乌拉素煤矿井下探放水设计
一、矿井水文地质条件
根据乌拉素煤矿储量核实报告，井田水文地质条件概述如下：
（一）、含（隔）水层
1、第四系（Q）松散层潜水含水层：岩性主要为灰黄色、浅黄色、棕黄色黄土与残破积沙土（Q3-4）、冲洪积砂砾石（Q4al+pl）、次为风积沙（Q4eol），在全区分布较为广泛。黄土残破积沙土（Q3-4）、风积沙（Q4eol）主要分布在梁峁缓坡地带，位于本区地下潜水位以上，地形不利于储存地下水，均为透水不含水层。冲洪积砂砾石（Q4al+pl）主要分布在山不拉沟与諂韂沟河床之中，构成松散层潜水的主要含水层。含水层厚度1.21-3.78m，地下水位埋深2.72-4.15m，水井涌水量Q=0.016-0.083L/s。含水层的赋水性较弱，因主要补给源大气降水量少，所以补给量小，补给条件差。潜水含水层与下部承压含水层的水力联系较小，而与地表短暂的洪水水力联系较大。
2、第三系上新统（N2）半胶结岩层隔水层：岩性为紫红色、褐红色砂质泥岩，呈半固定状态，含丰富的钙质结核，地层厚度0-34.38m，平均11.20m，在全区分布较为广泛，主要分布在梁峁、沟掌及缓坡之上。据邻区不拉峁详查资料：泉流量Q=0.008L/s，因此该地层赋水性微弱，可视为相对隔水层。因受沟谷切割，连续性较差，只能起局部隔水作用。
3、侏罗系中下统延安组（J1-2y）碎屑岩类承压水含水层：岩性
1 以深灰色砂质泥岩、灰白色细粒砂岩为主，次为灰白色粗粒砂岩、粉砂岩，含煤层，全区赋存。地表主要出露在沟谷两侧，东北部较薄，西南比较厚。根据井田西南部界外的ZS302号钻孔抽水试验成果：含水层厚度30.95m,地下水位埋深41.55m，水位标高1220.65m，水位降深为S=15.02m，涌水量Q=0.102L/s，单位涌水量q=0.00679L/s.m，渗透系数k=0.0173m/d。含水层的富水性较弱，导水性能差，地下水的补给条件与径流条件较差。含水层与上部潜水含水层的水力联系较小，而在出露处与大气降水有一定水力联系。该含水层为矿区的直接充水含水层，也是主要充水含水层。
4、侏罗系下统富县组（J1f）含水层：岩性为紫褐色、杂色砂质泥岩，夹紫灰色粗细粒砂岩，砂岩均为基底式胶结，泥质含量高。钻孔揭露厚度3.80m-13.10m，平均7.34m,区内地表没有出露，根据钻孔简易水文地质观测及岩心鉴定成果，该地层的富水性微弱，透水性能差，隔水性能及连续性较好，为相对隔水层。
5、侏罗系中下统延安组（J1-2Y）火烧岩含水层:岩性为紫红色、浅红色砂质泥岩、泥岩及灰白色、白色粗-细粒砂岩，裂隙发育，岩石坚硬，是由5-
1、5-2煤层露头自燃后，顶底板岩石被烘烤而形成的，厚度10-15m,主要分布在山不拉沟与谄韂沟均两侧的半坡之上。火烧岩虽然透水性好，但因其分布位置较高，没有较好的储水条件，因此是透水不含水层。个别地段位于沟谷底部时，具有较好的储水条件，可构造含水层。
（二）、地下水补给、径流及排泄条件
2 矿区地下水的补给、径流及排泄条件受地形地貌、水文气象、地质及水文地质条件等综合引述控制。
1、潜水：矿区潜水主要赋存于沟谷第四系冲洪积砂砾石中，潜水的主要补给来源为大气降水，次为上游潜水及深部承压水沿谷底的越流补给。由于本区降水量较小，所以潜水的补给量也较小，潜水沿河流流向径流，排泄方式主要有蒸发排泄、向下部承压水的渗入排泄及向河流下游的径流排泄等。
2、承压水：矿区承压水主要赋存于侏罗系中下统延安组（J1-2y）砂岩中，J1-2y在区内地面没有出露，因此，承压水的主要补给来源是区外承压水的侧向径流补给。承压水一般沿地层走向即东南方向径流。承压水以侧向径流排泄为主，次为人供开采排泄及泉水排泄。
矿床最低侵蚀基准面标高1140m，矿井最低排泄面标高1069.44m。
（三）、矿床充水因素
井田内地层平缓，构造简单，无岩浆岩侵入，直接充水含水层以孔隙、裂隙含水层为主，且以大气降水为主要充水水源之一；直接充水含水层的单位涌水量q＜0.1L/s.m,富水性微弱，补给条件和径流条件差，断层位于矿区边界，导水性也较弱；区内地形有利于自然排水，无地表水体，水文地质边界简单。因此，矿区水文地质勘查类型为第一-第二类，第一型。即以孔隙、裂隙含水层为主的水文地质条件简单的矿床。
矿区内没有水库、湖泊、长年河流等地表水体，但冲沟较为发育，
3 且沟深壁陡，一般干涸无水，只有在雨季大雨过后才会形成短暂而急促的洪水。地表洪水可通过井口、封闭不良的钻孔等通道直接向未来矿井充水。因此必须做好井口等人工通道的防洪堵水工作，以防地表水对矿井的充水。
二、井下探放水原则
根据现场调查，井田内及周边没有小煤窑和古窑分布，因此矿井开采期间不存在小煤窑和古窑积水危害。
根据本矿井的水文地质条件，在下列情况下采取探放水措施：
1、巷道掘进超前探放水
井下主要大巷和工作面顺槽巷道掘进过程中，为预防遇到积水区而产生水害，采取超前探放水措施；
2、导水断层探放水措施
从本矿井实际开采揭露的情况看，井田内断裂构造比较发育，已揭露的断层多为正断层，断距多在1m-19m之间，导水性能差，断裂带基本不含水。但为防止断层带局部富水而产生危害，在掘进工作面接近断层带附近时采取探放水措施。
三、探放水钻孔布置
（一）、巷道掘进超前探放水钻孔布置
1、巷道布置及支护方式
运输大巷、辅助运输大巷和回风大巷均沿6-2煤层平行布置，大巷间距均为30m，矩形断面，净宽3.5m，净高3.0m，锚杆喷浆支护。
采煤工作面运输、回风顺槽为矩形断面，净宽3.5m，净高3.0m，
4 锚杆支护。
2、探放水钻孔布置
遵循有掘必探的原则，每一条巷道掘进过程均布置超前钻孔探水。根据本井田煤、岩层富水性弱，水文地质条件简单的实际情况，探水钻孔采用单孔布置方式，探放水起点从安排掘进施工开始，钻孔垂直工作面布置在巷道中心线上，钻孔深度55m，允许掘进距离40m，超前距离15m，当巷道掘完允许掘进距离后，再布置新的超前钻孔，以此循环。钻孔布置方式见图1。
（二）、探断层水钻孔布置
当巷道掘进超前探放水钻孔发现工作面前方有断层时，尽可能一钻打透断层，然后分别布置带仰角（钻孔与掘进面水平夹角80°，仰角30°）和俯角（钻孔与掘进面水平夹角75°，俯角40°）的二个钻孔，以确定断层的走向、倾向、倾角和断层的落差及上下盘的对接关系，在可能有含水岩层的区域，其中的一个钻孔应打在断层与含水岩层交面。探水钻孔布置见图2。
探放水钻孔终孔孔径确定为42mm。
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四、探放水钻孔孔口安全装置
探放水孔孔口安全装置由孔口管、泄水测压三通和孔口闸门等组成。
1、孔口管的安装与固定
6 选择煤层坚硬完整的地段开孔，孔径57mm，孔口管长度5m，直径50mm，钻至预定深度后，将孔内冲洗干净，注浆使孔口管与孔壁间充满水泥浆。待孔口管周围水泥浆凝固后扫孔，扫孔深度应超过孔口管长度0.5m。
2、扫孔后对孔口管进行耐压试验，试验压力1MPa，稳定30分钟后，孔口管周围不漏水时方可钻进。
3、当选定的孔口位置出现节理裂隙发育，煤层松软破碎，无条件另外选择放水地点时，应注浆加固后再安设孔口管。
4、孔口管上安装水压表和闸门，以收集放水时的水量、水压等资料。
五、安钻探水前的技术要求
1、钻窝应避免做在断层带或松软煤（岩）层内。
2、加强钻场附近的巷道支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和栏杆。
3、钻机安装必须平稳牢固，安好钻机接电时，必须严格执行停送电制度，
4、清理巷道，挂好风筒、电缆、管道等，按预计流量修建排水沟。
5、在打钻地点附近安设专用电话。
6、测量和防探水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水孔的位置、方向、角度、深度以及钻孔数目。
六、探水施工中的技术要求
1、钻进中应做好岩芯的采取和编录工作。
2、钻进中应准确判别煤、岩层厚度并记录换层深度，更换钻具时应测量一次钻杆并核实孔深，终孔前再复合一次。
3、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。
4、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。
5、钻孔内水压过大或喷高压水时，应采用反压和防喷装置的方法钻进，应有防止孔口管和煤(岩)壁突然鼓出的措施：
1背紧工作面，在拦板外面加设顶柱或木垛，必要时还应在顶、○底板坚固地点砌筑防水墙，之后方可放水。
对于水压大于2MPa，中间要穿过煤层的探断层水钻孔，在打穿断层或含水层前，还应下第二层孔口管并超过煤层1 m以上。
6、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，安好水门后再继续钻进。
7、遇高压水顶钻杆时，可用立轴卡瓦和逆止阀交替控制钻杆，使其慢慢地顶出孔口，操作时禁止人员直对钻杆站立。
8、应做到交接班时不停钻。
9、探放断层水的探水孔终孔后，孔内有水应进行放水试验。孔内无水时应选择一个孔进行压水试验，检验断层隔水性能；压力一般 8 应略大于断层所承受的静水压力。
10、探放水钻孔，完成探测任务后必须全孔注浆封闭，并做好封孔记录。
七、放水的技术要求
1、钻孔探到水后，要观测水压、水质、水量和估计积水量或补给量。根据矿井排水能力及水仓容量，控制放水孔的流量或调整排水能力，并清理水仓、水沟等。
2、按《煤矿安全规程》第268条规定执行。
3、加强放水地点的通风，增加有害气体的观测次数。
4、必须监视放水全过程，放水结束后，应立即核算放水量与预计积水量的误差，查明原因。
八、探放水的安全措施
1、探水巷道中间不得有低洼积水段。
2、探水巷必须在探水钻孔有效控制范围内掘进，探水孔的超前距、帮距及孔间距应符合设计要求。每次探水后、掘进前，应在起点处设置标志，并建立挂牌制度。
3、巷道支护应牢固，顶、帮背实，无高吊棚脚，倾斜巷有撑杆，使巷道有较强的抗水流冲击能力。
4、探放水地点必须安设电话和报警装置。
5、必须向受水威胁地区的施工人员贯彻、交待报警信号及避灾路线。
6、探水巷道应加强出水征兆的观察，一旦发现异常应立即停止工作，及时处理。情况紧急时必须立即发出警报，撤出所有受水威胁地区的人员。
7、上山探水时，一般应双巷掘进。其中一条超前探水、汇水，另一条随后用来安全撤人。双巷间每隔30～50m掘一联络巷并设挡水半墙。
8、放水工作应尽量避免在雨季进行。
9、探放水人员必须按照批准的设计施工，未经审批单位允许，不得擅自改变设计。
乌拉素煤矿井下探放水设计
乌拉素煤炭有限责任公司
2009年9月26日
