井下探放水钻孔布置.ppt

2019/6/23,1,（一）超前距。探水时从探水线开始向前方打钻孔，在超前探水时，钻孔很少一次就能打到积水目标区，常是探水一掘进一再探水一再掘进，循环进行；探水钻孔终孔位置应始终超前掘进工作面一段距离，该段距离称超前距，如下图所示。,一、探放水钻孔参数确定,2019/6/23,2,（二）允许掘进距离。经探水证实无任何水害威胁，可安全掘进的长度称允许掘进距离。 （三）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，呈扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离称为帮距；其值应与超前距相同，帮距一般取20 m，有时帮距可比超前距小12 m。,一、探放水钻孔参数确定,2019/6/23,3,（二）允许掘进距离。经探水证实无任何水害威胁，可安全掘进的长度称允许掘进距离。 （三）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，呈扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离称为帮距；其值应与超前距相同，帮距一般取20 m，有时帮距可比超前距小12 m。 （四）钻孔密度（孔间距）。钻孔密度是指允许掘进距离终点横剖面上探水钻孔之间的间距。,一、探放水钻孔参数确定,2019/6/23,4,（一）扇形布置。巷道处于三面受水威胁的地段，要进行搜索性探放积水目标区，其探水钻孔多按扇形布置，如下图所示。,二、探放水钻孔布置方式,2019/6/23,5,（二）半扇形布置。对于积水区肯定是在巷道一侧的探水地区，其探水钻孔可按半扇形布置，如下图所示。,二、探放水钻孔布置方式,2019/6/23,6,（一）探放老空水、陷落柱水和钻孔水时，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。钻孔终孔位置以满足平距3m为准，厚煤层内各孔终孔的垂距不得超过1.5 m。 （二）探放断裂构造水和岩溶水时，探水钻孔沿掘 进方向的前方及下方布置。底板方向的钻孔不得少于2个。 （三）煤层内，原则上禁止探放水头压力高于1 MPa的充水断层水、含水层水及陷落柱水等。如果确实需要的，可以先建筑防水闸墙，并由闸墙外向内探放水。 （四）上山探水时，一般进行双巷掘进，其中一条超前探水和汇水；另一条用来安全撤人。双巷间每隔3050 m掘1个联络巷，并设挡水墙。,三、探放水钻孔规定,2019/6/23,7,（一）双巷配合掘进交叉探放水。当掘进上山时， 如果上方有积水区存在，巷道受水威胁，一般多采用双巷掘进交叉探放水，如下图所示。,四、探放水与掘进配合,2019/6/23,8,（二）双巷掘进单巷超前探放水。在倾斜煤层中沿走向掘进平巷时，一般是用上方巷道超前探放水，探水钻孔呈扇形布置。 （三）平巷与开切眼互相配合探放水。其方式如下图,四、探放水与掘进配合,2019/6/23,9,（四）隔离式探放水。巷道掘进前方的水量大、水头压力高、煤层松软和裂隙发育时，在煤巷直接探放水很不安全，需要采取隔离方式进行探放水。在掘进石门时，可从石门中探放积水，如图所示：,四、探放水与掘进配合,2019/6/23,10,或在巷道掘进工作面预先隔水墙，在墙外探水，如下图示：,四、探放水与掘进配合,2019/6/23,11,矿井探放水工作存在高承压水突出的危险，必须保证在一定的安全距离才能实施探放。矿井专用探放水钻机具有钻探深度大且可固定防喷性能；而煤电钻钻探距离有限，一般只能用于在煤层中探查煤的厚度等，起不到预先探放水的作用。因此，矿井探放水必须用专用探放水钻机，严禁使用煤电钻探放水。 在煤层内用煤电钻探放水，可能导致包括探放水作业人员在内的大量人员伤亡。,四、探放水必须使用专用钻机,2019/6/23,12,案例： 2008年7月21日，广西百色市右江矿务局那读煤矿发生老空透水事故，死亡36人。该矿为国有地方煤矿，2007年核定生产能力19万t，矿井周边 废弃小煤窑积水情况不清。该矿在4304工作面（靠近废弃小煤矿附近）违规开掘3个切眼，违规用煤电钻探放老空水，前两个切眼均因掘进时有透水征兆而停止施工，随后又在距第一个切眼30 m处重开切眼，在发现透水征兆的情况下，仍在相对较低的4301采煤工作面组织生产；,四、探放水必须使用专用钻机,2019/6/23,13,案例： 事故发生前，在没有认真分析透水量变化的情况下，盲目通知已经撤到安全地点的作业人员，重新返回作业地点恢复生产，导致发生特别重大透水事故。 事故直接原因：违反防治水规定用煤电钻代替专用探水钻进行探水。按照该矿探放水设计及安全技术措施的规定，每次探水钻进30 m，允许巷道掘进10 m，但透水发生地实际探水钻进只有约7m，致使4304工作面第三切眼的掘进头距离老空积水区边界仅为3.9 m诱发了从小股流水冲刷逐渐扩展到大面积煤柱突然垮塌，造成临近小煤矿采空区积水溃入井下，导致了事故的发生。,四、探放水必须使用专用钻机,2019/6/23,14,（一）探放水钻探现场的规定。探放水现场作业直接关系到探放水人员的安全，关系到探放水周围地区甚至整个矿井的安危，对钻探施工现场的安全环境和安全设施的严格要求非常重要。加强钻场附近的巷道支护，并在工作面打好坚固的立柱和拦板，可以防止冒顶、防高压水冲垮煤壁及支架等事故发生。为满足探放水钻孔出水畅通和施工人员安全撤离，必须清理巷道，挖好排水沟，在适当位置配备与探放水量相适应的完好的排水设备。,五、探放水钻机必须安装牢固,2019/6/23,15,在打钻地点或附近安设专用电话，可以在遇到紧急 险情时及时与有关领导和部门取得联系，汇报情况，以便及时采取有效措施。 为杜绝随意性，保证探放水钻孔准确打到靶位，确 保钻孔标定准确，在确定主要探放水钻孔位置、方位、倾角、深度以及钻孔数目时，测量以及负责探放水的技术人员必须亲临现场，根据已批准的设计给予确定，未经批准，不得擅自改变设计。,五、探放水钻机必须安装牢固,2019/6/23,16,（二）探放水钻孔承压套管的安装和加固。为确保探放水钻孔出水后能有效控制放水量，确保安全，在预计水压大于0.1 MPa的地点探放水时，都应预先安装孔口承压套管。为确保承压套管的牢固可靠，开孔位置应选择在岩层比较完整、坚硬的地方，承压套管的长度按本规定第九十八条执行。目前一般采用的是双层套管，考虑钻孔出水会影响套管的下放，因此外层套管长度一般较短，尽可能下在无水段。承压套管要用高压注浆泵进行水泥固结，使套管和岩体成为一体，套管下放凝固至规定的时间后，进行扫孔，然后进行压水耐压试验，试验的压力不得小于设计水头压力，稳压时间必须至少保持半小时，孔口周围不漏水，孔口管牢固不活动，即为合格；否则必须重新注浆。这样才能保证孔口管在钻孔出水后不被冲出。孔口管下好后要安装好控制闸阀，这样才能在钻孔一旦出水后能有效地控制水量，防止因排水能力不足且放水孔又不能有效控制而影响矿井安全。,五、探放水钻机必须安装牢固,2019/6/23,17,在水文地质条件复杂和水头压力、水量大的情况下，按照探放水规定要求，安装孔口承压套管和控制闸阀进行钻进。 （三）探放高压水应采取的措施。在高压水的探放过程中，当钻孔揭露含水层后，水头压力和水量会猛增，若不能有效控制，除直接影响钻进效率外，还特别容易出现高压水喷出或钻具被顶出等伤人事故。因此，在钻孔内水压大于1.5 MPa的高压水地区施工探放水钻孔时，钻进和退钻应采用反压和有防喷装置的方法进行钻进和控制钻杆。,五、探放水钻机必须安装牢固,2019/6/23,18,反压就是给一个与水头压力反向的作用力；防喷就是防水、防钻杆、防孔内碎岩石块喷出。在高压水地区施工钻孔时，如果不采用反压、防喷装置是非常危险的。如某矿在井下施工探放奥灰高压水钻孔时，由于未采取这些措施，就曾发生突然出水后钻杆无法控制、顷刻之间被高压水顶出并被顶到巷道，近百米钻杆像面条一样被扭曲成麻花状，险些酿成人员伤亡事故。因此，在高压水地区施工钻孔时，防喷问题必须引起高度重视。,五、探放水钻机必须安装牢固,2019/6/23,19,探放水钻孔终孔孔径规定一般不得大于75 mm，主要是从探放水现场的围岩稳定性方面考虑的。这样，探放水钻孔的开孔孔径也能得到控制，终孔对围岩的破坏性小，即使遇到不可预测的高压水及其他危险情况，也能够得到有效控制。 井下现场空间有限，施工不便，为了提高效率和降低成本，在对井下钻孔设计时要考虑一孔多用，如探查构造、煤层的钻孔或兼作堵水、疏水之用等。,六、探放水钻孔孔径,2019/6/23,20,人们在与矿井水长期斗争中积累了宝贵的经验，总结出在钻进时接近或揭露强含水体的一般征兆。在钻进时，当煤岩出现松软、片帮、来压或钻孔中的水头压力、水量突然增大以及顶钻等异状时，说明前方已经接近或揭露了强含水体。当遇到这种异常情况时，如果继续钻进或将钻杆拔出，极有可能造成难以控制的更大出水，以及钻杆在拔出的过程中被高压水顶出伤人事故，后果不堪设想，因此必须及时停止钻进，将钻杆固定，严禁移动和起拔，钻机后面严禁站人，以免钻杆伤人。,七、探放水过程中有透水征兆的处理,2019/6/23,21,在钻孔出现涌水异常情况时，应及时将现场情况向矿调度室汇报。调度室接到上报的情况后，应立即派人监测水情。如果发现现场情况危急时，必须立即撤出所有受水害威胁地区的人员，然后采取措施进行处理。,七、探放水过程中有透水征兆的处理,2019/6/23,22,（一）查明老空区积水情况。探放老空水首先要收集资料，走访调查，分析查明老空水体的空间位置、积水量和水头压力，做到心中有数。 （二）探放老空积水。探放水钻孔要打中老空水体，至少有一个孔要打中老空水体底板，才有可能放完老空水，排除隐患。如井下老空区水与地表水存在密切的水力联系，在雨季可接受大量雨水或地表水补给，且老空区的积水量较大，水质不好（如酸性水），为避免矿井承受长期排水的经济负担，矿井可首先对这种老空积水区实行注浆封堵，切断或减少地表水等对其的补给，然后再实施探放水；,八、老空水探放过程,2019/6/23,23,如果切断或减少老空区的补给水源有困难而无法进行有效地探放水，生产矿井必须对老空积水区留设足够尺寸的防隔水煤（岩）柱，使其与生产区隔开，待矿井生产后期条件成熟再进行水体下采煤。如老空区积水量大且水压高，应先从煤层顶、底板岩层打穿层放水孔，把水压降下来，然后再沿煤层打探放水钻孔。,八、老空水探放过程,2019/6/23,24,（三）制订应急预案。当钻孔接近老空时，矿山救护队员要在现场值班，随时检查空气成分，如果瓦斯或者其他有害气体浓度超过有关规定，应当立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿井调度室，及时处理；在探放水场地应备用一定数量的坑木、麻袋、木塞、木板、黄泥、棉线、锯和斧等，以便在探放水过程中意外出水或钻孔水压突然增大时及时处理；探放水施工巷道现场发现有松动或破损的支架要及时修整或更换，并仔细检查帮顶是否背好；探放水施工现场及后路的巷道水沟中的浮煤、碎石等杂物，应随时清理干净，若水沟被冒顶或片帮堵塞时，应立即疏通；探放水施工过程中所设计的避灾路