主斜井防治水设计及安全技术措施.doc

圣鑫煤业主斜井掘进工作面探放水设计为了贯彻落实国家省市有关矿井水害防治的方针、政策，切实做好煤矿安全生产，保障矿工生命财产不受伤害。根据“预测预报，有掘必探，有采必探，先探后掘，先探后采”的规定，为确保安全作业，预防掘进期间发生透水事故，结合圣鑫煤业矿井实际情况，为了确保将“有掘必探，先探后掘”规定落到实处，特编制本探放水安全技术措施。一、工程概况山西晋煤集团泽州天安圣鑫煤业有限公司主斜井位于矿区工业广场内，井口坐标为：X= 3940283.569、Y=19663511.623（80坐标系），Z=899.385。设计总长度740m，2006年资源整合时已施工450m，新施工290m，新掘井巷为基岩段，半圆拱断面，净宽4500mm，净高3750mm，净断面积14.70 m2，倾角23，支护方式为锚网喷，喷厚150mm，喷射砼强度等级为C25；锚杆间、排距为800mm800mm，三花布置，锚杆为20mm2200mm无纵纹螺纹钢，托板规格为200mm200mm10mm，网片采用规格为1m10m经纬网,网孔尺寸为150mm150mm，网片各边搭接长度不小于100mm，锚固剂选用快速K2335型、中速Z2360型树脂锚固剂各一支；锚固力不小于105KN。喷射砼强度等级为C25，厚度为150mm,井筒每隔40m设躲避硐。二、区域水文地质情况井田位于沁水煤田东南边缘，地貌类型属侵蚀低山区，以丘陵为主，井田内地形总体西北高东南低，冲沟发育。井田内为白水河上游冲沟，井田内无水库等大的地表水体，主要水源为大气降水。雨季时节，沟谷有短暂洪流出现，流径不长，向南汇集注入西河，西河向东南注入白水河。井田内地形总体西北高东南低，冲沟发育，井口标高约899m，工业广场标高约895900m，工业广场附近沟谷标高约887m，低于工业广场标高近10m，据访问当地人员，井口及工业广场周边标高均高于历史最高洪水水位，不存在洪水危险。 主斜井井筒施工穿过地层依次为：第四系表土层，上石盒组，下石盒子组，山西组。地层岩性特征如下：（1）第四系：砂质粘土，有少量砂硕石层。（2）上石盒子组：由泥岩、粉砂岩组成。（3）下石盒子组：由灰色灰绿色细、中粒砂岩组成。（4）山西组：由灰色、深灰色细砂岩、粉砂岩、泥岩及3#煤层组成。水文情况：根据水文地质类型划分报告资料，我矿水文地质类型为中等类型，根据水文地质资料综合分析，主斜井水文地质条件较简单。矿井充水方式一般为沿顶板岩石裂隙渗透或滴水，雨季局部可见短时淋水现象，井筒涌水自岩石裂隙流出沿井壁进入井下。一般富水性很弱，不会因此突水。井筒涌水量5m3/h,虽然水量不是太大,但掘进过程中仍要进行探放水工作，确保矿井安全。在井筒施工实际作业中应密切注意涌水量变化，做好防水排水准备工作。三、钻孔设计目的1、根据主斜井的地质资料，对工作面掘进前方有效探测区域的地质及水文地质情况进行超前探测，主要钻探目的将达到以下几个方面： 对前方掘进区域内的水文地质情况进行超前探测； 对前方掘进区域内的大型地质构造发育位置和含水、导水性进行有效探测； 对前方掘进区域内的褶曲发育类型等区域地质条件特征进行超前探测，如：背斜和向斜的轴部位及翼部控制部位。2、根据地面水文勘探成果解释资料，当施工巷道前方有水文地质情况异常、地质构造发育或煤层赋存条件异常时，在满足安全距离的前提下，当巷道掘进至异常区域前后50m 范围内，将执行进一步的超前探测措施，对“有掘必探，先探后掘”安全技术措施进行补充和完善，以精确控制前方异常区域内地质构造发育的准确参数，并根据钻探结果编制下发临时地质预测预报用于指导生产实际。四、探水方案设计及布置1、探水起点的确定为了贯彻落实国家省市有关矿井水害防治的方针、政策，切实做好煤矿安全生产，保障矿工生命财产不受伤害。依据“有掘必探，先探后掘”的探放水原则，对主斜井编制探放水方案。探水起点即为巷道开始掘进点。2、探放水个数及钻孔布置探放水队进行打探眼，打探眼采用ZLJ-650型煤矿坑道钻机和ZLJ-350煤矿坑道钻机，孔径为75mm，并配备不少于200米相配套的钻杆。设计探测钻孔孔数为5个，其中2#探眼布置在正中位置，与巷道中线平行布置，探眼探深距离为60米；由2#探眼向左右1.5米各布设一个探眼，分别为1#探眼和3#探眼，与巷道夹角为19 ，孔深为63.5米。由2#探眼向下0.5m各布设一个探眼，为4#探眼，俯角分别为1度，孔深为60米，由2#探眼向上0.5m布设一个探眼，为5#探眼，仰角分别为1度，探眼探深距离为60米。具体钻孔位置布置如下图1：图一：探水孔位置布置参数孔号设计孔深仰（俯）角位置与巷道夹角163.48m0距左帮0.75m，距巷道煤层底板1.5m19260m0巷道正中，距巷道煤层底板1.5m0363.48m0距右帮0.75m，距巷道煤层底板1m19460m-1巷道正中，距巷道煤层底板1m0561m2巷道正中，距巷道煤层底板2m03、超前距为探水钻孔终孔位置应始终超前掘进工作面的一段距离，超前距按下式计算：3pa=0.5AL-kp式中：a超前距，m；A安全系数，一般取25，本次设计取5；L巷道跨度（宽或高取其大者），m，本次设计取4.8m；p水头压力Mpa ，取0.1Mpa；kp岩的抗张强度Mpa ，取0.5Mpa；通过计算：a=7.2为确保施工安全，本设计超前距取20m。4、允许掘进距离为每次探放水钻孔施工完毕之后，经探水证实无任何水害威胁时，以最短的钻孔长度（水平投影长度）减去超前保护距离之后剩余的距离。设计探水钻孔长度60m，减去超前距20m后，允许掘进距离为40m。I = L - a式中：I允许掘进距离，m；L最短钻孔长度, m;a超前保护距， m；5、帮距为使巷道两帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距离，即呈扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离，其值一般与超前距相同，有时可略比超前距小12m，本设计取20m。6、钻孔密度(孔间距)竖直扇形面内钻孔间的终孔垂距不得超过1.5m，本矿取1.5m。7、钻孔及钻机参数本设计配备一台ZLJ-650型煤矿坑道钻机和ZLJ-350煤矿坑道钻机2台，42mm钻杆200米，75mm硬质合金钻头，开孔直径89mm，终孔直径75mm。钻机型号见下表ZLJ-650煤矿坑道钻机技术参数名称ZLJ-650煤矿坑道钻机立轴最大额定转矩N.m650 钢丝绳直径11立轴通经44上卡盘（弹簧卡盘）最大夹紧力KN30立轴转速r/min120 214 375使用油泵型号YBC-12/125立轴行程400油泵额定压力Mpa8额定起拔力（7Mpa时）kN12油泵额定流量1/min12额定给进力（7Mpa时）kN9使用电机型号YBK2-132S-4钻孔角度范围kN0-360使用电机功率KW7.5绞车提升能力8.7 4.74 2.69使用电机转速r/min1450绞车提升速度m/s(单绳第一层0.25 0.45 0.79电机额定电压v380/660卷筒容绳量m30电机额定电流A11.6/6.7上卡盘（弹簧卡盘）使用压力Mpa6外形尺寸12506401265质量 500生产厂家石家庄煤矿机械有限责任公司钻探深度（m）150200开孔直径（mm）89ZLJ-350煤矿坑道钻机技术参数名称ZLJ-350煤矿坑道钻机煤安标志编号2000160-2006立轴扭矩350N.m台数1台立轴直径44钻探深度（m）75150制造日期2007.11开孔直径（mm）89生产厂家石家庄煤矿机械有限公司8、附图后 五、钻机使用 1、开钻前的准备a. 油箱内加满清洁油液，一般用N46抗磨液压油，如果环境温度较高可用N48抗磨液压油。b. 检查钻机及各部分紧固件是否紧固。c. 在需要润滑的部位加注润滑油和润滑脂。d. 检查各油管是否连接无误。e. 主油泵按指示的箭头先将泵量调至最小位后再反转58圈即可，副油泵的泵量调至25左右即可。f. 将操纵台上副油泵的功能转换手把置于调压阀位（也就是前位）。其它的操纵手把均放在中间位置，背压调节手轮（单向节流阀）顺时针调到极限位置。减压阀、溢流阀手轮调至最小位置。马达变量手轮按需要调节，一般在中速排量范围。g. 打开油箱上的截止阀，此阀未打开前不准起动电机。h. 接通电源。2、启动a. 试转电机，注意转向是否与油泵的要求一致。b. 启动电机，观察油泵是否正常运转（应无异常声响，操纵台上的回油压力表应有所指示）检查各部件有无渗漏油。c. 使主、副油泵空转35分钟后再进行操作，如油温过低，空转时间应加长，待油温达20左右时，才可调大排量进行工作。3、试运转a. 油马达正转、反转双向试验，运转应正常平稳b. 反复试验回转器的前进、后退，以排除油缸中的空气，直到运转平稳为止c. 试验卡盘、夹持器，开闭要灵活，动作要可靠。d. 检查各工作机构的动作方向与指示牌的标记方向是否一致，如不一致应及时调换有关油管。例：回转器马达的正、反转，前进、后退等。e. 在以上各项试运转过程中，各部分应无漏油现象，如发现应及时排除。4、无岩芯开孔a. 从回转器后端插入一根钻杆，穿过卡盘，顶在夹持器端面上（因此时夹持器闭合，不能穿入）。若从回转器后端不能插入钻杆时，可关掉钻机，待钻杆插入回转器后，重新启动钻机。b. 副油泵功能转换阀手把推到前位（即溢流给进位），夹持器功能转换手把推到分离位（即前位）。将起下钻转换手把推到下钻位置，向前推给进起拔手把，使钻杆进入夹持器，在夹持器前方人工拧上无岩芯钻头，准备钻进。5、钻进a. 接上水龙头，开动泥浆泵，向孔内送入冲洗液。b. 待孔口见到返水后，将给进起拔手把拉向起拔位置，使回转器后退到极限位置，夹持器完全打开，随之关闭截止阀，夹持器处于打开状态。反时针旋转背压调节手轮，使其关小（垂直孔需关死）。推动马达回转手把让回转器正向旋转（注意切勿反转）。将给进起拔手把回到中位，将转换手把置于中间位置。c. 根据具体情况调整回转速度进行加压或减压钻进。(1) 加压钻进：将给进压力调节手轮朝反时针方向旋转到极限位置（此时给进压力最小），顺时针旋转给进背压调节手轮，当钻具开始移动时停止旋转，让钻头慢慢推向孔底进行扫孔。扫孔完毕，继续旋转背压调节手轮，使背压降为零，再把给进起拔手把推到给进位置，然后逐渐增大钻进压力（顺时针方向旋转给进调节手轮）使达到规定值，开始正常钻进。(2) 减压钻进：钻进下垂孔，当钻具重量超过钻头所需要的压力时，应作减压钻进，此时应在钻具悬置状态下读起拔压力表读数（称重），然后顺时针方向旋转背压手轮，减小背压，使钻具缓慢下移进行扫孔。待钻头接触孔底后，再继续减小背压，提高孔底压力到达规定值，开始正常钻进。6、倒杆a. 减小孔底压力，停止给进，然后停止回转，向前推夹持器功能手把（即夹持器油路开通），夹持器夹住钻具。b. 退回回转器（也称“倒杆”）。c. 借助于给进，打开夹持器，将夹持器截止阀关闭，然后重新开始钻进（操作同前）。7、加杆（接长钻具）a. 减小孔底压力，停止给进和回转，向前推夹持器功能手把。b. 停供冲洗液，卸下水龙头。c. 接上加尺钻杆，再接上水龙头，退回回转器，打开夹持器，夹持器截止阀关闭，即可开始钻进。8、停钻a. 减小孔底压力，停止给进和回转，向前推夹持器功能手把。b. 将钻具提离孔底一定距离（参考起钻说明）。c. 停供冲洗液。9、起钻a. 停钻，停供冲洗液，卸下水龙头。b. 将起下钻转换手把置于起钻位置，回转器马达排量调到最大。c. 扳动给进起拔手把，拉出钻杆，待欲卸的接头露出夹持器250300mm时停止，马达反转拧开钻杆即可（注意：开始卸钻杆时回转器绝不能后退到极限位置，须留70mm以上的后退余地，以便回转器能在卸扣过程中随着丝扣的脱开而自动后退，否则将会损坏机件或钻杆丝扣）。d. 前移回转器，使孔内钻具的尾端进入卡盘，同时取下已卸开的钻杆。e. 拉出下一根钻杆，再按c和d操作。如此循环往复，直到拔出孔内全部钻杆。f. 最后取出粗径钻具。六、防排水措施探水证实有水害威胁是必须采取排水措施，施工队组应做好以下工作：1、随着巷道掘进，必须搭建临时水仓。2、巷道安装排水能力不小于80m3/h的排水系统，巷道积水通过4寸排水管排至井上。3、巷道内要有备用水泵及水管。4、排水时要安排专人排水，排水系统要有人巡查，确保排水系统完好。5、排水设备必须保证完好，能正常工作。6、排水人员要熟悉巷道内排水系统及排水设备的操作程序，有故障能及时排除。7、水泵及开关要垫高至少0.5m，以防水大时被水淹。8、探水发现顶钻等异常情况时切勿拔出钻杆，应立即停钻，观察情况并向矿调度室汇报，采取措施。8、排水路线：工作面迎头临时水仓主斜井井筒地面。排水路线见附图七、探放水钻孔施工安全技术措施（一）探水安全技术措施1、探放水作业前，必须先加强钻场附近巷道支护，并在迎头设置好一牢固的“十”字档，防止迎头突水伤人。2、清理好巷道、水沟，保证有畅通的安全退路。3、距探水作业点10米处安设一防爆电话直通矿调度室。4、在此巷道进行探放水施工作业时，该点标高以下巷道内严禁有人从事任何作业。只有确保井底水仓、井底煤仓等相关巷道内无人后再进行施工作业。5、在探放水施工作业前，必须将相关巷道内的电器设备设施吊挂稳固，以防水淹设备设施等事故的发生。6、流通水沟，清好水仓。检修好排水设备，详细检查施工设备，用具是否齐全，有无失爆现象，发现问题及时处理，并试运转无异常后方可进行钻孔施工，钻孔施工期间本巷道不得从事其他工作。7、事先必须组织施工人员认真学习探放水作业规程和安全措施，并熟悉逼灾路线。8、钻探过程时，跟班副矿长、安全员、瓦检员、施工负责人必须亲临现场指挥监督探水工作。加强作业点附近20米范围内瓦斯检查工作，只有在瓦斯浓度在0.8%以下或其他有毒有害气体浓度在规定的范围内才能进行正常施工作业。8、探水人员要细心操作，并密切观察钻进情况及煤壁变化情况。发现异常必须及时汇报或采取有效措施进行处理。9、探水人员要根据钻进变化，作出正确判断，如钻进中钻杆突然感觉轻松或顺杆往外流水量增加，说明接近或打穿积水空区，这时绝不能抽出钻杆，应停止钻进，将钻杆固定，详细检查，监视水情，报告调度室处理。10、沼气超限有害气体涌出时，应立即停止钻进，切断电源，加强通风，及时汇报。11、各作业班必须把探水打钻的情况如实地填写在登记薄上，严格执行现场交接制度，探到设计规定的距离，经验收后才可恢复掘进，当掘进到规定的超前距离时，必须停掘，再继续打钻探水。12、探放水中发现异常情况，应立即撤出探水作业人员以及临近受影响区域的人员。并立即向矿值班领导报告。放水时应有专人观察并在水沟中及时测定涌水量，并应加强探水地点通风，经常检查瓦斯浓度的变化。13、钻孔编号、角度、方位、深度等必须在现场作好原始记录，并填写好探放水牌板。（二）放水时的注意事项1、探到水源后，要根据水压预计水量，水仓容积、排水能力情况，有计划放出积水。2、如发现钻孔中出现淤泥，小块煤岩堵塞钻孔，水量减少及无水情况，要认真检查分析，防止假象，不可轻易作出无水或已放干的结论。3、压力大、水量多，有条件可进行分段放水。4、无论在任何情况，杜绝采用爆破放水。（三）打眼安全措施1、打钻人员必须站在支架完好的地方操作钻机，严禁空顶裸帮施工作业。2、钻机必须进行风电和瓦斯电闭锁。3打钻之前必须检查作业地点附近20米范围内的顶板及支护情况。发现不安全隐患，必须排除确保安全后，方可进行施钻作业。4、打钻地点及附近20米范围内的瓦斯浓度超过0.8%时，严禁施作业。5、打眼前先检查钻机的零部件是否齐全完好，要及时进行试运转后方可钻进。6、打钻前必须先检查迎头是否有瞎炮、残炮，如有必须先处理完后方可打眼。7、打钻时杜绝戴手套打眼，施钻人员必须精力集中。并把毛巾和袖口扎好。8、严禁打钻和其他工作平行作业，必须待钻打完且矿领导同意后方可从事相关作业。9、打钻人员必须逼开眼口方向，只能站在钻机侧面，防止断钎等伤人。10、打钻过程中，如发现有煤与瓦斯突出或透水预兆时，必须停止打钻，立即切断电源，撤出人员，设置栅栏，揭示警标，并汇报矿调度室。严禁拔出钻杆。11、拔钻杆时人员只能站在钻杆侧面，以防钻杆被喷出伤人。12、严禁带电检修或搬运钻机。打钻完毕后，必须切断钻机电源，并移出安全地点放好。13、接、卸钻杆时，必须停止