龙马煤矿探放水设计Word文件下载.docx
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通整
科长
安检
总工程师审批意见:
探放水组织机构
组长:
总工程师、
副组长:
安全矿长、生产矿长、
机电矿长、机电副总、
通风副总、地测副总、
成员:
技术科、安全科、机电科、
通风科、调度室负责人,
领导小组下设办公室,办公室主任由调度主任担任,统一平衡解决施工中遇到的问题。
第一章
概述
为了进一步严格执行煤矿水害防治规定,切实加强防治水工作,提高水害防治能力,确保煤矿安全生产,真正落实“有掘必探、有采必探,先探后掘、先探后采”的探放水原则。
我矿北翼二层煤205工作面以结束、207工作面已经形成,其上方是一层煤103采空区并存在积水。
并对其进行疏放,以解除其对北翼二层煤207采区开采时的威胁,确保矿井安全生产。
在综合分析相关资料的基础上,根据目前我矿实际情况,特编制本设计。
第二章设计编制依据
1、《煤矿安全规程》
2、《煤矿防治水规定》
3、《井下探水技术规范》
第三章
组织机构的建立与岗位责任
一、探水工作领导组
组
长:
张立波(总工程师)
尚士新(安全矿长)、张文明(生产矿长)
于钦松(机电矿长)、王志刚(通风副总)
胡波(机电副总)、翁晓春(地测副总)
员:
林伟(技术科科长)、宋师良(安监科科长)
胡东坤(机运段长)、杨海涛(通整段长)
卢荣斌(调度室主任)、高二林(探放水队长)
李波(掘进段长)、
李金都(办公室主任)
二、岗位责任
全面负责探水调度工作。
具体负责探水工作,配合组长调度人力、物力等后备物资。
技术科:
履行岗位职责,根据总工的安排,制定防探水措施,掌握开拓进度,及时填写图纸,为防探水提供准确的技术资料,正确指导施工。
安监科:
履行岗位职责,按照防探水实际方案,进行现场监督,监视现在变化,随时按照程序上报矿调度室。
机运段:
履行岗位职责,负责机电设备的配置与检修,保证探水设备与电力供给与正常运转。
通整段:
履行岗位职责,随时监视有害气体的变化情况。
调度室:
履行岗位职责,负责调度通知、通报的上传下达,保证矿井通讯系统的畅通。
办公室:
履行岗位职责,负责物力供应,详细清查库房物品的缺失,随时反应给采购人员进行购置,保证物品供给无误。
掘队队长:
履行岗位职责,负责调度各班班长严格按照防探水设计方案及措施实施落实。
第四章
探放水钻孔设计
第一节
207采区水文地质情况
103工作面于2012年8月14日开始回采至2013年3月29日回采结束并封闭。
207采区2013年11月29日形成,一层煤与二层煤之间板为砂岩、粉砾岩,间距20米。
二层煤走向长壁式工作面初次跨步距42m,周期来压步距为10-12m,冒落高度6m,裂采比约为16.9。
103工作面形成可采走向长255米,倾角1-3°
,倾斜长度100米(斜距),实际采煤层厚度1.7-2.0米,采煤平均厚度1.8米,倾角17-21°
,工作面整体为一向斜构造,南北走向、东西倾向。
第二节
采空区积水量
一、103工作面积水范围
103工作面上顺槽标高:
+170—+164m,下顺槽标高:
+146—+139m,采空区补给水上水平采空积水及地面裂隙水导人,季节性较强,采空区积水无其它排水通道,积满后由下顺槽+146m密闭流水孔溢流出水,涌水量在:
1m³
/h。
说明采空区内补给水在1m³
/h左右。
从停采线到密闭,长度260m,宽度40m,积水面积5200㎡(详见103工作面积水分布平面图)。
二、103积水量计算:
采用公式:
Q积=ΣQ采+ΣQ巷
=8799+1456=10255m³
Q采=KMF/cosα
Q巷=WLK
Q采=0.8×
2×
5200/cos19°
=8799m³
Q巷=7.0×
260×
0.8
=1456m3
Q积-相互连通的各积水区总积水量,m3;
ΣQ采-有水力联系的煤层采空区积水量之和,m3;
ΣQ巷-与采空区连通的各种积水量之和,m3;
K-充水系数,采空区取0.25~05,煤巷取0.5~0.8,岩巷取0.8~M-采空区的平均采高,m;
F-采空区积水区的水平投影面积,m2;
α-煤层倾角,°
;
W-积水巷道原有断面,m2;
L-巷道长度,m;
采空区充水系数K与采煤方法、回采率、煤层倾角、顶底板岩性及其碎涨程度采后间隔时间等因素有关,巷道充水系数与巷道的断面的变化有关。
⑶放水点水头压力的计算:
采用公式:
p=ρ×
g×
h计算
=1000×
9.8×
17
=166600÷
98066.5
=1.7(kgf/cm2)
P——水头压力(kgf/cm2)
ρ——为水的密度(kg/m3)
g——9.8(N/kg)
h——深度17m(该深度为工作面最高水位与放水点标高之差)
(1kgf/cm2=98066.5pa)
通过计算作用于放水点煤墙的水压为1.7kgf/cm2。
第三节钻场布置及要求
一、施工地点选择
根据我矿井下生产实际情况及一层煤采空区积水赋存情况,先期施工地点选择在207下顺槽I经纬点处。
二、钻场布置及要求
探水钻场布置在207下顺槽I经纬点处下帮处。
钻场周围及附近巷道要加强支护,确保巷道无空顶、空帮,帮顶背牢刹实,保证探水施工安全。
三、施工地点103采空区积水水压的确定
据地质及水文地质资料分析及计算,预计103煤采空区积水水压约为1.7Mpa。
四、钻孔设计(见下表)
探放1号煤采空区积水钻孔设计参数表
位置
孔
号
方位
(°
)
倾角
孔深
(m)
孔径(mm)
套管直
径(mm)
套管长度(m)
用途
开孔
终孔
钻场
1
107°
53′13″
13°
17′31″
37
103
75
89
6
测压放水
2
89°
16′47″
38
放水
3
125°
46′33″
注:
施工地点钻孔数量可根据放水量、水压、排水能力增加。
五、单孔设计
本次钻孔设计为仰角孔,采用金刚石钻头钻进,开孔直径Ø
103mm,下入Ø
89-100mm套管,套管长度不小于6m,然后更换Ø
75mm钻头钻进至终孔位置。
在套管口焊接高压法兰盘,并加工与套管同径,两端焊接带高压法兰盘的短节(过渡节)。
在套管外壁(近法兰处)上、下各焊接一段装压力表及注水管的短节,注水管短节上安装高压闸阀。
在套管法兰盘上接高压闸阀,再通过过渡节连接另一个高压闸阀。
详见《封孔套管结构示意图》
六、钻探设备选择
本次施工选用ZDJ-800型钻机,φ42㎜×
1000mm钻杆30根。
第五章
最大放水量预计及排水路线
1、最大放水量预计
单孔出水量:
q=60c.w.(2gh)1/2
式中:
q—单孔出水量,m3/min;
C—流量系数;
W—钻孔断面积,m2;
g—重力加速度,m/s2;
h—积水压头高度,m;
则:
=60×
0.62×
0.00441×
(2×
17)1/2m3/min
=2.995m3/min
根据钻孔孔径及水压预计,正常情况下取放水系数0.4-0.5,预计每处最大放水量约179m3/h。
2、排水路线
钻孔水→207下顺槽→临时水仓→临时排水点→+145m水仓→地面
3、临时水仓排水能力核定:
在207下顺槽设有两个临时水仓,设置两台50D水泵,排水能力为40m3/h。
采空区积水量为:
10255m³
,排完采空区积水需要时间为257小时排完,即11天。
4、单钻孔排水量;
综上所述单孔排水量控制在小于30m3/h。
需要341小时,14天排完。
5、+145m水平水仓排水能力:
+145m水仓设有主副水仓两个,主水仓容量1000m3、副水仓容量:
500m3、共1500m3。
设有三台MD155-67×
5型水泵,一台使用、一台备用、一台检修、排水能力为120m3/h。
矿井正常涌水量为45m3/h,207采区排采空区水量为40m3/h,即涌水量90m3/h。
单台水泵可以满足涌水量排水。
第六章钻探施工
第一节施工顺序
1、总体施工顺序
先施工1号孔(测压孔),后施工2号钻孔(放水孔),间隔时间以放水量及排水系统的综合排水能力确定。
2、单孔施工顺序
(1)钻孔定位:
由地测人员按设计要求进行标定。
(2)固定钻机:
由探水队施工人员按测量指示方位及设计角度固定钻机。
(3)开孔及扩孔:
用直径75mm钻头开孔,再用直径103mm钻头扩孔至比设计套管长度大0.2m的位置。
(4)下套管及固管:
下入直径89mm套管,管底离孔底约0.2m。
孔口和套管口间的环状空隙用水泥砂浆和速凝剂或树脂药卷封闭密实,其中插入一根细管,用于观察注浆情况。
水泥砂浆凝固后,从套管口向孔内注入水泥浆,同时观察细管内的情况,待水泥从细管溢出后,可缓停注浆,3~5分钟后再注,水泥浆稳定流出后,停止注浆,停止注浆时压力不低于2Mpa。
(4)水泥凝固:
不少于48小时。
(5)扫孔试压:
钻头扫孔至10.2m处,退出钻具,孔口管外安装不低于4Mpa的高压闸阀,接通高压水试压,试压压力不低于3MPa,延续时间均不少于30分钟。
试压过程要有详细记录,并有专人检查套管外及钻场附近的情况,如发现钻场及钻孔周围有渗水、跑水等现象,要停止试压,继续注浆,直至试压合格后。
但二次注浆的压力要适当增大。
(6)连接高压闸阀及其它装置:
连接高压闸阀(2个)、过渡节、安装阀门、测压表、防喷装置。
(7)正常钻进:
用Φ75mm合金钻头或Φ75mm金刚石钻头钻进。
(8)中途注浆(孔口与孔底垂距小于10m时):
正常钻进至孔底距孔口垂距达10m时,停止钻进,连接注浆管对钻进段进行注浆,封闭钻孔周围岩层裂隙。
停止注浆时压力不低于1Mpa。
若注浆时不起压,则采取间歇式注浆,直至达到规定压力为止。
(9)钻进至采空区:
钻孔接近采空区积水时,必须提前安装好防喷装置,并做好防喷准备,防止钻进中突然出水失控造成水害事故。
第二节施工前准备
1、探水队队长及技术人员提前察看施工现场,并组织参加施工人员认真学习本设计,让职工熟悉钻孔参数、施工方法,掌握钻孔施工安全技术措施及施工地点的避灾路线。
2、施工前必须检查排水系统完好情况,保证其综合排水能力不小于50m3/h。
3、把钻机、注浆泵检修好,准备好施工用的阀门、孔口管、闸阀、开关等施工用设备、配件等物品。
4、在钻孔施工地点安装一部电话,以便施工时井上下联系。
第三节钻探施工
1、施工钻孔时必须严格按照ZDJ-800型钻机的要求进行操作。
2、施工时使用Φ75mm的钻头,开孔要慢速钻进,给进压力不得大于2MPa,只有在钻头全部钻进孔内时,方可选用快速钻进,并逐渐增加钻进压力,正常钻进时钻进压力在4~6MPa之间。
3、开孔后必须校正钻杆的倾角是否符合设计要求,否则必须重新开孔。
4、施工时为防止钻杆接头间漏水和方便卸钻杆,在每一个钻杆接头间必须加上油浸盘根或棉布条。
5、施工钻孔时先将下套管部分钻孔施工完毕。
孔深为6m,孔径为Φ103mm,并将孔内的岩粉冲干净后,向孔内下入长6m、直径89mm的套管,使用高标号水泥固定好套管,然后再施工探放水孔。
6、施工探放水钻孔之前用皮带或厚1.0mm,1.0×
1.0m的钢板做一个挡水板,挂在钻孔和钻机之间,用铁丝把挡水板的四角固定在巷帮、顶的锚杆上,防止孔内高压水喷出伤人。
7、钻进过程中若出现不正常的振动、进尺过慢、钻机扭距加大、钻速减缓或孔内出水量变小时,必须提钻检查,并来回扫孔,直至正常时方可继续施工。
8、接、卸钻杆时,施工人员必须站在机身的一侧,不得站在机身的正后方正对孔口的地方,防止孔内钻杆滑出伤人。
9、施工过程中钻机的回转器后退时,必须确认钻机的夹持器已经夹住孔内的钻杆后,方可后退,防止孔内钻杆滑出孔外。
10、施工过程中发现有塌孔卡钻现象时,必须及时采取点转、换低速大扭矩、加长洗孔时间、边旋转边向外抽等措施进行处理,处理好后要来回扫孔,直至正常时方可继续钻进。
第七章
施工技术要求及安全技术措施
第一节、安装探水钻机前的技术要求
1、探水前必须加固工作面附近的巷道支护,并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板,钻机安装必须平稳牢固。
安好钻机接电时,要严格执行停送电制度。
2、必须将掘进巷道临时水仓处两台大泵检修一次,备用泵必须能正常运转,并全面检查大泵供电设备、供电路线、备用电源、排水管路,保证供电、排水系统正常。
3、须对主井、副井备用电源,发电机组进行全面检修、试运转;
且必须备用的柴油。
4、必须全面疏通排泄水沟,保证排洪通道的畅通。
第二节、探放水前的准备工作
1、在组织施工前,将打钻所需的材料用工具、设备准备到位,不能因为准备工作不充分而影响工作。
2、在运输钻机等大件设备的过程中,运输人员应轻拿轻放,避免设备受力碰撞而受损。
3、钻机及其附属设施及各部件间连接要牢固可靠,并在每次使用前检查,确保施工的安全。
4、每次开钻前,检查钻杆接头的牢固情况,严防脱钻事故的发生;
钻杆要达到不堵塞、不弯曲、丝口不磨损。
5、在组织施工前,要求施工人员对钻机附近10m范围内的巷道支护进行检查,发现巷道支护受损的及时处理并加强支护,并打好立柱和挡板。
6、保持钻场有足够的安全空间,便于施工。
7、在打钻地点附近安设专用电话及报警装置,并保证随时与调度室联系。
8、技术人员和防探水人员必须亲临现场,依据设计,确定主要探水钻孔位置、方位,深度以及钻孔数目。
9、探水队跟班队长和班长必须携带瓦斯便携仪,并挂在钻机附近回风侧,连续监测钻机附近瓦斯浓度。
10、带班领导和当班安全检查员、瓦检员必须在探放水地点监督安全和随时检查空气成分。
如果瓦斯浓度超过0.8%或其他有害气体浓度超过《煤矿安全规程》第一百条规定时,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。
11、钻机安装前,将钻机运转部件清理干净,不得有渣子、异物,并加足润滑油,电工必须对钻机检查维修,保证钻机完好,设备不失爆,将钻机运到位,接好钻机后,并做到风电闭锁。
12、探水队打钻时要进行钻机性能检查,钻机压力控制,转速控制是否灵敏可靠,钻孔振动、送水、排水情况是否正常。
接钻杆时检查钻杆质量是否合格,并按正确顺序接退钻杆。
13、钻机试运转前,要检查液压油,并补充、更换油脂。
试运转确认钻机无问题后,调整钻机方位、角度,打好压柱撑杆,所有立柱、撑杆吃劲有力,不得松动。
14、探放水施工作业前,必须提前撤出可能受探水作业地点突水威胁的其它采掘工作面和其它工作地点的所有人员。
第三节、探水施工中的技术要求
1、钻孔孔口管要求:
根据《煤矿防治水规定》的要求,结合我矿实际情况采用每个钻孔下Φ108㎜套管6米。
2、钻孔结构及施工要求:
a、以Φ133㎜孔径开孔,钻进6米,停止钻进,将孔内的岩粉冲洗干净。
b、首先将固定架焊在套管底端,在孔口管外焊接的快速接头,安装压力表,将6m长Ф89-100mm套管下入孔内,临时固定住套管,不使其滑落,孔口管均用4根φ18×
2200mm树脂锚杆拉住焊在孔口管上的钢板将孔口管固定在岩体上,孔口管外露长度不得超过400mm。
再用水泥与速凝剂的混合物调制后封堵套管与孔壁间的外孔口空隙,在封堵管口时,埋设一根4分孔径的铁管,作为放气孔,该铁管应高于孔底位置,另外在埋设一个6分管作为压入水泥浆用,封堵套管的水泥与速凝剂的混合物凝固后,再用泥浆泵从6分管内压入水泥砂浆,使套管与孔壁间充满泥浆,开始时从铁管口出气,直到铁管口冒浆,证明已注满浆,水泥砂浆凝固3天后,立即进行扫孔,扫到至孔底。
然后进行耐压试验,压力不小于8Mpa,时间达到30分钟以上,套管外无滲漏方为合格,否则必须再次进行注浆固结套管,直到耐压试验合格为止。
安装截水闸阀之后用Φ75㎜钻头施工,继续进行钻进工作。
c、施工中如发现大量涌水,待水量稳定后再退出钻杆,关闭闸阀,观测水压,然后进行疏放水。
疏放水过程中要对放水时间和放水量、水温进行详细的观测和记录,水量、水压观测每半小时一次,稳定后每8小时观测一次,水温观测每班一次。
3、钻进时,发现岩石松软、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,必须立即停钻,记录其孔深并同时将钻杆固定,但不得拔出钻杆,现场负责人应立即向调度室报告,及时采取措施,进行处理。
4、钻进时,发现有害气体喷出时,应立即停止钻进,切断电源,将人员撤到有新鲜风流的地点。
立即报告矿调度室,采取措施。
5、钻孔内水压过大或喷高压水时,应采用反压和防喷装置的方法钻进,应有防止孔口管和岩壁突然鼓出的措施:
⑴背紧工作面,在拦板外面加设顶柱或木垛,必要时还应在顶、底板坚固地点砌筑防水墙,之后方可放水。
⑵在预计水压大于1.0MPa的地点探水时,预先固结套管。
长度6米,并进行加固,套管上安设放水阀门,在套管中套入钻杆打放水钻孔,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;
⑶钻孔内水压大于1.5MPa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岩石壁突然鼓出的措施。
7、遇高压水顶钻杆时,可用立轴卡瓦和逆止阀交替控制钻杆,使其慢慢地顶出孔口,操作时禁止人员直对钻杆站立。
8、必须做到交接班时不停钻。
9、加强通风管理、坚持瓦斯及有害气体检查,要保证顺槽有充足的风量,配备专职瓦检工,在钻孔钻探过程中要经常检查钻场及回风流的瓦斯浓度,发现瓦斯浓度达到0.8%时,必须停止打钻;
10、掘进头回风流中,电机及其开关安设地点附近20m以内风流中的瓦斯浓度达到0.8%时,必须停止工作,切断电源,撤出人员,进行处理,只有在瓦斯浓度降到0.8%以下时,方可恢复施工。
11、探水队在钻机发生故障维修期间,必须将开关打到零位并停电闭锁,并由专人看管,直到维修好后,经维修人员同意后,方可送电。
12、探水队要准备好探放水钻机配件,若井下钻机出现问题,应能及时更换配件,不能影响打钻。
在打钻过程中,钻杆后严禁站人,防止顶钻伤人。
13、如果发现情况危急时,必须立即撤出受威胁地区的所有人员,然后在附近安全地点向调度室汇报,采取措施,进行处理。
14、探放水人员必须按照批准的设计施工,未经审批单位允许,不得擅自改变设计。
15、打钻过程中,钻机前方、钻杆尾部不得有人。
上钻杆、卸钻杆时,牙钳未离开钻杆,不得送电操作钻机。
16、该巷内除打钻人员外,不得有其他人员干与打钻无关的工作。
17、操作钻机时,严禁将其他器具放在钻机上,防止掉落伤人;
手不离按扭,眼不离钻机;
操作要稳,压力不得忽大忽小。
18、钻孔打完后,无特殊情况,要拔出钻杆,不得留在孔内;
施工人员每班必须认真填写探放水班报表,报安全矿长和总工程师。
19、技术人员经常深入施工现场收集资料,指导施工。
20、钻探完工后,技术人员要综合分析资料,下达允许掘进距离通知单。
第四节放水的技术要求
1、钻孔探到水后,要观测水压、水质、水量和估计积水量或补给量。
根据矿井排水能力及水仓容量,控制放水孔的流量或调整排水能力,并清理水仓、水沟等。
2、加强放水地点的通风,增加有害气体的观测次数。
3、必须监测放水全过程,放水结束后,立即核算放水量与预计积水量的误差,查明原因。
4、严格鉴定放水效果,放水终了时,将会出现下列现象:
①完全不出水,向里进风或向外出风。
②水流始终不断,但没有压力,可考虑重新通孔。
③通导时有小水流,不通导时无水流,这时即可停止放水
第五节放水注意事项探放水安全注意事项
1、在水压较大积水区探放水作业时,常遇到因水压高使孔口管和岩石鼓出,乃至溃水造成水害并伴有伤人事故发生。
为了安全作业,《煤矿安全规程》第289条规定:
“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。
”第290条规定:
“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)壁鼓出的措施”措施包括掘进工作面,在拦板外面加设预柱和水垛,必要时还应在顶、底板坚固地点砌防水墙,然后方可打开钻眼放水;
钻眼内压力过大时,可采用孔孔口防喷冒、防喷接头等防喷装置。
2、《煤矿安全规程》第291条规定:
“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,进行处理。
”积水区煤(岩)层长期受水浸泡,煤质松软,当钻探过程中发现煤层显著变软或有水沿钻杆流出时,都是钻孔接近或钻入积水区的特征,应立即停钻,检查防水措施是否完善、可靠,排水设施能否正常运行。
发现片帮和来压时,应检查巷道支架是否牢固,若不牢固,需加固支架或在巷道前方打柱,保护煤壁或顶板,防止冒顶砸人。
如钻孔中水压、水量突然增大以及顶钻时,应马上将钻杆固定,绝不能拔出钻杆。
因为钻杆固定不牢,高压水就可能将钻杆顶出伤人;
钻杆拔出,钻孔成为积水流出通路,钻孔被水流冲刷越来越大,造成透水事故。
3、《煤矿安全规程》第293条规定:
“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,并立即报告矿调度室。
”此条中钻孔流量变化的处理,可分两种情况:
①钻孔流量突然变小或突然断水时,可能是钻孔局部堵塞造成,需通钻3-5次,并补打检查孔,是否已将水流尽;
也可能因放水水位降低后造成老窑巷道坍塌堵塞,所以流量减少,此时还应防止流量突然增大。
②钻孔流量变大时,可能是串通新的水源。
若探老窑水时,可能由于常年积水,巷道坍塌,堵截了一部分水,放水后形成被堵地区水位升高,当坍塌物抵抗水压被冲垮时,造成流量变大,此时需通知水文地质人员分析增大原因,并采取相应措施。
4、当探到水之后,就要将水有计划地放出来,解除水的威胁。
当积水量很大时,必须另打钻孔,在钻孔口装6m长的钢套管,套管上应安装水压表和阀门,做到有控制放水,在套管外壁还要用麻缠裹数层,防止漏水,在放水时还应注意以下几点:
1)、放水前必须必须估计积水量,并根据矿井排水能力和水仓容量有控制地放水。
2)、正式放水之前,要进行放水试验,发现问题及时处理。
3)、受水威胁地区,要暂停作业。
4)、放水前要清好水仓、水沟;
排水设备均处于完好状态。
5)、放水时要设置有经验的专职人员,常注意观测钻孔中的出水情况,并做好放水记录。
6)、放水时,若发现钻孔中出现淤泥、煤岩堵塞钻孔、水量减少或无水等情况时,要提高警惕,防止假象,不可轻易
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- 煤矿 放水 设计
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