低位瓦斯抽采巷超前探水钻孔设计.doc

己15、17-13031工作面风机巷低抽巷超前探水钻孔设计单 位： 设 计： 审 核： 科 长： 总工程师： 2011年11月2日己15、17-13031工作面风机巷低抽巷超前探水钻孔设计审批意见审批时间审批地点主持人参加人员总工程师地测副总安全副总调度室安检科开拓科机电科施工单位审批意见：己15、17-13031工作面风机巷低抽巷超前探水钻孔设计一、己15、1713031工作面概况己15、1713031工作面位于己三采区东翼第一区段，该工作面东至矿井技术边界，西至下山保护煤柱，北靠东风井保护煤柱，南尚未布置工作面。地面位于杨湾村东南、黄柳以北。地面标高+105+113m。该采面设计可采走向长2238.5m，倾斜长186.6m，采高3.0m，工业储量179万t，可采储量174万t。该工作面回采己15、17煤层 ,煤厚5.0 6.7m之间,平均5.5m，煤层较稳定,倾角在812之间,平均为10，煤层走向99120,局部受断层以及受背斜和向斜影响，产状和厚度都有一定变化。为做好工作面区域防突治理工作，矿决定先行施工低位瓦斯抽采巷。二、矿井及采区水文地质概况矿井水文地质类型属中等类型，影响采掘活动的主要水害有顶板砂岩水、底板灰岩水、老空水、断层水、地表水及其他含水层水，其中以底板灰岩水、老空水和断层水对安全生产威胁最大。全井田预计正常涌水量850m3/h，最大涌水量1700m3/h。目前全矿井正常涌水量540 m3/h，己三采区正常涌水量210m3/h，矿井中央水仓（分内仓、中仓和外仓），有效容积10817m3，井下中央泵房安设有PJ200-978型水泵9台，单台额定流量420m3/h，实际达到500m3/h，配用4趟426mm的排水管路，西大巷设有防水闸门。己三采区水文地质情况遵循整个井田的水文地质规律，即以接受大气降水入渗补给的覆盖型岩溶充水矿床为主，补给强度较差，其补给区位于井田浅部。根据地质报告，本区处于二灰贫水区，以消耗静储量为主。该采区设有水仓和泵房，水仓总有效容积1050m3，泵房设有150D309型水泵3台，综合排水能力310m3/h，配用2趟194mm的排水管路至中央泵房。三、己15、1713031工作面及其周边水文地质概况根据区内4104、4204、4503地质钻孔资料，己15、17煤层底板距石炭系灰岩顶板（一灰）的距离分别为17.6、20.55、13.13 m，由此可见，区域地层变化较大，石炭系一灰距二灰平均7.0m，巷道底板平均距石炭系二灰24.2m。中间地层岩性为砂质泥岩和砂岩互层，部分区域夹含泥岩和煤线。威胁掘进的水害主要为底板灰岩水，己三采区中部水仓口疏放水钻孔测得石炭系灰岩水位在-660m，但在己一采区火药库附近疏放水钻孔（该工作面北部）测得石炭系水位-460m，寒武系灰岩水位-407m。13031风机巷低抽巷施工层位为煤层底板下8m（标2），低抽巷（巷高3m），距石炭系二灰13.2m，预计风巷低抽巷标高在-616-673m，掘进期间承受水压为1.562.13MPa，突水系数0.1180.161MPa/m，有突水危险；机巷低抽巷标高在-644.7-724.7m，掘进期间承受水压为1.8472.647MPa，突水系数0.1400.0.201MPa/m，有突水危险。根据现有已施工的观测孔（疏放水钻孔）看，石炭系灰岩单孔涌水量都小于8 m3/h，预计正常涌水量60 m3/h，最大涌水量120 m3/h四、超前探水钻孔设计原则巷道一般处于煤层与二灰之间的砂岩层中，为了避免在掘进过程中，岩层倾角突变和未知构造的突然揭露，造成大水量的突水事故的发生。根据煤矿防治水规定和股份公司相关的规定，我矿决定在该低抽巷掘进期间采取超前探水的措施。超前探采用“物探先行，钻探验证”的超前循环探水措施，利用瞬变电磁物探仪器对低抽巷进行超前探测，根据探测结果在富水异常区布置一组（一至三个）钻孔进行验证。(一)物探采用超前循环探测，有效探测距离按不超过60m控制，两侧帮控制距不小于20 m。对物探异常区必须根据异常特性、测区的物性条件、水害类型、工作面状况综合分析，认真解释，确定可能的异常类型，绘制专门的异常区平面图，作为钻探验证的依据。目前我矿的物探技术尚未成熟，在每次有效探测距离内无异常时布置一个同施工坡度、方位的钻孔进行验证（可不下入套管），保持超前距不小于20m；在有效探测距离内出现异常区域，必须根据异常区的分布情况、大小布置一组钻孔予以验证，待隐患排除后方可正常掘进，保持超前距不小于20m，两侧帮控制距不小于20m。钻探验证孔一次不能穿过异常区时必须循环验证，并留足超前距。（二）钻探1.设计的原则本设计超前探水适用于整个低抽巷掘进超前探水；探孔除探明掘进前方的情况外，还要探明巷道底板及侧帮的灰岩水情况。2.设计依据的参数保留超前距为20m。钻孔设计承受水压值为4MPa（根据施工标高具体定）。3.先探后掘的目的确保在煤层底板石炭系地层中的安全掘进，防止大水量灰岩突水事故的发生；防止巷道过断层及其影响带时发生突水事故；水量较大时，实施疏水降压。五、钻场布置本次超前探水按孔深60m、超前距20m控制，从探水位置开始，安排一组钻孔，每组一至三个钻孔，钻场布置在工作面（掌子头）。1.钻场底板平整，无浮碴，出水顺畅。2.钻场无空顶，无旷帮，帮顶必须锚网、喷实,永久支护达到设计要求。3.按探60m，无水害威胁后掘进40m的原则进行施工。六、布孔与钻孔结构1.各钻孔参数见下表：性质孔号开孔直径(mm)终孔直径(mm)套管长度(m)钻孔倾角（）方位（）孔深(m)备注无异计承受水压力4Mpa异常验证孔111056风巷10m，机巷15m。011760211056-209760311056-20137602.钻孔结构开孔时用56mm的钻头钻进到10.2（15.2）m,无水时用110mm的钻头扩至10.2（15.2）m,下入89mm的无缝钢套管10（15）m,套管外口焊接法兰盘，法兰盘外连接接高压闸阀,高压闸阀装外接装压力表的短节,套管以下为用56mm的钻头钻进的裸孔。七、单孔设计（一）开孔时用56mm的钻头钻进到10.2（15.2）m,无水时用110mm的钻头扩至10.2（15.2）m,钻进到设计深度后下入直径89mm的无缝钢套管10（15）m。下套管时，先将套管提离孔底0.2m，孔口和套管口间的环状空隙用水泥砂浆和速凝剂封闭密实，其中插入一根细管，用于观察注浆情况。水泥砂浆凝固后，从套管口向内注入水泥浆，同时观察细管内的情况，待水泥从细管溢出后，可缓停注浆，35分钟后再注，水泥浆稳定流出后，停止注浆，注浆压力以2kg/cm2为宜。（二）水泥凝固48h后，用直径75mm的钻头扫孔至10.5（15.5）m，然后退出钻具，孔口管外安装高压闸阀，接通高压水试压，试压压力必须达到设计压力，延续时间不小于1小时。试压过程要有详细记录，并有专人检查套管外及钻场附近的情况，如发现钻场及钻孔周围有渗水、跑水等现象，要停止试压，继续注水泥浆，直注试压后合格。二次注浆的压力可适当增大。 （三）试压合格后安装高压闸阀、测压表、防喷装置，改用直径56mm的钻头继续钻进至终孔。（四）钻进过程要做注意做好简易水文观测工作，如遇水、掉钻、见溶洞或裂隙等要认真记录。（五）全孔用清水钻进，每次起、下钻都必须观察水位变化，有异常要立即向地测队、调度室汇报。（六）出现下列情况之一，可视为终孔：1.钻孔钻进过程中有水，且水压、水量较大；2.钻进达设计孔深；3.其它突发情况。八、钻探施工安全技术措施（一）钻探前的学习贯彻要求1.施工单位依据审批后的己15、1713031工作面风机巷低抽巷超前探水钻孔设计编制施工安全技术措施，并将本设计和措施一并向参加施工的人员贯彻。使施工人员充分了解钻探工作的目的和任务，明确自己的职责。同时要召开施工单位全体职工会议，学习贯彻钻探施工中的要求及注意事项，参加学习贯彻措施的人员必须鉴字。2.了解钻探施工地段的水文地质情况。3.熟悉避灾路线，并保证避灾路线畅通无阻。4.掌握操作规程及操作顺序，熟练操作技术，严禁违章作业（二）安装钻机前的技术要求1.参加施工人员开工前必须认真学习钻机操作说明书和入井常识，否则不准下井作业。2.探水前，施工队要对施工地点巷道支架进行全面检查，巷道要及时进行加固，水沟进行清理，确保排水通畅。负责人：跟班干部3.探水前施工单位要对排水泵以及排水管路进行一次全面检查，保证排水系统能够正常运行；并负责对巷道内的机电设备每天进行一次失爆检查，杜绝失爆，确保完好。负责人：机电副队长4.钻机安装时，先将底部用道木垫实，然后打坑木固定钻架，固定钻架必须牢固可靠。固定好钻机后，应先检查钻机各部件安装是否正确，并用手转动有关部件是否灵活，如有问题及时处理，由施工队负责。负责人：跟班干部5.开孔时用56mm的钻头钻进到10.2（15.2）m,无水时用110mm的钻头扩至10.2（15.2）m,钻进到设计深度后下入直径89mm的无缝钢套管10（15）m，壁厚5mm。下套管时，先将套管提离孔底0.2m，孔口和套管口间的环状空隙用水泥砂浆和速凝剂封闭密实，使套管固定牢固，孔口加止水阀和压力表，以便有控制的进行放水。负责人：跟班干部6.施工队将打钻地点后方巷道内的矸石、杂物清理干净，保证退路畅通。负责人：跟班干部7.在打钻地点10米范围内安装一部电话，并保持联系畅通。负责人：跟班干部8.钻孔方位、倾角由测量人员和防治水人员共同现场确定。9.做好探放水打钻准备工作后，必须由调度室、安检科、机电科、通风科、开拓科、地测队联合验收，发现问题及时整改，符合探放水条件后方可开始打钻。10.所下套管、法兰盘、闸阀、测压装置及各连接处必须达到设计压力要求。11.排水系统不完善，排水能力达不到要求均不得开钻施工。12.对钻机进行全面检修，保证钻机完好。13.配备足量的钻头、钻杆及套管等必备工具。（三）打钻时注意事项1.钻进前，要先检查钻杆，保证不堵塞，不弯曲，丝口未磨损。钻杆连接时，要对准丝口，避免歪斜和漏水。钻进前，要让钻机空转十分钟，确认无问题后，方可接上钻杆，钻头，接通水源，水返回后才能钻进，并保证有足够流量，不准钻干孔，打钻时，钻杆及其他钻具要摆放整齐，安装及拆卸时要轻拿轻放。拆下来的钻杆要码放整齐。2.交接班必须是当班负责人，并要求现场交接班。做到交安全、交进度、交措施、交设备、交工具，有问题处理不了的，交接班必须交清交明，使接班者心中有数。3.钻进中，施工人员要扎紧领口、袖口、裤腿，佩带好自救器，安全帽，站在钻机两侧，注意钻机运行情况，以防钻杆受压冲出伤人，正常钻进时，操作人员不得离开操作台，如有异常，立即停机查找原因，待故障排除后再施工。4.做好准备工作后，施工人员严格按照地测队测量人员标定的孔位、角度、孔深进行施工，不经测量人员同意不得擅自改动。5.操作时，先将钻机操作手柄置于空挡位置，然后再启动钻机，检查电机及回转、升降是否正常，发现问题要及时调整。正式钻进前，对钻机进行检查，确认机械系统、液压系统、传动部分正常后，方可正式钻进。6.开始钻进时，压力不宜太大，要轻压慢钻，待钻机工作平稳后，压力再逐渐增大。钻进时，钻工要认真观察钻机运转情况（包括送水，钻孔排水，钻机及孔内震动声音等），密切注意出水、出煤（岩）粉情况，发现异常立即停机查找原因及时处理。7.钻探时，操作人员要注意力集中，手不离按钮，眼不离钻机，动作要准确、及时、迅速；严禁用手脚，或其它物件直接制止机器运转部分，严禁将工具和其他物品放在钻机防护罩上；严禁人员站在钻机正后方。8.钻进过程中，发现围岩松动，片帮、来压、见水（钻孔内水压、水量突然增大或减少）以及顶钻、钻机压力不稳、瓦斯涌出量增大等现象时，现场人员不要惊慌，先停钻机，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，关闭阀门压紧钻杆，要及时测定水量、水压，并在钻进记录中注明，现场负责人应及时向调度室、地测队及有关领导汇报，并派人监测水情，监测水情人员至少每2小时向调度室汇报一次水情，待分析后采取措施进行处理再施工。如果发现情况危急时，必须立即撤出所有受水威胁地区的人员，现场负责人应立即向调度室汇报并按照避灾路线进行撤离，同时通知施工地点标高以下受水害威胁人员撤离。9.在打钻过程中，若发现钻杆卡住不进，钻进困难时，要及时汇报，经地测队分析后，可适当调整钻孔参数。10.施工队钻工每班要做好本班记录，包括钻孔的孔号，施工参数，总进尺，本班进尺，孔内钻具长度，有水时钻孔的具体位置，孔内瓦斯（或水）的涌出情况，在钻进过程中要密切注意钻机运行情况，发现钻进异常或涌水异常，要立即向调度汇报。11.在钻探期间如果钻孔出水量较大时，应及时关闭孔口阀，控制放水，设专人观测钻孔出水情况，测定水量、做好记录，并及时将打钻资料向地测队汇报，以便及时调整打钻方案。12.除了打钻施工人员、跟班瓦检员，打钻地点巷道内严禁有其他人员从事与打钻无关的工作。13.每个钻孔施工结束后，对有水钻孔必须将水放到不足以威胁安全生产时，方可恢复生产，无水钻孔要用水泥浆全孔封孔。14.钻探期间，施工单位要安排专人开泵，做好排水工作。15.钻探期间，施工单位要派一名跟班队长现场跟班，切实落实各项措施、制度，及时处理事故隐患。每班打钻情况安检员必须现场监督，并在记录本上签字，切实做好监督、验收工作，保证钻孔按照设计要求保质保量的完成。16.施工单位要加强与地测队的业务技术联系，每天必须和地测队沟通施工情况，施工单位要及时判层，掌握钻进层位。17.施工中必须采用反压装置、防喷装