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1、己 15、17 -13031 工作面风机巷低抽巷超前探水钻孔设计单 位： 设 计： 审 核： 科 长： 总工程师： 2011 年 11 月 2 日己 15、17-13031 工作面风机巷低抽巷超前探水 钻孔设计审 批意 见审批时间 审批地点主持人总工程师 地测副总安全副总 调度室安检科 开拓科参加人员 机电科 施工单位审批意见：己 15、17-13031 工作面风机巷低抽巷超前探水钻孔设计一、己 15、1713031 工作面概况己 15、1713031 工作面位于己三采区 东翼第一区段，该工作面东至矿井技术边界，西至下山保护煤柱，北靠东风井保护煤柱，南尚未布置工作面。地面位于杨湾村东南、黄柳以
2、北。地面标高+105+113m。该采面设计可采走向长 2238.5m，倾斜长 186.6m，采高 3.0m，工业储量 179 万 t，可采储量174 万 t。该工作面回采己 15、17 煤 层 ,煤厚 5.0 6.7m 之间,平均 5.5m，煤层较稳定,倾角在 812之间,平均为 10，煤层走向 99120,局部受断层以及受背斜和向斜影响，产状和厚度都有一定变化。为做好工作面区域防突治理工作，矿决定先行施工低位瓦斯抽采巷。二、矿井及采区水文地质概况矿井水文地质类型属中等类型，影响采掘活动的主要水害有顶板砂岩水、底板灰岩水、老空水、断层水、地表水及其他含水层水，其中以底板灰岩水、老空水和断层水对
3、安全生产威胁最大。全井田预计正常涌水量850m3/h，最大涌水量 1700m3/h。目前全 矿井正常涌水量 540 m3/h，己三采区正常涌水量 210m3/h，矿井中央水仓（分内仓、中仓和外仓），有效容积10817m3，井下中央泵房安设有 PJ200-978 型水泵 9 台，单台额定流量420m3/h，实际 达到 500m3/h，配用 4 趟 426mm 的排水管路，西大巷设有防水闸门。己三采区水文地质情况遵循整个井田的水文地质规律，即以接受大气降水入渗补给的覆盖型岩溶充水矿床为主，补给强度较差，其补给区位于井田浅部。根据地质报告，本区处于二灰贫水区，以消耗静储量为主。该采区设有水仓和泵房，
4、水仓总有效容积 1050m3，泵房设有 150D309 型水泵 3台，综合排水能力 310m3/h，配用 2 趟 194mm 的排水管路至中央泵房。三、己 15、1713031 工作面及其周边水文地质概况根据区内 4104、4204、4503 地质钻孔资料，己 15、17 煤层底板距石炭系灰岩顶板（一灰）的距离分别为 17.6、20.55、13.13 m，由此可见，区域地层变化较大，石炭系一灰距二灰平均 7.0m，巷道底板平均距石炭系二灰 24.2m。中间地层岩性为砂质泥岩和砂岩互层，部分区域夹含泥岩和煤线。威胁掘进的水害主要为底板灰岩水，己三采区中部水仓口疏放水钻孔测得石炭系灰岩水位在-66
5、0m，但在己一采区火药库附近疏放水钻孔（该工作面北部）测得石炭系水位-460m，寒武系灰岩水位-407m。13031 风机巷低抽巷施工层位为煤层底板下 8m（标 2），低抽巷（巷高 3m），距石炭系二灰13.2m，预计风 巷低抽巷标高在-616-673m，掘进期间承受水压为1.562.13MPa ，突水系数 0.1180.161MPa/m，有突水危险；机巷低抽巷标高在-644.7 -724.7m ，掘进期间承受水压为 1.8472.647MPa ，突水系数0.1400.0.201MPa/m，有突水危险。根据现有已施工的观测孔（疏放水钻孔）看，石炭系灰岩单孔涌水量都小于 8 m3/h，预计正常涌
6、水量 60 m3/h，最大涌水量 120 m3/h四、超前探水钻孔设计原则巷道一般处于煤层与二灰之间的砂岩层中，为了避免在掘进过程中，岩层倾角突变和未知构造的突然揭露，造成大水量的突水事故的发生。根据煤矿防治水规定和股份公司相关的规定，我矿决定在该低抽巷掘进期间采取超前探水的措施。超前探采用“物探先行， 钻探验证”的超前循环探水措施，利用瞬变电磁物探仪器对低抽巷进行超前探测，根据探测结果在富水异常区布置一组（一至三个）钻孔进行验证。(一) 物探采用超前循环探测，有效探测距离按不超过 60m 控制，两侧帮控制距不小于 20 m。对物探异常区必须根据异常特性、测区的物性条件、水害类型、工作面状况综
7、合分析，认真解释，确定可能的异常类型，绘制专门的异常区平面图，作为钻探验证的依据。目前我矿的物探技术尚未成熟，在每次有效探测距离内无异常时布置一个同施工坡度、方位的钻孔进行验证（可不下入套管），保持超前距不小于 20m；在有效探测距离内出现异常区域，必 须根据异常区的分布情况、大小布置一组钻孔予以验证，待隐患排除后方可正常掘进，保持超前距不小于 20m，两 侧帮控制距不小于 20m。钻探验证孔一次不能穿过异常区时必须循环验证，并留足超前距。（二）钻探1.设计的原则本设计 超前探水适用于整个低抽巷掘进超前探水；探孔除探明掘进前方的情况外，还要探明巷道底板及侧帮的灰岩水情况。2.设计依据的参数保留
8、超前距为 20m。钻孔 设计承受水压值为 4MPa（根据施工标高具体定）。3.先探后掘的目的确保在煤层底板石炭系地层中的安全掘进，防止大水量灰岩突水事故的发生；防止巷道过断层及其影响带时发生突水事故；水量 较大时， 实施疏水降压。五、钻场布置本次超前探水按孔深 60m、超前距 20m 控制，从探水位置开始，安排一组钻孔，每 组一至三个钻孔，钻场布置在工作面（掌子头）。1.钻场底板平整，无浮碴，出水顺畅。2.钻场无空顶，无旷帮，帮顶必须锚网、 喷实,永久支护达到设计要求。3.按探 60m，无水害威胁后掘进 40m 的原则进行施工。六、布孔与钻孔结构1.各钻孔参数见下表：性质孔号开孔直径(mm)终
9、孔直径(mm)套管长度(m)钻孔倾角（）方位（）孔深(m)备注无异常1 56 56 0 117 601 110 56 0 117 602 110 56 -20 97 60异常验证孔 3 110 56风巷10m，机巷15m。 -20 137 60设计承受水压力4Mpa2.钻孔结构开孔时用 56mm 的钻头钻进 到 10.2（15.2）m,无水时用 110mm 的钻头扩至 10.2（15.2）m,下入 89mm 的无缝钢套管 10（15）m,套管外口焊接法兰盘，法兰盘 外连接接高压闸阀,高压闸阀装外接装压力表的短节,套管以下为用 56mm 的钻头钻进的裸孔。七、单孔设计（一）开孔时用 56mm 的
10、 钻头钻进到 10.2（15.2）m,无水时用 110mm 的钻头扩至 10.2（15.2）m,钻进到设计深度后下入直径 89mm 的无缝钢套管10（15）m。下套管时，先将套管提离孔底 0.2m，孔口和套管口间的环状空隙用水泥砂浆和速凝剂封闭密实，其中插入一根细管，用于观察注浆情况。水泥砂浆凝固后，从套管口向内注入水泥浆，同时观察细管内的情况，待水泥从细管溢出后，可缓停注浆，35 分钟后再注，水泥浆稳定流出后，停止注浆，注浆压 力以 2kg/cm2为宜。（二）水泥凝固 48h 后，用直径 75mm 的钻头扫孔至 10.5（15.5）m，然后退出钻具，孔口管外安装高压闸阀，接通高压水试压，试压
11、压力必须达到设计压力，延续时间不小于 1 小时。试压过程要有详细记录，并有专人检查套管外及钻场附近的情况，如发现钻场及钻孔周围有渗水、跑水等现象，要停止试压，继续注水泥浆，直注试压后合格。二次注浆的压力可适当增大。 （三）试压合格后安装高压闸阀、测压表、防喷装置，改用直径 56mm 的钻头继续钻进至终孔。（四）钻进过程要做注意做好简易水文观测工作，如遇水、掉钻、见溶洞或裂隙等要认真记录。（五）全孔用清水钻进，每次起、下钻都必须观察水位变化，有异常要立即向地测队、 调度室汇报。（六）出现下列情况之一，可视为终孔：1.钻孔钻进过程中有水，且水压、水量较大；2.钻进达设计孔深；3.其它突发情况。八、
12、 钻探施工安全技 术 措施（一）钻探前的学习贯彻要求1.施工单位依据审批后的己 15、1713031 工作面风机巷低抽巷超前探水钻孔设计编制施工安全技术措施，并将本设计和措施一并向参加施工的人员贯彻。使施工人员充分了解钻探工作的目的和任务，明确自己的职责。同时要召开施工单位全体职工会议，学习贯彻钻探施工中的要求及注意事项，参加学 习贯彻措施的人员必须鉴字。2.了解钻探施工地段的水文地质情况。3.熟悉避灾路线，并保证避灾路线畅通无阻。4.掌握操作规程及操作顺序，熟练操作技术，严禁违章作业（二）安装钻机前的技术要求1.参加施工人员开工前必须认真学习钻机操作说明书和入井常识，否则不准下井作业。2.探
13、水前，施工队要对施工地点巷道支架进行全面检查，巷道要及时进行加固，水沟进行清理，确保排水通畅。 负责 人：跟班干部3.探水前施工单位要对排水泵以及排水管路进行一次全面检查，保证排水系统能够正常运行；并负责对巷道内的机电设备每天进行一次失爆检查，杜绝失爆，确保完好。 负责人：机电副队长4.钻机安装时，先将底部用道木垫实，然后打坑木固定钻架，固定钻架必须牢固可靠。固定好钻机后，应先检查钻机各部件安装是否正确，并用手转动有关部件是否灵活，如有问题及时处理，由施工队负责。负责人：跟班干部5.开孔时用 56mm 的钻头钻进 到 10.2（15.2）m,无水时用 110mm 的钻头扩至 10.2（15.2
14、）m,钻进到设计深度后下入直径 89mm 的无缝钢套管10（15）m，壁厚 5mm。下套管时，先将套管提离孔底 0.2m，孔口和套管口间的环状空隙用水泥砂浆和速凝剂封闭密实，使套管固定牢固，孔口加止水阀和压力表，以便有控制的进行放水。负责人：跟班干部6.施工队将打钻地点后方巷道内的矸石、杂物清理干净，保证退路畅通。负责人：跟班干部7.在打钻地点 10 米范围内安装一部电话，并保持联系畅通。负责人：跟班干部8.钻孔方位、倾角由测量人员和防治水人员共同现场确定。9.做好探放水打钻准备工作后，必须由调度室、安检科、机电科、通风科、开拓科、地测队联 合验收， 发现问题及时 整改，符合探放水条件后方可开
15、始打钻。10.所下套管、法兰盘、闸阀、 测压装置及各连接处必须达到设计压力要求。11.排水系统不完善，排水能力达不到要求均不得开钻施工。12.对钻机进行全面检修，保证钻机完好。13.配备足量的钻头、钻杆及套管等必备工具。（三） 打钻时注意事项1.钻进前，要先检查钻杆，保证不堵塞，不弯曲，丝口未磨损。钻杆连接时，要对准丝口，避免歪斜和漏水。 钻进前，要 让钻机空转十分钟，确认无问题后，方可接上钻杆， 钻头，接通水源，水返回后才能钻进，并保证有足够流量，不准钻干孔，打钻时 ，钻 杆及其他钻具要 摆放整齐，安装及拆卸时要轻拿轻放。拆下来的钻杆要码放整齐。2.交接班必须是当班负责人，并要求现场交接班。
16、做到交安全、交进度、交措施、交设备、交工具，有问题处理不了的，交接班必 须交清交明，使接班者心中有数。3.钻进中，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，正常钻进时，操作人员不得离开操作台，如有异常，立即停机查找原因，待故障排除后再施工。4.做好准备工作后，施工人员严格按照地测队测量人员标定的孔位、角度、孔深进 行施工，不经测量人员同意不得擅自改动。5.操作时，先将钻机操作手柄置于空挡位置，然后再启动钻机，检查电机及回转、升降是否正常， 发现问题要及时调整。正式钻进前，对钻机进行检查，确认机械系统、液 压系统、 传动部分正常后，方可正式 钻进。6.开始钻进时，压力不宜太大，要轻压慢钻，待
