探放水设计要点.pdf

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1、1 目录 目录 1 1矿井概况 2 2 区域水文地质概况 . 3 3 探放水依据 4 4 钻孔设计及布置 . 4 5 设备选型 7 6 钻机使用 8 7 打钻注意事项 . 11 8 探放水技术措施 . 12 2 1矿井概况 义煤集团新安县鑫茂煤矿是独立块段矿井，区内属低山 丘陵地貌，地表总体为南高北低，冲沟发育，便于大气降水 的自然排泄。矿山周围无大的河流及水库地表水体，也未表 现大的断裂构造与远处水体沟通。因此，地表水不构成对矿 床充水的水源。根据矿井实测结果，+150m 水平正常涌水量 为 50 m 3/h，最大涌水量为 100m3/h，预计 -300m 标高矿井正 常涌水量 228m 3

2、/h，最大涌水量 456m 3/h。 1)、矿区西部边界有F13正断层。断层走向北西，延展 长度约 1000 m， 倾向 60， 倾角 70， 断层落差大于100 m 。 2)、矿区东部边界有F35正断层，断层走向北西，延展 长度约 1000 m，倾向 232，倾角 70，断层落差60m 左 右 。F13、F35两断层的存在和与其伴生的小断层，疏软地段 富水性及导水性可能较强。 3)、该矿区浅部煤层经多年开采，煤层开采区域复杂， 采空区顶板冒落充填情况不详，第四季渗水可能进入采空区 积存，影响安全生产工作。 4)、对我矿生产影响最大的是寒武系灰岩含水层，距二 1 煤底板 20.6870.36m

3、，平均53.89m，该层含岩溶裂隙承 压水，富水性强，导水性好，水压较大，是二1 煤层底板间 接含水层，一旦突水，极易造成淹井。 3 2 区域水文地质概况 鑫茂煤业有限公司位于新安煤田厥山、郁山井田中北翼， 区域水 文地质单元划分属新安向斜水文地质单元厥山、郁山水文地质亚单 元。厥山、郁山水文地质亚单元主要分布于龙潭沟断层以南，含普士 山、江村等区， 地下水在基岩出露地段主要接受大气降水补给。含水 层之间的越流补给， 在局部一定条件下能够实现。 地下水总体流向由 南西向北东， 该亚单元北东部地下水一部分由上河泉排出，另一部分 由人工排泄等方式排出地表。 矿区地势为南高北低， 区内基本被第四系覆

4、盖， 以片流冲刷作用 为主，形成了一侵蚀为特征的冲蚀地貌，冲沟发育。矿区外南部为寒 武系灰岩裸露区，形成岩溶地貌，在整个矿区范围内无常年地表水体， 仅有雨季降水沿冲沟形成的溪流。 根据周边的生产矿井资料证实，对二 1煤层开采影响最大的含水 层为寒武系中上统石灰岩含水层， 太原组石灰岩含水层和山西组砂岩 含水层。 根据井田内的岩性、厚度、富水性、导水性及地层组合 关系，自下而上共分为6 个含水层。即：1、寒武系上统崮 山组石灰岩含水层；2、石炭系上统太原组下段石灰岩含水 层； 3、石炭系上统太原组上段石灰岩含水层；4、二叠系下 统山西组中粗粒砂岩含水层；5、二叠系下统下石盒子组中 粗粒砂岩含水层

5、；6、第四系细砂、砂砾石含水层。 4 3 探放水依据 1、 煤矿防治水规定：矿井必须做好水害分析预报，坚持“预 测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的探放水原则。 2、 煤矿安全规程第二百八十六条规定：采掘工作面遇到接近 水淹或可能积水的井巷、 老空或相邻煤矿时， 必须确定探水线进行探 水。经探水确认无突水危险后，方可前进。 3、为防患于未然，必须认真执行“安全第一，预防为主，综合 治理”的安全生产方针和 “有掘必探”的原则，必须进行探放水工作。 若掘进中发现有透水征兆（巷道帮出现挂红、挂汗、空气变冷、 出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙、 出现渗水、水发挥有异味等）

6、等情况，必须停止作业，采取措施，查 明出水原因，并报告矿调度室，若水量较大立即撤出工作面所有人员， 然后由相关部门分析出水原因，进行处理。 4 钻孔设计及布置 4.1、探水线、钻孔深度、孔径 根据矿井勘探报告和井下主要巷揭露地质情况，主要探放裂隙 断层等构造水。为了落实好“有掘必探，先探后掘”的原则，确保安 全掘进，确定工作面迎头为探水线，钻孔超前距30 米，钻孔孔深 60 米，每打一次钻可向前掘进30 米。选用孔径 75mm钻杆。 4.2、钻孔数目及布置方案 5 根据工作面概况 ,根据本地区地质情况 , 布置 7 个探防水钻孔，中 孔 1 个，顶孔 3 个，底孔 3 个。中孔沿巷道方向水平打

7、设，在巷道中 心线上 ,距底板 1.5 米。3 个顶孔和 3 个底孔分别和巷道方向成15、 30夹角向上和向下打设，具体要求如钻孔布置示意图。 钻孔布置示意图 : 允许掘进距 超前探水距 平面图 6 剖面图 允许掘进距 超前探水距 7 正 视 图 1 2 3 4 5 6 7 编号孔深水平竖直 1 2 3 4 5 6 7 50 50 50 50 50 50 50 00 15 15 -15 -15 030 0-30 30 30 30 30 5 设备选型 根据以上设计，选用ZDY-620 型煤矿用坑道钻机。 具体参数如下： 额定工作压力额定工作压力转速范围30300r/min 额定转速200r/mi

8、n 推进力 10KN 8 额定转矩400N.m 推进器行程1200/1700mm（可选） 最大转矩500N.m 最大钻孔深度大于 80m(孔径 89 ,煤岩 f3) 最大工作压力25MPa 额定流量50L/min 钻孔方位0-90 适应巷道高度度2583mm-3983mm 工作介质矿物油 30-300cst乳化液 0.5-2 钻具配备： 75mm 钻杆 80m，泥浆泵 1 台，合金钻头 3 个及钻 具 1 套。 6 钻机使用 6.1 钻孔前的准备工作： （1）液压管路连接： 1）首先在打钻处选择顶底板完好，有突水或其它危险情况能迅 速撤退的位置安设钻机； 2）用两根通径为10 ，长度为 5m

9、的高压油管将推进油缸接 入操纵阀左联； 3）用两根通径为 10mm，长度为 5m 的高压油管将支撑油缸接 入操纵阀中联； 4）用两根通径为 13mm，长度为 5m 的高压油管将回转马达接 入操纵阀右联； 5）用一根通径为 16mm，长度为 1520m 的高压油管将操纵阀 进液口与工作面乳化系统或独立泵站的压力管路相连接。 6）用一根通径为19 ，长度为 1520m 的高胶管将操纵阀回 9 液口与工作面乳化系统或独立泵站的回液管路连接。 (2)在钻机安设位置，将钻机支撑油缸、油缸延长件、顶盘、 底盘组装成支撑机构， 选择合适的钻进方向， 将支撑油缸收回至最低 位置，将整个支撑机构立起， 伸出支撑

10、缸将立柱支撑在工作面顶板与 底板之间。 (3)调节铰接支座的高度位置，用螺母将铰接支座紧固； (4)将推进器安装在铰接支座上，调整推进器至适当的角度， 然后用紧固螺母将推进器压紧在铰接支座上; (5)将辅助支撑机构左调整杆用销轴固定在上支撑座上，调整 下抱箍高度并将右调整杆用销轴固定在下抱箍上，坚固下抱箍然后旋 转手柄使辅助支撑机构产生一定的坚固力； (6)根据钻机形式选择合适的扶迁器套与卡板； (7)操纵推进手柄。使马达移到推进器后部，将钻杆从扶迁器 后部穿入，从扶迁器前部装好钻头，然后使马达拖板前移，将钻杆连 接在连接套上。 6.2、钻孔： (1).操纵推进手柄，使钻头与煤壁接触后停止推进

11、后低速回转， 在工作面打出位坑； (2).打开冲洗水开关； (3).将钻头顶在位坑内， 对钻机施加较小的推进力， 并使钻机旋 转。当钻进到钻头没入孔内后，再开始正常钻进； (4).在马达拖板推进至最前端且钻杆后部方柄进入扶迁器时停 10 止钻进动作， 滑动扶迁器卡板卡住钻杆， 使钻机反方向回转将连接套 与钻杆分离。马达拖板空退至最后端，接入另一根钻杆后，松开扶迁 器卡板继续钻进作业； (5)随着钻进深度的增加，钻杆与孔壁的摩擦力加大，岩粉的 排出愈加困难， 导致钻进负荷的增加。 这种现象在一定的下倾角度钻 进的情况下，更加严重。因此需要在钻进的过程中，保持钻机钻动并 往复推拉钻杆将岩粉排出。

12、6.3退钻： (1). 打开冲洗水开关； (2). 停止钻进并使钻杆低速回转，然后操纵推进手柄向外拉出 钻杆； (3)当钻机将一根完整钻杆拉出后，在第二根钻杆的方柄进入 扶迁器后停止拉出动作， 滑动扶迁器卡板卡住第二根钻杆，使钻机反 向回转，将第一根钻杆卸下； (4). 滑动扶迁器卡板松开第二根钻杆，将马达前移至第二根钻 杆处，正向旋转接入第二根钻杆。 (5)重复以上 24 步骤，直至取出全部钻杆。 6.4、拆卸钻机： (1). 将推进油缸收缩至最短位置； (2). 旋转辅助支撑调整手柄施放预紧力，将辅助支撑机构拆下； (3). 松开铰接紧固螺母，将推进器卸下； (4). 将支撑油缸收缩至最短

13、位置，将支撑机构放倒； 11 (5). 将液压胶管拆下并用堵头保护好各进出液口，避免进入污 物。 6.5、卡钻处理： 如果在钻进过程中出现夹层或裂隙，钻杆补卡住，应减小推进 力或退出钻杆。如果无法将钻杆拔出，应关掉钻机，卸下钻杆，然后 用专用工具旋转钻杆并取出。 7 打钻注意事项 （1）.在将钻机通过胶管连接到液压动力站前，必须保证钻机控 制阀和动力站 截止阀均处于关闭状态。 （2）.钻进时应准确判别煤、岩层厚度并记录换层深度。 （3）.在开启供油路截止阀前，应确认所有连接均正确。 （4）.钻机应同时握住两个操作手柄进行操作，防止出现操作 手柄从手中滑脱造成人员伤害。 （5）.钻进中发现有害气

14、体喷出时，应立即停止钻进、切断电 源，将人员撤到有新鲜风流的地点。立即报告矿调度室，采取措施。 （6）.钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或孔中的水压、水 量突然增大、顶钻等现象时，必须立即停钻，记录其孔深并同时将钻 杆固定。要立即向矿调度室汇报，及时采取措施，进行处理。 （7）.在接近有出水可能的地区打钻时，钻孔内水压过大或喷 高压水时，应采用反压和防喷装置的方法钻进，严禁将钻杆拔出。操 12 作时禁止人员直对钻杆站立。 （8）.钻孔探后出水时，要观测水压、水质、水量和估计积水量 或补给量。并对水的来源作出正确的判断，采取相应的措施。 （9）.交接班时若正在进行打钻，严禁停钻。 8 探放水技术

15、措施 8.1、探水前的安全准备工作 （1） 、探水前对排水设备进行彻底检查，探水过程中要有专人维 护、保证正常排水。 （2） 、探水前对水沟、沉淀池进行彻底清理，保持水流畅通。 （3） 、要有专人对钻场附近的顶板进行检查维护，避免发生冒顶 事故。 （4） 、工作面正头有风化现象的，要首先打上挡板，以防止正头 发生偏帮冒顶事故。 （5） 、探水钻场后方必须有安全躲避峒室。 （6） 、保证钻场的正常通风，并制定专项检查措施。 （7、钻场附近要安装电话，并保持通讯畅通。 （8） 、明确水害避灾路线，并认真贯彻至施工人员。 8.2 探水技术要求 1、 钻进时应准确判别煤、岩层厚度并记录换层深度。一般每

16、钻 进 10m 或更换钻具时，测量一次钻杆并核实孔深。终孔前再复核一 次，如有可能应进行孔斜测量。 13 2、 钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或孔中的水压、水量突 然增大，以及有顶钻等现象时，必须立即停钻，记录其孔深并同时将 钻杆固定。要立即向矿调度室汇报，及时采取措施，进行处理。 3、 钻进中发现有害气体喷出时，应立即停止钻进、切断电源， 将人员撤到有新鲜风流的地点。立即报告矿调度室，采取措施。 4 钻孔内水压过大或喷高压水时，应采用反压和防喷装置的方法 钻进，应有防止孔口管和煤(岩)壁突然鼓出的措施： 5、 背紧工作面，在拦板外面加设顶柱或木垛， 必要时还应在顶、 底板坚固地点砌筑防水墙

17、，之后方可放水。 6、对于水压大于 2MPa，中间要穿过煤层的探断层水钻孔，在打 穿断层或含水层前，还应下第二层孔口管并超过煤层1 m 以上。 7、 在探水孔施工中， 见到含水层、断层、陷落柱和积水区之前， 应停止钻进，安好水门后再继续钻进。 8、 遇高压水顶钻杆时，可用立轴卡瓦和逆止阀交替控制钻杆， 使其慢慢地顶出孔口，操作时禁止人员直对钻杆站立。 9、应做到交接班时不停钻。 10、 探放断层水的探水孔终孔后，孔内有水应进行放水试验。 孔内无水时应选择一个孔进行压水试验，检验断层隔水性能； 压力一 般应略大于断层所承受的静水压力。 11、 探放水钻孔，完成探测任务后必须全孔注浆封闭，并做好 封孔记录。 8.3 放水的技术要求 14 1、 钻孔探到水后，要观测水压、水质、水量和估计积水量或补 给量。根据矿井排水能力及水仓容量，决定是注浆堵水还是放水。控 制放水孔的流量或调整排水能力，并清理水仓、水沟等。 2、 煤层顶板有含水层和水体存在时，应当观测“三带”发育高 度。当导水裂隙带范围内的含水层或老空积水影响安全开采时，必须 超前探放水并建立疏排水系统。 3、 加强放水地点的通风，增加有害气体的观测次数。 4、 必须监视放水全过程，放水结束后，应立即核算放水量与预 计积水量的误差，查明原因。