探放水设计.docx
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探放水设计.docx
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探放水设计
回风巷探放水设计
编制人:
编制时间:
二〇一二年六月
编制单位:
………………………..地测科
一、水文地质概况
1、井田边界及其水力性质
根据井田范围形状,井田边界可以概化为北、西、南、东边界。
按区域岩溶地下水径流方向,相对井田地下水的补排关系,井田北边界和西边界为井田岩溶水的补给边界;井田东边界和南边界为井田岩溶水的排泄边界。
2、井田内含水层
井田内含水层按含水介质类型可划分为碳酸盐岩岩溶裂隙含水层、碎屑岩类裂隙含水层和松散岩类孔隙含水层。
3、地质构造的控水作用
井田构造简单,总体为走向北东—北北东,倾向北西—北北西的单斜构造,地层倾角为2°~10°。
在单斜构造的基础上发育有次级宽缓的褶曲。
井田内揭露开采2号煤层时,在下山开拓掘进巷道时,下山部位容易有涌水或积水存在。
4、矿井充水条件
4.1、充水来源:
地表水、大气降水、采空区积水、奥陶系灰岩岩溶水、煤层顶板砂岩裂隙水和层间岩溶裂隙水。
4.2、充水通道:
采空导水裂隙带、断层及陷落柱、井筒、封闭不良钻孔。
5、周边地区老窑水分布状况
井田东为公共资源区,煤层未开采;井田西、北邻刁口矿区(未建井);只在井田南部相邻多个煤矿。
根据本矿兼并重组整合矿井地质报告所附《采(古)空区积水、积气及火区调查报告》提供资料:
西南邻山西临汾朱砂沟煤矿有限公司,开采2号煤层,矿井涌水量一般为150m3/d,采空区距本井田600m左右,采空区留有排水孔,采空区暂无积水。
正南邻山西临汾后庄煤矿有限公司,开采2号煤层,矿井涌水量一般为120m3/d,采空区距本井田800m左右,为下山开采,采空区暂无积水。
东南邻黄河岩联营煤矿(关闭),开采2号煤层,采空区距本井田400m,采空区及巷道积水为4358m3。
经调查以上各矿与本井田均无越界开采。
但由于上述三个矿井均位于本井田2号煤层倾向的高端,采煤掘进一旦与其采空区沟通,采空积水易于顺层涌入本矿,应引起高度重视。
6、矿井充水状况
据调查,煤层开采时矿井充水以煤层顶板淋水为主,其次为井筒渗水和临近采空区积水泄流。
矿井涌水量主要由工作面涌水量、巷道涌水量、井筒残留水量以及采空区来水量组成。
二、探放水前的准备工作
1、排水方面的准备工作
1.1、在探水前,对所探区域内的主水泵、备用泵、检修泵、排水管、阀门等排水设施进行全面检查维修,保证完好,待机备用。
1.2、在巷道低洼处非人行侧及时挖好水仓,清理巷道,挖好临时水沟,确保排水畅通无阻。
探水钻孔位于巷道低洼时,必须配备与探水量相适应的排水设备。
1.3、探水前将临时水仓、排水沟清理干净,疏通排水渠道。
1.4、探水前,必须将水仓内的水排完,增加水仓容量。
1.5、在巷道迎头探水,安设排水能力不小于20m³/h、扬程不小于40m的水泵2台,安设3寸排水管路一趟,在每处探水地点开挖泵窝,规格:
长、宽、高分别为3.0m、2.5m、2.0m;排水路线:
钻场—工作面水窝—临时水仓—地面。
2、探水钻
使用前要认真阅读使用使用说明书,按要求进行使用、调整及维护。
配备不少于两台型号ZYJ-200液压回转探水钻机,并保证探水钻台台完好。
直径50mm钻杆200m,钻具2套。
3、巷道准备工作
3.1、由瓦检员检查施工地点的瓦斯浓度,如瓦斯浓度大于1%时,应及时处理,否则不得作业。
3.2、工作人员到达施工地点后,要做好敲帮问顶工作,如有不安全因素,及时处理,否则不得作业。
3.3、在组织施工前,要求施工人员对钻机附近10米范围内的巷道支护进行检查,发现巷道支护受损的及时处理并加强支护,并打好立柱和挡板。
3.4、在打钻地点或附近安设专用电话,并保证随时与调度室联系。
3.5、预计水压较大的地区,探水钻进前,必须先安好孔口管和控制闸阀,进行耐压试验,达到设计承受的水压后,方准继续钻进,特别危险的地区,应有躲避场所,并规定避灾路线。
4、其它
4.1、在组织施工前,要求施工单位将打钻所需的管路、电线、阀门、木料等设施、设备、工具、材料都备好,准备到位,存放在工作面附近指定地点,不能因为准备工作的原因而影响施工。
施工人员应认真学习探放水安全技术措施并熟悉钻机的使用及维护知识。
4.2、在运输ZYJ-200钻机等大件设备的过程中,运输人员应轻拿轻放,避免设备因受力碰撞而受损。
4.3、钻机及其附属设施及各部件间连接要牢固可靠,并在每次使用前检查,确保施工的安全。
4.4、每次开钻前,检查钻杆接头的牢固情况,严防脱钻事故的发生;钻杆要达到不堵塞、不弯曲、丝口不磨损。
4.5、将3寸的排水管随掘进向前延接,迎头20米范围使用软管。
4.6、技术人员和探放水人员必须亲临现场,依据设计,确定主要探水钻孔位置、方位,深度以及钻孔数目。
4.7、带班领导和当班安全员、瓦斯员必须在探放水地点监督安全和随时检查空气成分。
如果瓦斯浓度超过1%或其他有害气体浓度超规定时,必须立即停止钻进,切断电源,撤出人员,并报告矿调度室,及时处理。
4.8、探放水人员要穿戴要整齐、利落,衣襟、裤脚必须束紧,袖口扣好,不得使用线绳绑扎,防止因钻杆转动卷到线头或衣角发生伤人事故。
4.9、探放水人员必须熟悉避灾撤退路线。
三﹑探放水设计方案
1、探放水时间:
2012年6月16日
2、探放水地点:
201回风巷150m处,施工地点标高为1120.523m。
3、探水钻孔主要参数的确定
3.1、超前距离:
因本巷道现已进入全煤层掘进,前方恐有不明采空区存在老空积水,根据《煤矿安全规程》第二百八十五条之规定:
“探放老空积水最小超前水平距不得小于30m”。
所以确定本次探放水超前距为30m。
3.2、允许掘进距离:
本次探水中孔设计深度为80m,确定超前距为30m,故允许掘进距离为50m。
3.3、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,即扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离,确定本次钻探的帮距为18m。
3.4、钻孔直径:
在无特殊情况下,采用探水孔放出水,考虑到既可以使涌水顺利排出,又能防止涌水过大发生意外,控制涌水安全,故探水孔直径取50mm。
4、钻场的选择及目的
钻场选在掘进工作面迎头4米范围内,将钻机架设在巷道距迎头1.5米左右的中央位置,因掘进前方将进入原王峪煤矿的井田范围,恐有不明采空区,因此本次主要探放老空积水。
5、钻机的选择
本次施工采用ZYJ-200液压回转架住式探水钻,钻机重量轻,便于移动、组装,钻进能力可达200m。
6、钻孔的布置
根据水文地质资料本矿煤层存在带压开采,且断层多、有陷落柱等地质构造,工作面在掘进中可能会遇到断层水、陷落柱水、老空水、断裂构造水、岩溶水等,根据《煤矿防治水规定》第九十四条的规定,确定本次探水在工作面巷道前方的水平面和竖直面内成组呈扇形布设钻孔,在水平面布设十五个钻孔,在探水钻孔沿掘进方向的前方及下方布置两个底眼,并向上布设一个顶眼,探放顶板中的岩溶裂隙水,这样总共在工作面布设了十八个钻孔。
水平面上布设的15个孔:
中孔布置在距底板1.2m的巷道中心线上,与中孔相距0.3m左右各布置七个外斜孔;中孔与煤层倾角一致,设计孔深80m,钻孔方位0°;2-8#眼为左斜眼,其中2、3、4#孔孔深均为80m,与1#孔夹角分别为1°、3°、5°,5、6#孔孔深均为81m,与1#孔夹角分别为7°、9°,7、8#孔孔深均为82m,与1#孔夹角分别为11°、13°;9-15#孔为右斜孔,且9-15#孔与2-8#孔分别以巷道中心垂直线左右对称。
竖直面内布设的3个孔:
与中孔相距0.3m向上布置一个顶孔,与中孔相距0.3m和0.6m分别布置两个底孔,两底孔相距0.3m。
其中16#孔即顶孔,钻孔倾角+30°,设计孔深92m;17#孔即底孔,钻孔倾角-20°,孔深85m;18#孔底孔,钻孔倾角-40°,设计孔深104m。
(详见所附钻孔布置图)
7、单孔设计
采用金刚石钻头钻进,开孔直径Ø127mm,下入Ø108mm套管,套管长度不小于10m,然后换径Ø75mm,钻进至终孔。
套管外口焊接高压法兰盘,法兰盘外连接装压力表的短节,短节外接高压闸阀。
四、探水施工及施工安全措施
1、采掘工作面出现下列情况之一的,必须停止作业,进行探水:
1.1、工作面出现透水预兆的:
采掘工作面或其它工作地点发现有挂红、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、产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时,必须停止作业,立即报告矿调度室,撤出所有受水威胁地点的人员,并采取防水措施。
1.2、工作面遇到断层、褶曲等地质构造的;
1.3、工作面临近老空、钻孔、报废巷道的;
1.4、工作面进入积水区探水线的;
1.5、水文地质资料不清的。
2、遇下列情况之一时,必须确定探水线进行探水:
2.1、接近水淹或可能积水的井巷、老空或小窑时;
2.2、接近水文地质复杂区域,并有透水预兆时;
2.3、接近导水断层、溶洞和导水陷落柱时;
2.4、打开隔离煤柱放水时;
2.5、接近可能与河流、水库、渠道、蓄水池、塘等相通的断层破碎带时:
2.6、接近有出水可能的钻孔时;
2.7、矿井最低水平和涌水水位降落疏干漏斗以外的巷道掘进时;
2.8、接近其它有积水可疑或透水威胁的区域时。
3、钻机操作注意事项:
3.1、操作钻机,要严格按照钻机的技术要求和说明书进行。
3.2、操作步骤要严格按探水操作规程操作。
3.3、探水人员必须经过培训,持证上岗。
3.4、根据现场条件固定好钻机。
3.5、在钻孔过程中,若发生钻杆变形或卡钎,应立即停钻检查,能否退钻或是否遇到硬岩卡钻,还是由于磨钝或崩片等情况,都要按具体情况做相应处理。
4、探水钻机的安装,必须达到以下要求:
4.1.加强钻机和钻机附近巷道支护,背好顶帮,并在工作迎头打立柱和挡板,清理浮煤,挖好排水沟。
4.2.钻机必须平整牢稳,设立梁、打压柱、保证运转时不晃动。
4.3.伸出孔口部分的安全套管及水门要打立柱,用卡子卡紧顶牢,底座要在坚硬完整的岩石柱窝内。
4.4.钻机各转动的齿轮部分必须设安全罩。
4.5.水泵与钻机分开起动,实现停钻机时可不停泵,防止埋钻。
4.6.探放水压大于20kg/cm2(2Mpa)的水体或含水层时,要有防高压水顶出钻杆的逆止闸阀、抽放钻杆的控制闸阀、防喷挡板、反压下钻等安全装置。
5、探水施工中应注意事项:
钻场宽4.2m、高3.1m,底板破碎或留有残煤的,要对钻场进行场地清理,加垫方木,使钻机放稳。
钻场周围、巷道要加密支护,确保巷道无空顶,无空帮,帮顶背牢刹实。
保证钻探施工人员的人身安全。
正式开钻后,要密切注意迎头的变化情况,发现异常,要立即采取措施,以防止突水或发生其它事故。
为此在施工中特别注意以下事项:
5.1、在钻探过程中应时刻注视钻孔情况,发现岩(煤)变软,或钻眼中水压加大、水量突然增加等异常情况,必须停止钻探,但不要移动或拔出钻杆,要立即向矿调度室汇报,并派人监视水情,情况紧急时,必须立即撤出所有受水威胁的人员。
围岩松软,钻进突感轻松,一般接近水源,这时,应再次检查防水设施是否完善,排水设施是否可靠,发现如果是巷道内有片帮来压时,要检查巷道支架是否牢固,以防冒顶伤人。
顶钻一般是水压大的表现,此时切不可移动钻杆,应马上将钻杆固定,否则高压水可能将钻杆顶击,碰伤人员,造成透水事故。
5.2、当探水孔深度小于5m,孔内大量出水,说明距涌水区已很近,如果孔内水压很大,水喷射很远,必须马上将钻机钻杆固定,在巷道正前方打牢点柱,人员应尽快撤离现场,选安全地点进行探放水,放水过程中如发现钻透地区无水时,应立即检查有害气体。
5.3、探水钻机的附近不得站人,以防高压水将钻杆顶出伤人,或手把翻转打人。
5.4、钻孔接近探水区域,预计可能有瓦斯或其它有害气体涌出时,必须有瓦斯员、安全员在现场值班,检查气体成份,发现异常,立即进行处理。
6、探水时应采取以下措施:
6.1、流水路线保证畅通,排水能力大于探放出来的预计最大涌水量。
6.2、为预防有害气体涌出和集聚,保证探水作业点有足够的新鲜风流,风筒口距迎头小于5米。
6.3、探水作业点与其他工作地点、井口应有联络的通讯设施。
6.4、探放水头压力大于2Mpa(20kg/cm2)的水体时,应有应急的缓冲蓄水区。
6.5、探水施工必须建立严格的现场交接班、岗位责任制、汇报、记录、验收制度。
探水巷道恢复掘进时必须有按规定审批的进尺通知单。
6.6、各类探水钻孔,见水抽出钻杆后,应立即关闭水门,测定水压,确定最大涌水量,调整有关泵房排水能力。
6.7、放老空积水必须彻底检查放水点周围积水是否放尽,当水量变小或不流时,经分析研究确认后,方可用钻杆疏通堵塞物,经反复通透或扩孔,证明积水放尽。
7、施工技术要求
7.1、钻孔位置、方位、倾角由测量人员按设计标定,按设计施工,严格按《规程》操作。
要经常检查设备运转情况,观察孔壁完整程度,防止孔内和机械事故发生,保质保量按期完成钻孔任务。
7.2、钻进期间如发现水压、水量突然增大、顶钻、进入老空等异常现象时,必须立即停止钻进,不得拔出钻杆。
要立即向调度室汇报,并派人监测水情。
如果发现情况危急时,立即撤出所有受水害威胁地区的人员,然后采取措施进行处理。
8、探放水施工安全措施:
8.1、探放水人员必须按照批准的探放水设计施工,未经审批单位批准,不得擅自改变设计。
8.2、加强探放水工作面的支护。
8.3、完善工作面排水、通讯系统。
8.4、钻机安设必须平稳、牢固,钻孔方位角度由技术人员向钻工交待清楚。
施工过程中要准确判层,做到记录清楚,孔深丈量正确,并应有严格的交接班制度。
8.5、探掘施工过程中,工作面备用钻孔封堵材料如木楔等,发现孔内有显著变软或有水沿钻杆流出时,应立即停钻检查,由有关专业人员现场判定是否拔出钻杆,并采取木楔封堵等措施。
8.6、掘进施工期间,发现工作面煤壁有出水征兆时,应立即停止工作,汇报相关部门。
8.7、要经常检查探水工作面的瓦斯含量,发现问题,要及时采取通风措施。
五、安全技术措施:
1、放水措施
1.1、探明水源后,设法将威胁矿井的水流有计划、科学地放出,在水压不大的情况下,可直接利用探水孔放水;如果水压较大,可另打放水钻孔放水;在打放水钻孔时,孔口要设置直径为75mm,长度为5m的套管,套管上有放水阀门,带有止动光环的套管用混凝土固定在岩(煤)中,钻杆通过套管工作,达到了控制水的目的。
1.2、放水时,根据排水能力的大小用阀门控制放水量,以免造成水灾。
1.3、放水时,要时刻注意水量变化情况,当放水孔停止出水时,要分析情况,如果顶孔、底孔都不出水,应在底部打深眼放水;深眼无水,方可继续掘进。
1.4、放水时,瓦斯员必须认真检查瓦斯和其它有害气体,防止H2S、CO2、CH4等气体溢出。
2、透水事故的处理措施
2.1、掘进工作面如有巷壁发潮发暗,“挂汗”,空气变冷,顶板淋水增大,底板鼓起并有水叫,并伴有H2S、CO2等气体溢出,这都是透水前兆,说明工作面已接近水源,此时应立即停止作业,报告调度室。
2.2、探水区透水时,现场人员向调度室汇报的同时,尽可能就地取材迅速加固工作面,如打木垛或密集柱,堵住出水点,防止事故扩大,如来不及进行加固,现场人员应按避灾路线有组织地以最短路线进行撤退,切勿进入独头巷道,万一没有时间撤出地面,可以暂时找一地方避难待救。
2.3、撤离途中,最后一个人撤出后要立即关闭隔水闸门。
2.4、矿领导接到透水报告后,应立即通知上级有关部门和矿山救护队,同时根据事故性质和可能波及地区,通知险区有关人员撤出,关闭水闸门,井下所有排水设备全部启动进入工作状态,配合矿山救护队进行营救遇难人员。
3、其它安全措施
3.1、探水前,通过敲帮问顶,对避灾线路内巷道进行认真检查,必要时加强支护,设置防止高压水冲跨巷壁的点柱或挡板。
3.2、钻孔施工前,排水水泵、管路与供电系统必须运行正常同时经过联合验收。
3.3、每班必须配备熟练的水泵司机值班,并严格执行交接班制度,保证钻孔出水后能及时排放。
3.4、交接人员必须将钻孔情况(角度、方向、深度及出水情况)及设备情况向下一班交待清楚,并做好记录。
未交待或交待不清不准下班,遇到疑难问题两班人员共同研究探讨。
3.5、探水人员必须熟悉井下巷道的布置情况及避灾路线,必须保证有畅通无阻的安全出口,不准堆放杂物堵塞巷道。
探水时,停止井下一切与探水工作无关的工作。
3.6、在探水地点,瓦斯员必须不间断的进行瓦斯及其它有害气体的检查,每次检查必须留有记录,以便清楚地掌握瓦斯及其它有害气体的情况,当瓦斯浓度超限时,必须停止作业,采取措施。
3.7、入井设备要严格进行防爆检测,钻探施工期间加强供水供电系统检修,严禁设备电缆失爆,保证排水、钻探、正常供电。
3.8、钻进期间如发现水压、水量突然增大、顶钻等异常现象时,必须立即停止钻进,不得拔出钻杆。
要立即向调度室汇报,并派人监测水情。
如果发现情况危急时,关闭防喷装置止水,并立即撤出所有受水害威胁地区的人员,然后采取措施进行处理。
3.9、在水压大的地点,预先开掘安全躲避峒室,规定好联络信号及人员的躲避路线。
3.10、在进行施工钻孔前,必须完善探水地点排水设施,排水能力不小于20m³/h。
3.11、施工期间必须有矿领导跟班作业,统一平衡解决施工中遇到的问题。
3.12﹑机电部门保证排水为双电源供电,同时加强中央泵房机电设备检修,确保中央泵房的水泵台台完好。
3.13、局扇风机必须设置开停传感器,并实现风电、瓦电闭锁,风筒出口距工作面不得大于5m,风筒必须吊挂平直,在工作面回风侧距工作面5m处设置瓦斯传感器。
3.14、当发生灾害事故时,现场人员必须保持头脑清醒,迅速查明险情,按正确的避灾路线撤出,并及时向调度室汇报。
3.15、避灾路线
、201回风巷工作面→第一联络巷→运输巷→主立井→地面;
、201回风巷工作面→第一联络巷→轨道巷→绕道→行人立井→地面。
六、应急救援预案
1、水灾事故的撤离
撤离应按照避灾路线撤退。
在条件允许的情况下,应迅速撤往突水地点以上的水平,尽量避免进入突水点附近及下方的独头巷道。
行进中,应靠近巷道一侧,抓牢支架或其它固定物,尽量避开压力水头和泄水主流,并注意防止被水中流动的砖石和木料撞伤。
如因突水后破坏了巷道中的照明和指路牌,迷失了行进的方向时,遇难人员应朝着有风流通过的上山巷方向撤退,严禁盲目潜水等冒险行为。
2、处理透水事故时的措施
2.1、水灾事故发生时,在现场及附近地点的工作人员,应首先做好自身安全防护,立即避开出水口泄水流,躲避到硐室内,拐弯道或其它安全地点,如情况紧急来不及转移躲避时,可抓牢固定物,防止被涌水冲倒。
2.2、水害事故发生,现场及附近地点工作人员,在脱离危险后,应在可能的情况下迅速观察和判断突水的地点、涌水的程度、现场被困人员的情况等,并立即报告矿调度室。
2.3、停止作业,同时组织抢救,加固堵水以防扩大。
2.4、按避灾路线撤至地面,勿入下山独头巷。
2.5、有害气体逸出时,应注意防止中毒。
2.6、矿调度室接到透水报告后,应立即通知有关部门和矿山救护队,同时通知事故地点及所能波及的区域。
2.7、开动全部排水设备排水,维护排水设施和输电线路。
2.8、组织力量抢险救灾,营救遇难人员。
………………………煤业有限公司
二O一二年六月六日
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