3101运输顺槽探放水设计(最终 )

目 录

第一章 设计依据 ..................................................................................................................... - 5 -

第一节 3101运输顺槽掘进探水钻孔设计依据 ...................................................................... - 5 -

第二节 工作面现状 ................................................................................................................. - 5 -

第三节 水文地质特征 ........................................................................................................... - 15 -

一、地表水系 ....................................................................................................................... - 15 -

二、井田主要含水层 ........................................................................................................... - 15 -

三、井田主要隔水层 ........................................................................................................... - 17 -

四、主要含水层的补给、径流、排泄条件 ....................................................................... - 18 -

五、煤层 ............................................................................................................................... - 18 -

六、本掘进工作面水文地质特征 ....................................................................................... - 20 -

第二章 探放水设备选择及探水钻机性能 ........................................................................... - 20 -

第一节 ZYJ-700/250型架柱式液压回转钻机技术参数 ...................................................... - 20 -

第二节 ZYJ-1200/130架柱式液压回转钻机技术参数 ........................................................ - 21 -

第三节 YTD400（A）全方位探测仪 ..................................................................................... - 22 -

第三章 物探及钻探设计 ....................................................................................................... - 22 -

第一节 物探设计 ................................................................................................................... - 22 -

一、方法简介及设计 ........................................................................................................... - 22 -

二、具体施工方法 ............................................................................................................... - 23 -

三、施工注意事项 ............................................................................................................... - 24 -

第二节 钻探设计 ................................................................................................................... - 24 -

1、钻孔参数 ......................................................................................................................... - 25 -

2、钻孔布置 ......................................................................................................................... - 26 -

3、打眼顺序 ......................................................................................................................... - 27 -

4、单孔设计 ......................................................................................................................... - 27 -

5、孔口安全装置 ................................................................................................................. - 27 -

6、积水线、探水线、警戒线的确定 ................................................................................. - 30 -

第四章 探防水施工的安全规定 ........................................................................................... - 31 -

第一节 采掘工作面探放水施工技术要求及相关规定 ....................................................... - 31 -

第二节 探水前的准备工作 ................................................................................................... - 32 -

第三节 探水钻的安装与操作 ............................................................................................... - 33 -

第四节 放水及排水 ............................................................................................................... - 35 -

第五节 接近积水区的安全技术措施 ................................................................................... - 36 -

第五章、安全技术措施 ........................................................................................................... - 38 -

第一节 探放水过程中注意事项及安全技术措施 ............................................................... - 38 -

第二节 井下发生突水事故时安全技术措施 ....................................................................... - 40 -

第三节 打钻孔安全技术措施 ............................................................................................... - 41 -

第四节 放水安全技术措施 ................................................................................................... - 42 -

第五节 透水事故的处理措施 ............................................................................................... - 43 -

第六节 其它安全措施 ........................................................................................................... - 44 -

第七节 避灾路线 ................................................................................................................... - 45 -

第六章、应急救援预案 ........................................................................................................... - 46 -

第一节 水灾事故的撤离 ....................................................................................................... - 46 -

第二节 处理透水事故时的注意事项 ................................................................................... - 46 -

3101运输顺槽掘进探放水钻孔设计

3101 运输顺槽掘进探水钻孔设计

会审纪要会审时间 名 称 地 点 编 制 科 长

编制单位 会审意见：

参加会审人员：

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第一章 设计依据

第一节 3101运输顺槽掘进探水钻孔设计依据

1、《煤矿安全规程》

2、《煤矿防治水规定》

3、山西煤炭运销集团有限公司煤矿防治水工作管理办法

【晋煤销地防字（2012）126号】

4、《3101运输顺槽掘进地质说明书》

5、重庆研究院编制的《矿井防治水安全技术“会诊”报告》

6、《3101运输顺槽掘进规程》以及相关的法律、法规。

第二节 工作面现状

3101运输顺槽设计长度为985米，采用锚喷支护方式，顶

板采用钢筋梁+锚杆+锚索+金属网联合支护，两帮采用锚杆+钢

筋梁+金属网联合支护。巷道呈矩形，净宽4.7m，净高3m，净

断面积14.1m²。该巷道东侧为采区轨道巷，南侧150m为3101

回风顺槽，西侧为实体煤，北侧30米为设计3102回风顺槽。

地面相对位置及邻近采区开采情况如表1—1。

表1—1 地面相对位置及邻近采区开采情况表

3101运输顺槽掘进探水钻孔设计 周边巷道关系以及巷道掘进期间的探水位置在掘进头的起点位置，如下图1-2所示。

表1—2 巷道周边关系及巷道掘进期间的探水位置（图中黑线部分为探水起始位置）

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第三节 水文地质特征

根据地质报告及水文地质类型划分报告，我矿井水文地质类型为中等。井田位于沁水煤田东南部，晋获褶断带东侧，区域水文地质单元为三姑泉域岩溶水补给、径流区，区域内的主要河流为丹河及其支流野川河。

井田内微地貌为黄土冲沟及黄土梁、峁、塬等。由于黄土垂直节理发育，土坎较为发育，常可见到陡立边坡，并伴随有规模极小的黄土崩塌发生。

一、地表水系

本区属黄河流域沁河水系丹河流域，井田属野川河上游冲沟，野川河向东南汇入许河，许河在河西镇附近汇入丹河。井田内无河流等大的地表水体，沟谷中平时干涸无水，雨季才有短暂流水或洪水排泄。

矿区西南部边界外附近为杜寨水库，相距矿界最近处100m。该库建成于1972年，主要用于防洪、蓄水，库容量10万立方米，近年来时有干涸现象。在开采至水库附近时应留足保安煤柱，并采取相应防范措施。

二、井田主要含水层

1、第四系松散沉积物孔隙潜水含水层

该含水层主要为第四系松散沉积物，岩性为砂质粘土夹砂、砾，据水文地质调查，其含水层埋藏较浅，但富水性较差，受季节变化影响较大。

2、二叠系碎屑岩类裂隙含水层

该含水岩组主要含水层为K9、K8、K7等砂岩，其中K9砂岩含水层因距煤层较远，与煤层之间又有厚层的泥岩及砂质泥岩隔水层，对煤层的开采影响较小，K7砂岩含水层位于3号煤层之下，对3号煤层的开采影响较小，K8位于3号煤层之上，对3号煤层的开采影响相对较大。据野川报告钻孔抽水实验结果，山西组含水层单位涌（q）为0.0008～0.0246L/s〃m，渗透系数（k）为0.00548～0.0321m/d。

据井田东部乔家沟煤矿资料，该矿开采3号煤层，生产能力150kt/a，井下实际正常涌水量为240 m3/d，雨季可达360 m3/d，说明该含水层富水性弱。

3、太原组（C3t）砂岩、灰岩裂隙含水层

岩溶裂隙含水层K2、K3、K4、K5灰岩，沉积稳定，厚度变化不大。岩溶裂隙的发育随埋藏深度增加而减弱，即浅部裂隙发育，岩芯破碎，钻进中冲洗液消耗量大，富水性相对较强，深部岩芯较完整，裂隙发育较差，富水性相对较差。据区域资料，本组主要分为下列两组含水层组：

（1）K2、K3岩溶裂隙含水层：

裂隙溶洞水：K2厚度8.30～12.29m，K3厚度1.72～3.81m，沉积稳定。据区域资料：该层含水层强弱与赋存深浅有密切关系，浅部地段裂隙发育，钻孔最大消耗量10.20m3/h。深部岩芯完整，裂隙发育较差，水量很小，单位涌水量为0.000091L/s〃m，渗透系数0.005 m/d。水质类型HCO3〃SO4–Ca〃Mg型。

（2）K5岩溶裂隙含水层：

裂隙溶洞水：K5厚度1.68～4.71m，沉积稳定，据区域资料，该层含水层强弱与赋存深浅有密切关系，浅部地段裂隙发育，含水性强。浅部地段涌水量最大24L/s〃m，而深部为0.000114 L/s〃m。

4、奥陶系中统（O2）灰岩岩溶裂隙含水层

本井田奥陶系中统地层无出露，据2005年9月～2006年4月在柳树底村西北部施工的奥灰水井资料，岩性主要由深灰色厚层状灰岩、角砾状灰岩、薄层泥质灰岩组成的富水性强的含水层。上部岩溶裂隙不发育且多被方解石脉充填，下部岩溶裂隙发育，溶蚀作用明显，岩洞多为直径大于2cm的蜂窝状深洞。该井出水量20m3/h，水位标高619.70m。推测井田内奥灰水位标高为618～620m。

三、井田主要隔水层

1、太原组底部及本溪组泥岩、铝土质泥岩隔水层

由太原组（C3t）底部泥岩及本溪组（C2b）铝土质泥岩形成的隔水层，厚度约10～20m左右，该隔水层与奥陶系灰岩呈平行不整合接触，阻隔奥陶系岩溶水和上覆煤系地层含水层的水力联系。

2、二叠系砂岩含水层之间的层间隔水层

主要为泥岩、铝土质泥岩、砂质泥岩，厚度多为4～13m。该隔水层呈层状分布于各砂岩含水层之间，阻隔了各砂岩含水层之间的水力联系。

四、主要含水层的补给、径流、排泄条件

奥陶系中统马家沟组灰岩为区内富水性相对较强的含水层，通过接受灰岩裸露区的大气降水补给，局部接受河道地表水渗漏补给及其它含水层的越层补给。本井田处于径流承压区，井田内奥灰水位标高为618～620m 左右，地下水流向在井田内由北向南，而后向东南部的郭壁泉及白洋泉排泄，越往东南越接近排泄区，岩溶裂隙越发育，富水性越好。

石炭、二叠系地层由于具有含水层、隔水层相间成层的特点，大气降水及地表水对地下水补给不利，特别是深部裂隙不发育，又有多层泥岩的隔水。因此接受大气降水及地表水补给的碎屑岩裂隙水大部分受地形控制，在切割较深处以裂隙下降泉的形式排出地表。只有极少部分垂向补给深部含水层。

第四系松散含水层多沿山坡及沟谷低凹地带分布，大部分为透水性弱的中更新统红褐色粉质粘土，主要接受大气降水补给，向下伏地层及地形低凹处排泄。

五、煤层

该探水面所探煤层为3#煤，俗成“香煤”，赋存于下二叠系山西组地层，上距K8砂岩底34m左右，下距K7细砂岩6m左右，煤层厚2.72～6.30m，平均5.36m，倾角3°—7°。煤层中普遍含0～1层夹矸，结构简单。煤层顶板为中粒砂岩、粉砂岩；底板为泥岩或细砂岩。属全区可采的稳定煤层。煤层特征情况见表1-3，煤层顶底板情况见表1-4。

表1-3 煤层特征情况表

表1-4 煤层顶、底板情况表

六、本掘进工作面水文地质特征

本掘进工作面的主要充水含水层为二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层。根据矿井水文地质类型划分依据，分别评述如下：

1、受采掘破坏或影响的含水层及水体

受采掘破坏或影响的含水层为该煤层之上的二叠系碎屑岩类裂隙含水层、第四系松散沉积物孔隙潜水含水层及地表水体。二叠系碎屑岩类裂隙含水层主要含水层为K9、K8、K7等砂岩，据野川报告钻孔抽水实验结果，山西组含水层单位涌（q）为0.0008～0.0246L/s〃m，渗透系数（k）为0.00548～0.0321m/d；富水性较差。

第二章 探放水设备选择及探水钻机性能 根据《煤矿防治水规定》第九十五条的规定，井下探放水必须使用专用的探放水钻机，严禁使用煤电钻探放水。3101运输顺槽选用的探放水钻机型号及钻杆规格为：ZYJ-700/250型架柱式液压回转钻机；钻杆及钻头规格：钻杆直径：45mm 、钻杆长度：1 m、钻头直径：60mm；我矿备用一台钻孔深度为180米的探水钻机，型号为ZYJ-1200/130架柱式液压回转钻机；物探设备为：YTD400(A)全方位探测仪（备用一台）。

第一节 ZYJ-700/250型架柱式液压回转钻机技术参数

表2-1 探水钻机性能

第二节 ZYJ-1200/130架柱式液压回转钻机技术参数

表2-2 探水钻机性能

第三节 YTD400（A）全方位探测仪

表2-3 探水钻机性能

第三章 物探及钻探设计

第一节 物探设计

一、方法简介及设计

超前探测法是运用直流电法全空间电场理论，研究巷道掘进前方地层电性变换规律，预测掘进头前方含水、导水构造的分布和发育情况的一种井下电发勘探新技术。

YTD400（A）矿井全方位探测仪采用多频点的选频发射，可以更加准确的探查预报掘进头前方0—100米范围内的断层（裂

隙）、陷落柱等构造及老空、废巷等人工目标的位置与赋水性相对强弱。

根据我公司采掘现状每掘进60米进行一次物探工作，探测深度100米，除掉14米的盲区，有效距离80米，超前20米，安全距离60米（允许掘进距离），此项工作反复循环进行。

二、具体施工方法

（1）点击布置

该方法通常需要3人，1人操作探测仪，2人负责放线和跑极。在施工前，先进行所测点号的标注，利用皮卷尺定距，白色自动喷漆标记，即每隔a米（通常采用4米一个点）标注一个点号，如：1#、2#、3#、4#、5#......。

超前探常用方法为“三点源发”，即在巷道掘进头附近固定3个供电极（如A1、A2、A3），一般间距4m；在巷道后方移动MN电极（一般间距也是4m）进行测量。每移动一次MN，则A1、A2、A3分别观测一组数据，无穷远电极B布置在距离迎头b米（通常5—10倍的探测距离）处。

超前探施工装置、布置图

（2）施工步骤

施工时，将供电电极A1、A2、A3无穷远电极B及探测仪固定不动，测量电极M、N根基设计的观测系统进行移动。

S1：先将测量电极放到M1、N1位置，接通第1个供电点A1，记录供电电流、电位差、点号、电极距等数据。

S2：断开A1，接通A2，记录A2点源产生的供电电流、电位差、点号、电极等数据：

S3：最后断开A2，接通A3供电电源，平记录A3点源产生的供电电流、电位差、点号、电极距等数据。此时对于M1、N1测点的所有数据已经全部测量完毕。

S4：接下来移动测量电极到M2、N2位置，以此通过A1、A2、A3供电并记录所需数据，完成后移动测量电极到M3、N3位置，重复以上过程，知道测量完成所有的设计观测点。

三、施工注意事项

（1）电极要打在实底或实煤上，尽量避开浮煤、浮渣等，确保接地良好；电极要尽量避开积水、远离铁轨0.5m以上，防止短路。

（2）无穷远电极（电极B）应良好接地，并将其布置在测区外5—10倍探测深度之外。

（3）电缆应尽量布设在巷道一边，最好挂在电缆钩上，以防车辆行人挂掉；

第二节 钻探设计

探水作业是指在3101运输顺槽掘进过程中用超前钻探的

方法（专用的探水钻机），查明采掘工作面顶、底板、侧帮及前方等水体的具体空间位置和状况。目的是为有效地防治矿井水害做好必要的准备；放水是为了预防水害事故，在探明情况后采取钻孔等安全方法将积水放出，确保安全掘进。

我矿井下钻探施工目的主要是对巷道掘进前方小窑空区和老空积水区、陷落柱进行探查，消除突水威胁。

根据“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的防治水原则，井巷掘进开口前就必须先进行打钻探水，确认无水患后再往前掘进并留一定的超前距，掘进到预留超前距位置后停下，再进行探水，依此类推直至巷道掘进到设计位置，因此探水起点即为巷道的开口位置。

1、钻孔参数

（1）超前距离、帮距的确定

3101运输顺槽探放水时，确保钻孔终孔位置距巷帮距离不小于30m，超前距离保持不少于60m。

（2）允许掘进距离

每次探放水证实无水害威胁，经我矿防治水科验收合格下发允许掘进通知单后，方可在允许的安全距离内掘进，在掘进过程中始终保持60m的超前距离，严格按照《探放水设计及安全技术措施》的规定操作。

（3）套管规格及固定方式

开孔直径Ф127mm，下入4寸套管，套管长度不小于10m，再下入3寸套管，然后换径Ф60mm，钻进至终孔。

2、钻孔布置

3101运输顺槽沿煤层底板掘进，根据我公司采掘现状，本设计采取长探与补探相结合的全方位探水方式，3个长探孔，4个短探空。具体钻孔布置为：距巷道底板1m布置5个孔，即2号、4号、1号、5号、3号；6号距巷道底板1.1米布置1个孔，7号距巷道底板1.2米布置1个孔；

3101运输顺槽沿煤层底板掘进探水钻孔布置详见图2-1； 1号眼：位于巷道中心，距左帮2.35m，水平角0°，方位角270°，倾角2°30′（俯角），钻孔深度120m，允许掘进距离60m，留设超前安全距60m；

2号眼：位于巷道左帮，距左帮1.15m，水平角14°34′，方位角255°26′，倾角0°28′（仰角），钻孔深度124m，允许掘进距离60m，留设超前安全距60m；

3号眼：位于巷道右帮，距右帮1.15m，，水平角14°34′，方位角286°34′，倾角2°58′（俯角），钻孔深度124m，允许掘进距离60m，留设超前安全距60m；

4号眼：位于巷道左帮，距1号眼0.5m，水平角27°42′，方位角284°42′，倾角3°25′（俯角），钻孔深度68.1m，允许掘进距离30m，留设超前安全距30m；

5号眼：位于巷道右帮，距1号眼0.5m，水平角27°42′，方位角242°18′，倾角1°13′（仰角），钻孔深度68.1m，允许掘进距离30m，留设超前安全距30m；

6号眼：位于巷道中心，距巷道底板1.1m，水平角14°56′，方位角255°04′，倾角2°30′（俯角），钻孔深度62.1m，允许掘进距离30m，留设超前安全距30m；

7号眼：位于巷道中心，距巷道底板1.2m，水平角14°56′，方位角284°56′，倾角2°30′（俯角），钻孔深度62.1m，允许掘进距离30m，留设超前安全距30m；

3、打眼顺序

先钻探1#孔，依次为2#、3#、4#、5#、6#、7#。

4、单孔设计

采用金刚石钻头钻进，开孔直径Ф127mm，下入4寸套管，套管长度不小于10m，再下入3寸套管，然后换径Ф60mm

，钻进至终孔。

5、孔口安全装置

孔口安全装置由矿自行加工，孔口管为长度10m的φ4寸钢管制做，距离管口30cm处焊接扶正肋骨片，配套规格为厚

16mm,60cm〓60cm的钢板中间打孔正好套上钢管，扶正肋骨片四周打4个中间孔18mm的小孔，便于固定孔口安全装置。

（1）安装孔口安全装置

①按照钻孔布置图要求确定钻孔的位置、角度、方位后使用钻机打设钻孔，孔径大于孔口管直径1-2级。钻孔过程中应在钻杆上做好深度标志，钻至预定深度后停钻并将钻内煤尘冲洗干净。

②将孔口管插入孔内在煤壁上做下扶正助骨片周边的4个固定孔口管的眼位标记，然后将孔口管拔出用锚杆钻机打设此4个钻眼。

③安装孔口管，使孔口管与孔壁之间充满水泥浆，并将水泥浆扎实，以保证水泥浆充分凝固。然后用一次性圆钢锚杆将孔口管固定，使其紧贴煤壁。

④待水泥浆充分凝固后进行扫孔，扫孔深度为5.5m。

⑤扫孔后对孔口管进行耐压试验。耐压试验使用探放水钻机向孔内注水，水压必须大于采空区积水或预计突水的水头压力并稳定30min后，如孔口周围不漏水，则可以开始施工。钻杆进10—15m时，重新加固探水安全档板锚杆螺丝。

2、孔口管的安装与固定：

（1）选择岩层坚硬完整地段开孔，孔径应大于孔口管直径1～2级，钻至预定深度后，将孔内冲洗干净。注浆使孔口管(管周围应焊扶正肋骨片)与孔壁间充满水泥浆。待孔口管周围水泥浆凝固后扫孔，扫孔深度应超过孔口管长度0.5m。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/jukm.html