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81071工作面防排水设计及安全技术措施
一、概况
1、水文地质概况
(1)矿井含水层概况
81071工作面开采的8号煤层直接充水含水层为直罗组、延安组中的中粗粒砂岩承压含水岩层,裂隙不发育,径流条件差,富水性弱;另外区内降雨量稀少,且地形切割严重,多形成地表流经,入渗条件差,因此大气降水和地表水对本工作面充水影响较小。
(2)矿井主要隔水层概况
①侏罗系中统安定组隔水层
全区分布,以紫色-棕红色泥岩及砂质泥岩为主,厚度25.10-40.82米,一般厚约30米,为洛河组、宜君组含水层之下隔水层。
②侏罗系下统富县组隔水层
全区分布,岩性为紫红色-灰紫色泥岩、砂质泥岩夹粉砂岩及铝土质泥岩,厚1.96-66.91米,隔水性良好。
2、地质构造
81071工作面煤层走向为70度,倾角0~2度。工作面回采范围内,有F2-2、F2-1、F07-1三个断层,工作面推板30米后开始进入断层,推板536米后过完断层,其余段煤层赋存较为稳定。
断层情况:??
构造名称
走向
(°)
倾向
(°)
倾角
(°)
性质
落差
(m)
实见位置
(m)
F2-2
222
132
85
正断层
7
皮顺距切眼88
F2-1
137
47
56
正断层
4
轨顺距切眼395
F07-1
200
290
48
逆断层
4.5
轨顺距切眼457
井下巷道工程对F2-2断层曾多次揭露,从揭露的资料看,除个别揭露点有少量渗水以外,均未发现水文异常。断层处岩石破碎,岩性杂乱,裂隙发育,有方解石脉充填,并可见挤压、揉皱、摩擦镜面和擦痕现象,这些特征反映了断层是以剪切作用形成的。断层上盘主要以细粒砂岩、泥岩为主,下盘主要以铝质泥岩、泥岩为主,断层带内构造多为断层泥,致密,导水性极弱。
根据8108工作面推板过程中对F2-2断层的揭露情况,在回采过程中无较大的涌水出现,而该断层在8108处落差比81071更大,因预计81071工作面回采过程中也不会有太大量的涌水。
二、防排水设计
1、探放水设计
为探明断层带附近的导水性及顶板离层水富集区,我矿委托西安科技大学对我矿81071工作面富水性进行了音频电穿透,勘探覆盖范围长500m,宽200m,面积100000㎡,物探结果反映出81071工作面富水性较弱,工作面中部断层面附近有四处异常区,在81071皮带顺槽附近、81071轨道顺槽最外口有三处异常区,应该与物探期间设备运转等有关系,因此仅针对工作面中部富水区进行施工钻孔探放。
2、钻孔设计
(1)探放水钻孔设计依据
严格按照《煤矿安全规程》及《煤矿防治水规定》的相关规定和物探报告揭露的异常区,进行探放水钻孔设计,坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的煤矿防治水方针。
(2)钻孔施工目的、时间
验证可疑区域含水情况,并实施排水,避免顶板水影响工作面安全和生产。
施工时间:钻孔(尤其是1、2#)在工作面推板到280米时完成具备放水条件。
(3)钻场位置
81071轨道顺槽GD11点向里8.5m处。
(4)钻孔布置及参数
①钻孔布置详见81071工作面探放水钻孔布置图
②钻孔参数
钻孔编号
方位角(°)
倾角(°)
深度(m)
止水套管(m)
备注
1
228
38
73
6
浅部异常区
2
206
55
115
6
深部异常区
3
106
22
120
6
浅部异常区
4
79
63
107
6
深部异常区
(5)单孔设计
①套管设计参数:套管孔径152mm,套管深度6m;套管直径102mm钢管,套管长度6m(每2节套箍连接)。套管孔口焊接耳朵,采用2根φ22mm锚杆固定。
②钻机及配套工具
采用重庆钻机ZYW—2000型煤矿用全液压坑道钻机,φ75mm钻杆钻进,φ152和φ94mm钻头。钻杆每根长度0.75m,φ94㎜的钻头用于打钻孔,φ152mm的钻头用于扩套管孔。
(6)钻孔施工步骤
首先用φ94mm的钻头钻进6m,然后用φ152mm的钻头扩孔(扩孔时,钻机钻进要缓慢,钻孔孔壁要直,以防安装套管困难),接着用水冲洗孔内的钻渣,安装套管,其中外漏的1节套管焊接法兰,孔口管外漏0.3m,在套管外壁倾斜插入1根4分带节水阀的注浆管,外漏0.1m,用麻配合波雷因注浆固管,待套管固定牢固后,向4分注浆管注入0.6:1的水泥浆(低压慢注),浆液顺套管内壁流出后,停止注浆,待凝固48h后,再外接阀门换用φ94mm的钻头钻至局异常区还剩20m,用高压水管向钻孔内注水进行耐压试验,压力达到1MPa稳定30min后,仔细观察孔口周围是否漏水,若不漏水,证明套管密封成功。然后用φ94mm钻头钻进至设计孔深,退出钻杆,再外接水压表及阀门,关闭阀门,接通排水管路,打开阀门放水。(附:套管安装示意图)
3、排水系统设计
(1)排水系统现状
①81071轨道顺槽布置有一趟6寸排水管路
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