山西蒲县宏源集团北峪煤业主斜井探放水设计方案
根据《煤矿安全规程》和《煤矿防治水规定》的有关要求，严格执行“预测预报、~k&'.&p有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水及防、堵、疏、排、截的综合治理措施，进一步规范我矿防治水工作，有效防治我矿水害事故发生，确保该工程安全施工，特制定本设计方案，具体如下：
一、成立防治水机构：
二、井田水文地质概况：
1)井田地表河流：
地表水汇集于井田南部边界北峪沟河，北峪沟河往西汇入昕水河，昕水河往西至大宁县古镇村汇入黄河，井田属黄河流域昕水河水系，井田内各沟谷基本常年无水，遇雨亦一泻而去，雨停后沟干或为细流，属季节性溪流。本井田主斜井、副斜井、副立井口标高均高于所处地段的最高洪水位线。无洪水灌井威胁。
2)、该工程含水层：
工程含水层自下而上有：
1、太原组石灰岩(k4、k3、k2)岩溶裂隙含水层
主要由k2、k3、k4三层石灰岩组成，k2灰岩平均厚度4.30m，岩石致密坚硬，k3灰岩平均厚度2.30m，k4灰岩平均厚度1.70m，k3、k4灰岩裂隙多由方解石脉充填，裂隙不发育，钻孔冲洗液消耗量不大。根据乔家湾详查3503号水文孔抽水试验资料，水位标高为1202.84m，单位涌水量为0.376l/s.m，渗透系数为0.01074—0.0119m/d，水质类型为hco—ca型水，根据简易水文观测及抽水试验表明含水层富水性较强。
2、山西组(k7)砂岩含水层
k7砂岩岩性以细粒砂岩为主，常相变为粉砂岩，裂隙不发育。根据东河煤矿d4水文孔抽水试验资料，水位标高为1399.92m，单位涌水量为0.0017l/s.m，渗透系数为0.01m/d，水质类型为hco3—na型水，矿化度为0.84g/l，属富水性弱的裂隙含水层。
3、下石盒子组(k9、k8)砂岩裂隙含水层
砂岩含水层位于2号煤层以上，k8为煤层直接充水含水层，岩性为灰白色、灰绿色、黄绿色厚层状石英长石砂岩，多为钙质胶结，裂隙稍发育，根据乔家湾详查3503号水文孔抽水试验资料，水位标高为1135.20m，单位涌水量为0.0079l/s.m，渗透系数为0.00723m/d，水质类型为hco3-na+型水，矿化度为0.58g/l，属富水性弱的裂隙含水层。k9砂岩含水层位于k8砂岩以上50米左右。含水特征与k8相似，西北端出现了4.42l/s的泉，全区钻液消耗量一般0.10—0.60m3/h，个别钻孔(503号孔)处于风氧化带内出现15m3/h的全漏。在901号孔k9—k8砂岩段抽水试验单位涌水量只有0.0097m3/h，水位标高1238.09m，因此，属较弱裂隙含水层。
4、上石盒子组底部(k10砂岩)裂隙含水层
砂岩含水层较稳定，在中、北部广泛出露，厚0.50—21.83m，平均厚4.72m。岩性为灰色、灰白色、黄绿色中粗粒石英长石砂岩，底部含小砾石。埋藏浅时，风化裂隙及节理发育。区内出露泉水较多，流量一般小于0.5l/s，个别达到0.7l/s，钻液消耗量一般在0.10—0.60m3/h，只有902号孔达到1.8 m3/h。因此，含水层为较弱裂隙含水层。
5、第四系砂砾层孔隙潜水含水层
分布于山间河谷及沟谷地带，主要由砂质粘土、粘土、砂砾石层组成，厚10.5m，赋存孔隙水、富水性受季节影响明显，总体上富水性较弱，仅做一般生活用水。据东河民井1号井提水试验得知，涌水量为1.35l/s，单位涌水量1.96l/s.m，涌透系数19.77m/d，据油房村东2号井，单位涌水量0.75l/s.m。
3)、隔水岩层：
1、下石盒子组泥岩、粉砂岩隔水层(k10砂岩底至k8砂岩顶)
隔水层主要由泥岩、粉砂岩夹有砂岩而组成，其间夹有裂隙不发育或稍发育的中粒砂岩，厚度变化大，一般厚90m左右，致密岩层对地表水及潜水起隔水作用。
2、太原组上部泥岩、粉砂岩隔水层(2号煤下至k4石灰岩顶)
隔水层由泥岩、粉砂岩夹有细粒砂岩组成，层位稳定，一般厚25m左右，在无断层贯通情况下，太原组石灰岩溶隙将不会影响上组煤的开采。
三、主斜井水文情况：
本工程的主要含水层为k2至k10砂岩含水层和第四系砂砾层孔隙潜水含水层。据现斜井揭露水文情况分析，该工程在180米至210米处存在潜水含水层淋水。根据本矿井开采2号煤层资料分析，我矿主要充水来源为砂岩含水层水和地表裂隙水。
四、主斜井水害及防治措施：
主斜井主要水害：
据本矿水文资料分析，该工程主要水害为k2至k10含水层、第四系砂砾层孔隙潜水含水层，各含水层涌水量都不大，与季节性有关，对该工程水害影响不大。
主斜井水害防治措施：
1、井口要建在历年最高洪水位线以上，并在井口四周建好防洪堤坝及水流通道。
2、加强对主斜井的探放水管理及实施工作。
3、在施工前必须做到“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采” 的原则，采取防、堵、疏、排、截的综合治理措施。
4、结合矿井现有的地质资料，加强对该工程段水文情况的观测和分析，以防构造引起地下水的沟通而引起水害事故。
五、排放水设施、设备布置安装：
排水设施：探放水地点要挖设容积不小于20m3临时水仓一个，由临时仓直接排至地面排水沟，确保该工程的涌水及时排除。
排水设备：配备bqw-150-25-11排水泵三台(备用一台)，使用3寸消防软管与排水管路联接，排至地面排水沟。
六、钻探设备及型号：
使用钻机型号：zyj—380/210液压架柱式回钻机1台。
钻具配备：bz14/10—78/13—zy型液压辅助泵站1台，ф55mm钻杆200m，合金钻头6个及钻具2套。
七、探放水钻孔的设计布置及警戒线的确定：
1、水钻孔直径与数目布置
钻孔呈扇形放射状布置于巷道前方，开口孔径55mm，每次探水沿掘进方向布置钻孔3个，呈扇面形，中孔方位为迎头正前方向，左右斜孔与中孔的夹角分别为6?。中孔距离为200m，左右斜孔的距离均为201m m。按探200m掘170m的方式交替进行，留足30m的探水超前距。(附图)
2、探水钻孔超前距、帮距：
超前距离：探水钻孔深度为200m，探水钻孔终孔位置始终超前掘进工作面的距离采用30米
超前距离的计算：
a=0.5a l ×(3p/kp)1/2
式中：a ------超前距离(m)
l-----巷道的跨度(宽或高，取其最大者)m
p------水头压力(mpa)
kp-----煤的抗张强度(mpa)
a-----安全系数，一般取2～5;本设计取4。
a=0.5×4×3.3×(3×30/10)1/2
=0.5×4×3.3×3=29.7(m)，
a(实)>29.7m
据此，超前距取30米，帮距取20米。
允许掘进距离：经探水证实无水害威胁，可安全掘进的距离：探水中心钻孔深度(或3个钻孔的最小平距)减去30米。
帮距：为使巷道两帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距离，根据相关技术人员进行合理设计布置的最外侧探水钻孔所控制的范围与巷道帮的距离取20米。
警戒线：沿探水线终孔位置外推30米。
附：探放水布置图
八、钻孔孔位、方向的现场确定要求：
每次钻探前，必须由地测科人员现场根据设计，标定钻孔孔位，并给定方位、坡度，钻探人员根据给定方位进行钻进。
九、探放水前的准备工作
1、在组织施工前，要求施工单位将打钻所需的材料及工具，设备准备到位，不能因为准备工作的原因而影响施工。
2、在运输探水钻钻机等大件设备的过程中，运输人员应轻拿轻放，避免设备因受力碰撞而受损。
3、钻机及其附属设施及各部件间连接要牢固可靠，并在每次使用前检查，确保施工的安全。
4、每次开钻前，检查钻杆接头的牢固情况，严防脱钻事故的发生;钻杆要达到不堵塞、不弯曲、丝口不磨损。
5、在组织施工前，要求施工人员对钻机附近10米范围内的巷道支护进行检查，发现巷道支护受损的及时处理并加强支护，并打好立柱和挡板。
6、保持钻场有足够的安全空间，便于施工。
7、在巷道低洼处非人行侧及时挖好水仓，清理好临时水沟，确保排水畅通无阻。
8、将3寸的排水管随掘进向前延接，迎头20米范围使用软管。
9、在打钻地点附近安设专用电话及报警装置，并保证随时与调度室联系。
10、技术人员和防探放水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水钻孔位置、方位，深度以及钻孔数目。
11、带班矿领导和当班安全员、瓦斯员必须在探放水地点监督安全和随时检查空气成分。如果瓦斯浓度达到1%或其他有害气体浓度超过《煤矿安全规程》第一百条规定时，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，及时处理。
十、钻探施工技术要求：
1、钻进时应准确判别煤、岩厚度并记录深度。一般每钻进10m或更换钻具时，测量一次钻杆并核实孔深。终孔前在复核一次，如有可能应进行孔斜测量。
2、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。并要立即向矿调度室汇报，及时采取措施，进行处理。
3、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，进行处理。
4、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)壁突鼓出的措施。背紧工作面，在拦板外设顶柱或木垛，必要时还应在顶、底板坚固地点砌筑防水墙，之后方可防水。
5、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1m，以上。
6、在钻探过程中，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门交替控制钻杆，使其慢慢第顶出空口，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实验。孔内无水时应选择一个孔进行压水实验，检验断层隔水性能，压力一般应略大于断层承受的静水压力。
十一、探放钻孔孔口的安全装置：
探放水钻孔安设孔口安全装置。孔口安全装置由孔口管、泄水测压三通、孔口水门和钻杆逆止阀等。
1、选择煤岩层坚硬完整地段开孔，孔口采用φ110mm钻头,钻进5m后,将孔内冲洗干净。使用注浆泵将孔口管周围与孔壁间充满水泥浆。待孔口管周围水泥浆凝固后，采用φ55mm钻头钻孔.
2、钻孔5-8m后必须对孔口管进耐压试验。实验压力应大于2mpa,并稳定30min后，孔口管周围不漏水时，方可钻进。
3、孔口管插入孔内长度为4.5m。
4、节理裂隙发育，岩石松软或破碎，无条件另选放水地点是时，应注浆加固后，再安设孔口管。
5、探放水过程中要收集放水时的水量、水压等资料时，在孔口管上安装水压表、水门(阀门)和汇水短管等。
6、在高压水喷出条件下继续钻进时，斜孔应使用孔口防喷逆止阀，倾角50°-90°的钻孔可使用“防喷接头”，上下钻可用“孔口反压装置”。
7、探得水压高于2mpa、水量大于60m3/h,需长期保留时，孔口应使用双水门备用。
十二、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，决定是注浆堵水还是放水。控制放水孔的流量或调整排水能力，并清理水仓、水沟等。
2、煤层顶板有含水层和水体存在时，应当观测“三带”发育高度。当导水裂隙带范围内的含水层或老空积水影响安全开采时，必须超前探放水并建立疏排水系统。
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。
5、实施放水前，应将临时水仓和主水仓存水排完，检查各水泵的完好情况，发现和隐患及时排除。
6、掘进头临时排水泵处，除司泵工外、电钳工外、还应设置有瓦斯员和安全员两人组成的监护小组，发现涌水大于排水量时，及时停电撤人，发出警报，并报告调度室。
十三、探放水安全措施：
1、钻机运输、安装的安全措施
(1)、运输、安装钻机人员，要互相配合好，防止钻机反倒伤人和挤伤手脚事故发生。
(2)、钻场在稳钻前，应清理浮煤。钻场巷道支护要符合质量要求，禁止有空帮、空顶现象。钻机要稳牢、稳平，底座垫上底木梁，钻机稳固在底木梁上，四角要打好四根立柱，并用铁丝联在一起。将钻机稳定牢固后，方准开钻。
(3)、钻具应统一放在钻场内，禁止在巷道内乱放。
2、钻机操作的安全措施
(1)、钻工上岗前，必须经过培训，掌握该探放水设计、钻探操作规程并持证上岗。
(2)、钻孔必须严格按设计的方位、角度、深度施工，严禁私自变更钻孔参数。
(3)、钻孔施工期间，必须有专职瓦斯检查员随时检查钻孔、钻场瓦斯，若瓦斯达到1%，应立即通知停钻撤人。
(4)、操作钻机人员，要由班组长或有经验的工人担任，另一人跟前监护。钻机操作按钮，应设在距司机工作处不超过0.5m的地方，确保能及时停送电。
(5)、每班开钻前，钻机要先试正、反转。钻机开始运转后，任何人不准触摸钻杆及机器旋转部位，防止钻机绞人。
(6)、操作钻机要严格执行操作规程。在钻进中，掌握好钻进速度，压力要适当，注意孔内水循环，禁止干钻，避免损坏钻机和发生卡钻事故。
(7)、打钻过程中，要严格执行现场交接班制度。现场交清孔内情况和钻机运转情况。
(8)、钻孔透水后，要详细观察和记录水情变化。起钻时，工作人员禁止站在钻杆的正后方向。钻杆全部起出后，立即关闭阀门，并向调度室汇报透水情况。
(9)、打钻出水后，若水量较大，威胁到巷道内人员安全时，要通知巷道内所有人员和受威胁的其他人员，一并撤出，并迅速向调度室汇报。
十四、通风方式及瓦斯检查制度：
1、通风方式及要求
采用fbd№5/2×7.5kw型局扇压入式通风，局扇配2台，功率15kw, 一台使用，一台备用。供风距离为800m。采用直径φ500mm阻燃柔性抗静电风筒。
1)风筒吊挂要平直整齐，出风口到工作面距离不大于5m 。
2)工作面风速要控制在0.25-4m/s之间，风筒出风口风量达到规定，风机安装在主运输巷，距回风口不小于10m，保证不发生循环风。
2、瓦斯检查制度
瓦斯员必须按瓦斯巡回检查图表规定的时间和次数检查瓦斯，每班检查次数不少于2次，严禁空班、漏检、虚报、瞒报。并符合下列规定：
1)、工作面及其风流中，电动机或其开关安设地点附近20m内风流中瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理;
2)、工作面有局部瓦斯积聚时，附近20m内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理.对因瓦斯浓度超过规定被切断电源的电气设备，必须在瓦斯浓度降到1%以下时，方可启动。
3)、工作面风流二氧化碳浓度达到1.5%时，必须停止工作，撤出人员查明原因，制定措施，进行处理。
4)、局部通风机因故停止运转，在恢复通风前，必须由专职瓦斯检查员检查瓦斯，只有停风区中最高瓦斯浓度不超过1%和最高二氧化碳浓度不超过1.5%;且局部通风机及其开关附近10m内风流瓦斯浓度都不超过0.5%时，方可由指定人员启动局部通风机恢复正常通风。停风区中瓦斯浓度超过1%或二氧化碳浓度超过1.5%，最高瓦斯浓度和二氧化碳浓度不超过3%时，必须采取安全措施，控制风流排放瓦斯;停风区中瓦斯浓度或二氧化碳浓度超过3%时，必须制定安全排瓦斯措施，报矿技术负责人批准。
十五、其它安全注意事项：
1、加强钻场附近的支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和挡板。
2、清理巷道，挖好排水沟，接设好排水管路，安设好排水设备，并且长期进行检修。
3、在打钻地点或附近安设专用电话。
4、测量人员和探水人员按设计确定探水孔的位置、方位、角度和深度。
5、检查钻具、工具、抢险物资等必须齐全完好，做好各种记录。
6、现场探放水人员必须配备自救器，并随身携带。
7、探放水地点必须有足够的新鲜风量。
8、打钻时，钻杆后方严禁站人。
9、钻孔中水量增大或有气体溢出时，要立即停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人立即向调度室汇报。如果情况危及安全时，必须立即切断电源，撤出所有受水威胁地区的人员，然后采取措施进行处理。