探放水设计包含以下方面:
探水起点的确定:为了确保采掘工作和人生安全,将水淹区的积水范围、水位标高、积水量等资料填绘在采掘工程图上,经过分析划出三条界线。
①积水线:积水边界线(小窑采空区范围),其深部界线应根据小窑或老空的最深下山划定。
②探水线:根据积水区的位置、范围、地质及水文地质条件及其资料可靠程度、采空区和巷道受矿山压力破坏情况等因素确定,具体规定如下:
对采掘工作造成的老空、老巷、硐室等积水区,如边界准确,水压不超过1MPa时(本矿小窑开采深度小)探水线至积水区的最小距离:煤层中不得小于30m,岩层中小于20m。对虽有图纸资料,但不能确定积水区边界位置的积水区,探水线至推断积水区边界的最小距离不得小于60m。对没有图纸资料可查的小窑,必须坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则,同时坚持“有疑必停”,防止发生透水事故。掘进巷道附近有断层或陷落柱时,探水线至最大摆动范围预计煤柱线时的最小距离不得小于60m。石门揭开含水层前,探水线至含水层的最小距离不得小于20m。
③警戒线:
沿探水线外推50-150m(在上山掘进时指倾斜距离)即为警戒线。
二、采掘工作面遇下列情况之一时,必须确定探水线进行探水
1、接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时,井巷出水点的位置及其水量、有积水的的井巷及采空区积水范围、标高和积水量,必须绘制在采掘工程平面图上。在水淹区域应标出探水线位置。采掘到探水线位置时,必须探水前进。
2、有与溶洞、含水层及与之有水力联系的导水层、裂隙(带)、陷落柱时必须查出其位置,并按规定留设防水煤柱。巷道必须穿过上述构造时,必须探水前进。如果前方有水,应超前预注浆封堵加固,也可采取其它防治措施。
3、打开隔离煤柱前必须探放水。
4、接近有水的采煤工作面时必须探放水。
5、接近未封闭又可能突水的钻孔时必须探放水。
6、煤层顶板的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。
7、采、掘工程接近其它可能突水段时必须探放水。
区内有采煤历史。长期以来,一些地方小煤窑分布于可采煤层露头附近,形成的采空区较多。但其开采深度较浅。由于地质资料没有准确提供小煤窑及老空区开采深度和范围,因此无法确定小煤窑积水探水线的位置。所以在工作中一定要收集有关资料,确定小煤窑积水位置,以防开采浅部煤层时和小窑、老窑穿透而产生透水事故。
三、探放水注意事项
1、进行探放水施工作业前,矿技术负责人必须结合探水巷道的实际,另行编制安全技术措施,明确探放水作业人员一旦面临突水威胁时的避灾路线。
2、进行探放水施工作业前,必须提前撤出可能受探水作业地点突水威胁的其它采掘工作面和其它工作地点的所有人员。
3、安装钻机探水前,要遵守下列规定:
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拦板。
②清理巷道、挖好排水沟。探水钻孔位于巷道低洼处时,必须配备与探放水量相适应的排水设备。
③在打钻孔地点或附近安设专用电话。
④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、方位、角度、深度以及钻孔数目。
4、预计水压较大的地区,探水钻进之前,必须安好孔口管和控制闸阀,进行耐压试验,达到设计承受的水压后,方可继续钻进。特别危险的地区,应有躲避场所,并规定避灾路线。
5、钻孔水压过大时,采用反压和有防喷装置的方法钻进,并有防止孔口管和煤(岩)避突然鼓出的措施。
6、钻进时,发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大,以及有顶钻等异常状况时,必须停止钻进,但不得拔出钻杆,现场负责人应立即向调度室报告,并派人监测水情。如果发现情况危急时,必须立即撤出所有受水威胁的人员,然后采取措施,进行处理。
7、探放老空水或采空区积水前,首先要分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压。老空积水高于探放水点位置时,只准用钻机探放水。探放水孔必须打中老空水体,并要监视放水全过程,核对放水量,直到老空水放完为止。钻孔接近老空,预计可能有瓦斯或其它有害气体涌出时,必须有瓦斯检查员或矿山救护队员在现场值班,检查空气成分。如果瓦斯或其它有害气体浓度超过规程规定时,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。
8、钻孔放水前,必须估计积水量,根据矿井排水能力和水仓容量,控制放水流量;放水时,必须设专人监测钻孔出水情况,测定水量、水压,做好记录。若水量突然变化,必须及时处理,并立即报告矿调度室。
9、排除上山的积水以及恢复被淹井巷前,必须有矿山救护队检查水面上的空气成分,发现有害气体,必须及时处理。排水过程中,有害气体有突然涌出的可能,必须制定安全措施。
第五章 采掘工程所采取的防治水措施
1、定期收集、调查和核对相邻煤矿和废弃的老窑情况,并在井上、下对照图上标出其位置、开采范围、开采年限、积水情况等。
2、针对主要含水层(段)建立地下水动态观测系统,进行地下水动态观测、水害预报,并制定相应的“探、防、堵、截、排”综合防治措施。
3、井巷在掘进过程中必须边探边掘,掌握前方及上方采空区的水文情况,若发现有水患时,应及时采取措施,待确定安全后再向前掘进,并将出水点位置标于井上下对照图或采掘工程图上。井巷揭露的主要出水点或地段,必须进行水温、水量、水质等地下水动态和松散含水层涌水含砂量综合观测和分析,防止滞后突水。
4、在采掘工作面或其他地点发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时,必须停止作业,采取措施,立即报告矿调度室,发出警报,撤出所有受水威胁地点的人员。
5、井下和地面排水设施保证完好,井下水沟要及时进行清理,每年雨季前对矿井防治水工作进行一次全面检查,成立防洪抢险队伍,并储备足够的防洪抢险物资。
6、应加强对地面小窑、老窑的调查并标注在实测的采掘工程图中,划定其探放水红线,在接近探放水线时,必须采取探放水措施。
7、必须先查清矿区及其附近地面水流系统的汇水、渗漏情况,掌握当地历年降水量和最高洪水水位资料,建立疏水、防水和排水系统。
8、工业场地内建筑物,必须修筑防洪沟渠或采取其它防、排水措施。
9、鉴于井口附近及塌陷区内的地表水体有可能溃入井下,因此,应遵守下列规定:
(1)严禁开采煤层露头线的防水煤柱。
(2)容易积水的地点应修筑沟渠排泄积水。修筑沟渠时,应避开露头、裂隙和导水岩层,特别是低洼地点不能修筑沟渠排水时,应填平压实,防止积水进入井下。
(3)排到地面的矿井水,必须妥善处理,避免再次渗入井下。
(4)对漏水的排洪沟,应及时堵漏,地面裂缝和塌陷必须填塞,填塞工作必须有安全措施,防止人员陷入塌陷坑内。
第六章 疏干开采和带压开采
煤层(组)顶板导水裂隙带范围内分布有富含水层,必须进行疏干开采。冒落带与导水裂隙带最大高度可根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中的有关公式计算和现场实测等方法综合确定。被松散富含水层所覆盖、浅埋缓倾斜煤层,需要疏干开采时,应进行专门水文地质勘探或补充勘探,查明水文地质条件,并根据勘探评价成果确定疏干地段、制定疏干方案,由煤矿总工师审批执行。
疏干开采半固结或较松散的含水第三系煤层时,采前应着重解决如下问题:
1、查明流砂层的埋藏分布条件,研究其相变及成因类型。
2、查明流砂层的富水性、水理性,预计涌水量和预测可疏干性,建立动态观测网,观测疏干速度和疏干半径。
3、在疏干开采试验中,应观测研究导水裂隙带发育高度、水砂分离方法、跑砂休止角、巷道开口时溃水溃砂的最小垂直距离、钻孔超前探放水安全距离等。
4、研究对溃水、溃砂引起地面塌陷的预测及处理方法。
若煤层顶板受开采破坏后,其导水裂隙带波及范围内存在强含水层(体)时,掘进、回采前必须对含水层采取超前疏干措施。要进行专门水文地质勘探和试验,并编制疏干方案,选定疏干方式和方法,综合评价疏干开采条件和技术经济合理性。疏干方案由煤矿总工程师审定。
在矿井疏干开采过程中,应进行定性、定量分析,可应用“三图-双预测法”进行顶板水害分区评价和预测。有条件的矿井可应用数值模拟技术,进行冒裂带发育高度、疏干水量和地下水流场变化的模拟和预测。
承压含水层与开采煤层之间的隔水层能承受的水头值大于实际水头值时,开采后隔水层不易被破坏,煤层底板水突然涌出可能性小,可以进行“带水压开采”,但必须制定安全措施,由煤矿总工程师审批。
承压含水层与开采煤层之间的隔水层厚度,能承受的水头值小于实际水头值进行开采前,必须遵守下列规定:
1、采取疏水降压的方法,把承压含水层的水头值降到隔水层能允许的安全水头值以下,并制订安全措施,由煤矿总工程师批准;总结适合本矿区(井)的安全水头值,指导安全生产。
2、承压含水层的集中补给边界已经基本查清,可预先进行帷幕注浆,截断水源,然后疏水降压开采。
3、承压含水层的补给水源充沛,不具备疏水降压和帷幕注浆的条件时,可酌情采用局部注浆加固底板隔水层和改造含水层为弱含水层的方法,但必须编制专门的设计,在有充分防范措施的条件下进行试采,并制订专门的防止淹井措施。专门设计由煤矿总工程师批准。