上工作面防治水工程設(shè)計(jì)

1、7240（上）工作面防治水工程設(shè)計(jì)1. 工作面地質(zhì)及水文地質(zhì)條件1.1. 概況7240（上）工作面為任樓煤礦首個(gè)留設(shè)防砂煤柱開(kāi)采工作面，位于中二、中四采區(qū)的淺部，工作面走向長(zhǎng)1510m，傾斜寬75m，面積182700m2。 7240（上）工作面地質(zhì)儲(chǔ)量39.7萬(wàn)噸，可采儲(chǔ)量35.7萬(wàn)噸，位于“四含”防水煤柱之內(nèi)。2009年已由安徽省經(jīng)信委審批（皖經(jīng)信煤炭函2009335號(hào)），同意該面開(kāi)采上限標(biāo)高-275m（頂板），按防砂煤柱設(shè)計(jì)開(kāi)采。7240（上）工作面煤層厚度為0.923.17m，平均2.50m，72煤層平均傾角為17°，賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，屬氣煤，面內(nèi)小斷層和褶皺構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，下

2、伏82煤已回采，73煤部分回采。與該工作面相近的地面“四含”水文長(zhǎng)觀孔有：水1、水9和水21，對(duì)應(yīng)的水位標(biāo)高為-99.3m-109m ±。1.2. 地質(zhì)構(gòu)造7240（上）工作面位于F2和F3兩大型斷層之間，工作面總體構(gòu)造形態(tài)為單斜，工作面內(nèi)煤層有稍有起伏，為次生寬緩型向斜構(gòu)造,根據(jù)7240（上）北段機(jī)巷實(shí)見(jiàn)資料，共發(fā)育有3條斷層，對(duì)采掘產(chǎn)生一定影響（具體見(jiàn)表1）。 表1 7240（上）北段機(jī)巷構(gòu)造情況構(gòu)造名稱傾角（°）性質(zhì)落差（m）對(duì)回采的影響F7240L-160正1.07240（上）機(jī)聯(lián)巷揭露F7240j-146正1.87240（上）機(jī)巷揭露F7240j-350正1.47

3、240（上）機(jī)巷揭露1.3. 水文地質(zhì)1.3.1. 四含水特征及涌水量估算本工作面主要充水含水層為“四含”及頂?shù)装迳皫r裂隙水，上覆第四含水層,底界標(biāo)高為-246.5-251.7m,厚度為5.1m13.2m,平均9.0m±（具體見(jiàn)表2）,“四含”底界大致呈北高南低的態(tài)勢(shì)。表2 7240（上）工作面“四含”賦存情況（從南致北）鉆孔名稱四含底界標(biāo)高（m）四含厚度（m）水1-253.963.8水9-249.924.8水21-253.2510.5 422-251.1313.241-421-248.525.1412-247.187.440-411-246.508.6 此段“四含”結(jié)構(gòu)單一，巖性由

4、粘土夾礫石和砂礫層組成，含 泥量較高，工作面頂板距“四含”底界最小垂距為20.24m?！八暮?水質(zhì)類型為SO4. HCO3-Na.Mg型。單位涌水量q=0.001665 L/s·m，平均滲透系數(shù)K=0.013m/d。水1孔揭露“四含”厚度3.8m，四含水質(zhì)類型為SO4. HCO3-Na.Mg型。單位涌水量q=0.00036 L/s·m ，滲透系數(shù)K=0.091m/d。水9孔揭露“四含”厚度4.8m，“四含”水質(zhì)類型為SO4. HCO3-Na.Mg型。單位涌水量q=0.0.058L/s·m ，滲透系數(shù)K=0.5375m/d。水21孔揭露“四含”厚度10.5m，四含

5、水質(zhì)類型為SO4. HCO3-Na.Mg型。單位涌水量q=0.0001665 L/s·m ，滲透系數(shù)K=0.0130643m/d。估算四含涌水量采用承壓轉(zhuǎn)無(wú)壓雙側(cè)進(jìn)水水平完整廊道公式。Q= R=“四含”滲透系數(shù)采用水1和水9水21孔對(duì)四含抽水試驗(yàn)取得滲透系數(shù)的最大值?！八暮逼骄粸樗?、水9和水21孔的最高值， “四含”底板標(biāo)高為-251.70m，水位降深采用四含水位標(biāo)高與四含底板標(biāo)高的差值，H=-99.3-（-251.70）=152.4m。主采煤層露頭帶長(zhǎng)度比采用72煤走向長(zhǎng)度約1500m。四含砂層含水層厚度為：取工作面及周邊鉆孔的平均值11.2m。估算四含涌水量，結(jié)果見(jiàn)表3。

6、表3 工作面“四含”涌水量估算結(jié)果表 B(m)K(m/d)M(m)H(m)R(m)Q(m3/h)15000.53759.0152.71114144.01.3.2. 工作面頂?shù)装迳皫r裂隙含水層72、73、82煤層頂?shù)装迳皫r裂隙含水層，分布于煤層之上的泥巖、砂質(zhì)泥巖之間，在72、73、82煤層頂板范圍內(nèi)，砂巖所占比例約14.452.4，砂巖裂隙水是開(kāi)采72、73、82煤層的直接充水水源，據(jù)3624孔抽水資料：S=31.88m，Q=0.281L/s，q=0.0088l/s.m，K=0.019m/d，水位標(biāo)高為+22.16m。水化學(xué)類型為HCO3、Cl-Na型，礦化度為1.145g/L。任樓煤礦開(kāi)采的

7、工程實(shí)踐表明：煤系砂巖含水層段砂巖裂隙發(fā)育不均勻，含水性差異較大，煤系砂巖含水層補(bǔ)給條件差，以靜儲(chǔ)量為主，易于疏干，屬含水小的含水層。現(xiàn)工作面機(jī)風(fēng)兩巷從撥門至迎頭位置個(gè)別地段有淋水現(xiàn)象，水量較小，工作面水害防治工程設(shè)計(jì)方案1.4.1.5. 工作面物探(1)為保證7240（上）工作面留設(shè)防砂安全開(kāi)采，以及提高井下鉆孔布設(shè)的針對(duì)性，以礦井瞬變電磁對(duì)72煤頂板砂巖水和四含水的富水性特征探測(cè)結(jié)果作為探放頂板砂巖水和四含水的設(shè)計(jì)依據(jù)。(2)以無(wú)線電坑透探測(cè)結(jié)果作為探放工作面地質(zhì)弱面加固的設(shè)計(jì)依據(jù)。1.6. 7240（上）工作面頂板“四含”和砂巖水的探查及疏放7240（上）工作面為提高上限開(kāi)采的工作面，主

8、要受上部“四含”水威脅。根據(jù)皖經(jīng)信委煤炭函2009102號(hào)文批復(fù)要求，需對(duì)“四含”進(jìn)行有效疏降，減少“四含”水量。根據(jù)礦井在機(jī)巷采用瞬變電磁探查工作面72煤層頂板的砂巖富水性結(jié)果，在j4、j9點(diǎn)附近存在兩個(gè)相對(duì)低阻異常區(qū)。因此在7240（上）北段機(jī)巷j4、j92m各設(shè)計(jì)一組探查孔，提前探查疏放“四含”水。j4為第一鉆場(chǎng)，設(shè)計(jì)5個(gè)鉆孔(201018、201019、201020、201021、201022)， j92m為第二鉆場(chǎng)，設(shè)計(jì)5個(gè)鉆孔(201023、201024、201025、201026、201027)。1.6.1. “四含”和頂板砂巖水疏放的目的7240(上)工作面為我礦首個(gè)留設(shè)防砂煤

9、柱工作面，上覆新地層“四含” 距工作面最小垂距20.24m，平均厚度為11.0m。為疏放7240(上)工作面頂板砂巖及“四含”水，為工作面回采做準(zhǔn)備，特設(shè)計(jì)兩組探查孔。1.6.2. 疏放鉆孔布置原則為達(dá)到有效疏降目的，鉆孔要均勻布置，終孔以穿過(guò)“四含”頂界后j4點(diǎn)繼續(xù)鉆進(jìn)11米，j92m繼續(xù)鉆進(jìn)5米為準(zhǔn)，終孔位置平面距離25m左右，盡量布置在一條直線上，并且該線位于工作面中部，保證工作面位于降落漏斗之內(nèi)，首先對(duì)瞬變電磁探測(cè)兩個(gè)富水異常區(qū)設(shè)計(jì)兩組鉆孔進(jìn)行探查，同時(shí)確保不影響工作面回采。1.6.3. “四含” 疏放鉆孔設(shè)計(jì)每個(gè)鉆場(chǎng)布置5個(gè)鉆孔，呈“十”字形分布，夾角30°±，各

10、孔開(kāi)孔位置均在棚梁下600mm，開(kāi)孔直徑127mm，鉆進(jìn)15m下108mm套管15m，變徑75mm直至終孔，全程下入58mm套管，“四含”段須下相同規(guī)格的花管。各鉆孔技術(shù)參數(shù)詳見(jiàn)附表，各鉆孔施工前，要編制單孔施工設(shè)計(jì)，經(jīng)礦總工程師組織審查后實(shí)施，報(bào)集團(tuán)公司主管部門備案。鉆孔參數(shù)在單孔設(shè)計(jì)具體明確。1.6.4. 單孔涌水量預(yù)計(jì)采用承壓穩(wěn)定流不完整井公式計(jì)算： Q=式中：K-滲透系數(shù)，0.5375m/d； M-四含厚度，取11.2m；l-鉆孔進(jìn)入四含深度；-=0.540.74；A-A=f(),查表得1.20.77；s-水位降深，152.7m；R-影響半徑，R=10s=635m；rw-疏放鉆孔半徑（

11、內(nèi)徑），36.5mm。經(jīng)計(jì)算，其結(jié)果為15.918.2m3/h。第一鉆場(chǎng)(J4 點(diǎn))“四含”疏放鉆孔設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)一覽表孔號(hào)施工地點(diǎn)開(kāi)孔位置開(kāi)孔孔徑（mm）終孔孔徑（mm）鉆孔方位（°）角度（°）孔深（m）備注2010187240(上)機(jī)巷j4點(diǎn)12775270±47±78±以穿過(guò)四含底界后11米為準(zhǔn)2010197240(上)機(jī)巷j4點(diǎn)12775300±44±82±2010207240(上)機(jī)巷j4點(diǎn)12775240±44±82±201021、22根據(jù)201018、19、20孔施工情況待

12、定第二鉆場(chǎng)（J92m）“四含”疏放鉆孔設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)一覽表孔號(hào)施工地點(diǎn)開(kāi)孔位置開(kāi)孔孔徑（mm）終孔孔徑（mm）鉆孔方位（°）角度（°）孔深（m）備注2010237240(上)機(jī)巷j92m12775270±57±70±以穿過(guò)四含底界后5米為準(zhǔn)2010247240(上)機(jī)巷j92m12775305±52±75±2010257240(上)機(jī)巷j92m12775235±52±75±201026、27根據(jù)201023、24、25孔施工情況待定1.6.5. 鉆孔施工技術(shù)要求、 在7240機(jī)巷準(zhǔn)備2個(gè)

13、車皮，保證有砂子涌出時(shí)能及時(shí)組織人員清理。、 鉆機(jī)開(kāi)工前鉆機(jī)要生根牢固，前方有防砂噴出裝置和防鉆桿頂出設(shè)施，鉆場(chǎng)附近有足夠能力的排水設(shè)施。、 嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施工，孔口管須下15m，孔口管安裝之后要進(jìn)行壁后注漿，48小時(shí)后掃孔注水做耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力3Mpa，穩(wěn)定時(shí)間不少于30分鐘，孔口周圍若有跑漏孔口周圍若有跑漏水現(xiàn)象，必須重新注漿做耐壓試驗(yàn)，直至孔口周圍無(wú)跑漏水時(shí)方可繼續(xù)鉆進(jìn)。、 進(jìn)入“四含”段后鉆機(jī)要慢速鉆進(jìn)，終孔前應(yīng)讓鉆機(jī)空轉(zhuǎn)一個(gè)小班，然后再下套管和花管。同時(shí)要通知地測(cè)人員到現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)水量變化情況，每天三次。、進(jìn)入“四含”段后如果水量較大，或發(fā)生頂鉆和泥砂涌出現(xiàn)象，要立即停止鉆進(jìn)，但不得拔

14、出鉆桿，待穩(wěn)定后再繼續(xù)鉆進(jìn)。、進(jìn)入“四含”段后如果無(wú)水，則不下套管，必須進(jìn)行封孔，封孔采用黃泥，封孔深度不少于5m。、鉆進(jìn)過(guò)程中鉆掘區(qū)要認(rèn)真記錄，準(zhǔn)確記錄四含底界位置，以及鉆孔進(jìn)入“四含”深度。、 施工單位施工前另外編制施工安全技術(shù)措施。(9)、鉆孔在施工過(guò)程中，若出現(xiàn)地質(zhì)、水文地質(zhì)異常，請(qǐng)及時(shí)與地測(cè)部門聯(lián)系(10)、鉆孔施工結(jié)束后，施工單位要在一周內(nèi)提交鉆探施工總結(jié)。1.7. 排水系統(tǒng)1.7.1. 水倉(cāng)7240（上）機(jī)巷的水倉(cāng)，位于低洼處，要求臥入巷道底板下1.5m，水倉(cāng)容積不小于10m3，作為打鉆排水及工作面回采排水使用，水倉(cāng)位置及參數(shù)詳見(jiàn)表4：表4：水倉(cāng)名稱地點(diǎn)架棚規(guī)格：長(zhǎng)×寬

15、×高（m）要求容水量（m3）1水倉(cāng)j23.2m×3m×2.8m102水倉(cāng)j432.6m×3m×2.8m103水倉(cāng)j8182.6m×3m×2.8m104水倉(cāng)j12582.6m×3m×2.8m105水倉(cāng)j16巷道內(nèi)10水倉(cāng)結(jié)構(gòu)平面示意圖如下：1.7.2. 水溝設(shè)施機(jī)巷原則上要施工斷面為300×300mm的排水溝，使鉆場(chǎng)的水能自流到水倉(cāng)。1.7.3. 排水設(shè)備（1）、水泵配置：機(jī)巷水倉(cāng)配置2臺(tái)水泵，2臺(tái)備用。為礦用隔爆排污排沙潛水電泵，流量不小于100m3/h。（2）、供電設(shè)備：實(shí)行專電專供，雙回路供

16、電。（3）、排水管路：7240（上）北段機(jī)巷鋪設(shè)兩趟6寸排水管，承壓1Mpa，單趟管路長(zhǎng)度為850m。（4）、水泵配套：閘閥、逆止閥各8臺(tái)，法蘭式止回閥，型號(hào)H44W-10，規(guī)格DN150，壓力PN1.0Mpa。1.7.4. 排水路線由于風(fēng)巷高、機(jī)巷低，機(jī)巷應(yīng)設(shè)計(jì)為主排水路線。機(jī)巷水由各個(gè)水倉(cāng)排至6寸排水軟管。3工程量及費(fèi)用預(yù)算根據(jù)本工作面探查設(shè)計(jì)情況，對(duì)各種探查手段所需的防治水費(fèi)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，共計(jì)如下（見(jiàn)表5）：表5 各種探測(cè)手段費(fèi)用統(tǒng)計(jì)一覽表項(xiàng)目名稱單位數(shù)量初步預(yù)計(jì)工程量（m）預(yù)計(jì)費(fèi)用（萬(wàn)元）備 注坑 透次16.0電 透次16.0工作面瞬變電磁次120.0物探異常探查孔個(gè)610800m28.4含孔口設(shè)備按6000元/套，10套共