1、防治水设计方案防治水工程设计方案和施工安全技术措施元宝山区平庄镇向阳一矿第一节 矿井概况 一、矿井水文地质概况1957年-1967年辽煤地质局104队、155队、107队从平庄煤田普查到古山一、三井精查，先后作了大量的水文地质工作，抽水实验质量达到乙级标准。1978年平庄矿务局地质勘察队在本区进行精查勘探时，在补77-5孔时对辉绿岩作了专门的抽水实验，质量达到乙级标准。 (二)含水层；本区主要含水层：第四系坡积亚粘土、侏罗系上部砾岩、含煤段砂粒岩、侵入辉禄岩含水层。1、第四系坡积亚粘土潜水含水层该层普遍发育，最大厚度46.3米，最小厚度2.0米，平均25.0米，上部为黄土状亚粘土，下部为紫红色
2、亚粘土夹玄武岩碎屑，含钙质结核。由于地貌条件所限，山坡多为透水且不含水，含水性弱，k=0.168m/d,q=0.0587L/s.m,水位标高+498m左右，水化学类型属重碳酸钙鎂水。2、煤系地层上部砾岩段孔隙裂隙承压含水层位于煤系上部，由于受辉绿岩侵入切割，厚度变化很大，局部被辉绿岩代替，最大厚度247.8m，平均7.86 m,该层多赋存于井田北部，钻孔消耗量最大0.3m3/h。水位标高+488-+544m,k=0.0202-0.0383m/d,平均0.0293m/d,q=0.007-0.00819L/s.m,平均0.0076L/，水化学类型属重碳酸钾钠水3.含煤段砂砾岩孔隙裂隙承压含水层含煤
3、段以煤层、泥岩为主，夹薄层砂岩，砂砾岩，受辉绿岩侵入影响，裂隙发育，钻孔施工过程中普遍漏水，最大消耗量9m3/h,一般0.01m3/ h。水位标高+485520m,透水系数K=0.00130.0075m/d,平均0.00377m/d,单位用水量q=0.014780.00705L/s.m.平均0.00384L/s.m,化学类型属重碳酸钾纳水。4、辉绿岩裂隙含水层本区岩浆岩发育不均，据钻探工程实见，岩层成不规则间断性破碎，根据本井田附近钻孔抽水实验，水位标高499m540m,渗透系数k=0.100.398m/d,平均0.219m/d,单位用水量q=0.0580.406L/s.m,平均0.173L/
4、s.m,水化学类型为重炭酸钙镁水。 七、工程地质（一）、煤层顶底板岩性本区煤层顶底板岩石以中、粗粒砂岩或砂砾岩为主，泥岩或砂质泥岩次之，煤层顶板多赋存薄层泥岩。受层间滑动而破碎。遇水泥化膨涨，层位不稳定易脱落，属软弱结构面。顶底板接近辉绿岩时煤层受侵入体的影响有35m变质，破碎带结构松散破碎，顶板压力大，不易管理。（二）、工程地质特征1第四系黄土状亚粘土，亚砂土以粘土颗粒为主。比重2.672.72g/cm3视密度1.511.89g/cm3,内摩擦角270，凝聚力0.025MPa，适于轻中型建筑。2煤系地层岩石工程地质特征：本区煤系岩石通过平庄古山一井采样试验，抗压强度很低，除极少数硅质胶结的砂
5、岩，砂质泥岩外，抗压强度不超过20MPa，谱氏系数在1.6以下，每层的抗压强度一般比围岩要大，泥岩自由膨涨率平均等22.410/0，属强膨涨岩石。此外辉绿岩侵入体与煤层接触为开采中的老顶。其抗压强度为117.6MPa，极其坚硬，给顶板管理造成困难。 八、其他开采技术条件1、瓦斯根据内蒙古矿山安全与职业危害检测检验中心2008年12月6日提供的赤峰市元宝山区平庄镇向阳一矿矿井瓦斯等级鉴定报告，矿井的绝对瓦斯涌出量为0.28m3/min，矿井的瓦斯相对涌出量为1.34m3/t，为低瓦斯矿井。2、煤尘根据煤炭科学总院抚顺分院2008年2月18日对该矿煤尘爆炸性鉴定结果为：本矿井煤尘不具有爆炸性 。3
6、、煤层自燃倾向性根据煤炭科学总院抚顺分院2008年2月18日对该矿煤层自燃倾向性鉴定结果为：煤的吸氧量为0.32cm3/g(干煤)，煤层属于三类不易自燃煤层。4、地温；井下实际温度1720,工作面正常情况下2426,根据古山矿区相关资料本区地温梯度2.9/100m。第二节 探水工作面现状 本矿061-8运输巷布置在6-1煤层，煤层顶板约8m处是辉绿岩，061-8运输巷150范围内存在有前期老采空区及废弃巷道，虽然原矿井采用竖井开拓方式，老采空区主要位于061-8运输巷标高以上，但仍不排除局部积水可能。 二区回风巷都是沿煤层底板岩层中掘进。工作面的水沿坡度自动流出。第三节 探水前的准备一、供电方
7、面准备 矿井为双回路供电电源供电，其中主备电源通过青年变10KV向阳线3826煤矿支14号杆向阳一矿变台上的双头刀闸开关进行控制，使两路0.4V电源不能同时送电。二、 排水方面的准备工作1、水泵、水管 在探水前，对所探区域内的主水泵、备用泵、检修泵、排水管、阀门等排水设施进行全面检查维修，保证完好，待机备用。2、水仓 探水前将临时水仓、排水沟清理干净，疏通排水渠道。3、探水前，必须将水仓内的水排完，增加水仓容量。三、 探水钻机 配备不少于两台型号为KHYD-75探水钻，并保证探水钻台台完好。 四、 安全出口 ：主、副井有梯子间、防坠罐，在探水期间要专人检查维护。 五、 自救器 为防止探水中发生
8、意外，所有入井人员必须佩戴自救器。 六、 通风 掘进工作面采用局扇通风，直径 500mm的抗静电阻燃胶质风筒，在探水期间加强检查维护。 七、 通讯 在探水工作面、井底都安装有防爆电话，工作面、井底、调度室及领导办公室都能直接联系。 八、其它 在探水前把探水所用的风筒、管路、电线、管子、阀门、木料、木棚等设施、设备、工具、材料都备好，存放在工作面附近指定地点。第四节 探水施工 一、 探水施工 1、探水线的确定 矿界以外至少100m范围内邻矿的井田位置、开采范围、积水情况标绘在井上下工程对照图上。 古井、古空区、相邻矿井空区及自采空区范围，并对积水区划定三线，即积水线、警戒线、探水线。 采掘工作面
9、接近古空积水区探水线时，必须进行探水，古空积水区防水三线的确定原则： （1）年代久远的古井，开采范围不清时，以调查分析积水线外推150米为探水线，再外推100米为警戒线。 （2）资料较确切的老空积水边界外推100米为探水线，再外推50米为警戒线。 （3）封孔不良的钻孔，按照偏斜资料，确定探水线，但不得小于30米。 （4）接近含水层、含水断层、外推50米为探水线，再外推50米为警戒线。 2、首探孔的确定 采掘工作面出现下列情况之一的，必须停止作业，进行探水。（1）工作面出现透水预兆的 （2）工作面遇到断层、褶曲等地质构造的 （3）工作面临近老空、钻孔、报废巷道的 （4）工作面进入积水区探水线的
10、（5）水文地质资料不清的 采掘工作面或其它工作地点发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起、产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时，必须停止作业，立即报告矿调度室，撤出所有受水威胁地点的人员，并采取防水措施。3、钻孔的确定 盘区巷道、顺槽都是沿着煤层底板掘进，布置成“小夹角”扇形钻空。 （1） 钻孔位置、角度的确定 根据水文地质资料，探水的主要对象是对隐伏地质构造的导水带和采空区积水，前者采用“大夹角”扇形布置，布置在顶板上，钻孔数每组3个，孔间距100，夹角15；后者采用“小夹角”扇形布置，布置在上帮、下帮和迎头，钻孔数每组3个，夹角3。具体参数见
11、掘进工作面探放水钻孔布置图。 (2)钻孔深度及超前距离的确定 采用边探水边掘进的探水方案进行探水，根据水文地质资料的水压、水量和以往的探水经验，探水设备、探水技术水平综合考虑，确定探水孔深60m，超前距离20 m，每探一次允许掘进距离为40 m。 (3)钻孔直径在无特殊情况下，采用探水孔放出水，考虑到既可以使涌水顺利排出，又能防止涌水过大发生意外，控制涌水安全，故探水口直径取50mm。 二、帮距。探水钻孔一般不少于5个，一个中心一眼，余下为斜眼，并与中心眼成一定角度。中心眼中点与最外边斜眼终点间的距离为帮距，帮距应等于或略小于超前距离。 三、 钻孔密度 钻孔密度是指允许掘进距离的终点处，各探水
12、孔之间的距离，一般钻孔之间相距不大于1米。 四、探水工序安排 1、探水前应先加固探水工作面的支护，采用戴帽点柱，加强 工作面的临时支护。无论是木棚架支护或工字钢支护，都必须加强。 2、加固工作面后，接下来按设计的钻孔位置按规定的方位角、 倾角进行钻孔。如水压较大时，用套管法控制。先钻直径75mm的套管孔，孔探5m，用以安装套管，套管用麻缠绕上，用锤打入套管孔内，要打严打实，在套管外部焊垂直于套管的固定管，并在固定管上打两根戗柱，钻杆通过套管工作达到了控制水的目的。在水压较大时，为防止套管冲出，套管外部安装100mm的阀门控制。如水压太大，采用带有止动光环的套管，混凝土固定在围岩中（或煤、岩中）
13、，钻杆通过套管工作，控制涌水。3、 钻探开始前，瓦斯员首先检查瓦斯，同时当班负责人、现 场指挥员都必须在场。4、 再钻探过程中带班负责人对本班钻探方向、深度，如有异 常情况写在记录本上，并及时向领导汇报。第五节 地面防治水 每年雨季前应对矿区及其附近的地面汇水情况，沟、渠汇水能力及堵塞情况，历史及近几年洪水水位，洼地、古井、裂隙、钻孔进行全面调查，并分析对矿井安全的影响程度，提出地面防治水工程措施。 成立雨季防汛队伍，办公室必须执行24小时值班，每次降雨时和降雨后组织有关人员检查地面防洪、防雷电情况，并记录降水量与井下涌水量的变化。 每年五月底前必须准备齐全抢险物资和工具，专库放存，造册上报。
14、 第六节 探放老空水 在煤层中探放同层老空水的钻孔，应成组布设，在平面上呈扇形，各孔终孔垂距不得超过3米。 距老空不足20米，出水象征明显，打钻有危险时应另找安全地点探放水或砌筑水闸墙在墙后探水。 探水钻孔中遇断层时，应根据现场修改探水设计，探明断层产状、落差，然后在煤层布置探水孔，首先探明同盘煤层老空情况，接近断层墙时，布孔探明另一盘空情况。 打穿层石门探放煤层采空区积水时，应先布深孔放水，降低水头压力，同时向巷道前方的上、下、左、右打控制孔，防止因断层位移意外接近积水。 巷道必须在确认钻孔已疏干的前提下，方可在钻孔放水标高以上掘透老空，进入老空后遇有完整煤壁应继续探水。探放水必须安装孔口安
15、全套管，安设牢固后，需要按实际水压1.52倍的压力顶水试压，合格后方可钻进，并经常检查。探水钻孔、套管以里的孔径不大于58mm，探水眼开孔应上、下错开，同时要将已竣工的钻孔用木塞封闭。 孔口安全水门，要根据水压大小和水质选用高、中压和耐腐蚀的水门。长期疏放或控制有腐蚀性水时，套管、水门要定期检查、更换。 探水钻机的安装，必须达到以下要求： 1.加强钻机和钻机附近巷道支护，背好顶帮，并在工作迎头打立柱和挡板，清理浮煤，挖好排水沟。2.钻机必须平整牢稳，设立梁、打压柱、保证运转时不晃动。 3.伸出孔口部分的安全套管及水门要打立柱，用卡子卡紧顶牢，底座要在坚硬完整的岩石柱窝内。4.钻机各转动的齿轮部分必须设安全罩。 5.水泵与钻机分开起动，实现停钻机时可不停泵，防止埋钻。6. 探放水压大于20kg/cm2（2Mpa）的水体或含水层时，要有防高压水顶出钻杆的逆止闸阀、抽放钻杆的控制闸阀、防喷挡板、反压下钻安全装 置。 探水时应采取下列措施：1.流水路线保证畅通，排水能力大于探放出来的预计最大涌水量。2.探放水一般应双巷掘进，
