副斜井井底轨道大巷探水设计410Word下载.docx
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(四)上第三系、第四系松散岩类孔隙含水层
第四系中上更新统广泛出露于井田内的梁峁上,其含水层主要为黄土底部的砾石层。
另外还有上第三系底部的砾石层。
其富水性随季节变化大,主要接受大气降水补给,局部地段含水量丰富。
三、井田地下水的补、径、排条件
井田内奥陶系石灰岩溶水属区域岩溶水的径流区,岩溶水井田内自东南向西北方向流,最终排向柳林泉。
石炭系砂岩裂隙、灰岩岩溶裂隙含水层在区域出露区接受大气降水补给,其水流顺岩层倾向向西南方向运移,矿井排水是其主要排泄途径。
第四系及上第三系孔隙含水层,主要接受大气降水的补给,径流途径短,其水流方向随地形而异,人工开采及矿井排水是其主要排泄途径。
第三节隔水层
井田内隔水层主要有:
(一)本溪组及9号煤层至本溪组顶面隔水层
本组厚28.25m,岩性主要为泥岩、砂质泥岩、粘土岩、泥质胶结的砾岩,隔水性能好。
该组地层和9号煤层到该组顶面之间的泥岩、粉细砂岩等组成奥灰水与煤层之间隔水层。
(二)石炭、二叠系各含水层之间的泥岩和砂质泥岩,致密细腻,隔断了各含水层之间的水力联系。
(三)上第三系上新统隔水层
井田内沟谷中出露,主要为棕红色粉砂粘土、亚粘土夹钙质结核,次为砂砾石,杂色粘土及泥灰岩、灰岩。
其上部粘土层成为地表水下渗的良好隔水层。
第四节矿井充水条件
一、充水水源
矿井充水水源主要有大气降水、地表水和地下水。
(一)大气降水和地表水
年降水量为349.0-539.0mm,降水量主要集中在7、8、9月份。
年平均蒸发量为1711mm,蒸发量远大于降水量。
属干旱地区。
井田地表无常年性水流,西部及西部边界外有两条沟谷,雨季汇聚地表水,洪水季时形成短暂洪流,由于地表被黄土覆盖,且煤层埋藏较深,不利于地表水渗漏,对煤层开采影响较小。
东部煤层有露头,虽被黄土覆盖,但由于埋藏浅,地表水在雨季对煤层开采有一定影响。
特别是采空区上方煤层导水裂隙带延伸至地表,雨季地表水会涌入井下工作面。
煤矿生产时必须加强注意。
(二)地下水
井田内可采煤层为太原组9号煤层,其直接充水含水层为煤层上部的砂岩裂隙含水,其次为灰岩含水层,其直接充水含水层富水性弱。
据矿井资料,矿井水的主要来源是上第三系砾石层、石炭系砂岩裂隙、灰岩岩溶裂隙含水层和二叠系砂岩裂隙含水层,出水部位为井筒壁的渗滴水和巷道、煤层顶板渗水,出水量较小。
煤层上覆含水层对煤层开采影响不大。
井田奥灰水水位标高为810-811m。
井田内9号煤层底板最低标高为830m。
9号煤层在奥灰水位之上,因而奥灰水对井田内9号煤层的开采无影响。
(三)采(古)空区积水
(1)采(古)空区积水
井田内没有古空区。
井田南部有9处采空区,积水区位于井田南部边缘处的1997年-2000年的采空区,积水面积56500m2。
根据《煤矿安全手册》第五篇矿井防治水的采空区积水公式:
V=(K·
M·
S)/cosα(m3);
V—相互连通的各积水区总积水量(m3);
K—采空区的充水系数,本次采用0.3;
M—开采厚度(m);
S—采空区积水的投影面积(m2);
α—煤层倾角。
该采空区积水量约25487m3。
从该采空区积水相对位置和水位标高来看,由于其位于井田范围最低区域,对以后煤层开采无影响。
二、充水通道
(一)构造
井田为一较平缓的单斜构造,倾向SW,倾角3°
-6°
,未发现断层和陷落柱,井田东北部有煤层露头,黄土覆盖,埋藏浅地表水与煤层之间形成通道,因此必须按要求留设保安煤柱,保证地表水不进入井下。
(二)煤层导水裂隙带高度
该矿批采4-9号煤层,但井田内山西组4号煤层、太原组6、7、8上、8下号煤层均不可采。
可采煤层仅为太原组9号煤层,位于太原组中部,煤层顶板为泥岩,底板为泥岩。
煤层厚度4.55-5.60m,平均5.02m,含1-3层夹矸,结构简单,煤层稳定,根据补1孔和井下巷道揭露,井田东北部被剥蚀,赋煤区可采。
根据国家煤矿安全监察局编制《煤矿防治水规定释义》坚硬覆岩煤层导水裂隙带最大高度计算公式:
式中:
∑M-累计采厚
9号煤层导水裂隙带高度为:
73.99-80.99m。
根据钻孔揭露,井田东部9号煤层顶底板距离小于导水裂隙带高度值。
煤层导水裂隙带高度达到地表,雨季大气降水会沿裂隙渗漏到井下工作面。
因此,必须经常对地表进行踏勘,及时填埋地表裂隙,防止地表水灌井。
(三)钻孔
井田内施3个钻孔,钻孔如果封堵不良或未封堵也是矿井充水重要通道。
未来生产时,要严加注意。
第二章工作面四邻情况
1、副斜井井底轨道大巷位于我矿材料副斜井底井底车场以东北71.5m处,其南部为原总回风大巷(保安距离为30m),以西北方向为集中皮带巷(保安距离为30m),副斜井井底轨道大巷以上地表为赵家庄村耕地,没有建筑物。
第三章工作面受水害影响情况
1、根据我矿《水文地质类型划分报告》、《90万吨/年兼并重组地质报告》以及我矿实际开拓揭露四邻情况可知,我矿副斜井井底轨道大巷工作面不受水害威胁,为跟好的贯彻落实“有掘必探,先探后掘”的探放水方针,坚持“物探先行、钻探验证”的综合探放水手段,并确保我矿的基建安全,特制定以下探放水验证孔设计。
第四章探放水设计
针对本工作面的实际情况,我矿采取“物探先行、钻探验证,”的探水方式交替完成探放水作业,现分述如下:
(一)、物探设计
工作面在开拓、掘进过程中计划每掘70m对工作面的顶、底板及顺层方向进行探测,用以探明工作面内部隐伏构造的位置、导水情况、积水范围以及积水量,做出分析成果(具体措施见《副斜井物探设计》)
1、副斜井井底轨道大巷探放水技术要求:
磁方位角为63°
56'0",真方位角为59°
26'0",掘进平距为102m。
2、施工顺序:
物探→钻探→掘进→物探→钻探→掘进,以此循环作业。
3、巷道规格:
巷道为宽4.7m,高4m的圆弧拱形。
4、支护方式:
采用砌碹支护,深入稳定基岩中采用锚喷支护。
5、钻探方案:
副斜井井底轨道大巷在探放水时,严格按照“物探先行,钻探验证”的探放水原则进行,经物探探测无水后采用以下钻探方案予以验证,验证钻孔布置方案如下:
①号钻孔方位47°
20'19",倾角为90°
,孔间夹角为12°
5'41",钻孔深度为70m;
②号钻孔(中孔)方位59°
26'0",倾角为90°
③号钻孔方位71°
31'41",倾角为90°
④号钻孔方位59°
26'00"",倾角为91°
13'39",钻孔深度为70m;
⑤号钻孔方位59°
26'00",倾角为92°
27'18",钻孔深度为70m;
我矿根据《防治水规定》决定我矿副斜井井底轨道大巷探水作业超前距为30m,允许掘进距离40m。
7、探水设备:
钻机型号:
ZLJ—400
钻探深度:
150—200m
电机功率:
5.5kw
钻头直径:
φ60mm
实需钻杆数量:
直径42mm、长1.5m的钻杆54根。
孔口管直径为3寸的钢管。
8、孔口安全装置:
孔口安全装置由机修车间加工,孔口管为长度10m的3寸钢管,距离管口30cm处焊接扶正助骨片,规格为厚16mm,40cm×
40cm的钢板,扶正助骨片四周打设4个中孔18mm的小孔,便于固定孔口安全装置。
安装孔口安全装置
①按照钻孔布置图要求确定钻孔的位置、角度、方位后使用钻机打设孔口,孔径大于孔口管直径适当间隙。
钻孔过程中应在钻杆上做好深度标志,钻至预定深度后停钻并将孔内煤尘冲洗干净。
②将孔口管插入孔内在煤壁上做下扶正助骨片周边的4个固定孔口管的眼位标记,然后将孔口管拨出用锚杆钻机打设此4个钻眼。
③安装孔口管,使孔口管与孔壁之间充满聚氨酯,并将聚氨酯扎实,以保证聚氨酯充分凝固。
然后用一次性圆钢锚杆将孔口管固定,使其紧贴煤壁。
④耐压试验使用探放水钻机向孔内注水,水压必须大于采空区积水的水头压力并稳定30min后,如孔口周围不漏水,则可以开始施工探水钻孔或则必须重新加固。
第五章探放水施工中的技术要求
一、操作钻机的注意事项。
1、探放水工必须经过学习培训(持证上岗)、了解设备的性能。
开机前要检查钻机是否平稳牢靠(用液压单体柱压稳钻机),各部紧固件有无松动情况,检查变速箱内、油箱内的油面高低,不足时应予以补充。
检查抱闸的松紧程度是不是合适,送水器转动是否灵活,输水胶管是否固定,以防止转动。
2、检查进、排水管路是否畅通,探水附近的巷道支护与顶板等情况是否良好。
3、每次变速、接通绞车或断开绞车时,必须首先关闭电动机。
4、卡紧钻杆后,要检查齿瓦螺栓两边露出的是否均匀,以免齿瓦螺栓与给进油缸相碰。
5、绞车的两个抱闸不能同时制动。
6、绞车不能超负吊垂。
7、启动电机后,先空载运行五分钟后再开始,进钻速度根据煤质与地形适当掌握,速度不能过快而使钻杆变形扭曲。
8、上、下钻杆时,人员要站在侧面不准正对钻杆,以免钻杆跑溜伤人。
9、在运转过程中有不正常的声音、震动、发热及漏油情况,应立即停车检查。
10、弹簧卡盘在松开状态时,不允许使立轴回转。
11、钻机因故停钻时,可根据钻孔情况,将钻杆撤出或不撤出。
12、钻入老空积水区的一般特征:
①孔底的压力突然下降。
②孔内返回的冲洗液增加或减少。
③水泵停止供水后,孔内继续流水。
④流出的水有臭味。
13、钻入老空区后,不许继续钻进或撤出钻杆,在加强通风与支护同时,要立即汇报领导和通知附近的工作面作业人员撤到安全地点。
14、钻入老空区,全体人员撤至进风巷道内等瓦斯员检查安全后,方可进行作业。
如遇有毒有害气体喷出时,应立即停止钻进并切断电源,工作人员全部撤至大巷内,并及时报告矿调度室,采取防范措施。
15、探钻过程中工作人员必须在现场进行交接班,交接班时不能停钻。
二、钻探技术要求。
1、钻探施工队组必须严格按照本探放水设计方案要求施工,每施工完一组钻孔由安监、地测、掘进等部门联合验收,并挂牌管理记录在册,如发现不合格钻孔,则需重新补探。
2、采用ZLJ-400型钻机,释放水孔口管有效长度不少于10米,钻孔时需安装孔口管和阀门,并进行注水耐压试验,若能经受2Mpa以上压力方可开始钻进。
3、钻孔施工过程中,遇到地质变化如断层、无炭柱、裂隙带、无负荷空钻等情况应立即汇报矿技术副矿长,经技术副矿长研究批准,方可改变原钻探方案,重新制定新方案。
4、每次钻探施工完毕,矿安监、调度应严格控制组队的允许掘进距离,不得超掘。
5、工作面掘至探水线时,地测科应下发停掘通知单,钻探施工完毕,验收合格后下发开工通知单,并报技术副矿长师批准,及时下发。
6、每班必须由安全员、技术员跟班作业,并做好现场记录。
记录中应真实反映煤岩层的变化及换层深度,并记录探水孔的方位、角度、位置、孔深、返水的水质变化等情况。
7、钻探过程中,若遇顶钻、煤壁片邦来压、水量突然增大等现象必须停钻,并及时向调度室汇报情况,制定相应防范措施。
三、打钻施工安全技术措施。
1、钻机操作安全技术措施
⑴安装钻机和液压系统必须稳固、水平、固正、传动位置要设防护栏杆,钻机和液压管结合要紧密,防止钻进过程钻机发生晃动现象。
⑵电源接好后,先用手盘车试运转,再送电试运转,转扳动各操作手柄,检查各旋转件转动、各油管接头、压力表的技术。
⑶操作钻机和停送电必须由一人操作,先停后上卸钻杆和加水龙头。
⑷升降钻具时必须站着操作升降机,双手不准离开升降机手柄,严防跑钻。
⑸安装钻杆时,钻杆应不堵塞、不弯曲、丝扣未磨损,接钻杆时对准丝口,避免外斜和漏水。
卸钻杆时,应严防管钳夹伤硬质合金片、夹扁钻头;
装钻杆时,必须一根接一根依次安装。
2、钻机操作人员安全技术措施
⑴钻探工人要穿戴整齐、利落,衣襟、袖口、裤脚必须束紧。
⑵启闭开关,注意力要集中,做到手不离按钮,眼不离钻机,随时观察和听从司机命令,准确、及时、迅速地启动和关闭开关。
⑶禁止用手、脚直接制动机械运转部分;
严禁将工具的其他物品放在钻机、水泵、电机保护罩上。
第六章探放水施工与开拓工作的安全规定
为保障矿井的安全及工人不受水害的危胁,必须坚决贯彻执行“有掘必探,有水必放”的原则。
1、副斜井井底轨道大巷开工前必须执行探放水制度。
2、探水结束后,要明确允许开拓距离。
3、开拓进尺完成后,进行下一步探放水。
4、探水过程中严格执行探放水方案。
5、发现水害预兆时,必须通知调度室。
6、避灾路线为:
副斜井井底轨道大巷→副斜井→地面污水处理站。
第七章排水设施的能力、系统
1、排水能力
探水工作面安装功率为7.5kw潜水泵一台,安设直径为3寸的排水管路完成副斜井井底轨道大巷的排水任务。
2、排水系统
第八章水情及避灾联系汇报制度
和灾害处理措施
1、为便于探水工作面及时与地面调度室及有关领导取得联系,在进行探放水作业前必须将电话移至探水工作面。
并及时进行探水工作汇报。
2、如遇透水时,由带班长或瓦检员指挥工作面人员有秩序地讯速退出工作面,并视水害情况用工作面或其它地点电话及时通知矿调度室。
并利用语音报警装置通知其它作业地点人员撤退。
3、矿调度室接到报告后讯速通知矿领导,并及时通知井下各地点人员撤退。
第九章放水的技术要求
工作面钻孔探到水后视水压、水质等情况估计采空区积水量及补给量,在矿井排水能力允许的情况下决定是否进行放水。
如果要进行释放采空区积水时,必须按以下技术要求执行。
1、放水前必须调整工作面小水仓的排水能力,对水泵、管路进行维修。
2、放水时应在工作面打戗柱,在拦板外加设顶柱或木垛,必要时应在顶底板坚固地点砌筑防水墙之后方可放水。
3、放水时要专人观察出水情况,注意水流的变化,未经批准严禁拔出钻杆。
4、放水时,若遇钻孔不出水或水流大小不均时,要小心谨慎地用钻杆捅透堵眼杂物。
第十章探放水安全技术措施
1、加强靠近探水地点的支护,打好坚固的立柱和拦板,以防高压水冲垮煤壁和支柱,钻机固定牢固
2、认真检查排水系统,保持状态完好,准备好适当坡度和断面的排水沟及相当体积的缓冲水仓,加大排水能力。
确定专职排水人员,并严格交接班。
3、探水地点安设专用电话,使其能够及时与调度室联系,如有异常应及时汇报
4、确定主要探水的位置,由专业技术人员进行标定,每班必须有探放水值班领导跟班作业。
5、探水地点要经常检查有无有害气体,发现有害气体逸出时,要及时采取通风措施。
6、在探水时,指定安全出口并使其畅通无阻;
同时要与相邻工作地点保持信号联系,以便万一出水,好马上通知受水害威胁地点的人员安全撤离。
7、严格钻探交接班制度,每次钻探完,应将结果及时汇报矿调度,包括钻孔参数及钻孔出水量情况。
8、钻探施工人员应站在安全地点施工,防止钻杆顶人或钻机伤人等严重事故。
9、钻探过程中如有异常,应立即固定钻杆,切忌旋动起拔。
10、打钻时,要时刻注意观察钻孔情况,发现钻孔中水量,水压突然增大,以及出现顶钻等异常现象,应立即停钻检查,如钻孔内水的压力很大,以免高压水将钻杆固定,切勿移动或拔转,钻机后面不要站人,以免高压水将钻杆顶出伤人或造成透水事故。
11、钻探施工完毕,应将钻机挪至安全地点,防止掘进时损坏。
12、压风管道必须紧跟工作面,且按规定留设三通,以防透水后保证各段堵塞人员有充足的氧气补给。
附图:
1、组织机构示意图
2、钻孔布置平面示意图
3、钻孔布置剖面示意图
4、单孔设计图
5、钢管、挡板示意图
6、避灾路线示意图
7、排水路线示意图
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