二水平轨道大巷探放水设计及施工安全技术措施.docx

附件三：
二水平轨道大巷探放水设计及施工安全技术措施
一、地质构造
该块段总体为单斜状,根据相邻轨道延伸巷实际揭露资料和三维地质资料，该段地质条件相对简单。轨道大巷掘进过程中,平均坡度-16°对巷道掘进无大的影响.
二、工作面概况
二水平轨道大巷在点(点X：36414380.6，Y：4362685。3)开口，以0°坡施工40m车场，车场已形成，下一步以16°下坡掘进，施工方位角180°掘进366m.二水平轨道大巷断面为矩形，其断面尺寸为:宽×高=4。4×3。7m
煤层产状：总体为东高西底之势，属较稳定煤层.
三、水文地质
巷道所经区域为向西南倾斜的单斜构造，地层倾角约10—14°，据三维地震资料显示,掘进区域内无5m以上断层及明显的褶曲构造,但局部可能会有小型断层存在。地层倾角也会有波状起伏变化，对掘进影响不大。
区域水文地质：16#煤层直接充水含水层为顶板石炭系太原组（C2t）砂岩含水层，单位涌水量0。0021-0.0126 L/s·m＜0。01L/s·m，渗透系数0.0080～0。0227m/d，富水性较弱,径流条件差，补给有限。附近区域该含水层厚度38。68m，16#煤层之上泥岩、煤层砂质泥岩组成的隔水层厚度11。03-14.45m，对16#煤层的采掘影响不大。但遇到断层时,由于受断层破碎带的影响，会发生顶板淋水、涌水情况。同时,16＃煤层底板砂岩成分比例较高,且裂隙发育，底板隔水层厚度3。13m,受采动影响（经验数据5m)可能会导致底板砂岩裂隙水涌水.间接充水含水层为底板奥灰岩溶水，该区域奥灰水位1045。17m，根据底板安全隔水层厚度计算公式 经计算安全隔水层厚度t=2.7m，奥灰顶界面距16＃煤层底板间距为48.6m，在底板完好的情况下对巷道掘进影响不大。但棋盘井地区神华蒙西煤矿曾发生奥灰水沿16煤底板砂岩裂隙导升的现象，因此，掘进期间需加强底板超前探放水.
四、防治水措施
1、物探排查
掘进前已采用物探方法查清巷道前方构造发育程度及充水情况。
2、探放水工作
坚持“有掘必探、先探后掘”的掘进施工原则,对该巷道进行超前探放水,严格按照探放水设计进行施工.
3、排水设备及排水路线
掘进过程中在掘进头配备水泵，且有同等能力备用水泵，随巷道掘进铺设相应管径及趟数的排水管路。
掘进工作面→二水平轨道大巷→二水平车场→中央水泵房→副斜井→地面
五、探水的目的及原则
1、探水的目的：探水系指采矿过程中用超前勘探的方法，探明采掘工作面、顶板、侧帮和前方的含水构造及陷落柱充水含水层、积水老窑等，含水体系的具体空间位置和产状等，其目的是为有效地防止矿井水害做好必要的准备.
2、探放水的原则：
掘进工作面必须执行“有掘必探、先探后掘"的原则，《煤矿安全规程》第317条规定,遇到下列情况必须探水：
(1）接近水淹的井巷、老窑或小窑时;
(2)接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时；
(3）打开隔离煤柱放水时；
(4)接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时;
(5）接近有出水可能的地质钻孔时;
（6)接近水文地质条件不清的区域时；
(7）接近有积水的灌浆区时;
（8)接近其他可能突水的地区时。
五、巷道布置及探放水设计说明
二水平轨道大巷设计长度406m,在点(点X:36414380。6，Y：4362685。3）开口,以0°坡施工40m车场，然后以16°下坡沿煤层顶板掘进施工方位角180°，掘进366m.
(一）、支护方式(巷道掘宽×高：4。4米×3。7米）
依据设计该巷道永久支护为锚网索喷支护,具体为顶板布置9根锚杆，一根锚索.锚杆间排距为900mm×900mm，垂直于顶板布置.顶板锚杆规格为φ18×2000mm左旋螺纹钢锚杆；树脂锚固剂规格为MSCKφ23×350mm。铁托板规格为120mm×120mm×6mm（厚度）。巷道顶板铺设金属网，网片采用φ6mm钢筋电焊而成，网片尺寸为1000mm×2000mm，网格100mm×100mm，网片搭接长度为100mm；顶板及两帮每孔充填2根锚固剂。锚索规格：φ15。24mm，L=6300mm，锚索采用单排居中布置（两排锚杆中间），排距2700mm，充填4根锚固剂，树脂锚固剂规格为MSCKφ23×500mm，托盘型号为300mm×300mm×12mm钢板，托盘钻孔φ20mm。
（二）探放水设计
二水平轨道大巷设计全部依据《煤矿防治水规定》的要求编制。
1、探水钻场布置
二水平轨道大巷沿掘进方向每隔80米在巷道进行一次探放水.钻场利用巷道布置，钻场处加强支护,并在附近安装专用固定电话。
2、探放水钻孔设计
(1）超前距的确定
根据（煤矿防治水规定)要求，确定超前距为20米。
（2）钻孔数量
钻孔数量根据钻探目的、水情水害掌握情况及物探结果等综合因素确定,可根据实际情况适当增加钻孔数量、调整钻孔位置，原则上查清水情即可，但不得少于3个。
（3）钻孔的布置方式
二水平轨道大巷探放水钻孔设计3个钻孔,分别为沿掘进工作面正前方、左右侧俩个方向的2个钻孔.
①正前方探水钻孔（1#孔）
距底板距离：1.5m
距巷道两帮距离：2。2m
钻孔直径: 65mm
钻孔深度：100m
方位角：180°
倾角:-16°(与巷道底板平行)
②右前方钻孔(2＃孔)
距底板距离：1。5m
距巷道右帮距离：1m
钻孔直径：65mm
钻孔深度：105m
方位角：169°（与巷道呈11°夹角）
倾角:—16°（与巷道底板平行)
右前方探深：105＊cos11°＝103m
帮距：105＊sin11°=20m
③左前方钻孔（3＃孔）
距底板距离:1。5m
距巷道左帮距离:1m
钻孔直径：65mm
钻孔深度：105m
方位角:191°（与巷道呈11°夹角）
倾角：—16°(与巷道底板平行)
右前方探深：105＊cos11°＝103m
帮距：105＊sin11°=20m
附探放水钻孔布置示意图.
（4)允许掘进距离
根据计算允许掘进距离为80m。
（5）根据《煤矿防治水规定》第99条规定,水压为小于1。0Mpa的，止水套管长度选取10m.在套管固定后进行耐压试验，压力不低于2.0Mpa,时间不低于30分钟.试验成功后方可扫孔钻进,否则不得钻进施工。
(6)探水设备
打钻选用型号为ZYJ—400/270型矿用钻机，钻杆φ42mm×1m，钻头为φ65mm的合金钢钻头.
六、施工工序
1)使用φ65mm的钻头开孔，钻进6。5m，将孔内的煤岩冲洗干净；再使用φ108mm的钻头进行扩孔，扩孔至6.5m。
2）将φ89mm无缝钢管端头至端尾1。5m处的外壁用麻和海带丝包裹后，塞入钻孔内.止水套管外壁周围与孔壁之间用麻和海带捣实封闭，止水套管外露200mm,端部与3.5寸法兰盘连接.
3）待孔口封闭凝固后，装上闷盖向孔内注入水灰比为1:1的水泥浆,直至水泥浆自孔底返出管外;或者使用封孔剂固结孔口装置。
4)待8小时后,水泥浆基本凝固后（若使用封孔剂则等待封孔剂凝固后），用φ65mm的钻头进行扫孔,扫孔6。5m。进行清水耐压试验,试验压力不小于2Mpa，且持续时间不少于30min。若止水套管无松动、管外无返水，则止水套管固管成功.
5)在打压成功的钻孔内进行探放水作业。
6)完成一个钻孔的探放水作业后，下一个钻孔的作业必须严格按照以上顺序进行.
7）先施工1#孔，根据探放水效果依次施工2＃、3＃孔。
七、验收标准：
采用现场验收,钻孔施工至设计深度后，由施工队通知防治水人员、测量人员、安检人员及瓦检人员。待以上人员全部到现场后，由安检、瓦检人员根据现场情况确定是否符合退钻条件,达到安全条件后方可退钻。由测量人员测量实际孔深，施工队出具探放水验收记录，现场验收人员在验收栏签字。
八、探放水注意事项和技术要求
1、要对钻场前后20m周围的巷道进行加强支护，确保巷道无空顶、帮现象,保证钻探人员的人身安全。
2、钻孔施工受调度室统一调度,发现异常情况及时通知调度室，施工现场设电话一部，随时和调度室联系,为保证电话畅通,每班在开工前，先和调度室通一次话，保证电话的畅通.
3、探钻期间,严禁随意切断钻机电源，加强机电检查,杜绝失爆现象的发生，机电系统保证排水为双电源,同时加强中央水泵房的检修,确保中央水泵房水泵的完好。
九、安全技术措施
1、探水钻入井前严格按照机电设备标准进行检查，试运转后在入井安装使用。使用时严格按照操作规程进行操作，保证钻机牢固，不移位；
2、在进行施工钻孔前，必须完善探水地点的排水设施；
3、钻孔施工前，检查排水管路、排水泵、供电系统等是否正常；
4、机电部要加强供电系统的管理，严禁停电事故的发生。
5、每班必须配备熟练的水泵司机值班，并严格执行交接班，保证钻孔出水后水泵及时排放；
6、施工现场必须配备“瓦斯”监测便携仪一台，有专人看管检测瓦斯浓度,如瓦斯浓度超限立即查明原因并处理；
7、探放水期间，由探放水小组统一平衡解决探放水期间出现的各种问题；
8、在探水钻钻进时，发现煤层松软、片帮、来压或钻眼孔内水压、水量突然增大和钻孔透水等透水征兆时,应立即停止钻进，但不得拔出钻杆；
9、当发生灾害事故时,所有人员要保持头脑清醒，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。
10、矿井透水预兆
（1）发潮:煤本身是不透水的矿物体，但当受到一定压力水的作用,仍会有部分的水分浸到煤体里去。因此,当采掘工作面临近积水区时,就会发现局部的或大面积的发潮现象，这种发潮现象并不完全是由于接近水区的缘故,遇到底板岩层为透水岩层时，也常使煤体有发潮现象.
（2）发汗：当工作面接近积水区时,因水压的作用,通过煤的层理、节理、水就透过煤壁并聚成水球现象，看起来就像人出汗一样。
（3)流水或滴水：这种现象是发汗进一步发展的结果，证明工作地点与积水区的距离越来越近了，也证明隔水煤墙越来越软,隔水性越来越差，抗压能力越来越小，总体情况越来越严重.这时必须百倍警惕,采取措施加紧处理。
（4)挂红：这种现象往往是流水现象出现后产生的.这种现象说明水内含有铁的氧化物,或硫铁矿物等，出现“挂红"一般认为是接近老空积水的象征。
（5)空气变冷：工作面接近大量积水区以后,影响工作面气温降低，感到发冷。
(6)硫化氢气味加大：硫化氢气体也是老空区的产物。因此,当工作面接近老空区时,有时可嗅到硫化氢的气味。
（7）水叫：一般有两种声音：一种是：“嘶嘶”的声音,这种声音,很象低沉的雷鸣声或不开锅的声音，这是因为水位有了变动或受滚动岩石撞击影响的结果。
（8）钻孔底发软或出水：用探水钻或用掘进风钻探钎探水时，如发现钻孔底发软，钻屑发潮，就说明快到积水区,如继续钻就有出水的可能.
11、掘进工作面的作业人员需配备雨衣,保证作业人员在淋水较大的情况下能正常工作.
12、架设钻机前应加强钻孔附近的巷道支护，并且要确保钻机架设牢固,防止冒顶伤人。
13、打孔前要检查排水设备是否齐全、性能是否完好，排水能力是否满足要求，排水管路是否畅通，探水钻孔位于巷道低洼处时,必须配备与探放水量相适应的排水设备；同时，通风部门要做好预防巷道有害气体涌出的措施。
14、在超前探测工作进行前，必须对受灾害威胁的人员进行培训，熟悉避灾路线图，施工作业地点必须配备通讯设施，并且测量和探水人员必须亲临现场,依据设计，确定主要探水孔的位置、方位、角度、深度以及钻孔数目。
15、为预防气体异常,每班必须有瓦斯检查员在现场值班，随时检查空气成分,施工作业前瓦斯检查员必须检查作业范围20m内的瓦斯浓度，当瓦斯浓度〈1.0％时，方可开工。
16、探水钻进之前，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。
17、钻进时，若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后,向调度室汇报，采取措施.
18、钻孔过程中发现煤壁有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时，及时通知调度撤离现场.
19、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，控制放水孔的流量或调整排水能力，并清理水仓、水沟等。
20、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。
21、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。
22、措施未列入部分,严格按《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》中有关规定执行.
十、通风及瓦斯检查制度
1、探放水通风
巷道施工过程中，采用压入式通风，局部通风机安装在轨道大巷新鲜风流中,然后将新鲜风压入工作面迎头，巷道的回风风速不得低于0。25m/s。在打钻时，探水钻工需将风筒延伸到工作面距迎头5。0m处。在打钻过程中不得停风,并有可靠的风电闭锁置，特殊情况停风时，必须按规定撤出施工地点所有人员.
2、瓦斯检查制度
在探放水过程中，必须配备便携式瓦斯检测仪一台，以便随时检查瓦斯浓度.瓦斯监测探头CH4、CO吊挂距工作面5。0m。瓦斯检查员在探放水前对工作面迎头进行瓦斯检测，在打钻过程中也要进行瓦斯检查，如瓦斯浓度达到1％时，必须停止钻进，工作面所有设备断电，进行排放瓦斯，探水过程中只有在瓦斯不超限的前提下方可钻进.
十一、安全管理
1、 钻机安装不牢固，安装不符合要求。
2 、钻场布置不合理.
3 、钻眼不按设计要求设置。
4 、钻孔位置、方位、角度及钻孔深度不符合要求.
5、孔口管固定不牢固.
6、止水套管长度不符合要求。
7、不按照规定的眼位施工。
8、顶板离层、片帮。
9、钻机管路不通畅进行打眼。
10、有害气体超限.
11、未加强钻机附近巷道支护。
12、巷道低洼处未设好水仓及排水设施。
13、未做好钻孔深度记录。
14、钻进中发现有害气体喷出时,未停止钻进,切断电源,未将人员撤到有新鲜风流的地点。
15、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,以及有顶钻现象时，未及时采取措施处理。
16、钻孔水压过大或喷高压水时未采取措施处理。
17、通讯设施不畅通。
18、探水作业前排水系统不畅通.
19、探水作业人员不熟悉措施内容及避灾路线.
20、有出水征兆时未及时撤出人员，查明原因.
管理标准及预防措施：
1、钻机严格设计安装，钻机安装牢固可靠各项功能完好.
2、钻场严格按照设计要求布置,钻孔间、排距符合要求。
3、钻眼按设计要求布置。
4、钻孔位置、方位、角度及钻孔深度符合规程规定，打眼前探水技术 人员标号眼位。
5、孔口管固定按规程要求固定，固定牢固可靠，不渗漏水。
6、止水套管长度不低于设计值。
7、严格按标定的眼位施工。
8、施工作业前检查好作业地点顶帮情况,严格执行敲帮问顶制度。
9、施工作业前检查好钻机管路是否畅通，否则不得开机打眼.
10、瓦检员实时检测作业地点有害气体浓度，有害气体浓度超《安全规程》规定严禁作业.
11、加强钻场附近10m内巷道支护。
12、巷道低洼处排水设施,排水系统完好。
13、在靠切眼侧低洼处设好防水坝防水墙.
14、现场作业人员做好钻孔深度记录，测量一次钻杆并核实孔深.
15、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，立即汇报调度室，采取措施处理。
16、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现象时，必须停止钻进，记录其孔深，并同时将钻杆固定，但不得取出钻杆,要立即向矿调度室报告，及时采取措施,进行处理。
17、施工现场必须设电话一部,随时与调度保持联系,电话不通，不准开钻专业.
18、探水作业前,设好排水管路、水泵,保证排水系统畅通.
19、探水作业前做好专业人员对规程措施的学习培训，熟知避灾路线。
20、有出水征兆时及时撤出作业人员，及时汇报调度，查明原因后方可继续进行作业。
十二、避灾路线
若施工地点发生水、火、瓦斯、煤尘、顶板灾害时,施工人员应按如下路线进行撤离，所有施工人员应熟悉各种灾害的避灾路线。
二水平轨道大巷掘进工作面→二水平车场→副斜井→地面
避灾原则:头脑清醒,想清路线，听从指挥，做好自救互救工作，有序撤退,并及时向值班人员和调度室汇报。
附图：1、二水平轨道大巷探放水布置示意图2、避灾路线图