井底车场探放水设计及安全措施.doc

山西通洲集团安达煤业有限公司
副斜井井底车场探放水设计
及安全措施

安达矿项目部

十月十四日

中十冶项目部会审表
施工队长意见：

署名： 年 月 日
机运副经理意见：

署名： 年 月 日
一通三防副经理意见：

署名： 年 月 日
安全副经理意见：

署名： 年 月 日
生产副经理意见：

署名： 年 月 日
总 工 程 师 意 见：

署名： 年 月 日
项目部副经理意见：

署名： 年 月 日
施工总负责人意见：

署名： 年 月 日
监 理 审 签 表

监理意见：

署名： 年 月 日
安 达 矿 审 签 表
探防水队队长意见：

署名： 年 月 日
防治水科科长意见：

署名： 年 月 日
通风科长（兼矿长助理）意见：

署名： 年 月 日
机电矿长意见：

署名： 年 月 日
生产矿长意见：

署名： 年 月 日
安全指挥中心主任意见：

署名： 年 月 日
技术矿长意见：

署名： 年 月 日
安全矿长意见：

署名： 年 月 日
总工程师意见：

署名： 年 月 日
矿长意见：

署名： 年 月 日
会 审 记 录
名称
《副斜井井底车场探放水设计及安全措施》

主持人

记录人

会审时间

会审
地点

施工
单位

会审意见：

会审人员：

发 放 登 记 表
班次
内 容
参与培训学员签字
一班

学习
时间
2023年 月 日

时 分

地点

主持人

二班

学习
时间
2023年 月 日

时 分

地点

主持人

三班
学习
时间
2023年 月 日

时 分

地点

主持人

措 施 名 称
副斜井井底车场探放水设计及安全措施
单 位
份数
时间
领取人签字

2023年 月 日

2023年 月 日

2023年 月 日

2023年 月 日

2023年 月 日

2023年 月 日

2023年 月 日

2023年 月 日

2023年 月 日

目 录

副斜井井底车场探放水设计及安全措施 - 7 -
钻探目的 - 7 -
概况 - 8 -
地质构造 - 8 -
水文地质 - 8 -
钻孔设计 - 9 -
钻机概述 - 10 -
钻机机构和工作原理 - 10 -
钻机的运送 - 13 -
钻机的安装 - 14 -
安全操作 - 14 -
钻探前的准备工作 - 14 -
安装钻机探水前，必须遵守下列规定 - 15 -
设备选型及钻进方式 - 15 -
注浆安全技术规定 - 16 -
排水系统 - 16 -
安全技术措施 - 17 -
发生水灾事故时避灾路线 - 18 -
特殊情况安全措施 - 18 -
探放水管理制度 - 19 -
附件1：副斜井井底车场按倾角探放水钻孔布置图 - 20 -
附件2：副斜井井底车场避灾线路图 - 21 -

副斜井井底车场探放水设计及安全措施

钻探目的
为防止水患事故的发生，保证矿井安全生产，坚持“预治预报，有疑必探，有掘必探，先探后掘，先治后采，有水必放”的探放水原则，避免水害事故的发生，特制定本探水设计及措施。
概况
副斜井井底车场开砌工作面开口于副斜井井底，（坐标x=4069558.292,y=19609883.965,z=+1070），按方位335°，坡度0°，掘进60 m后变向，按方位40°，坡度0°，掘进46 m与集中轨道巷贯通,总长106m，巷道标高+1070m。
重要服务于矿井的运送、通风、行人及敷设管线等。
地质构造
本区为一走向近南北，倾向SE的单斜构造，地层倾角7°—13°区内断层不发育，只在井田东北边境有一落差15m的断层，局部也许有陷落柱未发现岩浆岩，构造属简朴类型。
水文地质
1、根据井田地质报告提供的含水层，自上而下依次：
（1）第四系松散层孔隙裂隙潜水含水层（Q）
第四系全新统Q4及上更新统Q3，分布于沟谷地带，岩性为砂质粘土和砂砾石，厚度变化大，层位不隐，渗水性、透水性均好，水位埋藏浅，与地表水水力联系密切，为地下水较丰富的孔隙裂隙潜水含水层。
（2）上石盒子组中部K12砂岩，裂隙含水层。
本组具多层水砂岩，且不稳定，重要含水层K12灰绿色、浅黄色砂岩，平均厚度7.32m，详查勘探区73号孔涌水量0.12L/S，水头高出地面10.02m，静止水位1532.24m广泛分布，该层在区内多余露于山梁、山脊，其补给来源为大气降水，区内泉水流量0.24——0.42L/S，为弱中档裂隙含水层。
（3）上石盒子组中部K10砂岩裂隙含水层
该层含水层较稳定，岩性黄绿色、灰绿色。钻进消耗量达5.5m3/h泉水流量0.22L/s，该层为较弱裂隙含水层。
（4）下石盒子K9、K8砂岩裂隙含水层
砂岩含水层位于1.2号煤以上，为煤层直接充水含水层。岩性为灰白色、灰绿色黄绿色厚层状石英长石砂岩，多为钙质胶结，裂隙稍发育，为弱富水性裂隙含水层。
（5）太原石灰岩（K4、K3、K2）岩溶裂隙含水层
K4、K3稳定性差，裂隙不发育，弱富水性。K2为9+10号煤层直接充水含水层，也是太原组的重要含水层。石灰岩裂隙稍发育。2052钻孔抽水实验，单位涌水量0.00051L/s.m。为弱富水性溶隙含水层。
（6）中奥陶统石灰岩岩溶裂隙含水层
1）峰峰组上段块状石灰岩含水层。是本区煤系地层下伏的重要含水层，对下组煤的开采也许成为威胁。井田东领钻孔抽水实验，单位涌水量0.00029L/s.m，水位标高1020.51 m，为弱一中档容隙含水层。
2）上马家沟组上段块状石灰岩含水层。岩性为石灰岩或泥质岩，裂隙发育，钻进消耗量明显增大，上马家沟也许成为本区岩溶发育的含水层。
2、隔水层重要有：
2号煤以上各砂岩含水层。含水性不强，为厚度大的粉砂岩、泥岩，各砂岩含水层不发生水力联系。
2号煤至K4石灰岩之间隔水层。由致密的粉砂岩、泥岩组成，具有良好的隔水性能。
峰峰组下段泥灰岩、石膏层隔水层。以石膏为主，多与泥灰岩交织，为相对隔水层。
11号煤至02含水层之间隔水层。由致密的铝土泥岩、粉砂岩、泥岩、石英砂岩组成，具有良好的隔水性能。
钻孔设计
1、钻孔设计长度60米，允许掘进距离为30米，超前距离为30米。
2、孔位布置：扇型布置
一号钻孔：从迎头巷中底板向上0.6米开孔，与副斜井掘进方向相同，沿335°的方位，按0°钻孔。
二号钻孔：从一号钻孔开孔位置水平向左1.0米开孔，沿316°30′的方位，按0°钻孔。
三号钻孔：从一号钻孔开孔位置水平向右1.0米开孔，沿353°30′的方位，按0°钻孔。
套管开孔直径：89mm
套管直径：70mm
套管长度：5m
钻孔直径：50mm
预计设计钻孔水压1.25Mpa
设计止水套管长度为5m，壁厚不低于5mm，外壁加焊三道钢筋制作的肋骨从低部螺旋绕式至顶部，孔口焊接高压法兰盘，并配备中压闸阀、压力表、泄水短管。钻进6m米后下5m套管，然后注浆固管，凝固后，方可进行打探水眼。

钻机概述
钻机型号为2DY650（MK—3）型，煤矿用全液压坑道钻机具有结构合理、技术先进、操作简便、安全可靠、便于搬运等特点，是煤矿井下钻孔施工的高效设备。该产品采用分组式布局，整机由主机、泵站、操纵台三大部分组成。各部分之间用软胶管相连，以便在井下不同场地灵活摆布，在运送条件很差时，主机还可进一步解体。
钻机机构和工作原理
1、钻机结构
①主机
主机由回转器、结进装置、夹持器及机架组成。
回转器由摆红液压马达、变带箱和液压马达带动花键轴上的双联齿轮，变换双轮齿轮与主轴上齿轮的啮合位置，主轴可获得两级转速范围。主轴采用空心结构，钻杆可从中通过，钻杆的长度不受钻机给进行程的限制。
回转器安装在给进装置的拖板上，借助单油缸的直推作用，沿机身导轨往复移动。
液压卡盘由卡盘体、活塞、卡瓦座、卡瓦组、推力轴承、碟形弹簧组、卡盘罩及圆螺母等组成。卡盘体与变速箱体用螺栓联为一体，卡盘采用碟形弹簧夹紧、油压松开的常闭式结构。其作用原理为：当压力油进入卡盘体时，活塞推动卡瓦座压缩碟形弹簧组，同时卡瓦组在卡瓦座梯形槽的作用下沿斜面径向外移，松开钻杆；回油时，受压的碟开弹簧组推动卡瓦座使卡瓦组沿斜面径向内移，夹紧钻杆。
注意：这种结构的卡盘由于受回油阻力和零件之间摩擦力的影响，卡瓦在夹紧时有滞后现象，而在松开时又特别灵活，请操作者在操作时一定要注意。
②给进装置
给进装置由机身给进油缸及拖板等部件组成。机身用槽钢焊接成矩形壳体，上方有导轨，油缸装在壳体中央，油缸的尾座与壳体端部相连，活塞杆通过铰支座与拖板相连，拖板与导轨采用槽式相连，活塞杆的伸缩带动拖板沿机身导轨往复移动。拖板与回转器之间采用合箱式结构，一边用销轴穿在一起，一边用铰接螺栓把回转器紧压在拖板上，松开铰接螺母，回转器可翻向销轴一侧，让开孔口，通过粗径钻具。给进装置用锁紧轴瓦固定在机架的前、后横梁上。
③夹持器
采用复合式液压夹持器，采用蝶形弹簧夹紧，油压松开的常闭式结构。夹持器固定在给进装置机身的前端，用于夹持孔内钻具，还可配合回转器实现机械拧卸钻杆。夹持器卡瓦装在卡瓦座上，靠上下两根销杆限制卡瓦的退出。圆周方向靠卡瓦座上的一对平键固定。将两根销杆抽出，卡瓦就可以取出，夹持器通孔即可通过粗径钻具。
④机架
机架用于安装钻机及调整钻孔倾角，改变前、后横梁在立柱和撑杆上的位置，可以调整机身的倾角，以适应钻进不同倾角钻孔的规定。
⑤泵站
泵站是钻机的动力源。由防爆电动机、变量液压泵、油箱及各种保护装置组成。电动机通过联轴器驱动变量液压泵给液压系统供压力油。调节液压泵上的手轮。可改变液压泵排量，实现主机回转和给进速度的无级调整。油箱是容纳液压的容器，为保证系统正常工作，油条设立了多种保护装置。如：吸油滤油器、回油滤油器、空气滤清器、冷却器、磁铁、油温表油位指示表。
⑥操作台
操作台是钻机的控制装置。由各种控制阀、压力表、管件及框架等组成。操纵台设有马达回转、给进起拔、起下钻转换、截止阀四个操作手把，增压、背压、调压三个调节手轮，系统压力、给进压力、超拔压力、回油压力表等。控制阀均安装在操纵台的框架内，接头排列整齐，并用指示牌标明连接位置。没管采用A型扣压式高压胶管，密封可靠，装拆方便。操纵台面板标有各手把的操作方法。
2、液压系统工作原理
钻机采用回转和给进并联供油的单泵开式液压系统，其工作原理如下：电动机启动后，变量液压泵经吸油波油器从油箱汲入低压油，输出的高压油进入操纵台的三位六通手动换向阀。换向阀由两联组成，左联阀控制液压马达的正转、反转和停止；右联阀控制给进油缸的前进、后退及停止。两联阀都处在中间位置时液压泵卸荷，马达和油缸处在浮动状态，回油经回油滤油器回到油箱。右联阀与手动换向阀联合控制液压卡盘、液压夹持器的夹紧、松开及同时卡紧。
为了防止系统过载，工作压力由多路换向阀内设的安全阀限定，其值由压力表来监视，调定压力为15Mpa，使用中不超调。
在马达回路中串联一个单向节流阀，可以在马达转时人为地提高系统压力，克服单泵系统在回转转矩较小时，给进压力局限性的缺陷。
在给进油缸回路中串联一个单向节流阀和一个节流阀，以调节给进压力、速度及背压，给进压力和大小由压力表指示。
通过起下钻换向阀可改变给进油缸与液压卡盘和液压夹持器的联动方式。起、下钻进，先将起下钻转换手把置于相应的位置，然后只需操作给进起拔手把即可完毕起钻或下钻，卡盘、夹持器处在一松夹或同进夹紧等状态。
钻机的运送
1、钻机要使用专制的平盘车运至作业地点，钻机在车盘上必须使用铁丝或倒链捆绑结实，不准超长、超高，拆下的螺钉等零件，要用有盖的箱子装好，易于丢失的零件要由钻工自带，不得装车。
2、在拆卸搬运时，设备的气孔、油眼必须堵严，各连接螺栓、螺母、轴座、销子等应装回原处，拆卸部件时必须使用专用工具，不得使用锤子敲打。
3、提高时人员要躲在规避所内，严禁主斜井内有人行走；要与司机联系好，要缓慢匀速下放，不得速度过快。
4、井下搬卸时，钻机要用绳子或铁丝捆牢，用倒链拉起，然后将平盘车推出，轻轻放下，要有专人统一指挥，行动一致。搬运时严禁下方有人。
5、安装时要摆正钻机架，先将钻机稳固在底梁木上，紧固好螺栓，然后安设在地锚上固定牢固。
6、安装探水设备前必须把主斜井内的耙装机耙斗移出迎头，并切断耙装机所有电源，保证探水设备正常运送及安装。
钻机的安装
1、钻机运到之前，先准备好场地，根据钻孔倾角，所用钻杆长度，岩心管长度进行挑顶、起底或扩帮。
2、先稳装主机，再将操纵台、泵站摆放在便于操作，又利于安全的位置。
3、管路连接。
4、泵站与操纵台之间。
5、操纵台与主机之间。
6、六机与泵站之间。
7、安全警示。①系统压力不得超调；②压力油管不得在漏油、渗油下工作；③渗漏油应及时掩埋解决；④高压胶管具有阻燃搞静电性能，不得随意更换；⑤接头连接应可靠，防止钻机工作时出现伤人事故。
安全操作
1、钻机使用前的准备工作
使用前有关人员要认真学习《ZDY650（MK—3）型坑道钻机使用说明书》掌握钻机性能结构及操作方法。
2、下井前在地面进行试运转
3、钻机作业工序
4、钻机保养与维护
钻探前的准备工作
1、探放水工必须具有钻探技术基本知识，或经专门技术培训，通过考核，并有合格证，方许上岗操作。
2、探放水作业人员必须熟知防止灾害的措施和井下避灾路线。
3、施工前必须了解探放水设计的目的、任务、施工方法与质量规定，认真学习安全措施。
4、钻机下井前机电科必须认真检查维修，保证钻机完好运转正常，作业时机电科必须派钻机维修工跟班作业。
5、机电科要准备一台有足够扬程的备用水泵在地面检查合格运转正常后，由探水队运到施工地点，作为备用水泵。迎头使用的水泵必须保持正常使用。
6、探水前探水队要将井筒内的积杂物清理干净，保证后退路畅通无阻。
7、钻探工作分3班进行，每班不得少于5人，并有一名技术人员亲临现场，依据设计拟定钻孔的位置、方位、角度深度等，负责观测记录钻探及水量情况。
安装钻机探水前，必须遵守下列规定
1、加强钻场附近的巷道支护，并在工作迎头打好坚固的立柱和拦板。
2、清理巷道，配备探设水量相应的排水设备。
3、在打钻地点或附近安设专用电话。
4、测量和防探水人员必须亲临现场，依据设计，拟定重要探水孔位置、方位、角度及钻孔数目。
设备选型及钻进方式
选用ZDY-650（MK-3）型坑道钻机施工，开孔直径为89mm，无芯钻进6m后，将钻孔内冲洗干净，下70mm套管5m，外露不少于0.3m，便于安装闸阀及水压表。套管外壁加设肋条（三根），将套管插入钻孔，用水玻璃和水泥浆进行孔口管壁注浆，固定封死，并在孔口管的上方留设一个小水管，然后开始注浆。待小水管溢出浓水泥浆后，将水管封死，再继续注浆，当孔内压力达成1.5Mpa时停止注浆。7小时后扫孔至孔底，并钻进0.3~0.5米，进行耐压实验，当压力达成1Mpa时，稳定30分钟，若孔口管四周不漏水，方为试压合格。然后安装好高压水闸门、压力表，用钻具钻按设计进行钻探。
钻探时每钻探60米确认无任何危险后，方可撤出设备进行主斜井掘进，掘进30米留足钻探超前距30米停掘，然后再次安装设备进行钻探、掘进，必须保证掘进迎头距每次钻探终孔不少于30米的钻探超前距。
注浆安全技术规定
1、套管与孔壁之间使用TBW—50/15型注浆泵注浆封堵，注浆液采用500#水泥与水玻璃配制而成。
注浆压力为1.5Mpa。
2、配制注浆液前应先向铁桶内加入适量的水，然后慢慢加入水泥边加边搅拌，搅拌均匀后，再加入水玻璃，拌好后即可注浆。
3、注浆人员不得站在注浆眼的正前方，要站在注浆眼的一侧，注浆时应注意吸浆笼头情况，防止吸浆笼头被浆液堵住。
4、负责注浆孔的人员要时刻注意管路内的压力变化，当孔内压力达成1.5Mpa后停止注浆。
5、注浆结束或半途出现问题时，应先停泵再关住孔口的阀门，打开泵上的卸压阀让浆液回入桶内，卸压后再进行解决。
6、注浆作业时应加强现场管理，分工明确，责任到人，保证注浆工作的顺利进行。
排水系统
1、探到水源后在水量不大时，一般可用探水钻放水，涌水较大时要立即固定牢钻机撤出所有人员，并打电话告知调度室采用措施进行解决。需另打放水钻孔时，放水钻孔直径一般为48mm，孔深不小于60m。
2、根据排水设备能力，拟定放水顺序和控制水量。
3、放水过程中随时注意水量变化，出水的清浊和杂质、有害气体涌出、有无特殊响声，发现异状应及时采用措施并报告调度室。
4、事先定出人员撤退路线，沿途要有良好的照明，保证路线畅通。
5、为防止高压水和碎石喷射或钻具压出伤人。水压过大，钻进时应采用反压和防喷装置，并用挡板背紧工作面以防止套管和煤壁忽然鼓出，挡板后面要加设顶柱，必要时还应在顶、底板坚固地点砌筑防水墙，然后即可放水。
排水路线：钻孔水→迎头水泵→副斜井→地面
安全技术措施
1、所有作业人员必须认真学习作业规程，熟悉遇水避灾路线，熟悉透水预兆，当发现巷壁挂红、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、有臭味等透水预兆时，必须立即停止作业，采用措施并报告调度室。
2、钻探人员必须通过专门培训，穿戴整齐利索，衣襟、袖口、裤脚必须束紧，必须配戴自救器
3、严格按设计规定施工，不得擅自改变施工设计。
4、加强钻探施工地点的巷道支护，保证支护完好牢固，钻探地点要打好坚固的立柱和拦板。
5、钻机机身安设要平稳，钻机的主轴中心线应对准钻孔位置，摆正钻机，安装前要先清除浮煤、浮矸，整平底板，钻机与地梁木应用螺栓连接牢固。
6、作业人员进入工作地点一方面检查钻场周边的支护及安全情况，钻进前，还必须对固定钻机的地锚和设备进行细致的检查，发现问题及时进行解决。
7、钻探施工地点必须保持良好的通风，风筒距迎头不得大于5.0米，严禁局扇时开时停，瓦检员要经常的检查钻探地点的瓦斯浓度，当发现瓦斯浓度超过1%时必须停止作业，及时进行有效解决。
8、要加强排水设备的检查维修，保证设备正常运转。
9、施工地点要敷设照明灯，安装专用电话，并与调度室直接相通。
10、施工人员要隋时注意观测钻孔的情况，一旦发现见软、见空、见水时要立即停钻，丈量进尺并记录深度。
11、在钻探中，若发现孔内涌水时，应测定水压、涌水量。
12、在钻进过程中，若发现孔内压力较大，水量忽然增大，应立即停钻，将钻杆固定，切勿将钻杆拔出，钻机后面严禁站人，以防钻杆顶出伤人，现场负责人要立即报告调度室，并派人监视水情，如情况危急，必须撤出所有受水威胁地区的人员，然后采用措施解决。
13、正常钻进时，应保持压力均匀，随时观测仪表，注意钻速、和回水颜色变化等，若发现有异状时要及时解决。
14、施工期间，防治水科要加强钻孔的水文地质观测工作。孔深丈量要准确，记录清楚，并要准确判断岩石层位，每班向调度室报告一次，调度室要将报告材料建立专项档案并将报告材料保存完整。
15、钻探时必须严格执行钻探制度，把本班的地质、安全、钻探等情况具体交给下一个班。
发生水灾事故时避灾路线
施工地点——副斜井——地面。

特殊情况安全措施
1、假如钻探有水，必须进行放水不得拔出钻杆，根据矿井排水能力进行控制水量，并进行水压观测，做好记录，还要再次检查巷道顶底板变化情况，放水地点支架及钻孔安全设施，水流路线和避灾路线内的安全、通风、水沟以及防排水设施等情况，根据检查结果核算措施，并充足做好放水前的准备工作。放水时假如钻眼内水压过大时应采用反压和防喷装置，人员必须在钻杆一侧方进行作业。
2、防止瓦斯和有害气体安全措施：
（1）钻探地点必须配备甲烷传感器和便携式甲烷传感器及多功能气体检测仪，当风流中的沼气浓度超过1％及有毒有害气体超过规定期必须切断电源，发出警报。
（2）加强通风管理，工作面配备足够的风量，供风做到连续、有效、稳定，局扇应安设在新鲜风流中，严禁产生循环风，风筒距工作地点最大不超过8米，局部通风机必须由所在单位安排专人进行管理，杜绝无计划停风。
（3）配备专职瓦检员，每班至少检查3次，并及时填写瓦斯牌板。
（4）钻孔内发现有害气体喷出时，要停止钻探，加强通风并用黄泥封孔，同时要向矿调度室报告并撤出受危害点人员。
探放水管理制度
1、 一方面要建立健全严格的探放水监督检查制度，要切实依靠和发挥安全监察部门的作用，有关探放水措施要得到安全监察部门的批准。
2、 建立现场交接班制度，探放水施工现场的钻探人员必须明确带班负责人，交班时由带班负责人在施工地点进行交接，交接班重要内容：钻孔深度，孔内机械运动情况，以及瓦斯情况等。
3、 报告制度，在施工过程中碰到水情及其它疑状，应及时报告矿调度室，每班工作结束后，应认真填写探水原始记录，负责探放水的技术人员要及时整理探水资料，填绘探水图，送交矿领导审阅。
4、 建立探水孔验收制度，检查各孔的方向、角度、孔深情况，以及原始记录是否符合有关规定。
5、 探水期间矿成立领导小组，由煤化分公司基建科负责人任组长，矿长任副组长，矿各阶领导为成员，在探水期间分三班盯岗，保证探水工作的顺利完毕。
附件1：副斜井井底车场按倾角探放水钻孔布置图
附件2：副斜井井底车场避灾线路图

附件1：副斜井井底车场按倾角探放水钻孔布置图

附件2：副斜井井底车场避灾线路图