30101工作面探放水设计

山西煤业有限公司3号煤层30101工作面探放水设计与安全技术措施编制：审核：编制单位：编制日期：2014年月日巷道名称会审时间会审地点会审人员职务姓名职务姓名矿长调度室总工程师地测科生产矿长安全科安全矿长机电科机电矿长通风科防治水副总防水办质标办生技科探水队施工队会审意见：集团公司会审地测部门：总工程师：目录第一章设计任务、目的及编制依据.............................1第二章30101工作面概况.....................................1第三章地质情况.............................................2第四章水文地质条件分析.....................................4第五章超前探设计...........................................9第一节瞬变电磁探测结果..................................9第二节超前钻探设计.....................................10第三节物探低阻异常区探放水设计.........................12第四节钻场布置.........................................14第五节设备选用.........................................14第六节孔口管封孔工艺及注意事项.........................14第七节钻探结果验收及确认...............................15第八节钻探验证措施.....................................16第六章钻探安全保障措施....................................17第一节钻场必备的安全条件...............................17第二节通风保障措施.....................................17第三节机电保障措施.....................................18第七章钻探施工程序........................................18第八章排、放水技术要求及安全保障措施......................23第一节排水系统及路线...................................23第二节放水技术要求及安全保障措施.......................23第三节避灾措施.........................................24附图：......................................................261第一章设计任务、目的及编制依据一、设计任务及目的1、为实现“安全生产，以人为本”的管理理念；为保障职工生命及国家财产安全，确保把事故杜绝在萌芽状态；为了30101首采面生产期间不发生透水事故；为坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、有采必探、先探后采”的探放水原则，并执行“物探先行、化探跟进、钻探验证”的综合探测手段，特编制本设计，指导探放水工作落实。2、为探查30101工作面上覆2#煤层和本煤层有无积水异常区。3、为30101工作面回采提供可靠的地质和水害预测预报依据。二、编制依据根据《煤矿安全规程》防治水部分、《煤矿防治水规定》、《山西省煤矿安全质量标准化标准》以及集团公司有关防治水的技术要求特编制本超前探测设计。第二章30101工作面概况一、工作面井上下及四邻关系30101工作面位于井田南部西侧，两顺槽至回风大巷250m处为向斜轴，走向180°，为全井田最低标高处。30101两顺槽至回风大巷750m地表对应处，有河古道，原河由北西往南东流经井田，注入三交河。河为季节性河流，雨季常发生洪水。现已对河进行改道治理，改道后的河不再流经30101工作面对应地表。30101工作面形成于2009年，东为原轨道大巷、回风大巷，西部为原南庄煤矿，西北部为原石磊煤矿，北部为30102工作面，南部为煤层露头区域。本采面底板标高为+1060+1065m，地面对应标高为+1212.5+1241.5m。覆盖层厚度181.5m—147.5m。二、工作面回采工艺及支护形式230101回采工作面顺槽斜长1163m，切眼长200m，工作面大致沿倾向布置，沿走向采用综采工艺开采。两顺槽及切眼断面为矩形，运输顺槽巷道断面规格为：宽4.0m，高2.8m，面积11.2㎡；回风顺槽断面规格：宽4.0m，高2.6m，面积10.4㎡；切眼断面规格为：宽5.5m，高2.6m，面积14.3㎡。工作面巷道采用工字钢架、锚、网、梁、索联合支护。三、立井情况介绍经调查30101回风顺槽西660m处北侧约50m一带有两个小窑。即大立井。（一）立井概况立井概况:大虎1996年开始生产，1998年停产，立井开拓，井口坐标：X=4032169.565，Y=19534117.96，Z=1133.615m，井筒直径3m，立井口至3号煤层底板深度72m；巷采2、3号煤层，巷道掘进600m，产煤约1万吨；后期井筒延伸至11号煤层底板下10m，深度为152m。（二）立井概况立井概况:德虎立井1996年投入生产，1998年停产，立井开拓，井口坐标：X=4032135.1，Y=19534159.97，Z=1114.6m，井筒直径3m；立井口至3号煤层底板深度53.4m；巷采2、3号煤层，共产煤约3000吨。德虎立井现已封闭。（三）立井相对位置立井位于30101回风顺槽620m处，南距30101回风顺槽15.34m；大虎立井位于30101回风顺槽660m，南距30101回风顺槽49.18m；和相对位置54m，两立井之间由巷道贯通。第三章地质情况一、煤（岩）层产状煤（岩）层产状：30101工作面煤层走向大致为北东，倾向南东，煤3层倾角平均3°左右。二、煤层赋存情况30101工作面开采3号煤层，一般煤层厚度2.1—2.60m，平均煤厚2.35m；含夹矸0—1层，位于煤层的上部，煤层结构简单（如图1所示），全井田可采，属稳定煤层。2、3号煤层间距5.30—16.70m，平均9.48m。3号煤层顶板为泥岩、砂质泥岩、局部为粉砂岩。底板大都为泥岩、砂质泥岩，局部为砂岩。三、地质概述1．奥陶系中统峰峰组（O2f）岩性以深灰色中厚层状石灰岩及白云质石灰岩为主，致密坚硬，含较多方解石细脉。2．石炭系中统本溪组（C2b）平行不整合于奥陶系中统峰峰组之上，为海陆交互相的沉积建造。底部往往为极不稳定的窝子状山西式铁矿及铁质、铝质泥岩，下部多为铝土泥岩；中部为深灰色泥质灰岩；上部为灰、灰黑色泥岩，偶夹煤线，泥岩中夹不稳定的结核状菱铁矿。3．石炭系上统太原组（C3t）太原组主要岩性由深灰色中细—粗粒的石英砂岩、砂质泥岩、石灰岩、泥质灰岩、泥岩、粘土岩、炭质泥岩夹煤线和煤层等组成。几个主要标志层由下而上分别为K1、K2、K3、K4、K5和K6，其中K2、K3、K4、K6一般为石灰岩或泥质灰岩，局部相变为砂岩或泥岩。4．二叠系下统山西组（P1s）自K7砂岩之底至K8长石石英砂岩底面，为一套灰白色的长石石英砂岩及深灰、灰黑色砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩夹菱铁矿结核及煤层、煤线图1煤层结构图4等交互出现的岩性组合。为井田主要含煤地层之一，赋存有2、3、4号煤层。5．二叠系下统下石盒子组（P1x）底部以K8长石石英砂岩为分界标志。本组岩性由灰白、黄绿色长石石英砂岩、黄绿色砂质泥岩、灰黑色泥岩、紫白色砂质泥岩及泥岩交互组成，基本为一套河湖相的沉积建造。上部或近顶部有“桃花泥岩”，全区稳定。6．二叠系上统上石盒子组（P2s）为一套黄绿、杏黄色长石石英砂岩及黄绿、紫红色砂质泥岩与泥岩叠次出现，互为夹层的广阔湖盆河流相沉积。7．第四系中更新统（Q2）岩性为黄土、红色土及残、坡、冲积松散物组成，在森林及灌木覆盖区以腐植土为主，零星分布于山梁及各沟谷中。四、构造根据地质报告及矿井地质调查、物探资料分析：30101工作面区域东部500m范围内为一向斜构造，轴向正北，轴部在30101两顺槽至回风大巷220m处，两翼角对称，翼角为3°；西部为一单斜构造，坡度平缓。无陷落柱和大中型断层等构造。第四章水文地质条件分析一、3号煤开采导冒带计算及上覆采空积水、含水层情况30101工作面距地表间距为175m—39m，间距最小处在回风顺槽正中处。2#、3#煤层间距5.30—16.70m，平均9.48m。据《矿区水文地质工程地质勘探规范》中的计算公式`Hm＝4M5Hli=1.58.3.3n3M100【式中：Hm－冒落带最大高度（m），Hli－导水裂隙带最大高度（m），M－累计采厚（m），n：煤层分层开采层数】经计算开采2、3号煤层冒落带高度及导水裂隙带最大高度计算结果见下表。煤层号煤层厚度(m)上覆基岩厚度(m)冒落带高度(m)导水裂隙带高度(m)2#、3#1.42+2.0939-175m14.438.85由《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中的计算公式：Hm=Hi=或Hi=2010M（M：累计采厚）计算3#煤导冒带高度，计算结果为：煤层号煤层厚度(m)上覆基岩厚度(m)冒落带高度(m)导水裂隙带高度(m)2#、3#1.42+2.0939-175m9.89-12.0932.49-47.4由于2#、3#煤层间距小于3#煤层冒落带高度，并且2号煤已经被开采破坏，因此计算3#煤导冒带高度时，累积采厚M采用把2#、3#煤层平均厚度相加。2#煤层平均厚度为1.42m，3#煤层平均厚度2.09m，相加为3.51m。上述两种计算结果不一，应选用较大数值。6.56.36.1100MM2.2197.4100MM6图2隔水层含水层示意图2#、3#煤层回采后形成的冒落带高度选用14.4m，导水裂隙带高度选用47.4m。冒落带高度和导水裂隙带总高度为59.49m，基岩风化带高度取50m，二者相加为109.49m，采面对应地面无第四系地层覆盖。导冒带和基岩风化带相加超过采面部分盖层厚度。2#、3#煤层开采后导通K8、K9砂岩含水层，K8、K9砂岩与地表间距很小，在基岩风化带内，或出露于地表，降水很有可能对矿井充水产生影响，应引起高度重视。本采面对应地表有部分地段为河古道，河现已人工改道，虽修建导流水沟、涵洞，河流仍有可能对工作面回采形成威胁。另外河谷内分布有废弃的矿井，矿坑排水有可能重新渗人地下，并与所采煤层沟通，应引起重视。在立井附近，上覆K8、K9含水层和地表水也可直接进入井筒和老巷，造成危害。2号煤层已经被开采破坏，由于2、3号煤层间距很小（最薄处只有0.5m），当回采3号煤层时，2号煤层采空积水会直接导入3号煤层。因此30101工作面回采前必须认真执行对2号煤层采空积水的探水工作，采空区有积水时，必须进行放水。二、含水层1、第四系砂砾层孔隙潜水含水层分布于山间河谷及沟谷地带，总体上富水性较弱，单位涌水量1.96L/s.m，渗透系数19.77m/d。2、上石盒子组底部（K10砂岩）裂隙含水层7砂岩含水层较稳定，多呈透镜体，风化裂隙及节理发育，局部含小砾。泉水流量0.22L/s，因此，该层富水性为较弱裂隙含水层。3、下石盒子组（K9、K8）砂岩裂隙含水层砂岩含水层位于2、3号煤层以上，K9、K8为2、3号煤层直接充水含水层，多为钙质胶结，裂隙稍发育，单位涌水量为0.0036L/s.m，渗透系数为0.00723m/d，水质类型为HCO3—Na型水，矿化度为0.58g/L，属富水性弱的裂隙含水层。4、山西组（K7）砂岩含水层K7砂岩岩性以细粒砂岩为主，常相变为粉砂岩，裂隙不发育。单位涌水量为0.0017L/s.m，渗透系数为0.01m/d，水质类型为HCO3—Na型