KAT 1-2023 井下探放水技术规范

ICS73.020CCSD09中华人民共和国矿山安全行业标准KAT1—2023代替MT/T632—1996井下探放水技术规范Technicalspecificationforwaterexplorationanddischargeinundergroundcoalmines2023-10-26发布2024-01-31实施国家矿山安全监察局发布目次前言Ⅰ…………………………………………………………………………………………………………1范围1………………………………………………………………………………………………………2规范性引用文件1…………………………………………………………………………………………3术语和定义1………………………………………………………………………………………………4一般规定1…………………………………………………………………………………………………5探放水钻探工程设计2……………………………………………………………………………………6探放水钻孔关键参数确定2………………………………………………………………………………7探放水钻孔布置3…………………………………………………………………………………………8探放水钻孔孔口安全装置3………………………………………………………………………………9探水孔施工前的要求4……………………………………………………………………………………10探水施工中的技术要求4…………………………………………………………………………………11疏放水的技术要求4………………………………………………………………………………………12探放水的安全技术措施4…………………………………………………………………………………13探放水工作验收与总结5…………………………………………………………………………………附录A(资料性)积水线外推法确定小窑老空水探水线6…………………………………………………附录B(资料性)不同条件超前距计算安全系数(K)取值7………………………………………………附录C(规范性)岩层中探水钻孔超前距和止水套管长度确定8…………………………………………ⅠKA/T1—2023前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件代替MT/T632—1996《井下探放水技术规范》,与MT/T632—1996相比,主要技术变化如下:a)将章标题“探放水原则”修改为“一般规定”,并增加了近距离煤层群、沿空下山掘进及定向钻机的探放水技术要求(见第4章,1996年版的第3章);b)增加了探放水设计中相关参数确定方法、防瓦斯与其他有害气体安全措施,及其审批程序的有关规定(见5.1);c)将老空水探水线的确定方法由“沿老空积水线或老空边界平行外推60m~150m”改为“参见附录A”(见6.1,1996年版的5.1);d)增加了不同条件下安全系数K取值的参考附录表B(见6.2,1996年版的5.2);e)增加了探放含水层、断层水、钻孔水、陷落柱水等含水体时,钻孔超前距和止水套管长度的有关规定(见6.3);f)增加了老空水量估算公式(见6.4);g)增加了顶板水探放时,止水套管最小垂向深度的确定方法(见6.5);h)增加了巷道岩石松动圈的确定方法(见6.6);i)增加了底板水探放时,止水套管最小垂向深度的确定方法(见6.7);j)终孔孔径由不得大于58mm修改为不得大于94mm(见6.8,1996年版的6.3);k)对探放老空水钻孔布置条文进行了调整(见7.1,1996年版的6.1、6.5);l)对煤层中探放水压高于1MPa的含水体的规定条文进行了修改(见7.4,1996年版的6.6);m)对探水钻孔孔口安全装置一章的条文编排与内容进行了调整,增加了防止高压水顶钻的相关规定和孔口管防腐处理的有关规定(见第8章,1996年版的第7章);n)对探水前的条文进行了重新编排,内容进行了适当合并调整(见第9章,1996年版的第8章);o)删除了1996年版的9.5、9.6条,相关内容已有了条文规定;p)在疏放水的技术要求中,调整了条文内容,增加了疏放水时含水层观测的规定。放水地点加强通风,增加有害气体观测内容并入探放水安全措施(见第11章,1996年版第10章);q)对巷道低洼积水的处置措施作了修改(见12.1,1996年版的11.1);r)删除了“探水巷必须在探水钻孔有效控制范围内掘进,探水孔的超前距、帮距及孔间距应符合设计要求”内容,其他文字作了修改(见12.2,1996年版的11.2);s)增加了探放水工作验收与总结(见13章)。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国煤炭工业协会提出。本文件由煤炭行业煤矿安全标准化技术委员会归口。本文件起草单位:中煤科工西安研究院(集团)有限公司、国家能源投资集团有限责任公司、陕西煤业化工技术研究院有限责任公司。本文件主要起草人:南生辉、董书宁、刘其声、姬亚东、石磊。本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为:———1996年首次发布为MT/T632—1996;———本次为第一次修订。ⅡKA/T1—2023井下探放水技术规范1范围本文件规定了煤矿井下探放水的一般规定、探放水工程设计、探放水钻孔关键参数确定、探水钻孔布置及其施工的技术要求、疏放水的技术要求、探放水的安全技术措施等。本文件适用于井工煤矿的井下探放水工作。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T2893.1图形符号安全色和安全标志第1部分:安全标志和安全标记的设计原则GB/T2893.2图形符号安全色和安全标志第2部分:产品安全标签的设计原则GB/T2893.3图形符号安全色和安全标志第3部分:安全标志用图形符号设计原则GB/T2893.4图形符号安全色和安全标志第4部分:安全标志材料的色度属性和光度属性GB/T2893.5图形符号安全色和安全标志第5部分:安全标志使用原则与要求GB/T24505矿井井下高压含水层探水钻探技术规范GB/T29639生产经营单位生产安全事故应急预案编制导则3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。4一般规定4.1煤矿应严格执行井下探放水“三专”要求,由专业技术人员编制探放水设计、采用专用钻机进行探放水、由专职探放水队伍施工。采掘工作面超前探放水应当同时采用钻探、物探两种方法,做到相互验证,查清采掘工作面及周边老空水、含水层富水性及地质构造含(导)水性等情况。4.2采掘工作面遇到下列情况之一的,应进行探放水:a)接近水淹或者可能积水的井巷、老空区或者相邻煤矿时;b)接近含水层、导水断层、暗河、溶洞或导水陷落柱时;c)打开防隔水煤(岩)柱进行放水时;d)接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的导水通道时;e)接近有出水可能的钻孔时;f)接近水文地质条件不清的区域时;g)接近有积水的灌浆区时;h)接近其他可能突水的区域时。4.3采掘工作面探水前,应当编制探放水设计,确定探放水技术参数,并制定安全技术措施。1KA/T1—20234.4受老空积水威胁近距离煤层群开采的矿井,上煤层掘进时应超前查明下煤层的积水情况、制定相应的防治措施,消除老空水的威胁;下煤层回采前,应疏干导水裂隙带波及范围内的上覆煤层采空区积水。4.5沿空掘进的下山巷道超前疏放相邻采空区积水的,在查明采空区积水范围、积水标高等情况后,可以实行限压(水压小于0.01MPa)循环放水,但应制定专门措施并由煤矿总工程师审批。4.6在矿井受水害威胁区域,巷道掘进前,地测部门应当提出水文地质情况分析报告和水害防治措施,由煤矿总工程师组织生产、安检和地测等有关部门审批。4.7工作面回采前,应当采用物探、钻探、化探等方法查清工作面内及周边采动影响范围内断层、陷落柱、采(老)空区、烧变岩等含(导)水性和含水层富水性情况。地测部门应当提出专门水文地质情况分析报告和水害隐患治理情况评价报告,经煤矿总工程师组织生产、安检和地测等有关部门审查批准后,方可进行回采。发现断层、裂隙和陷落柱等构造充水的,应当采取注浆、疏放或者留设防隔水煤(岩)柱等安全措施。4.8有条件的矿井,宜采用定向钻机,开展长距离、大规模探放水。采用长距离定向钻机探放水时,可考虑井下或地面方案,应编制专项探放水设计。5探放水钻探工程设计5.1探放水设计应由地测部门或防治水机构提出,经矿总工程师组织审查批准后实施。5.2探放水工程设计应包括以下内容:a)探放水的采掘工作面及周围的水文地质条件;b)探放水巷道的支护形式、规格、掘进方向;c)钻探工程布置与工程量,包括钻场及钻孔组数、个数、方向、角度、深度、钻孔结构等参数;d)钻探施工技术要求,钻探超前距、帮距及允许掘进距离;e)探放水设备的选型与要求;f)确定探放水钻孔孔口安全装置及耐压要求;g)探放水施工安全技术措施,应包括通风、瓦斯及有害气体检查、防排水、水害应急处理等措施;h)工程附图,如钻场设计图、探放水孔布置平面图和剖面图、钻孔结构图及避灾路线图等。6探放水钻孔关键参数确定6.1应当及时掌握探放水工作面200m范围内的采掘动态,将采掘范围、积水情况、防隔水煤(岩)柱等绘制在矿井充水性图上,并标出积水线、探水线和警戒线的位置。老空水压小于等于1MPa时,探水线和警戒线的确定参见附录A,老空水压大于1MPa时,应根据具体水压值验算确定。6.2煤层巷道掘进时,沿顶底板岩层探放断层水、钻孔水、陷落柱水时,用公式(1)求得W值,定为探放水超前距、帮距。W=0.5KM3PKp≥20m(1)…………………………………式中:W———巷道迎头或侧帮与含水层或含水构造之间安全隔水煤柱宽度,单位为米(m);K———安全系数,见附录B;M———巷道高度(宽或高取其大者),单位为米(m);P———煤柱承受的水头压力,单位为兆帕(MPa);Kp———隔水煤柱的抗拉强度,单位为兆帕(MPa)。2KA/T1—20236.3岩巷掘进探放含水层及断层水、钻孔水、陷落柱水等含水体时,钻孔超前距和止水套管长度选取值应遵守附录C的规定。6.4老空积水范围、积水量不清楚的,近距离煤层开采的或者地质构造不清楚的,煤层探放水钻孔超前距不得小于30m,止水套管长度不得小于10m;老空积水范围清楚的,根据公式(1)确定超前距和帮距,公式(2)~公式(4)估算积水量。Q积=Q采+Q巷(2)………………………………………Q采=ηMF/cosθ(3)………………………………………Q巷=ηWL巷(4)…………………………………………式中:Q积———总积水量,单位为立方米(m3);Q采———采空区积水量,单位为立方米(m3);Q巷———巷道积水量,单位为立方米(m3);η———充水系数,采空区取值0.25~0.5,煤层巷道取0.5~0.8,岩石巷道取0.8~1.0;M———采空区平均采厚,单位为米(m);F———采空积水区水平投影面积,单位为平方米(m2);θ———煤层倾角,单位为度(°);W———积水巷道断面积,单位为平方米(m2);L巷———积水巷道长度,单位为米(m)。6.5顶板承压含水层探水时,应按公式(5)计算安全隔水层厚度(t),t值与岩石松动圈厚度(H)之和为探水孔最后一层止水套管的最小垂向深度。t顶=Lγ2L2+8KPP+γL4KP(5)………………………………式中:t———安全隔水层厚度,单位为米(m);L———巷道宽度,单位为米(m);γ———顶板隔水层平均重度,单位为兆牛每立方米(MN/m3);KP———隔水岩(煤)柱的抗拉强度,单位为兆帕(MPa);P———岩(煤)柱承受的水头压力,单位为兆帕(MPa)。6.6岩石松动圈厚度(H)应采用现场实测数据,无实测数据时,可参考地质与掘进条件相似矿井的数据,或采用公式(6)计算。H=R(σ0+C·cotφ)(1-sinφ)Pi+C·