大平煤業3107工作面頂板
探放水方案設計
設計審核
總工礦長
設計單位：安徽惠洲地下災害研究設計院
駐襄垣辦事處
設計時間： 2023年3月22日
一、 概況
大平煤業3107工作面位於本井田中南部，西北方向為皮帶大巷，東南方向接近井田邊界，面長1730公尺。東北方向為3105工作面採空區。在該工作面中部為夏店背斜的軸部範圍。
目前3107工作面基本形成。其準備巷道沿3#煤層底板掘進，現正在施工切眼。該工作面頂板富水，掘進過程中有10 m3/h水一直跟隨迎頭。
為貫徹執行《煤礦防治水規定》、《煤礦安全規程》以及《長治市煤礦防治水暫行實施細則》，做好防治水工作、確保安全生產，經礦各級領導研究決定，在3107工作面回採之前，需要對工作面頂板進行探放水。
二、 設計方案
放水方案遵循以下原則：
1、適應排水能力原則
工作面主排水幫浦為多台30 m3/h的潛水電幫浦，2趟6吋排水管路，據現場資料蒐集3107回風順槽最低點與最高點高差為197m，回風順槽總排水能力100 m3/h.依此設計回風順槽鑽孔放水量不能超過100 m3/h.
2、最大量疏放原則
在放水量不超過100 m3/h的前提下，需要追求最大疏放量。放水孔施工要求最多，對頂板的揭露最大。
3、分區域分次序施工原則
有三個重點區域：
第一區域：切眼以上200公尺範圍，加密鑽孔疏放。首先在1號鑽場（1號鑽機房）施工放水孔。然後再施工2號鑽場的放水孔。
第二區域：回風巷1100公尺～1300公尺範圍，加密鑽孔疏放。
第三區域：回風巷400公尺～500公尺範圍，加密鑽孔疏放。
4、突出重點探放的原則
回風巷1100公尺～1300公尺範圍，加密鑽孔疏放。重點探查0306鑽孔的水文地質情況。此探查工作需要編制專門探放水措施。
5、工作量最小的原則
疏放水鑽孔布置密度越密越好。同時合理安排工作量，尋求最優布置方法，根據經驗，在30×30公尺的範圍內，必須布置1個放水鑽孔。根據計算整個工作面需要布置大約360個鑽孔，在合理安排鑽孔施工工作量同時，重點三個區域的工作量不能減少。
本方案集中針對切眼做了具體的放水鑽孔引數，其它區域的鑽孔引數需要礦上根據實際情況另行計算、決定。
三、單孔放水量預計
1、單孔出水量的估算
單孔出水量可用下式進行估算：
式中 —單孔出水量， ；
—流量係數，其大小與孔壁的粗糙程度、孔徑大小、鑽孔的長度等因素有關，可由試驗得出，無資料時可用0.6—0.62；
—鑽孔的斷面積；
使用65mm鑽頭，斷面積 3.32×10-3
—重力加速度，9．8m/s；
—鑽孔出口處水頭高度，m。
由於放水時該數是個不斷變小的值，屬於非穩定流狀態，為簡便計算鑽孔的平均出水量，可用鑽孔出口處最大水頭高度的40％一45％。這裡取40％。
直接頂水量 q=0.61× 3.32×10-3 ××3600= 45m3/h
老頂（k8砂岩）水量 q=0.61× 3.32×10-3 ××3600= 119m3/h
設計鑽孔從直接頂施工到k8砂岩，單孔總水量可能達到：
45+119=164 m3/h
因此，在施工放水孔之前，首先增加排水能力，至少達到200 m3/h。
2、鑽孔施工數量預計
在預計單孔湧水量時，鑽孔所揭露的含水層的含水率對單孔水量有很大影響。實際水量可能小於上述理論推算。根據3107回巷的排水能力，放水孔需要依次施工。
當單孔直接頂水量達到45m3/h，此型別出水量鑽孔只能施工2個。施工於k8砂岩的放水孔，若單孔水量大於100 m3/h ，則必須在鑽探施工前增加排水能力。
四、鑽孔布置、鑽孔引數
放水第一區域在切眼以上200公尺範圍內。第一序次在1號鑽場和2號鑽場內施工。鑽場布置在3107回風巷和運輸巷內。
共2個，編號為1#、2#。鑽場尺寸：寬3.
0m，深5.0m，高2.5m。
1號鑽場，在回巷內，切眼以上16公尺～20公尺處布置施工。
2號鑽場，在運巷內，切眼以上20公尺～24公尺處布置施工。每個鑽場布置探放水鑽孔，具體鑽孔引數見下表:
表1 1#、2#鑽場設計鑽孔引數
五、安全、技術要求
1、鑽機型號：zyj400/130架柱式液壓迴轉鑽機。鑽機必須選用專業探放水鑽機。鑽機必須安設牢固可靠。
2、每個鑽孔的方位、角度都必須由測量部門放線，施工單位嚴格按給定的引數安裝鑽機，組織施工。
3、水倉內安設水幫浦實際排水能力不小於200 m3/h,並配備足夠備用水幫浦，排水管路的實際排水能力不小於200m3/h。
4、貫徹落實以下制度;
① 排水裝置維護制度；②水倉清理制度；③巷道維護制度；④通風保障和瓦斯檢查制度；⑤通訊保障和避災演練制度；
六、主要安全技術措施
1、鑽孔結構：φ65mm開孔至終孔，均為無芯鑽進。
2、鑽孔施工順序為：按孔號順序，回放1＃→回放2→回放3→回放4→……→回放16；
運放1＃→運放2→運放3→→……→運放10；
3、在鑽場處安設專用**，遇有異常情況及時向礦安全指揮中心匯報。
4、各項原始記錄要及時、清楚、準確、完整，鑽進過程中發生各種異常現象均要及時記錄。
5、鑽進過程中鑽機後方嚴禁站人，以免鑽桿傷人。
6、施工期間，保證撤退後路暢通。
7、在探放水鑽進時，發現煤巖鬆軟、片幫、來壓或者鑽孔中水壓、水量突然增大和頂鑽等透水徵兆時，應當立即停止鑽進，但不得拔出鑽桿；應當立即向礦安全指揮中心匯報，派人監測水情。發現情況危急，應當立即撤出所有受水威脅區域的人員到安全地點，然後採取安全措施，進行處理。
8、安排專職瓦檢員檢測施工地點及附近瓦斯，如果瓦斯或者其他有害氣體濃度超過有關規定，應當立即停止鑽進，切斷電源，撤出人員，並報告礦安全指揮中心，及時處理。
9、施工單位編制詳細的安全技術措施。排水系統圖、避災路線圖要求準確無誤，具有可操作，並向工人貫徹。
10、放水結束後必須對放水孔進行封閉處理。
11、本次探放水工程必須選擇雙迴路供電。
12、為預防不可預知的水害事故，應在3107回風順槽內準備足夠的沙袋等堵水材料，並培訓現場及附近工作人員相關自救、互救措施及應急預案。
13、施工人員施工時若遇未盡技術問題，應及時匯報相關領導，本礦解決不了的技術難題需請相關人員研究商討解決對策。
14、在鑽孔施工過程中應根據先施工的鑽孔情況，可以適時調整後續的鑽孔引數，確保放水質量。
七、第一區域探放水鑽孔布置及剖面示意圖
圖1 第一區域探放水鑽孔布置平面圖
圖2 第一區域1號鑽場探放水鑽孔布置剖面圖
圖3 第一區域2號鑽場探放水鑽孔布置剖面圖
八、附圖
附圖1：大平煤業3107工作面疏放頂板水鑽孔布置平面圖（1:2000）
附圖2：大平煤業3107工作面1#鑽場疏放頂板水鑽孔剖面圖（1:1000）
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