探放水施工组织设计

探放水施工组织设计根据矿采掘部署安排，结合北京煤科院物探成果，采掘地区已进入探水警戒线。故编制此探放水施工组织设计。一、生产区域内的矿井水文地质情况1、现阶段采掘部署：矿两个采煤队的采掘生产区域将分布在二盘区，各队的分布情况是:采一队在二盘区北翼开采214、213工作面；采二队在二盘区北翼开采212、211工作面；采一队在二盘区北翼掘进216顺槽，南翼215顺槽、209顺槽为接替面；采二队在二盘区南翼掘进219顺槽，217顺槽为接替面。2、区内煤层赋存及顶底板情况：3号煤层：呈层状赋存于延安组第三段顶部，层位稳定厚度大，除南部自燃外全区可采，煤层厚0～6.90m，平均可采厚度4.49～6.13m，由西南向东北逐渐增厚，变化规律较明显。结构简单，一般不含夹矸，局部含有1层厚0.02m的泥岩夹矸。底板标高+1037～+1064m，由西北向东南递增。煤层埋深90～140m，由西北向东南逐渐增大。该煤层顶板以砂岩为主，次为粉砂岩；底板以泥岩为主，次为粉砂岩。3、整合区水文地质特征及目前物探现状。本区域地表全部被第四系松散层覆盖，地形平坦，地表水体不发育，地下水类型有第四系松散岩类基岩风化带孔隙裂隙潜水，侏罗系中统风化带孔隙裂隙潜水，侏罗系中统碎屑岩类孔隙裂隙承压水。侏罗系中统的厚层泥岩为隔水层。除第四系较富水外，其余各含水层渗透性差，富水性弱到极弱。A、各含水层特征分述a、第四系松散岩类孔隙孔洞潜水以萨拉乌素组孔隙潜水及离石组黄土孔隙孔洞潜水为主，含水层岩性主要为中、细沙及亚沙土、黄土为主。萨拉乌苏组孔隙潜水含水层为中等富水—富水，离石组黄土孔隙孔洞含水层为弱富水。b、侏罗系中统风化带孔隙裂隙潜水含水层以风化岩性为主，沿基岩顶界面分布，主要由直罗组下部的长石砂岩夹泥质粉砂岩、粉砂岩不等厚互层组成，一般厚3.7-11.0m。由于区内降水少，上覆离石组黄土的富水性较弱，因此该含水层的含水性较差。c、侏罗系中统碎屑岩类孔隙裂隙承压水主要分布于3号煤层之上。由于3煤层厚度大，分布范围广且连续，是良好的隔水层，其下含水层的补给量有限，故含水层的含水性极弱。承压含水层主要由3号煤层顶板之上至风化裂隙带之间的巨厚层砂岩夹粉砂岩、泥岩及煤层组成，厚约26-51m，分布较稳定，岩石整体粒度较粗，砂岩总厚度约14-18m，孔隙及裂隙较发育，含水较差。B、隔水层特征整合区内的隔水层主要为第三系静乐组红土，中侏罗统延安组基岩中还有一些厚度较大，分布稳定的连续性较好的泥质岩层段，也是较好的隔水层。C、地下水的补给、径流和排泄区内第四系松散岩类基岩风化带孔隙裂隙潜水的补给来源主要为大气降水，次为沙漠凝结水补给。碎屑岩类风化带孔隙裂隙潜水的补给主要来自上覆松散岩类潜水补给。其径流主要受地形控制，由高至低。以侧向补给河水为主要排泄方式，与松散层潜水基本一致。承压潜水的补给来源主要为上游地段潜水的下渗补给及通过风化裂隙带间接接受大气降水补给。径流方向沿岩石层面由东向西运移。局部受构造控制，由隆起部位向凹陷部位径流。D、水文地质勘查类型根据《井田水文地质工程地质勘探规范》和《煤炭资源地质勘探规范》中有关规定，区内水文地质勘探类型应为复杂性型。E、大气降水区内第四系广布，其上多被现代风积沙覆盖，大气降水均渗入地下，成为松散岩类孔隙潜水。区内多年平均降水量410mm，降水多集中在7～9月份，占全年降水量的65.5%，日最大降水量达141.7mm。大气降水在本区为间接充水水源。F、地表水区内无地表水体，但距该区东南边界约1.5Km的头道河年平均流量282l/s、塌崖畔水库库容积20万m3。区内3号煤层埋藏较浅，开采后引起的导水裂隙带穿越上覆基岩并穿透土层与地表水直接沟通的可能性较大，使之由矿坑的间接充水水源变为矿坑的直接充水水源。G、地下水纵观全区地质、水文地质特征，矿坑直接充水水源为各煤层顶板基岩裂隙水，通过抽水试验资料分析，3号煤层之上砂岩含水段较厚，但富水性相对较弱，单位涌水量为0.0005～0.0037l/s·m，渗透系数0.00031～0.0032m/d。3号煤层之下岩石完整性较好，裂隙不发育，砂岩含水层厚度薄，含水微弱，渗透系数、涌水量均很小。H、矿坑充水通道由于本区构造简单，无断裂及大的褶皱，故煤矿开采时对矿坑充水有较大影响的通道为煤层顶板冒裂带。冒裂带是煤层开采后形成的冒落带及导水裂隙带，它沟通冒裂带内的不同基岩含水层使地下水直接进入矿坑，成为矿坑直接充水含水层的充水通道。根据区内地质、水文地质条件简单，构造简单及本区煤层顶板为半坚硬-坚硬岩层等地质特征，其形成的冒落带、导水裂隙带高度及保护层厚度按煤炭工业局颁发的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》推荐的经验公式计算，即：H冒＝2.2197.4100MMH裂＝6.56.36.1100MMH保＝4AA＝∑M/n式中：H冒—冒落带最大高度（m）H裂—导水裂隙带最大高度（m）H保—保护层厚度（m）∑M—累计采厚（m）n—煤层开采层数：（当∑M≤4.2m时，n＝1；当4.2＜∑M≤8.4时，n＝2；当∑M＞8.4时，n＝3）通过计算，冒裂带高度与基岩风化裂隙带高度见表3-1。由表中可以看出，3号煤层冒落带最大高度为15.62m，导水裂隙带最大高度52.73m，保护层最大厚度13.80m，基岩顶与导水裂隙带最大间距43.42m。在区内，3号煤层开采后顶板岩层垮落形成的导水裂隙带局部穿越上覆基岩与第四系松散层潜水沟通，大气降水及地表水是煤矿充水的主要水源，开采时应该引起注意。3号煤层顶板基岩裂隙带与第四系松散层潜水关系统计表表4-1范围钻孔号基岩顶面煤层冒落带高度（m）导水裂隙带高度（m）保护层厚度（m）基岩顶与导裂带顶间距（m）埋深（m）标高（m）厚度（m）底板埋深（m）底板标高（m）整和区周边钻ZK213949.401140.765.40147.941042.2214.3749.7210.8043.42ZK214139.501118.655.57109.861048.2914.5350.1211.1414.67孔ZK214371.831106.016.90125.131052.7115.6252.7313.8-6.33ZK233741.301107.34.96110.981037.6213.9248.609.9216.12ZK10351.871105.066.03104.351052.5714.9451.1212.0613L、生产矿井涌水量榆卜界煤矿目前正常涌水量为21m3/h，最小涌水量约为14m3/h，春季时，涌水量有变大的趋势。涌水多沿裂隙以渗出或滴入的方式涌入坑道，局部为面状涌入。2004年7月在南部火烧边界处施工钻孔Y2（坐标：X=4251700，Y=37392600），因出水量太大未向下继续施工而进行了封孔。井下未发生过突水事故。M、最近防治水现状2011年12月，211工作面掘进工程中与南部火烧区贯通，发生突水事故，矿井很快淹掉。水压值接近1MPa。目前水害已处理。2012年10月份，北京煤科院提供南部火烧区物探成果，南部目前待掘进地区，已经进入火烧区积水警戒线。二、成立探放水机构：组长：刘国举副组长：张日、郑尊东、吴惠泉、常来付、刘世林成员：常世军、陈建华、杨勇、田胜利办公室设在调度室，安监副总杨勇负责日常工作安排。领导组全面负责矿井探防治工作。三、探水钻孔施工布置详述：此探水钻孔为控制性探水孔。根据《国家煤矿安全监察局关于认真吸取今年以来煤矿水害事故教训进一步加强煤矿防治水工作的通知》煤安监调查〔2011〕25号文件规定。探放老空积水，最小超前水平距不得小于30m，止水套管长度不得小于10m。共布置5个探眼，垂直角为0度。钻眼距底边高度为钻机高度。探眼在水平面的角度及长度详见探水钻孔施工布置图。四、钻孔孔径的确定：结合3号煤的坚实程度，火烧区水压值接近1MPa。钻孔深度为50米。钻孔孔径确定为54mm。五、止水套管的安装A、止水套管的设计与加工止水套管的长度为10米，应选择无缝钢制管材作为止水套管。为便于井下搬运，每根套管的长度以2．5～3．0m为宜，套管之间应用方型扣连接。为加强套管与孔壁之间的固定强度，使套管位于钻孔的中心部位，应在所下套管外均匀焊接上半圆形的铁球或钢刺。但焊接点不宜太多，每根套管有5～6个即可。B、止水套管的安装方法首先将预先准备好的孔口套管按其对接顺序，每两节之问上紧丝扣后顶入孔内。在套管与孔壁之间的正上方插入一根3～4m的小气管(15mm的铁管)，用铁丝固定好，在气管口处装一只小闸阀。第二，准备工作就序后进行第一次封孔。用锚杆封孔器对套管与孔壁之间进行封堵，封堵长度约3．5m左右。具体配制及操作方法是：封孔材料：普硅425或525号水泥及经过筛分粒径不大于2mm冲洗干净的黄抄。配比为1份水泥2份黄沙(体积比)。将灰沙按比例对好充分混合后加适量的水搅匀，用手一抓成团状即可。然后再进行过筛，将过筛后的灰沙物装入锚杆封孔器内，用高压风打入套管与孔壁之间，由内向外直至孔口。最后用压风将气管打通，第一次封孔结束。第三，初次封孔结束24h后进行二次封孔。有两种情况：因为探放水孔是平孔，在下套管时套管的末端应塞以包有麻布的术锥，二次封孔时用小气管作为压浆管。具体方法是将水泥调成比重为1．5～1．8gtcrn(水灰重量比06{1～11)的浆液(只要泵能压人，灰浆应尽量调稠)，用钻机泥浆泵作为动力，将水泥浆通过小气管压人套管与孔壁之间。待套管内有稀的水泥浆流出后，继续向气管内压人水泥浆，直至有一定压力后停止压浆，关闭气管口闸阉，待水泥浆凝固。封孔质量检查经过二次封孔，待水泥浆凝固3～4d后方可进行扫孔。扫孔深度超过孔口管长度05～10m退出钻具，安装孔口闸阀及孔口压力表，通过压力泵向孔内做压水试验。在孔口水压大于等于设计压力时，孔口套管周围如没有漏(涌)水现象，说明符合要求．否则就要重新注浆加固。六、施工前期要求：1、认真做好矿井充水条件分析预报。2、矿井所有人员应当熟悉水害应急预案和现场处置方案。3、矿井的水泵、水管、闸阀、排水用的配电设备和输电线路，应当全面检修1次，并对全部工作水泵和备用水泵进行1次联合排水试验，发现问题，及时处理。4、在靠近南部火烧区边界处设专用防治水材料库。库内材料主要有：红砖10000块、沙子3m3、水泥2T、速凝剂0.5T、15kw排水泵2台、配套排水管1000m、闸阀10个、铁铲10把、锤2把、瓦工用具5套、氧气袋10套、11kw局扇2台、配套风筒200m。5、在所探顺槽与辅运大巷交叉口处施工一个不低于40m3的仓，配备两台15KW的潜水泵。排水管路与二盘区排水系统相连接。6、加强探放水队伍建设，明确专人探放水。组长由田胜利担任，负责具体探放水工作。7、探水工作面，安装一部电话。七、施工安全技术措施：1、每班探水或掘进工作的质量、进度监督、检查、验收有专职安全员负责。并填写井下探水、掘进记录牌版。2、安全副矿长负责全面措施执行情况监督，没有组织探水人员实施探放水工作的掘进面不得开工作业。有安全副总杨勇负现场监督、检查、验收责任。协调三班安全员工作。并负责收集井下探水、掘进记录，填写地面探水、掘进记录台账。确实做到地面井下记录台账相符。3、建立通知单制，终孔后有总工填写允许掘进通知单。确定探水起点和允许掘进距离。4、钻孔安装必须平稳、牢固。钻孔的方向、角度必须严格掌握。5、加强通风，保证探水工作面有足够的风量。经常检查工作面的瓦斯含量，发现问题及时处理。6、井下作业现场发现透水征兆时，要立即停止作业，撤出受水害威胁的所有作业人员，认真查明原因，采取有力措施；隐患未排除前，不得再组织生产7、一旦发现淹井险情，要科学判断、果断处置，必须立即撤出井下所有作业人员。隐患没有排除的，不得安排下井作业。8、钻机各转动齿轮部分必须安装安全罩，电机要设合格的接地线和防水罩。探水人员要扎紧衣裤及袖口。防止被机器转动部分缠住和触电。9、打钻时要时刻注意孔内情况，出现煤显著变软和沿钻杆往外流水等征兆时，必须立即停止钻进。10、钻机活