16-3煤层工作面回风顺槽、泄水巷探放水设计

回风顺槽及泄水巷探放水设计

一、工作面概况：

本回采工作面位于南一盘区的东翼第50勘探线至第60勘探线之间的16-3煤层内（煤层赋存标高在340—415m之间），回采煤层为16-3煤层。

16-3煤层Ⅰ0116302工作面回采工作面可采走向长1835.7m、倾向宽196m，煤层平均倾角5°。

工作面四邻关系：北部为南一盘区边界线及东翼三条大巷（东翼回风大巷、东翼上仓带失输送机斜巷、东翼轨道大巷）；南部和东部为本煤层未开采煤体；西邻矿井南一盘区三条大巷（南翼回风大巷、南翼上仓带式输送机斜巷与大巷、南翼轨道大巷）。

在本工作面范围内无采空区及老窑。

该回采工作面距地表310-367m，在工作面西部煤层埋藏较深，最大埋深达367m，本工作面对应地表为草原，无塌陷积水坑，无建筑。

二、工作面水文地质情况：

1、区域水文地质情况：

本井田位于新华夏系第三沉降区之呼和湖坳陷的东北部的轴向为北东的向斜盆地内，盆地两侧为低山、丘陵，南为台地且地势较高，制高点高程906.50m；盆地中部地形较为平缓，南高北低，高程一般为4～781m，相对高差137m，盆地内有伊敏河自南而北流过，伊敏河两侧为伊敏河冲、洪积地形，呈南北向条带状分布，宽度为3～6km，由于构造形态、地貌条件的影响，为地表水及地下水的汇集，赋存与排泄创造了有利条件。

2、地表水体

勘查区位于伊敏盆地北部的孟根楚鲁向斜中部，向斜盆地的东、西两侧较高，盆地内部南高北低。区域内发育主要河流为伊敏河，其次为锡尼河、苇子坑河等，均为伊敏河支流。其中伊敏河离本井田范围的西界最近处为3.2Km。

伊敏河历年最高洪水位高程，五牧场水文站为665.275m，据历史资料记载，洪水水位一般不超过伊敏河阶地。每年洪水多发生于4月中、下旬和6、7、8月的雨季，汛期漫滩被部分或全部淹没，积水深0.2～1.0m。

区内低洼处原有大小湖泊12个，伊和诺尔、巴嘎诺尔、哈尔呼吉尔诺尔、泉流湖、柴达敏诺尔、无名湖常年积水，近年来受伊敏露天煤矿疏干的影响，除柴达敏诺尔和无名湖以外，己全部干涸，其余皆为季节性湖泊。

3、含水层

（1）、16煤层顶板砾岩、砂砾岩含水岩组

岩性组成为砾岩、砂砾岩、中、粗砂岩等，为灰白色～深灰色，凝灰质或泥质胶结，在全区发育，含水层厚度一般30～80m,平均59.48m，在勘探区北部和西部较厚向东南变薄。该含水层为本区主采煤层16-3煤的间接充水含水层，富水性强。经水1、05-水1抽水试验其水文地质参数q=0.562～2.296 l/s.m, K=1.47～2.972 m/d , 水化学类型为HCO3 -Cl-Na-Ca型水，矿化度0.208～0.562g/l ,水位高程659.727m，地下水类型为承压水。

（2）、16煤层、煤层间砾岩、砂砾岩含水岩组

岩性组成为煤层、砾岩、砂砾岩、中、粗砂岩等，岩石颜色为为灰白色～深灰色，凝灰质或泥质胶结，在全区发育。含水层厚度一般30～100m,平均69.90m，分布规律与16煤层顶板砾岩、砂砾岩含水岩组相似，在勘探区北部和西部较厚向东南变薄，为16-3煤层直接充水含水层，富水性强。经水1、水2、05-水2抽水试验资料，其水文地质参数q=0.562～2.296 l/s.m, K=0.188～2.972 m/d, 水化学类型为HCO3-Cl-Na-Ca型水，矿化度0.208～0.562g/l ,水位高程659.727m，地下水类型为承压水。

4、隔水层

井田内的隔水层按地层时代划分为第四系粘土、亚粘土类隔水层和白垩系煤系地层的泥岩，粉砂岩类隔水层。

（1）、第四系粘土、亚粘土类隔水层

第四系粘土、亚粘土层隔水层，分布于冲积平原内第四系砂砾石含水层之下，由西向东逐渐变厚到逐渐尖灭，台地之上为第四系地层无水区，台地之下的冲积平原区第四系粘土、亚粘土层厚度一般0～20.3m，在阶地前缘粘土层连续发育阻断了该部位第四系含水层与煤系地层的水力联系，其他部位连续性较差，隔水性亦较差；大部分地区第四系细砂层裸露，大气降水可直接渗入补给。

（2）、煤系地层隔水层

煤系地层中的隔水层系指煤层顶、底板间的泥岩，粉砂岩层。由钻孔资料分析可知，本区泥岩、粉砂岩厚度一般5～57m,分布且连续性差，因此本地层没有有效隔水层存在。本区主采煤层直接顶、底板隔水层分布极不均匀，隔水性能较差，既本区主采煤层直接顶、底板不存在稳定隔水层。

5、断层导水性

井田内地质构造简单，除边界断层外，勘探区内组合断层20条，均为正断层；断层走向NE、NNE、NWW、NNW，倾角一般20～50°断层落差在0～47m之间，且基本不能发育到地表。

井田内北部边界断层F60，为正断层，走向N62°E，倾向SSE。倾角58°断层落差>100m。

井田内东南部边界断层F10，为正断层，走向N38°E，倾向NW。倾角43～60°，断层落差>500m。

井田西部边界断层F12,为正断层,走向近SN，倾向W。倾角49～60°，断层落差20～160m。

井田东部边界断层F8,为正断层,走向近SN，倾向W。 倾角47～63°，断层落差25～195m。

四条边界断层中，F60断层以北出露有龙江组及古生代地层；F10断层以南亦出露古生界地层及煤系地层基底；地层均含水微弱，根据邻区经验该断层应为阻水断层。F12断层断距小，断层两侧均为较强含水层，在邻区勘探中此类断层的导水性取决于断层两侧的岩性，当断层两侧为砂岩、砂砾岩时，断层导水，断层两侧为泥岩、粉砂岩时断层阻水。F8断层东南侧出露古生界地层及煤系地层基底，地层含水微弱，为隔水断层。

6、矿井充水因素

井田位于煤田东南部伊敏河阶地之上，其东南部为丘陵台地，西北部为伊敏河冲积平原，区内地下水来源主要为大气降水，大气降水的补给时间为每年4月中、下旬的春讯和6～9月分的雨季，91～98年年平均降雨量为358.mm，本地区大气降水平均入渗系数为0.2117；勘探区中部由于地形平坦，地表径流差，大气降水和春汛冰雪融化水易于积聚，垂直渗入第四系地层，再进一步越流补给煤系各含水层，其次为地表水体，本井田主要的地表水体为勘探区西部的伊敏河和东北部边缘锡泥河。伊敏河与锡泥河切割第四系地层，地表水可直接补给第四系含水层，地表水体与地下水的关系为丰水期地表水体补给地下水；枯水期，地下水反向补给地表水体。

从矿井水文地质条件和抽水试验资料分析，本井田主要充水因素为：

（1）、主采煤层16-3煤的直接充水含水层为16-3煤层间砾岩、砂砾岩含水岩组及其顶板含水岩组。

（2）、第四系含水层主要充水水源是大气降水，其次为地表水体。

（3）、本矿床的主要充水水源为地下水和大气降水。

（4）、矿床的间接充水含水层充水通道主要为不同含岩组之间的天窗，其次为断裂带及钻探中可能存在的封闭不良钻孔。

（5）、春汛期的冰雪融水和雨季的大气降水是第四系含水层水的主要补给时期和补给水源。

7、工作面掘进期间涌水量情况：

本回采工作面的16-3煤层属于16煤组煤层，该煤组煤层间砂岩、砂砾岩岩层含水，其中16-3上煤层顶板砂砾岩层含水层富水性好，其上部15煤组的煤层间砂岩、砂砾岩岩层含水、该含水层富水性强，再往上有第四系粉中、粗砂、砂砾石孔隙含水层，该含水层含水量丰富，另本回采工作面的中部赋存一宽缓向斜，其两侧煤层节理裂隙发育，煤层本身不含水。

在本回采工作面的东部，BK12-5钻孔揭露16-3煤层直接顶板为4.67m的粉砂岩、往上为0.39m厚的16-3中煤层，在往上是1.01m的粉砂岩和1.49m的碳质泥岩、0.70m的粉砂岩、4.06m厚的16-3上煤层；其中16-3煤层与16-3上煤层、层间距为8.26m，岩性以粉砂岩为主、固结程度较好不具备含水性，只有少量的裂隙水，但在16-3上煤层直接顶为13.57m的含砾细粒砂岩、在往上为6.58m厚的粗砾岩、灰绿色、粗砾结构、松散，具备富水条件、也是本次探放水的主要含水层。

在本回采工作面的中部

在本回采工作面回风、运输顺槽掘进过程中，各别地段有从锚杆、锚索眼滴水现象。

在本次探放水范围内16-3煤层顶板为本次探放水主要含水层、层间距平均为13.00m，由于层间距较厚，在掘进过成中未揭露本含水层。

三、本次探放水钻孔设计的目的及要求：

本次探放水钻孔设计的目的主要是为了探放本回采工作面16-3煤层顶板采动破坏范围内含水层的水。

在进行钻探时，严格执行《煤矿防治水规定》第三十七条、第九十六条、第九十七条、第九十的规定，开孔选用4吋、5吋钻头钻探，在钻进6-10m后，下止水套管、安装安全闸阀，止水套管长度应大于10m。

四、钻孔布置位置及技术参数：

（1）、钻孔布置位置：

在Ⅰ0116301回采工作面回风顺槽停头位置往西71.00m施工B1号探放水钻孔，南帮距0.5m。以B1号探放水钻孔为基点往西每隔25m施工一个探放水钻孔，回风顺槽内施工探放水钻孔共62个（编号为B1-B62）。

在Ⅰ0116301回采工作面泄水巷D18测点往西32.88m施工B63号探放水钻孔，北帮距0.5m。以B63号探放水钻孔为基点往西每隔25m施工一个探放水钻孔，泄水巷内施工探放水钻孔共58个（编号为B63-B120）。

 (2)、钻孔参数：

探放水钻孔：仰角为向巷道顶板方向垂直向上、孔深65.00m；

五、附件：

1、附图：

16-3煤层Ⅰ0116302工作面探放水钻孔设计平面图、预想柱状图   1:2000

2、附《煤矿防治水规定》第三十七条、第九十六条、第九十七条、第九十规定：

第三十七条 井下水文地质勘探应当符合下列要求：

（一）钻孔的各项技术要求、安全措施等钻孔施工设计，经矿井总工程师批准后方可实施；

（二）施工并加固钻机硐室，保证正常的工作条件；

（三）钻机安装牢固。钻孔首先下好孔口管，并进行耐压试验。在正式施工前，安装孔口安全闸阀，以保证控制放水。安全闸阀的抗压能力大于最大水压。在揭露含水层前，安装好孔口防喷装置；

第九十六条 在安装钻机进行探水前，应当符合下列规定：

（一）加强钻孔附近的巷道支护，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，配备与探放水量相适应的排水设备；

（三）在打钻地点或其附近安设专用电话；

（四）依据设计，确定主要探水孔位置时，由测量人员进行标定。负责探放水工作的人员亲临现场，共同确定钻孔的方位、倾角、深度和钻孔数量；

（五）在预计水压大于0.1 MPa的地点探水时，预先固结套管。套管口安装闸阀，套管深度在探放水设计中规定。预先开掘安全躲避硐，制定包括撤人的避灾路线等安全措施，并使每个作业人员了解和掌握；

（六）钻孔内水压大于1.5 MPa时，采用反压和有防喷装置的方法钻进，并制定防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施。

第九十七条 探水钻孔除兼作堵水或者疏水用的钻孔外，终孔孔径一般不得大于75 mm。

第九十 探水钻孔超前距离和止水套管长度，应当符合下列规定：

（一）探放老空积水的超前钻距，根据水压、煤（岩）层厚度和强度及安全措施等情况确定，但最小水平钻距不得小于30 m，止水套管长度不得小于10 m；

（二）沿岩层探放含水层、断层和陷落柱等含水体时，按表5-1确定探水钻孔超前距离和止水套管长度。

表5-1 岩层中探水钻孔超前钻距和止水套管长度