辅运大巷探放水设计及安全技术措施.docx
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辅运大巷探放水设计及安全技术措施
伊旗呼氏煤炭有限公司淖尔壕煤矿
辅运大巷掘进工作面探放水设计
及安全技术措施
编制单位:
东泰采矿技术有限公司淖尔壕煤矿项目部
编制人:
纪华栋
编制日期:
2012年9月10日
依据《煤矿防治水规定》第八十八条:
“对于采掘工作面受水害影响的矿井,应当坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则”,第八十九条规定:
“水文地质条件复杂、极复杂的矿井,在地面无法查明矿井水文地质条件和充水因素时,应当坚持有掘必探的原则,加强探放水工作”。
为防患于未然,认真执行“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针,编制辅运大巷掘进工作面探放水设计及安全技术措施,经审批后严格按要求执行。
1、探水工作面现状
1、工作面概况
辅运大巷属矿井二期开拓工程,巷道沿4-2煤层底板布置。
辅运大巷包括南北向辅运大巷和东西向辅运大巷,南北向辅运大巷沿煤层底板向北(北高南低)掘进,工作面的水沿坡度自动流出。
东西向辅运大巷沿煤层底板向东(北高南低,向南西倾斜)掘进,工作面的水沿倾斜坡度自动流出。
辅运大巷为矩形断面锚网喷支护,净断面尺寸:
宽×高=5400×3500mm。
2、地质情况
含煤地层(4-2煤层)构造形态单一,总体为一向南西倾斜的单斜构造,地层产状平缓,倾向200°~260°,区内未发现断裂及紧密褶皱,亦无岩浆岩侵入。
工作面埋深131.8~144.6m,巷道沿4-2煤层底板掘进,工作面前方及两侧均为原始煤层,上下方无采掘活动。
地面地形较为平缓,相对高差最大12.8m,多为平坦沙地及波状沙丘,无主要建筑物。
3、水文地质情况
地表仅局部发育小型宽缓沟谷,平时无水,无河流迳。
第四系潜水含水层的富水性弱,局部中等,煤系地层上部隔水层的隔水性能较好。
侏罗系中下统延安组承压水含水层富水性弱,因其是含煤地层,所以也是工作面直接和主要充水含水层。
三叠系上统延长组承压含水层富水性弱,且与上部含水层的水力联系较小。
工作面直接充水含水层以裂隙含水层为主,直接充水含水层的富水性微弱,补给条件和径流条件较差,即裂隙充水的水文地质条件简单。
4、周边采掘情况
工作面周边无采掘活动,施工中不受采空区影响。
2、设计目的
探查工作面前方水情,消除水害对掘进施工的威胁。
3、设计依据
1、严格执行《煤矿防治水规定》要求,认真落实“逢掘必探、有疑必停、先探后掘”的规定,做到探掘有设计、有记录、有分析,切实消除隐患。
掘进过程中,坚决做到不探不掘。
2、水源性质:
预计水源主要为煤层顶底板砂岩裂隙含水。
3、根据水文地质资料的水压、水量和以往的探水经验,探水设备、探水技术水平综合考虑,确定探水距离50m,超前距离20m,每探一次允许掘进距离为30m。
4、探水前的准备工作
1、供电
供电电源:
引自矿35KV变电站10KV线入井,井下移变硐室分供到各工作面。
2、排水
(1)水泵、水管
在探水前,对工作面及沿途的排水泵、排水管、阀门等排水设施进行全面检查维修,保证完好。
每处临时水仓处必须安装不少于2台水泵,保证一台运行、一台备用。
(2)水仓
探水前将临时水仓、排水沟清理干净,疏通排水渠道。
水流由工作面经水沟流入水仓,经排水泵排至地面。
(3)探水前,必须将水仓内的水排完,增加水仓容量。
3、探水钻机准备
工作面配备一台ZDY-620型坑道探水钻机,并保证探水钻机完好。
配合Φ65mm硬质合金刮削型钻头(不少于2个),Φ42mm钻杆,组合钻杆长度0.8m/节(有效长度0.76m/节),钻杆数量100根,使用水力排粉,钻孔采用无芯钻进。
4、自救器
所有入井人员必须佩戴自救器。
5、通风措施及瓦斯检查制度
工作面在探放水过程中保持正常通风,通风措施严格执行《煤矿安全规程》有关规定。
工作面探放水过程中瓦斯员必须跟班作业,除例行每班二次检查外,瓦斯员必须保证盯靠在工作面,以便随时检查有毒有害气体浓度,防止空气质量异常。
工作面与瓦斯浓度增大或气体浓度异常时,瓦斯员必须指挥所有人员撤出工作面。
掘进工作面采用局扇压入式通风,采用直径800mm的抗静电阻燃胶质风筒,在探水期间加强检查维护。
6、通讯
在探水工作面、主斜井井底都安装有防爆通讯电话,工作面、井口及领导办公室都能直接联系。
7、其它
在探水前把探水工作所用的设备、设施及材料准备好,存放在工作面附近指定地点。
5、探水施工
1、探水钻孔的确定
根据水文地质资料,探水的主要对象是对隐伏地质构造的导水带,当地质条件简单,无断层构造,充水因素为煤层顶底板砂岩裂隙水,且水量不大时,按设计要求,在煤层前方探水钻孔在水平面上成扇形布置,解除前、左、右方水害威胁。
(见1-1图)
当地质条件不明或发生明显变化或有断层构造,裂隙较多且水量较大时,必须增加钻孔数量和探水范围,在煤层前方水平面和竖直面上均布置成扇形状,解除前、左、右、上、下方水害威胁。
(见1-2图)
2、探水钻孔施工参数要求
(1)钻孔位置、角度的确定
辅运大巷沿着煤层底板掘进,水平面和竖直面上的钻孔均布置成“小夹角”扇形钻孔。
水平面上布置3个孔,孔口高度距巷道底板1.5m,相邻孔间距1.5m,边孔与中孔夹角15°。
竖直面上顶板孔和底板孔布置在巷道中央且分别与巷道顶底板间距400mm,顶底两钻孔钻进方向与巷道施工方向成15°夹角,并分别指向顶底板。
(2)钻孔深度及准许掘进距离的确定
采用边探水边掘进的探水方案进行探水,探水钻孔中中孔方向与巷道掘进方向一致,孔深50m,边斜孔孔深52m。
超前距离20m,每探一次准许掘进最长距离30m。
3、钻孔直径
在无特殊情况下,采用探水孔放出水,考虑到既可以使涌水顺利排出,又能防止涌水过大发生意外,控制涌水安全,故探水孔直径取65mm。
若水量较大,在原探水孔附近0.5m处重新布置钻孔,钻孔直径取115mm,该钻孔孔口必须安设直径108mm、长度2m的套管,以确保放水安全。
4、帮(顶)距
探水钻孔包括一个中心眼,其余为边斜眼,并与中心眼成一定角度。
中心眼终点与边斜眼终点间的距离为帮(顶)距,帮(顶)距应等于或略小于超前距离。
6、探水工序安排
1、探水前应先加固探水工作面的支护,永久支护紧跟迎头。
2、钻探开始前,瓦斯员首先检查瓦斯,同时当班负责人、现场指挥员都必须在场。
3、在钻探过程中带班负责人对本班钻探方向、深度进行核实确定,如有异常情况写在记录本上,并及时向领导汇报。
辅运大巷掘进工作面探水钻孔布置图1-1
辅运大巷掘进工作面探水钻孔布置图1-2
七、探放水效果确认方法
1、探放水钻孔布置应根据地质及水文地质情况和现场揭露煤层确定。
2、钻孔的数量、位置、角度、深度必须严格按照设计要求。
3、探放水钻孔验收由项目部组织地测、技术、机电、安全及相关人员参加,做到探掘有记录,有验收;实行谁验收、谁签字、谁负责。
八、探水组织及岗位责任制
1、成立探水领导组
领导机构
总指挥:
赵卫信(项目经理)
副总指挥:
纪华栋(技术经理)
成员:
姜化生王德宝谢连生高敏
参加探水人员
参加人员:
各科室人员及区队人员
指挥部设在项目部办公室,探放水期间,各领导及成员各负其责,尽心尽职,严阵以待。
2、指挥部职责
(1)指挥部负责探放水过程中的人员安排及总体部署。
(2)召开专题会议,结合实际情况对方案进行审核和补充。
(3)方案由项目经理和技术负责人贯彻执行,组织全体员工进行学习考核,没有经考核的员工或考试不及格的员工不得入井从事探放水工作。
3、总指挥、副总指挥及成员职责
(1)项目经理是探放水工作的主要负责人,负责探放水设计方案中各工序的安排及措施的落实。
(2)技术经理在总指挥的领导下,负责探放水工作的技术工作,分析技术资料,做好探放水技术指导工作。
(3)安全经理负责掌握探放水过程中的安全事项,按探放水设计方案,指挥探放水人员,组织探放水工作。
(4)生产经理负责落实探放水过程中的物资供应及后勤保卫工作,协调各部门之间的关系。
(5)安全员负责搞好探放水过程中存在的安全隐患,随时向指挥部报告探放水情况。
(6)通风员负责搞好探放水过程中所需要的“一通三防”各种资料,整理放水过程中“一通三防”方面的记录,掌握探放水过程中的风量、风压、瓦斯、二氧化碳及各种有害气体的变化情况。
(7)机电科长负责处理探放水工作中的电器故障,保证探放水工作中一切机电设备可靠运行,防止一切事故发生。
(8)现场总指挥负责探水现场的指挥和技术指导工作。
九、探放水管理制度
1、巷道掘进之前,必须采用钻探的手段查清水文地质条件。
2、必须坚持“有掘必探、先探后掘”的探放水原则。
3、在探放水之前,必须先编制探放水工程设计;
4、探放水工程设计由项目部编制,矿总工程师审批。
十、安全技术措施
1、施工前准备事项
(1)在组织施工前,首先将打钻所需的材料及工具、设备准备到位,不能因为准备工作的原因而不施工钻孔。
(2)在运输钻机的过程中,运送人员应轻拿轻放,避免设备因受力碰撞而受损。
安装钻机人员,要互相配合好,防止钻机翻倒伤人和挤伤手脚事故发生。
(3)稳钻前,应清净浮煤。
巷道支护要符合质量要求,禁止有空帮、空顶现象。
钻机要稳牢、稳平,底座垫上底木梁,钻机稳固在底木梁上,将钻机稳定牢固,确保施工的安全。
钻具应统一放在巷道内指定地点,禁止在巷道内乱放。
(4)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,发现巷道支护不合格的及时处理并加强支护。
(5)保持钻场有足够的安全空间,便于施工,并在打钻地点附近悬挂便携式瓦斯报警仪和安设专用电话。
打钻过程中如果出现异常情况能够并保证随时与地面联系。
2、钻机操作注意事项
(1)探水钻工上岗前,必须经过培训,并持证上岗。
(2)操作钻机,要严格按照探水操作规程和说明书进行。
(3)钻孔必须严格按设计的方位、角度、深度施工,严禁私自变更钻孔参数。
(4)根据现场条件固定好钻机。
在钻孔过程中,若发生钻杆变形或卡钎,应立即停钻检查,能否退钻或是否遇到硬岩卡钻,还是由于磨钝或崩片等情况,都要按具体情况做相应处理。
(5)每班开钻前,钻机要先试正、反转。
钻机开始运转后,任何人不准触摸钻杆及机器旋转部位,防止钻机绞人。
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。
3、探水时应注意事项
正式开钻后,要密切注意迎头的变化情况,发现异常,要立即采取措施,以防止突水或发生其它事故。
为此在施工中特别注意以下事项:
(1)操作钻机要严格执行操作规程。
在钻进中,掌握好钻进速度,压力要适当,注意孔内水循环,禁止干钻,避免损坏钻机和发生卡钻事故。
在钻探过程中应时刻注视钻孔情况,发现岩(煤)变软,或钻眼中水压加大、水量突然增加等异常情况,必须停止钻探,但不要移动或拔出钻杆,要立即向项目部汇报,并派人监视水情,情况紧急时,必须立即撤出所有受水威胁的人员。
围岩松软,钻进突感轻松,一般接近水源,这时,应再次检查防水设施是否完善,排水设施是否可靠,发现如果是巷道内有片帮来压时,要检查巷道支架是否牢固,以防冒顶伤人。
顶钻一般是水压大的表现,此时切不可移动钻杆,应马上将钻杆固定,否则高压水可能将钻杆顶击,碰伤人员,造成透水事故。
(2)当探水孔深度小于5m,孔内大量出水,说明距涌水区已很近,如果孔内水压很大,水喷射很远,必须马上将钻机钻杆固定,在巷道正前方打牢点柱,人员应尽快撤离现场,选安全地点进行探放水,放水过程中如发现钻透地区无水时,应立即检查有害气体。
(3)探水钻机的附近不得站人,以防高压水将钻杆顶出伤人,或手把翻转打人。
(4)钻孔接近探水区域,预计可能有瓦斯或其它有害气体涌出时,必须有安全员在现场值班,并有专职瓦斯检查员随时检查气体成份,发现异常,立即进行处理。
若瓦斯达到1%,应立即通知停钻撤人。
(5)操作钻机人员,要由班组长或有经验的工人担任,另一人跟前监护。
钻机操作按扭,应设在距司机工作处不超过0.5m的地方,确保能及时停送电。
4、探水后掘进措施
(1)在掘进过程中,应随时丈量巷道实际距离,探水地点做好标记,及时核实允许掘进安全距离,防止实际掘进距离超过允许的掘进距离,以保安全。
(2)由于探水孔呈扇形分布,控制面积较大,但是随着巷道的前进,探水孔的间距会越大,巷道有可能进入两钻孔之间的空白区(即探水盲区),积水位置可能被漏掉,在这种情况下,掘进巷道可用长钎子对正前方或斜方打眼补钻,防止意外。
(3)在掘进过程中,如果有水沿钎子方向外流,应及时停止作业,查明原因。
水压大时,钎子不能拔出,并加以加固,另做探放措施。
5、放水措施
(1)探明水源后,设法将威胁矿井的水流有计划、科学地放出,在水压不大的情况下,可直接利用探水孔放水;如果水压较大,可另打放水钻孔放水。
在打放水钻孔时,首先用钻机打直径115mm,深2m的钻孔准备下套管,套管直径为108mm,长度为2m,套管端部用焊枪沿轴向割4道0.5m长口子,进行缩口处理,以便顺利打入孔中。
套管外露0.2m,用黄麻蘸硅胶后缠在套管外用以充填管壁与钻孔间的空隙,防止漏水和增加孔口管的锚固力,并打3根φ16×1800㎜锚杆将孔口管固定在岩壁上,安设好控制阀门和压力表,达到了控制水的目的。
(2)套管必须安设牢固,必要时套管用注浆方法固定,注浆压力达到1Mpa以上,并用锚杆将套管锁牢,防止水压过大将套管冲出。
(3)放水时,根据排水能力的大小用阀门控制放水量,以免造成水灾。
(4)放水时,要时刻注意水量变化情况,当放水孔停止出水时,要分析情况,如果顶孔、底孔都不出水,应在底部打深眼放水;深眼无水,方可继续掘进。
(5)放水时,瓦斯员必须认真检查瓦斯和其它有害气体。
6、透水事故的处理措施
(1)掘进工作面如有巷壁发潮发暗,“挂汗”,空气变冷,顶板淋水增大,底板鼓起并有水叫,并伴有H2S、CO2等气体溢出,这都是透水前兆,说明工作面已接近水源,此时应立即停止作业,报告项目部。
(2)探水区透水时,现场人员向项目部汇报的同时,尽可能就地取材迅速加固工作面,如打木垛或密集柱,堵住出水点,防止事故扩大,如来不及进行加固,现场人员应按避灾路线有组织地以最短路线进行撤退,切勿进入独头巷道,万一没有时间撤出地面,可以暂时找一地方避难待救。
(3)值班领导接到透水报告后,应立即通知上级有关部门和矿山救护队,同时根据事故性质和可能波及地区,通知险区有关人员撤出,井下所有排水设备全部启动进入工作状态,配合矿山救护队进行营救遇难人员。
7、其它安全措施
(1)支护工必须严格执行本岗位安全生产责任制。
探水前,通过敲帮问顶,对避灾线路内巷道进行认真检查,必要时加强支护。
(2)探水工作面要加强支护,必须设置防止高压水冲跨巷壁及支架的点柱或挡板。
(3)入井人员必须佩带自救器、报警矿灯和便携式瓦斯报警仪。
(4)严格执行入井检身制度和出入井人员清点制度。
(5)交接人员必须将钻孔情况(角度、方向、深度及出水情况)及设备情况向下一班交待清楚,并做好记录。
未交待或交待不清不准下班,遇到疑难问题两班人员共同研究探讨。
8、事先检查并维护好排水设备,清理好水仓和水沟,以便在放水时水仓有足够的容量。
探水钻孔位于巷道低洼处时,配备与探放水量相适应的排水设备。
清除探水区的杂物及渣块,区内的探水用料必须码放整齐。
9、探水人员必须熟悉井下巷道的布置情况及避灾路线,必须保证有畅通无阻的安全出口,不准堆放杂物堵塞巷道。
探水时,停止井下一切与探水工作无关的工作。
10、在探水地点,瓦斯员必须不间断的进行瓦斯及其它有害气体的检查,每次检查必须留有记录,以便清楚地掌握瓦斯及其它有害气体的情况,当瓦斯浓度超限时,必须停止作业,采取措施。
11、在探水地点,必须设置一部程控电话随时可以和项目部及水泵房取得联系。
12、每班必须有矿领导跟班作业,亲临现场进行指挥。
13、在水压大的地点,预先开掘安全躲避峒室,规定好联络信号及人员的躲避路线。
14、局扇风机必须设置开停传感器,并实现风电、瓦电闭锁,风筒出口距工作面不得大于5m,风筒必须吊挂平直。
15、探放水人员必须按照批准的设计施工,未经审批部门允许,不得擅自改变设计。
16、避灾路线
辅运大巷:
(前期)工作面→联巷→主斜井→地面;
(后期)工作面→副斜井→地面。
17、未尽事宜按《煤矿防治水规定》、《煤矿安全规程》及其它有关规定执行。
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- 辅运大巷探 放水 设计 安全技术 措施