主平硐暗斜井掘进工作面探放水措施.

威宁县煤炭湾子煤矿

东集中运输巷探放水设计及 安全技术措施

矿 长:刘 龙

安全矿长:席 少 增

生产矿长:吴 仕 韩

机电矿长:管 毓 辉

技术负责:马 照 林

2015年 10月 20日

湾子煤矿东集中运输巷道掘进工作面

探放水设计及安全技术措施 根据威宁县炉山镇煤炭湾子煤矿《开采方案设计(变更 》要求,结 合我矿 2015年度采掘计划,经矿委会研究决定在 1302回风巷中导线点 (X=35445018.568, Y=2967932.896 位置以方位以 143°59′ 32″布置东 集中运输大巷,掘进约 243.06米后布置车场,再沿煤层作倾斜上山,再 施工东集中运输大巷的回风巷与总回风巷贯通,该巷道施工结束后,作为 新区段的进风、出货、材料运输用。

为认真贯彻执行“有掘必探”的探放水规定,有效避免水害事故发 生,根据《煤矿防治水规定》和《煤矿安全规程》 ,特制定本掘进工作面 探放水设计及安全技术措施指导探放水工作,予以认真贯彻执行。

一、巷道位置及邻近采区开采情况

东集中运输大巷掘进工作面,地面相对位置为工业广场西北部,地面 为山地,临近无采区开采。

二、地质构造

矿区范围内为一单斜构造,地层走向北西 -南东,倾向北东,倾角 6-10°,平均倾角为 7°。有断距较大的断层 F6。

F6正断层:走向北西,倾向南西,倾角为 60°。此断层位于矿区北 东部,贯穿矿区北东角。

矿区构造复杂程度属简单类型。

三、水文地质

(一 、水文地质特征

1、地表水

矿区所处地形起伏大,为构造侵蚀、溶蚀、剥蚀中低山地貌。工作区 内水系不发育,矿区内没有大的地表水体(小型水库存在,其余有小规 模的地表冲沟,流量受大

气控制明显,地表水排泄条件较好。矿区最低侵 蚀基准面为矿区北西部, 海拔高程为

1885m , 而开采煤层最低标高为 1860m , 低于当地最低侵蚀基准面,煤矿开采后,地表水补给地下水,将增加煤矿 矿坑涌水量。

2、地下水类型

地下水类型为基岩风化裂隙水,其次为孔隙水。

3、含水岩组及其含水特征

基岩裂隙水的含水岩组为二叠系上统宣威组和峨嵋山玄武岩组中的碎 屑岩,宣威组富水性弱,为隔水层,峨嵋山玄武岩组富水性中等;孔隙水 的含水岩组为第四系的残坡积物,含水性弱。

4、地下水的补给、径流、排泄条件

地下水主要补给来源为大气降水,由于矿区内岩层节理裂隙发育,大 气降水通过基岩裂隙补给地下水,然后经短途径流后,通过井泉向低处泄 流的方式向南东、北西及北面排出。

5、构造裂隙水

矿区内北东侧发现大的断裂, 构造节理裂隙发育, 富水性及导水性强。 6、矿井充水因素分析

矿井充水类型为裂隙充水矿床 , 其充水因素既决定于水文地质条件, 又 决定于开拓方式。充水强度受充水水源和通道的影响。

(1大气降水对矿井充水的影响

矿井内宣威组裸露,主采煤层普遍埋藏较浅,风氧化带沿倾向深度普 遍达 50米左右,地形又不平坦,补给面积大,植被发育较差。尽管岩层 富水性弱,由于大气降水的直接补给,可沿节理、裂隙等渗入矿井。矿井 见煤标高 1924m , M11煤层与地表

的垂高约 5-120m ,植被不发育,地下水 迳流多沿裂隙渗入地下。当矿井煤层开采后,易对顶部岩层造成破坏,产 生“破裂带” 、导水裂隙带,增大地表水对矿井的渗入。

(2地表水体对矿井充水的影响

原五矿山主井距溪沟较远,其主井标高 1968.53-2019.70米,沟底标 高 1885.0-1910.0米, 因此当洪水来临时没有对矿井及工业广场造成威胁。 矿井内充水,主要是以大气降水为主要补给源。

7、老窑积水对矿井充水的影响

矿井自建井以来,炸封的生产井及老窑积水是矿井的主要水害。本次

调查矿区老窑 12个。老窑多沿主采煤层露头开采,开采深度 0~100米, 沿倾向或走向开挖。主平硐附近的老窑分布密集,标高较低,沿走向方向 开挖,开采方式多为巷柱式。开采煤层时,老窑长期废弃且积水。当矿井 巷道或采空区与之连通时即溃入矿井,造成突水灾害。

8、含水岩层对矿井充水的影响

当井筒和坑道揭露含水层时,便成为矿井充水水源。宣威煤组的砂岩 为直接充水含水段。 含煤地层与上覆飞仙关组含水层距离约 86米的砂岩、 砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩、泥灰岩、泥岩相隔,几乎没有 直接充水的可能性;含煤地层下伏茅口灰岩岩溶水为间接充水含水层,含 煤地层与之有玄武岩阻隔, 厚度大于

300米, 发生底板突水的可能性较小。 据勘探资料,单位涌水量均小于 0.0005升 /秒〃米。且各小分层之间水力 联系差,对矿井的充水影响较小。

9、矿井涌水量的预测

本矿井的水文地质条件中等,煤系地层含水性弱。据《威宁县煤炭湾 子煤矿储量核实报告》 ,矿山开采过程中的实际测量及本次调查,煤层开 采时无淋水现象, 对矿井开采没有很大影响; 矿井水主要来源于大气降水, 考虑本矿区湿度大,降水量集中,雨季长,细雨频繁的特征采用大气降水 渗入法预算年平均、雨季平均、雨季月最

大平均的矿坑涌水量。本次调查 实测矿山涌水量为 240m 3/d, 最大涌水量为 600m

3/d; 。 该矿是以平硐开拓, 主采 M11煤层,主平硐井口标高 1989.4米,开采煤层底板标高 +1905米。 四、探放水原则及透水预兆

1、探放水原则“有掘必探、先探后掘”是防治水害的基本原则。凡

是新掘巷道都必须坚持这一原则。遇到下列情况都必须探水掘进。

(1矿井新开拓的区域和新布置的掘进巷道。

(2接近含、导水断层、溶洞或是导水陷落柱时。

(3打开隔离煤柱放水时。

(4接近可能与河流、湖泊、水库、等地表水体时等连通断裂构造 带时。

(5接近有可能出水的钻孔时。

(6接近有水的老空区时。

(7受底板强承压含水层威胁的采煤工作面时。

(8接近有水的采空区、老窑水及有可能突水地点时。

2、掘进工作面的透水预兆:煤壁挂汗、温度下降、空气变冷、产 生雾气、煤层发潮、有淋水、有嗅味、有害气体增高,呼吸困难、头痛、 顶、底板压力增大、底板鼓起并有淋水渗透,有水流声、水叫声、巷道挂 红、挂汗、有异味等有出水预兆时必须及时向调度室汇报并撤出人员等候 处理。

五、探水钻孔设计

1、 本掘进工作面开口于 1302回风巷 9#煤层采空区。 由于掘进巷道 前方原先有小煤窑开采,留下的采空区、老空区巷道都有积水,因此,矿 井在布置巷道时必须严格执行探放水制度,严格坚持“有掘必探、先探后 掘”的探放水原则。根据查访周边

村民了解:由于当时开采条件落后,没 有机械设备,所以该井开采规模不大。但为了做到安全第一、预防为主, 在该工作面掘进时,严格执行探放水制度。

2、探水警戒线的确定

本巷道施工位置,井巷均经过实测,并以上图,采空区范围的分布 基本真实,故采空区的范围基本可视为积水区域范围。探水警戒线基本以

原采空区的边缘向外平推 100m 和原安兴煤矿风井平推 100m 即为探水警戒

线。

3、探水钻眼布置设计

(1 、探水巷道规格:

①、探放水巷道的布置:东集中运输巷道布置在 M9煤层采空区,为 全岩巷道。

②、 巷道断面规格:巷道为梯型, 上净宽 2.2m, 净高 (道面上 2.1m , 下净宽 3.2m ,巷道净断面 5.67m ²。

③、巷道坡度:3‰。

④、巷道内的水沟规格:200mm ×200mm ;

由于巷道为平巷掘进,放水后经自流排至 1302回风巷道水沟后自 流入轨道下山井底水仓,经水泵排出地面。

(2 、确定探水眼的巷帮保护距离、超前保护距离及巷道允许掘进 距离:

探水钻孔必须保持一定的超前距、 帮距和密度, 见附图, 探水工作 采用“探水~掘进~再探水”方式进行,探水孔为掘进巷道掘进探明一段 安全距离后,巷道允许掘进一段距离,然后再探再掘,确保掘进安全。 ①超前距:为探水钻孔终孔位置应始终超前掘进工作面的一段距离, 取 30米。

②允许掘进距离:为经探水证实无水害威胁,可安全掘进的长度, 取 30米。

③帮距:为使巷道的两帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距

离,即成扇形布置的最外则探水孔所控制的范围与巷道帮的距离,其值与 超前距相同,取 20米。

④钻孔密度(孔间距 :指允许掘进距离终点横剖面上,探水钻孔 之间的距离,一般不超过 3米,以免漏掉积水区。

⑤平面钻孔布置:主要是探巷道两帮、 前方小窑老空水, 钻孔成扇 形布置,一般布置三组,每组 1~2个孔,钻孔之间的夹角为 7.50。 一般情况下,全岩石巷道掘进超前距留设 20米,半煤岩巷道掘进 超前距留设 25米,全煤巷道掘进超前距留设 30米,这里为确保安全,本 掘进工作面超前距取 30米。

4、探水眼布置:

东集中运输巷道探放水主要是老窑积水, 因此探水钻眼布置:按巷 道方位:143°,各钻眼间之间夹角按如下相关要求布置:

1 、超前距、允许掘进距离、帮距和密度的确定

(1超前距:

a=kp

式中:

a---超前距, m ;

A---安全系数,一般取 2~5;取 3;

L---巷道跨度(宽或高取其大者 , m ;取 3;

P---水头压力, (kgf/cm2 ;取 50(kgf/cm2 ;

Kp---煤的抗张强度,取 10(kgf/cm2 。

a=

10 05

3 3 3

0.5 ⨯

⨯

⨯

⨯ = 17.4m,为安全起见,取 20m 。

(2允许掘进距离

每次探放水钻孔完毕后,以最短的钻孔有效控制距离减去超前保护距 离之后剩余的距离。

(3帮距

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。 (4钻孔密度(钻孔间距

竖直扇形面内钻孔间的终孔垂距不得超过 1.5m , 水平扇形面内各组钻 孔间的终孔水平距离不得大于 3m 。详见图 1。

探水钻孔超前距、帮距、允许掘进距离示意图 1

根据计算,本设计探水钻孔长度 40m ,超前距 20m ,帮距 20m 。

2探水钻孔布置方式

探水钻孔的布置方式、 数量和夹角大小, 一般分大夹角与小夹角两种,

大夹角钻孔夹角为 7~15°,小夹角为 1~3°。视老空规模而定,规模大 的取大夹角,

规模小的取小夹角。 由于老窑是个小规模的积水, 因此按 3°的夹角。 (如下图所示