探放水单孔设计及措施最终版Word文件下载.docx
- 文档编号:20703295
- 上传时间:2023-01-25
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:32.06KB
探放水单孔设计及措施最终版Word文件下载.docx
《探放水单孔设计及措施最终版Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《探放水单孔设计及措施最终版Word文件下载.docx(15页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
四、井田地质条件
(一)区域地层
区域上地层出露较为齐全,由老至新有:
前震旦系(Pt)、震旦系(Zb)、寒武系(€)、奥陶系(O)、志留系(S)、泥盆系(D)、石炭系(C)、二叠系(P)、三叠系(T)、侏罗系(J)、白垩系(K)、古近系(E)、新近系(N)、第四系(Q)。
(二)矿区地层
三叠系上统大箐组
第三段(T3dq3):
主要由粗砂岩,含砾粗砂岩和粉砂岩组成,其次为泥质粉砂岩和细砂岩,含煤层4层,C11-下煤层:
位于大箐组二段底部,上距C11-上煤层2.45~3.38m,一般2.87m,煤层结构复杂,平均为1.29m,全区可采,属较稳定煤层。
C11-上煤层:
位于大箐组二段底部,上距C12煤层4.16~7.19m,一般5.46m,煤层结构简单,含0~1层夹矸,该煤层厚0.18~0.92m,平均为0.66m,属薄煤层,矿区内大部可采,属较稳定煤层。
C12煤层:
位于大箐组二段中下部,上距C2a煤层7.14~22.25m,一般17.35m,煤层结构简单,平均为0.73m,属薄煤层。
C2a煤层:
位于三叠系上统大箐组三段底部,下距C12煤层7.14~22.25m,一般17.35m,煤层最大厚度1.86m,最小厚度0.20m。
煤层含夹矸0~3层,一般厚0.03~0.25m,夹矸一般为高岭石泥岩,该煤层厚0.8~1.70m,平均为1.2m。
煤质
1、煤的物理性质及煤岩特征
可采煤层为黑色,条痕灰黑色~深灰色,煤的内生裂隙一般较发育,外生裂隙为梳状和角锥状,具有贝壳状断口,大多具玻璃光泽、金刚光泽,少数光泽暗淡,硬度2~2.5度,视密度1.30~1.40t/m3。
宏观煤岩组成以亮煤为主,夹丝炭质亮煤及暗煤,宏观煤岩类型为亮~半亮型。
2、煤层的煤质特征
本矿井主采的四层煤,煤质属特低全水分煤、特低灰分煤、中高挥发分煤、中等固定碳煤、高热值煤、低硫分煤、特低磷分煤、四级含砷煤的1/3焦煤(1/3JM),数码3。
(四)构造
矿区构造简单,为一单斜构造,断裂、褶皱均不发育,地层倾向南西,倾角较平缓,一般24°
,现分述如下:
1、褶曲
S8向斜为控制全区的主要构造,本矿区位于向斜的南东翼。
轴向NW~SE,斜贯矿区南部。
向斜轴出矿区范围后,稍向南偏,并稍向南倾。
南东翼(即矿区范围)地层产状较缓,倾角12~30°
,一般倾角24°
,倾向220°
左右;
北西翼地层产状较陡,倾角50~77°
倾向一般在48°
左右。
2、断层
矿区外围东南部发现有一条逆断层(F5),但对该矿区煤层开采影响较小。
(五)区域水文地质条件概况
区域含(隔)水层
(1)区域含水层
区域属滇西北高原,地势北高南低,山脉近东西走向。
从地形及地质构造条件看,均不利于煤系含水层接受大气降水的渗透,动补给量不大。
最高点位于矿区北部外围海拔1640.00m,最低点在矿区南部外围石板箐沟,海拔1348.00m。
山谷相对高差260.00m,高原区的高差一般在1000~1500m之间,区内构造不发育。
矿区位于金沙江北西部,区内无大的水系,只有次级小溪沟,属金沙江水系。
地表水、地下水的动态变化主要受区域大气降水控制。
按岩性及地下水赋存特征可分为孔隙含水层组、裂隙含水层组及岩溶含水层组。
现分述如下:
1.松散岩类孔隙含水层
2.基岩裂隙含水层组
(1)大箐组(T3dq)
(2)玄武岩组(P3β)
3.岩溶含水层组
4、区域地下水的补给、径流、排泄条件
(六)矿井水文地质
1.第四系砂砾石土孔隙含水层(Q)
2.三叠系上统大箐组砂、泥岩弱裂隙含水层(T3dq)
第一段(T3dq1):
地层厚度0.30~32.00m。
地层不稳定。
第二段(T3dq2):
地层厚度一般36~136m左右。
主要由粗砂岩、粉砂岩、煤层及薄煤线组成,其次为细砂岩和中粒砂岩,夹粉砂质泥岩和泥质粉砂岩。
第三段(T3dq3):
地层厚度一般42~90.50m左右,地层平均厚度约50m。
主要由粗砂岩,石英粗砂岩、粉砂岩及煤层及薄煤线组成,其次为泥质粉砂岩和细砂岩。
第四段(T3dq4):
地层厚度一般37~75m左右,地层平均厚度约60m。
主要由粗砂岩、含砾粗砂岩,砂砾岩和中粒砂岩组成,中部和下部夹有细砂岩,粉砂岩等。
矿区未见泉点出露,对矿床充水有一定的影响。
第五段(T3dq5):
本段地层厚度一般为116~152.50m,平均厚120m。
对矿床充水有一定的影响。
第六段(T3dq6):
主要出露矿区南部外围,地层平均厚度约70m左右。
第七段(T3dq7):
层厚一般为132~157m,平均厚约140m,岩性以粉砂岩、泥质粉砂岩为主,中部、下部夹中、细粒砂岩及少量粗砂岩和粘土质泥岩薄层,上部为中、粗粒砂岩夹细砂岩。
在后期开采及构造裂隙的影响下,对矿床的开采有间接的影响。
第八段(T3dq8):
地层厚度大于148m。
主要为粉砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩和中粒砂岩,其次为粗砂岩、粉砂质泥岩。
对矿床充水无直接影响。
3.二叠系上统玄武岩组相对隔水层(P3β)
岩性为角砾状、致密状、杏仁状玄武岩夹凝灰岩等具柱状节理及气孔构造,厚3.50~70.00m。
4.泥盆系中统灰岩强岩溶含水层(D2)
出露于矿区外围山麓,岩性以浅灰色至灰白色灰岩、含泥质灰岩为主,厚度>
500m。
岩石中致密,坚硬,具水平层理,节理发育,溶洞发育。
在局部地段会对矿坑充水有影响。
矿井充水因素
根据矿区水文地质条件分析,矿床充水因素及进水方式为:
1.含煤段弱裂隙含水层的地下水直接补给矿床;
2.地表沟溪水主要通过浅部风化裂隙及构造带对矿坑充水;
3.巷道揭穿断层破碎带可能引起突水;
4.开采中后期大气降水通过冒落带,导水裂隙带及塌陷带对矿床的充水。
据《煤矿防治水规定》中突水系数计算公式:
TS=
式中:
TS-突水系数(MPa/m)
P-底板隔水层承受的水压(MPa)
M-底板隔水层厚度(m)
经计算,C2a、C12、C11-上、C11-下煤层最大突水系数0.002MPa/m~0.005MPa/m,本区各煤层突水系数均小于正常块段临界突水系数0.1MPa/m,建议矿井生产投入专门水文地质工作,对C2a、C12、C11-上、C11-下煤层水害作更进一步的核实,针对现场制订相关的安全措施。
(2)充水通道
矿井充水通道包括导水断层、岩层裂隙、采空导水裂隙带、封闭不良的钻孔等。
①断层
2、C2a、C12煤层井下采掘中未发现断层,开采揭露断层时,仅局部少量渗水,但也应引起足够的重视。
②封闭不良的钻孔
井田内钻孔施工年代已久,封孔情况不清,在邻近开采时应加强探放水工作,并留设保安煤柱,以防其导水。
③岩层裂隙、采空导水裂隙带
井田主要可采煤层为C2a、C12、C11-上、C11-煤层,其中C2a、C12、煤层直接充水含水层为间接砂岩裂隙含水层,煤层最大厚度分别为1.2m、1.7m,一次性全采高;
C2a煤层顶板岩石平均抗压强度为39.18Mpa,煤层最大厚度分别为0.8m至1.7m,一次性全采高,本区地层倾角最大5-8°
各煤层砂岩裂隙含水层及采空塌陷产生的导水裂隙带高度见表。
表:
各煤层砂岩裂隙含水层及采空塌陷产生的导水裂隙带高度表
煤层号
煤层最大
厚度(m)
煤层间距(m)
导水裂隙带
高度(m)
砂岩裂隙含水层及采空塌陷导水
裂隙带位置
备注
C2a
1.7
21.28
高于K3低于Q2+3
局部采空
7.5
C12
1.2
27.5
未采
16.93
(3)矿井主要水害
本井田主要水害是来自周边矿井采空区的积水,周边矿井经多年开采,现C2a、C12、煤层有部分采空区,因此周边煤矿的采空区积水、老空区积水的存在,是对煤矿安全最大的隐患。
(4)矿井水害防治措施
①查明周边及上部周边采空区积水情况,查明井田内与地表水、含水层及上部采空区积水有水力联系的导水断层、裂隙带,做好预留煤柱工作。
②在与相邻矿井的分界处,必须留有足够的隔离煤柱。
③严格执行探放水制度,对情况不清或可疑之处,必须做到“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则。
④完善井下排水系统,必须预备有专用排水设备,除保证正常排水工作外,还要有足够的设备预防突发水害的抢险工作。
二、矿井水文地质类型
煤层赋存于T3dq砂泥岩裂隙含水层中,主要由粗~细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩及煤层(煤线)组成,最大总厚1010m,裂隙较发育,含裂隙水,生产矿井涌水量不大,富水性弱,为矿床直接充水含水层,对矿床充水有直接影响。
矿床底板为P2β相对隔水层,厚3.5~70m,在厚度薄的地段将不起隔水作用;
间接底板为D2灰岩强岩溶含水层,厚大于500m,岩溶发育,含岩溶水,单泉流量10.8~73.93l/s,富水性强,在P2β、T3dq1薄弱地段可能对矿床充水。
矿区内仅有F5断层,富水性、导水性较好,对矿床充水有影响。
地表水体对矿床充水有影响。
估算煤矿资源主要位于当地侵蚀基准面以下,矿床水文地质条件为以裂隙含水层充水为主的简单~中等类型。
2、矿井涌水量
经计算,整合后的XXX县XXX有限公司XXX煤矿矿井年生产能力达到15万吨/年开采C2aC12煤层时,旱季一般正常涌水量为170.36m3/d,雨季一般正常涌水量为326.83m3/d。
3、供水水源
1)地面生产、生活供水水源
本矿生活供水及地面生产水源,取自攀枝花龙洞生活管道供水,涌水量均为25m3/h,供水充足,可作为本矿井地面生产、生活永久、可靠的供水水源。
2)井下供水水源
矿井正常涌水量7m3/h,最大涌水量14m3/h。
涌水排出地面后,经净化处理后,水质符合井下防尘洒水用水水质标准,可作为井下消防、洒水及井下各用水设施用水水源。
第二节探放水钻孔布置的参数和超前距帮距的确定
一、探水距与超前距的确定
1、探水与掘进循环作业,探水作业超前于掘进作业,即探水——掘进——探水,探水循环总进度50m,超前安全距为20m,允许掘进距离30m,依此交替作业。
2、帮距:
为使巷道两帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距离,布置的最外侧探水钻孔所控制的范围与巷道帮的距离取20米。
3、矿井配备两台TXU-75A探放水钻机,配合Φ75mm和Φ113mm硬质合金刮削型钻头(各不少于20个),Φ50mm钻杆,钻杆每节长1m,钻杆数量100根,全部使用水力排粉,钻孔均采用无芯钻进。
二、探水钻孔布置的参数说明
孔号
开孔位置
钻孔方位(度)
钻孔倾角(度)
孔深(m)
1#
中心孔
90
50
2#
左孔
76
3#
右孔
104
4#
俯孔
85
-2
30
5#
仰孔
80
+6
以后按此施工方式循环施工。
三、钻探完毕后由安检、地测、通风、调度联合进行现场验收,并及时进行分析,为采区其它大巷掘进提供水文地质依据,确认无水害危险待下发允许掘进通知单后方可掘进,掘探交替进行至设计位置为止。
四、孔口安全装置的布设
探放水孔必须使用孔口安全装置,孔口安全装置由孔口管、泄水测压三通、孔口阀门和钻杆逆止阀等组成,其施工和安装程序如下:
1、选择岩层坚硬完整的地段开孔,孔径应比孔口管直径大3-5mm,钻至预定深度(视水位高低和煤岩层强度而定)后,将孔内冲洗干净。
2、向孔内注入水泥浆,将预先准备好的孔口管(末端用木塞塞住)放入孔内,待水泥凝固后,即可在孔内钻进。
3、水泥凝固后扫孔,其深度超过孔口管长度0.5-1.0m,向孔内注水。
试液压力大于孔口管末端承压静水压力的1.2倍,呈水压值超过预计放水时的水压,稳压时间至少保持半小时,孔口管周围没有漏水现象,则合乎要求,否则要重新注浆加固。
4、探放强含水层水时,应在孔口管上安装水压表、水门、三通和泄水管等。
第三节单孔设计
一、钻孔设计参数
水源性质:
预计水源主要为顶底板裂隙水、断层水。
钻机型号:
TXU-75A型探水钻
钻具配备:
5个∮80mm的孔口管,200根φ50mm地质钻杆,Φ75mm和硬质合金刮削型钻头(各不少于5个)无芯钻进。
钻孔深度50-60米,钻孔直径75mm,功率7.5KW。
二、探放水前的准备工作:
1、检查排水系统。
即准备好水沟,水仓及排水管路;
检查排水泵(两台)及电动机,使之正常运转,达到设计的最大排水能力。
2、准备堵水材料。
即在探水地点备用一定数量的水泥(625高效水泥)、套管、闸阀在、坑木、麻袋、木塞、泥、棉线、大锤、锯、斧及加工好的2m长2寸带阀门钢管与钢板挡板等,以便出水或来压时及时处理。
3、检查瓦斯。
瓦斯员必须跟班作业,瓦斯浓度超限(≥1%)或钻探过程中有害气体浓度增大必须停止工作,切断电源,撤出人员并报告调度室及时处理。
4、检查支架情况。
有松动或破损的支架要及时修整或更换。
帮顶是否背好,都要一一检查。
5、检查煤壁。
煤壁有松动或膨胀现象时,要及时处理,闭紧填实,必要时可打上木垛,防止水流冲垮煤壁,造成事故。
6、检查水沟。
巷道水沟中的浮煤、碎石等杂物,应随时清理干净。
若水沟被冒顶或片帮堵塞时,应立即修复。
7、检查安全退路。
即避灾路线内不许有煤炭、木料、杂物等阻塞,要时刻保证畅通无阻。
8、检查打钻地点或附近必须安设专用电话。
9、探放水人员的培训
组织有关人员学习了解探水钻的及使用操作说明;
学习本工作面作业规程及探放水安全技术措施的规定。
10、安装探水钻
必须垫平放稳探水机,打牢顶柱。
开车前要检查钻机是否平稳牢固,各部紧固件有无松动情况。
检查抱闸的松紧程度是否合适,送水器转动是否灵活,输水胶管是否固定,以防止转动。
11、孔口安全装置的布设
一般的探水钻孔必须安设孔口安全装置,它由孔口管、泄水测压三通、孔口水门和钻杆逆止阀(必要时安装)等组成。
其施工和安装程序如下:
1)选择岩层坚硬完整地段开孔,孔径应比孔口管直径大1~2级,钻至预定深度后,将孔内冲洗干净。
2)向孔内注入水泥浆,将预先准备好的孔口管放入孔内,待水泥凝结后,即可在孔内钻进;
另一方法将孔口管插入孔内后,在孔口部分用掺水玻璃的水泥浆将孔口管固定封死。
在孔口管上方另留1~2个小管(或水针),而后从孔口管内向四周压入水泥浆,待从小管跑出浓水泥浆时即将小管封死。
继续向孔口管内压入水泥浆,至一定压力后停止注浆,关闭孔门管闸阀。
待水泥浆凝固。
3)水泥浆固结后扫孔,其深度超过孔口管长度0.5~1m后,向孔内压水。
试验压力大于孔口管末端承压静水压力的1.2倍或水压值超过预计放水时的水压,稳压时间至少保持半小时,孔口管周围没有露水现象,说明合乎要求,否则需重新注浆加固。
4)如探放强含水层水或需要收集放水时的水量与水压资料以及为了安全目的时,还应在孔口管上安装水压表、水门、三通和泄水短管等。
5)对水压高于1.0Mpa且水量较大的积水或含水层进行探放水时,孔口应安设防喷逆止阀,以避免高压水顶出钻杆、喷出碎石伤人。
6)每次施工前,钻孔口必须安设托板,托板规格:
(托板为正方体,边长为:
40cm,托板厚度为:
1.5cm,托板螺丝孔间距为32cm),托板上留有钻杆通过的圆孔。
7)采用锚索锚杆将托板安装在孔口煤壁上,必须安装牢固,以避免高压水顶出钻杆、喷出碎石伤人。
三、单孔设计参数
1、设计参数:
2、钻孔超前距为30米,帮距20m,止水套管10米,钻孔允许掘进距离30米。
3、预计水压小于0.1MPa,钻孔预先固结套管,套管口安装闸阀。
(1)开钻钻到孔深10m;
(2)下放Ф50-73肋骨式安全套管10米;
(3)Ф50钻孔到孔底;
四、钻探工程的步骤和方法
1、钻进
(1)开钻前,检查有害气体含量,当瓦斯浓度达到或超过1%时,不得开钻,采取措施进行处理。
(2)任何时候包括提下钻、钻进等工作人员不准在钻杆后方站立和走动,防止钻杆后滑伤人。
(3)压力要合理、均匀,不进尺时不得强行加压,防止钻孔倾角和方位的改变。
合理加压,不进尺立即提钻换钻头,减少孔斜。
(4)钻杆丝扣下钻时要逐条缠线,并用钳子上紧,严防脱扣事故。
随时备好Ф42小公锥,一旦发现断钻杆,橹扣等孔内事故及时处理。
(5)松紧顶丝和停送电人员严密配合,口号响亮一致,不准干哑吧活。
(6)钻进中一旦发现“变软”、“见空”、“见水”和变层等要立即停钻丈量残尺计算孔深。
见空前10米时丈量全长,校正孔深,调整误差。
(7)若发观孔内涌水,应测定水压和涌水量。
(8)及时准备地全面记录各种数据,包括加尺、残尺、孔深、涌漏水等情况。
(9)钻杆应不堵塞、不弯曲,丝口未磨损,不合格的不准使用。
(10)接钻杆时,要对准丝口,避免歪斜和漏水。
(11)卸钻头时,应严防管钳夹伤硬质合金片,夹扁钻头和岩芯管。
(12)装卸钻杆时,必须一根接一根,依次装卸。
2、φ50开孔钻到10米,岩芯鉴定特别注意岩石的硬度,结构是否完整等物理特征,是否符合下套管的要求,如果岩石松软或节理发育破碎等,应考虑加长φ50孔深,增加套管长度。
3、下φ50-73肋骨式套管,水泥注浆固井。
24-48小时后扫孔上好30Kg高压闸阀,并打压试验,用φ50钻具扫套管内水泥块,并钻出套管1-2米,进行注水打压试验,如果达到设计压力和质量标准时,φ50钻头继续正常钻进,否则,重新二次注浆,并重新试压,直至达标。
4、见水后立即汇报矿方有关工程技术人员,在矿方人员的现场监督下,确认排水能力在通风良好的情况下,方可提钻,并立即关闭高压闸阀,并安装压力表测定水压,便于计算积水面积和积水量。
5、见空后无积水涌出时,加强通风并用粘土堵塞钻杆外和闸阀内的环状间隙,严防瓦斯由钻孔突出,由瓦斯检查员现场测定,瓦斯含量在保证安全的情况下方可提钻,而且提钻后立即关闭高压闸阀。
五、封孔措施
1、钻孔完成后,根据要求进行封孔,钻孔封闭前,应先进行洗孔(清水除外),根据孔壁情况也可使用18-19秒稀泥浆冲孔。
2、灌注泥浆必须将钻具下到距应封孔段底部3-5m处,随着灌浆逐渐提升钻具,但钻具不得提出浆面,严禁采用自孔口向孔内倒灰浆的方法封孔。
3、封孔水泥要采用425#,过期、受潮结块的不准使用,
封闭终了要及时用清水洗泵,以保护泵体。
水泥浆灌注完毕应在封闭孔段提取浆样,如封闭数量和深度不符合设计要求时应进行补封。
第四节钻机的安装
一、加强钻场附近的巷道支护,并在工作面迎头打好坚固立柱和挡板。
二、清理巷道挖好排水沟,探水钻孔位于巷道低洼处时,必须配备与探放水相适应的排水设备。
三、在打钻地点或附近安设专用电话。
四、测量和探放水人员必须亲临现场,依据设计,确定主要探水孔的位置、方位、角度以及钻孔数目。
第五节探放水施工中的技术要求
一、探水技术要求
1、钻进时应准确判别煤、岩层厚度并记录换层深度。
一般每钻进10m或更换钻具时,测量一次钻杆并核实孔深。
终孔前再复核一次,如有可能应进行孔斜测量。
2、钻进时,发现煤岩松软、片帮、来压或孔中的水压、水量突然增大,以及有顶钻等现象时,必须立即停钻,记录其孔深并同时将钻杆固定,切不可拔出钻杆,以防在拔出钻杆的过程中被高压水顶出伤人的事故。
要立即向矿调度室汇报,及时采取措施,进行处理。
3、钻进中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。
4、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,应有防止孔口管和煤(岩)壁突然鼓出的措施:
5、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。
6、对于水压大于2MPa,中间要穿过煤层的探断层水钻孔,在打穿断层或含水层前,还应下第二层孔口管并超过煤层1m以上。
7、在探水孔施工中,见到含水层、断层、陷落柱和积水区之前,应停止钻进,安好水门后再继续钻进。
8、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。
9、应做到交接班时不停钻。
10、探放断层水的探水孔终孔后,孔内有水应进行放水试验。
孔内无水时应选择一个孔进行压水试验,检验断层隔水性能;
压力一般应略大于断层所承受的静水压力。
11、探放水钻孔,完成探测任务后必须全孔注浆封闭,并做好封孔记录。
二、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,决定是注浆堵水还是放水。
控制放水孔的流量或调整排水能力,并清理水仓、水沟等。
2、煤层顶板有含水层和水体存在时,应当观测“三带”发育高度。
当导水裂隙带范围内的含水层或老空积水影响安全开采时,必须超前探放水并建立疏排水系统。
3、加强放水地点的通风,增加有害气体的观测次数。
4、必须监视放水全过程,放水结束后,应立即核算放水量与预计积水量的误差,查明原因。
第六节探放水安全技术措施
一、探水安全技术措施
1、钻机运输、安装的安全措施
(1)、运输、安装钻机人员,要互相配合好,防止钻机反倒伤人和
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 放水 单孔 设计 措施 最终版