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1、山西介休大佛寺南窑头煤业有限公司西回风大巷探放水设计 编制日期：2013年12月6日前 言根据煤矿防治水规定内容规定，矿井探放水规定要求，为确保我矿为能够及时掌握含水层的情况，严格控制事故的发生。严格按照“物探先行、钻探跟进、预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的防治水原则和“探掘分离”的管理规定进行探放水工作，特制定以下西回风大巷探放水设计方案及措施。一、西回风大巷（9#）工作面概况 1.地面位置及临近采区开采情况 地面：西回风大巷地面相对位置位于矿井井田的南部，相对地面最高标高为1465.5m， 区域内无建筑物及水体，对巷道施工无影响。 井下：该巷附近无回采工作面和掘进巷道，对本工作面
2、施工无影响。 2.巷道简介 西回风大巷总长750m，开口位置在三采区回风巷L32测点前8m处，以方位角24915开口沿9#煤层顶板掘进，矩形断面，净宽4m，净高3m，净断面12。 3.施工次序 采用边掘边探的方式，探水和掘进循环作业，即探掘探。二、矿井水文类型概况根据矿井地质报告，我矿水文地质条件为中等类型，主要水害为周边小煤矿老空水、采空区积水及断层构造导水。2013年我矿实际月平均涌水量为18.25m3/h,最大涌水量为22.083m3/h，结合2013年基建情况和2014的基建计划，查阅有关水文地质资料，预计2014年我矿井正常涌水量会增加到25.083m3/h，最大涌水量会增加为28.
3、00m3/h。到目前为止没有出现明显增大，但必须加强防范。目前主排水系统是原井底车场水泵房、主副主仓。各施工地点的积水由小水泵排到主水仓，主水仓容积200m3，副水仓容积100m3。水仓内安装有三台D46505多级离心水泵，电机功率55kw，电压660v，单台额定流量46 m3/h，扬程250m，排水管直径80mm，一台运行、一台备用、一台检修，工作和备用水泵的总能力能满足矿井最大涌出量的要求，二趟排水管路80mm，安设在回风斜井。三、西回风大巷及周边水文地质概况西回风大巷布置在9#煤层中，巷道均沿9#煤层顶板掘进。根据矿井已有水文地质资料和走访调查结果证实本巷道周边无采空积水区，因此含水层主
4、要为石灰系上统太原组灰岩岩溶、砂岩裂隙含水层。根据水文类型划分报告：本组地层有4层发育良好且被水溶解的海相石灰岩（K21、K22、K3、K4），含水层主要是以上4种灰岩和中粒砂岩。根据钻探及实际揭露情况，该层渗透系数低，富水性弱，对掘进影响不大。井田总体为向斜构造，向斜轴部位于井田东部，轴向北向西，地层倾斜以向斜轴部为界，西部向东北倾斜，东部向西南倾斜，井田东部倾向小，为5-12，西部倾角较大，为18-21。西回风大巷在掘进过程中要预防工作面地质构造对巷道施工造成影响，遇到特殊情况要加强支护。四、煤（岩）层赋存特征西回风大巷布置在9#煤层中，9#煤层位于太原组下段顶部，K21石灰岩为其直接顶板
5、，厚度1.35-2.80m，结构简单，一般含一层夹矸，夹矸厚度0.14-0.51m，局部不含夹矸，除西南角出露外，赋煤区稳定可采。顶板为灰岩，偶见砂质泥岩及中粗砂岩，厚度0.85-3.15m，平均2.10m，泥岩厚度1.00-1.06m，平均1.03m，泥岩抗压强度为18.70Mpa，抗拉强度为0.95Mpa，裂隙较发育，属难冒落的坚硬顶板。底板为砂质泥岩、泥岩，偶见中粗砂岩，厚度1.35-7.65m，平均3.66m，泥岩厚度0.50-3.90m，平均2.22m，泥岩抗压11.9Mpa，抗拉强度为0.78Mpa。根据图纸资料表明，该段巷道没有特殊的地质构造，属于简单型，如遇小断层，可按照实际情
6、况制定相应的措施。五、 物探方法1、物探设备：武汉地大华睿地学技术有限公司生产的TEMHZ75矿用本安型瞬变电磁仪，该仪器主要用于探测采掘工作面隐伏断层、破碎带、陷落柱，尤其是含水、导水破碎带，甚至潜在的突水点等含水构造。 2、物探原理：瞬变电磁法的物理基础是电磁感应原理，根据此理论，在电导率和磁导率均匀的大地上，铺设输入阶跃电流的回线，当发送回线中电流突然断开时，在下半空间就要被激励起感应涡流场以维持在断开电流前存在的磁场，此瞬间的电流集中在回线附近的地表，并按指数规律衰减。在发送一次脉冲磁场的间歇期间，观测由地下地质体受激励引起的涡流产生的随时间变化的感应电磁场（或称响应场）。地层介质被激
7、励所感应的二次涡流场强弱决定于地层介质所耦合的一次脉冲磁场磁力线的多少，二次场的大小与地下介质的电性有关：低阻地质体感应二次场衰减较慢，二次场电压较大；高阻地质体感应二次场衰减较快，二次场电压较小。根据二次场衰减曲线的特征，就可以判断地下地质体的电性、性 质、规 模 和 产 状 等，由于瞬变电磁仪接收的信号是二次涡流场的电动势（纯异常响应），对二次电位进行归一化处理后。根据归一化二次电位值的变化特征，可间接地探测各种地质构造问题。因此，瞬变电磁作为一种时间域的人工源地球物理电磁感应探测方法，是根据地质构造本身存在的物性差异来间接判断有关地质现象的一种有效的地质勘探手段。 3、钻探验证：物探结束
8、后进行钻探验证，在物探结果有异常的情况下，要在本设计的基础上编制补充设计，补打探水钻孔，物探结果无异常则按本设计执行。六、探放水设计 （一）、探放水目的： 1.探放掘进工作面前方是否存在含水层及其他水害类型，防治透水事故的发生。 2.探明前方地质构造情况。 （二）、探水线确定 根据矿井探放水相关规定，不能确定积水区边界位置的积水区，探水线至推断积水区边界位置的最小距离不得小于60m。为了确保掘进巷道的安全施工 （三）、钻探设备采用ZYJ-420/200架柱式液压回转钻机，钻机功率：15kw，可钻探长度200m。供电路径：由变电所直接送入掘进工作面，再由工作面总开关送入钻机及排水泵。（四）、探放
9、水钻孔的设计参数及钻孔布置根据水文地质报告，结合我矿以往的水文地质资料和实际揭露中的情况，西回风大巷掘进工作面周围并无采空区，因此不受老空水、采空积水的影响，而且该巷道周围并无断层、陷落柱等地质构造，根据此情况，特制定以下两种钻孔布置方案： 方案1 在工作面前方无断层、陷落柱以及物探结果表明无异常的情况下，按照方案1设计钻孔施工。方案1探水钻眼总共布置3个，1#中心探眼位于巷道水平中心线和垂直中心线正中心上距顶底板1.4m处，延巷道前进方向施工，2#、3#平行与1#探眼为两帮探眼，2#为右帮探眼距，距1#探眼1.5m处与1#探眼平行；3#为左帮探眼距1#探眼1.5m处与1#探眼平行；(后附探孔
10、布置图）。方案2在工作面前方物探结果异常的情况时，需根据物探分析报告，在方案1的基础上，结合物探成果图，有针对性的对异常区域设计单孔进行钻探验证，具体钻孔数据需根据实际情况而定。该钻孔设计为基础设计，如遇到地质资料不清楚及过地质构造时，必须对钻孔进行重新设计，且布置探放水钻孔应当遵循下列规定：（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。（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。2、探水钻孔超前距、帮距：，因煤岩层不稳定
11、超前距离，探水钻孔深度为80m，探水钻孔终孔位置始终超前掘进工作面的距离采用30m。超前距离的计算： a=0.5AL=25.004式中：a超前距，m；A安全系数，一般取25，设计取5；L巷道跨度（宽或高取大者），m，设计取4.8m；P水头压力，MPa。0.96MPaKP 煤的抗张强度，1.35MPa，Kp取1.35MPa；确定超前距为30m。允许掘进距离：每次探放水钻孔施工完毕后，以最短的钻孔长度（水平投影长度）减去超前保护距离之后所剩余的距离。据此，超前距取30m，帮距取20m。（五）、套管长度选定根据防治水相关规定，煤层探放水的止水套管长度为10米。因此选取的止水套管长度为10米。（六）、
12、单孔（结构）设计开孔采用42mm钻杆、108mm金刚石钻头钻进，钻进10.1m后，冲洗钻孔，下入98mm套管，套管长度6m，套管外口焊接法兰盘；套管用水泥浆固定，扫出管内水泥后，法兰盘外连接装压力表的短节，短节外接高压闸阀，然后换用不大于65mm钻头钻进至终孔。附图：钻孔结构示意图65mm98mm （七）、钻探施工 、钻孔定位及开孔： 钻孔定位由测量人员按设计要求进行现场标定，钻机固定后按开孔要素开孔。开孔用108mm钻头钻进，钻进10.1m后下入直径98mm套管。下套管时，先将套管提离孔底0.3m，用泥浆泵往止水套管内注入水泥砂浆，直至管壁外侧全面返浆，方可停止注浆，确保管壁与钻孔之间封闭密
13、实。 、扫空及耐压试验水泥凝固48小时后，用钻头扫孔至10.1m处，退出钻具，孔口管外安装不低于2Mpa的高压闸阀，接通泥浆泵试压，试压压力不低于1.5MPa，延续时间均不少于30分钟。如发现钻场及钻孔周围有渗水、跑水等现象，要停止试压，继续注水泥浆，直至试压合格 、换径后钻进 试压合格后，安装阀门、测压表，预计水压大于1.5Mpa时，必须安装防喷和反压装置。继续使用42mm钻杆，改用64mm金钢石钻头钻进至终孔。钻进时带班人员要定期检查钻孔内的岩粉及沉渣，并要经常冲孔，确保孔底干净，防止发生埋钻、卡钻等孔内事故。技术管理人员要定期到现场进行技术指导和安全检查，保证钻探施工顺利进行。七、探放水
14、的管理流程1、探放水设计的编制与审批：（1）、巷道开口前由地测防治水科根据“防治水规定”，在施工地点探水前38日内负责编制探放水设计，探放水设计编制完成2日内由地测防治水副总、总工程师逐级审批后组织实施并对探水队进行贯彻学习。（2）、根据物探报告和工作面当前的地质资料编制探水设计方案，并由防治水副总、总工程师逐级审批后组织实施并对探水队进行贯彻学习。2、发放停止掘进通知单地测科及时掌握掘进位置，探放水位置衔接准确，当到达安全外围线提前给施工单位发放停止掘进通知单。3、现场位置的标定每次钻探前，由地测科负责对探放水现场位置与角度的标定。由掘进施工单位负责探水位置的控制。4、施工与监督由地测科负责
15、探放水过程的管理、钻探资料的收集，并填写探放水原始记录。由矿安全部门负责对探放水施工的监督和检查。5、验收由地测科牵头安全部、通风部等相关部门配合进行验收，并填写验收单，如验收不合格不得进行生产施工。6、允许掘进的通知探水验收合格后由地测科填写探放水允许掘进通知单，并填写在探放水管理牌上，经有关领导审批签字，然后下发队组允许掘进组织生产。7、正常掘进与停止掘进的通知由地测防治水科制定正常掘进过程中的探放水技术措施，当接近允许掘进距离时，及时下发停止掘进进行探放水通知单。八、排水系统在掘进过程中要挖好排水沟和临时水仓，采用30m/h潜水泵联合直径2.5寸管路排水，排水管路直接接至副斜井井底车场临时水仓，经过临时水仓中转排至主水仓至地面。九、探放水前的准备工作1、钻探施工人员要认真学习贯彻措施，充分了解钻探工作的目的及工作任务，明确自己的职责，学习贯彻措施的人员必须签字。2、了解钻探施工地段的水文地质情况。3、熟悉避灾路线，并保证避灾路线畅通无阻。4、掌握操作规程及操作顺
