资源整合矿井总工程师培训资料及复习题

1第一部分：水害评价的意义一、郑州矿区水害基本情况及特点1、矿区水文地质特征矿区主采二叠系二1煤和石炭系一1煤,属“三软”不稳定煤层，基底为奥陶系强含水层，大多数矿井处于地下水强径流带上，开采水文地质条件复杂，主要表现在：①矿区受纬向构造影响，煤层及其顶底板破碎，构造控水条件复杂，规模不等、序期不同的构造网络不但构成了直接的矿井充水通道，构造作用对地层结构的扰动破坏也降低了顶底板岩层的阻水能力，一定程度加强了各含水层组间的水力联系；②二1煤底板隔水层薄，特别是太原组上部灰岩L7-8灰距二1煤层仅10米左右；矿区西部煤层顶板滑动构造普遍发育，巨厚松散层砂岩含水层直接压煤；③矿井浅部小井众多，老空水、底板灰岩水、顶板砂岩水威胁严重。2、水害基本情况从1959年到2007年，郑煤集团公司所属的各矿发生井下60m3/h以上的充水事故达70多次，其中导致淹井、淹采区及水害伤亡事故21次，最大一次突水淹井是1997年5月7日芦沟矿因断层导通深部寒武、奥陶系灰岩突水，突水量最大达7680m3/h，稳定水量3440m3/h。2000年以来，随着开采深度增大，水害事故频率较前明显增加。为了遏制水害事故的发生，集团公司从2005年开始强制推行水害评价，进一步强化防治水技术管理和现场管理，使水害事故得到明显的遏制。二、水害评价的目的为了进一步落实水情水害的预测预报制度，强化采掘工作面水害防治安全管理，防止水害事故发生，保证安全生产。为此我们通过水害评价手段，对各采掘工作面的可能出现的各种水害隐患危险源进行辩识，针对查出的水害隐患，制定措施，责任落实到人，进而达到防止水害事2故发生的目的。三、评价范围集团公司直管矿井、各分公司管理的整合矿井所有的采掘工作面逐月评价，新开工的采掘工作面先评价后施工。所有采、掘进工作面未通过评价和审核不准施工。四、水害评价的内容各生产矿井每月末通过对下月各采、掘工作面的周边情况、构造地质、水文地质条件、老空区、物探异常区等进行分析预测是否存在突水可能性，防排水系统是否可靠、防治措施是否合理等各个环节逐一进行排查评价。具体内容见附件填表说明及附表。五、评价办法（1）集团公司直管矿井以生产矿井为单位进行评价，报集团公司审核。（2）分公司管理的矿井整合矿井评价后报分公司审核，审核后一并报集团公司审核。六、评价的组织1、矿井评价由矿长统一负责，总工程师具体组织，成立水害评价工作小组，严格按照集团公司水害防治评价要求，对水害评价进行会审，查出水害隐患和监控重点，制定防范措施，由矿长、总工程师、安全矿长及各业务部门技术人员签字确认后，于每月29日前上报集团公司防治水技术管理部审核。（三级矿井评价后报公司审核，分公司审于每月29日前上报集团公司资源整合部审核。）2、集团公司每月5日前由地测副总负责，防治水管理部（资源整合部）组织，生产、地测、机电、安监、调度等部门参加，对各矿上报的水害评价进行再次会审，审核施工地点是否存在突水可能性，并对防治水措施提出意见和建议，预测、辨识本月生产过程中存在的防治水重大安全隐患，提出当月水害监控重点，最后签字确认。对采、掘工作面评价没有通过的，及时通知矿方停产重新评价。每月5日由防治水技术管3理部（资源整合部）把综合评价意见和水害监控重点，在集团公司安全生产网上通报。各矿根据评价通报和水害隐患监控重点，进一步完善、落实防治水措施。3、矿井（分公司）评价或审核人员为部门主管技术人员，集团公司审核人员为部门主任工程师或副处级以上人员，实行谁评价（审核）、谁签字、谁负责的技术管理责任制。七、评价的监督和监控1、生产矿井业务主管部门对评价工作直接管理，评价出的隐患及措施落实到人。凡没有参与评价或未通过评价的掘进工作面不准发放施工通知单，不准测量放线，没有参与评价或未通过评价的采煤工作面不准开帮采煤。生产过程中发现地质、水文地质条件变化，必须立即组织修订方案或措施，重新进行评价和审核，并及时调整水害监控重点。2、生产矿井安监部门（各分公司主管部门）对采掘工作面的水害评价和安全技术方案措施的执行进行监督管理，发现没有评价或评价未通过及安全技术措施执行不到位的采掘工作面，要求施工单位必须立即停止施工。3、集团公司业务部门根据评价提出重点监控明细表，并将监控对象落实到个人。业务部门及时对条件复杂、需要采取特殊措施的重点采掘工作面进行督导、对技术方案及措施执行情况进行抽查及电话询问，发现隐患或条件变化立即提出具体意见。每周通过对下矿检查或电话询问采掘地点的水害隐患防治措施落实进展情况，对没有按期整改的进行处罚，直至隐患消除，及确保评价的及时性、准确性、有效性、可靠性和评价的真正落实。4、集团公司安全监察局对评价的组织和评价结果及安全技术方案、措施的执行进行重点监督检查，每周四召开隐患处理会议，督促落实进展情况。4第二部分：水害防治评价表填表方法水害评价表分三种，分别为：《回采工作面月水害防治评价表》（表一）、《掘进工作面月水害防治评价表》（表二）、《新开巷道水害防治评价表》（表三）。表中相关评价内容填写如下：一、前方地质构造、老空及其它1、前方地质构造主是针对采掘工作面前方可能揭露的各种地质构造，作出评价。A、有无断层，断层两盘对接层位、断层导水性分析；b、有无褶曲、煤层顶底板起伏，是否造成打底等；c、对上述构造进行危害性评价。2、老空采掘工作面前方是否存在老空老巷，并对空区或老巷内可能的积水范围、位置及水位、积水量作出分析判断和危害性评价。3、其它采掘工作面前方是否存在各种含水体及导水通道，如水井、钻孔封闭情况及地表水体下渗等，并作出评价。二、物探异常区分布1、物探异常区分布情况2、异常区危害程度评价三、突水可能性分析51、主要结合工作面内部及附近钻孔，并参照矿井综合水文地质图中隔水层等厚线图，分析底板隔水层厚度变化。2、在对工作面进行突水可能性评价时,隔水层的厚度应取从二1煤底到L4灰的顶面，而不应取到O2灰的顶面，并结合本区域水位标高和采动破坏深度，用“突水系数”计算公式对回采工作面底板隔水层作出安全评价；对煤巷掘进行头应针对L7-8灰进行突水评价；对岩巷掘进头应针对L5-6灰和L1-4灰进行评价用根据斯列沙列夫公式计算临界水压值和隔水层厚度与实际进行比较作出安全评价。不但要对底板水评价，还要对老空水及顶板水进行评价。（1）、根据斯列沙列夫公式：计算公式：H临=2Kpt实2/L2+rt实t临=KPrLKPHLL4)8r(22式中：t临—临界隔水厚度（m）；t实—实际隔水厚度（m）；Kp—煤层底板隔水层抗张强度(t/m2），取42.6t/m2；L—巷道宽度5或回采工作面最大控顶距15(m）；H实—作用于二1煤底板的实际水压值(t/m2)；H临—隔水层底板的临界水压值(t/m2)；r—底板隔水层岩石容重(t/m3)取2.6t/m3。（2）“突水系数”计算公式：sPpTMC6式中Ｔｓ-----突水系数〔kgf/(cm2.m)〕;P-------隔水层承受的水压（kgf/cm2）;M-------底板隔水厚度（m）；CP------采矿对底板隔以的扰动破坏厚度（m）。按式（1）计算，如底板隔水层实际厚度小于计算值时，就是不安全的。按式（2）计算，就全国实际资料看，底板受构造破坏块段突水系数一般不大于0.6，正常块段不大于1.5。四、水量及变化趋势分析1、采掘工作面现有的水量、水源、出水形式、出水点位置。2、随着工作面的采掘，分析预测出水点位置、水源、水量变化趋势，并作出危害程度评价。五、排水线路及设备主要是说明采掘工作面及采区的及设备排水线路情况，如水泵﹑排水管路﹑排水沟、水管、水槽、临时排水水仓、等是否满足要求。六、水害防范措施针对采掘工作面及开口巷道前方上述各类水害因素分析，提出有针对性的防治水措施。是否需要：⑴超前探放水；⑵底板加固；⑶截流堵源；⑷顶、底板疏水降压；⑸铺底及巷道联锁加固；⑹水沟、水槽铺设；⑺排水系统改造等。七、综合评价根据以上水害分析及防范措施，安全矿长、总工程师对采掘工作面及巷道开口进行水害综合评价。7第三部分：探放水设计及措施编制方法一、概况：主要内容应有：探放水巷道或回采工作面周围的水文地质条件，如老空水积水范围、原回采时的充水状况，现积水量、积水高度（水压）、正常涌水量预计，老空与上、下采空区、相邻积水区、地表河流、断层构造的水力联系程度；探放水巷道的开拓方向、施工次序和支护形式。二、探放水工程设计：（一）主要内容：（1）探水钻场位置（含各回次）；（2）钻探工具型号；（3）设计钻孔帮距、超前距和探水线确定；（4）探放水钻孔组数、个数、方向、角度、孔径、深度；（5）套管规格：长度、孔径及管壁厚度，孔口阀规格及耐压要求；（6）探水点迎头密闭规格、方式等。（二）探水钻孔的布置在了解探水钻孔布置时，要明确主要探水参数的意义。1、探放水的主要参数（1）超前距。探水时从探水线开始向前方打钻孔，一次打透积水的情况少见，常是探水—掘进—再探水—再掘进，循环进行。而探水钻孔终孔位置应始终超前掘进工作面一段距离，该距离称超前距（见图1）。允许掘进距离超前距外斜眼外斜眼中眼帮距探水终孔位置小于老洞宽度图1探水钻孔得主要参数示意图（2）允许掘进距离。经探水证实无水害威胁，可以安全掘进的长度称允许8掘进距离。（3）帮距。帮距是指使巷道两帮与可能存在的老窑积水之间保持一定的安全距离，即呈扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离。其值应与超前距相同，超前距一般采用20m（4）钻孔密度（孔间距）。它指允许掘进距离终点横剖面上探水钻孔之间的间距，不超过3m，以免漏掉老窑巷道。2、探放水孔布置方式探水钻孔的布置方式和巷道类型、煤层厚度与产状有关，情况不同时，布置方式也有所不同。总的说来，探水钻孔的布置从平面上看，主要有扇形和半扇形两种。（1）扇形布置。巷道处于三面受水威胁的地区，进行搜索性探放老窑水，其探水钻孔多按扇形布置（见图2），外斜眼超前距允许掘进距离安全外围线安全外围线帮距图2扇形探水钻孔探水钻孔之间的平面夹角，一般在7°～15°，使巷道前进方向及左右两侧需要保护的煤层空间均有钻孔控制。（2）半扇形布置。对于积水肯定在巷道一侧的探水地区，探水钻孔可呈半扇形布置（见图3）。半扇形的钻孔向巷道一侧撒开，使巷道一侧需要保护范9围内的煤层空间有钻孔控制。帮距安全外围线允许掘进距离超前距15°图3半扇形探水钻孔附《煤矿防治水工作条例》第20条探水钻孔超前距离和止水套管长度应符合以下要求：探放小窑老空积水和本矿老空积水的超前钻孔，一般超前距不得小于10～20m，各局矿可根据水压情况具体规定超前距。沿岩层探岩层水或断层水时可按表1要求进行。表1水压(kgf／cm2)钻孔超前距(m)止水套管长(m)10水平10垂直8510～20水平15垂直121020～30水平20垂直151530水平20垂直1515三、探放水设计附图：主要附图图件：（1）钻场设计、探放水钻孔布置平面图（1：1000）；（2）钻孔布置断面图（1：100）；（3）分组钻孔剖面图（1：500）；（4）单孔设计。以上图纸也可作在同一幅上。10四、安全技术措施：（一）安装钻机探水前的准备工作：（1）钻孔标定程序，即：钻场施工钻孔参数标定的人员、标定方法和所使用的工具；探放水钻机稳固方式、稳固钻机施工次序；（2）探水点后方巷道排水水沟规格、水沟工程质量要求、巷道内浮煤杂物清理状况，排水路线；（3）通讯联络方式、通讯工具位置及完好状态；（4）临时水仓、采区水仓、排水管路状态检查及施工组织安排；（5）探水作业地点及下部区域受水威胁人员避灾线路的确定；（6）煤巷不沿底处的编织袋铺底情况、后方巷道十字头丁字口联锁加固落实情况；（7）巷道内机电电器设备防爆性能检查。（二）、打钻时注意事项：（1）对抽探队人员施工技术要求及纪律要求；（2）钻进时钻杆质量检查、钻机试运转状况、钻杆安接程序；（3）钻进钻机性能检查（压力控制、转速控制、钻孔振动、送水排水情况等）；（4）对现场探水操作人员具体要求（衣着、动作、位置、防护意识、水情识别等）；（5）通风措