煤礦采煤工作面采空區(qū)探放水設計
總工程師：
采掘副總：
機電副總：
通風副總：
安全副總：
編 制：黃 偉
編制單位：地測科
編制時間：二〇一一年一月
一、420工作面水文地質情況概述
1、420工作面開采情況
420工作面形成可采走向長1600米(平距)，傾斜長度146米(斜距)，實際采長1620.6米(斜距)，煤層厚度2.8-12.4米，平均7.7米，采煤平均厚度5.5米，傾角1-12°，工作面整體為一向斜構造，軸向NWW-SEE，升降幅度約50m左右，兩翼地層傾角3-12°。
2、420工作面及各巷道積水范圍
?、?20工作面積水范圍
從停采線到切眼處，長度1620.6m，寬度146m，積水面積236607.6m2(詳見420工作面積水分布平面圖)。
⑵420巷道積水范圍
420排水巷(從p3測點向里20m處到3#橫川)長度975m,寬度4.2m，積水面積4095m2。
420運順(從停采線向外35m處到切眼處)長度1655m，寬度4.8m, 積水面積7944m2。
420回順(從停采線到切眼處)長度1620m, 寬度4.4m，積水面積7128m2。
420灌漿巷(從G7測點向外12m處到巷道尾，長度1480m，寬度4.4m積水面積6512m2。
420切眼長度146m，寬度8m，積水面積1168m2。
420停采線以里所有橫川，總長度229m，寬度4.4m，積水面積1007.6m2。
420工作面巷道總積水面積27854.6m2。
3、420工作面積水量計算
420工作面于2009年4月17日開始回采至2010年6月20日回采結束并封閉,生產過程中和生產結束封閉后，為了解決采空區(qū)煤層自燃發(fā)火問題,我礦對采空區(qū)進行了黃泥灌漿,據(jù)統(tǒng)計,該工作面累計灌漿量約629844m3,按水土比例1:3,灌漿水約472383 m3,灌漿水均滯留在420工作面采空區(qū)及各巷道內，老空區(qū)正常涌水量與420工作面下山回采過程中排出的灌漿水抵消不進行計算，灌漿未進行脫水。綜合計算該工作面采空區(qū)及各巷道內積水量總計472383m3，其中工作面采空區(qū)積水量390403m3，各巷道內積水量總計81980m3。
4、420工作面水頭高度的計算
420工作面水頭最高標高1009.9m,最低標高909.7m(420運順最低處),水位相對高差100.2m,422工作面排水巷最低標高912.1m,水位相對高差97.8m。老空積水具有承壓性。
5、放水點水頭壓力的計算
采用公式： p=ρ×g×h計算
=1000×9.8×10
=96000÷98066.5
=0.99( kg f/cm2)
P——水頭壓力( kg f/cm2)
ρ——為水的密度(kg/m3)
g——9.8(N/kg)
h——深度10m (該深度為工作面最高水位與放水點標高之差)
(1kgf/cm2=98066.5pa)
通過計算作用于放水點煤墻的水壓為0.99kgf/cm2。
6、420老空水對422工作面的威脅程度
422排水巷距420灌漿巷凈煤柱37m,420灌漿巷距420回順凈煤柱25m,422排水巷距420回順凈煤柱66m(灌漿巷在內)。420工作面回采到向斜核部時，422排水巷和運順均施工至向斜核部，420排水巷和運順受420采動壓力影響(側壓)，422排水巷和運順在向斜核部段巷道受壓變形嚴重，同時煤柱受壓煤層間隙變大導通，目前420排水巷2#橫川向里180m范圍內靠420工作面?zhèn)让簤Τ霈F(xiàn)“掛汗”滴水現(xiàn)象(透水預兆現(xiàn)象之一)。420工作面采空區(qū)積水對422工作面回采形成嚴重安全威脅。隨著422工作面的開采,工作面壓力增大,導致420工作面與422工作面間煤柱裂隙大量導通,420工作面采空區(qū)的水會沿裂隙進入422工作面,造成工作面大量涌水，預計涌水量60-300m3/h，排水不及時時會造成淹面。
二、放水降壓方法
1、鉆孔布置
鉆孔布置在420排水巷，從開口向里160m處到排水巷最低點(p14測點處)，長度806m,由外向里依次設計10個鉆孔，從里向外斜方向呈放射狀，由高就地放水，鉆孔開口均距巷道底板1.2米，鉆孔終孔穿透420回順煤墻處設計在420工作面此段回采平均采高中心，除2#鉆孔放水高差為5m外，其它9個鉆孔放水高差均為10m，鉆孔穿透420回順煤墻處標高與最高水頭位置標高之高差。
2、施工方法
采用TXU-150型鉆機，每個鉆孔先用φ75鉆頭施工10m后，再用φ113組合鉆頭擴孔，采用φ100mm封孔管進行封孔，預先固結套管，套管口安裝閘閥，然后用φ75鉆頭鉆進，打鉆前必須進行耐壓試驗。
3、封孔
封孔采用聚胺脂和水泥砂漿封孔工藝，封孔長度不小于10m，外段用水泥砂漿充實填滿，凝固24小時，孔口捆綁8#鐵絲固定在幫部錨桿上，以防水壓增大沖出封孔管。
三、探放水設計參數(shù)
四、組織機構
組 長：師同民 孫相斌
副組長：邢彥民 徐同寶
成 員：趙三星 王體文 于宏斌 張亞軍 王新民 寇義民 黃 焱
劉東平 劉運杰 宋增運 齊寶清 閆振玉 石 偉 王同春
尚貴生
五、業(yè)務科室職責劃分
地測科：1、負責放水鉆孔的施工設計、放線等技術工作。
2、負責觀察測量水量變化，記錄、整理數(shù)據(jù)，分析水情。
3、負責探放水工作的協(xié)調以及探放水措施的審批工作。
生產科：負責420排水巷排水系統(tǒng)的完善工作(放水水溝和最低點水倉施工，且滿足放水要求)。
調度室：負責探放水地點的通訊工作。
通滅科：負責探放水期間的“一通三防”管理工作。
安質科：負責探放水期間的安全檢查工作，監(jiān)督檢查探放水措施的執(zhí)行情況。
動力科：負責探放水期間排水泵及管路的選型計算及設備的配置工作。
六、工作安排
1、防火隊負責探放水打鉆施工以及422排水巷水倉(探放水)的排水工作。探放水前必須按照地測科的要求完成探放水前期的準備工作以及措施的審批工作，在探放水過程中必須嚴格按照措施要求施工，嚴禁違章蠻干，違章指揮。要對本次探放水工作高度重視，區(qū)隊干部要嚴格分工，責任落實到人，編制探放水施工安全技術措施。
2、機電車間在探放水工作開展前從422排水巷水倉到416水倉鋪設4寸管路，安裝兩臺排水設備，每臺設備排水能力必須達到80m3/h以上，并具備兩臺同時運行的能力，排水系統(tǒng)完善后移交防火隊管理。
3、物管中心負責探放水工作的材料、配件、儀器、儀表的采購及供應工作，由防火隊提供所用器材的規(guī)格尺寸，探放水前所用器材必須到位。
4、探放水期間由生產、地測、安質每班一人進行現(xiàn)場跟班。
5、調度室負責在水倉口安裝一臺專用電話，保證排水期間通訊暢通。
6、通維區(qū)在探放水期間每班安排一名瓦檢員檢查氣體情況，若發(fā)現(xiàn)氣體超限必須停止工作，撤出現(xiàn)場施工人員。
7、救護隊每班安排一名救護隊員現(xiàn)場跟班，監(jiān)護、處理應急情況。
8、探放水前安質科要組織相關部室對探放水周圍的防水設施，排水設備，管路、鉆機運轉情況進行全面檢查，對排水設備進行試運轉，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，驗收通過方可探放水。
9、參與探放水的人員必須認真學習探放水安全措施并組織職工簽字。
七、安全措施
1、施工前的準備
⑴每個鉆探工必須領會設計內容及施工要求，并做到持證上崗。
⑵每次開鉆前。跟班隊長或班組長需配合瓦檢員，救護隊員、安監(jiān)員詳細檢查施工區(qū)域巷道支護，瓦斯?jié)舛?、通風、鉆機完好及水溝暢通等情況，發(fā)現(xiàn)問題立即處理，否則嚴禁施工。
?、谴蜚@前，必須提前挖設排水溝，確保打鉆廢水及時排入水倉。
⑷鉆機必須支實墊穩(wěn)，四個戧柱打穩(wěn)打牢，機身前后用鋼絲繩拉緊固定牢靠。
?、刹捎梅磯汉陀蟹绹娧b置的方法鉆進，防火隊制定防止孔口管和煤(巖)避突然鼓出的措施。
2、打鉆時注意事項
?、陪@孔應嚴格按照地測科標定的孔位及鉆孔要素進行施工。
?、圃谏?、下鉆桿過程中，鉆桿正下方嚴禁站人，以免鉆桿滑落傷人。
?、菣C器運轉中，任何人嚴禁用手、腳或其它物件直接觸摸機器運轉部位，禁止將工具等物品放在鉆機、油泵、電機等部位上。
?、乳_鉆前，必須先供水，待水退回后，方可給壓鉆進，并要保征足夠的流量，不準鉆干孔。
⑸施工過程中，除打鉆人員外，其它無關人員嚴禁在422排水巷作業(yè)、通行或逗留，并安排專人把守好警戒。
?、拭看毋@進時，若發(fā)現(xiàn)孔巖松散、片幫、鉆孔中的水壓、水量突然增大，以及有頂鉆等透水征兆時，必須立即停止鉆進，但不能拔出鉆桿，現(xiàn)場負責人員立即向礦調度室匯報，并派人監(jiān)測水量。若發(fā)現(xiàn)情況危急時，必須立即撤出所有受水害危脅地區(qū)人員，然后采取措施進行處理。
?、算@機鉆進過程中，操作人員必須穿著防水服，其它人員遠離鉆機。
⑻當鉆孔接近老空區(qū)時，操作人員更要集中精力，輕壓慢鉆，時刻觀察水量變化情況。下鉆時，如水壓過大，則不要急于抽鉆，當泄壓一段時間后，水量減小，經調度室及現(xiàn)場跟班人員同意，方可抽鉆。
?、豌@進過程中，預計可能有瓦斯或其它有毒有害氣體涌出，必須有瓦斯檢查員和礦山救護隊員在現(xiàn)場跟班，隨時檢查空氣成分，如果瓦斯或其它有害氣體濃度超過《規(guī)程》規(guī)定時，必須停止鉆進，切斷電源，撤出人員，并報告礦調度室。
?、问┕r鉆孔開口處適當位置要懸掛便攜式瓦斯報警儀。
⑾防火隊在鉆孔放水前，應當估計積水量，并根據(jù)礦井排水能力和水倉容量控制放水流量，防止淹面;放水時應當設專人監(jiān)測鉆孔出水情況，測定水壓和水量，做好記錄，如國水量突然變化，應當及時處理，并立即向調度室匯報。
?、斜転穆肪€：422排水巷—就近橫川-422運順-皮下延伸-輔助運輸大巷2#橫川-人車場。
3、封孔
?、欧饪撞捎镁郯分退嗌皾{封孔工藝，封孔長度不小于10m，外段用水泥砂漿充實填滿，孔口捆綁8#鐵絲固定在幫部錨桿上，以防水壓增大沖出封孔管。
⑵封孔管要露出孔口200-250mm，并按要求在孔口安裝放水閘門，壓力表及水表。
?、欠饪祝惭b閘門、水表、壓力表時，作業(yè)人員嚴禁站在探水孔口的正下、正前方，防意外事故發(fā)生。
4、鉆機搬運
⑴搬運距離較近時，采用撬桿等工具人工進行搬運，最少4人以上配合作業(yè)，并設1人協(xié)調指揮，作業(yè)時人員嚴禁站在機身兩側。
?、七\輸距離較遠時，必須將鉆機解體裝車或人工運到指定地點。
?、茄b、卸鉆機前車輛必須用卡軌器卡死擋平，防止車輛下滑傷人。
?、忍岱跑囘^程中，必須嚴格執(zhí)行《小絞車運輸管理辦法》及“五位一體”檢查確認制度。
5、其它
⑴打鉆期間，區(qū)隊干部及地測人員必須現(xiàn)場跟班，及時處理有關問題，確保打鉆工作順利進行。
⑵供電必須做到“七無、七有、三齊、七全、三堅持”嚴禁失爆。
⑶卸下的鉆桿必須放在制定地點堆放整齊，并做好施工區(qū)域的文明衛(wèi)生工作。
八、附圖
1、420工作面積水分布平面圖1：2000
2、420工作面采空區(qū)放水鉆孔布置設計圖1：2000
2、420工作面采空區(qū)放水鉆孔剖面圖1：200
