轨道下山探放水设计2017.doc

*煤矿掘进工作面探放水设计2017年2月5日目 录一、探放水组织管理机构及职责1二、工作面位置以及水文地质情况1三、工作面水害分析及水量、水压预计3四、工作面的掘进方向、施工次序、规格及支护方式6五、探水方式、设备、参数及钻孔布置6六、物探:10七、井下探放水孔止水套管的安装14八、封孔工艺16九、探放水安全技术措施16十、信号联系与避灾路线：19十一、通风系统及瓦斯检查措施20十二、排水设备与路线20十三、其他：2121为了防止在掘进中发生透水事故，我矿坚持“安全第一，预防为主”的生产方针，实行“有掘必探，先探后掘”。为了更好的指导矿井探放水工作，特制定轨道下山掘进探放水设计如下：一、探放水组织管理机构及职责1、建立探放水管理机构，配备探放水管理人员、探放水专职人员、技术员、值班人员、安全员、瓦斯员等相关人员。探放水管理领导组：组 长： *副组长：*成 员： 探水队 瓦斯员 安全员 机电队 地测科 通风队 调度室 矿山救护队 领导组下设办公室，办公室设在地测科，办公室主任由*兼任。2、探放水领导小组的主要职责、组长负责探放水总体工作安排，协调管理各级部门和人员，组织做好探放水工作。、副组长总工*负责技术指导和相关技术资料的收集、审查工作。、副矿长*负责执行组长布置的任务，负责探放水时的安全管理工作，并及时向组长汇报探放水工作的完成情况。、跟班矿长负责监督和指导放水工作的现场工作，协调各部门的配合，确保放水工作的安全顺利。、各成员领导组的带领下，严格执行各项管理制度和规定，按照探放水设计的要求进行施工，确保探放水工作的安全顺利。、探放水配置专职瓦斯员，负责检查工作面及探孔内的瓦斯及其他有害气体浓度，通风及监测设备的检查和维护，确保工作面通风稳定可靠。、安全员负责探水工作面现场的安全监督工作，确保无“三违”和安全隐患。、地测科负责探放水的技术指导，编制工作面放水设计和措施，按照设计现场标定探放水孔的位置和角度。、探水队负责探放水设备的安装与维护，按照设计要求进行施工，记录探放水施工表并报送相关单位。(10)、调度室负责探放水工作的调度协调，整理和汇报探放水施工记录并存档。(11)、矿山救护队成员负责现场值班，随时检查空气成分。二、工作面位置以及水文地质情况轨道下山位于矿井井田中部，开口位置位于胶带下山向东30米侧，巷道走向为南北，是服务于矿井一采区的轨道大巷，担负矿井的材料运输工作。巷道开口后以180方位角向前施工至井田南部边界。工作面井上对应位置为枣园峁山丘，无地表水体和导水裂隙，不存在地表水患。该区域9、10#煤层直接充水含水层为太原组灰岩岩溶裂隙含水层，为弱含水层，补给条件差，不存在突水的危险，水文地质条件为简单。三、工作面水害分析及水量、水压预计 1、根据地质报告以及周边巷道的采掘情况分析，该掘进区域可能存在的水害有孔隙水害、煤层顶板充水含水层水害、煤层底板承压充水含水层水害、断层破碎带积水。 2、断层破碎带突水水害根据地质报告及周边巷道的掘进分析，该工作面预计掘进中将揭露断层，但不存在导水断层。在掘进中坚持“有掘必探，先探后掘”的原则，对工作面进行探放水并按规定留设30米的超前距。加强地质分析预报，及时有效防止断层破碎带突水水害。2、岩溶陷落柱水害 根据地质资料及开采实践证明，该工作面不存在岩溶陷落柱，但要加强观测。3、煤层顶底板承压充水含水层水害根据补充勘探地质报告及巷道揭露情况，9、10号煤层直接充水含水层为太原组灰岩岩溶裂隙含水层组，属弱富水性含水层，9号煤层距离4号煤层66米，掘进中未发现导水突水威胁。但要对顶板加强观测。经矿井水文地质报告分析，该工作面底板以下奥灰水为强承压含水层，但突水系数符合安全规定，不存在突水危险。在掘进过程中要严格执行“有掘必探、先探后掘” 的规定，并按规定留设超前距。4、第四系松散孔隙含水层和第三系含水层砂砾层水害工作面与第四系松散孔隙含水层和第三系含水层砂砾层水力联系不大，但要加强观测。5、根据地质说明书的有关内容和矿井开采实践证实，该工作面基本未发现涌水，工作面水源主要是生产用水和防尘洒水。6、奥灰水突水系数计算根据补充勘探地质报告中，对9号、10号煤层突水系数计算：突水系数计算公式:Ts=P/M式中：Ts突水系数 MPa/m；P底板隔水层承受的水头压力 MPa；M底板隔水层厚度 m。各煤层奥灰突水系数计算结果 煤层号煤层可采范围内最低底板标高（m）该处奥灰水位标高（m）隔水层有效厚度（m）突水系数（MPa/m）9460805.780.430.05210450805.772.920.058备注：2011年的兼并重组地质报告中计算突水系数所采用的隔水层有效厚度为补3号钻孔的底板隔水层厚度，本次计算突水系数所采用的隔水层有效厚度为综合柱状图中统计的底板隔水层平均厚度。根据计算，9、10号煤层底板突水系数小于有构造破坏的临界突水系数0.06MPa/m，各煤层与奥灰岩溶水之间有较厚的隔水层存在，理论上奥灰岩溶裂隙水对该段影响不大，无突水危险，但在掘进过程中要严格执行“有掘必探、先探后掘”的规定，并按规定留设超前距。四、工作面的掘进方向、施工次序、规格及支护方式该工作面掘进方式为综掘，巷道以180度方位角由北向南沿9#煤层掘进，设计长度为1450米，采用“三八制”生产作业。巷道断面为矩形，净宽4.5m，净高4.2m，净断面积为18.9m2，采用锚网喷支护。五、探水方式、设备、参数及钻孔布置1 、本矿采用钻探配合物探的方式进行探放水。钻探设备采用型号为ZDY1200L（MK4）型履带式钻机，物探设备为YD32（A）高分辨电法仪、YCS150瞬变电磁仪。2、ZDY1200L（MK4）型钻机参数钻孔深度 m 300/200终孔直径 mm 75钻杆直径 mm 42/50钻孔倾角 090回转速度 r/min 80280最大转矩 N.m 1200给进能力 KN 36起拔能力 KN 52功 率 Kw22整机质量 Kg 1360主机质量 Kg 750主机外形尺寸m(长;宽;高） 1.850.711.463、钻孔直径：根据防治水规定钻孔除兼作堵水或者疏水用的钻孔外，终孔孔径不得大于75mm。ZDY1200L（MK4）型钻机，钻孔直径为75mm。4、 钻探时的探测深度不得小于100m。 5、钻孔布置及参数该工作面主要针对的水害为顶部太原组灰岩岩溶裂隙含水层组、断裂构造导通底部奥灰水等，根据煤矿防治水规定及防治水其它规定中对钻孔布置的要求如下：探放断裂构造水和岩溶水等时，探水钻孔沿掘进的前方及下方布置。底板方向的钻孔不得少于2个。探水钻孔的最小超前距不得小于30米，帮距一般取20m。根据以上规定确定该巷道钻孔布置形状为半扇形，钻孔帮距为20米，超前距为30米，中心布置1个眼，左右帮各布置1个眼，底板布置2个眼，顶部布置1个眼。9#、10#煤层为合并层，本次探水在10#层进行，钻孔设计覆盖9#煤层。具体参数见下表。轨道下山钻孔布置表孔号孔径水平角垂直角距底板距左邦距右邦175mm180-31.2m2250mm2250mm275mm18001.6m2250mm2250mm375mm169-30.8m1450mm3050mm475mm191-31.2m1050mm3450mm575mm175-80.8m3050mm1450mm675mm185-80.8m1450mm3050mm钻孔倾角按煤层为下山-3进行设计，如施工中发生变化，应根据实际情况及时调整。6、单孔设计根据本巷道的地质情况及周围巷道布置情况，本巷道探水主要针对水害为顶部太原组灰岩岩溶裂隙含水层组、断裂构造导通底部奥灰水等，所以探水钻孔设计如下：、探水孔在巷道前方的水平面和竖直面内呈半扇形。钻孔终孔位置平距为20m，终孔的垂距进入顶板5米，进入底板15米，满足要求。、探水钻孔沿掘进的前方及下方布置，底板方向的钻孔为2个，满足要求。、探水钻孔的帮距为20米，超前距为30米，满足要求。、预计探水地点水压大于0.1Mpa时，孔口要用套管加固，套管深度为20m。使钻杆通过套管打钻，套管上装水压表及闸阀；探到水源后利用套管放水。（附孔口管安装示意图）、钻孔内水压大于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。（附单孔设计示意图）、探放水钻孔应安设孔口安全装置。孔口安全装置由孔口管、泄水侧压三通、孔口水门和钻杆逆止阀(必要时安装)等组成。遇高压水顶钻杆时，用立轴卡瓦和逆止阀交替控制钻杆，使其慢慢地顶出孔口，操作时禁止人员直对钻杆站立。、1号孔参数表孔号孔径水平角垂直角距底板距左邦距右邦175mm180-31.2m2250mm2250mm钻孔倾角按煤层为下山3度进行设计，如施工中发生变化，应根据实际情况及时调整。7、物探异常钻孔布置物探仪器：YCS150物探顶板异常物探顶板异常时工作面增加2个钻孔。轨道下山物探顶板异常钻孔布置表孔号孔径水平角垂直角距底板距左邦距右邦175mm180-31.2m2250mm2250mm275mm18001.6m2250mm2250mm375mm169-30.8m1450mm3050mm475mm191-31.2m1050mm3450mm575mm175-80.8m3050mm1450mm675mm185-80.8m1450mm3050mm775mm16901.6m1050mm3450mm875mm19101.6m3450mm1050mm物探底板异常物探底板异常时工作面增加1个钻孔轨道下山物探底板异常钻孔布置表孔号孔径水平角垂直角距底板距左邦距右邦175mm180-31.2m2250mm2250mm275mm18001.6m2250mm2250mm375mm169-30.8m1450mm3050mm475mm191-31.2m1050mm3450mm575mm169-80.8m1050mm3450mm675mm191-80.8m3450mm1050mm775mm180-80.8m2250mm2250mm六、物探 1、高分辨电法仪施工方法: 采用三极超前探测施工，先按照三极超前施工进行布置发射电极、接收电极、无穷远电极，然后操作仪器，仪器操作步骤为：发射检测接收检测施工参数设置仪器参数设置发射。高分辨三极超前探测仪器操作、发射电极检测首先选择发射方式（发射方式为1、2、3、4分别对应电极单独检测，发射方式为5为1、2、3同时检测，发射方式为6为1、2、3、4同时检测。）后单击检测键开始检测，正常为绿色显示，异常为红色显示。、接收电极检测选择需要检测的起始接收电极号和终点接收电极号后，即可开始检测过程，正常为绿色显示，异常为红色显示。、施工参数设置距迎头的距离：最前发射电极距迎头的距离。发射接收距离：最前发射电极到第一个接收电极之间的距离。最前发射电极：距迎头最近的发射电极号。默认值为0。发射电极间距：默认为4米。接收电极间距：默认为4米。施工描述设置：可输入施工地区、地质描述、施工人员、施工单位、施工时间。以上参数需根据现场施工布置情况设置，设置完毕后点“确认”键。、仪器参数设置发射周期：决定从每个接收电极采集到的数据量的多少。1为快速，2为标准，3为大数据量收集，4为最大数据量收集。发射方式：发射方式（发射方式为1、2、3、4分别对应电极单独检测，发射方式为5为1、2、3同时检测，发射方式为6为1、2、3、4同时检测。）起始电极：第一个接收电极编号。终止电极：最后一个接收电极编号。、发射采集施工参数和仪器参数设置完毕后点“确认”键后显示参数已确认，点“返回”键，返回主界面即可点“发射”键，开始数据采集工作。 、数据处理施工采集的数据都自动保存在仪器中，可将USB通信线连接在仪器面板上的充电、通信口，插入U盘拷贝数据文件到台式机后通过“YD32（A）高分辨电法仪资料处理软件系统”进行数据处理，得出地质等值线图。根据地质等值线图进行分析，电阻率在0-75为异常区域。2、YCS瞬变电磁仪使用 、施工前准备打开电源开关，查看电池电量是否充足；若电量不足，使用前需要先充电。检查施工配件是否齐全：YCS矿用本安型瞬变电磁仪一台、发射线圈一个、接受线圈一个、线圈连接线2组、撑杆一套。避免大型金属物干扰（掘进机、防护网、铁架等），疏干排水满足理想的布线探测空间。、现场施工布置井下掘进头超前探测时选择共轴偶极装置，发射距离可以保持在3米内。程序自动成图过程中按照逆时针方向依次排列角度。物探时的探测深度为150米，对每次探测的分析结果进行分析，圈定出异常区域并通过钻探等手段进行核实，将结果上报相关领导，并存档。、现场施工注意事项携带仪器时，严禁强烈震动、碰撞仪器，避免直接淋水。开机前，确保主机系统的各插口和线圈链接良好。使用前仔细检查线圈的链接性，排除一切短路、断路等安全隐患。测量之前，先将仪器储存的数据删除，确保仪器有足够的储存空间保存测量数据。使用过程中避免开复杂工作环境，以防造成人身安全隐患。使用过程中避免长时间处在淋水工作环境，各设备及配件禁止浸泡在水中。使用过程中禁止强烈拉拽、拆卸，以防发射和接受信号中断，造成断电、漏电等不良现象。测试过程中如果出现无放电电流，可检查一下发射线圈的连通性或者电阻值，确定发射线圈工作正常。测试过程中如果出现信号无衰变的接受信号，科检查接受项圈的连通性及电阻值。使用过程中出现故障后，禁止井下拆卸、安装各部件来检查、维修。正常情况下，电量充足时，仪器可连续工作4个小时，尽可能在4小时之内完成此次测量。使用完成后及时关断电源，妥善处理、清洁各设备部件。使用过程中严格按照产品说明书中相关指导内容操作使用。严禁在爆炸性危险场所进行充电。对每次探测的分析结果进行分析，圈定出异常区域并通过钻探等手段进行核实，将结果上报调度室和相关领导并存档。七、井下探放水孔止水套管的安装 1、止水套管(1)止水套管的设计与加工 止水套管应选用刚性管材作为止水套管，套管的长度为10米。为加强套管与孔壁之间的固定强度，使套管位于钻孔的中心部位，应在所下套管外均匀焊接上半圆形的铁球或钢刺。但焊接点不宜太多，每根套管有56个即可。(2)止水套管的安装方法；本次探放水孔是仰角孔1、首先用直径75mm的钻头施工10米后，再用直径133mm的钻头进行扩孔后退杆。2、将麻袋片与聚胺酯用胶带缠绑在指定位置，里面的封孔料缠绕在距离抽放管口1m处，外面的封孔材料缠绕在距离抽放孔口1m处。确保套管注浆长度不少于8米。将注浆细管和导气管缠绕在套管上，然后将套管送入孔内。3、放置套管到指定位置后临时固定套管，在巷道顶部施工两根锚杆，用抱箍固定套管，用铁丝与锚杆连接，防止套管在孔内下滑。4、用注浆泵通过预先安装的注浆细管注浆，注浆后等待水泥浆凝固8小时以上。5、将闸阀（108）与放水套管通过法兰连接，用铁丝固定闸阀并悬挂在顶板。6、放水套管安装完毕后，打开闸阀将钻杆通过套管施工。2、 封孔质量检查 经过封孔待水泥浆凝固8小时后，安装孔口闸阀及孔口压力表，通过压力泵向孔内做压水试验。在孔口水压大于等于设计压力时，孔口套管周围如没有漏(涌)水现象，说明符合要求，否则就要重新注浆加固。3、 施工注意事项(1)当水压大于0.5MPa时，原则上不得在煤体内直接安装套管探放水，应先改在岩层内钻孔放水降压，然后再在煤层探放水。(2)如确实需要在煤体内探放高压含水体，应先修筑隔水墙，并预埋套管在墙体外进行探放水。同时对在墙上预埋的套管及其孔口安全装置进行压力试验，达到设计要求后方准进行探放水。(3)在节理裂隙发育、岩石松软或破碎地段施工探放水孔时，应对钻孔超前距(段)进行预注浆加固，然后再安装孔口管，以保证孔口止水套管的安装质量。八、封孔工艺放水结束后应用水泥浆对放水孔进行封堵，注浆泵直接通过管路和放水套筒相连接，对放水孔进行注浆，要求注浆深度大于15米。九、探放水的安全措施1、在放水前在工作面施工处加强巷道支护，保证施工安全。2、探水前通风队提前抽取4号采空区内气体，并进行气体分析，根据分析成果，制定相应防范措施，防止探到老空后有毒气体涌出后造成危害。3、每次探水前瓦斯员、安全员要先检查巷道支护及通风等情况，发现问题及时处理。加强探放水地点附近的支护，保证锚杆及锚索齐全有效，使巷道支护具有较强的对抗水流冲击能力。4、在工作面迎头打好立柱和拦板，严禁空顶、空帮作业。5、探水前挖好排水沟，在巷道开口处施工一临时水仓，水仓容量不得小于5 m3，并提前安装好水泵和排水管。6、在探水前必须清理好巷道并把井下各排水点的积水排净，保证安全撤退路线畅通无阻。保证水仓和排水设备有足够容量（能力）。7、每个排水点必须安设好两台以上18.5KW水泵，并保证能够正常运转，当排水能力不足时必须及时全部开启。8、探放水前在钻探地点及其附近安设专用电话，保证人员撤离通道畅通。9、每班探水必须有一专人（通风队长、探水队长）负责现场指挥，所有人员必须接受指挥、统一行动。10、钻机安装必须平稳牢固。安好钻机接电时，要严格执行停送电制度，钻场的动力设备应与风机实现风电闭锁。11、探放水时，应撤出探放水点标高以下（即9、10号煤巷道）所有人员。12、钻进时应准确判别煤、岩层厚度并记录换层深度。每钻进10m复核一次孔深，终孔前在复核一次。应做到交接时不停钻，完成探测任务要做好探放水记录，并悬挂探水牌板，标明允许掘进长度。并在钻孔处配备深度检测手段，验收钻孔深度合格后由验收人签字确认。13、在探放水钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或者钻孔中水压、水量突然增大和顶钻等突（透）水征兆时，应当立即停止钻进，钽不得拨出钻杆，现场负责人应当立即向调度室汇报，撤出受水威胁区域人员，采取安全措施，派专业技术人员监测水情并进行分析，妥善处理。钻机后不准站人，防止高压水将钻杆顶出伤人。14、钻进中发现有害气体喷出时，应立即停止钻进、切断电源，将人员撤到新鲜风流的地点，立即向调度室和值班领导汇报，采取措施，进行处理。15、钻探接近老空时，应当派专职瓦斯工或矿山救护队员在现场值班，随时检查空气成分。如果甲烷或者其他有毒有害气体浓度超过有关规定，应当立即进，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，及时采取措施进行处理。16、钻孔内水压大于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。遇高压水顶钻杆时，可用立轴卡瓦和逆止阀交替控制钻杆，使其慢慢地顶出孔口，操作时禁止人员直对钻杆站立。17、当探到有积水时，水量不大，不超过矿井排水能力时，可利用探水钻孔直接放水。当水量较大或水质较差、或腐蚀排水设备时，应先堵后放，暂先隔离，做好排水准备后再排放。当水压大放水时必须有防喷装置，并采用档板背紧工作面，档板后加设顶柱或木垛，必要时还必须砌筑防水墙后方可放水。18、排水过程中，应当定时水量、水位和观测孔水位，并由矿山救护队随时检查水面上空气成分，发现有毒气体，及时采取措施进行处理。19、放水时，应当监视放水全过程，通过套管上的压力表、流量计核对放水量和水压等情况，直至老空水放完为止，并补打钻孔进行检测验证。20、现场作业人员要熟悉透水预兆，钻探过