煤礦探放水安全技術(shù)基礎知識(上)

1、關(guān)于煤礦探放水安全技術(shù)基礎知識(上)第一張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 礦井水害災已成為僅次于瓦斯的煤礦第二大災害。探放水是煤礦防止水災事故的重要環(huán)節(jié)，因此，進行探放水地質(zhì)研究，降低礦井水害對實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)，有著重要的現(xiàn)實意義。第二張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月近10年來我國煤礦水害基本情況 在過去的10年里，共發(fā)生各類礦井水害事故1400余起，死亡近6000人，經(jīng)濟損失高達35億元人民幣。每生產(chǎn)百萬噸原煤因水害死亡達0.375人，其中作為中國主要煤炭生產(chǎn)基地的華北華東地區(qū)受水害威脅的煤炭資源占已探明資源量的27。 第三張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月王家?guī)X

2、透水事故分析第四張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月事故案例時間：2010年3月28日14時30分許事故單位：華晉焦煤有限責任公司王家?guī)X煤礦地點：山西省鄉(xiāng)寧縣和河津市境內(nèi)人員：事故發(fā)生時井下261人作業(yè)，108人升井， 153人被困，其中115人獲救，38人遇難。透水水源：老空水 第五張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 原因：沒有嚴格執(zhí)行煤礦防治水規(guī)定，水文地質(zhì)情況未查清，沒有嚴格執(zhí)行“先探后掘、有疑必探”的規(guī)定，勞動組織管理混亂，安全培訓不到位。為了趕工期、趕進度，當班安排14個掘進隊同時作業(yè)，作業(yè)人員過度集中，且領導干部帶班制度不落實；施工安全措施不落實；隱患排查治理不力，特

3、別是2010年3月份以來該工作面回風巷多次發(fā)現(xiàn)巷道積水，但一直未能采取有效措施消除隱患。所有這些，都暴露出該企業(yè)安全生產(chǎn)責任不落實、安全管理不嚴格、隱患排查治理不認真等突出問題。這是一起明顯的責任事故，是一起不該發(fā)生的、完全可以避免的事故。 事故搜救耗資超過1億元。第六張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月井下探放水技術(shù)工藝本章培訓與考核要點：掌握礦井水中各類水源的探放方法掌握井下探放水設備、儀器與儀表知識 第七張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 井下探放水的相關(guān)規(guī)定 探放水包括探水和放水兩個方面。探水是指采礦過程中用超前勘探方法，查明采掘工作面頂?shù)装?、?cè)幫和前方等水體的具體

4、空間位置和狀況等，其目的是為了有效地防治礦井水做好必要的準備。放水是指為了預防水害事故，在探明水的情況后采取鉆孔等安全方法將水體放出。 第八張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月煤礦安全規(guī)程對井下探放水做了如下規(guī)定：（1）礦井必須作好水害分析預報和充水條件分析，堅持預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采的防治水原則。 （2）采掘工作面遇到下列情況之一時，必須確定探水線進行探水： （一）接近水淹或可能積水的井巷、老空或相鄰煤礦時。（二）接近含水層、導水斷層、溶洞和導水陷落柱時。（三）打開隔離煤柱放水時。 第九張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 （四）接近可能與河流、湖泊、水庫、蓄水池

5、、水井等相通 的斷層破碎帶時。 （五）接近有出水可能的鉆孔時。 （六）接近有水的灌漿區(qū)時。 （七）接近其他可能出水地區(qū)時。 （3）煤系底部有強承壓含水層并有突水危險的工作面， 在開采前，必須編制探放水設計，明確安全措施。第十張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（4）安裝鉆機探水前，必須遵守下列規(guī)定： （一）加強鉆場附近的巷道支護，并在工作面迎頭打好堅固的立柱和攔板。 （二）清理巷道，挖好排水溝。探水鉆孔位于巷道低洼處時，必須配備與探放水量相適應的排水設備。 （三）在打鉆地點或附近安設專用電話。 （四）測量人員和防探水人員必須親臨現(xiàn)場，依據(jù)設計，確定主要探水孔的位置、方位、角度、深度以及鉆

6、孔數(shù)目。 第十一張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（5）預計水壓較大的地區(qū)，探水鉆進之前，必須先安好孔口管和控制閘閥，進行耐壓試驗，達到設計承受的水壓后，方準繼續(xù)鉆進。（6）鉆孔內(nèi)水壓過大時，應采用反壓和有防噴裝置的方法鉆進，并有防止孔口管和煤（巖）壁突然鼓出的措施。（7）鉆進時，發(fā)現(xiàn)煤巖松軟、片幫、來壓或鉆孔中的水壓、水量突然增大，以及有頂鉆等異狀時，必須停止鉆進，但不得拔出鉆桿，現(xiàn)場負責人員應立即向礦調(diào)度室報告，并派人監(jiān)測水情。如果發(fā)現(xiàn)情況危急時，必須立即撤出所有受水威脅地區(qū)的人員，然后采取措施，進行處理。 第十二張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（8）探放老空水前，首先要

7、分析查明老空水體的空間位置、積水量和水壓。老空積水區(qū)高于探放水點位置時，只準用鉆機探放水。探放水孔必須打中老空水體，并要監(jiān)視放水全過程，核對放水量，直到老空水放完為止。 鉆孔接近老空，預計可能有瓦斯或其他有害氣體涌出時，必須有瓦斯檢查工或礦山救護隊員在現(xiàn)場值班，檢查空氣成分。如果瓦斯或其他有害氣體濃度超過本規(guī)程規(guī)定時，必須立即停止鉆進，切斷電源，撤出人員，并報告礦調(diào)度室，及時處理。第十三張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（9）鉆孔放水前，必須估計積水量，根據(jù)礦井排水能力和水倉容量，控制放水流量；放水時，必須設專人監(jiān)測鉆孔出水情況，測定水量、水壓，做好記錄。若水量突然變化，必須及時處理，

8、并立即報告礦調(diào)度室。 （10）排除井筒和下山的積水以及恢復被淹井巷前，必須有礦山救護隊檢查水面上的空氣成分，發(fā)現(xiàn)有害氣體，必須及時處理。 排水過程中，如有被水封住的有害氣體突然涌出的可能，必須制定安全措施。第十四張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 井下探放水設計 采掘工作面探水前，必須編制探水設計，確定探水警戒線，并采取防止瓦斯和其他有害氣體危害等安全措施。探放水設計由地測部門提出，煤礦總工程師審定，嚴格按設計進行探放水。第十五張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月一、分析水文地質(zhì)情況，確定積水線、探水線和警戒線 井下探放水的設計應包含以下內(nèi)容。1、水文地質(zhì)分析內(nèi)容（1）老窯

9、、老空積水分析內(nèi)容。包括：老窯名稱、編號、地理位 置、經(jīng)緯距、標高、開采時間、層別、采出煤量、停采原因、相鄰式窯關(guān)系、老空水距地表深度及積水范圍內(nèi)的積水量、經(jīng)常涌 水量和水頭高度等。（2）老采空區(qū)積水分析內(nèi)容。包括：積水巷道名稱、標高、層別 、積水量和經(jīng)常涌水量和水頭等。第十六張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）未封或虛封導水鉆孔分析內(nèi)容。包括：孔號、孔深、孔徑、地表位置、經(jīng)緯距及標高與各煤層新舊采區(qū)的關(guān)系、含水層情況等。（4）含水斷層分析內(nèi)容。包括：實際巷道所見的斷層走向傾向、傾角、落差、破碎帶寬度、破碎帶交結(jié)情況、以往的出水特點、涌水量、水壓或水位標高等。（5）煤層底板的含水層

10、。包括：含水層名稱、巖柱、厚度、水位水量及其與采煤層的間距等。第十七張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、確定積水線、探水線和警戒線 根據(jù)水源分析情況，在采掘“工程平面圖”上按水源的范圍確定積水線，在積水線的基礎上平等外推60150米而劃定探水線，警戒線是在探水線的基礎上平等外推50150米而劃定。第十八張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月二、根據(jù)水害的性質(zhì)設計開拓方案及防水方案（1）探水區(qū)的開拓方案（2）巷道布置及施工順序（3）巷道斷面及支護形式（4）排水溝設計（5）排水線路設計（6）設置臨時排水設施（7）水閘門及水閘墻的設置（8）計算允許放水量（9）人員避災路線及預防有害氣

11、體的措施等。第十九張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三、設計探水孔的設計方案 1、每次探水孔的位置由探水的深度、探水超前距離和巷道允許掘進的距離而定。2、探水鉆孔的超前距離、巷道允許掘進距離、幫距和密度的確定。（1）超前距。探水時從探水線開始向前方打鉆探水、一次打透積水的情況較少，常是探水掘進探水循環(huán)進行，而探水鉆孔的終孔位置應始終保持超前工作面一段的安全距離，這段距離簡稱超前距。 允許掘進距離超前距離幫距安全外圍線外斜眼終孔位置第二十張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）允許掘進距離。經(jīng)探水后，證實無滴水穿石威脅，可以安全掘進的長度稱為允許掘進距離。（3）幫距。為使巷道兩幫

12、與可能存在的老空積水間保持一定的安全距離，即扇形布置的最外側(cè)探水孔所控制的范圍與巷道幫的距離。其值應與超前距離相同，可用下式計算。 a=0.5AL3KP式中 a超前距，米 A安全系數(shù)（一般取25） L巷道的跨度（寬或高取其大值），米水頭壓力，Mpa KP煤的抗張強度，MPa第二十一張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月探水超前距離經(jīng)驗數(shù)據(jù)表水頭高度m水頭高度m水頭高度m水頭高度m5050504m，寬3m1、開孔在巖石完整長度按需要。地段，終孔到斷層帶斜孔：后高按傾角定，2、在開采影響范圍外寬3m，長度按需要?？奸_機房，并加強支護慮水泵與鉆機分別啟動泵的壓力大于水壓1.5倍2鉆機距水壓大小選

13、好鉆機型號，設底梁木，打壓柱，固定好提引天輪。提引天輪要進行拉力試驗，檢查并松掉周圍浮石，設好背板。第八十四張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3深度：立孔3-4m，斜孔固結(jié)后必須掃孔，掃孔應5-7m，直徑不小于146mm超過原孔深0.5m，壓水檢鉆進并固結(jié)壁外注漿固結(jié)，直至水查質(zhì)量、壓力由設計確定第一層止水套管針冒濃漿，管口焊接法蘭盤，以便與二層套管及水門密封連接。4深度按設計，直徑不小固結(jié)掃孔后，壓水檢查的于108mm，注漿時用二層套管壓力應大于靜水壓力的鉆進并固結(jié)的法蘭盤間隙返漿后，擰緊1.2-1.5倍。第二層止水套管螺絲密封加壓。5測水壓、水量下好第一層套管后，孔內(nèi)每鉆進5-10

14、m。如有水，即應測定一次水壓、水量。6安裝孔口發(fā)現(xiàn)水壓、水量有明顯加大操作時嚴防猛松逆止閥手防噴逆止閥裝置趨勢時，立即安裝。把。7透高壓含水層前，檢查用鉆孔絞車加壓或用“倒鏈注意檢查提引天輪和反壓加固鉆機和孔口安全裝”加壓裝置各部件，防止拉跨或置，安設孔口反壓設備斷繩8安設使用雙水門揭露含水層水壓大于2MPa時確保各部件的密封性能，必須安裝雙水門，以防高壓嚴防高壓泄露水失控9組織放水試驗觀測疏水降壓趨勢，按放水試驗要求取全參數(shù)，計算確定動、靜儲量，分析補給條件第八十五張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）斷層位移變薄帶留設放水煤柱后，煤與主要含水層之間的隔水層厚度能承受的水頭值普遍大

15、于實際水頭值時，可采取疏降中間的次要含水層使之相對成為隔水層的措施來預防突水。（2）隔水層的安全水頭值與實驗水壓處于臨界狀態(tài)時，應改進開拓部署，限定工作面長度，或?qū)χ饕畬舆M行局部疏干降壓。（3）隔水層的安全水頭值普遍低于實際水壓值時，應按煤礦防治水工作條例第三十四條的要求采取措施。（4）當隔水層厚度局部變薄或底板水導升高度局部特高、部分地段能承受的水壓值低于實際水頭值時，在這一地段應改變開采方式和方法，如縮短工作面長度、條帶開采局部充填、穿柱采煤等。（5）不論屬于上述哪一種情況，在承壓含水層上開拓，掘進回采時，均應加強常規(guī)水文地質(zhì)工作。對揭露和控制的斷層構(gòu)造及時進行觀察、素描和分析，堅持水

16、文點定期動態(tài)觀測，及時分析變化原因；遇有出水特征，立即分析產(chǎn)生原因和條件，有突水懷疑時暫停采掘作業(yè)，首先采取加固措施。第八十六張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第七節(jié) 井下探放水設備、儀器與儀表鉆探設備常用國產(chǎn)的井下鉆機型號見（書圖165頁）第八十七張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十八張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月二、井下物探設備我國井下物探設備正處在摸索使用階段可供試用的儀器設備（書圖168-169頁）第八十九張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 2. P-S波長距離構(gòu)造探測技術(shù) P-S波長距離超前構(gòu)造探測主要檢測地震波中反射回來的P波和S波并分析預報

17、地質(zhì)構(gòu)造，能方便快捷預報采掘工作面100-150米深處煤巖內(nèi)的地質(zhì)異常情況。3.無線電波透視系統(tǒng) 該系統(tǒng)是利用電磁波在介質(zhì)中的傳播特性，探查礦井煤層地質(zhì)目標的儀器（簡稱坑透儀）。系統(tǒng)適用于探測礦井回采工作面或鉆孔之間的地質(zhì)構(gòu)造，如斷層、陷落柱、火成巖、煤層厚度變化、瓦斯富集區(qū)和突水構(gòu)造等。第九十張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三、井下注漿封孔、堵水常用的儀器與設備（書圖170頁）第九十一張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第九十二張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第八節(jié) 導水鉆孔的探查與處理煤礦在勘探階段施工的各類鉆孔，往往會貫穿若干含水層，有的還可能穿透多層老空積水區(qū)

18、甚至含水斷層等。若封孔或止水效果不好，將會人為地溝通本來沒有水利聯(lián)系的含水層或水體，使煤礦開采的充水條件更趨復雜化。山東肥城礦區(qū)“中一井”，因地質(zhì)勘探階段的鉆孔質(zhì)量封孔不好，將中奧灰水導入煤系薄層灰?guī)r，致使開采上組煤時礦井涌水量很大，且長期達不到疏水降壓的目的，礦井一直無法投產(chǎn)，被迫改為“水文地質(zhì)試驗井”，補做了10余年的水文地質(zhì)補充勘探工作，將有懷疑的鉆孔一一做了啟封，最終才解決了這一人為造成的水文地質(zhì)問題。淄博夏莊煤礦附近的一個廠礦，穿越煤系地層打奧灰供水孔時，因套管止水質(zhì)量不好，巖溶承壓水沿鉆孔上升后，使該礦七層煤殘留煤柱遭到破壞，礦井突然增加12m3/min的涌水量，該礦幾乎被淹。有的礦井，施工中的地質(zhì)孔將上層煤的老空積水大量導入正在生產(chǎn)的下層煤采區(qū)，也曾造成嚴重的水害。因此，必須采取有效的措施防止產(chǎn)生導水鉆孔，封閉確已存在或有懷疑的導水鉆孔。第九十三張，PPT共九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月一、防止出現(xiàn)導水鉆孔的基本措施（1）各類勘探孔達到勘探目的后，應立即全口封閉包括第四系潛水層以下的各個含水層。（2）為了防止水、砂分離或黏土稀釋流失，封孔不能用水泥砂漿或黏土，而要用高標號純水泥。（3）嚴重漏水段，應先下木塞止水，然后注漿