庙沟，仅为季节性河谷，雨季在沟谷中有短暂山洪通过，往南汇集于汾西县境内，最后流入汾河。1、区域主要含水岩组按其含水介质可分如下四个类型：碳酸盐岩类含水岩组：本类型含水岩组包括寒武系奥陶系中统的一套灰岩、泥灰岩、白云岩等可溶岩，在东部、西部和北部大片出露，富含岩溶水，是区内最主要的含水层组。单位涌水量q=0.000436-0.14 L/sm，渗透系数k=0.0021-0.3306m/d。为含水性小含水性中等的含水层组。水质为HCO3SO4CaMg型淡水，微硬，PH值为7.9。碎屑岩夹碳酸盐岩类含水岩组：本类型含水岩组由上石
6、炭系太原组砂岩、泥岩、煤层及几层石灰岩组成，为一套海陆交互相沉积。含层间岩溶裂隙水，富水性的强弱取决于岩溶与裂隙发育程度。一般在接近地表露头处岩溶裂隙发育，以岩溶含水为主，含水性较好。随石灰岩埋深的增加，岩溶裂隙发育程度减弱，逐渐以裂隙含水为主，含水性减弱。K2、K3为煤层的直接顶板，K4与下部煤层也很近，是各层煤的主要充水含水层，对矿井充水有重要意义。三层灰岩单位涌水量q=0.00037-1.734L/sm， 渗透系数k=0.0036-6.92m/d， 属含水性小含水性中等的含水层组。碎屑岩类含水岩组：主要包括二叠系山西组及石盒子组的一套以陆相沉积为主的碎屑岩类，本类含水层以风化裂隙水为主，
7、裂隙发育程度受岩性、深度和构造影响，裂隙水除少部分沿构造破碎带向深部运动外，其余排泄于地表沟谷之中。单位涌水量q=0.002-0.779L/sm， 渗透系数k=0.0052-1.138m/d， 属含水性小含水性中等的含水层组。松散岩类含水岩组：主要为第四系松散沉积物。为区域主要含水层之一。其中较有意义的含水层为Q4，呈带状分布于汾河及其支流，含水层为透水性强的砾石层或砂层，其上下覆以粘土层，出露泉水较多，富水性因地而异，为农田灌溉及生活用水的主要来源。第四系含水层据抽水试验q=0.091-2.94L/sm， k=0.398-29.1m/d。主要接受大气降水补给，向地表水系排泄，有时也向基岩含水
8、层排泄。2、区域主要隔水层中石炭统泥岩、铝土质泥岩隔水层中石炭统泥岩、铝土质泥岩隔水层主要以泥岩、铝土质泥岩组成，分布于碳酸盐岩类含水岩与碎屑岩类含水岩之间，为其天然隔水层。碎屑岩类层间隔水层碎屑岩类层间隔水层以泥岩类塑性岩石组成，分布于各类含水层砂岩、灰岩之间，在垂向上使含、隔水层组合成平等复合结构，含隔水层处于分散间隔状态，含水层间的水力联系被其间的隔水层所隔，形成独立的含水体系，地表沟谷切割处常沿隔水层顶板出露泉水。 五、矿井充水因素分析根据井田地质、水文地质条件和矿井开拓，本矿坑充水因素可分为自然因素和人为因素两种。1、自然因素自然因素包括大气降水、地表水、地下水。大气降水、地表水虽然
9、对矿坑充水影响不大；因井田内地势总体为中部高南北低，大气降雨沿东南向沟谷流出区外，井田内无常年性河流。以井田中东部黄土梁分水岭为界，南部属道美沟上游支沟，北部属富家滩沟上游支沟，沟谷中平时干涸无水，仅在雨季有洪水流过，南经道美村、北经富家滩汇入汾河。井田具有良好的排洪泄水条件，大气降水仅有极小部分沿裂隙渗入地下转为地下水。 地下水主要为:井田位于郭庄泉域中部，属区域岩溶水径流区，深层地下水总体流向为由北向东南。二叠系砂岩孔隙水在裸露区接受大气降水补给后，一部分沿层面裂隙下渗补给下覆太原组砂岩、灰岩裂隙岩溶含水层，一部分在基岩出露区以下降泉形式排泄在沟谷中。 2、人为因素主要指开采后采空区顶板冒
10、落，形成冒落带和导水裂隙带，10#煤层导水裂隙带最大高度50.29m，平均41.2m。它们是矿井涌水的人工通道。据资料，矿区2、6#已大部分采空，估计会有积水、积气，因此会威胁矿井。六、矿井涌水量预测据水文类型划分报告提供，采用富水系数法预测涌水量。矿井实际生产能力达到600Kt/a时，矿井正常涌水量为33m3/h(800m3/d),最大涌水量为50m3/h(1200m3/d). 七、井田周边煤矿水患调查分析通过调查，元富煤矿北、西邻山西灵石国泰宝华煤业有限公司井田，南邻山西梅园华盛能源开发有限公司井田，东部无矿区。相邻各矿均在各自界内生产，开采10#煤层，因此当矿井开采至井田边界时应按规定留
11、设保安煤柱，并进行探放水，以防造成水害。八、井下水患的预测预报本矿所属井田构造以宽缓的褶皱构造为主，区内断层发育较少，构造裂隙发育较微，各含水层夹于厚度大而多的隔水层中，彼此水力联系不大；矿井涌水主要来源为井筒渗水和顶板裂隙水；不受奥灰水影响；因井田2、6#均已采空，10#煤层有部分采空，采空区内均有积水，对矿井开采有一定的影响，因此本井田主要充水水源为采空积水，故可知井田内水文地质条件属中等型。井田内巷道掘进前采取“物探先行、化探跟进、钻探验证”的综合探测手段，摸清矿井水文地质情况，严格执行“探掘分离”等井下探放水规定；钻探前安装好排水设备，做好排水工作，清挖排水沟等措施。矿技术人员按要求做
12、好水文地质预测预报工作，发现异常问题及时汇报处理。 第三节 物 探工作面每次钻探前对工作面采用TEM瞬变电磁仪进行物探，探测距离100米，物探完成后，由防治水办公室负责物探成果分析报告的编制，并由矿总工程师牵头组织矿相关部门进行审批、评价后，存档备案；通过瞬变电磁仪物探成果分析报告显示，本工作面无低阻异常区，分析数据可得出无水患；如遇异常情况，由煤矿总工程师牵头组织矿相关部门进行会诊，拿方案、定措施，并采取钻探手段对工作面内隐伏地质构造及赋水情况进行查明，并制定针对性的安全措施第四节 探水工作面现状一、巷道名称轨道大巷。二、巷道用途为全矿井的所有工作面生产期间的材料运输、通风、管线敷设、行人等
13、需要。三、巷道设计及四邻关系巷道设计长度：3000m。服 务 年 限：约 17年。该巷道位于运输大巷西侧，南、北、东部临近均无采空区。为矿井的开拓巷道，沿10#煤层顶板向南掘进，方位17417，坡度0-12左右，锚网喷联合支护，矩形断面,断面尺寸4.03.0=12.0m2。工作面的遇低洼处有积水时安设水泵排水至大巷排水沟沿坡度自行流出。四、巷道水文地质巷道上部根据水文地质类型划分报告充水性图显示分析，该巷道不受采空区积水威胁。根据揭露的巷道分析，施工区域内会有小的断裂和褶皱、陷落柱等构造。煤岩层稳定、富水性和透水性弱。第五节 钻孔布置相关技术要求一、钻孔设计（一）、根据防治水规定要求，正常情况
14、下，执行“有掘必探、先探后掘”的原则。该巷道沿着煤层顶板掘进，钻孔沿煤层顺巷道掘进方位布置成“小夹角”扇形；钻孔长度80m（帮眼83m），允许掘进长度50m，超前距保持30m。由于该巷道与运输大巷留有保护煤柱间距30m，运输大巷已超前轨道大巷掘进50米，运输大巷掘进时对两帮已钻探，所以巷道钻探时不再对左帮探水，单组钻孔3个。具体钻孔参数见附图（二）、当物探出现有异常区时，采取钻探的方法对异常区进行验证，查清异常区情况，消除隐患。当揭露地质构造（如断层、陷落柱）时要根据构造的要素进行有针对性的编制钻探设计，摸清构造的形态及是否导（通）水情况，并要定期观测构造附近及边缘是否有涌水出现或异常征兆。
15、钻探验证时在帮距20m范围内按终孔间距不大于3m设计钻孔，钻孔长度80m（以直线距离最短孔为例，其他各孔随角度的变化增长），单组钻孔9个。具体钻孔参数见附图二、设备选型及钻进方式设备选型选用ZYJ-420/200 型架柱式液压回转钻机或ZLJ-350 型煤矿坑道钻机。 参数如下：设备型号电机功率设计钻进长度钻头直径台数ZYJ-420/20015KW200m65mm2ZLJ-350 7.5KW200m65mm1 钻进方式选用ZYJ-420/200 型架柱式液压回转钻机，按照设计标定钻孔方位、倾角施工，钻探时每钻探80m确认无任何问题后，方可逐根撤出钻杆，重新布置钻机，调整方向进行钻进，按设计孔数、深度全部钻探完毕无任何问题后方可将钻探设备撤出工作面以外宽敞处码放、掩盖好；所有的钻孔验收合格后方可通知掘进队进行掘进作业，掘进时允许掘进50m，留足30m超前距停掘，然后再次安装牢固设备进行钻探，必须确保掘进迎头距每次钻探终孔不少于30m的钻探超前距。每次钻探、掘进时要严格执行“探掘分离”制度，并要控制好掘进进尺，确保安全生产。当钻探异常区、老空区时开孔直径为89mm，无芯钻进11m后，将钻孔内冲洗干净，下70mm套管10m，套管壁厚不低于5mm，外露不少于0.3m，便于安装闸阀及水压表。套管外壁加焊三道钢筋制作的肋骨从低部螺旋绕式
