蔚西四井探放水设计.doc

蔚 西 矿 业 公 司 四 井

5 号 煤 采 空 区 探 放 水 设 计

施工单位： 钻探队

编 制：刘 景 雨

2012.2.27

审 批：
施工队负责人： 年 月 日
通 风： 年 月 日
安 全： 年 月 日
机 电： 年 月 日
生 产： 年 月 日
总 工 程 师： 年 月 日
会审意见：

5号煤采空区探放水设计
一、目的依据
14107探巷上方为5号煤采空区，该采空区内积存有大量积水，对即将施工的14107采面的回采构成极大的威胁。根据煤矿安全规程规定，接近可能积水的老空必须确定探水线进行探放水，所以为消除安全隐患，决定对5号煤采空区积水进行探放水工作。根据水量、水压大小有控制的将水放出，而后方可进行14107地区的采掘作业。
二、概况
（一）水文地质情况
4＃煤层：厚度0.8～5.0m，平均3.85m，结构简单，赋存稳定，厚度变化较小。顶板岩性为灰色泥岩，夹粉砂岩薄层，平均厚度13.0m；底板为灰色泥岩，一般层厚为5.92m左右。
5＃煤层下距4＃煤层13.0m左右，煤层厚度0.8～4.50m，平均3.90m，结构简单，赋存较稳定。顶板岩性为灰色泥岩，夹粉砂岩薄层，含植物化石，平均20.34m；底板为灰色泥岩，一般为13.0m左右。5＃煤煤层整体为西南高、东北低，煤层走向330度，倾角8～15度。
井田内无地表水体，第四系地层中的粘土、亚粘土是良好的隔水层，上覆岩层及煤系本身富水性极弱，煤层基底为寒武系紫色砂叶岩，富水性很弱，属于以大气降水为主的简单类型的裂隙充水矿床。又因基岩裸露，植被稀少，且逆坡受水，降水渗入补给极差。矿井正常涌水量20.0m3/h，最大涌水量40.0m3/h。
（二）、探放水工作面周围地质概述
1、积水范围
5号煤采空区积水线是根据在14107探巷掘进期间发生的顶板淋水现象及5号煤15101、15102、15103采面回采位置而确定，在14107探巷掘进过程中巷道出现顶板淋水且在5号煤出现采空区溢水现象。14107探巷最低标高941.421。5号煤采空区上部积水线采用970等高线，采空区下部积水线采用940等高线。
2、积水量
预计积水量采用公式W=KSM
式中： W—预计积水量（m3）
K—老空区充水系数，一般取0.3~0.5，取0.3。
S—积水区倾斜面积（米2），此处为约为12000m2
M—老空区采高（m），此处取3.5m。
计算得：预计老空区水量12600m3。
3、水头标高
5号煤采空区积水上界线为970等高线，14107探巷最低点底板标高为941米，水头高度为29米。
4、积水水源
积水水源为大部分为原采面生产积水，少量可能有顶板裂隙水。
5、出水量及正常涌水量
5号煤采空区为一个密闭的空间，少量水已由5号煤水泵抽出；在5号煤回采期间预计有少量的断层裂隙水，采空区积水大部分为原生产积水
（三）、探放水巷道要素
14107探巷探放水巷道的方向为31度，该巷道采用梯形木棚支护，规格为2.0×2.2米，棚距0.8米。
（四）、探放水方案、方法选择及依据
5号煤采空区积水采取在下层4号煤巷道中实施探放水作业，该施工地点有一定的水压，水头高度29米，由于采空区面积较大，水量大小有待进一步验证，为保证能彻底的放水，决定采取下行分段放水，把5号煤采空区共计分为两大阶段，共设计5个钻孔。
三、工程施工
（一）、钻孔设计
1、钻孔布置：共分为两个阶段（如下图所示），第一阶段：15103面及煤柱老采面采空区（图1中第一阶段部分），共设计3个钻孔，位置在14107探巷（右拐段）十字叉口向里20米处，1号孔方位180度、倾角23度，深度35米；2号孔方位195度、倾角21度、深度43米，3号孔方位335度、倾角22度、深度45米；第二阶段：设计两个钻孔，在4号煤14107探巷（右拐段）迎头距5号煤采空区10米处， 4号孔方位：35度、平孔、40米，5号孔方位27度、+5度、深度40米。根据探明情况及放水效果确定是否布置进一步的探放水工程。

图1
2、钻孔结构：钻孔以φ108mm开孔，钻进12米后下φ108mm套管，套管自孔口下至孔底，全长10米，用水泥浆封闭止水，凝固48小时后，做达压试验，要求耐压不低于1.5Mpa，耐压时间不少于30分钟。达压试验合格后，终孔φ73mm。
3、排水能力要求
采区水仓安装有水泵4台，单台水泵流量为5.5m3/h，3台为工作水泵，一台为备用水泵，经2寸支管进入主排水管路至矿井水仓。采区水仓周围要加强巷道清理、排水沟疏通工作。
4、采区临时水仓
采区临时水仓位于14107探巷（右巷）中（见图1），水仓采用矿工钢梯形支护、棚距0.8米，水仓容积100 m3 。
四、探放水安全技术措施
1、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。
2、在安装钻机进行探水前，应当符合下列规定：
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；
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；
③在打钻地点或其附近安设专用电话；
④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；
⑤在预计水压大于0.1 MPa的地点探水时，预先固结套管。套管口安装闸阀，套管深度在探放水设计中规定。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；
⑥钻孔内水压大于1.5 MPa时，采用反压和有防喷装置的方法钻进，并制定防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施。
3、在探放水钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或者钻眼中水压、水量突然增大和顶钻等透水征兆时，应当立即停止钻进，但不得拔出钻杆；应当立即向矿井调度室汇报，派人监测水情。发现情况危急，应当立即撤出所有受水威胁区域的人员到安全地点，然后采取安全措施，进行处理。
4、探放老空水前，应当首先分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压。探放水孔应当钻入老空水体，并监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。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。
5、钻孔放水前，应当估计积水量，并根据矿井排水能力和水仓容量，控制放水流量防止淹井；放水时，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。
6、放水时要有计划放水，当积水量很大时，必须另打钻孔，在孔口下6—10米的钢套管，套管上安装水压表和阀门，套管外壁还要用麻缠裹数层，防止漏水，做到有控制的放水：
① 放水前必须估计积水量，并根据矿井排水能力和水仓容量，有控制的放水，避免盲目放水，人为造成水灾事故。
② 正式放水前，要进行放水试验，发现问题及时处理。
③ 可能受水威胁的所有地区，要暂时停止作业，撤出人员。
④ 放水前要清好水仓、水沟，并保证排水设备处于完好状态。
⑤ 放水中要安排有经验的专职人员，经常不断地观测钻孔中的出水情况，测定水量、水压并做好记录。若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告调度。
⑥ 放水时，若发现钻孔中出淤泥，煤岩堵塞钻孔，水量减少，或无水等情况时，要提高警惕，防止被假象所惑，不可轻易做出“无水”或“已放干”的结论。
⑦ 放水过程中，出现钻孔堵水、水量变小等情况时，及时采取措施，将钻孔疏通，保证出水正常，采取措施水仍然变小或不出水，重新钻孔进行放水，直至水流不出为止。
⑧ 放水后若要继续掘进，仍要坚持“边探边掘，不探不掘”的原则。
⑨ 注意检查放水点的瓦斯情况，防止有害气体涌出伤人。
⑩ 任何情况下，严禁用放炮的方法放水。
⑪ 注意掌握水位越高水压越大、水量越多的规律。按照下行分段探放水的经验，把高水位大量积水划分成若干段，由上向下，一段一段地放出老空水。
7、施工前由生产技术科派人现场标定施工位置和方位。施工地点加强支护。
8、钻机稳固：使用液压防爆钻机施工，安装平稳并进行固定，固定方式为用2根φ18mm、长度1800mm的螺纹钢锚杆固将钻机定在巷道底板上，固定前，应将巷道底板清至硬底。
9、套管固定：所下套管必须加焊肋筋，同时孔口设铁卡进行加固，孔口配有高压法兰盘。采用封闭套管，具体操作方法为：在孔口用棉纱及木楔封堵套管与孔壁间隙，并在套管上设导浆管。最后将套管下入钻孔内，向孔内压入0.5:1的水泥浆，充满于钻孔与套管之间，直至导浆管返出浓浆为止，从而将套管封闭固结，否则重封。要求凝固时间48小时以上，并做耐压试验。耐压不低于1.5Mpa，稳定半小时，否则重新封闭，并做好记录。
10、套管安装完毕后，应同时安装好孔口安全放水阀门，终孔后，孔口安装相匹配的阀门和压力表，以控制放水量，观测老空区水压情况，并用于核实放水效果。阀门要求耐压不低于1MPa。套管及放水闸阀的耐压试验必须由生产技术部地质专业人员现场验收，签字备查。
11、钻进时操作人员不准离开钻机，并做到“三看”、“二听”、“一及时”。即看操作（挡位）把手振动、给进压力和进尺速度，看泵压表及回水情况，看皮带及水接头情况；听机器运转声，听孔内振动声；发现异常及时处理。
12、准确丈量下入孔内钻具及机上余尺，正确计算钻孔深度，并及时校正钻孔方位、倾角，取芯钻进时，回次钻程不得超过岩芯管长度。需要站在钻机上丈量余尺时，应停止钻进，以免钻杆回转伤人。
13、严格执行钻具检查制度，对钻杆接头、丝扣磨损、弯曲度等情况认真检查，对质量不好的钻杆严禁使用。
14、钻进过程中如发生机械故障或突然停电，应立即拉开动力开关，用人力将钻具提到安全孔段，以免埋钻。
15、施工劳动组织
钻孔由钻探队负责钻探施工，每班由一名负责人负责协调组织施工。参加施工人员必须穿戴整齐，扎紧袖口裤腿，以防钻杆缠住伤人。施工过程中，每台班不少于三人。
16、加强探水地点的支护工作，钻场及其前后10米范围内的巷道支护必须牢固可靠。
17、需清挖好沿途排水沟，保证打钻时用水和打透老空排水管合茬之前的钻孔出水量能及时排出。钻孔施工过程中，安装好孔口管后，应立即安装好孔口安全阀门（耐压1.5MPa），钻具从阀门进入孔内进行钻进，钻进过程中，应将阀门开至最大位置，上下钻具过程中，应小心，防止碰坏阀门，每次提钻前后，都要检查阀门启闭情况，保证阀门良好，如发现阀门损坏，立即停止钻进，更换阀门。
18、严格现场交接班制度，交接班时必须将本班进尺、钻孔深度、钻探设备运行状况及存在问题进行交接。每班开工前，必须检查巷顶及两帮的支护情况，发现问题及时处理。
19、以及有顶钻等异状时，必须停止钻进，但不得随意起拔钻具，必须及时将钻具固定，现场施工负责人立即向调度室汇报，并派人监测水情。如果发现水量过大，水压过高情况危急时，必须立即撤出所有受水威胁地点的人员，然后采取措施进行处理。
20、钻孔施工过程中，施工地点必须保持有足够的风速及风量，停风必须撤人。并在施工地点悬挂便携式瓦斯报警仪检查瓦斯浓度，当瓦斯浓度超过1.0%时，停止使钻进，瓦斯浓度超过1.5%，迎头停止施工，切断电源，撤人。探放水过程中必须由瓦检员在现场值班，检查空气成分，如果瓦斯或其他有害气体浓度超限，必须立即停止钻进，切断电源，关闭孔口阀门，并向矿调度室汇报。必要时撤出人员，进行处理。
21、钻探动力设备必须与风机实现风电闭锁、瓦斯电闭锁，机电设备检修应通知专职机电工检修，检修时必须切断电源，切断电源的开关必须悬挂停电作业牌或有人看管。
22、避水路线: 探水地点→14107探巷→三联巷→西北进风巷→轨道大巷→副井。
避火路线：探水地点→14107探巷→三联巷→西北进风巷→轨道大巷→副井。
23、施工钻孔时必须确保打透老空积水并进行放水，根据放水水量情况确定是否再布置放水钻孔。
24、其它未尽事宜，执行《煤矿安全规程》及有关的安全技术管理规定。
25、 所有施工及安全措施应传达至每个施工人员，并认真贯彻执行。
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