探放水设计及井下钻探

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1、一、探放水设计的编写 二、井下探放水安全技术措施 三、地表水、老空水、承压水 防治的有关规定和防治措施,一、探放水设计的编写,名称：矿工作面巷探放水设计说明书 内容：一、工作面概况 二、矿井水文地质概况 三、工作面及其周边水文地质概况 四、探放水设计 五、附图,一、工作面概况,主要内容： （一）位置（地面、井下）； （二）工作面设计参数（走向长、采长、标高）； （三）工作面四周（东、西、南、北、上、下）采掘情况； （四）目前工程进度或计划开工日期； （五）工作面地质构造及煤层赋存情况。,二、矿井水文地质概况,主要内容： 矿井水文地质划分类型、矿井主要水害类型、发生突（透）水事故情况、矿井正常及

2、最大涌水量、矿井目前涌水量、矿井主要排水系统能力及完善情况。,三、工作面及其周边水文地质概况,主要内容： （一）工作面顶板主要含水层与工作面的空间结构分布关系、工作面受顶板水威胁情况分析； （二）工作面底板主要含水层与工作面的空间结构分布关系、各含水层的水压、水位观测资料、工作面受底板承压水威胁情况分析（突水威胁区或突水危险区）； （三）工作面受老空水威胁情况分析（小窑老空水和本矿老空水积水范围、积水标高、积水量预计及积水线、探水线、警戒线划定）； （四）工作面受其它水体威胁情况析（河流、水库、断层、钻孔、陷落柱等）。 （五）工作面涌水量预计方法及预计结果。,四、探放水设计,（一）探放水目的：

3、探放小窑水、本矿老空水、顶板水、底板承压水、断层水或其它水体，防止掘进或回采中发生透水、突水等事故。 （二）手段及方法：超前物探、底板物探、超前探钻探、底板钻探、物探与钻探综合探测等方法。 （三）设计钻探参数：物探仪器或钻机型号选择，有效探测距离，钻探组数、钻孔个数、超前距离和侧帮等。 （四）确定起探位置：主要根据积水位置、积水水位、水压等预计资料。 （五）单孔设计：钻孔方位角、钻孔倾角、钻孔深度、终孔层位、钻孔结构、套管长度、封孔方式、耐压试验等。 （六）排水系统：泵窝、水泵选型、水泵数量、排水管路尺寸、排水管路趟数、排水线路等。 （七）避灾路线：水灾避灾路线、有害气体避灾路线。,单孔设计参

4、数表,五、附 图,（一）探放水工程设计平面位置图 （二）钻孔布置平面图 （三）钻孔布置断面图 （四）钻孔布置剖面图 （五）钻孔结构示意图 （六）排水系统、排水路线及避灾路线图 （七）工作面钻孔柱状图,超前探放水钻孔布置平面图,忽略无穷远极B,超前探放水钻孔布置剖面图,超前探放水钻孔布置断面图,探放本矿老空水钻孔布置平面图,探放本矿老空水钻孔布置剖面图,探放本矿老空水钻孔布置断面图,范例：瑞平公司张村矿四-11050切眼探放水设计说明书,一、四-11050工作面概况 四-11050工作面地面位置在张村矿工业广场东北、移动通讯中继站立塔处，井下位于四3煤采区东翼，东临井田边界，西临四五煤轨道上山，

5、南临四-11030采面（尚未开掘），北临F49逆断层（三维地震勘探资料），上距五2煤层(未开采)68m,下距二1煤层160m；该工作面设计走向长950米，倾斜宽130米，机巷标高-143-152米，风巷标高-94-107米，储量约40万吨；根据勘探和揭露资料，该工作面地层产状为一北倾的单斜构造，地层倾角1520，平均17，总体上为东缓西陡，工作面中西部和中部分别存在一个走向长160米、落差7米的走向逆断层和一个倾向345、落差1.5米、走向长度不明的正断层；煤层厚度1.143.3米，平均2.2米，总体上为东薄西厚；该工作面机巷已工580m,风巷已工622m。2006年11月5日，该工作面风巷在

6、掘进至622米时与小煤窑采空区掘透并发生透水事故，总突水量约7500m3，致使该面至今未能恢复正常生产，由于不清楚前方小煤矿采掘情况，为确保该工作面的生产安全，研究决定自透水点后退30米左右开切眼圈定工作面。,二、矿井水文地质概况 张村矿水文地质类型为复杂型；主要水害为周边小煤矿老空水和底板灰岩承压水；自2004年改扩建以来，分别于2006年6月15日和2006年11月5日发生过两次小煤矿老空水透水事，透水量分别为2200m3和4500m3；矿井预计正常涌水量1021 m3/h，最大涌水量1448 m3/h，矿井目前涌水量100 m3/h；主排水系统设在-250m水平，水仓容量10878 m3

7、，配备D580609型多级离心泵五台，两台工作，两台备用，一台检修，配套电机功率1250kW，采用双回路供电，可保证工作水泵和备用水泵同时启动。排水管路为37714mm无缝钢管三趟，二趟工作，一趟备用。排水系统满足设计要求。,三、四-11050工作面及其周边水文地质概况 张村矿四3煤层有一层0.5m厚的泥岩伪顶，直接顶为砂质泥岩，平均厚度5m，老顶为细中粒砂岩，平均厚度7m，根据钻探及实际揭露情况，该层砂质富水性较弱，对掘进影响不大；该工作面南部约150米有18-90石炭系水文观测孔，水位标高-180m，低于该采面最低标高，因此，该工作面不受底板灰岩水的影响；三维地震资料显示，该工作面风巷以浅

8、87米有小煤窑采空区，由于对该工作面以浅小煤窑的采掘情况不明，因此，该工作面的主要水患应为小煤窑采空区积水。由于切眼距突水地点较近，如果切眼处存在小窑采空区,则其与突水区应为同一个连通体的可能性较大。突水点顶板标高为-98米，该处目前已无水压。根据钻场需要，本次探放水的起始位置设在切眼开口以里4米处，如果切眼开口位置选定在该工作面风巷，则探放水位置的顶板标高为-94米,探水点所承受的最大水头高度为4米，水压值0.04MPa，如果切眼开口位置选定在该工作面机巷，则探放水位置的顶板标高为-143米,探水点所承受的最大水头高度为42.5米，水压值0.425MPa。由于不清楚其积水范围，无法估算其积水

9、量。 依据煤矿水文地质规程矿井防治水工作条例煤矿安全规程等规程规定，对该工作面实施超前钻探，以查明该工作面切眼附近的水文地质情况，解除水害隐患，确保施工安全。,四、探放水设计 （一）探放水目的 1.探放小窑采空区积水，防止发生切眼掘进中的透水事故。 2.探放采空区内有害气体，确保切眼掘进的安全生产。 （二）采用手段和方法 鉴于该工作面风巷掘进中发生过小窑老空水透水事故的事实，本次切眼掘进中直接采用钻探手段，以循环超前钻探的方法实施切眼掘中的探放水工作。 （三）钻探设计参数 根据四-11050工作面两巷掘进揭露及该工作面风巷透水情况，若切眼处存在有小窑采空区，则其空间位置位于切眼东侧或从切眼东侧

10、往西沿煤层走向横过切眼的可能性较大，因此，本次探放水钻孔设计沿四3煤层布置，在平面上呈往东偏斜的半扇形，共布置4组钻探，每组布置3个钻孔；每一钻探循环保留20m超前距和侧帮距；实际钻探深度达不到设计深度时，可增加循环钻探组数（次数）；在允许掘进距离内，施工队仍要执行短探短掘的原则，短探短掘具体措施由施工队编制。,钻孔设计参数如下（见附图1、2）： 如果切眼开口位于风巷，则钻孔参数设计如下： 1号钻孔位于内切眼迎头断面中心线左562mm，距巷底1000mm，方向4，钻孔坡度-17.4，孔深50米，终孔层位为四3煤层。 2号钻孔位于1号孔右侧，距1号孔位水平距离2090mm，距迎头右帮水平距离34

11、，距巷底1000 mm，方向345016，钻孔坡度-145241，孔深35米，终孔层位为煤层底板。 3号钻孔位于1号孔右侧，距1号孔位水平距离654.2mm，距巷底1000mm，方向143514，钻孔坡度-170541，孔深42米，终孔层位为煤层顶板。 如果切眼开口位于机巷，则钻孔参数设计如下： 1号钻孔位于内切眼迎头断面中心线右300mm，距巷底1000mm，方向184，钻孔坡度+17.4，孔深50米，终孔层位为四3煤层。 2号钻孔位于1号孔左侧，距1号孔位水平距离313mm，距巷底1000 mm，方向1785248，钻孔坡度+171948，孔深50.2米，终孔层位煤层底板。 3号钻孔位于1

12、号孔左侧，距1号孔位水平距离1567mm，距巷底1000mm，方向1595248，钻孔坡度+155736，孔深33.0米，终孔层位煤层顶板。,本次钻探选用MK3-150型全液压钻机。 （四）起探位置的确定 11.5透水事故的透水地点距该采面切眼较近，由于对小窑采空区（或老巷道）的范围及其是否向下延伸等情况不明确，因此，将内切眼开口处作为本次探水线的起点。 （五）单孔设计 采用一级套管二级孔径结构，套管长度4m，套管以后为裸孔。套管外口焊接高压法兰盘，法兰盘外连接装压力表的短节，短节外接高压闸阀。,1开孔用76mm钻头钻进，钻进至4.2m后下入直径73mm套管4.0m，并用破布、麻绳或海带等固定

13、套管，破布、麻绳或海带缠绕套管外端的长度不得小于2m。 2固定套管后，孔口外按装不低于10Kg/cm2的高压闸阀，接通高压水试压，试压压力必须达到10 Kg/cm2延续时间不小于0.5小时。试压过程要有详细记录，并检查套管外及其周围煤壁的情况，如发现有渗水、跑水现象要停止试压，重新固定套管，直至试压合格。 3试压合格后安装测压表、高压阀，改用直径55mm的钻头继续钻进至终孔。 4钻进中要做好简易水文观测工作，如漏水、掉钻、出水等要认真记录。 5. 出现下列情况之一，可视为终孔 钻孔在钻进过程中出水，且水压、水量较大。 钻孔漏水且出现卡钻，无法继续钻进。 孔深达到设计深度。 遇到其它突发情况。,

14、(六)、排水系统 钻机循环水及探出的积水均进入钻场附近的临时水窝，由D-46水泵经4寸排水管路排入四五煤轨道上山，经四五煤轨道水沟流入-250水仓。D-46水泵两台，一台使用，一台备用。 （七）避灾路线（见附图4） 水灾避灾路线:工作面 -157或-96中车场 四五煤轨道上山 -20井底车场 副斜井 地面。 火灾避灾路线:工作面 机巷外段 主斜井 -20水平联络巷 -20水平车场 副斜井 地面。,二、井下探放水钻探施工安全技术措施,（一）钻探前的准备工作 1、钻探施工人员要认真学习贯彻措施，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

15、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。 5、钻探工作过程中，要加强责任心，体现团体性，做到统一指挥、统一 行动，遇到问题要沉着、冷静、稳妥、机智、果敢。 6、对钻机进行全面检修，保证钻机完好。 7、配备足量的钻头、钻杆及套管等必备工具。 8、备足防水材料（麻绳、木楔、铁丝、大锤、管钳、法兰球形阀、压力表等)。,（二）安全技术措施 1、加强钻机附近段的巷道支护。 2、钻机要安装牢固，以免改变钻孔方向和角度，造成漏探现象而达不到设计探放水目的。 3、钻机各

16、转动部分要安装安全防护罩，电机要设置合格的接地线和防水罩，钻工及现场人员要扎紧袖口，衣裤，穿绝缘胶鞋等。 4、钻探作业人员要携带化学氧式自救器，当班探放水负责人员要携带便携，并挂于距工作面规定距范围内。 5、钻孔要先下套管。 6、钻孔方位、倾角由测量人员和防治水人员共同现场确定。设计钻孔位置一般不得改变，若特殊情况需变动孔位时，须由主管技术人员提出修改意见，并报矿总工程师同意。 7、提前接好排水系统，并进行试运行，确保排水系统完好、稳定。 8、钻机和排水泵不能共用一条动力线，要分开架设。 9、施工期间，每班要安排专人跟班，落实各项安全技术措施，确保不对钻场以外区域构成水害威胁。 10、钻探过程

17、中，操作人员必须精力集中，时刻注意钻进情况，若发现气体涌出或沿钻杆向外流水征兆时，必须立即停止钻进，及时采取措施进行处理。,迎头位置,11、工作面应加强通风，并应配一名专职瓦斯检查员，随时测量瓦斯及其它有害气体浓度。瓦斯探头应挂在钻孔附近5米处，瓦斯检查员在探前、探后要进行气体测量，若检测到瓦斯或其它有害气体含量超标时，必须立即停止打钻，切断电源，撤出人员，并报矿调度室，待采取措施排除有毒气体后，方可继续施工。 12、若钻孔出水且水压很小或无水压时，要将探出的水体放尽，经捅孔确认水放净时方可允许掘进施工，防止因钻孔塌孔堵塞而造成施工期间透水事故的发生。放水时必须经常观察钻孔中的出水情况，并记录水量、水压，以便进行必要的计算。遇有水流突然变化时，应立即报告，突然断水要捅孔35次，当水流变大时，要通知水文地质人员分析增大原因，然后采取相应措施。 13、钻机停钻起钻杆时，要注意前后，以免造成伤害。 14、打完一个钻孔后要核实钻孔深度，详细记录钻孔的水文地质情况，若钻孔无水，瓦检员一定要对孔内进行气体监测，并详实记录观测结果，然后用炮泥、破布等封孔，进行其它钻孔的施工。 15、钻探结束后，要及时整理好钻探资料，并以书面形式通知有关科室及施工单位，主管业务部门必须根据探孔资料，做好水文地质分析与判断，以指导该探水工作面的掘进安全。,