150204顶板钻探设计

1、山西陵川崇安苏村煤业有限公司150204回风顺槽针对上覆S9-5物探积水区钻探验证设计及安全技术措施编制人:审核：总工：地测防治水部二0一七年五月二十九日150204回风顺槽针对上覆S9-5物探积水区钻探设计及安全技术措施为严格执行“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则，为确保150204回风顺槽掘进安全，针对巷道顶板淋水不断，特制定150204回风顺槽探放顶板水钻孔设计及安全技术措施。一、水文地质概况150204回风顺槽位于1502采区中部，煤岩层走向及倾角不大，煤层倾角2-5°,平均3°左右。该巷在开口至28米段，顶板裂隙发育，富水性集中，局部直接顶与基

2、本顶离层，随着巷道的揭露，原150204联络巷含水性大大降低，淋水段全部断流，涌水集中于迎头5m范围内，正常涌水量3035n3/h,最大淋水量4050m3/h。根据采空区瞬变电磁法勘探报告分析，该巷在至0780m的范围内还对应于报告中的9#煤顺煤层视电阻率切片图上圈定的S9-5积水区，根据ZK4-1、ZK2-1钻孔资料，15号煤层底板距9号煤层垂高分别为37.64米、40.35米，平均38.99米，易在施工期间产生的导水裂隙带沟通上覆9#煤层采空区积水。二、顶板特征基本顶：灰黑色生物碎屑灰岩，含燧石团块，坚硬，层理发育，厚度平均7.71米，稳定。直接顶灰黑色泥岩，多溶蚀，岩心破碎，底部见粘土胶

3、结，平均2.4米。附图1:ZK2-1钻孔柱状图三、钻孔设计根据煤矿安全规程、煤矿防治水规定及上级相关防治水文件精神要求，当物探分析结论异常(有积水疑点)或工作面遇有煤矿防治水规定第九十二条所列九种情形之一时，按照“特殊情况钻探设计”的方法进行钻探验证，结合井下煤层与顶板赋存条件，钻探锚索时出水情况分析，重点在顶板淋水相对集中且淋水量大的区段进行布孔，以便彻底查清上覆9号煤层老空积水及含水层富水性情况。1、探测设备表1探测设备参数表序号设备型号探测方法可探深度备注1ZYJL-800/160型架柱式液压回转钻机(行走式)钻探法200m配合50-113mm硬质合金刮削型钻头及42-50mm钻杆，钻杆

4、长度1m/节，使用水力排粉。2、钻孔设计(1)钻孔布置由于物探探测的上覆9号煤层老空的区域大，分布确定性差，加之过去小窑开采的不规则性，因此在顶板钻探设计中，采取扇形布置的方式进行验证。结合150204回风顺槽实际情况，共布置钻场9个，每个钻场设计3个，共计27个钻孔。为能全面探测到9号煤层，垂直距离按50米设计，钻机上仰角为45度,水平距离控制50米，每孔施工时均按照单孔设计进行。(2)探水设备钻机型号：ZYJL-800/160型架柱式液压回转钻机(行走式)，钻具配备：100米(|)42mm占中5个65mm占头。(3)各钻孔设计参数见表2表2针对上覆S9-5物探积水区钻探钻孔验证参数表钻场孔

5、号方位角(0)夹角(°)倾角(0)孔口位直孔深(m)水平距离(m)垂直距离(m)1号钻场1-1179(±1)0(±1)上仰45距巷口25m,距左帮1.75m,顶板位直70m50501-2168(±1)14(±1)上仰45距巷口28m,距左帮1.75m,顶板位直71m50501-3157(±1)27(±1)上仰45距巷口31m,距左帮1.75m,顶板位直74m50502号钻场2-1179(±1)0(±1)上仰45距巷口85m,距左帮1.75m,顶板位直70m50502-2168(±1)14(

6、77;1)上仰45距巷口88m,距左帮1.75m,顶板位直71m50502-3157(±1)27(±1)上仰45距巷口91m,距左帮1.75m,顶板位直74m50503号钻场3-1179(±1)0(±1)上仰45距巷口270m,距左帮1.75m,顶板位直70m50503-2168(±1)11(±1)上仰45距巷口273m,距左帮1.75m,顶板位直71m50503-3157(±1)22(±1)上仰45距巷口276m,距左帮1.75m,顶板位直74m50504号钻场4-1179(±1)0(±1)上

7、仰45距巷口330m,距左帮1.75m,顶板位直70m50504-2168(±1)14(±1)上仰45距巷口333m,距左帮1.75m,顶板位直71m50504-3157(±1)27(±1)上仰45距巷口336m,距左帮1.75m,顶板位直74m50505号钻场5-1179(±1)0(±1)上仰45距巷口520m,距左帮1.75m,顶板位直70m50505-2168(±1)14(±1)上仰45距巷口523m,距左帮1.75m,顶板位直71m50505-3157(±1)27(±1)上仰45距巷口5

8、26m,距左帮1.75m,顶板位直74m50506号钻场6-1179(±1)0(±1)上仰45距巷口580m,距左帮1.75m,顶板位直70m50506-2168(±1)14(±1)上仰45距巷口583m,距左帮1.75m,顶板位直71m50506-3157(±1)27(±1)上仰45距巷口586m,距左帮1.75m,顶板位直74m50507号钻场7-1179(±1)0(±1)上仰45距巷口725m,距左帮1.75m,顶板位直70m50507-2168(±1)14(±1)上仰45距巷口728m,

9、距左帮1.75m,顶板位直71m50507-3157(±1)27(±1)上仰45距巷口731m,距左帮1.75m,顶板位直74m5050备注施工过程中，钻孔的方位、角度、数量以及钻探位置，可根据现场顶板情况做适当调整。附图2:150204回风顺槽针对上覆S9-5物探积水区钻探验证设计图3、单孔设计为确保顶板钻孔施工和放水期间的安全，按单孔设计进行。(1)水源性质：预计水源主要为顶板裂隙水、上覆9号煤层老空积水。(2)探水设备：钻机型号：ZYJL-800/160型架柱式液压40回转钻机(行走式)，钻具配备：(|)42mm%f100米，65mm钻头5个，3个113mm占头，泥浆

10、泵1台。(3)套管及钻孔设计参数：套管孔径113mm套管孔深10米，套管为长度10m的无缝钢管(每节2m,共5节)，套管直径89mm套管以里为裸孔。套管外口焊接高压法兰盘，法兰盘外连接安装水压表、流量计、阀门。附图3:150204回风顺槽探放顶板单孔安装设计图(4)孔口安全装置的布设及钻进施工：孔口安全装置由孔口管、泄水测压三通、闸阀和钻杆逆止阀(必要时安装)等组成，其施工和安装程序如下：开孔位置确定：开孔位置设置在煤（岩）层比较完整、坚硬的地方。安设套管：先用65mmi勺钻头钻进10m,然后用113mm的钻头扩孔到位后，将孔内冲洗干净。将孔口管插入孔内后，在孔口用水泥将孔口管固定封死（或者在

11、孔口管距口10cm处焊接10cm铁板，铁板留眼用锚杆先固定在顶板，然后用水泥将孔口管封死），在管的上方另留一个小管，然后从孔口管内向四周压入水泥浆，开始从小管跑出空气和水，待跑出浓水泥时即将小管封死，继续向孔口管内压人水泥浆，至一定压力后停止注浆，关闭管上的闸阀待水泥浆凝固。进行耐压试验：向孔内注水，试验压力应超过预计放水时的水压，稳压时间至少保持30min,孔口周围无漏水，孔口管牢固不活动，即为合格，否则必须重新注浆。安设安全装置：如探放强含水层水或需要收集放水时的水量与水压资料时，还应在孔口管上安装水压表、水门、三通和泄水短管等。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，

12、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。换径后钻进：试压合格，安装闸阀、测压表、防喷等安全装置后，换65mmi勺钻头钻至终孔。终孔确定：出现下列情况之一，可视为终孔：a、钻孔在钻进过程中出水，且水压、水量较大；b、钻孔漏水且出现卡钻，无法继续钻进；c、孔深达到设计深度；d、遇到其它突发情况。四、探放水施工安全技术措施1、探水前的准备工作(1)机电队队长必须保证排水管路跟进到位，钻场附近要挖好水池和排水沟，周围无杂物、淤泥，配备相应能力的排水泵，确保排水畅通。(2)由综掘队队长负责对本巷道内支护进行全面检查，确保巷道支护可靠，并清理巷道内杂物，确保人行道整平，撤离通道畅通。(3

13、)由探放水队队长负责，对钻机进行全面检修，确保钻机完好，钻头、钻杆及套管等必备工具齐全，数量充足。(4)由监控中心主任负责，在打钻地点10米范围内安装一部电话，保证通讯畅通。(5)由通风部部长负责，每班确定一名瓦检员现场盯班检查瓦斯。(6)由安全部部长负责，每班确定一名安检员跟班检查安全情况。(7)所有涉及钻探工作的人员要认真学习贯彻措施，充分了解钻探工作的目的、任务和施工中的要求及注意事项，明确自己的职责，参加学习贯彻措施的人员必须签字。(8)施工前由地测防治水部相关人员现场标定探水孔位置、确定钻孔方位、角度、深度、数量。(9)做好准备工作后，由安全部、地测防治水部、机电部、调度室、通风部进

14、行联合验收，发现问题要及时处理。只有当全部符合安全施工条件后，方可开钻，所有验收人员都要在验收单上签字。2、钻探时注意事项(1)钻探施工人员必须经过培训，熟练掌握钻机性能、操作程序及故障的处理方法。(2)开钻前，瓦检员先检查有害气体含量，当瓦斯浓度达到或超过1%时，不得开钻，采取措施进行处理。钻进时，施工人员必须严格按照标定的孔位、角度进行施工，不经技术人员同意不得擅自改动。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。(3)钻探时，操作人员要注意力集中，手不离操作手把，眼不离钻机，动作要准确、及时、迅速；严禁在套管下方操作，以免套

15、管滑落打伤人员；严禁用手脚或其它物件直接接触机器运转部分，严禁将工具和其他物品放在钻机防护罩上。(4)施钻时，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。钻杆应不堵塞、不弯曲，丝口未磨损，不合格的不准使用。接钻杆时要对准丝口上紧，避免歪斜、漏水和脱扣事故，一旦发现断钻杆，橹扣等孔内事故要及时处理。卸钻头时，应严防管钳夹伤硬质合金片，夹扁钻头。(5)钻进过程中，发现周围煤岩体松动、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，但不得拔出钻杆，关闭阀门压紧

16、钻杆，并及时测定水量、水压；现场负责人应及时向调度室及有关领导汇报，听从调度安排；如果发现情况危急时，现场负责人必须立即指挥撤出现场施工人员，同时向调度室汇报，由调度室指挥撤出所有受水威胁地区的人员。(6)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，经相关技术人员分析后，可适当调整钻孔参数。(7)钻探期间，施工队要在主排水场地和打钻地点巷道迎头安排专人做好排水工作。要有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。钻探地点巷道内严禁有其他人员从事与钻探无关的工作。安检员必须现场监督每班钻探情况，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完成。(

17、8)见水后，现场负责人应立即汇报矿调度室和地测防治水部有关工程技术人员，在相关技术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，安装压力表测定水压，便于计算积水面积和积水量。(9)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。(10)见空后水量较小时，应反复下钻以防钻孔被堵，造成水流干假象，引发事故。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防治水部汇报，以便及时

18、调整打钻方案。(11)探水队钻工每班要做好本班记录，包括钻孔的孔号、施工参数、本班进尺、总进尺、孔内钻具长度、有水时钻孔的具体位置、孔内瓦斯(或水)的涌出情况等。(12)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，无水钻孔要用木楔封孔。(13)钻探结束后，探放水队要及时整理好钻探资料，并以书面形式通知有关部室及施工单位，地测部必须根据探孔资料，做好水文地质分析与判断，以确保该探水工作面的掘进安全。3、采用ZYJL-800/160型架柱式液压回转钻机(行走式)时的特别注意事项(1)钻机在行进时，注意两侧人员及物品，防止碰撞及擦伤。液压软管与本机的连接应牢固、可靠

19、，严防接头突然松脱或软管突然爆裂而造成人员伤亡事故。(2)钻机回转转矩较大，反力距需要由架住承担，操作人员应使架住紧固地支撑点上，并在工作中集中精力，防止钻机转距突然增大时发生架柱构件“击人”等以外人身事故。严禁手扶钻机，并应时刻防止钻杆卷伤手臂等意外事故。(3)钻孔过程中，注意推进力适当，严禁使钻杆在弯曲状态下工作，防止钻杆突然断裂或更换钻杆不当造成钻杆从钻孔中脱出而砸伤人员。(4)调整本机工作位置时，应缓慢开启、关闭、调整液压阀门，严禁突然启动液压构件，防止液压构件突然上升时刮伤操作人员，突然下落时砸伤或夹伤操作人员。(5)钻机液压系统的工作介质采用矿物油，工作油温不得超过65Co为防止因

20、使用矿物油引起火灾，严禁液压系统在渗漏状态下工作；对泄露在井下工作场所的矿物油，应及时处理或掩埋。4、放水时安全技术措施(1)探到积水或水压后，应复核原有积水资料，确定放水量及放水孔个数，进一步调整排水能力，使排水供电系统符合规程的要求，并清理好水仓、水沟等。(2)放水前，在探水孔的钻杆两侧打上两根支柱，用铁丝将钻杆牢固地固定在支柱上，方可撤出钻机。并通知附近有关人员撤到安全地点，同时排水工做好排水准备工作。(3)放水期间要派专人监测放水情况，记录放水量，发现异常及时汇报矿调度室。(4)加强放水地点的通风，放水全过程必须有瓦斯员在现场，随时检查探放水地点的有害气体情况，超限时停止一切作业进行处

21、理。(5)放水结束后，立即核算放水量与预计积水量的误差，查明原因，以防有残留积水。五、避水灾路线1、150204回风顺槽掘进工作面7150204联络巷150203运输顺槽-1502采区东运输巷（1502采区运输下山）一集中轨道大巷（集中运输大巷）一集中轨道下山（集中运输下山）一主斜井（副斜井）一地面。2、150204回风顺槽掘进工作面7150204联络巷150203运输顺槽-150203回风顺槽一回风联络巷71502采区回风下山一集中回风大巷一总回风巷一回风立井一地面附图4:150204回风顺槽掘进面避灾路线示意图六、通风措施和瓦斯检查制度1、必须保持正常通风，不得随意停开局扇。2、必须安设瓦斯监控自动报警传感器，并与该工作面所有电器设备实行瓦斯电闭锁。3、打钻期间，必须由瓦检员跟班作业，经常检查瓦斯和二氧化碳及其他有害气体浓度，并认真做好记录。4、当工作面风流中瓦斯浓度超过1%寸，必须立即停止作业，进行检查，但不得拔出钻杆；若是接近溶洞区，必须加强通风，降低有害气体浓度。5、当钻孔接近老空时，瓦检员要在现场值班，检查空气成分。钻孔中发现有毒有害气体喷出浓度超过规定时，应当立即停止钻进，在加强通风的同时，