42煤大巷回采工作面探放水设计2021.8.16.docx

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1、河西煤矿HeXimeikuang神木市孙家岔镇河西联办煤矿有限公司4煤东翼大巷回采工作面探放水设计编制人:审核人:总工程师:编制日期：2023年8月14目录4-2煤东翼大巷回采工作面探放水设计1一、探水目的：1二、编制依据：1三、4-2煤东翼大巷工作面位置概况：2四、地质概况：2五、水文地质条件：4六、钻探工程：6七、探放水技术要求：9八、探水安全措施：10九、防止探水机械伤人的安全措施：15十、排水设备及系统：15十一、避灾路线：15附图：1642煤东翼大巷回采工作面探放水设计一、探水目的：目的主要是消除工作面顶部3-1煤采空区积水顶部砂岩含水层对回采的影响，以保证4二煤东翼大巷工作面回采安

2、全不受水害威胁。二、编制依据：1、煤矿安全规程(2016)；2、煤矿防治水细则；3、中国煤炭地质总局勘查研究总院于2017年9月编制的陕西省神木县孙家岔河西联办煤矿矿井地质报告修编；4、中国煤炭地质总局勘查研究总院于2017年9月编制的神木县河西联办煤矿地面电法勘探成果报告；5、中国煤炭地质总局勘查研究总院于2023年5月编制的陕西省神木市孙家岔镇河西联办煤矿矿井水文地质类型划分报告；6、神木市河西联办煤矿4二煤东翼大巷工作面设计巷道布置图(2023年11月)；7、神木市河西联办煤矿4/煤东翼大巷工作面回采地质说明书。8、根据矿井瞬变电磁探测技术4二煤东翼大巷回采工作面物探报告三、4.2煤东翼

3、大巷工作面位置概况：1、工作面位置4-2煤东翼大巷工作面位于井下41盘区井田南部,4,煤东翼大巷工作面大致呈东西向布置，推进方向从南北东推进。南以8联巷向北82m为界长1558m;北以一号联络巷为界，切眼长度58m。2、四邻关系4-2煤东翼大巷切眼东部为井田边界保护煤柱，北部为4,煤大巷煤柱。西部为4-2煤采空区，南部为南翼保护煤柱。4-2煤东翼大巷切眼上部为3煤采空区、下部为5-2煤未采。4-2煤工作面煤层顶板标高为1060.0m-1063.6mo地面标高为1215.8m1223mo4-2煤工作面地表基本被第四系黄土风积沙所覆盖，北高南低呈宽缓的坡地，松散层覆盖厚度020m,无成片建筑。3、

4、工作面巷道支护4-2煤回风大巷：断面形状，矩形，规格4.8*32m,顶板锚杆+金属网喷浆支护。4-2煤辅运顺槽：断面形状，矩形，规格4.8*32m,顶板锚杆+金属网喷浆支护。四、地质概况：1地质构造由于本井田内地层平缓、构造简单，基本构造形态为向北西倾斜的单斜构造，倾角03,区内未发现大的断裂、褶曲和岩浆岩，邻近矿井生产也未发现有断裂现象，属构造简单类型。区内的含煤地层中侏罗统延安组，可采煤层5层，自上而下分别为2-2、3-1、4-2、4-3、5-2煤层，其中2-2和3-1煤层已回采完毕,正在回采4-3煤层第四个工作面,预计12月底回采完毕。4-2煤层厚度3.523.74平均厚度3.6m,煤层

5、构造简单，井田内属稳定煤层，与煤垂距411m2、影响探放水作业的其他因素(1)顶底板岩性根据陕西省神木县河西联办煤矿建井地质报告：4-2底板(4-3煤顶板)属于Ina类；4-2煤直接顶属于类中等稳定顶板；4-2煤底板属于I1Ia类。(2)瓦斯2023年，矿井委托陕西省煤炭科学研究所做了矿井瓦斯等级鉴定，矿井瓦斯绝对涌出量0.91m3min,相对涌出量0.50m3t;矿井二氧化碳绝对涌出量4.11m3min,相对涌出量2.26m3t;采煤工作面最大瓦斯绝对涌出量0.32m3min,掘进工作面最大瓦斯绝对涌出量0.13m3mino属低瓦斯矿井。(3)煤尘委托陕西安技煤矿安全装备检测有限公司对4-3

6、煤层进行爆炸性试验测定，火焰长度大于40Omm,抑制煤尘爆炸最低岩粉含量86%,煤尘具有爆炸危险性。(4)煤的自燃倾向2023年，矿井委托陕西省煤炭科学研究所做了4-3煤自然倾向性鉴定，该煤层为I类容易自燃煤层，自然发火期34天。(5)区内无地温和冲击地压危害。五、水文地质条件：1、区域水文地质矿区东及东南部为黄土粱血丘陵区，沟谷深切，冲沟密布，地表径流发育，有利于地下水排泄；西及西北部为风沙滩地区，沙丘连绵,地形波状起伏，极易接受大气降水渗入补给，在地形低洼处汇集成富水区，并有大泉出露。2、井田水文地质(1)含水层井田内含水层主要为第四系松散沉积孔隙潜水含水层，为弱含水层；侏罗系延安组裂隙孔

7、隙承压水含水层段均处于侵蚀基准面以上，易于疏排，为以裂隙含水层为主富水性极弱的水文地质条件简单矿床；烧变岩裂隙孔洞潜水含水层，为区内特殊而重要的含水层，其富水性取决于补给条件及储水条件，区内2-2煤层位于侵蚀基准面之上,烧变岩裂隙水易于疏排。(2)隔水层新近系上新统保德组(N2b),区内地表未出露，在深部呈不连续分布，其中的红土层为隔水层，结构致密均一，半固结，可塑性强,为区内良好的不连续隔水层；其底部常见一层厚35m的砂砾石层,含有孔隙裂隙潜水，泉的流量很小。3、矿井涌水量及水文地质类型划分开采设计确定的矿井涌水量为：正常涌水量20m3h,最大涌水量40m3ho(2)矿井掘进回采正常涌水量预

8、计为：5m3h10m3ho(3)矿井水文地质类型为中等型。4、充水因素分析现回采43104工作面为4-3煤层的第四个回采工作面。大气降水对矿井充水的影响由于上部煤层埋藏较浅，因此大气降水是矿坑水的主要来源，受雨水影响明显。地表水对矿井充水的影响地表水一方面通过含水层露头和地表入渗补给含水层成为矿井充水的间接水源；另一方面可通过浅部煤层3-1煤开采形成的地表塌陷或者裂缝、老窑巷道或者封闭不良钻孔等导水通道直接进入矿井，成为矿井直接水源。3-1煤层采空区、工作面北部西侧有3煤火烧区的积水通过4-2煤开采冒落带裂隙带导入O煤采空区。(4)4-3煤开采产生的裂隙带将4-2煤积水导入4-3煤工作面。5、

9、4二煤回采工作面水害地表降水、3煤积水，工作面北西部边缘有3煤火烧区、3煤下部延安组砂岩含水都因采动影响或封闭不良钻孔汇聚在3-1煤采空区中，O煤采空区北高南低，汇聚积水大部分从北到南流向O煤强排水仓，但因煤层北南、东西向有起伏，低洼处汇聚积水，形成3-1煤采空区积水。开采4-2煤时，导水裂隙带与3煤导通，3-1煤采空区积水对本工作面安全会造成严重的威胁，因此，开采4二煤工作面水害威胁主要来源3煤采空区低洼处积水区。2023年8月12日，我矿技术人员采用矿井瞬变电磁探测技术，对4-2煤工作面切眼和4-2煤辅运大巷、4,煤回风大巷部分巷道进行物探。4-2煤辅运大巷探测1558m有6处异常区，4?

10、煤回风大巷探测1558m发现10处积水异常区祥见4二煤东翼大巷工作面物探报告。我矿原委托中国煤炭地质总局勘查研究总院进行了地面电法勘探，并出具了勘探报告，查明了2-2煤层、3煤层、4-2煤层采空区分布及积水情况。依据矿井含水层分布及矿井水源补给来源，该报告指出的采空区分布及积水情况对4-2煤层开采的防治水工作具有一定的参考意义。六、钻探工程：根据煤矿防治水细则和上级文件精神要求，我矿采用“物探先行，钻探验证”对4-2煤东翼大巷工作面进行探放水。1、钻探顺序从工作面切眼开始沿两顺槽推进方向，对工作面上覆采空区进行探放水。2、钻探范围在4-2煤工作面两顺槽巷道肩窝或（倒车碉室）内东西或者南北侧根据

11、巷道地势进行布孔。3、钻场布置4-2煤工作面顶部3-1煤原采掘图无高程点，局部煤层有起伏现象，只能根据老工人的记忆描述，只能作为参考，而不能作为主要的设计依据。物探成果需进行论证。因此，钻探工程设计对物探非异常区钻场布设采用定距钻探，进行水害水患排查；对物探积水异常区确定“积水三线”，要加大钻孔密度，进行水害水患排查；对工作面在回采过程中出现的水文地质异常区（工作面顶板有淋水或淋水加大、工作面涌水增大）一经发现，及时停采，汇报调度室，必要时先撤人。组织有关技术人员根据现场实际进行设计补打钻孔，待工作面淋水减少不影响生产时，方可回采。4-2煤辅运大巷钻场布置：从4-2煤切眼口处每50m布置一个钻

12、场，每个钻场布置至少两个孔，FYKFY2-FY32共32个钻场。4-2煤回风大巷钻场布置：从4-2煤切眼口布设钻场，计划低洼处每30m布设一个钻场，非低洼处每50m布设一个钻场，每个钻场布置至少两个孔HFKHF2、-HF32,共32个钻场（每个钻场根据钻探出水情况，来增设不同方位；不同角度多个钻孔进行探放）。祥见钻场布置图4、单孔设计：4-2煤辅运、回风大巷每个钻场布置两个钻孔。钻孔布设在巷道靠工作面侧上角处。钻孔单孔设计巷道名称钻场孔径mm方位角倾角孔深m孔数（个）冬冬孔位置4-2煤辅运、回风大巷FY1-FY32501803504055637564见3煤老空区HF1-HF3250303504

13、055637564见3煤老空区合计5、孔口管设计:根据探放水细则，在预计水压大于0.1MPa的地点探水时，预先固结套管，并安装闸阀。止水套管应当进行耐压试验，耐压值不得小于预计静水压值的15倍，兼做注浆钻孔的，应当综合注浆终压值确定，并稳定30min以上；采空区积水以及预计水压为0.12mp,水压大于O.IMPa,需进行单孔设计，设置止水套管（孔口管）。套管设计参数：套管孔径89mm;套管孔深IOm,角度见钻孔参数表，套管直径：68mm无缝钢管，套管长度IOm（每节内丝连接）。耐压值不小于03Mpa,套管闸阀的耐压强度不得低于3MPa。钻机采用Z1J-350矿用探水钻机，42mm钻杆钻进，89

14、mm和50mm筒状合金或PDC金刚石复合片钻头。钻杆每节长为1Om,50mm的钻头用于打放水孔，89mm的钻头用于扩套管孔。钻孔施工基本步骤首先用50mm的钻头钻进IOm,然后用89mm的钻头扩孔，接着用水冲洗孔内的岩尘，放进套管，其中1节套管焊接法兰，孔口管外漏0.3m,在其上焊水压表和流量表接口，用双液浆注浆固管及封孔注浆，浆液顺孔壁流出后，待凝固后，再外接IOOmm闸阀，换用50mm的钻头钻至孔口底，用0.3Mpa高压净水做打压试验，稳定30min后，仔细观察孔口周围是否漏水，若不漏水，套管密封成功。然后用中50mm的钻头钻至老空区，退出钻杆，关闭闸阀，接通排水管路，打开闸阀放水。注浆设

15、备及注浆泵操作采用双液浆注浆固管及封孔注浆，双液浆为水泥与水玻璃调配，选用标号325#的普通硅酸盐水泥Be，=50的水玻璃，水泥浆液与水玻璃配比选用标准为1:1。附：孔口管示意图七、探放水技术要求：1、探水距与超前距探水超前距离不小于工作面三个月的推进长度，预计超前工作面600mo2、探放水设备的选择钻机选用Z1J-350型矿用探水钻钻进深度：200m钻头直径：42mm钻杆直径42m立轴行程400m额定起拔力30kN钻孔角度0-360度电动机功率15kw液压额的压力16MPa钻机外形尺寸（长X宽X高）主机1250*640*1265mm钻机重量（包括动力）615kg八、探水安全措施：（一）钻机运输1、钻机向施工地点运输或在井下转用使用无轨胶轮车。