煤矿探放水技术教案

煤矿探放水技术基本知识一、煤矿职业病防治基本知识教案设计一、教案设计单元井下探放水技术工艺课题煤矿探放水授课老师班级授课时间年月日教学目的1、了解探放水技术2、掌握探放水作业安全操作规范，从而达到安全操作的目的。教学重点1、掌握探放水技术教学难点掌握探放水作业操作工艺教学方法讲授、挂图教具黑板、挂图教学过程时间分配（）学时二、教案(一)组织教学：(二)提问考评：(1)矿井水害有哪几种?(2)矿井水害的三要素有哪些?(3)水害防治十六字方针是什么?(三)导入：提到探放水人们总会想到“有疑必探，先探后掘，其实只要遵守《煤矿安全规程》，按章作业，煤矿水灾还是可以防治的。本课的重点内容：掌握探放水技术。难点：探放水作业操作工艺。(四)新课讲授一、煤矿井下探放水的相关规定【讲解】探放水包括探水和放水两个方面。探水是指采矿过程中用超前勘探方法，查明采掘工作面顶底板、侧帮和前方等水体的具体空间位置和状况等，其目的是为了有效地防治矿井水做好必要的准备。放水是指为了预防水害事故，在探明情况后采取钻孔等安全方法将水体放出。《煤矿安全规程》对井下探放水做了如下规定：（1）矿井必须作好水害分析预报和充水条件分析，坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的防治水原则。探水或接近积水地区掘进前或排放被淹井巷的积水前，必须编制探放水设计，并采取防止瓦斯和其他有害气体危害等安全措施。探水孔的布置和超前距离，应当根据水头高低、煤（岩）层厚度和硬度以及安全措施等在探放水设计中具体规定。（2）采掘工作面遇到下列情况之一时，必须确定探水线进行探水：（一）接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时。（二）接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时。（三）打开隔离煤柱放水时。（四）接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时。（五）接近有出水可能的钻孔时。（六）接近有水的灌浆区时。（七）接近其他可能出水地区时。经探水确认无突水危险后，方可前进。（3）煤系底部有强承压含水层并有突水危险的工作面，在开采前，必须编制探放水设计，明确安全措施。（4）安装钻机探水前，必须遵守下列规定：（一）加强钻场附近的巷道支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。（二）清理巷道，挖好排水沟。探水钻孔位于巷道低洼处时，必须配备与探放水量相适应的排水设备。（三）在打钻地点或附近安设专用电话。（四）测量人员和防探水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水孔的位置、方位、角度、深度以及钻孔数目。（5）预计水压较大的地区，探水钻进之前，必须先安好孔口管和控制闸阀，进行耐压试验，达到设教学内容计承受的水压后，方准继续钻进。特别危险的地区，应有躲避场所，并规定避灾路线。（6）钻孔内水压过大时，应采用反压和有防喷装置的方法钻进，并有防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施。（7）钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异状时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人员应立即向矿调度室报告，并派人监测水情。如果发现情况危急时，必须立即撤出所有受水威胁地区的人员，然后采取措施，进行处理。（8）探放老空水前，首先要分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压。老空积水区高于探放水点位置时，只准用钻机探放水。探放水孔必须打中老空水体，并要监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。钻孔接近老空，预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时，必须有瓦斯检查工或矿山救护队员在现场值班，检查空气成分。如果瓦斯或其他有害气体浓度超过本规程规定时，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，及时处理。（9）钻孔放水前，必须估计积水量，根据矿井排教学内容水能力和水仓容量，控制放水流量；放水时，必须设专人监测钻孔出水情况，测定水量、水压，做好记录。若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告矿调度室。（10）排除井筒和下山的积水以及恢复被淹井巷前，必须有矿山救护队检查水面上的空气成分，发现有害气体，必须及时处理。排水过程中，如有被水封住的有害气体突然涌出的可能，必须制定安全措施。二、井下探放水设计【讲解】采掘工作面探水前，必须编制探水设计，确定探水警戒线，并采取防止瓦斯和其他有害气体危害等安全措施。探放水设计由地测部门提出，煤矿总工程师审定，严格按设计进行探放水。井下探放水的设计应包含以下内容。1、水文地质分析内容（1）老窑、老空积水分析内容。包括：老窑名称、编号、地理位置、经纬距、标高、开采时间、层别、采出煤量、停采原因、相邻式窑关系、老空水距地表深度及积水范围内的积水量、经常涌水量和水头高度等。（2）老采空区积水分析内容。包括：积水巷道名称、标高、层别、积水量和经常涌水量和水头等。（3）未封或虚封导水钻孔分析内容。包括：孔号、孔深、孔径、地表位置、经纬距及标高与各煤层新旧采区的关系、含水层情况等。（4）含水断层分析内容。包括：实际巷道所见的断层走向倾向、倾角、落差、破碎带宽度、破碎带交结情况、以往的出水特点、涌水量、水压或水位标高等。（5）煤层底板的含水层。包括：含水层名称、岩柱、厚度、水位水量及其与采煤层的间距等。2、确定积水线、探水线和警戒线根据水源分析情况，在采掘“工程平面图”上按水源的范围确定积水线，在积水线的基础上平等外推60–150米而划定探水线，警戒线是在探水线的基础上平等外推50–150米而划定。三、根据水害的性质设计开拓方案及防水方案【讲解】（1）探水区的开拓方案（2）巷道布置及施工顺序（3）巷道断面及支护形式（4）排水沟设计（5）排水线路设计（6）设置临时排水设施（7）水闸门及水闸墙的设置（8）计算允许放水量（9）人员避灾路线及预防有害气体的措施等。四、设计探水孔的设计方案【讲解】1、每次探水孔的位置由探水的深度、探水超前距离和巷道允许掘进的距离而定。2、探水钻孔的超前距离、巷道允许掘进距离、帮距和密度的确定。（1）超前距。探水时从探水线开始向前方打钻探水、一次打透积水的情况较少，常是探水——掘进——探水循环进行，而探水钻孔的终孔位置应始终保持超前工作面一段的安全距离，这段距离简称超前距。如下图（2）允许掘进距离。经探水后，证实无滴水穿石威胁，可以安全掘进的长度称为允许掘进距离。（3）帮距。为使巷道两帮与可能存在的老空积水间保持一定的安全距离，即扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离。其值应与超前距离相同，可用下式计算。a=0.5AL√3ｐ／KP式中a——超前距，米A——安全系数（一般取2—5）允许掘进距离超前距离帮距安全外围线外斜眼终孔位置L——巷道的跨度（宽或高取其大值），米ｐ——水头压力，MpaKP——煤的抗张强度，MPa探水超前距离经验数据表水头高度／m水头高度／m水头高度／m水头高度／m5050505050—10050—10050—10050—100100—150100—150100—150100—150150—200150—200150—200150—200超前距、帮距除用上式计算外，也可参照下表有关经验值确定，关于煤层的KP值，各矿区针对煤层的不同厚度和硬度进行试验测定。（4）钻孔密度（孔间距）。允许掘进距离的终点横剖面上探水钻孔之间的间距，一般不得超过3米，以防漏掉老空巷。3、探水钻孔布置方式（1）倾斜煤层平巷和上山巷道探水钻孔布置方式、钻孔数量和夹角大小见下表（2）在高水压、水量大或煤层松软、节理发育的情况下，应采用隔离式探水五、探放水钻孔孔数的确定【讲解】1、单孔出水量q=c.ω√2gh式中q——单孔出水量，m3/s;c——流量系数，一般取0.6—0.62ω——钻孔的断面积，m2；g——重力加速度，g=9.81m/s2h——钻孔出口处的水头高度，m，为计算钻孔的平均放水量，h可取最大水头高度的40%—50%，2、最大应放水量Qmax=ω/t+Q动式中ω——净储量或老空积水量，m3；t——允许放水时间，s;Q动——动储量或老空水常补给量，m3/s；3、小窑老空积水量ω=K.M.L.h/sina式中ω——小窑老空积水量，m3；M——采厚，m;L——小窑老空走向长度，m;h——小窑老空内的水头高度，m;a——老空的充水系数，一般取0.3—0.54、钻孔的孔数N=Q/g式中N——放水钻孔孔数；Q——放水量六、探放老空水小煤窑和矿井采掘的费巷老空积水，其几何形状极不规则，积水量大者可达数百万立方米，一旦采掘工作面接近或揭露它们时，常常造成突水淹井及人身伤亡事故，故必须探放老空水。（一）探放老空水的原则【讲解】探放老空水除了要遵循《煤矿安全规程》所规定的探放水原则外，还应遵循下述原则。(1)主动探放。当老空区不在河沟或重要建筑物下面、排放老空区内积水不会过分加重矿井排水负担、且积水区之下又有大量的煤炭资源急待开采时，这部分积水应千方百计地放出来，以彻底解除水患。(2)先隔离后探放。与地表水有密切水力联系且雨季可能接受大量补充的老空水；老空的积水量较大，水质不好（酸性大），为避免负担长期排水费用，对这种积水区应先设法隔断或减少其补给水量，然后再进行探水，若隔断水源有困难无法进行有效的教探放，则应留设煤岩柱与生产区隔开，待到矿井生产后期再进行处理。(3)先堵后探放。当老空区为强含水层水或其它大小水源水所淹没，出水点有很大的补给量时，一般应先封堵出水点，而后再探放水。(4)先降压后探放。对水量大、水压高的积水区，应先从顶、底板岩层打穿层放水孔，把水压降下来，然后再沿煤层打探水钻孔。（二）探放老空水的步骤及方法【讲解】1、探水前应注意事项⑴检查排水系统。准备好水沟、水仓及排水管路等；检查排水泵及电动机，使之正常运转，达到设计的最大排水能力。⑵准备堵水材料。在探水地点应备用一定数量的坑木、麻袋、木塞、木板、黄泥、棉线、锯、斧等，以便出水或来压时及时处理。⑶检查瓦斯。瓦斯浓度超过安全规定时应停止工作，及时加强通风。⑷检查钻场支护情况。有松动或破损的支架要及时修整或更换。帮顶是否背好，都要一一检查。⑸检查煤壁。煤壁有松软或膨胀等现象，要及时处教学内容理，闭紧填实，必要时可打上木垛，防治水流冲垮煤壁，造成事故。⑹检查水沟。巷道水沟中的浮煤、碎石等杂物，应随时清理干净。若水沟被冒顶或片帮堵塞时，应立即修复。⑺检查安全退路。避灾路线内不许有煤炭、木料、煤车等阻塞，要时刻保证畅通无阻。2、探水起点的确定根据一些矿区的经验，将调查和勘探（包括物探）获得的小窑、老空分布资料，经过分析画出三条界线。1）、积水线调查核对积水边界线（即小窑采空区的范围），其深部界线应根据小窑或老空的最深下山划定，并填写古井或近期采空区调查表。2）、探水线沿积水线外推60——150米的距离画一条线即为探水线（下山掘进时则为顺层的斜距），此数值大小视积水边界的可靠程度、水压大小、煤的坚硬程度、顶底板岩性及地质构造等因素来确定。当掘进巷道至此线时应开始探水。3）、警戒线由探水线再外推50——150米（在上山掘进时指倾斜距离），即为警戒线。当巷道进入此线后，就应警惕积水的威胁，注意掘进工作面的变化，如发现有透（突）水征兆应提前探水。探水线、警戒线的确定可参考下表的经验数值结合本矿的资料确定。积水线外推探水线，警戒线经验数值表边界名称确定方法煤层软硬程度资料主要依靠调查分析判别有一定图纸资料作参考有可靠的图纸做依据探水线由积水线平行外推松软100——15080——10030——40中等80——12060——8025——35坚硬60——10040——6020——30警戒线由深水线平行外推—60——8040——5010——203、探放水钻孔布设工艺（1）探放水应采用深孔、中深孔和浅孔相结合的方式（书142页）深孔：每次探放水应打3个深孔（中眼和两个外斜眼），为提前探测到积水（深孔放水较安全），只要不脱离煤层应尽量扣深，由于外斜眼深度大，控制的帮距也大，使继续探水掘进时安全。中深孔：每次探放水在3个深孔之间或外斜眼外侧布置一些中深孔，孔深能满足超前距、帮距和孔间距的要求即可。浅孔：薄煤层探水，由于倾角的变化或打深孔，钻孔先穿过煤层顶、底板岩层，然后再沿煤层掘进时，应布置浅孔，把沿岩层钻