井底车场探放水设计及安全措施

井底车场探放水设计及安全措施井底车场探放水设计及安全措施 钻探目的 为预防水患事故的发生 保证矿井安全生产 坚持 预治 预报 有疑必探 有掘必探 先探后掘 先治后采 有水必放 的探放水原则 避免水害事故的发生 特制定本探水设计及措 施 概况 副斜井井底车场开砌工作面开口于副斜井井底 坐标 x 4069558 292 y 19609883 965 z 1070 按方位 335 坡度 0 掘进 60 m 后变向 按方位 40 坡度 0 掘进 46 m 与集中 轨道巷贯通 总长 106m 巷道标高 1070m 主要服务于矿井的运输 通风 行人及敷设管线等 地质构造 本区为一走向近南北 倾向 se 的单斜构造 地层倾角 7 13 区内断层不发育 只在井田东北边境有一落差 15m 的断层 局部可能有陷落柱未发现岩浆岩 构造属简单类型 水文地质 1 根据井田地质报告提供的含水层 自上而下依次 1 第四系松散层孔隙裂隙潜水含水层 q 第四系全新统 q4 及上更新统 q3 分布于沟谷地带 岩性 为砂质粘土和砂砾石 厚度变化大 层位不隐 渗水性 透水 性均好 水位埋藏浅 与地表水水力联系密切 为地下水较丰 富的孔隙裂隙潜水含水层 2 上石盒子组中部 k12 砂岩 裂隙含水层 本组具多层水砂岩 且不稳定 主要含水层 k12 灰绿色 浅黄色砂岩 平均厚度 7 32m 详查勘探区 73 号孔涌水量 0 12l s 水头高出地面 10 02m 静止水位 1532 24m 广泛分布 该层在区内多出露于山梁 山脊 其补给来源为大气降水 区 内泉水流量 0 24 0 42l s 为弱中等裂隙含水层 3 上石盒子组中部 k10 砂岩裂隙含水层 该层含水层较稳定 岩性黄绿色 灰绿色 钻进消耗量达 5 5m3 h 泉水流量 0 22l s 该层为较弱裂隙含水层 4 下石盒子 k9 k8 砂岩裂隙含水层 砂岩含水层位于 1 2 号煤以上 为煤层直接充水含水层 岩性为灰白色 灰绿色 黄绿色厚层状石英长石砂岩 多为钙 质胶结 裂隙稍发育 为弱富水性裂隙含水层 5 太原石灰岩 k4 k3 k2 岩溶裂隙含水层 k4 k3 稳定性差 裂隙不发育 弱富水性 k2 为 9 10 号 煤层直接充水含水层 也是太原组的主要含水层 石灰岩裂隙 稍发育 2052 钻孔抽水试验 单位涌水量 0 00051l s m 为弱 富水性溶隙含水层 6 中奥陶统石灰岩岩溶裂隙含水层 1 峰峰组上段块状石灰岩含水层 是本区煤系地层下伏 的主要含水层 对下组煤的开采可能成为威胁 井田东领钻孔 抽水试验 单位涌水量 0 00029l s m 水位标高 1020 51 m 为 弱一中等容隙含水层 2 上马家沟组上段块状石灰岩含水层 岩性为石灰岩或 泥质岩 裂隙发育 钻进消耗量明显增大 上马家沟可能成为 本区岩溶发育的含水层 2 隔水层主要有 2 号煤以上各砂岩含水层 含水性不强 为厚度大的粉砂 岩 泥岩 各砂岩含水层不发生水力联系 2 号煤至 k4 石灰岩之间隔水层 由致密的粉砂岩 泥岩组 成 具有良好的隔水性能 峰峰组下段泥灰岩 石膏层隔水层 以石膏为主 多与泥 灰岩交织 为相对隔水层 11 号煤至 02 含水层之间隔水层 由致密的铝土泥岩 粉 砂岩 泥岩 石英砂岩组成 具有良好的隔水性能 钻孔设计 1 钻孔设计长度 60 米 允许掘进距离为 30 米 超前距 离为 30 米 2 孔位布置 扇型布置 一号钻孔 从迎头巷中底板向上 0 6 米开孔 与副斜井掘 进方向相同 沿 335 的方位 按 0 钻孔 二号钻孔 从一号钻孔开孔位置水平向左 1 0 米开孔 沿 316 30 的方位 按 0 钻孔 三号钻孔 从一号钻孔开孔位置水平向右 1 0 米开孔 沿 353 30 的方位 按 0 钻孔 套管开孔直径 89mm 套管直径 70mm 套管长度 5m 钻孔直径 50mm 预计设计钻孔水压 1 25mpa 设计止水套管长度为 5m 壁厚不低于 5mm 外壁加焊三 道钢筋制作的肋骨从低部螺旋绕式至顶部 孔口焊接高压法兰 盘 并配备中压闸阀 压力表 泄水短管 钻进 6m 米后下 5m 套管 然后注浆固管 凝固后 方可进行打探水眼 钻机概述 钻机型号为 2dy650 mk 3 型 煤矿用全液压坑道钻机 具有结构合理 技术先进 操作简便 安全可靠 便于搬运等 特点 是煤矿井下钻孔施工的高效设备 该产品采用分组式布 局 整机由主机 泵站 操纵台三大部分组成 各部分之间用 软胶管相连 以便在井下不同场地灵活摆布 在运输条件很差 时 主机还可进一步解体 钻机机构和工作原理 1 钻机结构 主机 主机由回转器 结进装置 夹持器及机架组成 回转器由摆红液压马达 变带箱和液压马达带动花键轴上 的双联齿轮 变换双轮齿轮与主轴上齿轮的啮合位置 主轴可 获得两级转速范围 主轴采用空心结构 钻杆可从中通过 钻 杆的长度不受钻机给进行程的限制 回转器安装在给进装置的拖板上 借助单油缸的直推作用 沿机身导轨往复移动 液压卡盘由卡盘体 活塞 卡瓦座 卡瓦组 推力轴承 碟形弹簧组 卡盘罩及圆螺母等组成 卡盘体与变速箱体用螺 栓联为一体 卡盘采用碟形弹簧夹紧 油压松开的常闭式结构 其作用原理为 当压力油进入卡盘体时 活塞推动卡瓦座压缩 碟形弹簧组 同时卡瓦组在卡瓦座梯形槽的作用下沿斜面径向 外移 松开钻杆 回油时 受压的碟开弹簧组推动卡瓦座使卡 瓦组沿斜面径向内移 夹紧钻杆 注意 这种结构的卡盘由于受回油阻力和零件之间摩擦力 的影响 卡瓦在夹紧时有滞后现象 而在松开时又特别灵活 请操作者在操作时一定要注意 给进装置 给进装置由机身 给进油缸及拖板等部件组成 机身用槽 钢焊接成矩形壳体 上方有导轨 油缸装在壳体中央 油缸的 尾座与壳体端部相连 活塞杆通过铰支座与拖板相连 拖板与 导轨采用槽式相连 活塞杆的伸缩带动拖板沿机身导轨往复移 动 拖板与回转器之间采用合箱式结构 一边用销轴穿在一起 一边用铰接螺栓把回转器紧压在拖板上 松开铰接螺母 回转 器可翻向销轴一侧 让开孔口 通过粗径钻具 给进装置用锁 紧轴瓦固定在机架的前 后横梁上 夹持器 采用复合式液压夹持器 采用蝶形弹簧夹紧 油压松开的 常闭式结构 夹持器固定在给进装置机身的前端 用于夹持孔 内钻具 还可配合回转器实现机械拧卸钻杆 夹持器卡瓦装在 卡瓦座上 靠上下两根销杆限制卡瓦的退出 圆周方向靠卡瓦 座上的一对平键固定 将两根销杆抽出 卡瓦就可以取出 夹 持器通孔即可通过粗径钻具 机架 机架用于安装钻机及调整钻孔倾角 改变前 后横梁在立 柱和撑杆上的位置 可以调整机身的倾角 以适应钻进不同倾 角钻孔的要求 泵站 泵站是钻机的动力源 由防爆电动机 变量液压泵 油箱 及各种保护装置组成 电动机通过联轴器驱动变量液压泵给液 压系统供压力油 调节液压泵上的手轮 可改变液压泵排量 实现主机回转和给进速度的无级调整 油箱是容纳液压的容器 为保证系统正常工作 油条设置了多种保护装置 如 吸油滤 油器 回油滤油器 空气滤清器 冷却器 磁铁 油温表油位 指示表 操作台 操作台是钻机的控制装置 由各种控制阀 压力表 管件 及框架等组成 操纵台设有马达回转 给进起拔 起下钻转换 截止阀四个操作手把 增压 背压 调压三个调节手轮 系统 压力 给进压力 超拔压力 回油压力表等 控制阀均安装在 操纵台的框架内 接头排列整齐 并用指示牌标明连接位置 没管采用 a 型扣压式高压胶管 密封可靠 装拆方便 操纵台 面板标有各手把的操作方法 2 液压系统工作原理 钻机采用回转和给进并联供油的单泵开式液压系统 其工 作原理如下 电动机启动后 变量液压泵经吸油波油器从油箱 汲入低压油 输出的高压油进入操纵台的三位六通手动换向阀 换向阀由两联组成 左联阀控制液压马达的正转 反转和停止 右联阀控制给进油缸的前进 后退及停止 两联阀都处于中间 位置时液压泵卸荷 马达和油缸处于浮动状态 回油经回油滤 油器回到油箱 右联阀与手动换向阀联合控制液压卡盘 液压 夹持器的夹紧 松开及同时卡紧 为了防止系统过载 工作压力由多路换向阀内设的安全阀 限定 其值由压力表来监视 调定压力为 15mpa 使用中不超 调 在马达回路中串联一个单向节流阀 可以在马达转时人为 地提高系统压力 克服单泵系统在回转转矩较小时 给进压力 不足的缺点 在给进油缸回路中串联一个单向节流阀和一个节流阀 以 调节给进压力 速度及背压 给进压力和大小由压力表指示 通过起下钻换向阀可改变给进油缸与液压卡盘和液压夹持 器的联动方式 起 下钻进 先将起下钻转换手把置于相应的 位置 然后只需操作给进起拔手把即可完成起钻或下钻 卡盘 夹持器处于一松夹或同进夹紧等状态 钻机的运输 1 钻机要使用专制的平盘车运至作业地点 钻机在车盘 上必须使用铁丝或倒链捆绑结实 不准超长 超高 拆下的螺 钉等零件 要用有盖的箱子装好 易于丢失的零件要由钻工自 带 不得装车 2 在拆卸搬运时 设备的气孔 油眼必须堵严 各连接 螺栓 螺母 轴座 销子等应装回原处 拆卸部件时必须使用 专用工具 不得使用锤子敲打 3 提升时人员要躲在躲避所内 严禁主斜井内有人行走 要与司机联系好 要缓慢匀速下放 不得速度过快 4 井下搬卸时 钻机要用绳子或铁丝捆牢 用倒链拉起 然后将平盘车推出 轻轻放下 要有专人统一指挥 行动一致 搬运时严禁下方有人 5 安装时要摆正钻机架 先将钻机稳固在底梁木上 紧 固好螺栓 然后安设在地锚上固定牢固 6 安装探水设备前必须把主斜井内的耙装机耙斗移出迎 头 并切断耙装机所有电源 确保探水设备正常运送及安装 钻机的安装 1 钻机运到之前 先准备好场地 根据钻孔倾角 所用 钻杆长度 岩心管长度进行挑顶 起底或扩帮 2 先稳装主机 再将操纵台 泵站摆放在便于操作 又 利于安全的位置 3 管路连接 4 泵站与操纵台之间 5 操纵台与主机之间 6 六机与泵站之间 7 安全警示 系统压力不得超调 压力油管不得在 漏油 渗油下工作 渗漏油应及时掩埋处理 高压胶管具 有阻燃搞静电性能 不得随意更换 接头连接应可靠 防止 钻机工作时出现伤人事故 安全操作 1 钻机使用前的准备工作 使用前有关人员要认真学习 zdy650 mk 3 型坑道钻 机使用说明书 掌握钻机性能结构及操作方法 2 下井前在地面进行试运转 3 钻机作业工序 4 钻机保养与维护 钻探前的准备工作 1 探放水工必须具备钻探技术基本知识 或经专门技术 培训 经过考核 并有合格证 方许上岗操作 2 探放水作业人员必须熟知预防灾害的措施和井下避灾 路线 3 施工前必须了解探放水设计的目的 任务 施工方法 与质量要求 认真学习安全措施 4 钻机下井前机电科必须认真检查维修 确保钻机完好 运转正常 作业时机电科必须派钻机维修工跟班作业 5 机电科要准备一台有足够扬程的备用水泵在地面检验 合格运转正常后 由探水队运到施工地点 作为备用水泵 迎 头使用的水泵必须保持正常使用 6 探水前探水队要将井筒内的积杂物清理干净 确保后 退路畅通无阻 7 钻探工作分 3 班进行 每班不得少于 5 人 并有一名 技术人员亲临现场 依据设计确定钻孔的位置 方位 角度深 度等 负责观察记录钻探及水量情况 安装钻机探水前 必须遵守下列规定 1 加强钻场附近的巷道支护 并在工作迎头打好坚固的 立柱和拦板 2 清理巷道 配备探设水量相应的排水设备 3 在打钻地点或附近安设专用电话 4 测量和防探水人员必须亲临现场 依据设计 确定主 要探水孔位置 方位 角度及钻孔数目 设备选型及钻进方式 选用 zdy 650 mk 3 型坑道钻机施工 开孔直径为 89mm 无芯钻进 6m 后 将钻孔内冲洗干净 下 70mm 套管 5m 外露不少于 0 3m 便于安装闸阀及水压表 套管外壁加设 肋条 三根 将套管插入钻孔 用水玻璃和水泥浆进行孔口 管壁注浆 固定封死 并在孔口管的上方留设一个小水管 然 后开始注浆 待小水管溢出浓水泥浆后 将水管封死 再继续 注浆 当孔内压力达到 1 5mpa 时停止注浆 7 小时后扫孔至孔 底 并钻进 0 3 0 5 米 进行耐压实验 当压力达到 1mpa 时 稳定 30 分钟 若孔口管四周不漏水 方为试压合格 然后安装 好高压水闸门 压力表 用钻具钻按设计进行钻探 钻探时每钻探 60 米确认无任何危险后 方可撤出设备进 行主斜井掘进 掘进 30 米留足钻探超前距 30 米停掘 然后再 次安装设备进行钻探 掘进 必须确保掘进迎头距每次钻探终 孔不少于 30 米的钻探超前距 注浆安全技术要求 1 套管与孔壁之间使用 tbw 50 15 型注浆泵注浆封堵 注浆液采用 500 水泥与水玻璃配制而成 注浆压力为 1 5mpa 2 配制注浆液前应先向铁桶内加入适量的水 然后慢慢 加入水泥边加边搅拌 搅拌均匀后 再加入水玻璃 拌好后即 可注浆 3 注浆人员不得站在注浆眼的正前方 要站在注浆眼的 一侧 注浆时应注意吸浆笼头情况 防止吸浆笼头被浆液堵住 4 负责注浆孔的人员要时刻注意管路内的压力变化 当 孔内压力达到 1 5mpa 后停止注浆 5 注浆结束或中途出现问题时 应先停泵再关住孔口的 阀门 打开泵上的卸压阀让浆液回入桶内 卸压后再进行处理 6 注浆作业时应加强现场管理 分工明确 责任到人 保证注浆工作的顺利进行 排水系统 1 探到水源后在水量不大时 一般可用探水钻放水 涌 水较大时要立即固定牢钻机撤出所有人员 并打电话通知调度 室采取措施进行处理 需另打放水钻孔时 放水钻孔直径一般 为 48mm 孔深不小于 60m 2 根据排水设备能力 拟定放水顺序和控制水量 3 放水过程中随时注意水量变化 出水的清浊和杂质 有害气体涌出 有无特殊响声 发现异状应及时采取措施并报 告调度室 4 事先定出人员撤退路线 沿途要有良好的照明 保证 路线畅通 5 为防止高压水和碎石喷射或钻具压出伤人 水压过大 钻进时应采用反压和防喷装置 并用挡板背紧工作面以防止套 管和煤壁突然鼓出 挡板后面要加设顶柱 必要时还应在顶 底板坚固地点砌筑防水墙 然后即可放水 排水路线 钻孔水 迎头水泵 副斜井 地面 安全技术措施 1 所有作业人员必须认真学习作业规程 熟悉遇水避灾 路线 熟悉透水预兆 当发现巷壁挂红 挂汗 空气变冷 出 现雾气 水叫 顶板淋水加大 顶板来压 底板鼓起或产生裂 隙出现渗水 水色发浑 有臭味等透水预兆时 必须立即停止 作业 采取措施并报告调度室 2 钻探人员必须经过专门培训 穿戴整齐利索 衣襟 袖口 裤脚必须束紧 必须配戴自救器 3 严格按设计要求施工 不得擅自改变施工设计 4 加强钻探施工地点的巷道支护 确保支护完好牢固 钻探地点要打好坚固的立柱和拦板 5 钻机机身安设要平稳 钻机的主轴中心线应对准钻孔 位置 摆正钻机 安装前要先清除浮煤 浮矸 整平底板 钻 机与地梁木应用螺栓连接牢固 6 作业人员进入工作地点首先检查钻场周围的支护及安 全情况 钻进前 还必须对固定钻机的地锚和设备进行细致的 检查 发现问题及时进行处理 7 钻探施工地点必须保持良好的通风 风筒距迎头不得 大于 5 0 米 严禁局扇时开时停 瓦检员要经常的检查钻探地 点的瓦斯浓度 当发现瓦斯浓度超过 1 时必须停止作业 及时 进行有效处理 8 要加强排水设备的检查维修 保证设备正常运转 9 施工地点要敷设照明灯 安装专用电话 并与调度室 直接相通 10 施工人员要隋时注意观察钻孔的情况 一旦发现见软 见空 见水时要立即停钻 丈量进尺并记录深度 11 在钻探中 若发现孔内涌水时 应测定水压 涌水量 12 在钻进过程中 若发现孔内压力较大 水量突然增大 应立即停钻 将钻杆固定 切勿将钻杆拔出 钻机后面严禁站 人 以防钻杆顶出伤人 现场负责人要立即汇报调度室 并派 人监视水情 如情况危急 必须撤出所有受水威胁地区的人员 然后采取措施处理 13 正常钻进时 应保持压力均匀 随时观察仪表 注意 钻速 和回水颜色变化等 若发现有异状时要及时处理 14 施工期间 防治水科要加强钻孔的水文地质观测工作 孔深丈量要准确 记录清楚 并要准确判断岩石层位 每班向 调度室汇报一次 调度室要将汇报材料建立专项档案并将汇报 材料保存完整 15 钻探时必须严格执行钻探制度 把本班的地质 安全 钻探等情况详细交给下一个班 发生水灾事故时避灾路线 施工地点 副斜井 地面 特殊情况安全措施 1 如果钻探有水 必须进行放水 不得拔出钻杆 根据 矿井排水能力进行控制水量 并进行水压观测