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《煤礦防治水規(guī)定》培訓(xùn)課件第四課

地測(cè)防水 2012-06-13 0
軟件名稱: 《煤礦防治水規(guī)定》培訓(xùn)課件第四課
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國投新集能源股份有限公司新集二礦 《煤礦防治水規(guī)定》

第四節(jié)  水閘門與水閘墻

第六十六條 水文地質(zhì)條件復(fù)雜、極復(fù)雜的礦井,應(yīng)當(dāng)在井底車場(chǎng)周圍設(shè)置防水閘門,或者在正常排水系統(tǒng)基礎(chǔ)上安裝配備排水能力不小于最大涌水量的潛水電泵排水系統(tǒng)。

本條是關(guān)于水文地質(zhì)條件復(fù)雜、極復(fù)雜礦井設(shè)置防水閘門或安裝潛水電泵排水系統(tǒng)的規(guī)定。

(一)防水閘門對(duì)防止突水淹井有一定作用。多年實(shí)踐證明,防水閘門確實(shí)能夠起到分區(qū)隔離、減少礦井水害損失的作用、如焦煤集團(tuán)公司通過關(guān)閉防水閘門,防止了礦井淹沒。所以,有條件的礦井,應(yīng)當(dāng)在井底車場(chǎng)周圍設(shè)置防水閘門。


防水閘門在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過程中,也存在很多問題:如質(zhì)量要求高,建設(shè)困難,建筑成本高;耐水密封性檢測(cè)困難,維護(hù)費(fèi)用高,每年關(guān)閉實(shí)驗(yàn)困難;常與生產(chǎn)互有干擾;突水后井下人員是否全部撤出,井底防水閘門能否下決心關(guān)閉;需關(guān)閉水閘門時(shí)過水量大、水中雜物多等,人工關(guān)閉、關(guān)嚴(yán)困難等。

 (二)高揚(yáng)程、大排量潛水泵已在煤礦使用。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,目前已經(jīng)有了排水量大、揚(yáng)程高的潛水泵。其優(yōu)點(diǎn)是:能在地面控制,泵房淹沒后仍能正常工作。新礦井可以利用臥泵加潛水泵方案代替?zhèn)鹘y(tǒng)的井底中央泵房加水閘門方案。孫疃和梧桐莊等煤礦在這方面做了有益嘗試。

(三)水文地質(zhì)條件復(fù)雜、極復(fù)雜的礦井,可以選擇在井底車場(chǎng)周圍設(shè)置防水閘門,也可選擇用潛水電泵排水系統(tǒng)代替防水閘門。


第六十七條 在礦井有突水危險(xiǎn)的采掘區(qū)域,應(yīng)當(dāng)在其附近設(shè)置防水閘門。不具備建筑防水閘門的隔離條件的,可以不建筑防水閘門,但應(yīng)當(dāng)制定嚴(yán)格的其他防治水措施,并經(jīng)煤礦企業(yè)主要負(fù)責(zé)人審批同意。

本條是關(guān)于礦井在突水危險(xiǎn)采掘區(qū)域設(shè)置防水閘門的規(guī)定。

在礦井有突水危險(xiǎn)的采掘區(qū)域設(shè)置水閘門,主要是防止突水后影響整個(gè)礦井安全。在礦井有突水危險(xiǎn)的采掘區(qū)域不建筑防水閘門的,要制定嚴(yán)格的措施和應(yīng)急預(yù)案,并經(jīng)煤礦企業(yè)主要負(fù)責(zé)人審批同意。

第六十八條 建筑防水閘門應(yīng)當(dāng)符合下列規(guī)定:

(一)防水閘門由具有相應(yīng)資質(zhì)的單位進(jìn)行設(shè)計(jì),


門體采用定型設(shè)計(jì);

(二)防水閘門的施工及其質(zhì)量,符合設(shè)計(jì)要求。閘門和閘門硐室不得漏水;

(三)防水閘門硐室前、后兩端,分別砌筑不小于5 m的混凝土護(hù)碹,碹后用混凝土填實(shí),不得空幫、空頂。防水閘門硐室和護(hù)碹采用高標(biāo)號(hào)水泥進(jìn)行注漿加固,注漿壓力符合設(shè)計(jì)要求;

(四)防水閘門來水一側(cè)15-25 m處,加設(shè)1道擋物箅子門。防水閘門與箅子門之間,不得停放車輛或堆放雜物。來水時(shí),先關(guān)箅子門,后關(guān)防水閘門。如果采用雙向防水閘門,在兩側(cè)各設(shè)1道箅子門;

(五)通過防水閘門的軌道、電機(jī)車架空線、帶式輸送機(jī)等能夠靈活易拆。通過防水閘門墻體的各種管路和安設(shè)在閘門外側(cè)的閘閥的耐壓能力,與防水


閘門所設(shè)計(jì)壓力相一致。電纜、管道通過防水閘門墻體處,用堵頭和閥門封堵嚴(yán)密,不得漏水;

(六)防水閘門安設(shè)觀測(cè)水壓的裝置,并有放水管和放水閘閥;

(七)防水閘門竣工后,按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行驗(yàn)收。對(duì)新掘進(jìn)巷道內(nèi)建筑的防水閘門,進(jìn)行注水耐壓試驗(yàn);水閘門內(nèi)巷道的長度不得大于15 m,試驗(yàn)的壓力不得低于設(shè)計(jì)水壓,其穩(wěn)壓時(shí)間在24 h以上,試壓時(shí)有專門安全措施。

本條是關(guān)于建筑防水閘門的規(guī)定。

(一)嚴(yán)格設(shè)計(jì)。門體采用定型設(shè)計(jì),設(shè)置防水閘門要全面考慮圍巖性質(zhì),承受的水頭壓力等,由具有資質(zhì)的單位進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(二)嚴(yán)格施工。按設(shè)計(jì)要求施工,保證施工質(zhì)量。


(三)耐壓試驗(yàn)。制定實(shí)驗(yàn)方案和應(yīng)急措施,確保試壓安全。

(四)組織驗(yàn)收。由礦井總工程師組織相關(guān)人員驗(yàn)收。

第六十九條 防水閘門應(yīng)當(dāng)靈活可靠,并保證每年進(jìn)行2次關(guān)閉試驗(yàn),其中1次在雨季前進(jìn)行。關(guān)閉閘門所用的工具和零配件應(yīng)當(dāng)由專人保管,并在專門地點(diǎn)存放,任何人不得挪用丟失。

本條是關(guān)于防水閘門日常維護(hù)管理的規(guī)定。

一、日常維護(hù)和管理

(一)井下防水閘門必須制定專用技術(shù)管理制度,制定專責(zé)單位,明確專人管理,定期進(jìn)行檢查、維護(hù)。


(二)每半年要對(duì)每個(gè)防水閘門進(jìn)行1次不承壓關(guān)門試驗(yàn),其中1 次在雨季前。應(yīng)檢查門的密合程度、硐室圍巖有無變化、附件是否齊全、設(shè)施有無損壞及制度執(zhí)行情況。發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)研究解決。

(三)關(guān)閉閘門所用的工具和零配件應(yīng)由專人保管,并在專門地點(diǎn)存放,任何人不得挪用丟失。

二、防水閘門的關(guān)閉

(一)當(dāng)井下發(fā)生突然涌水或出現(xiàn)突水征兆危及礦井安全時(shí),必須立即做好關(guān)閉防水閘門的準(zhǔn)備工作,同時(shí)輕視搶險(xiǎn)救災(zāi)指揮部,批準(zhǔn)后方可關(guān)閉防水閘門。

在正常情況下,由于采區(qū)報(bào)廢或按計(jì)劃暫停采區(qū)生


產(chǎn),要求關(guān)閉防水閘門時(shí),須提前寫出專題報(bào)告。其內(nèi)容包括:采區(qū)尚余儲(chǔ)量、涌水量、水源水的靜止水位、關(guān)閉防水閘門原因、今后打算,以及關(guān)閉防水閘門的安全技術(shù)措施等。該專題報(bào)告報(bào)請(qǐng)企業(yè)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)。

關(guān)閉防水閘門時(shí),礦井負(fù)責(zé)人要深入井下檢查準(zhǔn)備情況,具體指揮關(guān)閉工作。

(二)關(guān)閉防水閘門以前,需先做好以下工作:

1、撤退水害影響地區(qū)的全部人員,并在各通道口設(shè)崗警戒,防止人員誤入封閉區(qū)。

2、準(zhǔn)備妥當(dāng)全部防水閘門硐室的所有設(shè)施,如放水截門、水頭壓力表、管子堵頭板、活動(dòng)短軌等。


3、清理干凈防水閘門附近和水溝內(nèi)的雜物。

4、防水閘門以外的防水避災(zāi)路線暢通無阻。

5、檢修排水設(shè)備,每臺(tái)均要達(dá)到完好標(biāo)準(zhǔn);清挖水倉,將水倉內(nèi)的積水排至最低水位。

6、防水閘門附近的臨時(shí)局部通風(fēng)機(jī)和臨時(shí)直通地面電話安裝妥當(dāng)。

7、防水閘門以里的柵欄門全部關(guān)好。

8、應(yīng)急預(yù)案及安全措施落實(shí)到位。

以上各項(xiàng)工作都已完成,由搶險(xiǎn)救災(zāi)指揮部發(fā)布關(guān)門命令。

(三)有幾個(gè)防水閘門或水閘墻需要一次關(guān)閉時(shí),其關(guān)閉順序是:先關(guān)閉所在位置較低的,然后關(guān)閉


    所在位置較高的,依次進(jìn)行。

(四)關(guān)閉防水閘門以前,要以書面材料通知鄰近各有關(guān)礦井,說明本礦井水閘門的關(guān)閉時(shí)間、封閉地區(qū)位置、最高靜止水位和可能造成的影響,并要求近期內(nèi)對(duì)井下各涌水點(diǎn)水量變化和井上各水文鉆孔的水位變化進(jìn)行定時(shí)觀測(cè)。各礦的觀測(cè)資料要及時(shí)進(jìn)行交流,互通情報(bào)。

(五)防水閘門關(guān)閉以后,除定時(shí)派人觀測(cè)本礦其他區(qū)域的水量和水位變化外,還必須在防水閘門附近的安全地點(diǎn)設(shè)人(每班不少于2人)值班,觀測(cè)防水閘門附近的水頭壓力變化、漏水情況、硐室巷道壓力有無異常。值班人員要做出觀測(cè)記錄,定時(shí)向礦調(diào)度室匯報(bào);特殊情況及時(shí)匯報(bào)處理。

(六)防水閘門關(guān)閉,水頭壓力穩(wěn)定7日以后,如


果無特殊情況發(fā)生,按正常情況定時(shí)進(jìn)行觀測(cè)。

三、防水閘門的開啟

(一)防水閘門開啟必須編制開啟防水閘門的安全技術(shù)措施,經(jīng)企業(yè)負(fù)責(zé)人審批后,方準(zhǔn)進(jìn)行開啟防水閘門工作。

(二)防水閘門開啟前,要對(duì)井下排水、供電系統(tǒng)進(jìn)行一次全面檢查。排水能力要與防水閘門硐室放水管的放水量相適應(yīng),水倉要清理干凈。水溝要暢通無阻。

(三)開啟防水閘門要先打開放水管,有控制地泄壓放水。當(dāng)水源已經(jīng)封閉或已經(jīng)疏干時(shí),水頭壓力必須降到零位,方能打開防水閘門;如果水頭壓力降不到零位,必須承壓開啟時(shí),礦井總工程師可在


不損壞防水閘門的情況下,制定出安全措施和規(guī)定最低水頭壓力后,方可強(qiáng)制開門。

(四)同時(shí)有幾個(gè)防水閘門需要開啟時(shí),應(yīng)按先高后低依次開啟。

(五)防水閘門打開以后,首先由救護(hù)隊(duì)員進(jìn)入,檢查瓦斯和巷道情況。只有在恢復(fù)通風(fēng)系統(tǒng),消除一切不安全因素后,才準(zhǔn)許其他人員進(jìn)入閘門以內(nèi)工作。

第七十條 井下需要構(gòu)筑水閘墻的,應(yīng)當(dāng)由具有相應(yīng)資質(zhì)的單位進(jìn)行設(shè)計(jì),按照設(shè)計(jì)進(jìn)行施工,并按照規(guī)定進(jìn)行竣工驗(yàn)收;否則,不得投入使用。

本條是關(guān)于水閘墻設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收的規(guī)定。


井下構(gòu)筑的水閘墻,要承受一定的水頭壓力,技術(shù)要求較高,要由具有資質(zhì)的單位進(jìn)行設(shè)計(jì)。礦井不得自行設(shè)計(jì)構(gòu)筑水閘墻。

【案例】2005年7月7日,江西省萍鄉(xiāng)市上栗縣赤山鎮(zhèn)永勝煤礦,自行在井下構(gòu)筑防水密閉墻,未按有關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工,在雨季大量充水后發(fā)生垮塌,使大量老空積水潰入礦井,導(dǎo)致15人死亡。

第七十一條 報(bào)廢巷道封閉時(shí),在報(bào)廢的暗井和傾斜巷道下口的密閉水閘墻應(yīng)當(dāng)留泄水孔,每月定期進(jìn)行觀測(cè),雨季加密觀測(cè)。

本條是關(guān)于報(bào)廢巷道密閉時(shí)水閘墻設(shè)置的規(guī)定。

為了加強(qiáng)礦井安全和通風(fēng)管理,對(duì)于報(bào)廢巷道一般要進(jìn)行封閉管理。在報(bào)廢的暗井和傾斜巷道下口的


   密閉水閘墻應(yīng)當(dāng)留設(shè)泄水孔,防止積水引起密閉墻突然垮塌,引發(fā)水害事故。

加強(qiáng)日常觀測(cè),雨季加密觀測(cè),如有異常,立即撤出受水威脅區(qū)域的作業(yè)人員。

【案例】2007年8月7日,貴州省黔西縣羊場(chǎng)鄉(xiāng)攏華煤礦發(fā)生一起重大水害事故,潰水量7000m3,造成12人死亡,2人受傷。礦井正在進(jìn)行該擴(kuò)建,由6萬t/a變?yōu)?0萬t/a。垅華煤礦地質(zhì)及開采資料不全,也為配備水文地質(zhì)專業(yè)技術(shù)人員。設(shè)置的密閉水閘墻沒有留泄水孔。由于礦區(qū)連續(xù)降大到暴雨,大量雨水不斷通過地表裂隙滲透,充滿礦井邊界西側(cè)的老窯采空區(qū),致使行人斜井210m處西幫老窯密閉墻內(nèi)的老窯積水潰決,沖毀井壁灌入井下,導(dǎo)致正在修水泵、檢修瓦斯的14名人員被困(包括礦長和副礦長)。


 




第五節(jié) 疏干開采和帶壓開采

第七十二條 煤層(組)頂板導(dǎo)水裂縫帶范圍內(nèi)分布有富水性強(qiáng)的含水層,應(yīng)當(dāng)進(jìn)行疏干開采。

垮落帶與導(dǎo)水裂縫帶最大高度可根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》中的有關(guān)公式計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)等方法綜合確定。

本條是關(guān)于煤層頂板疏干范圍規(guī)定方法的有關(guān)規(guī)定。

一、采場(chǎng)頂部巖石的破壞分節(jié)

按采礦對(duì)頂部巖石造成的破壞程度和特征,大致分為以下三個(gè)不同的開采影響帶:


(一)跨落帶,是指由采煤引起的上覆巖層破裂并向采空區(qū)跨落得巖層范圍。它具有以下特性:一是無序性,跨落巖塊大小不一無規(guī)則地堆積在采空區(qū)內(nèi)。二是碎脹性,它是使跨落帶能自行停止的根本原因。三是可壓縮性,跨落巖塊間的空隙隨著時(shí)間的延長和采動(dòng)程度的加大,在一定程度上可得到壓實(shí);跨落帶的高度主要取決于采出煤層厚度和上覆巖石的碎脹系數(shù),通常為采出煤層厚度的3~5倍。

(二)導(dǎo)水裂縫帶,是指開采煤倉上方一定范圍內(nèi)的巖層發(fā)生跨落和斷裂,產(chǎn)生裂縫,且具有導(dǎo)水性的巖層范圍。這一層具有成層性、連通性和導(dǎo)水性的特點(diǎn)。

(三)彎曲帶,是指位于裂縫帶之上直至地表的巖層范圍。其特點(diǎn)是具有隔水性,巖層的移動(dòng)過程是連續(xù)且有規(guī)律,其發(fā)育高度主要受開采深度的影響

頂板巖層移動(dòng)分帶圖


控制。

二、垮落帶與導(dǎo)水裂縫帶最大高度的確定方法

 為了確定疏干范圍,必須預(yù)測(cè)導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度,該高度主要與煤層開采厚度和開采面積、覆巖巖性和組合方式、煤層傾角和埋深、煤層開采方法和頂板管理方法等因素有關(guān)。

確定煤層覆巖垮落帶和導(dǎo)水裂縫帶最大高度的方法有經(jīng)驗(yàn)公式法、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法和數(shù)值模擬法等。有條件的礦井,要采用多種方法綜合確定。

(一)經(jīng)驗(yàn)公式法,見表4-1、表4-2和表4-3。


表4-1 厚煤層(00~540)分層開采的垮落帶高度計(jì)算公式

表4-2 厚煤層(00~540)分層開采的導(dǎo)水裂縫帶高度計(jì)算公式

表4-3 急傾斜煤層(550~940)煤層垮落帶、導(dǎo)水裂縫帶 高度計(jì)算公式


(二)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法。該方法主要在煤礦采空區(qū)上方施工鉆孔,通過觀測(cè)鉆孔中沖洗液漏失量和鉆孔中水位變化來確定垮落帶和導(dǎo)水裂縫帶高度。具體測(cè)定方法可參閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。此外,在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用地球物理勘探方法測(cè)定垮落帶和導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度,最后用鉆探實(shí)測(cè)結(jié)果校正,也是常常采用的一種實(shí)測(cè)方法。

表4-1、表4-2和表4-3中經(jīng)驗(yàn)公式適用于分層開采的情形。但今年來,由于普及綜放開采具有高產(chǎn)高效的優(yōu)點(diǎn),因此在我國得到迅速普及。在目前尚未總結(jié)出適合綜放開采計(jì)算兩帶高度的經(jīng)驗(yàn)公式條件下,采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法是較好的選擇。

(三)數(shù)值模擬法。用有限元法或者有限差分法等


  模擬確定導(dǎo)水裂縫帶的高度,已有現(xiàn)成程序,如Flac-2D、Flac-3D、Ansys-2D等。

經(jīng)驗(yàn)公式法、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法和數(shù)值模擬法這三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn),有條件的礦井可采用多種方法綜合確定。

第七十三條 被松散富水性強(qiáng)的含水層覆蓋且淺埋的緩傾斜煤層,需要疏干開采時(shí),應(yīng)當(dāng)進(jìn)行專門水文地質(zhì)勘探或者補(bǔ)充勘探,以查明水文地質(zhì)條件,并根據(jù)勘探評(píng)價(jià)成果確定疏干地段、制定疏干方案,經(jīng)煤礦企業(yè)總工程師審批同意后執(zhí)行。

本條是關(guān)于被松散富水性強(qiáng)的含水層覆蓋且淺埋的緩傾斜煤層疏干開采的規(guī)定。

(一)進(jìn)行專門水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探。疏干勘探是以


疏干為目的的補(bǔ)充水文地質(zhì)勘探,采用物探、化探和鉆探等手段,查明疏干含水層的厚度、富水性、滲透性、水文地質(zhì)邊界條件、地下水的補(bǔ)給條件與運(yùn)動(dòng)規(guī)律、滲流場(chǎng)分布、礦井涌水量,以及疏干工程的出水能力、疏干水量、殘余水頭、疏干時(shí)間等;其目的是進(jìn)一步查明礦區(qū)疏干所需要的水文地質(zhì)資料,確定疏干的可能性,最后提出專門水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探報(bào)告。

 (二)編制疏干方案。根據(jù)專門水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探報(bào)告,確定疏干地段,疏干工程的布置、規(guī)模、種類、質(zhì)量,施工設(shè)備,施工工藝及完工時(shí)間等,編制疏干方案。疏干方案編制一般應(yīng)遵循的原則是:應(yīng)與煤礦建井、開采階段相適應(yīng);疏干能力要超過充水含水層的天然補(bǔ)給量;疏干工程應(yīng)靠近防


護(hù)地段,并盡可能從充水含水層底板地形低洼處開始;疏干鉆孔應(yīng)采用多種方案進(jìn)行試算,孔間干擾要求達(dá)到最大值;水平充水含水層應(yīng)采用環(huán)狀疏干系統(tǒng),傾斜充水含水層應(yīng)采用線狀疏干系統(tǒng)。疏干方案的編制是在水文地質(zhì)勘探基礎(chǔ)上進(jìn)行的,在試驗(yàn)性疏干結(jié)束后,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)疏干方案做進(jìn)一步修訂。

(三)疏干方案需經(jīng)審批執(zhí)行。疏干開采技術(shù)難度大,還要考慮經(jīng)濟(jì)成本、水資源和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等。因此,需經(jīng)煤礦企業(yè)總工程師審批執(zhí)行。在實(shí)施疏干開采過程中,要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理,加強(qiáng)地面和井下水文地質(zhì)情況的監(jiān)測(cè)。

第七十四條 疏干開采半固結(jié)或者較松散的古近系、新近系含水層覆蓋的煤層時(shí),開采前應(yīng)當(dāng)遵守下列規(guī)定:


(一)查明流砂層的埋藏分布條件,研究其相變及成因類型;

(二)查明流砂層的富水性、水理性,預(yù)計(jì)涌水量和預(yù)測(cè)可疏干性,建立動(dòng)態(tài)觀測(cè)網(wǎng),觀測(cè)疏干速度和疏干半徑;

(三)在疏干開采試驗(yàn)中,應(yīng)當(dāng)觀測(cè)研究導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度,水砂分離方法、跑砂休止角,巷道開口時(shí)潰水潰砂的最小垂直距離、鉆孔超前探放水安全距離等;

(四)研究對(duì)潰水潰砂引起地面塌陷的預(yù)測(cè)及處理方法。

本條是關(guān)于在易形成流沙的半固結(jié)或較松散含水層下開采的有關(guān)規(guī)定。


在流砂層下采煤極易造成涌水潰砂災(zāi)害。涌水潰砂產(chǎn)生的條件:

(一)上覆含水層中存在厚度大于0.25m的粉細(xì)砂層,砂土的含水率大于3%或孔隙率大于43%,土的組成中粉砂含量大于75%。

(二)覆巖含水層富水性強(qiáng),向礦井涌水的水利坡度應(yīng)達(dá)到或大于臨界水力坡度。臨界水力坡度一般用扎馬林公式確定:


(三)采礦破壞形成的垮落帶和導(dǎo)水裂縫帶貫通含水層。

(四)采空區(qū)和巷道有足夠大空間容納潰入的水砂。

防止煤礦涌水潰砂的主要方法是疏干降壓,減小動(dòng)水壓力。因此,必須查明含水層和粉細(xì)砂巖的埋藏分布規(guī)律和成因類型,含水層的顆粒級(jí)配、富水性、水理性質(zhì)、滲透系數(shù)、貯(釋)水系數(shù),給水度、地下水水位和水質(zhì)動(dòng)態(tài)變化等,編繪地下水水位和基巖頂面等值線圖,計(jì)算垮落帶和導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度等,確定疏干地段和疏干方案,并預(yù)測(cè)涌水潰砂可能引起的地面塌陷及其預(yù)防處理方法。


第七十五條 如果煤層頂板受開采破壞后,其導(dǎo)水裂縫帶波及范圍內(nèi)存在富水性強(qiáng)的含水層(體)的,在掘進(jìn)、回采前,應(yīng)當(dāng)對(duì)含水層采取超前疏干措施;進(jìn)行專門水文地質(zhì)勘探和試驗(yàn),并編制疏干方案,選定疏干方式和方法,綜合評(píng)價(jià)疏干開采條件和技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性。疏干方案由煤礦企業(yè)總工程師審定。

本條是關(guān)于礦井疏干開采方案編制和審批的規(guī)定。

煤層開采過程或頂板破壞后,其導(dǎo)水裂縫帶波及范圍內(nèi)存在富水性強(qiáng)的含水層(體),在具備疏干的條件下,在采掘前要進(jìn)行專門水文地質(zhì)疏干勘探和試驗(yàn),編制疏干方案,選定疏干方式與方法,對(duì)含


  水層(體)采取超前疏干措施。

對(duì)導(dǎo)水裂縫帶可能波及到的諸如老空水等強(qiáng)富水體,必須預(yù)先徹底疏干或疏放,方可開采。

第七十六條 在礦井疏干開采過程中,應(yīng)當(dāng)進(jìn)行定性、定量分析,可以應(yīng)用“三圖雙預(yù)測(cè)法”進(jìn)行頂板水害分區(qū)評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。有條件的礦井可以應(yīng)用數(shù)值模擬技術(shù),進(jìn)行導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度、疏干水量和地下水流場(chǎng)變化的模擬和預(yù)測(cè)。

本條是關(guān)于礦井在疏干開采過程中應(yīng)當(dāng)采用新技術(shù)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的規(guī)定。

為了使礦井疏干方案更具合理性,應(yīng)采用新方法和新技術(shù)進(jìn)行導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度、充水含水層富水性、頂板水害分區(qū)評(píng)價(jià)和疏干水量預(yù)測(cè)等研究。


“三圖-雙預(yù)測(cè)法”是一種解決煤層頂板充水水源、通道和強(qiáng)度三大關(guān)鍵技術(shù)問題的頂板水害預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法。

(一)“三圖”,是指煤層頂板充水含水層富水性分區(qū)圖、頂板冒裂安全性分區(qū)圖和頂板涌(突)水條件綜合分區(qū)圖。

充水含水層富水性分區(qū)圖,可通過影響控制含水層富水程度的厚度和巖性、地質(zhì)構(gòu)造、滲透特性、單位涌水量、鉆孔巖芯描述和采取率、沖洗液消耗量、抽(放)水試驗(yàn)和井下涌(突)水形成的地下水滲流分析、地下水水化學(xué)場(chǎng)和地球物理勘探場(chǎng)分析等資料,根據(jù)多源信息復(fù)合原理,應(yīng)用GIS的疊加功能編制形成。

頂板冒裂安全性分區(qū)圖,是指由煤層回采過程中誘


發(fā)的頂板導(dǎo)水裂縫帶加保護(hù)層總高度與煤層至含水層之間覆巖厚度之差繪制的圖,它是煤層回采過程中頂板突水災(zāi)害發(fā)生的前提。頂板導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育總高度受控因素多,具有非常復(fù)雜的非線性特征,除了受控于煤層覆巖巖性組合、塑性與脆性巖沉積厚度比值和其沉積位置、傾角和構(gòu)造條件以及原巖地應(yīng)力分布等自然因素外,開采工藝、采高和工作面斜長以及具體的頂板管理方式等人為因素也同等重要的控制其發(fā)育總高度。導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育總高度一般可采用經(jīng)驗(yàn)公式或數(shù)值模擬計(jì)算評(píng)價(jià),也可采用井下現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)確定。 

頂板涌(突)水條件綜合分區(qū)圖,是指應(yīng)用GIS的多源信息復(fù)合疊加功能,將前述的煤層頂板充水含水層富水性分區(qū)圖與頂板冒裂安全性分區(qū)圖復(fù)合疊加處理后編制而成的圖。


(二)“雙預(yù)測(cè)”,是指在天然和人為改造狀態(tài)下的采煤工作面分段和整體工程涌水量預(yù)測(cè)。

天然和人為改造狀態(tài)下的采煤工作面分段和整體工程涌水量預(yù)測(cè),是根據(jù)研究礦井具體的充水水文地質(zhì)物理概念模型,建立地下水流系統(tǒng)的三維數(shù)值模擬模型,在反演識(shí)別基礎(chǔ)上,根據(jù)采煤工作面周期來壓步驟,分別預(yù)測(cè)在天然和人為改造兩種不同狀態(tài)下的采煤工作面分段和整體工程涌水量。

第七十七條 當(dāng)承壓含水層與開采煤層之間的隔水層能夠承受的水頭值大于實(shí)際水頭值時(shí),開采后,隔水層不容易被破壞,煤層底板水突然涌出可能性小,可以進(jìn)行帶壓開采,但應(yīng)當(dāng)制定安全措施,由煤礦企業(yè)總工程師審批。


安全隔水層厚度和突水系數(shù)計(jì)算公式見附錄四。

本條是關(guān)于礦井帶壓開采的規(guī)定。

(一)帶壓開采評(píng)價(jià)。測(cè)定底板隔水層平均重度、平均抗拉強(qiáng)度和底板隔水層承受的水頭壓力,根據(jù)附錄四安全隔水層厚度和突水系數(shù)計(jì)算公式,評(píng)價(jià)是否可以帶壓開采。

(二)制定帶壓開采方案。在帶壓開采過程中,要加強(qiáng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),制定現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急預(yù)案,防止誤揭斷層或破碎帶等導(dǎo)水地質(zhì)構(gòu)造。帶壓開采方案需經(jīng)煤礦企業(yè)總工程師組織審批。

第七十八條 當(dāng)承壓含水層與開采煤層之間的隔水層能夠承受的水頭值小于實(shí)際水頭值時(shí),開采前應(yīng)當(dāng)遵守下列規(guī)定:

 (一)采取疏水降壓的方法,把承壓含水層的水


頭值降到隔水層能允許的安全水頭值以下,并制定安全措施,由煤礦企業(yè)總工程師批準(zhǔn)??偨Y(jié)適合本礦區(qū)(井)的安全水頭值,指導(dǎo)安全生產(chǎn)。礦井排水考慮與礦區(qū)供水、生態(tài)環(huán)境保護(hù)相結(jié)合,推廣應(yīng)用礦井排水、供水、生態(tài)環(huán)保三位一體優(yōu)化結(jié)合的管理模式和方法;

(二)承壓含水層的集中補(bǔ)給邊界已經(jīng)基本查清情況下,可以預(yù)先進(jìn)行帷幕注漿,截?cái)嗨?,然后疏水降壓開采;

(三)當(dāng)承壓含水層的補(bǔ)給水源充沛,不具備疏水降壓和帷幕注漿的條件時(shí),可以酌情采用局部注漿加固底板隔水層和改造含水層為弱含水層的方法,但應(yīng)當(dāng)編制專門的設(shè)計(jì),在有充分防范措施的條件下進(jìn)行試采,并制定專門的防止淹井措施,由煤礦企業(yè)總工程師批準(zhǔn)。安全水頭壓力值計(jì)算公式見附錄五。


本條是關(guān)于礦井疏水降壓開采的規(guī)定。

(一)疏水降壓開采的條件。根據(jù)附錄五安全水頭壓力值計(jì)算,如果承壓含水層與開采煤層之間的隔水層能夠承受的水頭值小于實(shí)際水頭值時(shí),就要進(jìn)行降壓開采,防止突水淹井。

疏水降壓地下水管理模型為:


式中,Z為目標(biāo)函數(shù),Wi為疏水孔水量,約束條件除了一般的非負(fù)約束和水流方程外,還有用附錄五中公式(5-2)計(jì)算的安全水頭值H。

(二)降壓開采的管理模式和方法。在疏水降壓開采過程中,應(yīng)積極推廣應(yīng)用礦井排水、供水、生態(tài)環(huán)保三位一體優(yōu)化結(jié)合的管理模式和方法,有效的解決由于煤礦大流量、大降深疏排地下水而導(dǎo)致的礦區(qū)所在城市與周圍地區(qū)的供水困難和生態(tài)環(huán)境惡化的難題。根據(jù)礦井所在區(qū)域的具體水文地質(zhì)條件和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源的需求,在取水建筑物選型中,要多方面考慮,不僅選擇在井下打?qū)iT疏(放)水孔,也可選擇在礦井地面打抽水孔,或在承壓含水層的淺部隱伏露頭補(bǔ)給區(qū)處打地面淺排


孔。排、供、生態(tài)環(huán)保三位一體優(yōu)化結(jié)合管理模型是在礦區(qū)地下水流數(shù)值模擬基礎(chǔ)上,應(yīng)用運(yùn)籌學(xué)的數(shù)學(xué)規(guī)劃理論和方法,在保證礦井安全生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等約束前提下,尋求滿足供給礦區(qū)和周圍地區(qū)一定數(shù)量水資源或產(chǎn)生一定經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)的水資源供給和分配方案。這樣一方面提高了三位一體結(jié)合系統(tǒng)整體運(yùn)行的安全可靠性,另一方面,使礦井疏排水預(yù)測(cè)和供水資源管理以及生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)工作同步進(jìn)行。不僅在經(jīng)濟(jì)上可避免三個(gè)部門大量重復(fù)的地質(zhì)勘探和專門評(píng)價(jià)管理工作,為國家節(jié)約大量資金,而且在技術(shù)上由于利用一個(gè)模型同時(shí)全面系統(tǒng)地考慮了各工程設(shè)施所形成的地下水滲流場(chǎng)之間的相互干擾和影響,從而確保了預(yù)測(cè)、管理和評(píng)價(jià)工作的精度。

 (三)降低疏水降壓開采成本。為了減少疏水降壓排水費(fèi)用,當(dāng)承壓含水層的集中補(bǔ)給邊界基本查


清時(shí),可預(yù)先對(duì)其進(jìn)行帷幕注漿,截?cái)嘌a(bǔ)給水源,然后再進(jìn)行疏水降壓開采。

(四)注漿加固底板隔水層。當(dāng)承壓含水層的補(bǔ)給水源充沛,不具備疏水降壓和建立帷幕注漿條件時(shí),可以采用局部注漿加固底板隔水層和改造含水層為弱含水層的方法,預(yù)防突水事故發(fā)生。此項(xiàng)工作應(yīng)當(dāng)預(yù)先編制專門注漿設(shè)計(jì),由煤礦企業(yè)工程師批準(zhǔn)。

第七十九條 有條件的礦井可以采用“脆弱性指數(shù)法”或者“五圖雙系數(shù)法”等方法,對(duì)底板突水危險(xiǎn)性進(jìn)行綜合分區(qū)評(píng)價(jià),可以采用比擬法、解析法和數(shù)值模擬法等方法預(yù)計(jì)最大涌水量。

本條是關(guān)于礦井采用新技術(shù)、新方法對(duì)底板突水危險(xiǎn)性進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)和預(yù)計(jì)最大涌水量的規(guī)定。


一、脆弱性指數(shù)法

脆弱性指數(shù)法,是一種將可確定底板突水多種主控因素權(quán)重系數(shù)的信息融合方法與具有強(qiáng)大空間信息分析處理功能的GIS耦合于一體的煤層底板突水預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法,它是指評(píng)價(jià)在不同類型構(gòu)造破壞影響下、由多巖性多巖層組成的煤層底板巖段在礦壓和水壓聯(lián)合作用下突水風(fēng)險(xiǎn)的一種預(yù)測(cè)方法。它不僅可以考慮煤層底板突水的眾多主控因素,而且可以刻畫多因素之間相互復(fù)雜的作用關(guān)系和對(duì)突水控制的相對(duì)“權(quán)重”比例,并可實(shí)施脆弱性指數(shù)法包括:基于GIS的ANN型脆弱性指數(shù)法、基于GIS的證據(jù)權(quán)重法型脆弱性指數(shù)法、基于GIS的貝葉斯法型脆弱性指數(shù)法等;線性脆弱性指數(shù)法包括基于GIS的AHP型脆弱性指數(shù)法等。


 


 


脆弱性指數(shù)法評(píng)價(jià)的具體步驟:

(一)根據(jù)對(duì)礦井充水水文地質(zhì)條件分析,建立煤層底板突水的水文地質(zhì)物理概念模型;

(二)確定煤層底板突水主控因素;

(三)采集收集各突水主控因素基礎(chǔ)數(shù)據(jù),并進(jìn)行歸一化無量綱分析和處理;

(四)應(yīng)用地理信息系統(tǒng),建立各主控因素的子專題層圖;

(五)應(yīng)用信息融合理論,采用非線性數(shù)學(xué)方法,如ANN法、證據(jù)權(quán)重法、Logistic回歸法或其他方法;或線性數(shù)學(xué)方法,如AHP等其他方法。通過模型的反演識(shí)別或訓(xùn)練學(xué)習(xí),確定出煤層底板


突水的各主控因素的“權(quán)重”系數(shù),建立煤層底板突水脆弱性的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)評(píng)價(jià)模型;

(六)根據(jù)研究區(qū)各單元計(jì)算的突水脆弱性指數(shù),采用頻率直方圖的統(tǒng)計(jì)分析方法,合理確定突水脆弱性分區(qū)閥值;

(七)提出煤層底板突水脆弱性分區(qū)方案;

(八)進(jìn)行底板突水各主控因素的靈敏度分析;

(九)研發(fā)煤層底板突水脆弱性預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的信息系統(tǒng);

(十)根據(jù)突水脆弱性預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)結(jié)果,制定底板水害防治的對(duì)策措施與建議。

一、五圖-雙系數(shù)法


“五圖-雙系數(shù)法”是一種帶壓開采工作面評(píng)價(jià)的方法。該方法用于采煤工作面評(píng)價(jià)時(shí)涉及許多細(xì)致的工作內(nèi)容,其中最重要的是圍繞“五圖”、“雙系數(shù)”和“三級(jí)判別”來進(jìn)行,詳見圖4-1。

  (一)“五圖”的概念和意義如下:

1.在工作面回采過程中,由于礦壓等因素綜合作用的結(jié)果,在每層底板產(chǎn)生一定深度的破壞,這種破壞后的巖層具有導(dǎo)水能力,故稱之為“導(dǎo)水破壞深度”。通過試驗(yàn)和計(jì)算可以獲得該值的分布狀況。據(jù)此繪制“底板保護(hù)層破壞深度等值線圖”(第一圖)。


.


2.煤層底面至含水層頂面之間的這段巖層稱為“底板保護(hù)層”。它是阻止承壓水涌入采掘空間的屏障,需查明其厚度及其變化規(guī)律。據(jù)此繪制“底板保護(hù)層厚度等值線圖”(第二圖)

3.煤層底板以下含水層的承壓水頭將分別作用在不同標(biāo)高的底板上。根據(jù)計(jì)算繪制“煤層底板上的水頭等值線圖”(第三圖)。

4.把導(dǎo)水破壞深度從底板保護(hù)層厚度中減去,所剩厚度稱為“有效保護(hù)層”。它是真正具有阻抗水頭壓力能力且起安全保護(hù)作用的部分。據(jù)此繪制“有效保護(hù)層厚度等值線圖”(第四圖)。


5.最后根據(jù)有效保護(hù)層的存在與否和厚度大小,依照“雙系數(shù)”和“三級(jí)判別”綜合分析,即可繪制帶壓開采技術(shù)的最重要圖件“帶水頭壓力開采評(píng)價(jià)圖”(第五圖)。

(三)“雙系數(shù)”和“三級(jí)判別”的概念和意義如下:

1.在研究保護(hù)層時(shí),要同時(shí)進(jìn)行保護(hù)層阻抗水頭壓力能力的測(cè)試,根據(jù)所獲參數(shù)計(jì)算保護(hù)層的總體“帶壓系數(shù)”。它是表示每米巖層可以阻抗多大水頭壓力的指標(biāo),是雙系數(shù)之一。另一系數(shù)是“突水系數(shù)”,它是“有效保護(hù)層厚度”與作用其上的水頭值之比。

2.“三級(jí)判別”是與雙系數(shù)配合用來判別突水與否、突水形式和圖水量變化的三個(gè)指標(biāo):I級(jí)判


  別,是判別工作面必然發(fā)生直通式突水的指標(biāo);II級(jí)判別,是判別工作面發(fā)生非直通式突水可能性及其突水形式的指標(biāo);III級(jí)判別,是判別以被II級(jí)判別定位突水工作面其突水量變化狀況的指標(biāo)。




(2)底板采動(dòng)活化構(gòu)造裂隙突水

楊莊煤礦在Ⅱ61采區(qū)突水部位與劉橋一礦Ⅱ62采區(qū)突水部位的底板結(jié)構(gòu)


底板巖體阻水能力評(píng)價(jià)要素

底板采動(dòng)后的阻水能力是考慮底板隔水層受采動(dòng)破壞后的殘余阻水能力,主要與三個(gè)要素有關(guān),即采動(dòng)破壞厚度、殘余隔水層的厚度及其阻水能力。由于殘余隔水層厚度一般考慮為底板隔水層厚度(采前)與采動(dòng)破壞厚度的差值,因此,確定采動(dòng)底板阻水能力涉及底板隔水層厚度(采前)、采動(dòng)破壞厚度及采后底板隔水層阻水能力等三個(gè)參數(shù)。

1、采前底板隔水層厚度

采前底板隔水層厚度一般是綜合煤底與底板充水含水層天然間隔厚度和巖性構(gòu)成兩方面確定。煤系巖層底板巖性主要為泥質(zhì)軟巖、砂質(zhì)巖和灰?guī)r,對(duì)于未經(jīng)構(gòu)造變動(dòng)影響的底板巖層,從隔水性角度,因泥質(zhì)軟巖透水性較差而一般被視為完全隔水層并賦予一定系數(shù)予以量化(一般為1),砂質(zhì)巖、灰?guī)r等脆性巖層則視其裂隙性程度而賦予一定系數(shù)對(duì)其隔水性作一定折減(如下表),并據(jù)此結(jié)合實(shí)際底板巖性構(gòu)成及其厚度確定出底板隔水層厚度。 ——相對(duì)隔水層厚度


2、底板采動(dòng)破壞厚度

從隔水性角度,嚴(yán)格意義上的采動(dòng)破壞厚度應(yīng)是指底板上部完全喪失隔水能力的深度范圍。然而,現(xiàn)行理論和生產(chǎn)實(shí)踐中,大都是將采動(dòng)變形帶等同于破壞帶考慮,現(xiàn)有評(píng)價(jià)方法如突水系數(shù)、有效隔水層厚度和安全水頭等也是如此處理。

實(shí)際上,采動(dòng)引起的底板巖層變形是具有分帶特征的,嚴(yán)重破壞導(dǎo)致隔水性喪失的只是采動(dòng)影響范圍的一部分,其下的擾動(dòng)帶雖然巖層產(chǎn)生變形,但并未破壞,仍然具有一定的阻水性能。由于擾動(dòng)變形帶一般厚度較大,在評(píng)價(jià)采動(dòng)底板阻水性時(shí),應(yīng)考慮擾動(dòng)帶范圍巖層的殘余阻水強(qiáng)度,否則,會(huì)導(dǎo)致判斷結(jié)果過于保守。

然而,在評(píng)價(jià)采動(dòng)底板阻水性能時(shí)如何合理考慮擾動(dòng)變形帶的殘余阻水強(qiáng)度,不但涉及到許多復(fù)雜的理論問題,處理方法上也存在較大的技術(shù)難度。

3、采后底板隔水層阻水能力

采后底板隔水層阻水能力是指采后底板所能抵抗的臨界水壓力。巖層抗水壓力可通過現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)直接測(cè)得,由于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)技術(shù)環(huán)節(jié)復(fù)雜、費(fèi)用較高,所以實(shí)踐中通常是根據(jù)已有的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)通過巖層巖性及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)類比確定。

底板巖體阻水能力評(píng)價(jià)方法

1、評(píng)價(jià)方法

煤層底板主要由砂巖、粉砂巖、泥巖等沉積巖層組成,為層狀結(jié)構(gòu)。對(duì)于采動(dòng)底板的阻水性能評(píng)價(jià),應(yīng)合理反映不同巖性組成的巖層其阻水能力差異,且考慮到底板采動(dòng)擾動(dòng)帶的阻水性能。采動(dòng)底板阻水能力評(píng)價(jià)方法:




1)評(píng)價(jià)參數(shù)的確定

(1)破壞帶及擾動(dòng)帶厚度

確定底板采動(dòng)破壞帶和擾動(dòng)帶厚度的比較可靠方法是通過現(xiàn)場(chǎng)原位實(shí)測(cè)。目前現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試底板變形破壞范圍(深度)主要有兩種方法:一是鉆孔注水測(cè)試,即采前、采后對(duì)底板分段進(jìn)行低壓注水,通過對(duì)比開采前、后注水量的變化情況確定底板變形破壞深度,根據(jù)滲透性變化程度區(qū)分出破壞帶和擾動(dòng)帶。與破壞帶完全喪失阻水能力相比,擾動(dòng)帶采后滲透性可能較采前略有增強(qiáng),但并不一定就意味著巖層完全喪失了阻水能力,只能說其隔水能力下降了;另一種是利用物探方法(如聲波、電磁波等)測(cè)試采動(dòng)底板的變形破壞深度。由于物探參數(shù)的變化與底板巖層的損傷程度有關(guān),依據(jù)采前、采后參數(shù)的對(duì)比分析,不但可以確定出采動(dòng)波及深度,也能夠大致劃分出破壞帶和擾動(dòng)帶。


 


(2)平均阻水強(qiáng)度

從技術(shù)可靠性角度,確定底板平均阻水強(qiáng)度(包括有效隔水層和擾動(dòng)帶)最好通過現(xiàn)場(chǎng)壓水進(jìn)行原位實(shí)測(cè)。尤其是擾動(dòng)帶的平均阻水強(qiáng)度,采用其他方法只能近似確定,而通過現(xiàn)場(chǎng)原位壓水則可以根據(jù)實(shí)際注水壓力予以直接確定。

在無原位實(shí)測(cè)資料情況下,擾動(dòng)帶的平均阻水強(qiáng)度可參考斷層帶測(cè)試結(jié)果近似取值,而有效隔水層則可通過取樣進(jìn)行室內(nèi)伺服滲透試驗(yàn)間接確定,或根據(jù)已有同類巖性的測(cè)試結(jié)果類比取值。

(3)斷層帶

式(1)同樣適用于斷層帶的阻水能力計(jì)算,只是阻水強(qiáng)度ξ取值不同而已。


第六節(jié) 注漿堵水

第八十條 井筒預(yù)注漿應(yīng)當(dāng)符合下列規(guī)定:

(一)當(dāng)井筒預(yù)計(jì)穿過較厚裂隙含水層或者裂隙含水層較薄但層數(shù)較多時(shí),可以選用地面預(yù)注漿;

(二)在制定注漿方案前,施工井筒檢查孔,以獲取含水層的埋深、厚度、巖性及簡易水文觀測(cè)、抽(壓)水試驗(yàn)、水質(zhì)分析等資料;

(三)注漿起始深度,確定在風(fēng)化帶以下較完整的巖層內(nèi)。注漿終止深度,大于井筒要穿過的最下部含水層的埋深或者超過井筒深度10-20 m;

(四)當(dāng)含水層富水性較弱時(shí),可以在井筒工作面直接注漿。


本條是關(guān)于井筒預(yù)注漿的規(guī)定。

井筒預(yù)注漿,是指在井筒開鑿之前的地面預(yù)注漿,其目的是在井筒周圍形成封閉的隔水帷幕,將井筒涌水量減少至最低限度,是井筒安全順利地通過含水層,從而改善井筒作業(yè)環(huán)境,為建井工程安全和快速施工創(chuàng)造良好的條件。

(一)井筒預(yù)注漿的實(shí)施條件。在厚度較大的裂隙含水層或者雖然單層含水層厚度不大但單層涌水量大于10m3/h,且層數(shù)多,層段又較集中的情況下,選擇地面預(yù)注漿方法比較經(jīng)濟(jì)合理。當(dāng)含水層距地表很深又是單一含水層,或含水層富水性較差,或單層涌水量大于10m3/h,但含水層層數(shù)少、層段分散,選用工作面預(yù)注漿方法較為適宜。

(二)井筒預(yù)注漿的要求。井筒預(yù)注漿前,必須施


工井筒檢查孔來了解井筒附近含水層的厚度、層數(shù)、水頭壓力、涌水量等,為注漿參數(shù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

當(dāng)井筒設(shè)計(jì)深度馬頭門位于受注含水層時(shí),一般地,注漿鉆孔的終孔深度超過井深10~20m;若含水層在立井設(shè)計(jì)深度之上時(shí),鉆孔終孔深度應(yīng)超過含水層底板10~20m。

第八十一條 注漿封堵突水點(diǎn)應(yīng)當(dāng)符合下列規(guī)定:

(一)圈定突水點(diǎn)位置,分析突水點(diǎn)附近的地質(zhì)構(gòu)造,查明降壓漏斗形態(tài),分析突水前后水文觀測(cè)孔和井、泉的動(dòng)態(tài)變化,必要時(shí)需進(jìn)行連通(示蹤)試驗(yàn);

(二)探明突水補(bǔ)給水源的充沛程度或者來水含水層的富水性,以及突水通道的性質(zhì)和大小等;


(三)封堵突水點(diǎn),注漿前,做連通試驗(yàn)和壓(注)水試驗(yàn);注漿前后,做好礦井排水對(duì)比分析;

(四)編制注漿堵水方案,經(jīng)煤礦企業(yè)總工程師組織審查同意后實(shí)施。

本條是關(guān)于注漿封堵突水點(diǎn)的規(guī)定。

注漿封堵突水點(diǎn)具有減輕礦井排水負(fù)擔(dān)、恢復(fù)被淹礦井、保護(hù)地下水資源、改善井下勞動(dòng)條件的作用,是煤礦防治水的重要技術(shù)方法之一。為了正確選擇注漿堵水方案,判斷突水水源、圈定突水電位置是首先需要開展的工作。一般地,確定突水水源采用水化學(xué)、水位動(dòng)態(tài)變化分析和連通(示蹤)試驗(yàn)等方法。為了注漿鉆孔能夠命中關(guān)鍵部位,圈定突水點(diǎn)位置、確定通道性質(zhì)(類型、大?。╋@得尤


為重要。通常,采用直流電法、瞬變電磁法、三位地震等物探方法,結(jié)合定向鉆進(jìn)技術(shù)及工藝進(jìn)行定點(diǎn)探查。打鉆命中設(shè)計(jì)靶域是注漿堵水的關(guān)鍵。一般通過礦井排水對(duì)比分析來檢查注漿堵水效果。井下突水點(diǎn)注漿堵水方案由煤礦企業(yè)總工程師組織審查同意后實(shí)施。

第八十二條 采用帷幕注漿方案前,應(yīng)當(dāng)對(duì)帷幕截流進(jìn)行可行性研究。

帷幕注漿方案經(jīng)論證確定后,應(yīng)當(dāng)查清地層層序、地質(zhì)構(gòu)造、邊界條件,帷幕端點(diǎn)是否具備隔水層或閉合性斷層及其隔水性能、地下水向礦井的滲流量、地下水流速和流向等水文地質(zhì)條件。

編制帷幕注漿方案,經(jīng)煤礦企業(yè)總工程師組織審查同意后實(shí)施。


本條是關(guān)于帷幕注漿的規(guī)定。

帷幕截流技術(shù),是指沿地下水集中補(bǔ)給通道斷面布置注漿鉆孔、建造帷幕狀人工阻水體截?cái)嗟叵滤鞯囊环N治水方法。帷幕截流構(gòu)筑的基本條件:一是過水?dāng)嗝妾M窄;二是具有不透水邊界;三是受注層具有良好的可灌注性;四是帷幕截流工程具有工程量大、工期長、造價(jià)高等特點(diǎn),應(yīng)該結(jié)合構(gòu)筑帷幕的基本條件進(jìn)行可行性論證。本條提出了圍繞建造帷幕的可行性研究需要開展的主要水文地質(zhì)工作。帷幕注漿方案由煤礦企業(yè)總工程師組織審查同意后實(shí)施。

第八十三條 當(dāng)井下巷道穿過與河流、湖泊、溶洞、含水層等存在水力聯(lián)系的導(dǎo)水?dāng)鄬?、裂隙(帶)、陷落柱等?gòu)造時(shí),應(yīng)當(dāng)探水前進(jìn)。如果前方有水,應(yīng)當(dāng)超前預(yù)注漿封堵加固,必要時(shí)可預(yù)先構(gòu)筑防水閘門或者采取其他防治水措施。否則,不準(zhǔn)施工。


  穿過含水層段的井巷,應(yīng)當(dāng)按照防水的要求進(jìn)行壁后注漿處理。

本條是井下巷道穿過導(dǎo)水構(gòu)造時(shí)應(yīng)采取的防治水方法的規(guī)定。

充水水源(河流、湖泊、含水層)與導(dǎo)水通道(斷層、裂隙帶、陷落柱、封閉不良鉆孔)二者之間的有機(jī)結(jié)合構(gòu)成礦坑充水條件,井下巷道穿過上述水源存在水力聯(lián)系的導(dǎo)水通道時(shí),在巷道掘進(jìn)過程中,具有突水危險(xiǎn)性需要進(jìn)行超前探水,根據(jù)探水情況采取預(yù)注漿加固巷道圍巖、建筑防水閘門進(jìn)行隔離等措施。因此,巷道掘進(jìn)過程中探水注漿作業(yè)是確保安全施工的一項(xiàng)常規(guī)的、重要的礦井水文地質(zhì)工作,尤其是巷道接近上述水文地質(zhì)異常體時(shí),一定要堅(jiān)持探水注漿制度;否則,不能掘進(jìn)。為了減少井巷工程涌水量,給掘進(jìn)作業(yè)創(chuàng)造良好的工作環(huán)境,對(duì)已已經(jīng)穿越含水層的井巷,淋水較大




  時(shí),應(yīng)當(dāng)進(jìn)行壁后注漿,一般會(huì)收到良好的效果。

第八十四條 當(dāng)回采工作面內(nèi)有導(dǎo)水的斷層、裂隙或陷落柱時(shí),應(yīng)當(dāng)按照規(guī)定留設(shè)防隔水煤(巖)柱,也可以采用注漿方法封堵導(dǎo)水通道;否則,不準(zhǔn)采煤。注漿改造的工作面可以先進(jìn)行物探,查明水文地質(zhì)條件,根據(jù)物探資料打孔注漿改造,再用物探與鉆探驗(yàn)證注漿改造效果。

本條是關(guān)于采煤工作面內(nèi)有導(dǎo)水構(gòu)造時(shí)應(yīng)采取的防治水方法的規(guī)定。

注漿加固、注漿改造和留設(shè)防隔水煤(巖)柱是采煤工作面主要的防治水方法,防隔水煤(巖)柱留設(shè)與注漿加固、注漿改造往往配合使用。對(duì)于具有一定規(guī)模的導(dǎo)水?dāng)鄬?、陷落柱通過計(jì)算留設(shè)一定寬度的防隔水煤(巖)柱通常是經(jīng)濟(jì)、合理的。對(duì)于小型斷層裂隙帶等異常含(導(dǎo))水體通過局部注漿加固消除突水隱患,不僅能夠保證正?;夭?,而且


  可以節(jié)約工作面投產(chǎn)時(shí)間。但是,對(duì)于大型斷層和陷落柱往往需要留設(shè)幾十甚至上百米的防水煤柱,使大量的煤炭資源成為受水威脅的呆滯資源。為了解放這部分煤炭資源,通過注漿方法切斷其與強(qiáng)含水層或水體的水力聯(lián)系,則能達(dá)到提高煤炭資源回采率的目的,尤其對(duì)于面臨資源枯竭的老礦井。注漿改造作為改變巖體(層)水文地質(zhì)條件的方法與手段,其基本原理是:注漿在一定壓力、一定時(shí)間內(nèi),受注層原來被水占據(jù)的空隙或通道內(nèi)脫水、固結(jié)或膠凝,是結(jié)石體或膠凝體與圍巖巖體形成阻水整體,將強(qiáng)含水層與煤層之間的薄含水層(一般小于10m)改造成隔水層或相對(duì)隔水層,從而增加煤層底板隔水層厚度提高其阻水抗壓能力。無論采用哪一種注漿方法,均需要通過物探、鉆探相互配合,以鉆探為主、以查明采煤工作面水文地質(zhì)條件為前提,并驗(yàn)證注漿效果。


第八十五條 涌水量大、有突水威脅的礦區(qū),應(yīng)當(dāng)建立注漿專業(yè)隊(duì)伍,負(fù)責(zé)注漿堵水工作。

本條是關(guān)于礦井建立注漿專業(yè)隊(duì)伍的規(guī)定。

涌水量大、有突水威脅的礦區(qū)或礦井,井下探水注漿任務(wù)量大,組建專業(yè)注漿隊(duì)伍,一方面能夠滿足日常礦井防治水工作的需要;另一方面,一支經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)注漿隊(duì)伍對(duì)做好礦區(qū)(井)的防治水工作是十分有利的。

第八十六條 工作面煤采完后,對(duì)于已經(jīng)失去使用價(jià)值而需關(guān)閉的局部疏水降壓鉆孔,應(yīng)當(dāng)進(jìn)行注漿封閉,并在有關(guān)圖紙上標(biāo)明其位置。

本條是關(guān)于對(duì)失去使用價(jià)值的疏水降壓鉆孔進(jìn)行封閉的規(guī)定。


封閉不良鉆孔誘發(fā)的礦井水害事故不乏其例。一些鉆孔是由于煤田地質(zhì)勘探和實(shí)驗(yàn)工程的需要而設(shè)置的,這些鉆孔往往會(huì)切穿不同地層,尤其可能會(huì)將強(qiáng)含水層地下水或其他水體導(dǎo)入采掘空間,給煤礦安全生產(chǎn)帶來十分不利的影響。因此,做好廢棄勘探鉆孔的封孔工作是非常重要的。一般地,要求提供完整的封孔報(bào)告并將鉆孔可靠位置準(zhǔn)確標(biāo)注在采掘工程平面圖上,為采掘工程布置提供可靠依據(jù)。

第八十七條 廢棄礦井閉坑淹沒前,應(yīng)當(dāng)采用物探、化探和鉆探等方法,探測(cè)礦井邊界防隔水煤(巖)柱破壞狀況及其可能的透水地段,采用注漿堵水工程隔斷廢棄礦井與相鄰生產(chǎn)礦井的水力聯(lián)系,避免


  礦井發(fā)生水害事故。

本條是關(guān)于廢棄礦井閉坑的規(guī)定。

廢棄礦井積水(俗稱老空水、老窯水)作為充水水源經(jīng)常會(huì)引起危害性(往往造成群死群傷)極大的透水事故。此類事故發(fā)生的主要原因是:采空區(qū)位置不清、側(cè)向或垂向防水煤柱不足。因此,準(zhǔn)確掌握廢棄礦井位置、積水情況并按要求留設(shè)防水煤柱是避免發(fā)生透水事故的一項(xiàng)重要任務(wù)。采用物探、化探和鉆探等方法,探測(cè)礦井邊界防隔水煤(巖)柱破壞狀況及其可能的透水地段并采用注漿堵水工程后構(gòu)建密閉墻隔斷廢棄礦井與相鄰生產(chǎn)礦井的水力聯(lián)系,不僅是保證相鄰生產(chǎn)礦井安全的一種現(xiàn)實(shí)需要,也是做好煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)察工作的一種管理需要。


 


 


第五章 井下探放水

第八十八條 對(duì)于采掘工作面受水害影響的礦井,應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采的原則,進(jìn)行充水條件分析,并遵守下列規(guī)定:

(一)每年年初,根據(jù)每年的采掘接續(xù)計(jì)劃,結(jié)合礦井水文地質(zhì)資料,全面分析水害隱患,提出水害分析預(yù)測(cè)表及水害預(yù)測(cè)圖;

(二)在采掘過程中,對(duì)預(yù)測(cè)圖、表逐月進(jìn)行檢查,不斷補(bǔ)充和修正。發(fā)現(xiàn)水患險(xiǎn)情,及時(shí)發(fā)出水害通知單,并報(bào)告礦調(diào)度室,通知可能受水害威脅地點(diǎn)的人員撤到安全地點(diǎn);

 (三)采掘工作面年度和月度水害預(yù)測(cè)資料及時(shí)報(bào)送礦井總工程師及生產(chǎn)安全部門。


采掘工作面水害分析預(yù)報(bào)表和預(yù)測(cè)圖模式見附錄六。

本條是關(guān)于礦井采掘工作面水害分析和隱患排查治理的規(guī)定。

 (一)進(jìn)行水害分析。礦井采掘工作面在掘進(jìn)回采前必須進(jìn)行水害分析,組織專業(yè)技術(shù)人員全面收集采掘工作面區(qū)域的水文地質(zhì)資料,按照預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采的原則,認(rèn)真分析采掘區(qū)域的水文地質(zhì)條件,對(duì)可能發(fā)生水害進(jìn)行分析,提出水害預(yù)測(cè)表、圖和報(bào)告;水文地質(zhì)條件不清的,要進(jìn)行補(bǔ)充勘探。按照附錄六的要求對(duì)礦井水害進(jìn)行預(yù)測(cè)。


(二)制定隱患排查治理方案。根據(jù)水害分析預(yù)測(cè)報(bào)告,對(duì)逐頭逐面得水害制定治理措施,一般在月初由礦井總工程師召開1次水害分析會(huì),確定水害治理重點(diǎn),月底進(jìn)行1次檢查驗(yàn)收。

(三)落實(shí)隱患排查治理責(zé)任。水害預(yù)測(cè)報(bào)告及時(shí)報(bào)送礦井總工程師及生產(chǎn)安全部門。任何部門、任何人在井下發(fā)現(xiàn)水患險(xiǎn)情后,都要及時(shí)報(bào)告礦調(diào)度室,將受水害威脅的人員撤到安全地點(diǎn)。

第八十九條 水文地質(zhì)條件復(fù)雜、極復(fù)雜的礦井,在地面無法查明礦井水文地質(zhì)條件和充水因素時(shí),應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持有掘必探的原則,加強(qiáng)探放水工作。

本條是關(guān)于水文地質(zhì)條件不清的礦井必須堅(jiān)持有疑必探的規(guī)定。


我國煤礦開采歷史悠久,歷史上留存了大量的廢氣關(guān)閉礦井,在加上近幾年各地政府關(guān)閉了大量不具備安全生產(chǎn)條件的小煤礦,廢棄關(guān)閉礦井存有大量的老空積水,使得我國煤礦安全開采條件變的十分復(fù)雜。要全面查清礦井水文地質(zhì)資料,其工程量大,同時(shí),也十分困難。為了保障礦工生命安全,堅(jiān)持以人為本的原則,本條規(guī)定在水文地質(zhì)條件復(fù)雜或極復(fù)雜的礦井,在地面難以查明礦井充水水文地質(zhì)條件時(shí),要執(zhí)行有掘必探的原則,只要井下有采掘工程,必須先按規(guī)定進(jìn)行探放水,排除隱患后,采可掘進(jìn)回采。實(shí)際上,有的地方和企業(yè)早已規(guī)定實(shí)施了有掘必探的原則。


第九十條 在礦井受水害威脅的區(qū)域,進(jìn)行巷道掘進(jìn)前,應(yīng)當(dāng)采用鉆探、物探和化探等方法查清水文地質(zhì)條件。地測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)提出水文地質(zhì)情況分析報(bào)告,并提出水害防范措施,經(jīng)礦井總工程師組織生產(chǎn)、安監(jiān)和地測(cè)等有關(guān)單位審查批準(zhǔn)后,方可進(jìn)行施工。

本條是關(guān)于在礦井受水害威脅區(qū)域進(jìn)行巷道掘進(jìn)前必須查清水文地質(zhì)條件的規(guī)定。

(一)查清水文地質(zhì)條件。在掘進(jìn)前通過物探、化探和鉆探等綜合方法查清水文地質(zhì)條件,分析礦井充水因素。

(二)提出水害分析報(bào)告。地測(cè)部門根據(jù)查清的水


文地質(zhì)條件和礦井充水因素,提出掘進(jìn)工作面的主要水害類型、水害特點(diǎn)和預(yù)防措施。

(三)審查水害分析報(bào)告。礦井總工程師組織有關(guān)專業(yè)技術(shù)人員對(duì)水害分析報(bào)告進(jìn)行認(rèn)真審查,對(duì)重大水害隱患先治理后掘進(jìn)。

(四)加強(qiáng)日常監(jiān)督。專業(yè)技術(shù)人員要經(jīng)常深入井下了解實(shí)際揭露的水文地質(zhì)情況,不斷完善水害防范措施。發(fā)現(xiàn)重要異常情況,及時(shí)報(bào)告,礦井總工程師組織專業(yè)技術(shù)人員及時(shí)研究發(fā)現(xiàn)新問題,有效的防范水害事故。

【案例】2005年10月4日,四川省華鎣山龍?zhí)稙┟狐c(diǎn)有限責(zé)任公司龍灘礦井(在建)發(fā)生透水事故,


28人死亡。龍灘煤礦于2003年6月開工建設(shè),采用平硐開拓,礦井建設(shè)期間全部采用局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)方式,平硐自流排水。開拓巷道在長興組灰?guī)r中。

事故直接原因:事故當(dāng)班作業(yè)人員為按規(guī)定施工探水鉆孔,違章掘進(jìn)施工,放炮誘發(fā)巖溶突水。

第九十一條 礦井工作面采煤前,應(yīng)當(dāng)采用物探、鉆探、巷探和化探等方法查清工作面內(nèi)斷層、陷落柱和含水層(體)富水性等情況。地測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)提出專門水文地質(zhì)情況報(bào)告,經(jīng)礦井總工程師組織生產(chǎn)、安監(jiān)和地測(cè)等有關(guān)單位審查批準(zhǔn)后,方可進(jìn)行


回采。發(fā)現(xiàn)斷層、裂隙和陷落柱等構(gòu)造 充水的,應(yīng)當(dāng)采取注漿加固或者留設(shè)防隔水煤(巖)柱等安全措施。否則,不得回采。

本條是關(guān)于礦井工作面回采前必須進(jìn)行水文地質(zhì)工作的規(guī)定。

其要求和工作程序同九十條。如果工作面回采過程中發(fā)現(xiàn)斷層、裂隙和陷落柱等構(gòu)造突水的情況,要分析原因,加強(qiáng)監(jiān)測(cè),并及時(shí)上報(bào)有關(guān)部門。同時(shí),要加強(qiáng)預(yù)警,一旦突水增大后,應(yīng)立即撤人到安全地點(diǎn)。

第九十二條 采掘工作面遇有下列情況之一的,應(yīng)當(dāng)進(jìn)行探放水:


(一)接近水淹或者可能積水的井巷、老空或者相鄰煤礦;

(二)接近含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬?、暗河、溶洞和?dǎo)水陷落柱;

(三)打開防隔水煤(巖)柱進(jìn)行放水前;

(四)接近可能與河流、湖泊、水庫、蓄水池、水井等相通的斷層破碎帶;

(五)接近有出水可能的鉆孔;

(六)接近水文地質(zhì)條件復(fù)雜的區(qū)域;

(七)采掘破壞影響范圍內(nèi)有承壓含水層或者含水構(gòu)造、煤層與含水層間的防隔水煤(巖)柱厚度不清楚可能發(fā)生突水;


(九)接近其他可能突水的地區(qū)。

探水前,應(yīng)當(dāng)確定探水線并繪制在采掘工程平面圖上。

本條是關(guān)于礦井實(shí)施探放水對(duì)象的規(guī)定。

本條規(guī)定是在大量水害事故教訓(xùn)基礎(chǔ)上總結(jié)確定的。礦井應(yīng)對(duì)本條規(guī)定的9種情況進(jìn)行全面排查。探水前應(yīng)當(dāng)確定探水警戒線并繪制在采掘工程平面圖上。如需進(jìn)行探放水,應(yīng)預(yù)先編制探放水設(shè)計(jì),嚴(yán)格按照探放水設(shè)計(jì)進(jìn)行探水。

探水警戒線應(yīng)根據(jù)探放水對(duì)象的位置、范圍、水文地質(zhì)條件和資料可靠程度等因素確定。


【案例】2004年10月20日,河北邯鄲市武安市德勝煤礦發(fā)生1起透水事故,造成礦井被淹,29人下落不明。與其相鄰的邯鄲煤業(yè)集團(tuán)陶一煤礦、陶二煤礦等生產(chǎn)礦井受到嚴(yán)重水害威脅。德勝煤礦主要開采下組煤,受奧灰水影響嚴(yán)重,礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力1.5晚t/a,采用立井單水平開拓方式。

事故直接原因:概況1841工作面上不遇到落差1.5m左右的張性斷層,工作面底板隔水層巖石破碎,在水頭壓力和采動(dòng)影響等多種因素的作用下,奧灰承壓水從工作面后方采空區(qū)的斷層破碎帶發(fā)生滯后突水,導(dǎo)致礦井被淹。


第九十三條 采掘工作面探水前,應(yīng)當(dāng)編制探放水設(shè)計(jì),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。探放水鉆孔的布置和超前距離,應(yīng)當(dāng)根據(jù)水頭高低、煤(巖)層厚度和硬度等確定。探放水設(shè)計(jì)由地測(cè)機(jī)構(gòu)提出,經(jīng)礦井總工程師組織審定同意,按設(shè)計(jì)進(jìn)行探放水。

本條是關(guān)于礦井探放水設(shè)計(jì)的規(guī)定。

(一)探放水設(shè)計(jì)的編制。對(duì)水患威脅區(qū)域確定探放措施后,要收集資料,編制設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括:探放水地區(qū)的水文地質(zhì)條件;探放水巷道的開掘方向、施工次序、規(guī)格和支護(hù)形式、探放水鉆孔組數(shù)、個(gè)數(shù)、方向、角度、深度和施工技術(shù)要求及采用的超前距與幫距;探放水施工與掘進(jìn)工作的


安全規(guī)定;受水威脅地區(qū)信號(hào)聯(lián)系和避災(zāi)路線的確定;通風(fēng)措施和瓦斯檢查制度,要制定防止在探水過程中瓦斯或其他有害氣體涌出的防治措施;防排水措施,如水閘門、水閘墻等的設(shè)計(jì)以及水倉、水泵、管路和水溝等排水系統(tǒng)及能力的具體安排等;水情及避災(zāi)聯(lián)系匯報(bào)制度和災(zāi)害處理措施。

 (二)探放水鉆孔及其超前距的布置。探放水鉆孔的布置按本規(guī)定第九十四條執(zhí)行;探放水鉆孔的超前距離按本規(guī)定第九十八條執(zhí)行。

(三)探放水設(shè)計(jì)的審查,地測(cè)部門提出探放水設(shè)計(jì)后,礦井總工程師組織審查后,方可實(shí)施。


第九十四條 布置探放水鉆孔應(yīng)當(dāng)遵循下列規(guī)定:

(一)探放老空水、陷落柱水和鉆孔水時(shí),探水鉆孔成組布設(shè),并在巷道前方的水平面和豎直面內(nèi)呈扇形。鉆孔終孔位置以滿足平距3 m為準(zhǔn),厚煤層內(nèi)各孔終孔的垂距不得超過1.5 m;

(二)探放斷裂構(gòu)造水和巖溶水等時(shí),探水鉆孔沿掘進(jìn)方向的前方及下方布置。底板方向的鉆孔不得少于2個(gè);

(三)煤層內(nèi),原則上禁止探放水壓高于1 MPa的充水?dāng)鄬铀?、含水層水及陷落柱水等。如確實(shí)需要的,可以先建筑防水閘墻,并在閘墻外向內(nèi)探放水;


(四)上山探水時(shí),一般進(jìn)行雙巷掘進(jìn),其中一條超前探水和匯水,另一條用來安全撤人。雙巷間每隔30-50 m掘1個(gè)聯(lián)絡(luò)巷,并設(shè)擋水墻。

本條是關(guān)于探放水鉆孔布置的規(guī)定。

一、探水鉆孔主要參數(shù)的確定

(一)超前距。探水從探水線開始向前方打鉆孔,在超前探水時(shí),鉆孔很少一次就能打到積水目標(biāo)區(qū),常是探水—掘進(jìn)—再探水—再掘進(jìn),循環(huán)進(jìn)行;探水鉆孔終孔位置應(yīng)始終超前掘進(jìn)工作面一段距離,該距離稱超前距。

(二)允許掘進(jìn)距離。經(jīng)探水證實(shí)無任何水害威


脅,可安全掘進(jìn)的長度稱允許掘進(jìn)距離。

(三)幫距。為使巷道兩幫與可能存在的水體之間保持一定的安全距離,呈扇形布置在最外側(cè)探水孔所控制的范圍與巷道幫得距離稱為幫距;其值應(yīng)與超前距相同,幫距一般20m,有時(shí)幫距可比超前距小1~2m。

(四)鉆孔密度(孔間距)。鉆孔密度是指允許掘進(jìn)距離終點(diǎn)橫剖面上探水鉆孔之間的間距。

二、探水鉆孔的布置方式

(一)扇形布置。巷道處于三面受水威脅的地段,要進(jìn)行探索性探放積水目標(biāo)區(qū),其探水鉆孔多按扇形布置,如圖5-2所示。


(二)半扇形布置。對(duì)于積水區(qū)肯定在巷道一側(cè)的探水地區(qū),其探水鉆孔可按半扇形布置,如圖5-3所示。


扇形。鉆孔終孔位置以滿足平距3m為準(zhǔn), 厚煤層內(nèi)各鉆孔終孔的垂距不得超過1.5m。

(二)探放斷裂構(gòu)造水和巖溶水時(shí),探水鉆孔沿掘進(jìn)方向的前方及下方布置。底板方向的鉆孔不得少于2個(gè)。

(三)每層內(nèi),原則上禁止探放水頭壓力高于1MPa的充水?dāng)鄬铀?、含水層水及陷落柱水燈。如果確實(shí)需要的,可以先建筑防水閘墻,并由防水閘墻外向內(nèi)探放水。

 (四)上山探水時(shí),一般進(jìn)行雙巷掘進(jìn),其中一條超前探水和匯水;另一條用來安全撤人。雙巷間每隔30~50m掘1個(gè)聯(lián)絡(luò)行,并設(shè)擋水墻。


四、礦井探放水與掘進(jìn)之間的配合

(一)雙巷配合掘進(jìn)交叉探放水。當(dāng)掘進(jìn)上山時(shí),如果上方有積水區(qū)存在,巷道受水威脅,一般多采用雙巷交叉探放水,如圖5-4所示。


(二)雙巷掘進(jìn)單巷超前探放水。在傾斜煤層中沿走向掘進(jìn)平巷時(shí),一般是用上方巷道超前探放水,探水鉆孔呈扇形布置。

(三)平巷與開切眼互相配合探放水。其方式如圖5-5所示。


第九十五條 井下探放水應(yīng)當(dāng)使用專用的探放水鉆機(jī)。嚴(yán)禁使用煤電鉆探放水。

本條是關(guān)于礦井探放水鉆機(jī)的規(guī)定。


礦井探放水工作存在高承壓水突出的危險(xiǎn),必須保證在一定的安全距離才能實(shí)施探放。礦井鉆用探放水鉆機(jī)具有鉆探深度大且可固定防噴性能;而煤電鉆鉆探距離有限,一般只用于在煤層中探查煤的厚度等,起不到預(yù)先探放水的作用。因此,礦井探放水必須用專用探放水鉆機(jī),嚴(yán)禁使用煤電鉆探放水。

在煤層內(nèi)用煤電鉆探放水,可能導(dǎo)致包括探放水作業(yè)人員在內(nèi)的大量人員傷亡。

第九十六條 在安裝鉆機(jī)進(jìn)行探水前,應(yīng)當(dāng)符合下列規(guī)定:

(一)加強(qiáng)鉆孔附近的巷道支護(hù),并在工作面迎頭


打好堅(jiān)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(shí),配備與探放水量相適應(yīng)的排水設(shè)備;

(三)在打鉆地點(diǎn)或其附近安設(shè)專用電話;

(四)依據(jù)設(shè)計(jì),確定主要探水孔位置時(shí),由測(cè)量人員進(jìn)行標(biāo)定。負(fù)責(zé)探放水工作的人員親臨現(xiàn)場(chǎng),共同確定鉆孔的方位、傾角、深度和鉆孔數(shù)量;

(五)在預(yù)計(jì)水壓大于0.1 MPa的地點(diǎn)探水時(shí),預(yù)先固結(jié)套管。套管口安裝閘閥,套管深度在探放水設(shè)計(jì)中規(guī)定。預(yù)先開掘安全躲避硐,制定包括撤人的避災(zāi)路線等安全措施,并使每個(gè)作業(yè)人員了解和掌握;


(六)鉆孔內(nèi)水壓大于1.5 MPa時(shí),采用反壓和有防噴裝置的方法鉆進(jìn),并制定防止孔口管和煤(巖)壁突然鼓出的措施。

本條是關(guān)于井下探放水鉆機(jī)安裝和施工前的有關(guān)規(guī)定。

(一)探放水鉆探現(xiàn)場(chǎng)規(guī)定。探放水現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)直接關(guān)系到探放水人員的安全,關(guān)系到探放水周圍地區(qū)甚至整個(gè)礦井的安危,對(duì)鉆探施工現(xiàn)場(chǎng)的安全環(huán)境和安全設(shè)施的嚴(yán)格要求非常重要。加強(qiáng)鉆場(chǎng)附近的巷道支護(hù),并在工作面打好堅(jiān)固的立柱和攔板,可以防止冒頂、防高壓水沖垮煤壁及支架等事故發(fā)生。為滿足探放水鉆孔出水暢通和施工人員安全撤離,必須清理巷道,挖好排水溝,在適當(dāng)位置配備與探


放水量相適應(yīng)的完好排水設(shè)備。

在打鉆地點(diǎn)或附近安設(shè)專用電話,可以在遇到緊急險(xiǎn)情時(shí)及時(shí)與有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和部門取得聯(lián)系,匯報(bào)情況,以便及時(shí)采取有效措施。

為杜絕隨意性,保證探放水鉆孔準(zhǔn)確打到靶位,確保鉆孔標(biāo)定準(zhǔn)確,在確定主要探放水鉆孔位置、方位、傾角、深度以及鉆孔數(shù)目時(shí),測(cè)量以及負(fù)責(zé)探放水的技術(shù)人員必須親臨現(xiàn)場(chǎng),根據(jù)已批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)給予確定,未經(jīng)批準(zhǔn),不得擅自改變?cè)O(shè)計(jì)。

(二)探放水鉆孔承壓套管的安裝和加固。為確保探放水鉆孔出水后能有效控制放水量,確保安全,在預(yù)計(jì)水壓大于0.1MPa的地點(diǎn)探放水時(shí),都應(yīng)預(yù)先安裝孔口承壓套管。為確保承壓套管的牢固可靠,


開孔位置應(yīng)選擇在巖層比較完整、堅(jiān)硬的地方,承壓套管的長度按本規(guī)定第九十八條執(zhí)行。目前一般采用的是雙層套管,考慮鉆孔出水會(huì)影響套管的下放,因此外層套管長度一般較短,盡可能下在無水段。承壓套管要用套管要用高壓注漿泵進(jìn)行水泥固結(jié),使套管和巖體成為一體,套管下放凝固至規(guī)定時(shí)間后,進(jìn)行掃孔,然后進(jìn)行壓水耐壓試驗(yàn),試驗(yàn)的壓力不得小于設(shè)計(jì)水頭壓力,穩(wěn)壓時(shí)間必須至少保持半小時(shí),孔口周圍不漏水,孔口管牢固不活動(dòng),即為合格;否則必須重新注漿。這樣才能保證孔口管在鉆孔出水后不被沖出,孔口管下好后要安裝控制閘閥,這樣才能在鉆孔一旦出水后能有效控


制水量,防止因排水能力不足且放水孔又不能有效控制而影響礦井安全。

在水文地質(zhì)條件復(fù)雜和水頭壓力、水量大的情況下,按照探放水規(guī)定要求,安裝孔口承壓套管和控制閘閥進(jìn)行鉆進(jìn)。

(三)探放高壓水應(yīng)采取的措施。在高壓水的探放過程中,當(dāng)鉆孔揭露含水層后,水頭壓力和水量會(huì)猛增,若不能有效控制,除直接影響鉆進(jìn)效率外,還特別容易出現(xiàn)高壓水噴出或鉆具被頂出等傷人事故。因此,在鉆孔內(nèi)水壓大于1.5MPa的高壓水地區(qū)施工探放水鉆孔時(shí),鉆進(jìn)和退鉆應(yīng)采用反壓和有防噴裝置的方法進(jìn)行鉆進(jìn)和控制鉆桿。反壓就是給一


個(gè)與水頭壓力反向的作用力;防噴就是防水、防鉆桿、防孔內(nèi)碎巖石塊噴出。在高壓水地區(qū)施工鉆孔時(shí),如果不采用反壓、防噴裝置時(shí)非常危險(xiǎn)的。如某礦在井下施工探放奧灰高壓水鉆孔時(shí),由于未采取這些措施,就曾發(fā)生突然出水后鉆桿無法?

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