副斜井井筒强过含水层施工安全技术措施培训课件

副斜井井筒强过含水层施工安全技术措施培训课件勇于跨越追求卓越CONTENTS目录01工程概况与地质条件02施工方法与工艺流程03井筒支护与加固措施04防水治水策略及实施CONTENTS目录05超前钻探与探放水措施06安全防护措施与应急处理方案07质量检查与验收标准08施工注意事项与总结01工程概况与地质条件

工程简介工程名称国投哈密一矿副斜井井筒工程

工程位置位于煤矿井田范围内，是连接地面与井下的重要通道

工程目的通过副斜井井筒强过含水层施工，确保矿井安全、高效地进行煤炭开采

当前施工进展截至2012年10月20日，施工至井筒K1231m位置揭露含水层，工作面岩性为含砾粗砂岩

地质构造及水文地质条件区域地质构造特征井田处于复杂的地质构造带，存在断层、褶皱等不良地质现象，在构造应力作用下，岩层受力裂隙发育，岩层破碎，易形成导水通道。

含水层类型与分布根据地质勘探资料，含水层主要为砂岩、灰岩等渗透性较好的岩层，部分区域揭露含水性流沙层，土质为砂土状，含水易流失，层厚约2.5～3.0m。

含水层富水性与水压含水层富水性较强，单位涌水量大，实测工作面水压约为0.1MPa，已揭露砂岩含水层涌水量约10m³/h以上，受向斜构造轴部水源汇集影响，涌水量存在增大可能。

岩层性质与工程影响工作面岩性主要为含砾粗砂岩、砂质泥岩等，岩层倾角较大（约50°），遇水易软化、崩解，且裂隙节理发育，破碎程度高，对井筒施工稳定性构成严重威胁。01含水层特性分析含水层类型根据地质勘探资料，副斜井井筒揭露的含水层主要为砂岩、灰岩等渗透性较好的岩层，部分区域存在含砾粗砂岩。02含水层厚度含水层厚度较大，且分布不稳定，局部存在透镜体等变异情况，如副斜井施工至570m处揭露的含水流沙层厚度约2.5～3.0m。03含水层富水性含水层富水性较强，单位涌水量大，对井筒施工构成严重威胁。如国投哈密一矿副斜井K1231m处工作面涌水量在10m³/h以上，部分区域预计可达18.5m³/h。04水文地质条件复杂性井田处于复杂的地质构造带，存在断层、褶皱等构造，岩层倾角较大（约50°），裂隙发育，形成良好的水力通道，且部分区域位于向斜构造轴部，易形成水源汇集补给环境。02施工方法与工艺流程冻结法施工方法选择通过人工制冷技术，将井筒周围的含水层冻结成冻土墙，达到封水效果。该方法适用于含水层厚度大、水压高的情况。注浆法利用注浆设备将浆液注入含水层裂隙中，浆液凝固后达到封水目的。该方法适用于含水层厚度较小、水压较低的情况。帷幕法在井筒周围钻孔，并注入水泥浆等材料形成帷幕，达到封水效果。该方法适用于含水层分布范围广、水量大的情况。水泵强排强行通过法当注浆试验未取得较好效果时，可采纳水泵强排，强行通过的方案。如国投哈密一矿副斜井井筒工程在K1231m位置揭露含水层后采用此方案。超前钻探与短探短掘施工工艺流程

采用短探短掘方式，钻孔深度5m，探后每次掘进不超过3棚距离；巷道两侧及中间共布置3个钻孔，两侧孔距设计毛底板500mm、与井筒方向成1°夹角，中间孔位于拱基线顺井筒方向。超前支护施工

采用超前打管缝锚杆支护，长度2m，每掘进两棚施工一排，按500mm间距布置于巷道断面周边，根数及间距根据顶板破碎情况动态调整，有效预防顶板冒落。短掘短支与架棚支护

每次掘进800mm（一棚距离）后立即架棚背网支护，金属棚腿底脚采用C30混凝土板（250mm×250mm×100mm）"穿鞋"，棚与岩面用木板、木楔背紧，冒落区采用"井"字法绞架接实顶板。喷浆封闭与导水措施

实行"一掘一喷"作业，架棚后立即喷浆封闭，厚度50mm；出水孔位置设置导水管引排积水，减轻含水层对棚体压力，同步铺设钢筋网混凝土垫层固化底板，厚度不低于250mm。

注浆试验情况注浆试验背景国投哈密一矿副斜井井筒施工至K1231m位置揭露含水层，工作面岩性为含砾粗砂岩，涌水量约10m³/h以上，岩层倾角约50°，处于向斜构造轴部，裂隙发育，存在涌水量增大风险。

注浆试验设计采用浅孔注浆方案，标定裂隙位置针对性封堵。设计6个注浆孔，两帮1米位置各设2个，中间位置设2个；封闭工作面采用喷射200mm厚C25混凝土；实测工作面水压约0.1MPa，注浆扩散半径约2.6m。

试验结果与结论2012年10月22日八点班开始试注浆，16:00初步注浆试验结束，未能取得较好堵水效果，综合评估后决定放弃注浆方案，采用水泵强排、短掘短支等措施强行通过含水层。03井筒支护与加固措施

短掘短支施工方法短掘短支定义与核心要求短掘短支是指每次掘进一定距离后立即进行支护的施工方法，核心要求为“掘支紧跟”，以控制围岩变形，防止片帮、冒顶等事故发生。

循环进尺控制标准每次掘进距离严格控制为一棚（800mm），掘进完成后立即进行架棚背网支护，确保支护及时到位，缩短围岩暴露时间。

一掘一喷作业方式实行“一掘一喷”作业，每班架棚背板后立即喷浆封闭，喷浆厚度50mm，对出水孔位置设置导水管引排，减轻含水层对棚体压力。

金属棚架设与底脚处理金属棚架设时，棚腿底脚采用C30混凝土板“穿鞋”（规格250mm×250mm×100mm），增大接触面积，防止不均匀沉降；棚后用木板、木楔背紧，冒落区采用“井”字法绞架接实顶板。喷浆封闭作业

作业方式实行"一掘一喷"作业方式，每班架棚背板过后马上进行喷浆封闭，确保围岩及时得到封闭和加固。

喷浆厚度喷浆厚度严格控制为50mm，以有效封闭围岩，防止含水层涌水对支护结构的直接冲刷和侵蚀。

出水孔处理在有出水孔位置设导水管，将水及时引出，以减轻含水层涌水对棚架的压力，保证支护结构稳定。超前支护措施超前管缝锚杆支护采用超前打管缝锚杆的方法，超前支护2m，以防止顶板冒落。在破裂顶板地带工作面根据水平或+1°施工管缝锚杆，锚杆长度为2m，每掘进两棚距离施工一排，按500mm间距布置在巷道掘进断面周边，每排施工根数依据顶板破裂状况确定，并可根据岩石破裂情况随时调整管缝锚杆的间距。管棚支护方案巷道采用打设管棚进行超前支护，拱部采用φ75×6000mm圆钢管紧密布置，墙部为φ50×4000mm圆钢管，间距300mm，必要时也可紧密布置。管棚要与巷道轮廓线呈水平角打设，并与后巷钢棚搭接采用钢筋相连焊接，管棚内密实充填背板、草帘。短掘短支施工工艺掘进时采用短掘短支施工方法，每次掘进够一棚（800mm）距离后马上进行架棚背网支护。循环最大进度控制在600mm内，每完成一个循环后，迅速挂网、初喷混凝土，及时进行支护，确保围岩稳定。

金属棚支护要求01金属棚架设基础处理金属棚架设时棚腿底脚处采用强度C30混凝土板进行"穿鞋"，规格为250mm×250mm，厚度100mm，或使用同等规格碎石片代替，以增大棚腿与底板的接触面，防止不均匀沉降及变形。

02金属棚与岩面背紧要求金属棚与岩面之间必须用木板和木楔子背紧；在棚后距毛顶板空间大的位置（冒落区）采用"井"字法绞架，使金属钢棚与巷道顶板接实，确保支护稳定性。

03金属棚间距与连接要求过含水流沙层段采用29#"U"型钢棚支护，间距为300mm，棚架之间采用M10拉杆进行连接，增强整体支护强度，防止棚体变形。

04双层金属网挂设要求金属网采用φ6.5mm圆钢制成，规格800×2100mm，网孔100×100mm，全断面挂设，29#"U"型钢棚内外各挂设一层，金属网与管棚采用铅丝绑扎连接，长边对接，短边搭接。底板处理措施混凝土板“穿鞋”加固金属棚架设时，棚腿底脚处采用强度C30、规格250mm×250mm×100mm的混凝土板“穿鞋”，或使用同等规格碎石片代替，以增大棚腿与底板的接触面，防止不均匀沉降及变形。钢筋网混凝土垫层铺设在砂岩岩层暴露的巷道底板铺设钢筋网混凝土垫层，厚度不低于250mm。采用φ6钢筋网片，网格100mm×100mm，搭接长度210mm，下保护层50mm，起到提前固化底板、堵水的作用。反拱施工与换填处理井筒底板采用反拱钢棚支护，反拱内填充片石、砂浆，深度600mm。施工两个循环（1.2m）后开始做反拱，底板换填至硬底，增强底板承载能力，防止下沉。地坪钢筋混凝土浇筑地坪采用单层钢筋网支护，钢筋为φ18mm螺纹钢，间排距250mm，混凝土浇筑厚度400mm，强度C30，进一步强化底板结构稳定性。04防水治水策略及实施排水系统设计排水设备选型与配置工作面安装7.5KW潜水泵（流量30m³/h、扬程30m），副暗斜井相应位置施工水仓并安装D46-306水泵（流量60m³/h、扬程400m），副斜井井底安装D46-306水泵一台，确保排水能力满足涌水需求。排水线路规划排水线路：工作面水泵→副暗斜井水仓→副斜井平巷段F89mm排水管→副斜井井底水仓→副斜井F89mm排水管→地面，形成接力排水系统，保障水路畅通。排水能力保障措施加强井筒排水维护，确保排水设备正常运行。根据涌水量大小，及时调整排水设备开启数量，当工作面涌水量超过10m³/h时，确保多台水泵同时工作，提升排水效率。导水措施

出水点导水装置设置在工作面出水孔位置设置导水管，将水及时引出，以减轻含水层对棚体的压力，确保支护结构稳定。井帮淋水截导处理对于井帮淋水，在支护前进行截水或导水处理，将水集中引出，避免淋水影响施工环境及支护质量。防排水设备选型

排水设备及能力配置工作面安装7.5KW潜水泵一台，流量30m³/h、扬程30m；副暗斜井相应位置施工水仓，安装D46-306水泵一台，流量60m³/h、扬程400m；副斜井井底安装D46-306水泵一台，确保排水能力满足涌水需求。

排水管路选择与布置排水线路为：工作面水泵→副暗斜井水仓→副斜井平巷段F89mm排水管→副斜井井底水仓→副斜井F89mm排水管→地面，管路布置确保排水畅通，接口严密。

探放水钻机选型采纳MK-4钻机施工探放水钻孔，孔径75㎜，用于实施短探短掘，钻孔深度为5m，探后每次掘进不超过3棚距离，保障施工前方水文地质安全。05超前钻探与探放水措施

短探短掘施工

短探短掘定义与作用短探短掘是指通过超前钻探探明前方水文地质情况后，严格控制掘进进尺，做到先探后掘、探掘结合，以有效预防突水、冒顶等风险。

超前钻探参数设计钻孔深度5m，探后每次掘进不超过3棚距离（约2.4m）；巷道两侧各布置1个钻孔，距设计毛底板500mm，与井筒前进方向成1°夹角；中间钻孔布置于拱基线位置，顺井筒前进方向施工。

掘进循环控制标准采用短掘短支工艺，循环最大进尺控制在600mm以内，每完成一个掘进循环立即进行支护作业，确保围岩及时封闭，防止含水层涌水冲刷巷道。

钻探与掘进衔接要求实行循环探放，探水距离50m，允许掘进40m，保留10m超前掩护距离；钻孔施工完成后，需对孔口进行封闭处理，防止浆液流失或涌水倒灌。探水钻孔布置钻孔深度与超前距离采用短探短掘方式，钻孔深度为5m，探后每次掘进距离不超过3棚（约2.4m），确保超前掩护距离不小于2.6m。钻孔数量与位置分布巷道两侧各布置1个钻孔，距设计毛底板500mm，与井筒前进方向成1°夹角；巷道中间布置1个钻孔，位于拱基线位置，沿井筒前进方向。钻孔角度与参数两侧钻孔与巷道轴线成1°夹角，中间钻孔为顺层方向；孔径采用75mm，确保涌水量观测准确性和排水通道畅通。循环探放要求探水距离50m，允许掘进40m，留设10m超前安全距离，实行循环探放，确保施工期间持续掌握含水层动态。

探放水管理规定探放水基本原则严格遵循“有疑必探，先探后掘”的探放水管理规定，对副斜井井筒施工中可能存在的含水层及涌水风险进行超前探测与控制，确保施工安全。

超前钻探方案采用短探短掘方式，钻孔深度为5m，探后每次掘进不得超过3棚距离。在巷道两侧距设计毛底板500mm处各布置1个钻孔，方向与井筒前进方向成1°夹角；中间钻孔布置在拱基线位置，顺着井筒前进方向。

循环探放要求探水距离保持50m，允许掘进40m，超前掩护距离10m，采用循环探放的方式组织掘进，确保对前方水文地质情况进行持续监控和预警。

钻探设备与参数选用MK-4钻机施工探放水钻孔，孔径75㎜。根据不同地质条件设计钻孔参数，如部分钻孔深度可达51m，倾角-22°至-45°不等，以全面探测井筒周围含水层分布。06安全防护措施与应急处理方案

施工人员安全防护个体防护装备要求施工人员必须佩戴安全帽、防尘口罩、防水工作服及防护靴，防止顶板掉渣、粉尘吸入及水害侵袭。

防排水专项防护措施在出水孔位置设置导水管引排，减轻水压对支护结构的冲击，同时配备应急防水沙袋，防止突水漫延。

作业环境安全管控定期监测工作面瓦斯浓度（低瓦斯矿井仍需按规定检测）、涌水量及支护变形，发现异常立即撤离并报告。

应急逃生与培训演练施工前组织防突水、冒顶应急演练，明确避灾路线，确保每人熟悉自救器使用及紧急撤离流程，每月至少开展1次专项培训。

防尘安全措施01供水系统保障防尘水源取自地面蓄水池，通过专用水管接至迎头，距迎头5米内设置一道能封闭全断面的水幕，确保降尘用水连续稳定供应。

02个体防护要求施工人员必须加强个体防护，正常佩戴和使用符合标准的防尘口罩，减少粉尘吸入风险。

03湿式作业执行坚持湿式打眼，严禁干打眼；放炮时使用水泡泥，放炮前后对工作面及周边进行洒水灭尘；装岩（煤）过程中同步洒水，降低粉尘扬起。

04巷道降尘管理出矸作业时持续洒水，放炮后及时冲刷岩帮积尘；喷浆作业采用潮湿拌料，减少干料扬尘；巷道内每隔50米设置一个三通，满足冲洗巷道、洒水消尘需求。01模板台车上拉及下滑安全措施道轨铺设与台车定位要求下台车前必须按中线定道轨，道轨下用道木垫实，确保坡度准确（如5.5°），保证台车能正确无误下滑至工作面。02牵引系统设置规范使用两根钢丝绳将大模尾部两边栓紧，另一端连接地面两台回柱绞车，确保钢丝绳受力均匀；绞车底座需坐落在混凝土浇筑基坑内，按中线布置以保证拉力平衡。03信号通信与人员安全防护设置井口与工作面声光信号通信系统，上拉及下滑时钢丝绳两侧严禁站人，迎头设专人观察台车行驶状态，遇问题及时传达地面。04台车制动与固定措施大模上拉及下滑结束后，必须使用卡道器卡住道轨，防止台车继续滑动；停车时间较长时，需关闭电机并将滚筒刹车带刹牢，操作者不得离开。05绞车操作与维护标准绞车司机须持证上岗，工作前检查钢丝绳接头、绳卡、刹车装置及电器接地情况，确保灵活可靠；钢丝绳在滚筒上排列整齐，工作时至少保留三圈，一个节距内断丝超过10%时必须更换。

应急处理方案突水事故应急响应流程当工作面出现突水预兆（如顶板淋水加大、底板涌水增加、水温异常等）时，立即停止作业，报告调度室；情况危急时，立即发出警报，组织人员沿避灾路线撤离至安全区域。

排水系统应急保障措施配备足够备用排水设备，如工作面安装7.5KW潜水泵（流量30m³/h），井底设置D46-306水泵（流量60m³/h），确保排水能力大于预计涌水量；定期检查维护排水管路及设备，保证紧急情况下正常运行。

支护失效应急加固措施若发生金属棚变形、片帮冒顶，立即停止掘进，采用单体液压支柱配合方木木垛临时支撑；对变形钢棚进行加固，必要时架设反拱架，填充片石砂浆换填底板，防止进一步下沉。

应急通讯与人员疏散机制建立井口与工作面声光信号通信系统，确保信息传递及时；明确避灾路线，定期组织应急演练，施工人员需熟悉撤离路线及自救互救技能，确保突发情况下快速安全撤离。07质量检查与验收标准支护质量检查钢棚支护检查标准检查29#U型钢棚间距，要求控制在300mm，棚架间采用M10拉杆连接，确保连接牢固。棚腿底脚处混凝土板规格为250mm×250mm×100mm（C30强度），保证与底板接触紧密。喷浆质量检查要点喷浆总厚度需达到设计值（如300mm），强度等级C20，表面平整无裂缝。检查喷浆与岩面、钢棚的结合情况，确保无空洞，出水孔导水管安装规范，水流畅通。锚杆及管棚检查要求管缝锚杆长度2m，间距500mm布置于巷道周边，每掘进两棚施工一排；拱部管棚采用φ75×6000mm圆钢管紧密布置，墙部φ50×4000mm圆钢管间距300mm，与后巷钢棚焊接搭接牢固。金属网及钢筋网检查金属网采用φ6.5mm圆钢制作，规格800×2100mm，网孔100×100mm，双层挂设，长边对接、短边搭接，与管棚、钢棚用铅丝绑扎连接；钢筋网（地坪）为φ18mm螺纹钢，间排距250mm，搭接长度210mm。反拱及垫层质量检查反拱钢棚内填充片石、砂浆深度600mm；钢筋网混凝土垫层厚度不低于250mm，下保护层50mm，确保底板固化，防止掘进机下陷。