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文档简介
工作面探放水钻孔施工方案及安全技术措施一、基本状况1、工作面概况15104综采工作面设计走向长度962m,采长200m,由北到南设计有:外错尾巷、回风顺槽、进风顺槽、切巷;15104工作面位于15#煤层井田的东中部,北部为15103采空区,南部为设计15105采区,东部为杨家沟村爱护煤柱边界,西部为15#煤三条系统大巷;上覆层为9#煤9205和9207采空区,15#与9#煤层位间距约为70m。地面位置在许家沟村西南方向的山坡丘陵地带,地面无建筑物。2、工作面水文地质及水害分析(1)、工作面地质状况15104综采工作面回风顺槽地势呈现中部高,东西方向低;进风顺槽地势呈现西高东低;工作面存在南北—北南向斜扭曲构造;从一区回风巷起,回风顺槽向东400m,进风顺槽向东340m范围呈现南高北低的向斜,落差在10-34m之间;回风巷400m向东到切巷,进风顺槽340m向东到切巷范围呈现北高南低的向斜,落差在3-20m之间;15104工作面回风顺槽从一区回风巷向东145m处揭露一陷落柱,该陷落柱位于停采线外,依据坑透成果猜测工作面内存在有小断层6处,1处掘进时已揭露,其它5处隐蔽于工作面中部。(2)、工作面水文状况15104工作面在掘进期间涌水量为0.2m3/日,无顶板淋水及破裂带涌水现象,在回风穿越陷落柱时,陷落柱边沿消失过涌水现象,但涌水量不大;进风已揭露的小断层未消失涌水现象,掘进过程中所揭露的几个褶曲也未消失涌水现象,其它5处隐蔽于工作面中部的小断层,依据本煤层钻探状况未发觉涌水现象。(3)、工作面水害分析15104回采工作面北部为15103采空区,15103采空区底板标凹凸于15104工作面,所以工作面回采期间不会受15103采空区积水影响。上覆9205采空区积水受15103工作面采动影响通过裂隙渗漏到采空区,故15104工作面回采期间不受9205积水影响。工作面中部猜测隐覆的5个小断层,因上覆9207采空区中部底板高,东西两端地势低,故采空区积水集中汇合到东西两端,中部无积水区,工作面断层构造距离上覆9#积水区相对较远,故不会通过断层构造渗入到回采工作面,不会对回采工作面造成水患。依据9#煤层与15#煤层15104工作面上下层关系对比和分析,15104工作面主要水害为上覆9207采空区东西两端存在的两处积水,但在9209回采期间,9207采空区积水通过原9207进风顺槽口预留水管及9205回风顺槽与9209进风顺槽联络巷始终进行排放,估计存在少量结水,故在15104工作面回采前必需对其进行探放水。(4)、采空区积水量估算15104综采工作面上覆9207采空区积水量估算,采纳阅历公式对采空区积水量估算如下:公式:
Q积=K×M×F/cosα式中:Q积采空积水总量(万m3);M采空区平均采高线或煤厚(m);F采空积水区的水平投影面积(m2);α煤层倾角(°);k采空区充水系数(一般为0.25~0.50,本次取0.25);依据计算猜测1#区域积水量为1487m³,2#区域积水量为8050m³,总量9537m³。二、钻孔设计及参数:15104综采工作面通风系统已形成,依据《煤矿防治水规定》的要求,“矿井工作面采煤前,应当采纳物探、钻探、巷探、和化探等方法查清工作面内断层、陷落柱和含水层(体)富水性等状况”;经排查15104工作面上覆9207采空区存在两处积水区,一处在原9207采空区西北角,在15104工作面高抽巷口正东180米处;另一处在9207采空区的东南角,在15104工作面配风、进风顺槽和切巷交叉处。为确保综采工作面回采期间不受水害影响,保障作业人员生命和设备的平安,必需对上覆9207两处采空积水区进行探放水,故设计在15104回风顺槽、进风顺槽设置两个钻场,对9207采空区两处积水区进行探放水。在15104回风顺槽设计探放水钻孔一个,15104进风顺槽与切巷布置1个钻孔,详细设计参数如下:(一)、1#钻孔设计参数:1#钻孔起始位置位于15104回风顺槽口东120米处,测点H403处顶板上,终孔位置位于原9207采空区猜测积水区,详细设计参数如下:1、起始坐标X:113864.371Y:79849.794H:+779.242、终孔坐标X:113778.011Y:79925.676H:+868.0003、方位角a:139º18’17”4、高差h:88.76m5、倾角ß:+37º39’42”6、平距D:115m7、斜距L:145.3m;8、水压P:0.89MP;9、设计钻孔从钻孔口起,分别为警戒线/探水线/结水线(/115.3/30/)m,见(示意图一)(二)、2#钻孔设计参数(两个方案):方案一2#钻孔起始位置位于15104进风顺槽测点J419处顶板上,终孔位置位于原9207采空区猜测积水区,详细设计参数如下:1、起始坐标X:113657.6936,Y:80863.5315,H:+771;2、终孔坐标X:113644.6586,Y:80901.9035,H:+844;3、方位角a:108º45’45”,4、高差h:73m,5、倾角a:+60º40’46”,6、平距D:41m,7、斜距L:83.7m,8、水压:P:0.73MP9、设计钻孔从钻孔口起,分别为警戒线/探水线/结水线(/53.7/30/)m,见(示意图二)方案二2#钻孔起始位置位于15104进风切巷口与配风联络巷口向南11m处,终孔位置位于原9207采空区,详细设计参数如下:1、起始坐标X:113644.659,Y:80884.172,H:+785.0,2、终孔坐标X:113644.659,Y:80901.904;H:+844.0,3、方位角a:90º00′00″4、高差h:59.0m,5、倾角a:73º02′02″,6、平距D:18m,7、斜距L:61.7m。8、水压:P:0.59MP9、设计钻孔从钻孔口起,分别为警戒线/探水线/结水线(/31.7/30/)m,见(示意图三)三、施工目的在15104回采期间,为防止15104综采工作面上覆9#煤采空区积水通过构造或因受采动影响发生大量涌水,造成工作面停产,故需对15104工作面上覆9#煤采空区猜测的积水进行探放水,以确保回采期间的平安生产。四、施工工艺1、钻探设备:钻探设备:选用zdy—4000S全液压坑道钻机1台,与至配套的泥浆泵1台;钻杆直径:¢73mm;钻头:¢133mm;¢113mm;额定电压:380V/660V;电动机功率:55KW;钻机重量:2540kg;主机重量1500kg;钻机形状尺寸(长×宽*高):2380×1300×1520(mm*mm)2、钻探方法:设计开孔位置在15#煤层顶板,首先采纳¢133mm钻头钻进10m后,下127mm一级套管10m后,用水泥固管后连接孔口掌握闸阀装置,然后用¢113mm钻头连续钻进,直至钻透采空区。3、固管要求:钻孔内安装127mm无缝钢管套管护孔,连接高压闸阀的最终一节套管末端两侧各焊一个钢板耳板,打锚杆孔眼,用锚杆进行固定。后用水泥浆进行注浆固管,凝固48小时后进行扫孔,钻进超过套管1m后,进行耐压试验,护孔套管试验压力不得低于1.5MP,且稳压时间不小于30min,试压合格后安装高压闸阀,连续钻进。五、施工前预备工作:
1、钻场预备:施工钻场不得小于长×宽×高(4m×4m×4.2m)的空间,并对钻场前后10m范围内巷道进行加强支护。2、钻场位置四周需提前挖掘一个(2m×2m×2m)的水泵窝,与钻场地面水平低0.2m,钻场用水泥抹面厚度不小于50mm。3、钻场处水泵窝安装BQW50-140/37力量为50m³排水泵两台,设置截止阀,通过三通与15104回风巷(直径为100mm)的排水管路连接,将水排至东四采区水仓,经东四采区水仓水泵排至880主水仓。排水系统必需在钻探前进行排水试验。4、机电队负责钻场水泵的安装与排水管路的连接及排水试验,并敷设施工所需的风水管路,钻场四周留设风水管(直径25mm)的接口,确保探放水工作正常进行,并必需保证透水后能正常排水。5、机电队负责钻机的供电,开关的接线解线;机修队供应120型开关一台、80型开关2台,制作长20m护孔套管(长1米20根,管套需做内外丝扣),两根套管需焊接测试压力管、流量监测管和管耳,压力管和流量监测管头需做丝扣,管耳需打两个(直径22mm)锚杆紧固孔。6、机电队负责在钻场四周10米范围安装一部直通调度的电话,保证与调度指挥中心通信畅通。7、钻场需加设瓦斯监测传感器。8、需购置压力表(2Mp以上)4块及四寸高压阀门4个,2寸管高压阀门4个,(大于10Mp)无缝钢管24m麻丝5公斤及所需的紧固螺丝和螺母、电缆、开关、水泵风水接头、高标号水泥等材料。六、施工技术要求:1、必需严格根据钻孔的设计参数进行施工,开口孔位不得偏离设计坐标±100mm,方位偏差不得大于±1º,钻孔仰角不得超过±1°,在施工过程中不得随便改动,如因现场施工条件受限需要变动,必需经设计部门同意后方可变动,同时依据现场变化状况修改单孔设计施工通知单。2、由于所设计的终孔孔位于采空区,不能进行实地掌握,可能与实际高差存在差异。故存在设计钻孔距离与实际钻眼终孔距离不符,所以在钻进距离剩余30m到达积水线时,必需通知地测部,现场核定钻距。机电队必需进一步检查和完善排、放水等平安设施后,方可允许进行钻进。在距透水位置10m时停止钻进,汇报调度及总工程师。3、透水前必需由矿总工程师组织调度、技术部、安检部、地测防治水部、通风区、机电部等部门管理人员到现场确认和平安检查,做好放水前的各项预备工作后,由总工程师现场指挥,钻进放水。透水后进行下杆,必需听从专人指挥,依次下杆。若透孔后有大量有害气体涌出,施工人员应马上撤至上风侧,实行措施后再撤出钻杆关闭水门。4、套管的最前一节的前端必需开出返浆孔。5、在施工过程中必需按规定准时精确 丈量钻具的长度,仔细做好现场小班记录,记录要符合“准时、精确 、完整、清楚”的要求。施工队组必需指定专人记录钻孔进度,每班必需向调度,地测防治水部,安监部汇报。6、为确保施工人员的平安,孔口必需安装防突水装置,做到钻孔突水时可以掌握。7、施工过程中要仔细执行钻孔防斜措施。8、施工过程中若钻孔突然发生突水,必需停止钻进,严禁撤出钻杆,准时撤离现场作业人员至平安地点后,马上向调度指挥中心汇报,并准时通知排水机电队,启动排水系统进行排水,并具体记录钻孔的深度,出水层位置,测出水温、水压、水量等。并将具体状况准时汇报地测防治水部。9、在穿越煤层时,现场必需有专职瓦斯员检测瓦斯。10、注浆材料用P.042.5级水泥注浆。11、水泥浆比重:先期以稀浆为主,即水泥比例以1:1.2—1.3为宜,假如裂隙发育,注浆量很大时,可采纳1:1.4—1.5水泥浆注浆。12、钻孔竣工后安装压力表、流量计,压力表、流量计的量程必需与实际水压、水量相匹配。七、钻孔施工平安技术措施(一)预备工作1、钻探设备入井前要经过仔细具体检修保养,确保钻探设备始终处于良好的状态,严禁设备带病下井。2、钻探设备转动部分要安装防护罩,防止转动部分绞住施工人员的衣物和随身物品伤人。3、检查钻杆、丝扣岩心管、螺丝头、变异接头、接箍等磨损是否超限,钻杆是否弯曲,钻(杆)具是否有微小裂隙,水泵和注浆泵的钢套、柱塞、密封圈、钢球、钢座是否完好。4、依据设计要求带足钻探工程所需的器材、工具等。5、开钻前必需保证钻机至孔口有
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