毕业设计论文-瓮安煤矿有限公司新井矿五采区工作面运输巷探放水设计.doc
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1、瓮安煤矿有限公司新井矿掘进工作面探放水设计巷道名称:五采区2157运输巷矿 长: 总 工: 安全副矿长: 生产副矿长: 机电副矿长: 安全生产科: 机电设备科: 生产技术科: 编 制: 修编时间:二O一三年十月十五日煤 矿 公 司 会 审 表2157运输巷探放水设计会审地点会审时间年 月 日会审人员签字姓 名职 务姓 名职 务 煤矿公司会审意见:目 录第一章 矿井水文安全条件分析1一、井田内地表水体、老窑及小窑开采情况1二、探放水区域的地质和水文地质情况2三、探放水区的积水范围、积水量和水压,并确定探水线6第二章 防治水措施11一、探放水区域巷道的布置、断面规格、支护形式、巷道坡度、施工程序以
2、及巷道内的水沟断面11二、防水安全煤柱留设13三、疏水降压措施15四、井下探放水设计15第三章 井下防治水安全设施及措施22一、排水设施22二、水沟、水仓的清理制度22三、井下发生水灾时的处理措施22四、排水路线(附排水路线图)23五、巷道维护制度23六、通风方法和瓦斯检查制度(附通风系统图)24七、通讯方法和工具27八、钻孔放水措施(包括孔口装置、套管深度和套管固定方法)27九、钻机安装及操作安全技术措施28十、交接班制度30十一、井下发生水灾时的避灾线路(附避灾路线图)301第一章 矿井水文安全条件分析一、井田内地表水体、老窑及小窑开采情况矿区地表水系属长江流域乌江水系。白水河纵贯全区,为
3、区内主要河流。沿白水河两侧发育季节性小溪,其冲沟流程短,水量较小,旱季时干涸。瓮安煤矿新井矿周边有同属本矿的夹山井和陡山井,矿井的北段有悦来村煤矿(现已融合关闭),矿井南段有陆湾煤矿(已关闭)、桠嘴岩煤矿(已关闭)、煤炭冲煤矿(已关闭)、小水槽煤矿(已关闭)、大坪煤矿(已停止生产一年多,井下未排水),井下积存着一定的矿坑水,对五采区开采有较大的影响,尤其是陆湾煤矿(已关闭)、桠嘴岩煤矿(已关闭)、煤炭冲煤矿(已关闭)三个煤矿对五采区开采的影响更大,虽然瓮安煤矿公司于2008年对三个矿在闭坑前进行了测量,但未测量到所有井巷,所以三个煤矿的井巷有部分是不清楚的,对五采区的开采存在很大的水患。五采区
4、上部为矿井已采空的一水平,一水平的采空区水通过一水平水沟自排出井;五采区的北边是原瓮安煤矿的四采区采空区,但测量数据准确,井巷情况清楚,采空区内虽可能积存有一定的老空水,但在四采区下部密闭都设有排水反水槽,大部分采空区水经自排到二水平南运输大巷水沟,再二水平排水系统排出到一水平水沟自流出井,四采区采空区水对五采区的开采影响不大,2157运输巷以前方南、以西和以东方向水文地质情况不明,所以在2157工作面运输巷1掘进时仍存在一定的威胁;为防止2157运输巷掘进时误入老窑以及易发生透水的区域,造成老窑内积水、采空区积水和其它积水涌入工作面,所以掘进前应先进行物探以探明前方积水情况,再根据物探结果进
5、行钻探探水,以防意外事故的发生。2157运输巷掘进必须严格执行“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则,防止老窑积水、采空区积水及其它积水的突然涌出。另外,还要注意在巷道中尚未查清的断层可能揭穿上下含水层对掘进的影响。二、探放水区域的地质和水文地质情况瓮安煤矿位于长江流域乌江水系,乌江南岸一级支流清水江三级支流白水河上游。北中部有车地水库,水库集雨面积19.5km2,总库容约100.00104m3,水库中水体都不同程度的渗漏及侧向补给地下水。最高储水标高(1153m)。矿区内煤层大部分(最低采矿标高为+600m)埋藏于最低侵蚀基准面之下(1098.70m)。矿区岩溶较发育,可见洼
6、地、漏斗等。1、探放水区域的地层含水、隔水性矿区内地层由老到新为下二叠统茅口组(P2m)、峨眉山玄武岩(P)、上二叠统吴家坪组(P3w)、长兴组(P3c)、下三叠统夜郎组(T1y)。(1)含水层(A) 茅口组(P2m)灰至浅灰色厚层和块状泥晶至粉晶灰岩,含少量不规则的燧石结核,并含大量生物碎屑。厚大于60m。岩溶水赋存于溶洞-管道中。含纯碳酸盐岩类岩溶水,调查泉点10个,流量0.390-18.00L/s,地下径流模数6.425L/sKm2,水质类型为HCO3-Ca型,矿化度0.02-0.68g/L。为溶洞强富水承压含水层。(B) 吴家坪组(P3w)第二段(P3w2):灰至深灰色中厚至厚层燧石结
7、核灰岩和含硅质燧石结核灰岩,夹灰色中厚层与厚层灰岩。燧石结核以黑、褐黑色为主,呈似层状、透镜状和不规则状,大小悬殊,不均匀分布于岩石中。厚55-113m。岩溶较发育,含碳酸盐岩夹碎屑岩岩溶水,调查泉点17个,一般流量0.119-1.805L/s,地下径流模数1.878L/sKm2,水质类型为HCO3-CaMg型,矿化度0.09-1.74g/L。为溶蚀裂隙中等富水承压含水层。第三段(P3w3):上部主要为两层燧石结核灰岩中夹一层含硅质灰岩或泥质灰岩;下部浅至深灰色中厚层粉晶至细晶含硅质灰岩和泥质灰岩夹生物碎屑灰岩;底部为一层厚约数米的黑灰色中厚层泥质灰岩。厚3978m。岩溶较发育,含碳酸盐岩夹碎
8、屑岩岩溶水,调查泉点12个,一般流量0.0142-2。248L/s,地下径流模数2.415L/sKm2,水质类型为HCO3-CaMg型,矿化度0.08-1.56g/L。为溶蚀裂隙中等富水承压含水层。第四段(P3w4):深灰色中厚层状粉晶至细晶含硅质灰岩夹泥质灰岩和少量燧石结核灰岩。厚5698m。岩溶较发育,含碳酸盐岩夹碎屑岩岩溶水,调查泉点8个,一般流量0.0185-0.89L/s,地下径流模数2.511L/sKm2,水质类型为HCO3-CaMg型,矿化度0.11-1.85g/L。为溶蚀裂隙中等富水承压含水层。第五段(P3w5):上部为灰、深灰色中厚层泥至粉晶灰岩夹燧石结核灰岩,含硅质灰岩和泥
9、质灰岩;下部为灰色、深灰色、中厚层泥至粉晶燧石结核灰岩夹含硅质灰岩和灰岩。厚3870m。岩溶较发育,含碳酸盐岩夹碎屑岩岩溶水调查泉点11个,一般流量0.118-3.822L/s,地下径流模数2.016L/sKm2,水质类型为HCO3-CaMg型,矿化度0.12-1.96g/L。为溶蚀裂隙中等富水承压含水层。(C) 长兴组(P3c)中上部为厚至中厚层燧石灰岩;下部为深灰色中厚层生物屑泥砂质灰岩,偶夹薄层状燧石。厚20-48m。岩溶化作用强烈,岩溶漏斗、落水洞及溶洞发育,含纯碳酸盐岩类岩溶水,调查泉点23个,一般流量0.017-1.408L/s,地下径流模数1.993L/sKm2,水质类型为HCO
10、3-CaMg型,矿化度0.10-1.82g/L。为溶蚀裂隙中等富水承压含水层。 (D) 夜郎组(T1y)第二段(T1y2):上部为灰色中厚层细晶灰岩,层间夹薄层泥灰岩、泥岩;下部为浅灰、灰色薄层粉晶灰岩夹少量中厚层灰岩,底部夹灰绿色页岩,厚大于215m。岩溶水赋存溶隙、溶洞之中。含碳酸盐岩夹碎屑岩岩溶水调查泉点15个,一般流量0.0327-10.1L/s,地下径流模数17.642L/sKm2,水质类型为HCO3-CaMg型,矿化度0.09-1.74g/L。属溶洞强富水潜水含水层。(E) 第四系(Q)残留于山谷、溪沟、洼地及山间斜坡一带。碎屑岩的残积、坡积及冲积物厚度一般小于10m,仅含微弱孔隙
11、潜水,总体上该层为弱含水层。(2)隔水层(A) 峨眉山玄武岩(P)灰、灰黑色致密块状拉斑玄武岩。岩石中具气孔状和杏仁状构造,柱状节理发育。厚060m。含基岩裂隙水,调查泉点1个,流量0.010L/s,地下径流模数0.018L/sKm2,水质类型为HCO3-CaMg型。属弱含水岩组,为P2m含水层之隔水顶板。(B) 吴家坪组第一段(P3w1)为区内含煤岩段。顶部为厚210m的深灰、黑灰色中厚层生物碎屑灰岩与粉晶灰岩。灰岩含泥质质地较软,层面平整,水平层理发育,为D煤层的直接顶板,是良好的标志层;含煤岩段为灰白至灰色薄层粘土岩与砂质粘土岩互层,夹浅灰、灰绿色细至粗粒玄武质砂岩和菱铁矿、硅质菱铁岩透
12、镜体及炭质页岩,间夹34层煤,其中仅D煤层全区可采。厚1632m。含碳酸盐岩夹碎屑岩岩溶水,水质类型为HCO3-Ca型,矿化度0.02-0.68g/L。为中等含水岩组。属弱含水岩组,为相对隔水层。(C) 夜郎组第一段(T1y1)灰绿色泥岩夹薄层泥灰岩。厚22-45m。调查泉点10个,一般流量0.0618-1.861L/s,地下径流模数0.074L/sKm2,水质类型为HCO3-CaMg型,矿化度0.08-1.52g/L。含水较均一的中等至弱含水岩组,为相对隔水层2. 探水区域充水水源有充水通道本区域充水水源主要有地表水、含水层水及相邻采空区水,本区域的主要水源是本采区以北东五采区上部小范围采空
13、区水,对本巷施工有一定的威胁,充水通道主要是通过岩溶管道、岩层节理裂隙、断层破碎带等将水导入到工作面;和前方情况不明的老窑积水突然涌入工作面,因此在本巷掘进过程中必须要坚持探放水。三、探放水区的积水范围、积水量和水压,并确定探水线二水平南翼五采区上部为矿井已采空的一水平,一水平的采空区水通过一水平水沟自排出井;五采区的北边是原瓮安煤矿的四采区采空区,但测量数据准确,井巷情况清楚,采空区内虽可能积存有一定的老空水,但在四采区下部密闭都设有排水反水槽,大部分采空区水经自排到二水平南运输大巷水沟,再二水平排水系统排出到一水平水沟自流出井,四采区采空区水对五采区的开采有一定的影响,2157工作面运输巷
14、南边、西边和东边为未开采煤层区,水文情况不明,对运输巷掘进可能存在有水害威胁;为防止2157运输巷掘进时误入采空区、老窑,造成采空区内积水涌入工作面,所以掘进前应先进行物探以探明采空区积水情况,再根据物探结果进行钻探探水,以防意外事故的发生。经分析,本工程施工存在一定的水害威胁,掘进过程中必须加强探放水工作。本巷道,每隔100m做一次物探,每100m钻探验证钻孔布置根据物探情况设计钻孔,每100m钻探验证设计的钻孔角度、长度、个数依物探结果而定。本次物探情况:1)、2157运输巷掘进头等视电阻率扇形剖面图45斜向上 资料解释图8 2157运输巷掘进头等视电阻率扇形剖面图45斜向上图8 2157
15、运输巷掘进头前方,45斜向上方向等视电阻率探测扇形剖面,图中蓝色区域(红线以外)为低阻异常区。资料解释: 低阻异常区位于掘进头45斜向上方向左侧帮与巷道轴线0 30夹角方向之间,相对距离约90100米处。 低阻异常区位于掘进头45斜向上方向左侧帮与巷道轴线30- 60夹角方向之间,相对距离约80100米处。 低阻异常区位于掘进头45斜向上方向左侧帮与巷道轴线60- 90夹角方向之间,相对距离约95100米处。 2)2157运输巷掘进头等视电阻率扇形剖面图(顺层)资料解释图9 五号回风上山掘进头等视电阻率扇形剖面图(顺层)图9为2157运输巷掘进头前方,顺层方向等视电阻率探测扇形剖面,图中无蓝色
16、区域无低阻异常区。根据物探情况分析: 低阻异常区位于掘进头45斜向上方向左侧帮与巷道轴线0 30夹角方向之间,相对距离约90100米处;计算可得该处积水距离本巷水平位置铅垂距离有约6370米。距离本巷较远,在安全外围线之外,预计对本巷掘进影响不大,需钻探验证。 低阻异常区位于掘进头45斜向上方向左侧帮与巷道轴线30- 60夹角方向之间,相对距离约80100米处;计算可得该处积水距离本巷水平位置铅垂距离有约5670米。距离本巷较远,在安全外围线之外,预计对本巷掘进影响不大,需钻探验证。 低阻异常区位于掘进头45斜向上方向左侧帮与巷道轴线60- 90夹角方向之间,相对距离约95100米处;计算可得
17、该处积水距离本巷水平位置铅垂距离有约6770米。距离本巷较远,在安全外围线之外,预计对本巷掘进影响不大,需钻探验证。 2157运输巷掘进头前方,顺层方向等视电阻率探测扇形剖面,图中无蓝色区域无低阻异常区;预计对本巷掘进影响不大,需钻探验证。1、根据以上水文地质情况分析、对四采区运输石门测水情况(正常涌水量50 m3/h,最大涌水量约100 m3/h)及对上山掘进有影响的四采区采空区情况,四采区的采空区水从上往下流入已采空的2149工作面,大部分积水经2149工作面运输巷口密闭反水孔流入到四采区车场运输石门水沟再到二水平南运输大巷水沟再流入到二水平水仓;但由于是从密闭反水孔流出,流水不畅,214
18、9工作面仍会存在一定高度的积水,预测积水范围主要是在2149工作面运输巷以上30m的高度范围内,考虑由于采空区的顶板垮落及底鼓等因素,在上部采空区也有可能积有部分采空区水。2、积水量预测1)矿井为平硐斜井开拓,二采区为下山布置采区,位于矿井最低侵蚀基准面以下,矿井涌水通过水沟排入二水平主水仓通过机械排出出井,现二水平正常涌水量为90 m3/h,最大涌水量约为180m3/h。2)矿井涌水量预算:矿井及邻近煤矿无相关资料,矿井涌水量预算采用以下比拟法,其预算公式:Q = FKF Q矿井涌水量(m3/h), F预算面积(m2),KF单位面积含水率(m3/ m2)。煤矿二水平南翼采空区面积约60000
19、0m2,正常涌水量为90m3/h,最大涌水量为150m3/h,由此求得KF正常=1.510-4 m3/ m2KF最大=310-4 m3/ m2五采区预算面积约300000m2。矿井预计涌水量:Q正常 = F1.510-4m3/h=3000001.510-4 m3/h=45m3/hQ最大 = F310-4m3/h=300000310-4 m3/h=90m3/h。根据预算,五采区未来预测正常涌水量45m3/h,最大涌水量75m3/h。3、预计水压的计算(主要是四采区采空区水)P=9.810-3H水 (MPa)式中:H积水高度,m二采区一采空区采空区积水高度:H=30Sin(22。)11.2(m)
20、预计水压P=9.810-311.210.11(MPa)4、探水线的确定根据对四采区采空区分析,由于原瓮安煤矿的测量数据准确,所以将积水线定为2149工作面运输巷和上部采空区边界,探水线外以积水线向外推60m,警戒线向外推150m以确定防治水“三线”,根据“三线”的确定,两条上山掘进全部处于探水线以内,掘进时必须坚持“有掘必探”;三线标定见巷道布置图中标线。第二章 防治水措施一、探放水区域巷道的布置、断面规格、支护形式、巷道坡度、施工程序以及巷道内的水沟断面2157工作面运输巷长约525m,巷道整体的方位角为18830,本巷道前201m沿原五采区老配风巷扩巷刷帮(已维修完成),要求巷道刷平直,后
21、324m为新掘巷道,跟顶破底掘进,严格按技术部标定的中线掘进。巷道布置平面图 图-1巷道支护断面图 图-2二、防水安全煤柱留设在受水害威胁的地方,根据煤矿防治水规定须预留一定宽度和高度的煤层不采,使工作面和水体保持一定的距离,以防止地下水或其它水源溃入工作面,以保证工作面的生产安全。本工程须留设的防水煤(岩)柱的种类根据防水煤(岩)柱所处的位置,可以分成不同的种类。根据五采区的实际情况,需留设以下防水煤(岩)柱:1、相邻水平或采区边界防水煤(岩)柱。相邻水平或采区边界防水煤(岩)柱主要是防止相邻水平、采区的积水进入本区而留设的保护煤柱。2、老窑积水区防水煤(岩)柱。老窑积水区防水煤(岩)柱主要
22、是防止老窑、采空区的积水进入本区而留设的保护煤柱。 防水煤(岩)柱的留设1、相邻水平或采区边界防水煤(岩)柱的留设水文地质条件中等类型的矿井,可用下述公式计算煤柱宽度:L0.5KM式中:L顺层防水煤柱宽度(m);M煤厚或采高(m),为1.5m;KP煤的抗张强度(kgf/cm2),KP10kgf/cm2;P水头压力(kgf/cm2),P60kgf/cm2;K安全系数,一般取25,本设计取5。则: L0.551.515.91(m)根据上述公式,经计算并根据煤矿防治水规定和井下实际实际情况,相邻水平或采区边界分别留30m煤柱。2、老窑或采空区防水煤(岩)柱的留设L0.5KM式中:L防水煤柱宽度(m)
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