原朝阳煤矿探放水设计

1、正华矿业有限公司朝阳煤矿探放原朝阳煤矿采空区积水设计及安全技术措施编 制：葛茜根 审 核:编制时间:2014年10月25日朝阳煤矿探放原朝阳煤矿采空区积水设计及安全技术措施第一章：概述前 言为了有效防止井下水害事故发生，确保我矿安全生产，坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则，特编制原朝阳煤矿(新系统北翼)老空区积水探放设计和安全技术措施，望施工单位认真贯彻落实。一、原朝阳煤矿老空积水的预测预报（一）、朝阳开采情况简介 朝阳煤矿始建于2001年。采用斜井开拓，主井井口坐标（实测）X=2929483.65，Y=35521369.42，Z=1378.2，方位角117°

2、，倾角-14度，开拓至1312m水平。开采2#、5#两层煤。其中5#煤层共采5个工作面，5#煤层最低采至1312m水平；2#号煤层采空区无图纸资料，老系统于2009年11月关闭。（二）、地表岩层出露情况矿区出露地层由下到上有：龙潭组（P3l）、长兴组（P3c）和三叠系下统飞仙关组（T1f）。无强含水层，主要补给水源为地表水及大气降水通过采动裂隙涌入井下。（三）、原朝阳煤矿(老系统)开采情况原朝阳煤矿(老系统)5#煤层的1501、1502、1503、1504四个采面已采空，1505采面未采，开采上限标高为1362m（推算），下限标高为1312m。1501采空面积：6413，1502采空面积：75

3、57，1503采空面积：8316，1504采空面积：8616。（4） 、采空区积水预测预报 1、5#煤层老空积水 包括1501采面、1502采面、1503采面、1504采面老空积水。（1）水头高度H=1362-1300=62（m）（2）开采面积S=6413+ 7557+ 8316+8616 =30902()（3）倾角 =13°（4）采高 M=1.6m(5)积水量Q=0.3×30902×1.6÷cos13°=15223(m3)2、2#煤层老空水老系统开采2#号煤层采空区无图纸资料,据调查和原1号老窑开采的2#煤层已经贯通，开采面积共计估算2500

4、0，开采上限标高为1355m，开采下限标高为1330m。（1）水头高度H=1355-1300=50（m）（2）开采面积S=25000（3）倾角 =13°（4）采高 M=1.5m（5）积水量Q=0.3×25000×1.5÷cos14°=11594(m3)3、井巷积水量（1）回风下山和运输下山L=680m（2）联络巷共计L=400m（3）1505采面运、回巷及切眼L=320m（4）井巷总长度L=1400m（5）巷道断面S=4.5（5）积水量Q=1400×4.5=6300m34、朝阳煤矿北翼采空区总积水量Q总=15223（5#煤）+1159

5、4（2#煤）+6300（巷道6300）=33117m3（五）、根据调查，原朝阳煤矿的充水因素主要是龙潭组中的裂隙水和地面大气降水。地面井口赵家河，根据观测赵家河河水不具备渗入采空区的条件；原朝阳煤矿开采期间枯水季节涌水量为5m3/h8m3/h,雨季最大涌水量为20m3/h.二、探放目的：排除朝阳煤矿（新系统北翼）老空积水水害,解决北翼老空水对矿井的威胁，使矿井两翼采掘工作面交错进行安排，扭转现有采掘工程单翼集中布置的局面。第二章：探放老空水设计 (一)、设计依据 1、煤矿防治水规定； 2、朝阳煤矿水文地质资料； 3、新系统巷道实测坐标及原朝阳煤矿主斜井口实测坐标； 4、原朝阳煤矿2007年5#

6、煤层采掘工程平面图 （二)、钻场的选择及目的根据矿井现状，分别在朝阳煤矿（新系统）111材料石门、112材料石门分别设计2个钻场作为探放水点，其中第一钻场布置在111材料石门S2测点往东56m处北帮,共设计3个钻孔探放5#煤层标高1347m以上老空老巷积水，其目的把老空老巷积水疏放到1346m水平,第二钻场布置在112材料石门1测点往东156m处北帮,共设计3个钻孔探放5#煤层标高1328m以上老空老巷积水，其目的把老空老巷疏放到1328m水平。 （三）、预期效果通过在第一、二钻场施工探放水钻孔，使原朝阳煤矿老空老巷积水最高标高降至1328m，预计放出静水量约32000m3，残留积水约2000

7、m3计划在1126顶板瓦斯抽巷(计划2015年施工)内施工探放水钻孔放净原朝阳煤矿老空老巷残留积水。  （四）、钻机的选择1、ZYG75型钻机2台。2、钻钎120米（58mm）。3、钻头：65mm四个；108mm两个。4、开关QBZ-120三台；馈电开关BKD-500三台。5、电缆MCP3×35+1×16 240米。6、套管4寸60米。7、闸门（高压）4寸两个。 （五）、钻孔的布置1、在111材料石门第一个钻场内设计3个钻孔（参数见附图）2、在112材料石门第二个钻场内设计3个钻孔（参数见附图）（六）、单孔设计本次钻孔设计为仰角孔，采用金刚石钻头钻进，开孔时采用1

8、08mm钻头扩孔,套管采用管壁厚5mm的D80无缝钢管，长10m。外端焊接法兰盘和控水阀门连接，并采用麻绳加玛丽散包裹孔口管以增大孔口10m范围内的密封性，孔口管外端安装控水阀门和测压表，孔口阀的规格为D80型阀门，作为控制放水使用（见附图）。 （七）、钻探施工顺序 1、施工第一钻场1号探放水钻孔，待1号放水点涌水量小于10m³/h后再施工2号放水点钻孔，最后施工3号放水点钻孔。2、待第一钻场探放水钻孔出水量稳定，涌水量小于10m³/h后按钻孔编号顺序施工第二钻场的探放水钻孔。（八）、钻探施工1、钻孔定位及开孔：钻孔定位由地测人员按设计要求进行标定，钻机固定后按开孔要素开孔

9、。开孔用Ø108mm的钻头钻进，钻进10.0m后下入直径Ø80mm套管。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20kg/c2#为宜。2、水泥凝固48小时后，用钻头扫孔至10.0 m处，退出钻具，孔口管外安装不低于40kg/c2#的高压闸阀，接通高压水试压，或利用乳化泵站对孔口管进行耐压力试验，试压压力不低于2MPa，延续时间均不少于30分钟。试

10、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。 3、换径后钻进：试压合格后，安装阀门、测压表及防喷装置后，改用56mm合金钻头或56mm金刚石钻头钻进至终孔。钻进时带班人员要定期检查钻孔内的岩粉及沉渣，并要经常冲孔，确保孔底干净，防止发生埋钻卡钻等事故。管理技术人员要定期到现场进行岩芯编录，指导钻探施工人员顺利施工。 4、钻孔接近老空时必须提前安装好防喷装置，防止钻进中突然出水失控造成水害事故。第3章 、探放水前施工准备 1、实施探放水前检查加固111材料石门、112材料石门支

11、护，清理的水沟，保证水沟畅通， 2、在111材料石门S2往西11米西帮施工水仓，水仓长4m、宽2m、深2米、容积16m3。 3、在112材料石门1测点往东15米处北帮施工水仓，水仓长4m、宽2m、深2米、容积16m3。 4、安装供电排水设备 5、按设计要求配齐配足探放水所材料 8、在距探水点附近约3-5米安装一部直通矿调度室电话，并确保通讯畅通。第四章、组织领导与分工矿成立探放水原朝阳煤矿老空积水工作领导小组，加强对探放水工作的领导和管理。每次施探，必须由探放水工作领导小组和探水队到现场组织落实。组 长：鲍忠合副组长：周军、郑向康、刘徳财、谢正均、李小波、葛茜根成 员：探放水工、安全员、瓦检员

12、、电工、水泵工1、 组长鲍忠合负责探放水的全面工作。 2、副组长周军负责探放水的技术指导。3、副组长郑向康负责人员组织，材料、设备到位。 4、副组长谢正均负责安排指导人员安装钻机、管路、电缆、开关，排水、通信系统, 并确保正常运转。5、 副组长刘徳财负责探水措施的落实和现场安全把关。6、 副组长李小波负责施钻地点通风瓦斯管理。7、 副组长葛茜根负责钻孔位置、方位、倾角按设计现场标定，并指导施钻人员按设计施工。 8、成员责责按措施（设计）进行施工和记录并负责技术措施实施到位。第5章 ：安全技术措施（一）、撤人要求施工探放水钻孔时，必须停止井下作业，撤出井下除井底水泵工外与施工探水钻孔无关人员，待

13、钻孔施工完毕，钻孔出水量能有效可靠控制，方可恢复井下作业。 （二）、通讯要求钻孔施工受矿调度室统一调度，如发现异常情况应及时通知调度室，施工地点设专用电话一部。随时和调度室保持联系。为保证电话畅通，每班开工之前，施工人员必须先与调度室电话联系一次，电话不通，不准开钻施工。 （三）、瓦检要求施工现场必须配备瓦斯便携仪一台，由专职瓦检员负责看管、检测瓦斯浓度，如瓦斯超限立即停止施钻，查明原因进行处理，并及时报吿调度，专职瓦检员进行现场交接班。 （四）、供电保证 钻孔施工期间，严禁随意钻机电源，加强机电检查，杜绝失爆现象 ，机电系统保证排水、施钻为双电源供电，同时加强中央泵房机电设备检修，确保井底泵

14、房的水泵台台完好。井底泵房水泵工要求现场交接班，班班都要试电话，向调度室汇报本班排水设备运转情况。 （五）、排水系统的要求1、分别在111材料石门、112材料石门临时小水仓内，安设排水能力不小于70m3/h、扬程大于70 m的潜水泵1台，沿副井安设4寸排水管路一趟， （六）、放水钻孔打入老空出水后，单孔出水量通过阀门控制在30m3/h以内,钻场出水量通过阀门控制在50m3/h以内，老空水放完的标准一个钻场内出水量稳定,并小于5m3/h以内。 （七）、施钻安全技术措施1、施工前必须加强钻探场所附近巷道的支护，不得出现冒顶或空帮空顶等不安全因素。2、钻机下井前必须在地面进行试验，确保运转正常无误后

15、，方可安排下井施工，施工前按要求稳固好钻机，基础牢固平衡。3、探放水人员要用专职探放水人员，在现场依据设计要求，确定探水孔的位置、方位、角度、深度和钻孔数量等。4、钻机与启动开关距离不能超过5m。5、开钻前要仔细检查钻机及配套设备是否完好，并试运行5分钟，一切正常方可正式开钻。6、开钻前先供水，调整好水压，等孔口有出水时方可开钻。严禁干钻，以免磨坏钻头和出现卡钻等故障。7、开钻孔径为（108mm），钻进10m，安装孔口管并下牢，用水泥灌浆,管壁用用麻绳加玛丽散缠实封严，安装控制闸阀。8、在钻进过程中，要掌握好钻进速度，不得随意加速加压。9、操作人员要按操作规程操作，并注意观察钻孔出水情况。如出

16、水量突然增大，或有水叫声，顶钻等现象，要及时停钻，不得拔出钻杆，上报调度室，并及时将所有受威胁的人员撤到安全地方，等待有关人员处理。10、打钻时，施工人员袖口、腰带、矿灯线应系牢系好，严禁戴手套操作。11、拆卸钻杆时，施工人员要集中精力配合好。12、打钻时，严禁用手扶托钻杆，增加或更换钻杆时，必须先停机，然后用扳手扭紧或拆除，再开机作业。13、打钻时，施工人员要注意防止断杆伤人，人员严禁站在钻机正后方。14、探水班长要认真观察钻孔情况，发现问题及时处理，如果未能处理必须及时汇报，采取措施进行处理，如围岩变化、顶钻、卡钻、有毒有害气体逸出、渗水等情况。15、有下情况之一时，严禁打眼。（1）工作面

17、风流中瓦斯超限达到0.8%时。（2）排渣使用的水压不足，不能顺利排出钻孔内的岩渣时。（3）发现煤层有响声或大量瓦斯涌出，有煤与瓦斯突出征兆时。（4）出现顶钻、卡钻杆等动力现象时。（5）发现煤、岩壁变潮、有挂红、挂汗、出现雾气、水叫、顶板淋水、空气变冷等透水预兆时。（6）打眼过程中突遇压力水从钻孔流出时，严禁抽动钻杆。16、有下列情况之一时，应立即停止打眼，经查明原因处理完毕后，方可继续打眼。（1）出现卡住钻杆时。（2）钻机电动机声音突然异常时。（3）钻杆严重震动时。（4）电钻外壳带电时。（5）电钻外壳超温烫手或有烧焦味时。17、钻进时，发现岩石松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及

18、有顶钻等异常状况时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人应立即向调度室报告，并派人监测水情。如果发现情况危急时，必须立即撤出所有受水威胁的人员，然后采取措施，进行处理。18、搬运、移动钻机时，必须先卸下钻杆轻放，不得摔砸。19、探水钻孔施工完成后，必须绘制钻孔成果图，分析效果，报矿长、工程师审核。20、所有作业人员，都必须掌握透水预兆，熟悉避灾路线和自救方法。突水预兆如下：（1）巷道壁或煤墙“挂红、挂汗”，煤层变凉、工作面温度降低、工作面可见到淡淡的雾气、使人发冷、顶板来压力、片邦、淋水加大或底板鼓起、出现渗水、出现压力水流等等，这都是离积水区域较近的预兆，注意观察水流情况，如出水清净，则

19、前方可能遇断层裂隙水，若出水浑浊，则前方可能遇老窑或采空区积水。（2）、水叫，煤（岩）层裂缝中有水挤出“嘶嘶”的响声，有时还可以听到像低沉的闷雷声或开水声，这都是突水的危险预兆。（3）、工作面有毒有害气体的增加，因老窑积水区常有毒有害气体向外散发，如CO2，H2S等气体。（4）打钻时发觉钻孔底松软或钻孔有较大水流出，说明即将穿透水区。21、如长时间停钻，要拔出所有钻杆，并摆放整齐，并关闭放水闸阀。22、探放水人员要认真做好探放水记录。23、施工期间密切监视工作现场，顶板、两邦和钻机运转情况，出现不安全问题，及时处理。24、施工人员要严格按技术要求和安全规程操作施工。25、探放水人员不得随意离开

20、工作岗位，手及衣物不得靠近转动部位，以防发生意外事故。26、钻机及其配套设备下井前必须经有关人员检查其完好性和防爆性能，合格后，方可下井使用。27、钻机及其配套设备装卸车，安装及拆除时要轻拿轻放，以免设备损坏，装车时要捆扎牢固。28、钻机工作时所有人员必须思想集中，听清口令后再操作。除钻机手外，其它人员应离开机身，不得站在钻机正后方。29、所有电源的安装、拆除一律由机电专职人员按有关规程操作。30、安全员、瓦检员要现场跟班监测，钻进过程中，一旦发生异常情况，应立即撤人并回报调度室，采取急救措施，等待有关人员处理。31、实行探水挂牌管理，随时掌握探放进度，记录每班和每日的进度和累计进度及剩余工程量。（八）、通风瓦斯管理措施1、探水钻场（1#、2#）在全负压通风中，施钻地点风量不少于200m3/min。3、施钻地点必须安设瓦斯监控自动报警传感器，并与与施钻地点所有电器设备实行瓦斯电闭锁，施钻地点必须悬挂携式甲烷报警仪。4、打钻期间，必须由瓦检员跟班作业，经常检查瓦斯和二氧化碳及其他有害气体浓度，并认真做好记录。5、每钻进一根钻杆，必须检查一次瓦斯和二氧化碳及其他有害气体浓度。6、当施钻地点瓦斯浓度超过0.8%时，必须立即停止作业，进行检查，不得拔出钻杆；若是接采空区，必须加强通风，增大风量，降低有害气体浓度。7、钻孔放水期间和结束后，都要认真检查有害气体浓度。（九）、放水安全技