3708(2段上)回风顺槽探放水设计

根据《煤炭工业厅关于全面推行煤矿防治水分区管理进一步加强防治水工作的通知》（煤行发[2017]128号）文件要求，为全面提升煤矿防治水工作水平和水害治理能力，进一步加强煤矿老空水水害防治工作，遏制老空水害事故，严格遵循“物探先行，化探跟进、钻探验证”的综合探测程序，坚持“有掘必探、有采必探、先探后掘、先探后采”的探放水原则，特制定3708（2段上）回风顺槽探放水设计如下：

1. 矿井概况

1. 矿井基本情况

公司位于县城北15km的镇村南，隶属于集团实业有限公司，经济类型为有限责任公司。公司始建于1989年10月，于1995年12月投产。本矿属整合矿井，批准开采3号-15号煤层，开采深度由750至370m标高，面积为8.1493km2，生产规模为90万吨/年，矿井正常涌水量为1069m3/d,最大涌水量为1814m3/d，属高瓦斯矿井。

1. 矿井水文地质情况

本井田四周边界均为与相邻煤矿分界隔离边界，属人为划定边界。本井田与周边相邻煤矿均无天然隔水边界，各含水层水均岩隔水层界面由高处向低处渗透运移，除在井田中部断层可沟通上下含水层水力联系外，各含水层之间一般无水力联系。关于井田内发育的2条小型断层，因属正断层，落差8-12m，其断裂破碎带将成为井田各含水层之间相互沟通的通道，从而增强井田下部含水层的富水性。根据水文地质类型划分报告评估，3号煤层水文地质类型属中等类型。

1. 矿井水源情况

1、大气降水及地表水

井田地表河流不发育，对矿井形成充水水源的地表水体主要为大气降水及其在沟谷中形成的短期洪水，地区年平均降水量583.9mm，丰水期为7、8、9月，雨季降水成为矿井充水的主要水源之一。

2、地下水

（1）第四系松散沉积物孔隙含水层

主要分布于井田东北边界附近河河床两侧，岩性为卵石，含漂石、砾石及砂，厚度变化较大，一般在0-15m之间。含水层孔隙发育，透水性好，地下水位埋深2.0～3.0m，可直接接受大气降水补给。单井出水量30～50m3/h，水位及水量随季节变化较大。该含水层水为主要可采煤层3号煤层的间接充水水源。

（2）二叠系上、下石盒子组砂岩裂隙含水层

上、下石盒子组在区内有部分出露，含水层岩性主要为中、粗粒砂岩。直接接受大气降水补给，在地形适宜处以下降泉的形式排泄出地表。由于井田内上、下石盒子组地层分布范围小，补给来源有限，其富水性弱，据北部相邻煤矿钻孔抽水试验资料，单位涌水量0.0276L/s·m，属弱富水性含水层。为主要可采煤层3号煤层的间接充水水源。

（3）二叠系下统组砂岩裂隙含水层

该含水层埋藏较深，主要岩性为中、细粒砂岩。含水层砂岩裂隙一般不发育，其富水性较弱。砂岩含水层之间有厚度不等的泥岩隔水层阻隔。据北部相邻大宁煤矿精查勘探水文孔抽水试验资料，单位涌水量为0.0017-0.06L/s·m，富水性弱。根据2014年晋城煤田地质队抽水试验，单位涌水量0.0498—0.1008L/s·m，富水性弱—中等。为井田内开采3号煤层矿坑的直接充水来源。

3、采空区（老窑）积水

（1）井田内采空积水

本矿现开采3号煤层，井田内已部分被开采。开采地段已分布多处大小不等的采空区，其中在部分采空区相对低凹处，存有不同程度积水。根据《防治水分区管理论证报告》，井田内共16处采空区积水，合计积水面积441730m2，积水量223766m3。井田内采空区积水对3708(2段上)回风顺槽工作面掘进无影响。

（2）周边矿井采空区（老窑）积水

在本井田周边部分煤矿在边界邻区分布有采空积水，共14处，合计积水面积304606m2，积水量386469m3。井田外采空积水区对3708(2段上）回风顺槽工作面掘进无影响。

1. 矿井地质构造说明

本井田位于复式向斜轴部南端、获褶断带西部、盆地南缘东西-北东向断裂带的北部，受区域构造的影响，井田内构造总体为宽缓的褶曲构造，倾角3-9°，在井田中西部和东北部发育小型的向斜和背斜。

1. 背斜

位于井田中部，全长约2800m，轴向北段为N30°W，南段为N20°E，平面上呈S型。两翼倾角3-9°。

（2）向斜

位于井田东北部，延伸长度1800m，轴向N10°W，两翼产状为5°左右。

（3）向斜

位于井田西南部，北起村，南至西北500m处，全长1900m，轴向N10°E，两翼地层倾角多在3-6°之间。

井田未发现陷落柱和岩浆岩侵入，井下开采发现2条落差1-2m小断层。

二、探放水目的

根据我公司生产矿井地质报告、水文地质类型划分报告、防治水分区管理论证报告、地面物探、水文地质资料及相关的水患调查情况，实时掌握排除该工作面水患情况，为掘进工作面顺利推进提供决策和依据。

三、编制依据

1、《煤矿安全规程》2016版

2、《公司生产矿井地质报告》煤田地质勘探队 二〇一六年

3、《采空积水区专项普查报告》 中煤地质工程总公司 二〇一六年

4、《矿井水文地质类型划分报告》 中国煤炭地质总局特种技术勘探中心 二〇一六年

5、《防治水分区管理论证报告》二〇一七年八月

6、《3号煤层承压开采技术方案及安全措施》 辽宁天信工程设计咨询有限公司 二〇一六年九月

7、《煤业2019年采掘计划》

8、《煤矿防治水细则》2018版

9、《地面瞬变电磁勘查成果报告》

10、3708（2段上）回风顺槽地质说明书

四、探放水原则

坚持“有掘必探、有采必探、先探后掘、先探后采”的探放水原则。

1. 工作面水情水害分析

1、主要含水层

依据地下水含水介质、孔隙类型、富水性等，主要含水层自上而下可分为：第四系全新统松散岩孔隙含水层；二叠系碎屑岩类裂隙承压水含水岩组；石炭系太原组碎屑岩夹碳酸盐岩类岩溶裂隙承压水含水岩组；奥陶系中统碳酸盐岩类岩溶裂隙承压水含水岩组。

1. 主要隔水层
2. 组15号煤底部及本溪组泥岩、铝土泥岩隔水层为15号煤层底板至峰峰组顶板，厚度10.0m，由砂质泥岩、铝土泥岩等塑性岩层组成，为良好的隔水层，可起到阻隔奥灰水对上层煤层开采时的充水作用。

2、石炭系组中上部泥岩隔水层

主要岩性为泥岩和砂质泥岩，呈层状分布于各灰岩、砂岩含水层之间，是15号煤层顶板以上的主要隔水层。

3、二叠系砂岩含水层层间隔水层

位于下石盒子组顶部及上石盒子组中下部，由塑性铝土泥岩、砂质泥岩夹粉砂岩等组成，若无采煤时产生的导水裂隙带沟通情况下，可视为3号煤层以上的相对隔水层。

六、工作面四邻关系及巷道布置情况

3708（2段上）回风顺槽掘进工作面设计长度803m，位于一采区3700阶段二级运输巷东北，其北为3706工作面采空区，南为实体煤；西与3708工作面留设34米保安煤柱；东为实体煤；邻近巷道不会对本掘进工作面造成影响，但在作业过程中要加强顶帮管理，确保工作面现场作业安全。工作面开口位于3700阶段二级运输巷316米处，沿煤层顶板以方位角0°向北掘进171米后再沿方位角90°向东掘进632米与原切眼贯通，形成回采工作面。采用掘进机破煤落煤，工作面为矩形断面，前33米断面长×宽：5.0m×3.0m，33米往后断面长×宽：4.2m×2.8m，均采用锚网支护，锚索补强。

七、工作面管线的敷设情况

1、压风管、液压管、供水管距左帮不小于15cm用管钩垂直吊挂，供水管位于压风管、液压管下面；排水管位于巷道左帮，管路距底板30cm起进行铺设。

2、电缆悬挂于巷道左帮，电缆间距为10cm，电缆距管路必须大于30cm。

3、风筒吊挂于巷道左帮，距顶板不小于35cm，做到逢环必挂，风筒出口距离工作面不得超过10米。

4、风管、水管每隔3m吊挂一道，距工作面不超过20m。

5、电缆每隔1.5m吊挂一道，距工作面不超过30m。

6、各类电缆必须悬挂在电缆钩上，且每钩只能悬一根电缆。

7、轨道的铺设严格按永久质量标准进行铺设。

8、3708（2段上）回风顺槽DSJ80/40/2×40皮带输送机的开停必须使用拉线开关控制，不得使用中停开关。

八、物探方案

I、地面物探

根据矿业工程技术有限公司2018年2月编制的《南部地面物探勘查报告》，3708（2段上）回风顺槽掘进工作面周边无采空积水区，在掘进过程中要 做好工作面的超前物探工作。

II、井下探测

1、探测方案

该工作面施工前，用YCS200（A）型瞬变电磁仪进行探测，探测距离90米，允许掘进距离不大于60米，并循环物探，如遇异常情况时，由总工程师牵头组织矿相关部门参加进行会诊，采取钻探、化探等手段对工作面内隐伏地质构造及赋水情况进行查明，必要时制定针对性的安全措施，待安全度过异常位置后，重新进行物探，并循环物探。每次物探完成后，由地测科负责物探成果报告的编制，并由总工程师牵头组织矿相关部门进行审批、评价后，存档备案。

对工作面内探测时可将重叠回线装置平行于巷帮，使线框平面的法线与工作面平行；对顶板进行探测时可沿煤层将线框与底板倾斜一定的角度确保线框平面的法线指向工作面顶板。整个作

业过程共11组，每次分顶板、顺层、底板，11组作业共计33个点。

井下施工线框摆放角度示意

2、操作程序

（1）、确定瞬变电磁方法的地质任务或施工项目，在考虑勘查工作需要的前提下，首先要分析是否具有一定的地电条件，勘查目标与围岩之间是否存在明显的电性差异。

凡属下列情况之一者，结果只做参考:

外来电磁噪声干扰较严重，使用现有仪器及观测方法的效果受到影响的地区。

探测目标与围岩之间的电性差异较小，或探测目标物的相对规模不大，埋深较大，不能肯定是否能测出目标物异常响应的地区。

（2）、下井施工前，认真检查设备是否齐全、有效。携带仪器下井时，要保证仪器不受撞击、磕碰。

（3）、探测前，进行仪器检测，包括开机检测、键盘检测、采样性能检测、记录功能检测、数据存储、传输检测等。对仪器的配套组件进行测试，包括发射和接收二合一线圈测试、专用仪器电源适配器测试。

（4）、检测结束后，开始数据的采集工作，包括置参、采样、数据显示和数据传输等。

（5）、线圈应布剖面原则

①剖面应垂直于异常走向;

②通过异常中心，或尽可能与勘探线重合;

③剖面长度要超出所研究的异常范围;

④点距和观测精度要求应能够保证清晰完整的反映异常细节。

（6）、观测与记录

①曲线出现畸变时，应查明原因后，重复观测必要时，可移动点位避开干扰物源重测，并作详细记录；

②遇异常点，突变点时，应重复观测，必要时应加密测点。若曲线衰变慢时，应扩大测道时间范围重复观测；

③仪器出现故障时，应及时查明原因，并回到已测过的测点上作重复观测，当确认仪器性能正常后，方可继续观测；

④每个测点观测完毕后，操作员应对数据和曲线进行全面检查，合格后方可搬站；

⑤记录的井下观测结果，应逐日(或数日)及时整理、编目及转贮到计算机中去，并用软盘备份。

（7）、采样结束后，在当天或数日内，对数据进行后期处理，编制物探成果分析报告，并经总工牵头组织相关部门审核、评价，提出建议并总结后，存档备案。

（8）、井下工作注意事项

井下工作的基本任务是按照设计和规范要求，保证安全施工，取全取准第一手资料。

①每个测站及线框布设时，应校对测量桩号是否正确；

②线框要撑开成正方形并垂直于探测方向；

③接收站的布置应避免靠近强干扰源以及金属干扰物的地方，应避免电览,电线等带电体,以及铁棚等低阻体；

④叠加次数不少于30次；

⑤矿用瞬变电磁仪在做矿井超前探时,掘进机应后退10米以上；

⑥操作时应避开淋水等危害仪器等地方,并对淋水积水做出记录。

（9）、技术保安与措施

①应及时对仪器进行充电。

②严禁开机状态下插拔电源。

③严禁液晶显示屏在太阳下暴晒。

④严禁用户强制插拔接插件和配件。

⑤严禁用户使用本仪器非配套充电器。

⑥注意避免仪器裸机处于强振动环境和强烈撞击仪器。

⑦正确使用接收、发射线圈。避免磕碰、划伤，影响其性能或造成损伤。

⑧在现场施工过程中必须尽可能避开有水淋的地方，避免水和煤灰进入仪器的插头和插座。若不慎入水或煤灰应该及时清理、晾干后方可使用。

每次的物探成果都必须由总工程师组织相关人员进行分析，如无异常区域，用正常钻探的方法进行钻探；如物探成果有异常区域，由总工程师具体组织相关人员制定方案及安全技术措施进行钻探验证，确认前方无疑议时方可允许掘进。

九、探放水设备

工作面配备了ZQJC-200/5型气动架柱式钻机，并配备满足需要的物探和化探设备。同时配备和储备了必要的水泵、水管、配套电缆等水灾事故的抢险救灾设备和物资。

ZQJC-200/5型气动架柱式钻机具体参数见下表：

1. 探放水钻孔设计布置方式

1. 探水钻场、钻孔布置（附钻孔布置示意图）

根据2018年8月由矿业工程技术有限公司编制的《公司防治水分区管理论证报告》，一采区3708（2段上）回风顺槽工作面为可采区。

1. 0-33米处 矩形断面 宽×高：5.0米×3.0米

钻孔参数的确定：

a、设置一组钻孔，每组钻孔4个，1#、4#孔为中心孔，2#为左边孔，3#为右边孔。

b、钻孔直径：42mm。

c、钻孔眼布置

钻孔1、4在巷道中部位置，钻孔2位于巷道左帮，距钻孔1的距离为1米，距巷道左帮的距离为1.5米，钻孔3位于巷道右帮，距钻孔1的距离为1米，距巷道右帮的距离为1.5米，钻孔1、2、3距底板为1.2米，钻孔4距底板为1.5米。钻孔沿煤层倾向呈扇形布置，钻孔投影长度60米，左帮距30米，右帮距30米，允许掘进30米。

d、在每个钻场地点做好标记，并挂牌管理，定期检查钻孔情况，发现异常及时汇报。

e、探放水钻孔参数设计表：

1. 33-171米处 矩形断面 宽×高：4.2米×2.8米

钻孔参数的确定：

a、设置一组钻孔，每组钻孔4个，1#、4#孔为中心孔，2#为左边孔，3#为右边孔。

b、钻孔直径：42mm。

c、钻孔眼布置

钻孔1、4在巷道中部位置，钻孔2位于巷道左帮，距钻孔1的距离为1米，距巷道左帮的距离为1.1米，钻孔3位于巷道右帮，距钻孔1的距离为1米，距巷道右帮的距离为1.1米，钻孔1、2、3距底板为1.4米，钻孔4距底板为1.2米。钻孔沿煤层倾向呈扇形布置，钻孔投影长度60米，左帮距30米，右帮距30米，允许掘进30米。

d、在每个钻场地点做好标记，并挂牌管理，定期检查钻孔情况，发现异常及时汇报。

e、探放水钻孔参数设计表：

1. 171-803米处 矩形断面 宽×高：4.2米×2.8米

钻孔参数的确定：

a、设置一组钻孔，每组钻孔4个，1#、4#孔为中心孔，2#为左边孔，3#为右边孔。

b、钻孔直径：42mm。

c、钻孔眼布置

钻孔1、4在巷道中部位置，钻孔2位于巷道左帮，距钻孔1的距离为1米，距巷道左帮的距离为1.1米，钻孔3位于巷道右帮，距钻孔1的距离为1米，距巷道右帮的距离为1.1米，钻孔1、2、3距底板为1.4米，钻孔4距底板为1.2米。钻孔沿煤层倾向呈扇形布置，钻孔投影长度60米，左帮距10米，右帮距30米，允许掘进30米。

d、在每个钻场地点做好标记，并挂牌管理，定期检查钻孔情况，发现异常及时汇报。

e、探放水钻孔参数设计表：

2、物探异常范围区域

在采掘过程中的物探异常区，要由矿总工程师组织相关人员进行分析，根据物探成果图异常区域情况，对采掘范围内的水害位置、水量估算准备清楚，预防措施要到位。并根据物探成果图异常区域情况，制定针对性的探放水设计，用探水钻机进行钻探验证，眼的布置角度应随异常区域方位情况而做相应的变动，具体设计如下：

a、在掘进前方距物探异常区30米处设置一组钻孔，每组钻孔21个，1#孔为中心孔，2-11#为左边孔，12-21#为右边孔。

b、钻孔直径：42mm。

c、钻孔眼布置

钻孔1在巷道中部位置；钻孔2-11位于巷道左帮，钻孔12-21位于巷道右帮，钻孔间距15cm，钻孔距底板为1.4米。

d、探放水钻孔参数设计表：探水钻孔具体有关设计按《钻孔参数设计表》要求执行。

3、空巷、构造

根据地质资料分析，本巷道在施工期间无断层、褶曲、陷落柱，未见岩浆岩侵入等，对生产无影响。根据原始图纸资料综合分析，在工作面掘进过程中会遇到旧巷，原旧巷可能采用木点柱或木棚进行支护，沿底板布置，巷高约3.8左右，巷宽约4米左右。

4、采掘工作面发生水灾时的避灾路线

当矿井发生水灾时，灾区人员应该选择标高较高的巷道，经安全出口撤到地面，如果水情已将通道隔断无法通过时，受灾人员应在本区内最高点停留等待营救；具体路线如下：

工作面→3708（2段上）回风顺槽→3708（2段上）回风顺槽回风联络巷→3700阶段二级回风巷→3700阶段一级回风巷→三级回风巷→二级回风巷→西翼回风巷→回风立井→地面。（执行人员往高处撤离的原则）

十一、排水设备的选型

根据邻近工作面的水文情况和水文地质类型划分报告可知，矿井水害类型为中等型，该掘进工作面在上分层掘进、回采过程中均未发现有积水，周边无采空区积水威胁，工作面正常涌水量为0.1-0.2m3/h，最大涌水量为0.5m3/h；在掘进过程中需在工作面最低处建立临时水仓一个（长1m×宽1m×深1m），安装排水泵（一用一备，型号为BQG-450/0.2，流量为53.82m3/h)，使用（Φ75）水管，排水管随着掘进工作面向前延伸，随时准备排水；排出的水排至主水仓，再由主水仓水泵排出地面；排水管路经顺槽煤帮敷设，敷设高度距底板不低于30cm，敷设要平直。

排水管路：排水点→3708（2段上）回风顺槽掘进工作面→3700阶段二级运输巷→3700阶段二级回风巷→3700阶段一级回风巷→三级轨道巷→二级轨道巷→一级轨道巷→主副水仓（容量为1000m3）→地面。（附图：排水系统示意图）

十二、钻探施工队伍

1、我矿严格按照县局煤发（2016）174号文件相关要求配备队伍，明确矿长是本矿防治水工作的第一责任人，总工程师具体负责防治水的技术管理工作。

2、严格执行“探掘分离”制度，设置了专门的防治水管理机构，成立专职探放水队伍，配备专职防治水管理人员，其中：防治水技术员4名，专职钻探及物探人员12名，并且培训合格后持证上岗。

3、探放水作业队伍在防治水管理机构的领导下开展工作，不得与掘进队、回采队、通风建设队等部门合并管理。

4、井下采掘面进行物探、钻探、化探期间不得安排与探放水无关的作业。

5、 探放水工作应在防治水领导组的领导下进行，根据施工工作和施工进度，综掘队要及时向地测防治科汇报掘进进尺，地测防治科根据掘进进度及时掌握探放水剩余超前距及掘进过程中出现的异常情况，向综掘队下达停掘通知单，向探放水队下达探放水通知单，由地测防治科安排探放水队进行探放水工作。探放水队队长负责探放水钻孔的实施工作，每班应配备一名安全员和一名班组长，并配备一名专职瓦斯员负责现场的瓦斯检查工作。每班的安全员要对探放水的安全情况负责，及时检查探放水作业现场的安全，在确保安全的情况下进行作业。每班探放水结束后不得拔出钻杆，必须由探水队跟班干部、采掘队跟班干部、当班安全员、防治水机构验收人员现场进行验收方可起拔钻杆。

6、探放水作业过程中，必须在钻孔下风侧5-10米处悬挂一台一氧化碳便携式，施钻过程中如遇报警，立即停止作业，撤出人员并向调度指挥中心汇报，采取措施进行处理后，方可进行钻探。

探放水工作结束后，防治水技术员要及时填写现场牌板及探放水记录表，并将探放水情况进行汇总后报相关科室和领导。

探放水劳力组织表

1. 探放水作业的安全技术措施

（一）安钻探水前的技术要求

1、安装钻机探水前，必须遵守下列规定：

(1)加强钻场附近的巷道支护，并在工作面打好坚固的立柱和拦板。

(2)清理巷道，挖好排水沟，探水钻孔位于巷道低洼处时，必须配备与探放水量相适应的排水设备。

(3)在打钻地点或附近安设专用电话，人员撤离通道畅通。

(4)防治水技术员和探放水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水孔的位置、方位、角度、深度以及钻孔数目。

2、钻机安装必须平稳牢固。安好钻机接电时，要严格执行停送电制度。

3、按预计流量修建排水沟，清理巷道并挂好风筒、电缆、管道等。

（二）探水施工中的技术要求

1、钻进时应准确判别煤层厚度并进行孔斜测量。

2、钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或孔中的水压、水量突然增大、以及有顶钻等现象时，必须立即停钻，记录其孔深并同时将钻杆固定。要立即向矿调度室汇报，及时采取措施，进行处理。

3、钻进中发现有害气体喷出时，应立即停止钻进、切断电源，将人员撤到有新鲜风流的地点。立即报告矿调度室，采取措施。

4、在探水孔施工中，见到含水层、断层、陷落柱和积水区之前，应停止钻进。由总工程师组织相关技术人员亲临现场分析情况，制定可行性方案后才可继续施工。

5、遇高压水顶钻杆时，可用逆止阀控制钻杆，使其慢慢地顶出孔口，操作时禁止人员直对钻杆站立。

6、严格做到施工负责人现场交接班，除口述外，还应有详细记录。

（三）放水的技术要求

1、钻孔放水前，必须估计积水量，根据矿井排水能力和水仓容量，控制放水流量；放水时，必须设专人监测钻孔出水情况，测定水量、水压，做好记录，放水孔的流量不得大于35m3/ h。若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告矿调度室。

2、放水时，必须撤出探放水点以下部位受水害威胁区域内的所有人员。

3、加强放水地点的通风，增加有害气体的观测次数。

4、每次放水都要先取水化验，确定水源。

5、放水时，每班必须安排专人对所有放水钻孔进行通孔，必须确保放水钻孔畅通。

6、排水工要在井下现场交接班，保证水泵能正常运转，满足工作面排水需求。

7、加强放水点附近的支护情况，对煤壁松软的地方要用木板背实。

8、安排专人对避灾路线进行清理维护，避灾路线内不能有杂物，要时刻保持畅通无阻。并在放水现场准备足够数量的堵水材料（如坑木、麻袋、木塞、木板、黄泥、棉线、锯、斧、速凝水泥等），以便突然来压时能及时处理。

9、放水过程中出现水压突然增大、煤壁片帮、顶、底板压力突增、水叫等突水预兆时，所有人员应立即撤离现场，并向矿调度室汇报。

10、所有与排水相关的电气设备严禁井下带电检修、搬迁，设备的运行、维护和修理，必须符合防爆性能的各项技术要求。防爆性能遭受破坏的电器设备，不得继续使用。

11、所有与排水相关的电气设备入井前，应检查其“产品合格证”、“煤矿矿用产品安全标志”及安全性能；检查合格并签发合格证后，方准入井使用。

12、放水地点距底板0.3m处所有放水钻孔不出水后，方可向前掘进。

13、巷道超前探测执行本工作面探放水设计进行

来源：技术矿山