临近煤矿立井普5钻孔探放水设计.docx
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临近煤矿立井普5钻孔探放水设计
临近煤矿副立井、普5钻孔探放水设计
工作面名称:
三采区机轨巷
作业单位:
探放水队
总工程师:
地测防治水副总工:
地测防治水科长:
编制人:
编制日期:
XXXX年03月27日
执行日期:
XXXX年03月28日
审批签字栏
设计名称:
临近煤矿副立井、普5钻孔探放水设计
序号
部门或职务
负责人签字
日期
备注
1
总工程师
2
安全副经理
3
生产副经理
4
机电副经理
5
通风助理
6
地测防治水副总工程师
7
掘进副总工程师
8
通风副总工程师
9
地测防治水科
10
安全科
11
生产技术科
12
调度室
13
通风科
14
机电科
15
探放水队
16
掘进队
17
审核
18
编制人
设计会审纪要
会审时间
地点
设计名称
临近XX煤矿副立井、普5钻孔
探放水设计
编制人
施工单位
探放水队
负责人
会审意见:
参加会审人员:
临近XX煤矿副立井、普5钻孔探放水设计
一、工程概况
三采区机轨巷巷道设计长度为1553m,现已掘进1407m处,巷道现掘进区域内临近XX煤矿主立井、副立井、井底大巷及普5钻孔。
依据《荆宝生产矿井地质报告》显示,原桃树天利主立井、副立井,XX08年封闭井口,该井筒下部黄土填实井口处用混凝土注浆封闭;普5钻孔于1957-1958年煤炭部华北煤田地质局114队施工,无原始封孔资料。
二、地质及水文地质条件
依据现有资料分析:
本巷道掘进区域位于一宽缓的向斜构造两翼,煤层走向180°~185°,倾向270°~275°,倾角2°~12°。
根据原地质资料及附近已掘进巷道情况分析,该掘进面不存在火成岩、陷落柱等其它地质构造,地质构造已基本查明,工作面掘进区域内临近XX煤矿主立井、副立井及普5钻孔,由于XX煤矿原井筒下部由黄土填埋,XX煤矿井筒、普5钻孔内可能存在有积水。
三、工作面物探、钻探情况
1、井下物探情况
根据长治市XX勘探工程有限公司XX19年7月12日在三采区探煤巷1#拐点开口570m处进行的超前物探成果分析,井下瞬变电磁法探测成果如下:
综合各个方向探测成果分析,本次井下瞬变电磁法探测范围内未发现低阻异常区;迎头正前方30m处出现相对高阻区域,推测为采掘破坏区的的反映。
2、钻探情况
XX19年8月16日八点班,在巷道10#测点前140m(1#拐点开口623m)处进行了超前探放水作业,本次钻探共施工钻孔12个,钻探成果如下:
孔号
倾角
夹角
孔深
孔号
倾角
夹角
孔深
1#
0°
0°
19m
2#
0°
左XX°
34m
3#
0°
左10°
14m
4#
0°
左10°
26m
5#
0°
右10°
16m
6#
-4°
0°
19m
7#
-4°
左7°
21m
8#
-4°
右7°
19m
9#
-4°
左15°
27m
10#
-4°
右15°
15m
11#
-4°
左XX°
34m
12#
-4°
右XX°
14m
本次所施工钻孔均见老空,8#有水涌出,现场测定水压0.02MPa,现场测定所有钻孔有毒有害气体均不超限。
四、设计目的、依据及钻探设备选择
1、设计目的
①为了进一步查明掘进工作面前方掘进区域内临近XX煤矿废弃井筒、普5钻孔的积水、积气等情况。
②为了进一步查明XX煤矿废弃井筒封闭、普5钻孔封孔等情况。
③在此基础上,分析XX煤矿废弃井筒、普5钻孔对正常掘进的影响程度,为正常掘进提供可靠的水文、地质依据。
2、设计依据:
《煤矿安全规程》、《煤矿防治水细则》、山西煤炭安全监察局、煤炭工业厅晋煤监政法[XX17]116号文件、采掘工程平面图及掘进地质说明书及本巷道掘进揭露情况等相关资料等。
3、钻探设备选型
ZYJ-270/170型煤矿用架柱式液压回转钻机主要参数表
项目
参数
项目
参数
额定压力
12MPa
推进行程
1100mm
额定转矩
270N.m
钻岩硬度
10f
额定转速
170r/min
适应钻杆
Φ42mm
推进力
15/XXKN
钻孔直径
Φ65-Φ94mm
钻孔方位
±90°
主机重量
100kg
钻孔深度
150m
最大高度
2800mm
钻机速度
>150mm/min
最小高度
1900mm
钻机泵站主要技术参数表
项目
参数
项目
参数
防爆电动机
YBK2-160M-411KW
额定流量
42L/min
电机电压
380/660V
额定转速
1460r/min
额定电流
26.6/13.1A
油箱容量
80L
双联齿轮泵
32/10Ml/r
额定压力
14MPa
五、钻探设计方案
1、钻孔布置依据
本次钻探布置依据《煤矿防治水细则》:
第四十三条布置探放水钻孔应当遵循下列规定:
探放老空水和钻孔水。
老空和钻孔位置清楚时,应当根据具体情况进行专门探放水设计,经煤矿总工程师组织审批后,方可施工;老空和钻孔位置不清楚时,探水钻孔成组布设,并在巷道前方的水平面和竖直面内呈扇形,钻孔终孔位置满足水平面间距不得大于3m,厚煤层内各孔终孔的竖直面间距不得大于1.5m;
2、钻孔布置方式
本次钻探位置位于三采区机轨巷迎头处,共布置两组钻孔,每组钻孔的布置原则如下:
1)普5钻孔钻探布置方式
本次钻探沿煤层布置4个钻孔,每个钻孔的布置原则如下:
①1、4号孔方位角与巷道水平夹角为22°;
②2、号钻孔方位角与巷道水平夹角为29°;
③3号钻孔方位角与巷道水平夹角为15°;
④1、2、3号钻孔分别与煤层层理的水平仰角为0°,4号钻孔分别与煤层水平层理的倾角分为+4°。
⑤钻探揭露普5钻孔后,当发现钻孔内瓦斯涌出量超过1%、CO2浓度超过1.5%或者其他有毒有害气体含量超过《煤矿安全规程》第135条的规定时,必须按《煤矿安全规程》173、174条规定,停止施工,采取措施撤出人员,查明原因,制定措施,进行处理。
钻孔参数表
孔号
倾角
夹角
孔深
孔号
倾角
夹角
孔深
1#
0°
左22°
53m
2#
0°
左29°
53m
3#
0°
左15°
53m
4#
+4°
左22°
54m
2)XX煤矿副立井井筒钻探布置方式
本次钻探沿煤层布置4个钻孔,每个钻孔的布置原则如下:
①1、4号孔方位角与巷道水平夹角为51°;
②2、号钻孔方位角与巷道水平夹角为38°;
③3号钻孔方位角与巷道水平夹角为64°;
④1、2、3号钻孔分别与煤层层理的水平仰角为0°,4号钻孔分别与煤层水平层理的倾角分为+4°。
⑤钻探揭露XX煤矿副立井井筒后,当发现钻孔内瓦斯涌出量超过1%、CO2浓度超过1.5%或者其他有毒有害气体含量超过《煤矿安全规程》第135条的规定时,必须按《煤矿安全规程》173、174条规定,停止施工,采取措施撤出人员,查明原因,制定措施,进行处理。
钻孔参数表
孔号
倾角
夹角
孔深
孔号
倾角
夹角
孔深
1#
0°
右51°
32m
2#
0°
右38°
33m
3#
0°
右64°
33m
4#
+4°
右51°
33m
六、放水钻孔结构
1、钻孔结构
1)根据《煤矿防治水细则》第四十六条当巷道掘进前方存在积水区或物探异常区时,在预计水压大于0.1MPa的地点探水时,预先固结套管,并安装闸阀。
止水套管应当进行耐压试验,耐压值不得小于预计静水压值的1.5倍,兼做注浆钻孔的,应当综合注浆终压值确定,并稳定30min以上;预计水压大于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煤(岩)壁突然鼓出的措施。
2)根据《煤矿防治水细则》第四十八条探放水钻孔超前距和止水套管长度,应当符合下列规定:
老空积水范围、积水量不清楚的,近距离煤层开采的或者地质构造不清楚的,探放水钻孔超前距不得小于30m,止水套管长度不得小于10m;老空积水范围、积水量清楚的,根据水头值高低、煤(岩)层厚度、强度及安全技术措施等确定;
3)根据《煤矿防治水细则》第四十七条探放水钻孔除兼作堵水钻孔外,终孔孔径一般不得大于94mm。
钻探时必须预先在钻孔内下入放水套管。
放水钻孔结构如下:
开孔孔径不得大于Φ1XXmm,下入Φ108mm长度10m的套管作为孔口管,用水泥浆封闭套管外的环状间隙。
观察达到规定强度后进行耐压试验,安装法兰盘、闸阀、压力表、流量计,其耐压不得低于3MPa,耐压试验合格后进行下一步钻探工作,否则应重新固结套管,选用钻头直径为Φ75mm施工至钻探设计位置。
放水钻孔施工完成后,根据探水水源的的富水性,矿井、巷道排水能力状况,确定是否进行放水试验。
在施工完成后,放水试验时取涌水量较大的钻孔作为放水孔。
图5.1探水孔结构设计示意图
2、套管耐压试验
1)套管(规格Φ108mm,长度不得小于10m),灌注浆后凝固时间达到要求,扫孔入底,钻进0.5—1m,方可做耐压试验。
2)安装孔口套管法兰盘和测压装置或用泥浆泵综合观测。
3)与泥浆泵连接好后打开分水卸压阀门,启动泥浆泵最低档位视水量稳定时方可开始缓慢关小分水口的出水量。
4)当分水量逐渐变小水压逐步上升至3MPa稳定时,停止分水控制阀。
5)在稳定期间注意观察钻孔周边有无渗透现象。
6)观测泥浆泵供水池内水位下降稳定情况。
7)稳定压力时间不少于30min。
8)套管未出现位移,无渗漏,周边底板未出现新涌水点,无底鼓现象,压力稳定,为合格。
3、孔口防水闸阀安装
1)套管固管耐压试验合格后,安装闸阀,闸阀承压能力3MPa以上。
2)闸阀上安装防喷设施,严防发生钻孔突水事故冲垮巷道。
4、孔口管(套管)固管
将套管下入孔内规定的深度(最下一段留设5~6个旋流眼,利于水泥浆进入套管与孔壁之间的环状间隙),用钻杆下入孔底,将配制好的水泥浆(水泥用425#,水泥:
水=1:
0.6)注入套管外的环状间隙,至孔口返出水泥浆,凝固48小时后扫孔至孔底,继续钻进穿过至设计层位后终孔。
5、原始记录
原始记录要按要求在现场及时、详细记录,不得随意涂改,不得搞回忆录式记录,对初次放水的钻孔每天至少观测一次,待钻孔水量稳定后每周观测一次。
七、工作面排水系统
施工钻孔前必须对排水沟进行清理,必须保证排水沟畅通,确保排水沟正常使用。
施工前必须保证水仓排水管路、水泵等排水设备正常使用,水泵、排水管理必须做到一使用,一备用。
八、技术要求及安全技术措施
1、钻探施工技术要求
1)探放水人员必须持证上岗。
施工过程中,每台钻机操作人员不得少于三人。
2)在将钻机通过胶管安装到液压动力站前,必须保证钻机控制阀和动力站截止阀均处于关闭状态。
3)在探放水作业前,工作面顶、帮必须维护好,必要时打好坚固的立柱和挡板,严禁在裸顶、裸帮的情况下进行探放水作业。
4)在探放水作业过程前,掘进机组要向后退距工作面5m,并闭锁,防止机组突然开停。
5)在钻探作业后方5-10m位置处安设专用电话。
6)由测量人员依据设计现场标定探放水钻孔位置,与负责探放水工作的人员共同确定钻孔的方位、倾角、深度和钻孔数量等相关参数。
7)开钻时,要先供水,后开钻。
停钻时,要先停钻,后停水,严禁干打眼。
8)钻进时操作人员不准离开钻机,并做到“三看”、“二听”、“一及时”:
即看操作(档位)把手振动、给进压力和进尺速度,看泵压表及回水情况,看钻杆钻进情况;听机器运转声,听孔内振动声;发现异常及时停钻处理。
9)钻孔中若发现突然卡钎停钻或钻杆弯曲,应立即松开离合器,撤退钻机,检查钻头是否有崩片或刃口磨损过大等情况,以决定是否更换钻头;遇局部夹矸层时,可操纵离合器缓慢推进。
10)孔内有钻杆时,除按规定程序卸钻杆外,不允许马达反转。
11)探放水作业完成后,要进行现场验收和现场确认,验收人员要使用专业探测杆来对钻孔深度进行探测。
2、放水技术要求
1)放水前,必须调查区域水文地质资料,分析水害性质、受水威胁的范围和程度,划定水害威胁边界,估算涌水量和总积水量,分析查明水体的空间位置、积水量和水压。
2)放水钻孔安设的阀门,随时都能灵活开启,阀门要时刻保证足够的抗水压力,放水时要根据临时排水能力、矿井排水能力,水仓容量等综合排水能力,控制好放水孔流量。
3)遇到水量突然增大时,必须立即上报矿总工程师及分管矿领导,及时组织处理。
4)在排放积水过程中,必须按规定检查瓦斯和其它有害气体的浓度,发现有害气体超限时,要立即撤出人员,进行处理。
5)放水时要设信号,有紧急情况要及时通知所有危险区人员撤到安全地点。
6)放水钻孔孔口必须安装流量计,以便观测钻孔放水量。
7)放水钻孔应进行编号管理,以便更好的统计放水情况。
3、放水安全技术措施
为了在不影响正常掘进的前提下,安全的、有计划的将积水放出,特制定放水安全技术措施:
1)所有现场施工人员在作业前,均要认真学习本放水措施,全体人员均学习完毕,考试合格后,方可上岗作业。
2)排水设施必需完善后,方可进行放水。
排水设备必须做到一备一用。
3)放水期间,要建立放水记录,记录要及时、清楚、准确、完整,发生涌水量异常现象均要及时汇报并记录。
4)施工期间,保证撤退后路畅通。
5)发现钻孔内水压过大、煤岩松软、片帮、来压或者钻孔中水压、水量突然增大和透水征兆时,应当立即停止所有作业,向矿调度室汇报,派人监测水情。
发现情况危急,应当立即撤出所有受水威胁区域的人员到安全地点,然后采取安全措施,进行处理。
6)必须严格执行规定的排水系统图、避灾路线图,要求准确无误,具有可操作性,并向工人贯彻。
7)放水前,必须安好孔口管和控制阀门,用水泥和水玻璃将孔口封牢,进行抗水压试验,达到设计承受的水压后,方可进行放水。
8)放水时,要设专人监测钻孔放水情况、测定水量,做好记录。
9)必须保证工作面排水设备正常运转。
10)放水地点要设通往井上、下、矿安全监控室和各值班领导的电话,专人看守。
11)如发现钻孔内有水大量涌出,要根据现场排水泵的排水能力,有计划的缓慢放水,直到把水放干。
12)放水区域内,如果水量短时间内难以疏干时,要立即启动“应急预案”,进行处理。
其他未尽事宜严格按照《煤矿防治水细则》、《三采区机轨巷探放水设计》等相关规定执行。
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