2022年井下探放水工艺教案教案新

1、授课老师：王贵喜 授课内容名称：井下探放水技术工艺 教学目标：使学员明白 探放水技术,把握探放水作业安全操作 规范,从而达到安全操作的目的； 教学基本内容（提纲） ： 井下探放水技术工艺 重点： 把握探放水技术 难点： 把握探放水作业操作工艺 教学设计： 版面右侧书写内容,以启示式,互动式方式教学；课后时间 反馈,下节课进行修正,使学员全面把握所学到的学问； 特别标注： 培训中心审批： 支配时间 教学内容 笔注 第 1 页,共 94 页第一节 井下探放水的相关规定 探放水包括探水和放水两个方面；探水是指采矿过程中 用超前勘探方法,查明采掘工作面顶底板,侧帮和前方 等水体的具体空间位置和状况等,

2、其目的是为了有效地 防治矿井水做好必要的预备；放水是指为了预防水害事 故,在探明情形后实行钻孔等安全方法将水体放出； 煤矿安全规程对井下探放水做了如下规定： （ 1）矿井必需作好水害分析预报和充水条件分析, 坚持推测预报,有疑必探,先探后掘,先治后采的 防治水原就； 探水或接近积水地区掘进前或排放被淹井巷的积 水前,必需编制探放水设计,并实行防止瓦斯和其 他有害气体危害等安全措施； 探水孔的布置和超前距离,应当依据水头高低, 煤 （岩）层厚度和硬度以及安全措施等在探放水设 计中具体规定； （ 2）采掘工作面遇到以下情形之一时,必需确定探 水线进行探水： （一）接近水淹或可能积水的井巷,老空或相

3、邻 煤矿 时； （二）接近含水层,导水断层,溶洞和导水陷落 柱时； 支配时间 教学内容 （三）打开隔离煤柱放水时； 第 2 页,共 94 页（四）接近可能与河流,湖泊,水库,蓄水池, 水井等相通的断层破裂带时； （五）接近有出水可能的钻孔时； （六）接近有水的灌浆区时； （七）接近其他可能出水地区时； 经探水确认无突水危险后,方可前进； （ 3）煤系底部有强承压含水层并有突水危险的工 作面,在开采前,必需编制探放水设计,明确安全 措施； （ 4）安装钻机探水前,必需遵守以下规定： （一）加强钻场邻近的巷道支护,并在工作面迎 头打好坚固的立柱和拦板； （二）清理巷道,挖好排水沟；探水钻孔位于巷

4、道低洼处时,必需配备与探放水量相适应的排水设 备； （三）在打钻地点或邻近安设专用电话； （四）测量人员和防探水人员必需亲临现场,依 据设计,确定主要探水孔的位置,方位,角度,深 度以及钻孔数目； 笔注 （ 5）估量水压较大的地区,探水钻进之前,必需 支配时间 先安好孔口管和把握闸阀,进行耐压试验 , 达到设 教学内容 计承担的水压后,方准 继 续钻进；特别危险的地区, 应有躲避场所,并规定避灾路线； 第 3 页,共 94 页（ 6）钻孔内水压过大时,应接受反压和有防喷装 置的方法钻进,并有防止孔口管和煤（岩）壁突然 鼓出的措施； （ 7）钻进时,发觉煤岩松软,片帮,来压或钻孔 中的水压,水量

5、突然增大,以及有顶钻等异状时, 必需停止钻进,但不得拔出钻杆,现场负责人员应 马上向矿调度室报告,并派人监测水情； 假如发觉 情形危险时,必需马上撤出全部受水威逼地区的人 员,然后实行措施,进行处理； （ 8）探放老空水前,第一要分析查明老空水体的 空间位置,积水量和水压； 老空积水区高于探放水 点位置时,只准用钻机探放水；探放水孔必需打中 老空水体,并要监视放水全过程,核对放水量,直 到老空水放完为止； 钻孔接近老空, 估量可能有瓦斯或其他有害气体涌 出时,必需有瓦斯检查工或矿山抢救队员在现场值 班,检查空气成分；假如瓦斯或其他有害气体浓度 超过本规程规定时,必需马上停止钻进,切断电源, 撤

6、出人员,并报告矿调度室,准时处理； 笔注 （ 9）钻孔放水前,必需估量积水量,依据矿井排 支配时间 教学内容 水才能和水仓容量,把握放水流量；放水时,必需 设专人监测钻孔出水情形,测定水量,水压,做好 记录；如水量突然变化,必需准时处理,并马上报 第 4 页,共 94 页告矿调度室； （10 ）排除井筒和下山的积水以及复原被淹井巷前, 必需有矿山抢救队检查水面上的空气成分,发觉有 害气体,必需准时处理； 排水过程中,如有被水封住的有害气体突然涌出 的可能,必需制定安全措施； 其次节 井下探放水设计 采掘工作面探水前,必需编制探水设计,确定探水 戒备线,并实行防止瓦斯和其他有害气体危害等安 全措

7、施；探放水设计由地测部门提出,煤矿总工程 师审定,严格按设计进行探放水；井下探放水的设 计应包含以下内容； 一, 分析水文地质情形,确定积水线,探水线和警 戒线 1,水文地质分析内容 （ 1）老窑, 老空积水分析内容； 包括： 老窑名称, 编号,地理位置,经纬距,标高,开采时间,层 别,采出煤量,停采缘由,相邻式窑关系,老空 水距地表深度及积水范畴内的积水量,经常涌水 支配时间 教学内容 量和水头高度等； （ 2）老采空区积水分析内容； 包括：积水巷道名称, 标高,层别,积水量和 经常涌水量和水头等； （ 3）未封或虚封导水钻孔分析内容； 包括：孔号, 第 5 页,共 94 页孔深,孔径,地表

8、位置,经纬距及标高与各煤层 新旧采区的关系,含水层情形等； （ 4）含水断层分析内容； 包括：实际巷道所见的 断层走向倾向,倾角,落差,破裂带宽度,破裂 带交结情形,以往的出水特点,涌水量,水压或 水位标高等； （ 5）煤层底板的含水层； 包括： 含水层名称, 岩柱, 厚度,水位水量及其与采煤层的间距等； 2,确定积水线,探水线和戒备线 依据水源分析情形, 在采掘“工程平面图”上按水源的 范 围 确 定 积 水 线 , 在 积 水 线 的 基 础 上 平 等 外 推 笔注 60150米而划定探水线,戒备线是在探水线的基础 上公正外推 50150米而划定； 二, 依据水害的性质设计开拓方案及防水

9、方案 （ 1）探水区的开拓方案（ 2）巷道布置及施工次序 （ 3）巷道断面及支护形式（ 4）排水沟设计（ 5）排 水线路设计（ 6）设置暂时排水设施（ 7）水闸门及 水闸墙的设置（ 8）运算答应放水量（ 9）人员避灾 支配时间 教学内容 路线及预防有害气体的措施等； 三, 设计探水孔的设计方案 1,每次探水孔的位置由探水的深度,探水超前距离 和巷道答应掘进的距离而定； 2,探水钻孔的超前距离,巷道答应掘进距离,帮距 第 6 页,共 94 页和密度的确定； （ 1）超前距；探水时从探水线开头向前方打钻探水, 一次打透积水的情形较少,常是探水掘进 探水循环进行,而探水钻孔的终孔位置应始终保持 超前

10、工作面一段的安全距离,这段距离简称超前距； 如下图 安全外围线 外斜眼 帮距 终孔位置 答应掘进距离 超前距离 （ 2）答应掘进距离；经探水后,证明无滴水穿石威 胁,可以安全掘进的长度称为答应掘进距离； （ 3）帮距；为使巷道两帮与可能存在的老空积水间 保持确定的安全距离,即扇形布置的最外侧探水孔 支配时间 所把握的范畴与巷道帮的距离； 其值应与超前距离 相同,可用下式运算； 教学内容 3 KP 式中 a超前距,米 A安全系数（一般取 2 5） L巷道的跨度（宽或高取其大值） ,米 水头压力, Mpa 第 7 页,共 94 页K P煤的抗张强度, MPa 探水超前距离体会数据表 水头高度 水头

11、高 水头高度 水头高度 m50 m 度 m m 50 50 4m,宽 3m , 长度按需要； 1拥钻机房 斜孔：后高按倾角定, , 宽3m,长度按需要；考 第 38 页,共 94 页虑水泵与钻机分别启动 泵的压力大于水压 1.5 倍 距水压大小选好钻机型 号,设底梁木,打压柱,固 定好提引天轮；提引天 2钻机 轮要进行拉力试验,检 查并松掉四周浮石,设 好背板； 支配时间 3钻进并固结 深度：立孔 3-4m,斜孔 固结后必需扫 5-7m,直径不小于 146mm 超过原孔深 0. 壁外注浆固结,直至水 查质量,压力 第一层止水套 针冒浓浆,管口焊接法 管 兰盘,以便与二层套管及水 门密封连接；

12、4钻进并固结 深度按设计,直径不小 固结扫孔后, 压力应大于静 于 108mm,注浆时用二层套管的法兰盘间隙返浆后,拧紧 倍； 螺丝密封加压； 其次层止水套 管 下好第一层套管后,孔内每 5测水压,水量 钻进 5-10m；如有水,即应测定一次水压,水量；发觉水6安装孔口 压,水量有明显加大 操作时严防猛 防喷逆止阀装 趋势时,马上安装； 把； 置 透高压含水7层 前,检查 用钻孔绞车加压或用“倒链 留意检查提引 加固钻机和孔 口安全装 置,”加压 装置各部件, 安设孔口反 压8设备 揭露含水层水压大于 2MPa断绳 安设使用双水 确保各部件的 笔注 严防高压泄露 必需安装双水门,以防高压 时

13、门 水失控 观测疏水降压趋9组织放水试验 势,按放水 第 39 页,共 94 页试验要求取全参数,运算确 定动,静储量,分析补给条件 （ 1）断层位移变薄带留设放水煤柱后,煤与主要含 水层之间的隔水层厚度能承担的水头值普遍大于实 教学内容 际水头值时,可实行疏降中间的次要含水层使之相 对成为隔水层的措施来预防突水； （ 2）隔水层的安全水头值与试验水压处于临界状态 支配时间 时,应改进开拓部署,限定工作面长度,或对主要 含水层进行局部疏干降压； （ 3）隔水层的安全水头值普遍低于实际水压值时, 应按煤矿防治水工作条例第三十四条的要求采 取措施； （ 4）当隔水层厚度局部变薄或底板水导上升度局部

14、 特高,部分地段能承担的水压值低于实际水头值时, 在这一地段应转变开采方式和方法,如缩短工作面 长度,条带开采局部充填,穿柱采煤等； （ 5）不论属于上述哪一种情形,在承压含水层上开 拓,掘进回采时,均应加强常规水文地质工作；对 揭露和把握的断层构造准时进行观看,素描和分析, 坚持水文点定期动态观测,准时分析变化缘由；遇 有出水特点,马上分析产生缘由和条件,有突水怀 疑时暂停采掘作业,第一实行加固措施； 第七节 井下探放水设备,仪器与外表 一, 钻探设备 第 40 页,共 94 页常用国产的井下钻机型号见（书图 165 页） 教学内容 支配时间 笔注 第 41 页,共 94 页教学内容 支配时

15、间 二,井下物探设备 我国井下物探设备正处在摸索使用阶段可供试用的 仪器设备（书图 168-169 页） 煤矿灾难防治技术研发进展 1. 地质雷达超前探测地质构造技术 地质雷达是利用无 线电反射原理超前探 测地质构造的一种有 效手段；最新研制出 的适合煤矿环境使用 的本质安全型地质雷 达,能够超前探测采 掘工作面 20-30 米深 处 煤岩内的隐伏小型 构 造等地质反常 体； 第 42 页,共 94 页教学内容 支配时间 2. P - S 波长距离构造探测技术 P -S 波长距离超前构造探测主要检测地震波中反射回来 的 波和 S 波并分析预报地质构造,能便利快捷预报采掘工作面 100 -150

16、 米深处煤岩内的地质反常情形； 3. 无线电波透视系统 该系统是利用电磁波在 介质中的传播特性,探查 矿井煤层地质目标的仪器 （简称坑透仪）；系统适 用于探测矿井回采工作面 或钻孔之间的地质构造, 如断层,陷落柱,火成岩, 煤层厚度变化,瓦斯富集 区和突水构造等； 三,井下注浆封孔,堵水常用的仪器与设备（书图 170 页） 笔注 第 43 页,共 94 页教学内容 支配时间 教学内容 第 44 页,共 94 页支配时间 第八节 导水钻孔的探查与处理 煤矿在勘探阶段施工的各类钻孔,往往会贯穿如 干含水层,有的仍可能穿透多层老空积水区甚至含 水断层等；如封孔或止水成效不好,将会人为地沟 通原先没有

17、水利联系的含水层或水体,使煤矿开采 的充水条件更趋复杂化；山东肥城矿区“中一井” ,因 地质勘探阶段的钻孔质量封孔不好,将中奥灰水导 入煤系薄层灰岩,致使开采上组煤时矿井涌水量很 笔注 大,且长期达不到疏水降压的目的,矿井始终无法 投产,被迫改为“水文地质试验井”,补做了 10 余年的 水文地质补充勘探工作,将有怀疑的钻孔意义做了 启封,最终才解决了这一人为造成的水文地质问题； 淄博夏庄煤矿邻近的一个厂矿,穿越煤系地层打奥 灰供水孔时,因套管止水质量不好,岩溶承压水沿 钻孔上升后,使该矿七层煤残留煤柱遭到破坏,矿 井突然增加 12m 3/min 的涌水量,该矿几乎 教学内容 被淹；有的矿井,施

18、工中的地质孔将上层煤的老空 积水大量导入正在生产的下层煤采区,也曾造成严 第 45 页,共 94 页重的水害； 支配时间 因此,必需实行有效的措施防止产生导水钻孔, 封闭确已存在或有怀疑的导水钻孔； 一,防止显现导水钻孔的基本措施 （ 1）各类勘探孔达到勘探目的后,应马上全口封 闭包括第四系潜水层以下的各个含水层； （ 2）为了防止水,砂分别或黏土稀释流失,封孔 不能用水泥砂浆或黏土,而要用高标号纯水泥； （ 3）严肃漏水段,应先下木塞止水,然后注浆, 防止水泥浆在初凝前漏失； （ 4）要先提出封孔设计,进行分段封孔并分段提 取固结的水泥浆样品；实际检查封孔的深度和质量, 由下而上,边检查边封

19、闭,做好记录,最终提出封 孔报告书； （ 5）需要长期保留的观测孔,供水孔或其他特地 工程孔,必需下好止水隔离套管；套管和孔壁之间 的环状间隙要用优质水泥注浆固结； （ 6）已下套管的各类钻孔,不用之前,也应按上 述（ 1）,（ 2）,（ 3）条的要求加以封孔； （ 7）全部钻孔,孔口均应埋设标志,并应有测斜 教学内容 资料,便于确定不同深度的倾斜位置；一旦需要 时,利于实行措施； 二,导水钻孔的调查与分析步骤 第 46 页,共 94 页支配时间 历史上已有的钻孔有无导水威逼,需要认真调查 分析,其步骤如下： （ 1）绘制钻孔分布图,将过去有关部门打的各类 钻孔都精确地标定在图上；尽量收集到柱

20、状图,封 孔止水资料,孔口标高和坐标,测斜数据以及其他 有关资料,以便精确定位；没有坐标,标高的钻孔, 应从旧图纸或对比现场地势地物确定位置,反求坐 标,便于查找； （ 2）依据表（书 172 页）的要求,建立钻孔止水质 量调查登记表,分析确定有怀疑的导水钻孔,并将 其标到有关的采掘工程平面图和储量图上,圈定警 笔注 戒线和探水线,以引起重视； （ 3）编制含水层等水压线图,结合出水点和矿井涌 水量变化规律,分析高水位区或低水位区形成的原 因和条件,判定是否有导水钻孔； 三,导水钻孔的探查与处理 （ 1）能在地面找到位置的有导水怀疑钻孔,应在地 面安装钻机进行检查处理；检查钻进中,应防止中 途偏斜,一般需要特地的导向钻头,用中,慢速扫 教学内容 孔钻进,一旦显现偏离要准时订正； （ 2）不便找孔启封的；水压低于 2Mpa ,水量估量 小于 5m 3min 的钻孔, 可在井下探水找孔封堵； 其 支配时间 步骤（书 173-174 页 8 条） 第 47 页,共 94 页（ 3）当导水钻孔的位置比较精确,有测斜资料可 以定位,但地面启封和井下探查处理都有困难时, 可留设防水煤柱；导水钻孔防水煤柱由矿总工程师 确定,安监部门同意后,报矿务局总工程师批准； 教学内容 第 48 页,共 94 页笔注 第 49 页,