60101及100101工作面上覆含水異常區(qū)探放水技術(shù)方案

　　60101及100101工作面上覆含水異常區(qū)探放水技術(shù)方案

　　一、概況

　　60101采煤工作面位于601采區(qū)西部，距6號(hào)煤層回風(fēng)大巷320m,長(zhǎng)度1050m,寬為180m,運(yùn)輸順槽高程855～870m,回風(fēng)順槽高程865～880m,走向方位角346°,煤層傾角0～3°，6號(hào)煤平均煤厚1.4米。

　　100101采煤工作面位于1001采區(qū)西部與60101工作面重疊布置，長(zhǎng)同60101工作面，寬為150m，兩順槽各內(nèi)縮15m，運(yùn)輸順槽高程812.1～825.6m,回風(fēng)順槽高程825.5～834.1m,走向、傾向基本同于6號(hào)煤層，10號(hào)煤平均煤厚為6.9米。頂板為石灰?guī)r，含巖溶裂隙水。

　　地面相對(duì)位置為大七公路西側(cè),多為黃土卯梁和溝谷,高程在975～1047m之間，無(wú)地表水體和河流。

　　二、地質(zhì)及水文地質(zhì)狀況

　　1、地層

　　本區(qū)屬華北型石炭二迭系煤田，區(qū)內(nèi)地層由新到老分別為：第四系(Q)、上第三系(N)二疊系(P)、石炭系(C)和陶奧系(O)。

　　10號(hào)煤底板距陶奧系石灰?guī)r平均厚55、5m,含煤巖系屬石炭系上統(tǒng)太原組，距6號(hào)煤層40左右，多為石灰?guī)r，間有泥巖和砂泥巖。6號(hào)煤以上為二疊系下統(tǒng)山西組，至4號(hào)煤層間距約30m。

　　2、地質(zhì)采礦條件

　　100101采煤工作面長(zhǎng)1050m,寬150m,傾角0～3°之間，個(gè)別地段為-3°左右，煤層走向大致為330～340°，傾向240～250°，傾角3～6°，煤厚平均6、9m,直接頂為石灰?guī)r，厚度16m以上，含巖溶裂隙水，底板為泥巖，含泥質(zhì)、粘土質(zhì)等。

　　60101工作面位于100101工作面之上，寬度180m,其他產(chǎn)狀相同，煤厚平均1.4m左右，直接頂為3.5m左右泥巖，地板也為灰黑色泥巖。

　　其中石炭系上統(tǒng)太原組6號(hào)煤以上厚度11.91-18.60m，平均15.26m，由灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、灰色細(xì)砂巖、青灰色石灰?guī)r等組成;二疊系下統(tǒng)山西組4號(hào)煤以下厚度15.34m-24.05m,平均19.70m,由灰色泥巖和5號(hào)煤等組成。本孔施工地點(diǎn)位于6號(hào)煤層層位，開(kāi)孔層位為6號(hào)煤層頂板泥巖，鉆進(jìn)至4號(hào)煤層底板灰黑色砂巖互層，進(jìn)入異常區(qū)，將異常區(qū)積水排出即達(dá)到施工目的。本孔揭露層位為6、 4號(hào)煤之間的地層，平均厚度約34.96m，6號(hào)煤與10號(hào)煤之間分布有L1灰?guī)r、K2灰?guī)r及泥巖等，平均厚度37.4m。

　　3、地表水

　　本井田內(nèi)無(wú)常年性地表河流和其它水體，僅幾條較大溝谷在雨季有短暫洪水通過(guò)，西北轉(zhuǎn)南匯入三川河，三川河向西南排向黃河。

　　4、主要含水層

　　1、石炭系上統(tǒng)太原組灰?guī)r巖溶裂隙含水層

　　據(jù)井田南8.5KM的20號(hào)孔和0.2KM的12號(hào)孔及ZK3--1水文孔資料，太原組合水層主要為三層石灰?guī)r，從上到下為L(zhǎng)5.L4.L1，總厚約25.55M，灰?guī)r裂隙較發(fā)育，巖芯較破碎。鉆孔在灰?guī)r地層中，大部分出現(xiàn)孔漏的情況，含水層頂板埋深在86.43-279.40M，單井出水量大于1000t/d.單位涌水量12號(hào)孔為q=0.0047L/S.M,20號(hào)孔為0.207L/S.M,ZK3--1為0.00205L/S.M,滲透系數(shù)12號(hào)孔為0.0131M/d,20號(hào)孔為1.23m/d,水位標(biāo)高分別為929.44m和946.67m及921m。水質(zhì)類(lèi)型為HCO3-Ca·Ma·Na型，礦化度0.464g/L。

　　2、二疊系碎屑巖類(lèi)砂巖裂隙含水層

　　井田內(nèi)含水層無(wú)出露，含水層以細(xì)、中細(xì)砂巖為主，平均厚度17.9m。含水層裂隙不發(fā)育，富水性弱。頂板埋深為37.73-206.55米，單井涌水量小于10t/d。單位涌水量12號(hào)孔為q=0.0008L/sm，20號(hào)孔為0.22L/sm，滲透系數(shù)12號(hào)孔為0.0028m/d,20號(hào)孔為0.012m/d，水位標(biāo)高分別為955.62m和972.04m。水質(zhì)類(lèi)型為HCO3·SO-Ca·Mg·Na型，礦化度0.696g/L。該含水層不連續(xù)，富水性差。

　　3、第四系、上第三系孔系含水層

　　第四系中、上更新統(tǒng)出露高，補(bǔ)給條件差，含水層連續(xù)性差，基本屬透水不含水層。

　　全新統(tǒng)主要分布于井田溝谷中及北部邊緣，含水層以砂礫石層位主，厚度小，富水性也較弱。水質(zhì)屬HCO3·SO-Ca·Mg型，礦化度0.544g/L。

　　上第三系新統(tǒng)廣泛出露與井田溝谷中，含水層為砂礫巖，民井出水量10t/d。水質(zhì)屬HCO3-Na型，礦化度為0.347g/L。

　　5、主要隔水層

　　1、山西組隔水層

　　山西組5號(hào)煤以下至太原組L5灰?guī)r之間是以粘巖為主，砂、泥巖互層，厚度13m主要，連續(xù)穩(wěn)定，其中泥巖、粘土巖隔水性好，是良好的隔水層。

　　2、本溪組隔水層

　　本溪組平均厚35.33m,巖性主要為泥巖、鋁土巖、粉砂巖和砂巖，給組有時(shí)夾薄層石灰?guī)r或薄煤層，其中泥質(zhì)巖隔水性能好，在區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定，是良好的隔水層。

　　6、工作面水文地質(zhì)狀況

　　工作面范圍內(nèi)無(wú)含水?dāng)鄬雍拖萋渲簩拥装寰鄪W灰水較遠(yuǎn)且有隔水層，工作面標(biāo)高大于奧灰水靜止水位。

　　10號(hào)煤頂板石灰?guī)r為弱富水性，富水不均勻，掘進(jìn)時(shí)個(gè)別地段頂板上現(xiàn)淋水，但水量不大。

　　6號(hào)煤工作面頂、底板為泥巖，未出現(xiàn)有淋水等狀況。其上部4、5號(hào)煤有開(kāi)采，在該工作面上方部分地段有采空區(qū)積水，主要分布在工作面起始位置和距停采線(xiàn)200～500m范圍。

　　7、物探成果

　　根據(jù)中煤科工集團(tuán)西安研究院在100101工作面頂板及切眼北含水井下瞬變電磁物探成果分析在100101工作面頂板上0～100m范圍內(nèi)分布有4個(gè)異常區(qū)。

　　(1)1號(hào)異常區(qū)在100101工作面切眼退100～200m左右，在上40m范圍內(nèi)推斷可能是頂板灰?guī)r含水所致。

　　(2)2號(hào)異常區(qū)在工作面200～500m，,10煤上方80m范圍內(nèi)，推斷可能是4號(hào)煤層采空區(qū)積水。

　　(3)3號(hào)異常區(qū)在工作面停采線(xiàn)附近，10號(hào)煤上40、60、80m范圍內(nèi)均有異常，推斷可能是4、5號(hào)煤層開(kāi)采所致。

　　(4)4號(hào)異常區(qū)在切眼外60m，推斷可能是10號(hào)煤采空巷道影響。

　　為確保工作面的安全施工，堅(jiān)持“有疑必探，先探后掘”的原則，必須提前對(duì)工作面上方含水異常區(qū)進(jìn)行探放水。

　　三、探放水施工方案

　　經(jīng)分析，決定采用井下鉆孔探放，60101兩個(gè)順槽施工8個(gè)鉆場(chǎng)，10號(hào)兩順槽切眼外施工2個(gè)鉆場(chǎng)。

　　(一)、鉆孔布置方案

　　1號(hào)異常區(qū)：在100101工作面順槽距切眼100m處布置鉆場(chǎng)，每個(gè)鉆場(chǎng)設(shè)置2個(gè)鉆孔，從10號(hào)煤施工至6號(hào)煤層，主要是探放本異常區(qū)頂板石灰?guī)r巖溶水。

　　2號(hào)異常區(qū)：在60101兩個(gè)順槽內(nèi)布置鉆場(chǎng)，從6號(hào)煤施工仰角孔至4號(hào)煤層，兩順槽各部置4個(gè)鉆場(chǎng)，間距100m，每個(gè)鉆場(chǎng)布置3個(gè)鉆孔，1個(gè)對(duì)工作面外進(jìn)行探放，2個(gè)探放工作面內(nèi)異常區(qū)積水。

　　3號(hào)異常區(qū)：在6號(hào)煤回風(fēng)上山或回風(fēng)繞道內(nèi)布置鉆場(chǎng)，從6號(hào)煤鉆探施工至4號(hào)煤層，具體方案另定。

　　4號(hào)異常區(qū)在切眼60m以外，根據(jù)省專(zhuān)家分析其對(duì)開(kāi)采不會(huì)有影響，故不再對(duì)本異常區(qū)進(jìn)行探放水。

　　(二)、鉆孔結(jié)構(gòu)

　　1、 10號(hào)煤鉆孔：仰角35°，孔深70m,套管10m,Φ113mm孔徑55mm，下入Φ108mm，Φ65mm孔徑終孔至6號(hào)煤層。

　　2、 6號(hào)煤鉆孔：仰角35°，孔深70m,套管5m,Φ113mm孔徑55mm，下入Φ108mm孔口管5m，Φ65mm孔徑終孔至4號(hào)煤層。

　　四、鉆孔設(shè)計(jì)及技術(shù)要求

　　1、鉆機(jī)型號(hào)及其它材料：

　　(1)鉆機(jī)：ZLJ-650型鉆機(jī);

　　試壓泵：NBB250/50泥漿泵，作為注漿及試壓設(shè)備。

　　(2)其它材料：規(guī)格Φ108mm、厚壁4.5mm的地質(zhì)鋼管(最上一節(jié)焊接相應(yīng)法蘭盤(pán))備足三孔使用，Φ108mm閘閥(耐壓力>2.5MPa)3個(gè)。

　　2、施工設(shè)計(jì)

　　(1)鉆場(chǎng)施工

　　鉆場(chǎng)利用現(xiàn)有巷道，支護(hù)完好，無(wú)空頂、無(wú)懸矸、無(wú)離合頂，施工點(diǎn)里外各10m范圍內(nèi)無(wú)雜物，底板平整，無(wú)浮矸。要求鉆場(chǎng)高度不低于4.0m。

　　(3)套管固管

　　將套管下入孔內(nèi)規(guī)定的深度，將配制好的水泥漿(水泥用425#，水泥：水=2∶1)通過(guò)注漿泵注入孔內(nèi)，凝固48小時(shí)后做耐壓實(shí)驗(yàn)，待壓力達(dá)到2MPa時(shí)，調(diào)整泵量，保持壓力5min，若孔口管無(wú)松動(dòng)、管外無(wú)返水，則孔口管固管成功。

　　3、施工方法

　　(1)鉆孔測(cè)放

　　由礦技術(shù)人員按設(shè)計(jì)測(cè)放鉆孔方位及仰角，施工方嚴(yán)格按礦技術(shù)員測(cè)放鉆孔參數(shù)施工。

　　(2)用Φ113mm鉆頭鉆進(jìn)5.5m，下入Φ108mm套管不少于5m(第一節(jié)上部焊接相應(yīng)的法蘭盤(pán))，用泥漿泵將配制好的濃水泥漿(水泥標(biāo)號(hào)425#，水泥：水=2∶1)壓入孔內(nèi)，至管外返漿為止。待固管水泥凝固48小時(shí)后，用Φ65mm鉆頭掃孔，用注漿泵向孔內(nèi)壓水，做耐壓實(shí)驗(yàn)，待壓力達(dá)到2Mpa時(shí)，調(diào)整泵量，保持壓力5min，若孔口管無(wú)松動(dòng)、管外無(wú)返水，則孔口管固管成功;若孔口管松動(dòng)或管外返水，掃孔后重新固管，直至固管成功;重新注漿固管不成功時(shí)，起出孔口管，若孔口管無(wú)法起出，則封孔后重新開(kāi)孔。固管成功后用Φ65mm鉆頭無(wú)芯鉆進(jìn)穿過(guò)4#煤層。

　　1、6#運(yùn)輸順槽

　　第一鉆場(chǎng)：6#點(diǎn)前13.7m左幫處

　　1#孔方位286°，仰角35°，孔深70米

　　2#孔方位340°，仰角35°，孔深70米。

　　3#孔方位36°，仰角35°，孔深70米。

　　第二鉆場(chǎng)：8#點(diǎn)后10.7m左幫處

　　1#孔方位280°，仰角35°，孔深70米

　　2#孔方位40°，仰角35°，孔深70米。

　　3#孔方位110°，仰角35°，孔深70米。

　　第三鉆場(chǎng)：距第二鉆場(chǎng)100m

　　1#孔方位256°，仰角35°，孔深70米

　　2#孔方位40°，仰角35°，孔深70米。

　　3#孔方位110°，仰角35°，孔深70米。

　　第四鉆場(chǎng)：距第三鉆場(chǎng)100m

　　1#孔方位256°，仰角35°，孔深70米

　　2#孔方位200°，仰角35°，孔深70米。

　　3#孔方位130°，仰角35°，孔深70米。

　　2、6#回風(fēng)順槽

　　第一鉆場(chǎng)：7#點(diǎn)后4m

　　1#孔方位256°，仰角35°，孔深70米

　　2#孔方位326°，仰角35°，孔深70米。

　　3#孔方位36°，仰角35°，孔深70米。

　　第二鉆場(chǎng)：距第一鉆場(chǎng) 100m

　　1#孔方位256°，仰角35°，孔深70米

　　2#孔方位200°，仰角35°，孔深70米。

　　3#孔方位130°，仰角35°，孔深70米。

　　第三鉆場(chǎng)：距第二鉆場(chǎng)100m

　　1#孔方位256°，仰角35°，孔深70米

　　2#孔方位320°，仰角35°，孔深70米。

　　3#孔方位36°，仰角35°，孔深70米。

　　第四鉆場(chǎng)： 距第三鉆場(chǎng)100m

　　1#孔方位256°，仰角35°，孔深70米

　　2#孔方位200°，仰角35°，孔深70米。

　　3#孔方位130°，仰角35°，孔深70米。

　　10#運(yùn)輸順槽鉆場(chǎng)，13#點(diǎn)左幫

　　1#孔方位106°，仰角30°，孔深80米;

　　2#孔方位36°，仰角30°，孔深80米;

　　10#回風(fēng)順槽鉆場(chǎng)，15#點(diǎn)后10m

　　1#孔方位176°，仰角30°，孔深80米;

　　1#孔方位196°，仰角30°，孔深80米;

　　五、鉆探施工方案

　　由礦各相關(guān)部門(mén)配合探水隊(duì)施工，先施工60101運(yùn)輸順槽鉆孔，根據(jù)鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)順序依次施工。技術(shù)人員測(cè)量放水量，嚴(yán)格檢查記錄放水效果，確保積水疏放干凈。

　　六、安全技術(shù)措施

　　1、嚴(yán)格按規(guī)程和技術(shù)要求施工，施工地點(diǎn)建立掛牌制度。

　　2、檢 查 安 全 退 路 。即 避 災(zāi) 路 線(xiàn) 內(nèi) 不 許 有 礦 車(chē)、木 料、雜 物 等 阻塞，要時(shí)刻保證暢通無(wú)阻。打鉆地點(diǎn)或附近必須安設(shè)專(zhuān)用電話(huà)。

　　3、組織培訓(xùn)有關(guān)探放水人員學(xué)習(xí)了解探水鉆機(jī)的使用操作說(shuō)明，操作人員要勤保養(yǎng)鉆機(jī)，學(xué)習(xí)本工作面作業(yè)規(guī)程及探放水安全技術(shù)措施的規(guī)定。

　　4、注意檢查觀(guān)測(cè)安鉆場(chǎng)地周?chē)鏊髡?，頂板、巷道支護(hù)和通風(fēng)情況，安全情況好，方可安裝鉆機(jī)。

　　5、安裝探水鉆機(jī)必須平穩(wěn)牢固，按規(guī)定打牢立柱和欄板。開(kāi)機(jī)前要檢查鉆機(jī)是否平穩(wěn)牢固，各部緊固件有無(wú)松動(dòng)情況。檢查抱閘的松緊程度是否合適，送水器轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活，輸水膠管是否固定，以防止轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　6、安裝安全套管。在孔口設(shè)置安全閥門(mén)，控制水量，防止鉆眼被水沖刷擴(kuò)大，并測(cè)定水頭壓力，鉆機(jī)進(jìn)仰角超過(guò)25°時(shí)，不準(zhǔn)在套管下方操作，以免套管滑落傷人。

　　7、采用錨索錨桿將托板安裝在孔口煤壁上，必須安裝牢固，以避免高壓水頂出鉆桿、噴出碎石傷人。

　　8、 須有瓦斯檢查員檢查空氣成份，如果瓦斯或其他有害氣體濃度超過(guò)《 煤 礦 安 全 規(guī) 程》規(guī) 定 時(shí)，必 須 立 即 停 止 鉆 進(jìn)，切 斷 電 源，撤 出人員并上報(bào)調(diào)度室及時(shí)處理。

　　9、撤鉆時(shí)要準(zhǔn)備好木塞、麻袋等物，加固巷道道支護(hù)，疏通

　　清理好水溝、水倉(cāng)，配備好水泵等排水設(shè)施，不能使水積聚，并通知水泵房作好抽水準(zhǔn)備。

　　10、放水時(shí)要專(zhuān)人監(jiān)測(cè)出水變化情況，記錄放水量，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。

　　11、放水時(shí)若遇鉆孔不出水或水流大小不勻時(shí)，要小心謹(jǐn)慎

　　地用鉆桿通透堵眼雜物。

　　七、避災(zāi)路線(xiàn)

　　60101順槽工作面—6#運(yùn)輸上山—通風(fēng)行人巷--主斜井—地面

　　附： 1、60101順槽工作面探放水鉆孔布置示意圖。

　　2、100101工作面頂板瞬變電磁電阻率異常圖。

　　3、避災(zāi)路線(xiàn)圖

　　王家莊煤業(yè)有公司

　　2013年8月25日