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1、,煤矿井下探放水基础知识培训,振兴天原煤业有限责任公司李卫东,探放水工作的意义,矿井水害是仅次于瓦斯的煤矿第二大灾害。探放水是煤矿防止水灾事故的重要环节，因此，进行探放水地质研究，降低矿井水害对实现煤矿安全生产，有着重要的现实意义。,王家岭透水事故分析,事故案例,时间：2010年3月28日14时30分许事故单位：华晋焦煤有限责任公司王家岭煤矿地点：山西省乡宁县和河津市境内人员：事故发生时井下261人作业，108人升井，153人被困，其中115人获救，38人遇难。透水水源：老空水,原因：没有严格执行煤矿防治水规定，水文地质情况未查清，没有严格执行“先探后掘、有疑必探”的规定，劳动组织管理混乱，安
2、全培训不到位。为了赶工期、赶进度，当班安排14个掘进队同时作业，作业人员过度集中，且领导干部带班制度不落实；施工安全措施不落实；隐患排查治理不力，特别是2010年3月份以来该工作面回风巷多次发现巷道积水，但一直未能采取有效措施消除隐患。所有这些，都暴露出该企业安全生产责任不落实、安全管理不严格、隐患排查治理不认真等突出问题。这是一起明显的责任事故，是一起不该发生的、完全可以避免的事故。事故搜救耗资超过1亿元。,第一章 井下探放水的相关规定,探放水包括探水和放水两个方面。探水是指采矿过程中用超前勘探方法，查明采掘工作面顶底板、侧帮和前方等水体的具体空间位置和状况等，其目的是为了有效地防治矿井水做
3、好必要的准备。放水是指为了预防水害事故，在探明水的情况后采取钻孔等安全方法将水体放出。,一、煤矿安全规程对井下探放水做了如下规定：,（1）矿井必须作好水害分析预报和充水条件分析，坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的防治水原则。（2）采掘工作面遇到下列情况之一时，必须确定探水线进行探水：（一）接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时。（二）接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时。（三）打开隔离煤柱放水时。,（四）接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通 的断层破碎带时。（五）接近有出水可能的钻孔时。（六）接近有水的灌浆区时。（七）接近其他可能出水地区时。（3）煤系底部有强承压含
4、水层并有突水危险的工作面，在开采前，必须编制探放水设计，明确安全措施。,（4）安装钻机探水前，必须遵守下列规定：（一）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拦板。（二）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。（三）在打钻地点或附近安设专用电话。（四）测量人员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）安装钻机探水前，必须遵守下列规定：（一）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拦板。（二）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
5、备。（三）在打钻地点或附近安设专用电话。（四）测量人员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。,（5）预计水压较大的地区，探水钻进之前，必须先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，方准继续钻进。（6）钻孔内水压过大时，应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）壁突然鼓出的措施。（7）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，以及有顶钻等异状时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人员应立即向矿调度室报告，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地区的人员，然后采取措施，
6、进行处理。,（8）探放老空水前，首先要分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压。老空积水区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他有害气体涌出时，必须有瓦斯检查工或矿山救护队员在现场值班，检查空气成分。如果瓦斯或其他有害气体浓度超过本规程规定时，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。,（9）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
7、矿调度室。（10）排除井筒和下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，如有被水封住的有害气体突然涌出的可能，必须制定安全措施。,二、矿井探放水制度,一、必须坚持“有疑必探，先探后掘”的探放水原则。在有水害威胁的区域进行采掘工作，都要坚持超前钻探。二、矿井进行新采区开拓或掘进新工作面时，必须提前论证是否需要进行探放水，对需要进行探放水的要进行探放水设计。探放水设计要符合相关的要求，并经研究批准后方可进行施工。三、探放水工作要严格按设计进行施工。对发现的新问题重新制定措施，并经全体审批人员重新审核，方可执行。四、探放水前，所有参加人
8、员必须熟知必要的安全措施和避灾路线。一旦发现异常，迅速按避灾路线撤出。,五、探水设备在进行探放水时，必须进行检修，以确保其完好。所有必要的设备必须准备齐全。六、瓦检人员在开始进行探放水作业时，必须检查该处的有害气体，不超限时，方可进行作业。并在探放水时随时进行检查。七、探放水时，所有可能受水害危胁的人员必须撤出。,三、井下探放水管理规定,一）、井下探放水原则1、地测部门根据生产计划做好水害分析预报，在巷道掘进到达探水位置前15天，地测部门发放探水通知单或探放水设计，施工单位接到通知后要编制专门的探放水措施。2、在受水威胁的地区，必须坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的原则。3、在接
9、近水害威胁或积水区时，施工单位做好超前探放水工作，防止溃水造成事故。4、在下列情况下必须进行超前探水：采掘工作面接近采空区积水时；巷道接近含水断层、陷落柱时；采掘工作面接近未封闭或封闭不良导水钻孔时；采掘工作面有明显出水征兆时。5、当生产安全受到水害威胁而又未采取探放水安全措施时，地测部门有权责令施工单位停止施工。,四、探放水的类型、范围的确定,1、探放老空水由最低点探放老空水时，在采掘工程平面图上标明积水区边界及其最低点的具体位置和积水外缘标高。积水边界距放水线距离不小于20m。积水边界外推60m作为警戒线。工作面进入警戒线后，必须超前探水；到达放水线后，停止掘进，进行打钻放水，在确认积水已
10、被放完后才允许继续掘进。巷道由高向低掘进，与老空积水区平行，探上部采面老空水，探水钻孔布置应根据煤柱厚度严格控制老空水头降低高度，严格执行打超前探眼，边探边掘。2、探放断层水井巷通过导水或可能导水断层前必须超前探水，探水线至断层交面线的最小距离不得小于20m，陷落柱探水线不小于60m。3探放钻孔水对封闭不良的钻孔，在距钻孔20m应采取超前探水或其他防范措施。,五、探放水工程设计,1、探放水钻孔布置原则：探老空水探水钻孔应成组布设，并在平面图上呈扇形。钻孔终孔位置以满足平距3m为准，厚煤层内各钻孔终孔的垂距不得超过1.5m。探放断层水的钻孔，必须沿掘进方向的前方及下方布置，底板方向的钻孔不得少于
11、2个，探水钻孔终孔直径一般不得大于58mm。探放大范围老空水或由最低点探放老空水时，探水钻机必须具有孔口控水装置，孔口管安装方法具体操作时要依水压大小和煤柱而定。孔口管外侧要安装阀门和测压表。当巷道由高向低掘进，与老空积水区平行时，可用长钎子边探边掘，打超前探眼，逐步探放降低水压，消除上部老空水水害。老塘老硐被疏干后的残存积水体，可用长钻杆边探边掘，探3m，掘进1m。,2、探放水工程设计的编制内容。探放水地区的积水范围、积水量和水压，并规定探水线。探放水地区的地质及水文地质情况。探水巷道的布置、断面规格、支护形式、坡度和施工工序。说明探水钻孔的超前距。说明探水钻孔布置原则、个数、方向、倾角和孔
12、径。提出符合煤矿安全规程和煤矿防治水规定的技术和安全措施。附必备图纸，包括探放水工程平面布置图、相应的地质或水文地质平剖面图。已回采的老空区、水窝等临时性工程，设计图纸上要详细标出。,3、探放老空水设计，应分析老空区开采时顶板出水情况、开采结束时间、生产用水排放情况、采空区底板标高、周围采区或采面对老空水的影响情况等，由此判断老空水最高积水标高，圈出积水范围，计算积水量，并预计各放水孔的最大放水量。4、探放灰岩水、断层水、陷落柱以及对封闭不良钻孔的处理，按有关规程和条例执行。5、沿煤巷道原则上不得探高压充水断层，如确实需要，可先建防水墙，预埋套管，由墙外向里进行探放水。,6、孔口管长度设计：探
13、放高压强含水层、陷落柱、高压充水断层或探放老空水头超过10m以上时，孔口管长度要符合煤矿防治水规定中的相关要求，孔口管安装要采用管内压水泥浆或化学浆等方法，然后做孔口管耐压试验。探放老空水头高度在4m以内时，孔口管安装可采用裸管打入加固或缠布打入等方法。老空水头在410m之间时，孔口管安装方法视煤柱大小、煤壁完整情况和水压情况而定。煤柱宽度大于4m时，探放老空水需埋设孔口管，孔口管长度应不小于煤柱宽度的1/2,六、探放水施工安全技术措施,1、探放水人员必须按照批准的工程设计施工，未经审批单位批准，不得擅自改变设计；2、加强探水工作面的支护，以防高压水冲垮煤壁；3、遵守钻机搬运安装及操作的安全措
14、施；4、探放水钻孔的位置、方位、倾角，应由测量和防探水人员亲临现场确定。施工中要准确判层，做到记录清楚，孔深丈量准确，并有严格的交接班制度；5、对排水设备进行检查、维护，保证正常排水；,6、清挖水沟、水仓，保证流水畅通7、明确通风方式及通风设备，通风可靠，保证满足通风需求，以及瓦斯及其它有害气体检查制度；8、施工人员安全躲避硐及避灾路线；9、井下钻场应设专用电话；10、流水（排水）路线；11、附有探放水工程平面布置图、剖面图和避灾路线图等相关图件。,七、探放水审批制度,探放水设计、措施，由地测部门提出与编制，由矿总工程师组织审批，必要时报公司审批。,八、探放水工程施工组织,1、探放水工程施工前
15、必须贯彻、传达安全技术措施。2、做好防排水的一切准备工作，综合排水能力要满足设计要求，探放水前排水系统必须确保完好。3、井下探放水时，施工单位队干专人负责，每班有队干现场跟班，下井前到调度室填写牌板，现场探放水执行挂牌施工管理。4、现场探放水挂牌内容包括：主要负责人、每班负责人、探放地点、探水位置、探放水各项参数、每班探放孔数和透孔情况。5、打钻探出水后，应根据排水能力有控制地放水。若钻孔堵塞要及时透孔，继续排放。,6、钻进中一旦发现“见软”、“见空”、“见水”和变层，要立即停钻，丈量残尺并记录其深度；7、钻进时，若发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中水量突然增大、顶钻等现象时，必须立即停止钻进，
16、但不得拔出钻杆，并启动排水系统，现场负责人员立即向矿调度室汇报，并派人监测水情。如果情况危急时，必须立即撤出所有受水威胁地区的人员，然后采取措施，进行处理。8、每竣工一个探放钻孔，都必须核实该孔的方位、倾角，并重新丈量钻杆长度，核实钻孔实际深度。9、探放水负责人必须核实施工的探放孔是否透老空，是否打到设计位置。,10、透老空后反复扫孔若无水流出，经瓦斯检查员检查有害气体涌出时，必须立即停止钻进，用木塞黄泥封闭。并设专人进行观察，直至不再作为放水孔为止，用水泥进行封孔；11、钻孔打透老空区或构造带后要测定空气中有害气体含量以及瓦斯的有关参数，如有异常，要采取相应防范措施。12、对出水探放孔要经常
17、疏通，防止探放孔堵塞，由探放水工程负责人、每班负责人落实。13、放水点值班人员要认真监测钻孔水量和有害气体变化情况，做好记录，遇有异常变化时，应立即报告调度室。14、每项探放水工程结束，地测部门必须到现场验收，确认水害威胁解除，由地测部门下达允许掘进通知后方可继续掘进。,九、探放水工程总结,探放水工程结束后，地测部门要及时总结。根据实际探水情况与原设计对照，找出差距，以便今后提高和改进。,第二章 井下探放水操作,一、井下探放水的原则,煤矿安全规程规定煤矿防治水规定第一章第三条：防治水工作应当坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则：现在规定：有掘必探，先探后掘，预测预报，先探后采，
18、更全面，即各采掘头面都必须探放水。,二、采掘工作面探放水条件,在什么情况下探放水？煤矿安全规程第二百八十六条、煤矿防治水规定第九十二条：采掘工作面遇到下列情况之一的，必须确定探水线进行探放水：（一）接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时；（二）接近含水层、导水断层、暗河、溶洞和导水陷落柱时；（三）打开防隔水煤（岩）柱井下放水时；（四）接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时；（五）接近有出水可能的钻孔或封闭不良的钻孔时；（六）接近水文地质条件复杂的区域；（七）采掘破坏影响范围内有承压含水层或者含水构造、煤层与含水层的防隔水煤（岩）柱厚度不清楚可能发生突水时；（八）接近有
19、积水的灌浆区时；（九）接近其他可能突（出）水的地区。,三、探放起点的确定,根据矿区的开采和探放水经验，结合开采调查和勘探（包括物探）获得的老窑、采空区及老空区分布资料，经过分析后，分别按照积水线、探水线和警戒线三条线来确定探放水起点。,（1）积水线：是指经过调查核实后的积水边界线。实际上就是小煤 窑采空区的边界范围，其深部界线应根据小煤窑的最深下山划定，是经过分析原小煤窑开采图纸，走访有关小煤窑开采的当事人或知情人，经过物探和钻探核定后划定的积水区范围。,（2）探水线：（有可靠资料的）：沿积水线外推40m以上的距离划一条线即为探水线（下山掘进时则为顺层的斜距），此数值大小视积水边界的可靠程度、
20、水压大小、煤的坚硬程度、顶底板岩性及地质构造等因素来确定，煤矿安全规定一般20-100m。,（3）警戒线（没有资料及资料不可靠的）由探水线再外推50米以上的距离划一条线即为警戒线（在上山巷道掘进时指倾斜距离），当巷道进入此线后，就应警惕积水威胁，严格执行公司超前探测规定探放老空积水的超前距，要根据水压、煤岩层厚度和强度及安全措施等情况来确定，但最小水平钻距不得小于30米，止水套管长度不得小于10米。并注意掘进工作面的变化。,探水线、警戒线的确定可参考下表的经验值并结合本矿实际采掘资料确定。,四、矿井探放水基本工作流程图,2、防治水及超前探测隐患排查,工作面地质预报 工作面水情水害预测月度评价表
21、,3、探放水设计,4、探放水观测表发(原始记录),5、探放水观测台帐,6、探放水实钻图表,7、探放水效果评价,8、探放水工作总结,1、,9、允许掘进通知书,第三章、设计探水孔的设计方案,1、每次探水孔的位置由探水的深度、探水超前距离和巷道允许掘进的距离而定。2、探水钻孔的超前距离、巷道允许掘进距离、帮距和密度的确定。（1）超前距。探水时从探水线开始向前方打钻探水、一次打透积水的情况较少，常是探水掘进探水循环进行，而探水钻孔的终孔位置应始终保持超前工作面一段的安全距离，这段距离简称超前距。,（2）允许掘进距离。经探水后，证实无滴水穿石威胁，可以安全掘进的长度称为允许掘进距离。（3）帮距。为使巷道
22、两帮与可能存在的老空积水间保持一定的安全距离，即扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离。其值应与超前距离相同，可用下式计算。a=0.5AL3KP式中 a超前距，米 A安全系数（一般取25）L巷道的跨度（宽或高取其大值），米水头压力，Mpa KP煤的抗张强度，MPa,超前距、帮距除用上式计算外，也可参照下表有关经验值确定，关于煤层的KP值，各矿区针对煤层的不同厚度和硬度进行试验测定。（4）钻孔密度（孔间距）。允许掘进距离的终点横剖面上探水钻孔之间的间距，一般不得超过3米，以防漏掉老空巷。3、探水钻孔布置方式（1）倾斜煤层平巷和上山巷道探水钻孔布置方式、钻孔数量和夹角大小见下表（2）在高
23、水压、水量大或煤层松软、节理发育的情况下，应采用隔离式探水。,第四章 井下探放水设备、仪器与仪表钻探设备,常用国产的井下钻机型号见（书图165页）,二、井下物探设备,我国井下物探设备正处在摸索使用阶段可供试用的仪器设备（书图168-169页）,2.P-S波长距离构造探测技术 P-S波长距离超前构造探测主要检测地震波中反射回来的P波和S波并分析预报地质构造，能方便快捷预报采掘工作面100-150米深处煤岩内的地质异常情况。,3.无线电波透视系统 该系统是利用电磁波在介质中的传播特性，探查矿井煤层地质目标的仪器（简称坑透仪）。系统适用于探测矿井回采工作面或钻孔之间的地质构造，如断层、陷落柱、火成岩、煤层厚度变化、瓦斯富集区和突水构造等。,三、井下注浆封孔、堵水常用的仪器与设备,（书图170页）,
