某矿井下探放水设计及涌水量的计算_矿井涌水量计算的方法
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某 煤 矿 井下探放水设计
一、矿区水文地质情况
1．矿井水文地质类型及变化规律 *****
2、矿井充水因素分析 *****
3、老窑积水
矿区内老窑众多，其废弃采面或巷道会成为老窑水、采空区积水，因其采空区已被膨胀的泥岩填满，故积水量不大。但其将成为地表水进入矿井的通道。
值得充分重视的是：极大部分小窑都为浅部开采，其大部分采空塌陷都与地面连通，大气降水可通过山洪形式从其采空区塌陷直接溃入井下，对矿井构成极大的威胁。
4、地表水体 *****
二、水患类型及威胁程度
1、水患类型
造成矿井水害的水源有大气降水、地表水、地下水和老空水。其中地下水按其储水空隙特征又分为孔隙水、裂隙水和岩溶水等。
根据水源分类，矿井水害分为：地表水水害、老空水水害、孔隙水水害、裂隙水水害和岩溶水水害等。根据该矿井的具体实际，对其
可能形成的水害类型分析如下：
（1）大气降水：是主要的充水水源。主要通过顶板中所含裂隙水向巷道内渗漏，其直接充水强度和降水的强度及持续时间有着密切的联系。
（2）老窑水：区内老窑开采历史悠久，老窑采空冒落造成地表开裂、塌陷，导致地表水由裂隙渗入蓄积。经调查，老窑内有积水。矿井浅部开采时，应预防老窑水涌入。
2、主要含水层富水性和突水点水量的预计
矿井含水层为岩性为中厚-厚层燧石灰岩，岩溶化作用强烈，地下水均一性较差，排泄集中，富水性较强。地下水化学类型为HCO3-Ca.型水。井田地下水以大气降水为主，通过裂隙、岩溶管道下渗补给地下水。另外造成突水的一个因素是在浅部采掘时老窑积水，目前由于老窑积水范围及水量探明不清，故突水量无法预计，有待于进一步工作。
三、矿井涌水量
采用水文地质比拟法进行计算：
现行矿井涌水量为：Q最大=120 m3/h;Q正常=48m3/h。同期采矿面积为S=0.49Km2;, 故单位（采矿）面积（本井田矿井涌水量与采矿面积发生关系较大，而与采出量关系较小）涌水量系数Kf：
Kf大=Q大/S=120÷（0.49×1000000）=0.000245 m3/m2； Kf小= Q小/S= 20÷（0.49×1000000）=0.00004 m3/m2;；
Kf常= Q常/S=30÷（0.49×1000000）=0.00006m3/m2，式中：Kf常-----单位采矿面积涌水量系数（采场富水系数）Q常-----矿井涌水量（m3/ h）S------同期采矿面积(Km2)矿井涌水量深部递增系数：
Kh=（Q2/S2-Q1/S1）÷Q2/S2÷h×100% 式中：Kh——深部递增系数（10.5%〃100米）Q1——一水平涌水量（m3/ h）Q2——二水平涌水量（m3/ h）S1——一水平采空面积(Km2)
S2——
一、二水平采空总面积(Km2)h——
一、二水平高差（m）
求出已开采矿井的富水系Kf数和矿井涌水量深部递增系数Kh=后，再用下式进行计算，即得矿井未来开采的+600米标高的涌水量：Q=Kf〃 S〃Kh 式中：
Q——矿井预测涌水量（m3/ h）； Kf——含义和数据同前；
S——待开采矿体面积,采用（+600米标高以上）的可采面积0.71Km2）参加计算。
Kh——深部递增系数（10.5%〃100米）
预测结果：矿未来开采+600米标高的涌水量：最大涌水量170.89
m3/ h，平均涌水量77.89m3/ h。
四、探水孔设计及施工设备的选择
（一）探水停止线的确定
根据《煤矿安全规程》第251条、259条、260条相关规定，探水停止线距离设计为煤层中30m，岩层中20m，并依此规定来设计我矿探水孔布置方式及探水孔长度。
（二）探水孔设计 １、探水孔孔数设计（1）钻孔孔径选择
C煤层坚固性系数f=1.5～2，钻孔深30～60米，预计巷道上前方为积含水区，积水量估计在200 m3左右，据以上资料以及现有设备，选择钻孔孔径为40mm。
（2）单孔出水量计算 q=c×s×2gH=0.6×0.0014×
29.810.6=0.00182（米3/秒）
式中 q流量系数，取0.6～0.62； s重力加速度（9.81米/秒2）H最大放水量（米3/秒）
W允许放水期限（秒）（取86400）Q动-动储量 取0（米3/秒）
（４）钻孔孔数
N孔数 =Qmax/q=0.00231÷0.00182=2(个)为安全起见，确定钻孔孔数为3个。２、探水孔的布置
根据我矿实际情况，探水孔设计呈扇形布置，高度取1米（机架高），掘进工作面迎头布置3组探水孔（平巷布置在巷道上帮，上山布置在巷道前方），每组1～2个孔，钻孔夹角3～15°。
３、探水孔长度设计
根据以上设计进行探水孔长度计算，设定每次钻探后掘进20米，并保证钻孔超前距大于10米，则：
（1）边帮孔长：
L边=30/cos300=35米
（2）中间孔长：
L中=20＋10＝30米（3）两边孔长
L边=30/cos300=35米
根据以上计算，并保证安全探水，在理论计算上再加5米的安全距离，故确定我矿探水孔中孔长度为35米,边孔长度为40米。允许掘进距离20米，钻孔超前距15米，帮距20米。
（三）探水钻布置示意图
（四）、施工设备的选择
根据我矿实际情况，采用ZLJ-360型/5.5KW煤矿坑道钻机打眼，可探深度75米，钻杆直径42mm，杆长1.2—2.0m。
五、探放水的安全措施
（1）探水前应加固探水工作区支架，背好帮顶，以免压力水冲垮煤壁和支架。
（2）清理巷道，保证安全撤退路线畅通无阻。
（3）保证水沟畅通，并有适当的坡度和断面，让探放的水能自由流入水仓，现有水仓和排水设备要有足够的容量和能力。
（4）探水地点安装电话，与所有可能受水威胁的工作地点连通，并事先拟定好撤退路线，以防探意外事故的发生。
（5）打钻过程中，如发现煤、岩松软或沿钻杆向外流水超过打钻正常供水量时，要立即停钻（不要移动或拔出钻杆），派人监视水情并报告调度室，如果情况危急，要立即通知所有受威胁地点撤人，并采取应急措施。
（6）钻孔接近采空区，可能有有害气体涌出，必须随时进行有害气体监测，发现有害气体超限时，要立即停钻、停电、撤人，并报告调度室处理；探水点通风工作必须按规定进行。预计水压较大时，孔口要用套管加固，使钻杆通过套管内打钻，套管上要装水压表和水闸阀，探到水源后，即利用套管放水。
二0一二年十月
