小煤矿井下探放水钻孔布置_图文

1、小煤矿井下探放水钻孔布置作者:谢克明摘要:探 放 水 是 煤 矿 生 产 治 理 透 水 事 故 的 主 要 灾 害 根 本 措 施 , 近 年 几 年 来 我 国 煤 矿 发 生 透 水 事 故 导 致 死 亡 率 明 显 上 升 , 归 根 到 底 就 是 没 有 高 度 重 视 矿 井 探 钻 排 放 水 工 作 。 虽 然 煤 矿 防 治 水 工 作 中 采 取 措 施 的 方 法 有 探 、 防 、 堵 、 截 、 排 等 多 种 , 可 探 钻 排 放 水 是 煤 矿 防 治 水 工 作 中 既 可 靠 性 高 、 准 确 性 比 较 高 的 一 项 工 作 , 是 安 全 生 产

2、 工 作 中 具 有 不 可 替 代 的 作 用 。 本 人 在 井 下 工 作 中 曾 遇 到 问 题 时 处 理 的 积 累 经 验 。 本 文 在 论 述 煤 矿 井 下 探 放 水 钻 孔 布 孔 方 式 、 施 工 钻 机 巧 妙 技 术 的 基 础 上 , 对 未 来 的 新 技 术 发 展 趋 势 作 了 展 望 。关键词:煤矿井下老空区探钻放水钻孔布置方式;液压钻机巧妙运用技术我 国 煤 矿 资 源 丰 富 , 但 地 质 条 件 复 杂 、 煤 层 特 征 差 异 很 大 , 煤 炭 生 产 多 以 井 工 开 采 为 主 , 矿 井 水 是 造 成 煤 矿 安 全 事 故

3、的 主 要 原 因 之 一 。 近 年 来 , 随 着 采 煤 范 围 的 扩 大 和 深 度 的 增 加 , 一 些 原 来 的 水 文 地 质 简 单 的 矿 井 也 变 成 了 受 到 老 空 区 及 周 边 小 煤 窑 积 水 的 威 胁 矿 井 , 所 以 煤 矿 安 全 生 产 形 势 依 然 严 峻 , 重 特 大 事 故 时 有 发 生 。 生 产 实 践 表 明 , 井 下 超 前 探 钻 是 防 治 透 水 灾 害 事 故 , 实 现 瓦 斯 综 合 治 理 与 利 用 的 根 本 措 施 。为 了 确 保 煤 矿 安 全 生 产 , 2008年 7.21透 水 事 故 之

4、 后 我 局 高 度 重 视 煤 矿 防 治 水 工 作 ,再 次 明 确 提 出“ 有 掘 必 探 、先 探 后 掘 、先 治 后 采 的 方 针 ” 。所 谓 有 掘 必 探 , 就 是 掘 进 巷 道 前 必 须 进 行 超 前 探 钻 明 确 前 方 是 否 存 在 承 压 水 及 水 文 地 质 情 况 。 确 保 掘 进 之 前 有 明 确 水 文 地 质 情 况 , 达 到 安 全 生 产 的 目 的 。 要 达 到 这 个 目 的 , 除 少 数 有 条 件 的 煤 矿 在 扩 建 和 技 改 项 目 上 可 以 在 地 面 施 工 部 分 进 行 垂 直 钻 孔 外 勘 探

5、排 放 外 , 而 在 地 面 垂 直 布 置 钻 孔 投 入 人 力 、 物 力 相 对 比 较 大 对 我 们 南 方 小 煤 矿 来 讲 承 受 不 起 能 力 。 因 此 在 井 下 进 行 超 前 探 钻 施 工 了 解 水 文 地 质 情 况 比 较 简 单 方 便 。在 煤 矿 井 下 探 钻 排 放 治 理 治 理 中 过 程 中 , 根 据 钻 孔 的 布 置 方 式 , 常 见 方 法 主 要 有 :高 位 垂 直 探 钻 布 置 钻 孔 ;本 煤 层 (顺 层 探 钻 布 置 钻 孔 以 及 倾 斜 穿 层 探 钻 布 置 钻 孔 等 。 相 应 地 , 我 们 可 将

6、煤 矿 井 下 探 钻 排 放 钻 孔 分 为 顶 板 高 位 垂 直 钻 孔 、沿 煤 层 (顺 层 钻 孔 和 穿 层 钻 孔 3类 。实 际 施 工 过 程 中 ,我 们 应 根 据 矿 井 地 质 条 件 、 积 水 空 间 位 置 、 井 下 工 作 条 件 、 钻 机 的 技 术 能 力 等 因 素 , 综 合 考 虑 确 定 合 理 的 探 钻 排 放 钻 孔 形 式 。1 顶板高位垂直钻孔选择近 年 来 随 着 矿 井 开 采 深 度 不 断 的 加 深 受 到 矿 井 水 威 胁 更 加 显 著 , 以 及 钻 探 工 艺 水 平 和 设 备 能 力 的 提 高 , 很 多

7、矿 区 开 始 因 地 制 宜 的 探 索 采 用 顶 板 高 位 水 平 长 钻 孔 进 行 邻 近 层 位 了 解 水 文 地 质 情 况 。 顶 板 高 位 垂 直 钻 孔 探 钻 的 理 论 是 在 卸 载 承 水 压 后 基 础 , 主 要 往 上 邻 近 层 赋 存 或 受 采 动 影 响 开 采 煤 层 老 空 区 含 水 。 一 般 采 用 垂 直 往 顶 板 进 行 探 钻 了 解 上 分 层 水 文 地 质 情 况 , 这 样 施 工 方 法 必 须 要 了 解 上 分 层 积 水 空 间 情 况 及 水 压 变 化 情 况 , 只 有 在 在 这 两 个 方 面 的 基

8、础 上 进 行 。1.1 顶板高位钻孔施工技术顶 板 高 位 垂 直 钻 孔 钻 孔 长 度 一 般 在 30米 范 围 内 比 较 可 靠 , 由 其 往 上 分 层 顶 板 进 行 探 钻 时 , 在 垂 直 往 下 探 钻 布 置 钻 孔 施 工 时 可 以 适 当 加 长 钻 孔 有 效 长 度 一 般 在 40米 范 围 内 比 较 合 适 。探 钻 安 装 钻 机 比 较 关 键 ,安 装 不 好 导 致 钻 孔 的 报 废 甚 至 到 卡 钻 杆 等 现 象 发 生 。 安 装 钻 机 可 以 用 牢 固 可 靠 , 钻 机 持 夹 器 中 心 点 与 钻 孔 中 心 线 要 保

9、 持 在 同 一 条 直 线 上 。 顶 板 高 位 钻 孔 安 装 钻 机 具 体 步 骤 1、 施 工 环 境 必 须 满 足 钻 机 基 本 参 数 一 般 情 况 下 巷 道 下 净 宽 为 2.8 3.0米 左 右 ,高 度 为 2.0 2.3米 左 右 。钻 机 安 装 所 需 要 的 枕 木 数 量 约 为 20条 。 2、在 加 固 连 接 好 的 巷 道 支 架 底 部 挖 掘 临 时 水 仓 作 为 钻 孔 排 水 使 用 , 临 时 水 仓 的 规 格 约 为 1.5m ³挖 掘 水 仓 时 要 注 重 水 仓 的 深 度 一 般 经 验 数 据 为 1.5米

10、。 3、 安 装 钻 机 前 先 用 枕 木 从 水 仓 里 面 搭 接 成 “ #” 行 高 出 底 板 10cm 作 为 钻 机 基 础 平 台 并 另 一 侧 铺 上 10cm 枕 木 构 成 钻 机 基 础 平 台 。 3、 安 装 钻 机 时 要 应 把 钻 机 轨 道 架 设 在 临 时 水 仓 上 面 前 以 便 开 钻 是 钻 孔 水 直 接 流 入 水 仓 内 , 但 要 注 意 钻 机 中 心 空 不 得 对 准 准 钻 机 顶 部 ,以 免 造 成 接 钻 杆 是 无 法 从 尾 部 接 入 。 4、以 上 工 序 安 装 完 毕 后 进 行 最 后 固 定 钻 机 架

11、和 调 角 度 的 工 序 , 固 定 钻 机 前 先 把 钻 机 移 动 至 标 志 点 处 后 再 上 摩 擦 柱 或 液 压 柱 升 稳 固 定 稳 钻 架 。 同 时 要 坡 度 规 量 钻 机 轨 道 上 的 倾 角 并 记 录 在 记 录 本 上 ,一 般 在 85 90°范 围 内 比 较 好 。 5、整 台 钻 机 台 架 安 装 好 后 , 套 接 高 压 管 时 要 把 操 作 台 放 在 顶 板 比 较 好 安 全 的 地 方 同 时 便 于 观 望 见 钻 杆 的 运 行 情 况 。 6、最 后 清 理 钻 机 周 边 空 间 位 置 以 免 杂 物 堆 放

12、影 响 正 常 操 作 空 间 , 一 般 检 查 高 压 管 是 否 理 顺 整 齐 各 个 夹 头 套 接 是 否 出 错 , 此 时 启 动 钻 机 开 机 运 转 试 机 检 验 设 备 是 否 正 常 。 最 后 把 钻 机 液 压 马 达 卡 盘 移 到 末 端 , 液 压 马 达 的 末 端 离 底 板 约 40 50cm 为 宜 。上 述 经 检 查 钻 机 运 转 正 常 后 开 始 打 钻 前 进 , 操 作 时 司 钻 必 须 经 过 相 关 部 门 培 训 持 有 省 级 以 上 煤 矿 安 监 局 颁 发 特 殊 操 作 证 。 方 能 进 行 上 岗 操 作 , 操

13、 作 前 一 定 对 整 台 机 的 性 能 状 态 比 较 了 解 。 打 钻 时 先 用 75mm 合 金 钻 头 打 钻 其 深 度 一 般 为 1.5 2.0米 比 较 适 宜 。 钻 到 位 后 退 回 钻 杆 扭 出 75mm 的 钻 头 更 换 自 制 110mm 的 钻 头 进 行 扩 孔 其 深 度 至 1.5 2.0米 比 较 适 宜 , 完 全 推 出 钻 杆 后 把 自 制 好 的 套 管 放 入 孔 口 用 钻 机 慢 慢 推 进 去 ,一 般 离 孔 底 有 10cm 较 好 。已 到 位 后 固 定 好 套 管 。 具 体 如 下 图其 次 取 下 跟 换 上 7

14、5mm 的 钻 头 慢 慢 沿 着 100mm 套 管 缓 慢 扫 挂 形 成 孔 , 缓 慢 的 按 正 常 打 钻 。 一 直 钻 到 比 预 计 钻 孔 长 3米 。钻 孔 钻 到 为 后 进 一 步 观 察 该 钻 孔 的 孔 口 瓦 斯 、 有 毒 有 害 、 水 涌 出 时 要 及 时 安 装 上 闸 阀 控 制 排 水 量 及 瓦 斯 涌 出 量 。 根 据 上 述 涌 水 情 况 来 进 一 步 确 定 钻 孔 布 置 情 况 , 如 涌 水 量 比 较 大 时 跟 水 泵 的 排 水 能 力 相 互 接 近 时 无 需 再 打 钻 第 二 孔 。 等 提 高 排 水 能 力

15、或 钻 孔 涌 水 量 变 小 后 再 次 钻 第 二 个 孔 。 如 退 回 钻 杆 后 未 发 现 钻 孔 有 水 (水 量 过 小 时 或 瓦 斯 、 有 毒 有 害 气 体 时 , 应 根 据 现 场 及 根 据 煤 层 开 采 后 形 成 的 “ 竖 三 带 ” 、 “ 横 三 区 ” 、 “ O 型 圈 ” 和 顶 板 跨 落 规 律 , 一 般 而 言 , 这 个 位 置 应 在 35倍 采 高 的 范 围 以 内 积 水 比 较 多 。 另 外 要 保 证 钻 孔 的 排 放 效 果 , 首 先 应 保 证 成 孔 和 后 期 钻 孔 的 完 整 性 , 钻 孔 布 置 层 位

16、 选 择 时 , 通 过 对 有 效 区 域 内 岩 层 性 质 和 成 孔 性 的 分 析 , 尽 量 使 钻 孔 布 置 在 相 对 稳 定 的 岩 层 中 。2 倾斜巷道往老空区探钻排放水施工技术矿 井 多 煤 层 开 采 过 程 中 往 往 开 采 下 分 层 中 , 经 常 受 到 上 分 层 老 空 区 积 水 的 影 响 。 轻 造 成 工 作 面 老 空 区 流 入 开 采 工 作 面 , 重 者 导 致 开 采 下 分 层 时 顶 板 大 面 积 跨 落 后 大 量 老 空 区 溃 入 开 采 工 作 面 造 成 淹 没 威 胁 到 职 工 的 生 命 安 全 。 一 般 情

17、 况 下 开 采 下 分 层 掘 进 巷 道 开 口 前 先 要 进 行 一 次 全 面 探 水 , 要 做 到 有 掘 必 探 先 探 后 掘 的 原 则 。 掘 进 探 钻 的 地 点 一 般 选 在 离 上 分 层 水 平 距 离 20 25米 比 较 合 适 。 探 钻 的 角 度 一 般 根 据 三 角 函 数 算 出 里 采 空 区 2 3米 后 再 钻 入 老 空 区 , 这 样 能 够 保 证 钻 孔 有 效 的 进 入 采 空 区 。排 水 系 统 的 布 置 是 决 定 着 整 个 探 钻 工 作 方 式 及 钻 孔 角 度 的 布 置 , 一 般 而 言 临 时 排 水

18、水 仓 布 置 在 钻 孔 下 方 较 合 适 。 水 泵 选 择 要 根 据 上 分 层 积 水 分 析 选 择 合 理 的 水 泵 正 常 选 择 30kw 水 泵 比 较 适 合 。从 探 钻 排 放 效 果 和 生 产 效 率 来 讲 , 一 般 提 倡 多 孔 增 大 排 量 。 但 是 钻 孔 的 深 度 和 直 径 的 确 定 , 要 综 合 考 虑 地 层 条 件 、 排 放 要 求 以 及 施 工 技 术 与 设 备 能 力 。地 层 条 件 是 确 定 钻 孔 参 数 的 主 要 依 据 , 排 放 要 求 和 设 备 能 力 可 根 据 矿 井 地 层 条 件 进 行 调

19、 整 和 选 择 。 在 地 层 具 备 打 深 孔 的 条 件 下 , 可 相 应 提 高 探 钻 排 放 要 求 和 选 择 适 当 的 钻 进 技 术 施 工 深 孔 , 使 钻 孔 覆 盖 疏 通 积 水 老 空 区 。 如 果 地 层 条 件 复 杂 , 钻 进 成 孔 性 差 , 根 本 不 具 备 长 钻 孔 施 工 条 件 , 要 根 据 实 际 情 况 调 整 设 计 参 数 , 确 定 更 合 适 的 方 位 使 钻 孔 通 入 上 分 层 老 空 区 。 钻 孔 直 径 的 大 小 直 接 影 响 到 老 空 水 的 排 放 效 果 ,一 般 直 径 越 大 ,积 水 裂

20、 隙 渗 透 面 积 越 大 , 老 空 积 水 排 放 效 果 越 好 , 但 是 实 际 中 , 应 综 合 考 虑 老 空 积 水 量 及 空 间 位 置 和 施 工 成 本 问 题 。 目 前 斜 巷 钻 孔 的 设 计 孔 径 主 要 有 110 mm 、 32mm 、 75mm 、 在 实 际 生 产 中 , 可 首 先 因 地 质 条 件 问 题 的 通 过 采 用 不 同 孔 径 钻 孔 进 行 探 钻 排 放 效 果 对 比 和 分 析 , 选 择 最 经 济 有 效 的 钻 孔 直 径 。2.2 钻孔的布置形式钻 孔 的 参 数 确 定 后 , 根 据 探 钻 地 点 不

21、同 现 场 布 置 布 置 钻 孔 也 不 相 同 实 际 工 作 要 求 进 行 合 理 的 钻 孔 布 置 是 保 证 钻 孔 取 得 良 好 排 放 效 果 的 前 提 条 件 之 一 。 以 走 向 长 500m 、 宽 150m 的 工 作 面 为 例 , 平 均 层 间 距 7.0米 。 如 果 顶 板 岩 石 完 整 、 成 孔 性 好 , 钻 孔 设 计 深 度 为 3050m , 一 般 情 况 下 分 为 4个 阶 段 进 行 探 放 , 掘 进 前 、 掘 进 中 段 、 掘 进 下 段 、 贯 通 切 眼 。2.2.1掘 进 前 探 钻实 际 工 作 中 开 采 下 分

22、 层 掘 进 时 离 上 分 层 有 20米 的 水 平 距 离 , 要 进 行 一 次全 面 性 往 上 分 层 采 空 区 进 行 探 钻 , 确 认 上 分 层 采 空 区 是 否 存 在 积 水 压 及 大 量 的 有 毒 有 害 气 体 。 探 钻 具 体 钻 孔 布 置 具 体 如 下 图 : 如 有 水 及 有 毒 有 害 气 体 涌 出 时 则 按 照 排 水 条 件 进 行 排 水 , 实 践 工 作 中 往 往 碰 到 钻 同 采 空 区 后 , 涌 水 量 比 较 大 排 水 能 力 跟 不 上 此 时 退 回 1.5 2.0米 钻 杆 卡 住 。 控 制 排 放 水 量

23、 满 足 排 水 能 力 的 要 求 。2.2.2掘 进 中 段 探 钻 排 放如 明 确 上 分 层 老 空 区 无 大 量 积 水 及 承 水 压 时 , 按 照 正 常 掘 进 进 行 施 工 。 施 工 过 程 中 未 发 现 顶 板 显 现 滴 水 预 兆 时 , 方 可 按 正 常 施 工 。 一 般 情 况 下 掘 进到 250米 一 般 时 , 要 进 行 一 次 全 面 大 范 围 布 置 钻 孔 进 行 钻 探 排 放 , 减 少 上 空积 水 量 , 钻 孔 布 置 平 面 图 如 下 :排 水 设 备 潜 水 泵 一 般 采 用 30KW 水 泵 比 较 合 适 , 水

24、 管 一 般 采 用 80mm 管 径 比 较 合 理 。 探 钻 施 工 过 程 中 钻 孔 一 般 要 进 行 扩 孔 将 近 满 足 排 水 能 力 为 宜 。 如 果 单 孔 涌 水 量 经 过 扩 孔 后 涌 水 远 小 于 排 水 量 时 , 要 进 行 按 照 设 计 进 行 布 置 2#、 3#钻 孔 。2.2.3掘 进 下 段 探 钻 排 放一 般 情 况 而 言 掘 进 到 位 后 ,延 伸 往 前 掘 进 4 5米 ,挖 掘 临 时 水 仓 以 备 探 钻 排 水 使 用 , 该 水 仓 规 格 1.5*1.2*2.0比 较 适 合 。 本 次 探 钻 排 水 时 , 要

25、 综 合考 虑 前 两 次 探 钻 时 涌 水 量 进 行 设 计 。 盲 目 进 行 探 钻 有 可 能 造 成 涌 水 量 过 大 , 排 水 能 力 更 不 上 , 造 成 老 塘 水 淹 没 掘 进 工 作 面 。 因 此 本 次 钻 探 时 要 加 以 注 意 现 场 施 工 方 法 及 探 水 钻 孔 的 设 计 。 一 般 情 况 钻 孔 布 置 如 下 : 这 阶 段 探 钻 排 放 水 也 就 时 决 定 , 整 个 工 作 面 涌 水 量 及 新 开 采 工 作 面 涌 水 量 。 同 时 也 体 现 上 分 层 采 空 区 积 水 情 况 。 一 般 工 作 情 况 实

26、践 表 明 如 果 上 分 层 积 水 量 比 较 多 时 , 此 时 的 钻 孔 呈 现 处 一 定 的 水 压 但 一 般 不 算 很 大 。 此 时 探 钻 排 放 水 时 , 要 注 意 一 下 问 题 首 先 要 了 解 该 位 置 标 高 及 离 运 输 大 巷 高 差 问 题 。 如 小 于 30kw 潜 水 泵 时 尽 量 采 用 单 级 排 水 。 如 因 高 差 问 题 可 以 采 用 两 级 排 水 , 但 考 虑 两 级 排 水 的 排 水 能 力 。 一 般 而 言 上 面 那 级 排 水 能 必 须 要 大 于 二 级 排 水 能 力 。2.2.4贯 通 切 眼 探

27、 钻 排 水掘 进 贯 通 后 必 要 时 , 要 进 行 一 次 全 面 切 眼 探 钻 排 放 水 , 此 时 的 探 钻 排 放 水 过 程 中 。 完 全 要 考 虑 到 整 个 上 分 层 积 水 情 况 及 现 有 的 排 水 能 力 。 如 果 不 解 决 这 些 问 题 有 可 能 导 致 刚 刚 贯 通 的 工 作 面 切 眼 被 上 分 层 老 唐 水 溃 入 淹 没 。 此 时 钻 孔 布 置 要 考 虑 的 比 较 周 到 , 一 般 而 言 钻 孔 布 置 如下: 本 次 探 钻 排 放 水 决 定 着 工 作 面 ,开 采 过 程 中 的 安 全 性 。一 般 1#与 2#钻 孔 距 离 1.0 1.