探放4#煤采空区积水补充设计方案64#.doc

施工设计方案
永聚煤业排查治理科【2013】64号

工程名称：探放4#煤采空区积水补充方案
施工单位：_ _
编 制：_ _
审 核：_ _
编写日期：_ _

永聚煤业探放4#煤采空区积水补充措施
审批意见

审批日期： 年 月 日
审批人员签字
探水队
水害防治中心
瓦斯防治中心
机运管理中心
调度室

安监科
地测副总
生产矿长
安全矿长
总工程师

永聚煤业探放4#煤采空区积水补充方案
一、 编制目的及任务
根据我矿8月份采掘计划部署，结合我矿现阶段生产实际情况，要加快对4#采空区积水的放水速度，解除4#采空区积水对6#煤上仓皮带巷掘进时的水害威胁，确保矿井安全生产。截止目前（7.30日统计），探放4#煤采空区积水所施工的3个钻孔累计放水151368.86m³，其中TF-1、TF-2#钻孔放水量为142399.48m³，TF-5#钻孔放水量为8969.38m³，测水压为0.47Mpa。经矿领导和公司领导研究决定，增加一个放水孔，特编制以下补充方案。
二、施工方案
本次探放4#煤采空区积水决定在上一阶段TF-1#、TF-2# 、TF-5#孔放水基础上对IV#采空区域施工探水钻孔。通过TF-1#、TF-2# 、TF-5#孔观测各钻孔压力表读数变化，确定已确定I#采空区IV#之间存在水力联系，最大水压为0.66Mpa，截止7.30日测水压为0.47 Mpa。
三、探放水设计
1、施工地点选择
①施工地点位置
TF-6#钻孔施工地点选择在6#轨道大巷G14#基准点往南10m处TF-1#探水钻场内。
②选择依据
Ⅰ、根据永聚煤业4#煤采掘工程平面图及4#煤采空区积水物探成果图得知，此三处位置（钻孔终孔位置）正好位于4#煤各采空积水区最低处，符合《防治水规定》和探放水设计要求。
Ⅱ、钻孔开口位置处顶板完整，支护完好，有利于施工。
Ⅲ、此三处位置均有利于采空区积水的排放。
2、探水设备及材料
钻机型号：ZDY-1300型液压式坑道钻机，额定功率：22KW；
注浆泵设备：2ZBSB0.48-3.6/5-7.5型注浆泵、QB-260型气动搅拌机、￠25㎜高压注浆管；
钻杆型号及数量：φ50㎜×1500mm/根的钻杆60根；
钻头型号及数量：Φ75㎜、Φ108㎜合金钻头各2个，Φ130㎜扩孔器1个；
压力表：5块（量程0-1.6MPa）；
止水套管：￠108mm×1.0m 50根
注浆材料：水泥（P.O42.5，细度＜0.08㎜）、水玻璃（m=2.6-3.3，浓度40°Be′）
在进行探放水施工前，探水队必须对探放水设备进行检修，发现问题立即处理，并提前做好材料计划，准备好一些易损件及部分配件。
3、单孔设计
本次钻孔设计为仰角孔，在探水地点首先采用Ø108mm合金钻头钻进10.5m，然后退出钻具更换Ø130mm扩孔钻头进行扩孔，扩孔完成后安装Ø108mm止水套管，要求止水套管长度不得小于10 m（进入L5灰岩以上3m），最后退出钻具更换Ø75mm合金钻头钻进至终孔位置。
4、钻孔施工参数（见下表）
探放4#煤采空区积水钻孔设计参数表
位置
孔号
方位
（°）
倾角
（°）
孔深
（m）
孔径（mm）
套管直
径（mm）
套管长度（m）
主要
用途
开孔
终孔
TF-1#钻场
TF-6

130
75
108
10
放水
5、止水套管安装
①套管参数
本次施工采用￠108mm×1.0m型套管，在止水套管口上焊接高压法兰盘（法兰盘与套管同径），在套管端头附近（靠近法兰侧）0.1m处焊接一个￠25mm直通，并在直通上安装高压止水球阀以便钻孔出水后安装压力表测量水压。钻孔施工前，需在孔口管侧安装两台型号为100㎜-16Kg的闸阀，两台闸阀通过￠108mm×200mm短接连接，当钻孔出水时首先断开钻杆，利用靠近孔口管一侧的闸阀卡住钻杆，另外一台闸阀用于出水水量控制。
②安装套管
（1）安装套管前，在钻孔两侧各0.3m处分别施工一根起吊锚杆，以便下套管时拉住套管。
（2）将Φ6.2mm的钢丝绳的一端拴在孔口周围的锚杆上，用钢丝绳将套管拴住，钢丝绳的另一端固定在锚杆上并且由施工人员拉住，防止套管下滑。
（3）下套管时，用管钳将套管丝扣连接牢固，然后将套管推入孔内，若人工向里推不动套管，则在套管口上垫一个木托盘，用钻机夹着钻杆将套管推入孔内。
（4）接套管时，先将孔内的套管用钢丝绳拴住防止滑出孔外，然后再回退钻杆，接上另一根套管，推入孔内，如此往复，直到安装完所有套管。
（5）所有套管安装完成后，把一根长约1.0m、直径4分的注浆胶管插入套管与孔壁间的缝隙中，以便通过胶管向孔内注浆。
③固定套管
（1）套管安装完成后，使用高浓度水泥与麻丝将孔口附近的缝隙封堵严密。
（2）待孔口附近水泥浆凝固后，接好注浆泵压风管、吸浆管、排浆管，准备注浆。开启注浆泵通过注浆管向套管与管壁之间注入双液浆（水泥、玻璃水Pe=3:1），同时注意观察套管内部返浆情况，待浆液从套管内溢出后缓停注浆，等3～5分钟后再次进行注浆，如此反复待水泥浆稳定流出后，停止注浆，要求停止注浆时压力不低于2Mpa。浆液凝固时间不少于48小时。
④打压试验
（1）在孔口管外接通注浆泵将清水注入孔口管，由注浆泵提供压力进行试压，试压压力不得低于3MPa，持续时间均不少于30分钟。整个试压过程排查治理科要全程监督并有详细记录，探水队需派出专人仔细检查套管附近及钻场周围的情况，如发现钻孔周围有渗水、跑水等现象要立即停止打压，重新进行注浆。
（2）打压试验合格后，在套管上安装好闸阀和压力表等装置方可正常钻进；若试验不合格则需要重新进行注浆，直至打压试验合格为止。
五、排水路线
1、现有排水系统
井下中央水仓布置在10#煤层中，井底水仓由主、副仓组成，净宽为2.6m，净断面5.77m2，长度分别为134m、81m，有效容量1240m3。主排水泵选用3台MD280－43×3型耐磨离心式水泵，1台工作，1台备用，1台检修。水泵静扬程129m，沿行人斜井敷设2趟φ219mm×9.5mm无缝钢管，1趟工作，1趟备用。
6#煤轨道大巷现有上次探放4#煤采空区积水时改扩建的排水设备硐室，其水仓有效容积为45m³。安设2台MD155-30×8型离心泵，功率160KW，1台工作，1台备用。沿着6#轨道大巷、6#集中轨道巷、副斜井敷设一趟1200m长的6寸排水管路，直接将采空区积水排放至地面。
10#集中运输巷临时水仓，有效容积60m³，安装2台MD-155-30×4型离心水泵，电机功率90KW,通过6寸排水管路排至10#集中行人巷然后变为8寸排水管，直接排放至井底中央水仓。
10#煤集中行人巷临时水仓，有效容积150m³，现安装3台MD85-45×3型离心水泵，水泵功率55KW，1台工作，1台备用，1台检修。通过4寸排水管排至等候硐室附近，变至8寸排水管，然后排放至井底中央水仓。
2、最大放水量预计
单孔出水量计算公式：q=60c.w.(2gh)1/2
式中：q—单孔出水量，m3/min；
C—流量系数；
W—钻孔断面积，（按孔径φ75mm）m2；
g—重力加速度，m/s2；
h—积水压头高度，m；
则：q=60c.w.(2gh)1/2
=60×0.62×4.416×10-3×(2×9.8×66)1/2 m3/min=5.908m3/min
根据钻孔孔径及已施工的TF-1#、TF-2#、TF-2#钻孔水压数据，正常情况下放水系数为0.4-0.5，预计单孔最大涌水量约为141.8-177.3m3/h。
3、排水方案
①TF-6#钻孔涌水通过一趟4寸排水管路经6#轨道大巷、进风行人斜巷排放至10#集中运输巷临时水仓。
②排水路线
TF-6#钻孔水→4寸排水管→ 6#煤轨道大巷→进风行人斜巷→10#集中运输巷水仓→10#集中行人巷→中央水仓→地面
六、钻机运输及操作注意事项
1、钻探工必须经过学习培训、了解设备的性能。开机前要检查钻机是否平稳牢靠，各部位紧固件有无松动情况，检查变速箱、油箱内的油面高低，不足时应予以补充。检查抱闸的松紧程度是否合适，送水器转动是否灵活，输水胶管是否固定，以防止转动。
2、钻机等设备及物料在运输前必须固定可靠，装车时不得超长、超宽、超高、超重；容易丢失的零件，由专人携带不得装车；斜巷运输时，先检查各类运输设施是否齐全、可靠。严禁多拉多送，严格执行“行人不行车，行车不行人”制度。
3、钻机及其附属设备必须符合煤矿机电要求，各转动、传动部分要有合格的防护罩，施工时严禁将工具和其它物品放在钻机、泵电机护罩上。
4、检查进、排水管路是否畅通，检查施工点附近的巷道支护与顶板等情况是否良好。
5、油管没有全部接好以前不准试转电机。
6、在钻进过程中钻机司机要随时注意观察各压力表的读数变化，根据读数变化及岩石软硬情况适时调整钻进速度，发现异常及时处理。
7、钻探工在接卸钻杆时必须对钻杆进行详细检查，磨损超限及弯曲钻杆禁止使用。
七、钻孔施工安全技术措施
1、开工前生产队组负责清理水沟，保证水流畅通。确保施工现场水流能够顺利进入临时排水点。钻孔施工前，机电部门应检查临时排水点排水设备，保证其能够正常运转。
2、由瓦斯防治中心负责在打钻地点10米范围内安装通信电话和甲烷传感器各一部，并保持监测可靠、联系畅通，另外打钻前施工队要将压风管、防尘水管路接至打钻地点附近，确保正常投入使用。
3、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，避免发生冒顶和片帮事故。施工人员严格执行“敲帮问顶”制度，发现危岩、活石等不安全因素排除后方可继续施工。
4、施工地点要有良好的通风条件，施工人员必须佩带便携式瓦斯报警仪，并使之处于工作状态，悬挂于施工地点正上方，以便随时监测瓦斯浓度，若发现瓦斯异常需立即停止施工切断电源进行处理，并及时汇报矿调度室。
5、钻孔开口定位时，必须严格按照工程技术人员标定的孔位及角度进行施工，严禁擅自改动。孔位允许误差≤50mm，角度允许误差≤1 °。
6、钻探司机每次开机时都要仔细观察四周，只有确保钻杆及卡瓦头上没有任何工具，其他人员都避开时，才能开动钻机。松紧钉丝时，机长要双手离开操作按钮。
7、钻机要由专职钻探人员进行操作。严禁打干钻，开泵送水确认返水后，方可钻进。钻进时操作人员不准离开钻机，并做到“三看”、“两听”、“一及时”。每班钻探工不得少于3人，钻探司机要求衣着整齐、利索，袖口、衣襟要扎紧，防止缠到钻杆上伤人。
8、钻孔施工时，需撤出工作地点所有无关人员，钻探工要密切注意孔内变化情况，发现异常要立即采取措施，防止突水事故发生。
9、施工现场必须有一名瓦斯员跟班，随时检查并掌握瓦斯及其他有毒有害气体的变化情况，如果瓦斯或者其他有害气体超出《规程》规定，必须停止打钻，切断电源，撤出人员，并立即上报矿调度室，采取措施进行处理。
10、钻进过程中，若发现围岩煤体松动、片帮、来压、见水（钻孔内水压、水量突然增大或减少）以及顶钻、钻机压力不稳、瓦斯涌出量增大等现象时，必须立即停止钻进，但不得拔出钻杆，关闭阀门压紧钻杆，并及时测定水量、水压。现场负责人应及时向调度室及相关领导汇报，并派人监测水情，监测水情人员至少每2小时向调度室汇报一次水情，待分析后采取措施进行处理再行施工。如果发现情况危急时，必须立即撤出所有受水害威胁区域人员，现场负责人应迅速组织人员按照避灾路线撤离，同时通知施工地点标高以下受水害威胁人员撤离。
11、钻孔施工时若出现钻孔不返水的情况，施工人员需立即退出钻杆防止卡钻。
12、施工人员要搞好自保和互保工作，每班必须指定专人负责清理施工现场卫生，要求施工现场物料排放整齐有序，安全出口畅通无阻。
13、施工人员必须认真做好施工原始记录，一旦出水必须马上停止施工，准确判断出钻孔出水水量、水压，详细记录钻孔施工参数，并附有钻孔施工人员签字，在施工完毕后24h内报送排查治理科。
14、本方案未尽之处，严格按照《煤矿防治水规定》及三大规程规定执行。
八、避灾路线
探水施工前，探水队及其它作业地点的人员必须熟知避灾路线，并贯彻到井下每一作业人员，如发生水灾事故后，施工人员应快速有序撤离。
探水施工地点避灾路线：
6#轨道大巷探水地点→6#轨道大巷→6#集中轨道巷→副斜井→地面
其他作业地点的避灾路线：
10#煤轨道大巷作业点→10#煤轨道大巷→10#集中行人巷→主斜井→地面
或：10#煤轨道大巷作业点→10#集中运输巷→主斜井→地面
10#回风大巷作业点→10#煤回风大巷→10#集中行人巷-→主斜井→地面
或：10#回风大巷作业点→10#集中回风巷-回风立井-地面
6#煤运输巷作业点（正）→6#轨道回风联巷→6#轨道大巷→6#集中轨道巷→副斜井→地面
6#煤回风大巷作业点→6#轨道回风联巷→6#轨道大巷→6#集中轨道巷→副斜井→地面
6#煤上仓皮带巷→6#轨道回风联巷→6#轨道大巷→6#集中轨道巷→副斜井→地面
九、附图
附图一、探放4#煤采空区积水钻孔布置平面图
附图二、探放4#煤采空区积水钻孔布置剖面图
附图三、止水套管结构示意图
附图四、探放4#煤采空区排水路线图
附图五、6#煤层各施工地点避灾路线图
附图六、10#煤层各施工地点避灾路线图