1、山西靈石銀源新安發煤業有限公司老空區探放水設計及施工安全技術措施山西地寶能源有限公司2012年5月老空區探放水設計及施工安全技術措施一、概況該礦經過多年開采，2、4號煤層有相當多的采空區，現在已經停采,由于多年密閉，采空區內積水量較大。目前在井田北部開采9號煤層，為下山開采。西北部9號煤層采空區為2008、2009年采空區，此處采空區可能有采空積水；東北部為2010、2011、2012年采空區，由于回風大巷處于采區的較低部位，除低洼處極小部分積水流不出外，一般采空區內積水基本上能夠沿著排水孔順勢流出，目前基本上無水。2、 煤層的采空積水1、 四鄰礦采空積水據生產地質報告敘述，井田北鄰天聚柏溝煤

2、業有限公司，東鄰銀源新生煤業有限公司，西鄰紅杏廣進寶煤業有限公司。四鄰礦均未越界開采，且礦與礦之間預留20m保安煤柱。鄰礦采空積水影響較小。2、上組煤層采空積水井田開采下組煤，上組煤2、4號煤層均已停采，存在大面積采空區，采空區內有采空積水存在。根據水文補充勘探報告敘述，該礦4號煤層的視電阻率整體表現為中阻反映，局部有高阻巖層。根據本區區域地質、水文及水情探查工作資料，推斷此區域低阻反映區域為老窯采空區的積水區域。因時代久遠，老充積水浸潤圍巖導致電性呈低阻反映的區域較大。在通過剖面圖上異常，4號煤視電阻率順層切片圖上異常和已知地質資料進行分析研究之后，推測以視電阻率值低于107m界定積水區域范

3、圍，以視電阻率值高于145m界定采空區域范圍。劃分出十大采空區，其中六處采空區有大量積水，具體情況見表1及圖1。表1 新安發煤礦4號煤層物探推測采空區及采空積水情況表采空區編號采空區面積/m2采空積水區面積/m2煤層厚度/m采空積水量/m3備注A-4-162670626701.6921180A-4-2199019901.69670A-4-362910629101.6921260A-4-480690806901.6927270A-4-51462301462301.6949430A-4-633720337201.6911400A-4-783670推測暫無積水A-4-821960推測暫無積水A-4-

4、920530推測暫無積水A-4-10184470推測暫無積水合計698840388210131210圖1 新安發4號煤層物探推測采空區及其積水區分布圖根據晉中煤田地質隊2010年4月編制的生產礦井地質報告資料，選用礦區水文地質工程地質勘探規范(GB1271991)附錄F中計算導水裂隙帶高度的經驗公式對各可采煤層開采所形成的導水裂隙帶高度進行計算分析。4號煤層頂板為砂質泥巖、砂巖為主，采用全部垮落法管理頂板，則選用下式計算導水裂隙帶：Hf= 100M +5.1 3.3n+3.8式中：Hf 導水裂隙帶最大高度，m； M累計采厚，m； n煤分層層數，取1。9號煤層頂板巖層以石灰巖、砂質泥巖為主，開采

5、9號煤層時，若采用全部垮落法管理頂板，則選用下式計算導水裂隙帶：式中：Hf 導水裂隙帶最大高度，m； M累計采厚，m； n煤分層層數，取1。 表2 采用GB12719-91中公式計算導水裂隙帶最大發育高度煤層號煤層厚度(m)最小-最大平均煤層間距(m)最小-最大平均導水裂隙帶最大高度(m)最小-最大平均20.70-0.750.7312.82-18.7716.2462.23-63.1062.6715.3840.70-1.480.9925.9419.0491.20-1.481.3040.094.35-8.805.3510+112.87-4.203.4487.64據上表2計算結果對各可采煤層頂板涌水

6、因素分析如下：理論計算，9號煤層導水裂隙帶最大高度44.09m，平均40.09m。當采用全部垮落法單獨開采9號煤層時，導水裂隙帶發育最大高度小于4、9號煤層的最小層間距，因此，4號煤層采空積水一般不會進入9號煤層采掘區(但在斷裂構造、陷落柱處4號煤層采空積水對9號煤層存在充水影響,由此，在開采9號煤層時需要對工作面上方4號煤層采空積水予以疏放)。一般條件下，開采9號煤層時的礦井涌水來自其頂板K2、K3、K4灰巖巖溶裂隙水。3、 本煤層采空積水該礦目前在井田北部開采9號煤層，為下山開采。西北部9號煤層采空區為2008、2009年采空區，此處采空區可能有采空積水；東北部為2010、2011、201

7、2年采空區，由于回風大巷處于采區的較低部位，除低洼處極小部分積水流不出外，一般采空區內積水基本上能夠沿著排水孔順勢流出，目前基本上無水。根據地質報告敘述，采用煤礦安全手冊中老空區積水估算公式，對采空區積水進行估算。估算公式：式中： Q積相互連通的各積水區總積水量(m3)； M煤層厚度(m)； F采空積水區水平投影面積(m2)； 煤層傾角，(°)； K充水系數，取0.150.20。2008年采空區積水量：=1915525540（m3）2009年采空區積水量：=2357531434（m3）4、影響9號煤層開采的主要含水層9號煤層位于太原組下部，直接頂板為K2石灰巖，K2石灰巖有溶蝕現象。

8、據生產礦井地質報告敘述，尤家山勘探區位于本井田東北方向,距本井田10km。據尤家山勘探區124號孔資料，水位標高747.36m，單位涌水量0.0074L/s.m，滲透系數0.1455m/d，PH為7.7。據本井田北東部山西靈石天聚柏溝煤業有限公司煤礦調查，K2石灰巖富水性強。K3石灰巖裂隙含水層：區內廣泛分布。據124號鉆孔對K3、K4混合抽水試驗資料，K3、K4石灰巖含水層混合水位標高800.36m，單位涌水量0.000412 L/s.m，滲透系數0.00417m/d。據本井田北東部山西靈石天聚柏溝煤業有限公司煤礦調查， K3灰巖富水性強。開采9號煤層時頂板導水裂隙帶發育高度37.87-44

9、.09m，平均40.09m，大于井田內9號煤層與K4灰巖含水層間的層間距，因此開采9號煤層時，其頂板形成的導水裂隙帶可將K4、K3、K2灰巖含水層水溝通，導致巖溶裂隙水沿導水裂隙帶進入礦井，增大礦井涌水量。三、工作面防治水設計編制規范依據根據煤礦防治水規定、煤礦安全規程中防治水部分、山西省煤炭工業廳晉煤行發2011410號文件關于進一步加強生產礦井防治水工作的通知、晉煤行發2011994號文件精神及新安發煤業煤礦防治水二十項制度的綜合防治水管理要求中“預測預報、有掘必探、有采必探、先探后掘、先探后采”的原則，編制制定工作面探放水設計。在探防水中做到“物探先行、鉆探驗證、化探跟進”的綜合方法進行

10、探防水。新安發煤業煤礦防治水二十項制度中要求，工作面回采前，必須先采用無線電坑透儀進行坑透，對坑透異常區進行鉆探驗證，實現對工作面回采前的“精細”探查，確保工作面安全順利回采。對于掘進面來說，首先進行物探，根據物探異常區圈定積水范圍，然后對異常區進行鉆探，確保安全。四、本煤層相鄰老空區積水量及上覆煤層老空積水量對于老空區，首先采用物探方法進行物探，根據物探異常區確定積水范圍，預估積水量。采用煤礦安全手冊中老空區積水估算公式，對采空區積水進行估算。估算公式： 式中： Q積相互連通的各積水區總積水量(m3)； M煤層厚度(m)； F采空積水區水平投影面積(m2)； 煤層傾角，(°)； K

11、充水系數，取0.150.20。然后預估積水區積水量的壓力。為安置放水管提供數據。五、工作面探放水方法根據山西省煤炭工業廳晉煤行發2011410號文件精神要求，工作面回采前要按照“預測預報、有掘必探、有采必探、先探后掘、先探后采”原則執行，同時要求工作面回采前防治水方法為“物探先行、鉆探跟進、化探驗證”的工作方法，結合煤礦防治水工作新安發煤業煤礦防治水二十項制度中要求，工作面回采前，必須先采用無線電坑透儀進行坑透，對坑透異常區進行鉆探驗證，實現對工作面回采前的“精細”探查，確保工作面安全順利回采。掘進面掘進前，首先進行物探，然后根據物探異常區，進行鉆探驗證放水，確保掘進安全。六、探放水施工技術要

12、求和鉆孔設計（一）探放水施工技術要求1、 探放水位置：在開始探水前，首先對工作區進行物探，然后對物探異常區進行鉆探驗證。探水位置位于工作區下山部位。2、 在探放水前，在放水處最低部需要施工一臨時水倉。并且配比好水泵。(2) 鉆孔設計鉆孔鉆孔設計一覽表組孔號鉆孔方位(°)傾角(°)孔徑孔深（m）距巷道底板 （m）目的備 注 1組1全部采用探放水鉆機2等2組345等鉆孔間隔5m。鉆孔數量根據物探異常區需要進行布孔。對于探放煤層采空區積水，根據放水量的多少適當進行布孔鉆探。（三）施工流程鉆探隊按鉆孔編號順序施工。先施工容易探水孔，在設計位置用63mm鉆頭以一定的傾角、一定方位向前

13、鉆進6m，再用108mm鉆頭擴孔6m，然后用海帶纏繞在80mm孔口管外壁插入鉆孔中，待海帶膨脹固定孔口管，在孔口管上安裝水壓表和控水閥門，用8#鐵絲連接孔口管與頂錨桿，管路連接好后即可進行耐壓試驗。壓水試驗壓力穩定在0.6Mpa，時間不少于30min，觀察孔口及孔口管有無滲水、松動等現象，確認沒有后方可結束耐壓試驗。在耐壓試驗中，如果出現滲水及孔口管松動等現象，要根據實際情況分析處理后再進行耐壓試驗，直至達到耐壓試驗要求。孔口管達到耐壓試驗要求后，用63mm鉆頭以一定的傾角向前鉆進。有積水，用導水管把水導入巷道臨時水倉；若無積水流出，則用木屑、棉紗封孔。用相同方法施工其它鉆孔。孔口管安放示意圖

14、1。（四）鉆機設備井下配備4臺ZYJ-400/270型鉆機，鉆桿外徑42mm。七、探放水前準備工作1、探放水前，鉆探隊必須檢查排水系統是否完善，排水能力是否充足。2、本次施工中所有使用的電氣設備必須符合防爆要求。由鉆探隊專職電工負責接線、甩線。3、排水設備預計單孔放水量約10m3/h,采區水倉配備3臺MD46-50×8/90型水泵（其中兩臺工作，另一臺備用）以及89×4.5mm水管，并帶水試運行正常。另外安裝一臺QBZ-30開關供液壓鉆機使用，所有開關必須上架并加裝“兩防鎖”，接好電源。無排水設施、有排水設施但排水能力不足或不能正常運轉，嚴禁組織探放水工作。礦井在回風立井井

15、底附近設有有效容積為690m3的主、副水倉。主副水倉長度分別采用混凝土澆注支護。中央水泵房主要由泵房、吸水井、配水井、配水巷組成。中央水泵房凈寬5.0m，凈高3.0m，凈斷面積15m2，采用粗料石砌墻穿鋼梁支護；泵房尺寸能夠滿足布置三臺水泵的要求。水泵房有三個通道，一個與軌道下山連接，一個與總回風巷連接，一個為與回風立井連接的管子道，管子道凈寬2.1m，凈高2.25m，凈斷面積4.25m2，采用半圓拱粗料石砌碹支護，高出水泵房地面7m以上，并在與回風立井連接處設平臺。礦井主排水管路采用兩趟直徑80mm無縫鋼管，沿回風立井敷設出井。中央水泵房安裝三臺MD46-50×8型多級離心泵，一臺

16、工作，一臺備用，一臺檢修；配套電機型號YB2-280M-2，功率90kW，額定揚程400m，額定流量46m3/h。4、排水線路：放出的水，經過運輸順槽自流到井下采區水倉，排水管路為一趟4吋高壓塑料排水管，排水路線：放水處采區水倉軌道下山大巷立井井底車場主水倉立井地面污水處理站。放水當班，有一名跟班隊長在現場協助放水工作，安排專職排水工在現場負責排水，排水人員須帶上連鞋雨褲。5、機電隊要對礦井排水系統進行全面檢查，檢查排水設備、配電設備和輸電線路完好，排水管路暢通，水倉有足夠的空倉容量。水倉、排水設備、排水管路和配電設備均要滿足煤礦防治水規定要求，確保放出的水能夠及時排出礦井。6 礦調度在距探放

17、水地點50m以內位置相對較高地點安設一部電話，并確保電話暢通。7 探放水前由鉆探隊負責人組織全體施工人員認真學習本措施，并嚴格按本措施執行。8、入井前鉆探隊負責人必須檢查鉆機能不能正常運轉、鉆機各部位螺栓緊固情況、注水器密封圈是否磨損，發現問題立即處理并帶足易損件，準備足量的3寸孔口管、水門、水壓表，連鞋雨褲3套和水管1根。 9、放水當班，由通風科指派一名責任心強的通風人員負責檢查打鉆處及鉆孔內瓦斯等有害氣體濃度。10、鉆孔旁要掛上瓦斯報警儀，瓦斯超限，應立即停止鉆進，匯報礦調度，采取處理措施。11、 探放水作業時，其它低于探防水工作面的工作停產，待鉆孔完成確保能控制水量后方可生產。八、探放水

18、施工1、地測科水文技術員為探放水負責人，現場所有人員要聽從探放水負責人統一指揮，由地測科鉆探隊負責鉆孔施工工作。2、依據設計，負責探水工作的人員(水文技術員)必須親臨現場與鉆探隊確定鉆孔的方位、傾角、深度和鉆孔數量。3、 由安監處指派安全員負責抽查本措施執行情況。4、安鉆前，由探放水負責人檢查工作地點頂板是否有網兜、浮巖、煤幫是否有裂隙，在確認鉆場無安全隱患以后，方可安鉆。5、鉆機必須安裝穩固，確保卡鉆后鉆機不翻滾，固定鉆機的單體支柱必須將鉆機支護穩固，確保鉆機在打鉆過程中不上下左右前后晃動，單體支柱也必須做到一體三聯 ，防止單體由于震動而松動掉落傷人。6、安裝、檢修電器設備時，必須切斷電源，

19、不得帶電作業，且留有專人看守，作業時必須有2人在場，并嚴格執行誰停電誰送電。 7、 開鉆前，由探放水負責人聯系停止探放水地點所有車輛運行，撤離現場無關人員，并指派專職堵水人員。8、鉆探時，先供水，待孔內回水后開機，嚴禁無水施工。9、鉆進過程中發生斷鉆桿，掉鉆頭、卡鉆等問題，當班探放水人員必須查明原因進行處理，確保安全后方可繼續施工。10、在鉆探過程中要將孔內流入巷道的煤泥清理到編織袋內整齊碼放在煤幫處。11、探放水當班，由通風科指派專職瓦檢員負責檢查鉆場及鉆孔內瓦斯等有害氣體濃度，并認真填寫瓦斯檢查牌。鉆探隊跟班隊長必須配帶便攜式瓦斯、一氧化碳報警儀，鉆孔旁要掛上瓦斯報警儀。工作地點20m范圍

20、內風流中瓦斯濃度超過0.8%時，嚴禁打鉆；打鉆過程中，若鉆場瓦斯濃度超過0.8%小于3%時，不得拔出鉆桿，應用水泥沙漿或其它材料進行封堵鉆孔，向調度匯報后，按照排瓦斯要求排放瓦斯；當瓦斯濃度超過3%時，向調度匯報后，由礦領導召開專題會議確定處理方案。12、鉆孔接近老空，預計可能有瓦斯或其他有害氣體涌出時，必須有瓦斯檢查員或礦山救護隊員在現場值班，檢查空氣成分。如果瓦斯或其他有害氣體超過煤礦安全規程第100條、138條規定時，必須立即停止打鉆，切斷電源，撤出人員，并報告礦調度室，采取措施，進行處理。注：煤礦安全規程第100條井下空氣成分必須符合下列要求：（一）采掘工作面的進風流中，氧氣濃度不低于

21、20%，二氧化碳濃度不超過0.5%。（二）有害氣體的濃度不超過表1規定。礦井有害氣體最高允許濃度名稱最高允許濃度()一氧化碳CO0.0024氧化氮(換算成二氧化氮NO2)0.00025二氧化硫SO20.0005硫化氫H2S0.00066氨NH30.004瓦斯、二氧化碳和氫氣的允許濃度按本規程的有關規定執行。礦井中所有氣體的濃度均按體積的百分比計算。第138條 采掘工作面及其他作業地點風流中瓦斯濃度達到1.0時，必須停止用電鉆打眼；爆破地點附近20m以內風流中瓦斯濃度達到1.0時，嚴禁爆破。采掘工作面及其他作業地點風流中、電動機或其開關安設地點附近20m以內風流中的瓦斯濃度達到1.5時，必須停止工作，切斷電源，撤出人員，進行處理。采掘工作面及其他巷道內，體積大于0.5m3的空間內積聚的瓦斯濃度達到2.0%時，附近20m內必須停止工作，撤出人員，切斷電源，進行處理。對因瓦斯濃度超過規定被切斷電源的電氣設備，必須在瓦斯濃度降到1.0%以下時，方可通電開動。13、 鉆探施工完畢后，應檢查并回收