探放水施工工艺.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,矿井探放水施工,1,内容,2,探放水认识,是防治水工作的重要内容,“预测预报、,有疑必探、先,，,探后掘,、先治后采”,探放水工程带有危险性，对工程本身安全的要求比较高，尤其当水压高水量大时！,探放水任务：主要“钻探,+,疏放”；其次可考虑一孔多用，,如探查构造、煤层或兼作堵水、疏水之用等,。,3,1,探放水准备,4,探放水设计,设计内容,1,探放水的采掘工作面及周围,的水文地质条件、水害类型、水量及水压预计。,2,探放水巷道,的开拓方向、施工次序、规格和支护方式。,3,探放水钻孔,组数、个数、方向、角度、深度、孔径、施工技术要求和采用的超前距、帮距及探水线确定。,5,4,探放水,钻孔,孔口安全装置,及耐压要求等。,5,探放水,施工与掘进工作的安全规定,。,6,受水威胁地区,信号联系和避灾路线,。,7,通风措施和瓦斯检查制度,。,6,8,防排水设施,，如水闸门、水闸墙、水仓、水泵、管路、水沟等排水系统及能力的安排。,9,水情及避灾联系汇报制度和灾害处理措施,。,10,钻窝设计、探放水孔布置的平面图、剖面图等。,7,要经过批准：,规定,第九十三条：采掘工作面探水前，应当编制探放水设计，确定探水警戒线，并采取防止瓦斯和其它有害气体危害等安全措施。探放水钻孔的布置和超前距离，应当根据水头高低、煤（岩）层厚度和硬度等确定。,探放水设计由地测部门提出，经矿井总工程师组织审定同意，按设计进行探放水。,设计注意事项,8,探放水布孔要求,据,煤矿防治水规定,94,条,（一）探放老空水、陷落柱水和钻孔水时，探水钻孔成组布设，并在巷道前方的水平面和竖直面内呈扇形。钻孔终孔位置以满足,平距,3 m,为准，厚煤层内各孔终孔的垂,距不得超过,1.5 m,；,（二）探放断裂构造水和岩溶水等时，探水钻孔沿掘进方向的前方及下方布置。底板方向的钻孔不得少于,2,个；,9,（三）煤层内，原则上禁止探放水压高于,1 MPa,的充水断层水、含水层水及陷落柱水等。如确实需要的，可以先建筑防水闸墙，并在闸墙外向内探放水；,（四）上山探水时，一般进行双巷掘进，其中一条超前探水和汇水，另一条用来安全撤人。双巷间每隔,30-50 m,掘,1,个联络巷，并设挡水墙。,10,超前距和止水套管长度,煤矿防治水规定,98,条,（一）探放老空积水的超前钻距，根据水压、煤（岩）层厚度和强度及安全措施等情况确定，但最小水平钻距不得小于,30 m,，止水套管长度不得小于,10 m,；,（二）沿岩层探放含水层、断层和陷落柱等含水体时，按表,5-1,确定探水钻孔超前距离和止水套管长度。,11,12,施工组织设计,1,工程概述,条件分析、目的任务,2,施工组织机构,人员安排：工程负责、技术员、机班长、安全员,每个岗位及人员的职责,13,3,施工机械设备,钻机、泥浆泵、搅拌机、馈电、开关,4,施工工艺,工程的重点、难点分析,工艺流程：孔口管、固管方式、浆液配比,14,5,质量保证措施,关键的质量环节,保证措施,6,安全技术措施,关键安全注意事项,技术措施,7,工期安排,8,工程协调,15,施工组织设计,应经过审核签字批准,允许才能进行探放水,类似“允许回采书”及“允许掘进书”：有该书才能进行生产；,“建议使用”,16,安全措施,据,井下探放水技术规范,探水的上山、下山及平巷，中间,不得有低洼积水段。,探水巷,必须在探水钻孔有效控制范围内掘进，探水孔的,超前距、帮距及孔间距,应符合设计要求。每次探放水后掘进前，应在起点处设置标志，并建立挂牌制度。,巷道支护,应牢固，顶、帮背实，无高吊棚脚，倾斜巷有撑杆，使巷道有较强抗水流冲击能力。,探放水地点必须,安设电话和报警装置,。,17,必须向受水威胁地区的,施工人员贯彻、交待报警信号及避灾路线,。,探水巷道,应加强出水征兆的观察,，一旦发现异常应立即停止工作，及时处理。情况紧急时必须立即汇报，撤出所有受水威胁地区的人员。,钻孔接近老空，预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时，,必须有瓦斯检查员或矿山救护队员在现场,检查空气成分。如果瓦斯或其他有害气体超过本规程有关条文规定时，必须立即停止打钻，切断电源，撤出人员，报告矿调度室，采取措施，进行处理。”,18,上山探水,时，一般应,双巷掘进,。其中一条超前探水、汇水，另一条随后用来安全撤人。双巷间每隔掘一联络巷并设挡水半墙。,放水工作应尽量,避免在雨季进行。,要正确理解。,探放水人员必须按照批准的设计施工，未经审批单位允许，,不得擅自改变,设计。,19,施工环境准备,1,加强钻孔附近的巷道支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板；,巷道安全,2,清理巷道，挖好排水沟。探水钻孔位于巷道低洼处时，配备与探放水量相适应的排水设备；,水有去路,3,预先开掘安全躲避硐，制定包括撤人的避灾路线等安全措施，并使每个作业人员了解和掌握；,人有退路,20,4,必要时先撤离人员,煤矿安全规程,第二百九十二条,探放老空水前,探放水时，必须撤出探放水点以下部位受水害威胁区域内的人员,。,21,钻场准备,通风：,通水：,通电：,通讯：,规定,96,条；在打钻地点或其附近安设专用电话,通路：,22,钻窝工程,：,钻窝设计,开凿钻窝,平整钻窝,加固钻窝,23,钻窝设计,钻窝应避免做在断层带或松软岩层内,超前距不足或有突水征兆时，采取加固措施或用水闸墙封闭,尽量利用既有巷道，较少掘进工程量,钻窝尺寸：视钻探设备而定，深度一般不超过,6m,必要时可扩帮或做绕道,24,钻窝设计注意事项：,注意围岩加固，保证安全；,注意排水坡度、泥浆池；,注意回钻空间；必要时要挑顶,注意场地设备材料摆放：,钻机、泵、钻杆等；水泥、粘土等物,25,26,辅助工程,隔离工程：目标水有补给时，先隔离后探；,疏降工程：水量大，水压大，先岩层疏降，后煤层探放；,堵水工程：老空区有突水点，先堵后探包括注浆,27,隔离工程示意图,28,焦作局古汉山矿老空水探放工程,堵水工程,疏降工程,探放水工程,29,工程实施准备,1,人员要求,有负责人、技术员、机班长、安全员,操作人员必须是熟练工人,熟悉井下生产系统,具有处理突发事件的能力,人员要学习设计文件及安全措施,瓦检员、矿山救护队员,30,规定,第一百条,：,当钻孔接近老空时，预计可能发生瓦斯或者其他有害气体涌出的，应当设有,瓦斯检查员或者矿山救护队员,在现场值班，随时检查空气成分。,如果瓦斯或者其他有害气体浓度超过有关规定，应当立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿井调度室，及时处理。,31,2,设备要求,钻机：,规定,第九十五条：井下探放水应当使用专用的探放水钻机。严禁使用煤电钻探放水。,钻杆、钻头、水辫,泥浆泵：,搅拌机：,配电系统：馈电、防爆开关、电缆,32,3,材料要求,孔口管,阀门,其他防喷反压装置,生料带、垫片、螺栓,树脂、黄泥,坑木、麻袋、木塞、木板、棉线,锯、斧等,33,本节小结,34,2,探放水施工工艺,35,探放水施工示意图,36,探放水钻孔结构,孔口管（根据钻孔情况可,2,级）,阀门,泄水测压三通,裸孔段,第九十七条：,探水钻孔除兼作堵水或者疏水用的钻孔外，终孔孔径一般不得大于,75mm,（,原因,）。,37,探放水钻孔结构示意图,38,钻机就位,在安装钻机进行探水前，,要满足,规定,第九十六条有关规定：,加强巷道支护,，迎头打好立柱和拦板。,清理巷道,，挖好排水沟，配备排水设备。,在打钻地点或其附近,安设专用电话,。,39,钻孔定位,：依据设计，确定主要探水孔位置时，由测量人员进行标定。负责探放水工作的人员亲临现场，共同确定钻孔的方位、倾角、深度和钻孔数量：,钻机安装,必须平稳牢固，安好钻机接电时，要严格执行停送电制度,钻机固定,：西安院,ZDY,系列钻机可用立柱固定钻机四角,清理巷道并,挂好风筒、电缆、管道,等。,40,开孔钻进,开孔孔径：比孔口管大,12,级,钻进方式：回转取心钻进,钻进深度：比孔口管总长略长,注意冲孔：要将孔中岩屑冲干净,41,固结孔口管,孔口管的作用,安装孔口安全装置，控制钻孔出水；,保护钻孔孔壁,钻孔导正，便于定向钻进,一般使用地质套管，厚壁无缝钢管,管径视情况而异，,108mm,较常用,42,孔口管结构,出口端焊法兰盘，以相互连接其他装置,中间段公母丝扣,孔底端有时留锯齿口,孔口管外壁有,扶正肋骨片,或其他物,孔口管长度,见前文,（表,5-1,）,43,孔口管示意图,44,孔口管固结方法,固井,重要的环节,注浆法,常用的方法,可先注后下管，也可先下管后注浆,注浆,可利用树脂,水灰比要小,要有一定压力,45,投球法,可先投球再下管；,也可先下管再投球,节理裂隙发育，岩石松软或破碎，无条件另选放水地点时，应注浆加固后，再安设孔口管,46,孔口管固管示意图（注浆法）,47,探放水时必须按要求安装孔口套管，严禁裸孔钻进！,重庆松藻煤电公司梨园坝煤矿北进风斜井突水事件,淹没井巷，损失严重,工期严重滞后,后期治理费用大,48,钻孔,探,1,探,2,1#,2#,3#,4#,5#,6#,7#,补,1,补,2,水量,m,3,/h,60/40,60,少量,3,少量渗水,渗黑水,10-15,49,耐压试验,扫孔：孔口管周围水泥浆凝固后扫孔，扫孔深度应超过孔口,0,5m,。,耐压试验：扫孔后对孔口管必须进行，试验压力应大于,预计水压,并稳定,30min,后，孔口管周围不漏水可钻进；,实际试验压力多使用预计水压的,1.52,倍,操作：利用泥浆泵加压，控制回水阀，稳定试验压力。,50,安装孔口安全装置,孔口安全装置,一般由孔口管、泄水测压三通、孔口阀门组成,必要时安装钻杆逆止阀,水压高于,2MPa,、水量大于,60m3,h,，需长期保留时，孔口应使用双水门，下门备用。,探放强含水层水或需要收集放水时的水量、水压等资料时，应在孔口管上安装水压表、水门,(,闸门,),和管等。,51,孔口安全装置示意图,52,对水压高于,1 MPa,且水量较大的积水或强含水层进行探放水时，孔口应安设防喷逆止阀。,在高压水喷出条件下继续钻进时，斜孔应使用孔口防喷逆止阀，倾角,50,90,的钻孔可使用“孔口帽”或“盘根密封防喷器”，钻具可使用“防喷接头”，上下钻可用“孔口反压装置”。,53,探放水钻进,根据探放水工程的不同，,可采用无心钻进,；,无心钻进时,应做好岩屑录井,工作；,取心钻进中应做好岩心的采取和编录工作；必要时可保留岩芯。,钻进时,应准确判别煤、岩层厚度并记录换层深度,。一般每钻进,10m,或更换钻具时，测量一次钻杆并核终孔前再复核一次，如有可能应进行孔斜测量。,54,应做到,交接班时不停钻,。,探水孔中见到含水层、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。,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，,还应下第二层套管孔过煤层,1 m,以上,。,55,钻孔内,水压过大或喷高压水时，应采用防喷反压装置的方法钻进,，应有防止孔口管和煤,(,岩,),壁突然鼓出的措施：,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，之后方可钻进,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,禁止人员站在钻杆后面,56,进入强含水层或水体的终孔前，,钻头必须更换为,75mm,揭穿目标水体前，要集中注意力,，要做好防喷反压工作，预计压力高水量大的钻孔一定要慎重作业,钻杆钻进到既定位置终孔，若钻孔水大要,用逆止阀控制钻杆缓慢退出钻具,，并,打开旁路水闸放水,57,取心判层技术,通知,附件,根据具体工程，可以不取心；,取心钻进，主要是判别岩性，煤层、砂岩、泥岩、灰岩,-,煤系地层,地质年代应结合区域、矿井地层,-,岩心鉴定员,利用测井判层情况少,无心钻进可以岩屑录井,岩心,58,钻进终孔,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,，检查隔水性能；压力一般应略大于断层所承受的静水压力。,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。,59,放水,钻孔探到水退钻后，,先关闭阀门观测水压,；,开闸放水后,观测水量、水温，并取样化验水质,估计积水量或补给量，根据水仓容量、矿井排水能力、钻孔的流量，,控制放水,流量，防止淹井,适时调整排水能力，并,清理水仓、水沟,等,60,放水时，,必须监视放水全过程，,应当设有专人监测钻孔出水情况，测定水量和水压，做好记录。,如果,水量突然变化，应当及时处理,，并立即报告矿调度室。,放水结束后，,核算放水量与预计积水量的误差,，查明原因。,已完成探放水任务的钻孔，应注浆封闭，并留下封孔记录。,61,本节小结,62,3,探放水工程资料,工程资料（含文件）是对工程进行管理，控制工程质量、进度、费用，确保工程安全的重要手段；,重要文件要签字审批，各部门把关，分清责任；,某项重要的工程环节开始必须经过批准、结束必须经过验收；,坚持上道工序不合格，下道工序不进行的原则；,应如实记录和反映工程的施工过程；,63,资料内容,探放水设计,施工组织设计（可含安全技术措施）,安全技术措施（可单独列出）,工程开工报告,单孔（组）开工报告（必要时）,孔口管固结记录表,耐压试验记录表,钻孔原始记录表（班报）,64,简易水文观测,钻孔简易柱状图,探放水终孔观测记录,工程量认证单,工程材料合格证,放水观测记录表,单孔施工总结,放水观测记录表,工程竣工报告,65,探放水设计、施工组织设计、安全技术措施,钻场外围环境情况,钻窝情况,辅助工程情况,实施准备情况：,人员情况：学习设计、措施,设备、材料情况,开工报告,66,孔口管固管记录表,项,目,内,容,孔,号,开孔孔径,开孔时间,年,月 日 时,注浆时间,年,月 日 时,年,月 日 时,开孔层位,终孔层位,孔口管,型号,连接方式,长度,m,浆液,成分,配比,水泥,型号,用量,注浆,初始压力,MPa,MPa,MPa,MPa,结束压力,MPa,MPa,MPa,MPa,结束时间,月,日 时,月,日,时,月,日,时,月日,时,透孔时间,月,日 时,月,日 时,月,日 时,月,日 时,凝固时间,h,h,h,h,67,耐压试验记录表,耐压试验,开始时间,月,日 时,月,日 时,打压压力,MPa,MPa,持续时间,h,h,试验结果,68,钻孔原始记录表,每班都要填写，,日期、人员、交接时间,孔号,仰角,偏角,孔径,其他重要内容,如遇漏（涌）水、掉块、塌孔、缩（扩）径、跑气、涌砂、掉钻等现象时，要详细记录其发生的层位、深度及量值，对换径变层等重要环节也要进行详细记录；,进尺,(,m,m),返出,岩粉,地层,软硬,涌水量,(m,3,/h),水压,(MPa),水温,(,),班次,(早中晚),69,简易水文观测,水文地质孔的简易水文观测,孔内出水：水量、水温,冲洗液消耗：钻进过程中定期观测一次冲洗液消耗量，若消耗量突变则加密观测；,钻孔水位：上钻后及下钻前各观测一次,；,新兴矿业,70,钻孔简易柱状图,钻孔坐标,深度，岩性，一般简单做岩性描述,简易水文情况；,孔径、套管,71,终孔观测记录,钻孔初始水压,钻孔初始涌水量：要记录测量方法,钻孔初始水温,巷道气温,观测时间,72,放水观测记录表,孔号，观测时间,钻孔流量，瞬时流量，累计流量,必要时测水压,水温,巷道气温,瓦斯浓度,73,工程材料合格证,套管、水泥、阀门、压力表、等材料,合格证,必要时进行检验并出检验报告,74,单孔施工总结,钻孔孔位，角度，深度,钻孔结构，孔口安全装置,揭露岩性,钻孔出水情况：流量、水压等,施工工艺,单孔验收材料,75,放水观测记录表,瞬时钻孔流量观测记录表,放水量统计表,76,工程竣工报告,工程概况,施工组织机构及设备,钻孔结构,施工工艺,工程质量及安全,工程量及工期,必要时出单孔竣工报告,77,竣工报告附件：,单孔施工资料,上述各项报告、表格等,探放水工程平面图、剖面图,水质化验报告,其他重要材料,78,工程资料内容,79,4,常见问题及注意事项,80,规定,第九十九条,探放水时透水征兆：,煤岩松软,片帮,来压,孔中的水压、水量突然增大,顶钻,透水征兆与处理,81,处理方法,立即停止钻进，但不得拔出钻杆；,立即向矿井调度室汇报，派人监测水情；,发现情况危急，所有受水威胁地区的人员应当立即撤到安全地点；,采取安全措施进行处理,82,瓦斯及有害气体涌出,预计有，应当设有瓦斯检查员或者矿山救护队员在现场值班，随时检查空气成分,汇报调度,人在上风处,加强通风,用树脂、黄泥、橡胶塞、木塞封堵孔口,浓度超过规定时：,停止工作，切断电源，撤出人员,83,上仰孔孔口管固结,压盖注浆,法兰盘上安装注浆压盖,之后进行注浆,84,酸性老空水,PH,5,时：,施工人员注意自我安全保护,孔口装置应涂敷防腐漆或沥青,孔口装置使用铜制或不锈钢材料,注意通知调度,85,观测注意事项,流量：不能用水表，多方法验证，体积法，水沟堰板，浮标法，电磁流量计,压力表：抗震压力表，注意量程,温度计：水银温度计，量程，要测气温,兴隆庄放水,86,钻孔轨迹偏斜,左右偏斜少，一般垂直往下偏斜,应根据地层适当增大仰角,必要时采用定向钻进技术,是目前探放水中普遍问题,87,钻探事故处理,是专业技术,塌孔：注浆，下套管,掉钻：打捞公锥、打捞母锥,夹钻：避免贪尺快进，使用外平钻杆，套钻打捞,88,注浆固管,下套管注浆时压力控制不好，易造成底鼓或片帮,（兖州）,固管时控制注浆压力,司泵人员注意观察压力表,泄压阀要正常,泄压回压前不要打开阀门等密封系统,（东山固管）,检查注浆管路系统，不能有老化,89,高压水探放,存在问题：,喷水、喷矸,射钻、移位（,东欢坨,-230,绕道,）,难退、难关,脱管、突水,目前探放水的难点，普遍难题，技术不过关，风险大,90,解决方法,防喷装置：喷钻、喷水，要可退钻,反压装置：,现状：高压水探放作为课题，正在研究解决之中,91,92,探放水孔防喷装置示意图,93,探放水防喷逆止阀示意图,94,钻杆防喷结构示意图,95,钻杆防喷结构示意图,96,一种新型钻杆防喷装置,97,本节小结,98,5,探放水工程事例,99,布尔台矿简介,神华神东公司，鄂尔多斯市伊金霍洛旗；,开采侏罗系延安组,3-1,煤、,5-1,煤及,6-1,煤，设计产量,2000,万,t/,年；,平硐开拓，皮带出煤，汽车运料；,首采面,3-1,煤及,5-1,煤共,2,层，间距,60m,，工作面尺寸为,300m6000m,；,开采受到的水害有顶板水、老空水、煤层水及底板水,水压,1MPa,。,100,探放水设计（节选）,顶板水：根据物探地面,TEM,探测结果布孔；,老空水：根据,3-1,煤工作面巷道底板标高布孔，下层探放，帮距和超前距满足要求；,煤层水：根据物探和巷道揭露情况布孔；,底板水：根据物探地面,TEM,和井下直流电探测结果布孔；,101,钻孔平面布置图,102,钻孔设计,角度分上仰孔、水平孔、下斜孔等；,开孔,146mm,，开口孔深不等，孔口管,108mm,，长度,6m,，,注浆法固管；,耐压试验：压力,2MPa,；,井下无线通讯电话；,103,孔口管及孔口安全装置,孔口安全装置：,孔口管,108mm,、泄水测压三通（抗震压力表）、阀门,100mm25Kg,；,104,钻窝设计,1,、利用工作面之间的联络巷和巷道（基建期间巷道有时不用）；,2,、,1,个钻窝布置多个钻孔；,3,、必要时在工作面扩帮做钻窝；,4,、钻窝尽量靠近临时水仓；,5,、钻孔水通过弹簧管引至水仓；,105,施工组织设计（节选）,施工组织机构：略,施工设备：钻机,ZDY1900S,，泵,BW60/250,，搅拌机，自备,施工工艺：岩心管开孔，注浆法固管，回钻钻进，耐压试验,2MPa,后，,73mmPDC,复合片钻头钻进至终孔；,安全技术措施：见下,106,MKD-5S,全液压钻机,107,BW-250,泥浆泵,108,安全技术措施（节选）,1,、所有下井工作人员必须熟悉井下避灾路线，井下作业必须遵守矿方的有关安全规定；,2,、钻场附近必须通风良好，所有施工人员不得在盲巷内休息；,3,、钻孔孔口管的长度,6m,，孔口管固结后必须进行耐压试验，试验压力大于,1.5MPa,，试验合格方可进行下一道工序；,4,、探放顶板水须在孔口安装阀门并在其外安装三通式防喷装置，避免钻孔直接对人喷水，防喷装置喷口端必须安装阀门；,5,、钻场附近排水点必须具备,100m,3,/h,的排水能力；,6,、钻机必须固定牢靠，钻杆必须在阀门中钻进，钻进钻杆不得磕碰损伤阀门影响其关闭能力；,7,、钻机钻进过程中施工人员严禁站立在钻杆正后方，防止钻孔内涌水顶钻；,8,、揭穿含水层提出钻具前，必须重新检查并加固有关设备及支护，并打开三通泄水，之后再提出钻具；,9,、若钻孔揭露顶板砂岩水水量大，应及时关闭孔口管阀门并向调度室汇报。,109,工程资料（部分）,所有钻孔,孔口管固结记录表（含耐压试验）,钻孔原始记录表,简易水文观测表,终孔水文观测表,放水跟踪观测表,水质分析表,钻孔布置图,110,施工中问题及解决,1,、设备搬运困难：路不通；等待,2,、排水不畅：基建，排水设施不到位，控制放水；,过积水坑,3,、钻场破碎：注浆处理,4,、钻进遇锚索：换孔位重新钻；,5,、钻孔偏斜：增大仰角,6,、老空,H2S,气体逸出：汇报，加强通风，人在上风，继续放水,111,本节小结,112,谢 谢,中煤科工集团西安研究院 姬中奎,029-87862248,，,13072970907,Ji-zhong-kui,错误不当之处，敬请批评指正,113,