探放水单孔设计及安全技术措施

探放水单孔设计及安全技术措施探放水单孔设计及安全技术措施 为了杜绝巷道掘进过程中水灾发生 确保我矿掘进施工安 全 根据 煤矿安全规程 对掘进巷道 预测预报 有掘必探 先探后掘 先治后采 的原则 结合我矿现场水文地质条件 制 定本防治水钻探施工 第一节 文地质概况 根据矿井初步设计中水文地质资料描述 我矿井涌水量不 大 仅对涌水量较大的出水点进行了观测记录 并用水仓容量 法观测记录了正常日涌水量 30m d 和最大日涌水量 80m d 10 号煤层顶板为砂质泥岩 底板为泥岩 均为隔水岩 层 故一般涌水量不大 主要表现为顶板滴水 淋水 当煤层 采空顶板垮落后 k2 灰岩便与采空区发生联系 k2 灰岩为一含 水层 成为采空区的直接充水含水层 目前矿井涌水主要来自 k2 灰岩 主要表现为采空区积水 第二节 探放水钻孔布置的参数和超前距帮距的确定 一 探水距与超前距的确定 1 探水与掘进循环作业 探水作业超前于掘进作业 即探 水 掘进 探水 探水循环进度 75m 超前距为 35m 允许 掘进距离 40 m 依此交替作业 2 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 布置的最外侧探水钻孔所控制的范围与巷道帮的距 离取 20 米 3 探水设备 钻机型号 zlj 350 型煤矿用坑道钻机 钻 具配备 75mm 钻杆 80m 泥浆泵 1 台 合金钻头 3 个及钻具 1 套 二 探水钻孔布置的参数说明 孔号 开孔位置 钻孔方位 度 钻孔倾角 度 孔深 m 1 中心孔 180 0 75 2 仰孔 180 5 78 3 俯孔 180 0 76 4 左孔 165 5 78 5 右孔 195 0 76 以后按此施工方式循环施工 三 钻探完毕后由安监 地测 通风 调度联合进行现场 验收 并及时进行分析 为采区其它大巷掘进提供水文地质依 据 确认无水害危险待下发允许掘进通知单后方可掘进 掘探 交替进行至设计位置为止 四 孔口安全装置的布设 探放水孔必须使用孔口安全装置 孔口安全装置由孔口管 泄水测压三通 孔口阀门和钻杆逆止阀等组成 其施工和安装 程序如下 1 选择岩层坚硬完整的地段开孔 孔径应比孔口管直径大 3 5mm 钻至预定深度 视水位高低和煤岩层强度而定 后 将孔内冲洗干净 2 向孔内注入水泥浆 将预先准备好的孔口管 末端用木 塞塞住 放入孔内 待水泥凝固后 即可在孔内钻进 3 水泥凝固后扫孔 其深度超过孔口管长度 0 5 1 0m 向孔 内注水 试液压力大于孔口管末端承压静水压力的 1 2 倍 呈 水压值超过预计放水时的水压 稳压时间至少保持半小时 孔 口管周围没有漏水现象 则合乎要求 否则要重新注浆加固 4 探放强含水层水时 应在孔口管上安装水压表 水门 三通和泄水管等 第三节 单孔设计 一 钻孔设计参数 水源性质 预计水源主要为顶底板裂隙水 断层水 钻机型号 zlj 350 型探水钻 钻具配备 5 个 100 mm 的孔口管 100 根 75mm 地质钻 杆 89mm 筒状合金取芯钻头 55pdc 金刚 石钻头和双翼合 金钻头无芯钻进 钻孔深度 90 米 钻孔直径 60mm 功率 5 5kw 二 探放水前的准备工作 1 检查排水系统 即准备好水沟 水仓及排水管路 检查 排水泵 两台 及电动机 使之正常运转 达到设计的最大排 水能力 2 准备堵水材料 即在探水地点备用一定数量的水泥 或 化学浆 套管 闸阀在 坑木 麻袋 木塞 泥 棉线 大 锤 锯 斧及加工好的 2m 长 2 寸带阀门钢管与钢板挡板等 以便出水或来压时及时处理 3 检查瓦斯 瓦斯员必须跟班作业 瓦斯浓度超限 1 或钻探过程中有害气体浓度增大必须停止工作 切断 电源 撤出人员并报告调度室及时处理 4 检查支架情况 有松动或破损的支架要及时修整或更换 帮顶是否背好 都要一一检查 5 检查煤壁 煤壁有松动或膨胀现象时 要及时处理 闭 紧填实 必要时可打上木垛 防止水流冲垮煤壁 造成事故 6 检查水沟 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 应立即修复 7 检查安全退路 即避灾路线内不许有煤炭 木料 杂物 等阻塞 要时刻保证畅通无阻 8 检查打钻地点或附近必须安设专用电话 9 探放水人员的培训 组织有关人员学习了解探水钻的及使用操作说明 学习本 工作面作业规程及探放水安全技术措施的规定 10 安装探水钻 必须垫平放稳探水机 打牢顶柱 开车前要检查钻机是否 平稳牢固 各部紧固件有无松动情况 检查抱闸的松紧程度是 否合适 送水器转动是否灵活 输水胶管是否固定 以防止转 动 11 孔口安全装置的布设 一般的探水钻孔必须安设孔口安全装置 它由孔口管 泄 水测压三通 孔口水门和钻杆逆止阀 必要时安装 等组成 其施工和安装程序如下 1 选择岩层坚硬完整地段开孔 孔径应比孔口管直径大 1 2 级 钻至预定深度后 将孔内冲洗干净 2 向孔内注入水泥浆 将预先准备好的孔口管放入孔内 待水泥凝结后 即可在孔内钻进 另一方法将孔口管插入孔内 后 在孔口部分用掺水玻璃的水泥浆将孔口管固定封死 在孔 口管上方另留 1 2 个小管 或水针 而后从孔口管内向四周 压入水泥浆 待从小管跑出浓水泥浆时即将小管封死 继续向 孔口管内压入水泥浆 至一定压力后停止注浆 关闭孔门管闸 阀 待水泥浆凝固 3 水泥浆固结后扫孔 其深度超过孔口管长度 0 5 1m 后 向孔内压水 试验压力大于孔口管末端承压静水压力的 1 2 倍 或水压值超过预计放水时的水压 稳压时间至少保持半小时 孔口管周围没有露水现象 说明合乎要求 否则需重新注浆加 固 4 如探放强含水层水或需要收集放水时的水量与水压资料 以及为了安全目的时 还应在孔口管上安装水压表 水门 三 通和泄水短管等 5 对水压高于 1 0mpa 且水量较大的积水或含水层进行探 放水时 孔口应安设防喷逆止阀 以避免高压水顶出钻杆 喷 出碎石伤人 6 每次施工前 钻孔口必须安设托板 托板规格 托板 为正方体 边长为 40cm 托板厚度为 1 5cm 托板螺丝孔 间距为 32 cm 托板上留有钻杆通过的圆孔 7 采用锚索锚杆将托板安装在孔口煤壁上 必须安装牢固 以避免高压水顶出钻杆 喷出碎石伤人 三 单孔设计参数 1 设计参数 孔号 开孔位置 钻孔方位 度 钻孔倾角 度 孔深 m 1 中心孔 0 0 75 2 钻孔超前距为 30 米 帮距 23m 止水套管 10 米 钻孔 允许掘进距离 60 米 3 预计水压小于 0 1mpa 钻孔预先固结套管 套管口安 装闸阀 1 开钻钻到孔深 10m 2 下放 50 73 肋骨式安全套管 10 米 3 50 钻孔到孔底 四 钻探工程的步骤和方法 1 钻进 1 开钻前 检查有害气体含量 当瓦斯浓度达到或超过 1 时 不得开钻 采取措施进行处理 2 任何时候包括提下钻 钻进等工作人员不准在钻杆后方 站立和走动 防止钻杆后滑伤人 3 压力要合理 均匀 不进尺时不得强行加压 防止钻孔 倾角和方位的改变 合理加压 不进尺立即提钻换钻头 减少 孔斜 4 钻杆丝扣下钻时要逐条缠线 并用钳子上紧 严防脱扣 事故 随时备好 42 小公锥 一旦发现断钻杆 橹扣等孔内事故 及时处理 5 松紧顶丝和停送电人员严密配合 口号响亮一致 不准 干哑吧活 6 钻进中一旦发现 变软 见空 见水 和变层等要立即 停钻丈量残尺计算孔深 见空前 10 米时丈量全长 校正孔深 调整误差 7 若发观孔内涌水 应测定水压和涌水量 8 及时准备地全面记录各种数据 包括加尺 残尺 孔深 涌漏水等情况 9 钻杆应不堵塞 不弯曲 丝口未磨损 不合格的不准使 用 10 接钻杆时 要对准丝口 避免歪斜和漏水 11 卸钻头时 应严防管钳夹伤硬质合金片 夹扁钻头和岩 芯管 12 装卸钻杆时 必须一根接一根 依次安装 2 50 开孔钻到 10 米 岩芯鉴定特别注意岩石的硬度 结构是否完整等物理特征 是否符合下套管的要求 如果岩石 松软或节理发育破碎等 应考虑加长 50 孔深 增加套管长度 3 下 50 73 肋骨式套管 水泥注浆固井 24 48 小时后扫 孔上好 30kg 高压闸阀 并打压试验 用 50 钻具扫套管内水泥 块 并钻出套管 1 2 米 进行注水打压试验 如果达到设计压 力和质量标准时 50 钻头继续正常钻进 否则 重新二次注 浆 并重新试压 直至达标 4 见水后立即汇报矿方有关工程技术人员 在矿方人员的 现场监督下 确认排水能力在通风良好的情况下 方可提钻 并立即关闭高压闸阀 并安装压力表测定水压 便于计算积水 面积和积水量 5 见空后无积水涌出时 加强通风并用粘土堵塞钻杆外和 闸阀内的环状间隙 严防瓦斯由钻孔突出 由瓦斯检查员现场 测定 瓦斯含量在保证安全的情况下方可提钻 而且提钻后立 即关闭高压闸阀 五 封孔措施 1 钻孔完成后 根据要求进行封孔 钻孔封闭前 应先进 行洗孔 清水除外 根据孔壁情况也可使用 18 19 秒稀泥浆 冲孔 2 灌注泥浆必须将钻具下到距应封孔段底部 3 5m 处 随 着灌浆逐渐提升钻具 但钻具不得提出浆面 严禁采用自孔口 向孔内倒灰浆的方法封孔 3 封孔水泥要采用 425 过期 受潮结块的不准使用 封闭终了要及时用清水洗泵 以保护泵体 水泥浆灌注完 毕应在封闭孔段提取浆样 如封闭数量和深度不符合设计要求 时应进行补封 第四节 钻机的安装 一 加强钻场附近的巷道支护 并在工作面迎头打好坚固 立柱和挡板 二 清理巷道挖好排水沟 探水钻孔位于巷道低洼处时 必须配备与探放水相适应的排水设备 三 在打钻地点或附近安设专用电话 四 测量和探放水人员必须亲临现场 依据设计 确定主 要探水孔的位置 方位 角度以及钻孔数目 第五节 探放水施工中的技术要求 一 探水技术要求 1 钻进时应准确判别煤 岩层厚度并记录换层深度 一 般每钻进 10m 或更换钻具时 测量一次钻杆并核实孔深 终孔 前再复核一次 如有可能应进行孔斜测量 2 钻进时 发现煤岩松软 片帮 来压或孔中的水压 水 量突然增大 以及有顶钻等现象时 必须立即停钻 记录其孔 深并同时将钻杆固定 切不可拔出钻杆 以防在拔出钻杆的过 程中被高压水顶出伤人的事故 要立即向矿调度室汇报 及时 采取措施 进行处理 3 钻进中发现有害气体喷出时 应立即停止钻进 切断 电源 将人员撤到有新鲜风流的地点 立即报告矿调度室 采 取措施 4 钻孔内水压过大或喷高压水时 应采用反压和防喷装 置的方法钻进 应有防止孔口管和煤 岩 壁突然鼓出的措施 5 背紧工作面 在拦板外面加设顶柱或木垛 必要时还 应在顶 底板坚固地点砌筑防水墙 之后方可放水 6 对于水压大于 2mpa 中间要穿过煤层的探断层水钻孔 在打穿断层或含水层前 还应下第二层孔口管并超过煤层 1 m 以上 7 在探水孔施工中 见到含水层 断层 陷落柱和积水 区之前 应停止钻进 安好水门后再继续钻进 8 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 9 应做到交接班时不停钻 10 探放断层水的探水孔终孔后 孔内有水应进行放水试 验 孔内无水时应选择一个孔进行压水试验 检验断层隔水性 能 压力一般应略大于断层所承受的静水压力 11 探放水钻孔 完成探测任务后必须全孔注浆封闭 并 做好封孔记录 二 放水的技术要求 1 钻孔探到水后 要观测水压 水质 水量和估计积水量 或补给量 根据矿井排水能力及水仓容量 决定是注浆堵水还 是放水 控制放水孔的流量或调整排水能力 并清理水仓 水 沟等 2 煤层顶板有含水层和水体存在时 应当观测 三带 发 育高度 当导水裂隙带范围内的含水层或老空积水影响安全开 采时 必须超前探放水并建立疏排水系统 3 加强放水地点的通风 增加有害气体的观测次数 4 必须监视放水全过程 放水结束后 应立即核算放水量与预计 积水量的误差 查明原因 第六节 探放水安全技术措施 一 探水安全技术措施 1 钻机运输 安装的安全措施 1 运输 安装钻机人员 要互相配合好 防止钻机反 倒伤人和挤伤手脚事故发生 2 钻场在稳钻前 应清净浮煤 钻场巷道支护要符合 质量要求 禁止有空帮 空顶现象 钻机要稳牢 稳平 底座 垫上底木梁 钻机稳固在底木梁上 四角要大好四根立柱 并 用铁丝联在一起 将钻机稳定牢固后 方准开钻 3 钻具应统一放在钻场内 禁止在巷道内乱放 2 钻机操作的安全措施 1 钻工上岗前 必须经过培训 学习作业规程并持证 上岗 2 钻孔必须严格按设计的方位 角度 深度施工 严 禁私自变更钻孔参数 3 钻孔施工期间 必须有专职瓦斯检查员随时检查钻 孔 钻场瓦斯 若瓦斯达到 1 应立即通知停钻撤人 4 操作钻机人员 要由班组长或有经验的工人担任 另一人跟前监护 钻机操作按扭 应设在距司机工作处不超过 0 5m 的地方 确保能及时停送电 5 每班开钻前 钻机要先试正 反转 钻机开始运转后 任何人不准触摸钻杆及机器旋转部位 防止钻机绞人 6 操作钻机要严格执行操作规程 在钻进中 掌握好 钻进速度 压力要适当 注意孔内水循环 禁止干钻 避免损 坏钻机和发生卡钻事故 7 打钻过程中 要严格执行现场交接班制度 现场交清 孔内情况和钻机运转情况 8 钻孔透水后 要详细观测和记录水情变化 起钻时 工作人员禁止站在钻杆的正后方向 钻杆全部起出后 立即关 闭阀门 并向调度室汇报透水情况 9 打钻出水后 若水量较大 威胁到巷道内人员安全时 要通知巷道内所有人员和受威胁的其他人员 一并撤出 并迅 速向调度室汇报 二 放水安全技术措施 1 待钻孔全部施工结束后 同时分别测定水压 测定水压 要求连续 8 小时压力表指针不动 2 放水延续时间与稳定时间要求 为充分查明含水层的富水性 放水试验按一次最大降深进 行 延续时间不少于 24 小时 放水试验结束前流量稳定时间必 须达 8 小时 并以最远观测孔稳定 2 小时为准 3 放水孔的流量观测与观测孔的压力观测必须同步进行 开始一般应按每隔 30 分钟观测一次 连续 3 小时后 可每隔 60 分钟观测一次 直至放水结束 观测孔压力表指针观测应与主孔流量同时进行观测 不得 提前或延后 4 放水试验应连续进行 如放水中断 而中断前放水已超 过 6 小时 且中断时间不超过 1 小时 则中断前的放水时间仍 可计入延续时间内 否则一律作废 在中断放水时间内 应按 观测稳定 静止 水位的要求观测水位 包括观测孔 直到重新 放水为止 5 水温 气温的测量 应在放水过程中 每隔 2 小时同时 观测一次 应与流量 压力表指针的观测相应 其精度要求 为 0 5 6 在放水过程中 必须随时绘制 q f s 及 q f s 曲线 以 便及时发现和纠正放水发生的错误 7 水样应在放水试验结束前按设计要求采取 其方法按有 关规程要求进行 8 放水结束后要进行探测孔深 孔内沉淀物不得超过含水 层厚度的 1 5 9 静止水位与恢复水位观测要求 正式放水前及正式放水结束后 放水孔和观测孔均应进行 静止水位和恢复水位的观测 观测时间 开始时一般可按 1 2 2 3 3 4 5 7 8 10 15 分钟的间隔观测 以后 每隔 30 分钟观测一次 直至稳定 观测孔与主孔应统一 10 静止水位 恢复水位采用压力表观测 连续 8 小时指 针不动 三 截水 堵水安全技术措施 根据有关规定及我矿的具体情况 井下的截水措施可采取 修筑水墙和水闸门 水闸门一般应设在发生涌水时需要截水而 平时仍需运输 行人的井下巷道内 具体位置是井底车场 井 下水泵房和变电所的出入口 采区之间联络巷中 并应注意以 下几点 1 筑墙地点的岩石应坚固无裂缝 如有风化松软或有裂缝 的岩石 应全部清除 2 水墙四周要用手镐或风镐掏槽直至完整的煤体或岩体 禁止放炮 以免造成裂缝 3 修筑水墙时 四周应留灌浆孔 墙建好后应向四周灌注 水泥沙浆 以使墙和四周岩胶结 防止漏水 4 为便于施工 在水闸墙下部应设放水管 便于墙凝固结 前排放积水 墙固结后再关闭闸门或加以堵塞 四 排水设备 1 排水设施 在掘进巷道下帮设置排水实施 在掘进顺槽工作面低洼处 开掘开掘临时小水仓 小水仓断面尺寸长为 2m 宽 2m 小水 仓底低于底板 0 5m 顶板及两帮采用带锚网临时支护 从小水 仓内用 fwb 70 30 型气动泵和 4 寸纳米管路排至采区临时水 仓 最后经大巷 4 寸无缝管路排入主副水仓 2 排水路线 1103 工作面进风顺槽 小水仓 fwb 70 30 型气动泵 4 寸纳米管 采区临时水仓 4 寸无缝钢管 主水仓 地面水塔 五 应急措施 当井下某一地点发生突然透水事故时 现场人员除立即报 告矿调度室外 如果情况危急 水势很猛 则应采取以下应急 措施 1 在场人员的行动原则及避灾路线 1 行动原则 发生透水时 在场人员应尽量了解或判断事故的地点和灾 害程度 在保证人员安全的条件下 迅速组