某煤矿水文孔施工方案设计(共31页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上梁家煤矿水文孔施工组织设计与施工措施1.概况发包方梁家煤矿是一设计生产能力180万吨,核定生产能力280万吨的大型现代化海滨矿井。可采煤层为煤1、煤2、煤4、油2,回采工艺为综放。梁家煤矿地面施工水文长观孔(观9),位置在梁家煤矿付井工业广场,设计终孔深度400米,为保证工程按期顺利完成,根据合同和设计要求编制本施工组织设计与施工措施。编制本措施的内容、要求和方法的主要依据勘查工程质量按固体矿产地质勘查规范总则、煤、泥炭地质勘查规范、固体矿产勘查/矿山闭坑地质报告编写规范、水文地质钻探规程、煤炭资源地质勘探抽水试验规程、煤炭资源地质勘探地表水、地下水长期观测及水样采取
2、规程、煤田地质勘探钻孔简易水文地质观测规程等所规定的技术质量要求和有关煤田勘探规范、规程执行。2.井田位置、范围和交通条件2.1井田位置、与范围梁家井田位于黄县煤田的西北部,龙口市境内。西至龙口渤海海岸,北以110号矿界坐标点与北皂煤矿相邻,东北以1017号矿界坐标点与桑园井田分界,东至20号勘探线,南以F13、F14、F40、F43、F59断层及煤2-800m底板等高线垂切为界,井田面积:东西长约99.5km,南北宽约36.1km,面积约47.5km2。烟(台)潍(坊)公路横贯井田中部,西南至潍坊167km,东至烟台114.5km,分别与胶济铁路、蓝烟铁路相接,可通达全国各地,井田西端为龙口
3、港,龙口至大连117海里、龙口至天津150海里,水陆交通尚属便利。(见图) 梁家煤矿位置交通图3. 自然地理条件3.1地形、地貌特征和水系井田内为山前冲积平原,地形平坦,地面标高0+27m,由西北向东南逐渐增高,地形的自然坡度一般为千分之三左右,区内有城镇、村庄、果园、农田等。井田内水系不甚发育,主要河流有中村河、恒河。中村河自东南向西北注入渤海,全长45km,汇水面积120km2,区内流经长度6km,河床宽100150m,属季节性河流,与第四系潜水有水力联系。3.2气象本区属海洋性气候,据龙口气象站1957年至2000年统计资料如下:3.2.1气温:年平均气温11.416.3,最高气温38.
4、3,最低气温-21.3,冰冻期34个月,积雪厚度0.2m,最大冻土深度0.41m。3.2.2雨量:年平均降雨量628.7mm,月最大降雨量376.7mm,日最大降雨量130.8mm,雨季多在68月份,而7月份降雨量最大。3.2.3风向和风速全年主导风向为东南风,次为东北风,4月份风速最大,历年4月平均风速为4.5m/s,最大风速为34m/s。4.施工地点地质条件4.1地层划分4.1.1第四系(Q)施工区域内第四系是由黄褐色砂质粘土及细、中、粗砂及砾石等组成,厚度在45.00m左右。第四系与下伏古近系为不整合接触。4.1.2古近系(E)小楼组:上部以杂色泥岩为主,局部夹少量钙质泥岩,可见粉砂质泥
5、岩。中下部以浅灰、灰绿、灰白色泥岩、钙质泥岩为主,局部可见泥灰岩,泥岩与钙质泥岩呈交替出现。厚度300m左右。李家崖组(施工段):煤上3、泥灰岩、煤上2、泥岩夹泥灰岩互层及泥岩组成。也是施工段主要标志层之一,厚度61m左右。泥灰岩含水层为长期水文观测层,厚度15m左右。4.1.3钻孔预想柱状图(见梁家煤矿观9号水文地质观测孔预想柱状图)。4.2地质构造钻孔施工段无有断层,构造简单,地层走向南西西北东东,倾向南东,倾角610O。4.3水文地质条件观9号孔施工段内含水层有第四砂砾层和煤系含水层主要有泥灰岩、泥岩夹泥灰岩互层。各含水层之间的粘土层及泥岩和粉砂岩等为隔水层。4.4影响施工的地质因素观9
6、施工层段主要在第四系砂层、粘土层、砂砾层和煤系中的泥岩,钙质泥岩,泥灰岩,泥岩泥灰岩互层中。岩性比较松软,局部比较破碎,泥灰岩、互层中的岩溶比较发育,在钻孔施工中容易缩径、卡钻、护壁泥浆流失,地质条件较差,而成孔时间较长,很容易造成坍孔等困难。在施工中,必须熟悉有关技术标准,了解地质钻探资料,根据工艺并结合具体情况,选择适宜的施工方法,以保证工程质量和钻孔的顺利进行。5施工目的施工观9泥灰岩含水层长期水文观测孔的主要目的是为梁家煤矿做好矿井水文地质工作,掌握矿井水文地质规律,研究和解决矿井生产建设中的水文地质问题,防治水害的发生,保证煤矿煤矿安全生产建设。基本目的是:利用钻探手段在地面施工一个
7、钻孔,以查明第四系结构及第四系底界深度,第三系地层的岩层深度及厚度。同时对泥灰岩含水层进行抽水试验,确定该孔泥灰岩含水层涌水量与降深关系,概略取得泥灰岩含水层渗透系数,并进行水质化验,确定其含水性及水质类型。最终,利用该孔对泥灰岩层水位进行长期观测6.钻孔结构设计及要求6.1钻孔位置:梁家煤矿副井工业广场院内,副井西北(见观9水文地质观测孔位置示意图)。其坐标:6.2设计工程量:终孔深度400米,终孔位置泥灰岩底板以下20m。6.3钻孔结构:第四系172mm钻具钻进;第四系以下至终孔127mm钻具钻进。(见观9水文孔结构示意图)6.4自第四系底界以上10m开始至终孔全孔取芯。岩层采取率80%以
8、上。6.5全孔进行简易水文观测,查明各含水层的含水情况。6.6进行近似稳态测温。6.7对泥灰岩含水层进行抽水试验。为保证泥灰岩含水层裂隙连通性,抽水试验前必须进行CO2洗井。6.8第四系地层要下168套管,套管底部要下在稳定的第三系岩层中,并在套管外用水泥浆永久止住第四系含水层水。6.9从泥灰岩层底界之下5m到孔底用水泥砂浆封闭,并取样检查。水泥砂浆凝固后,下入108套管,在泥灰岩段内下108花管,花管孔隙率为28%,花管上、下进行永久止水。(见观9水文孔结构示意图)6.10经发包单位检查止水效果合格后进行冲冼孔、CO2洗井、抽水试验和长期水位观测工作。7.施工组织设计及拟进场设备7.1施工组
9、织本次施工工艺复杂,技术要求高,观测内容多,专业性强,施工难度大,为圆满完成施工任务,确保工程质量,确定施工组织如下:施工机台一个,分 班作业,每班 人,项目负责1人,技术员1人,机电维修1人,计 人。施工过程中,要做到分工明确,各负其责,相互协同,协调运作。7.2拟进场设备及机具根据该区以往施工经验及“设计说明书”中的具体要求,本着“足够”、“适用”的原则,拟进场设备、机具清单如下:8.施工技术要求8.1钻具组合无芯钻具组合:取芯钻具组合:扩孔钻具组合:8.2 设备安装8.2.1钻塔安装要求8.2.1.1水文观测孔一经测放确定,不得擅自改动。8.2.1.2钻塔安装要根据现场地层情况进行地基处
10、理,防止施工中钻塔下沉。a)如为坚硬地层,可直接在地面上铺设钻塔方木或钢架底梁;b)如为松散地层,应浇铸混凝土地基。其用料规格为石料(4cm6cm)、粗砂、普通水泥(标号525);质量比例为水泥:砂:石料=1:2:3。8.2.1.3起塔前的准备工作和注意事项:a)安放塔梁应使起塔架铰链对称并靠向内侧;b)有梯子的塔腿应在同一侧;c)二层台在塔腿下部,支撑在塔腿上部;d)首先要检查钻塔各部位的螺丝销子是否牢固,有无松动情况;e)检查起塔架和塔腿的绷绳、紧绳器各部是否安装可靠,地锚是否牢固,地锚坑是否夯实。8.2.1.4地锚与地锚坑的规格和要求:a)起塔地锚:圆木、坚硬之木,2000 mm300m
11、m;b)钻塔地锚:方木四个,2000mm250mm250mm(长宽高);c)起塔地锚坑:2000mm500mm2000mm(长宽深);d)钻塔地锚坑:2000mm500mm1800mm(长宽深)。8.2.1.5地锚绳(钻塔拉绳)长度和规格:a)起塔地锚绳:3/4绳,25m一根(双股用);b)钻塔地锚绳(绷绳):1/2,45m50m四根。8.2.1.6起钻塔操作及要求: a) 两根副腿丝杠均松至最长,并有专人负责做好紧固副腿的准备,钻塔起来后应首先固定副腿; b) 在起塔前,应先用吊车把钻塔吊离地面3 m左右,用方木支好,以减轻起塔时起塔架的受力。同时要把前地锚绳穿入地锚紧绳器内,边起塔边松绳,
12、防止钻塔后倒; c) 在起塔时要先试起一下,钻塔离开支撑方木后,要认真检查卷扬刹车、起塔架、地锚的情况,确认正常无误后,方可继续起塔; d) 在起塔过程中,操作要稳、慢,不应急刹、急起,以防损坏起塔地锚。起塔地锚应有专人看护,注意变化; e) 钻塔起到接近90时,负责前地锚绳的人员应与操作钻机人员密切配合,听从指挥,不应松绳太多,并应随时紧固地锚绳并固定副腿螺丝,然后慢慢找正,不应急于将钻塔拉正; f) 钻塔地锚绳(绷绳)都固定好后,再松去起塔绳。8.2.1.7落塔要求: a) 先把起塔地锚固定好; b) 用副卷扬机慢慢将钻塔向前拉,等钻塔自动滑倒时,要停机检查地锚的牢固情况,如确认地锚没有变
13、化,方可稳稳放塔; c) 在放塔过程中,不应放得太快,不能急刹车,接近地面时要缓缓放下,以防钻塔变形。8.2.2钻塔附属设施安装8.2.2.1绷绳 a) 绷绳采用直径大于或等于12 rnm的钢丝绳; b) 18 m以下钻塔安装四根绷绳;18 m以上钻塔应分两层,安装八根绷绳。绷绳设置应均匀、对称分布,与水平面夹角不大于45;c) 所采用的地锚,长度大于1 m。如是方木、钢管,其直径应大于15cm;如是混凝土桩,其直径大于30 cm。埋深应大于1 m,复土应夯实。受地形限制利用地物固定时,应保证固定牢靠;d) 绷绳与地锚连接采用紧绳器拉紧,紧绳器的负荷应小于30 kN。绷绳的端部应采用两只以上同
14、径绳卡固定牢固。8.2.2.2避雷装置a) 雷雨季节,钻塔应安装避雷针,其高度应高出塔顶15m以上,接闪器应采用高压瓷瓶固定,并与钻塔绝缘;b) 避雷针的接地极应距钻塔、绷绳3m以外,接地电阻应小于15,并定期进行检测;c) 引下线与钻塔绷绳间距应大于1 m。8.2.2.3活动工作台a) 活动工作台要安装牢固、灵活、制动可靠。其围栏高度不应低于12 m,门、锁等部件应完整齐全,符合要求;b) 活动工作台应安装防坠防窜装置,并安全可靠;c) 活动工作台的提引绳、导向绳采用直径大于9 mm的钢丝绳,钢丝绳的端部用两只同径绳卡固定。活动工作台中应配置30 mm以上麻绳作为手拉绳,不准用导向绳代替手拉
15、绳;d) 平衡重锤要安装在塔外,重锤应制成牢固的容器,在容器内调整配重,不准散挂它物。重锤下落范围应设防护围栏;8.2.2.4工作台板a) 塔上严禁使用腐朽或断裂的工作台板,其厚度不应小于50 mm,并铺设严密,用螺栓或夹板固定牢固,严禁用铁丝捆绑;b) 塔上工作台设有不低于12m的防护栏杆,并固定牢靠;c) 塔梯在不靠塔身的一侧或两侧设置护栏,并固定牢靠。塔梯坡度不大于70。梯阶间距应小于40cm。d)提引器或提引梁(钩)应有安全闸锁装置。在升降机前方第一层横梁上,安放直径不小于12mm的钢丝绳。8.2.3机械设备安装8.2.3.1机械设备安装必须稳固、水平、周正。钻塔天车轮前缘、立轴轴线(
16、转盘圆心)与钻孔中心必须在同一条直线上。座式天车应设置安全挡板。吊式天轮应安装有保险绳。8.2.3.2钻机、水泵与动力机等各传动轮之间要对线。机座与基台之间用螺栓连接牢固。8.2.3.3绳索取芯专用绞车应安设在操作者易于观测孔口处,并固定牢靠。塔上安设导引定滑轮。打捞钢丝绳在每一固定长度及打捞矛附近处,均应有明显标志。8.3冲洗液循环系统8.3.1泥浆池规格:3m2m1.5m(长宽深); 沉淀池规格:0.6m0.6m0.8m(长宽深)。8.3.2泥浆循环池1个,岩粉沉淀池2个。泥浆循环沟长度不小于15m,其宽度为400mm,深度为300mm,坡度1/100-1/80,并每2m设一挡砂板,利于岩
17、屑沉淀。8.4钻进工艺8.4.1钻具组合8.4.1.1无芯钻具组合91mm无芯钻头+68mm钻铤+50mm钻杆+89mm立轴8.4.1.2取芯钻具组合91mm取芯钻头+89mm取芯管+68mm钻铤+50mm钻杆+89mm立轴8.4.1.3扩孔钻具组合(108mm、127mm、146mm、168mm)扩孔钻头+扩孔管(带同径导向)+68mm钻铤+50mm钻杆+89mm立轴。8.4.2钻进规程梁家煤矿为第三系井田,地层较软,参考以往施工经验,设计钻进规程参考如下表:地层参数第四系第三系钻压(Kg)400-500500-800转速(r/min)75-15075-150泵量(L/min)150-250
18、150在破碎地层及扩孔时,应适当降低钻压,以较慢转速钻进。8.4.3泥浆配制与维护由于井田内地层较软,结构较松散,施工中应加强泥浆管理,确保施工安全。8.4.3.1基本配合比(1立方米基浆)膨润土(40-50Kg)+Na2CO3(6-7Kg)基浆性能参数如下:漏斗粘度(S)失水量(ml/30min)泥皮厚度(mm)胶体率(%)PH值含砂量(%)密度(g/cm3)21-22151.0-1.5968-921.05-1.088.4.3.2泥浆维护与调整根据井田地层特点,在第四系孔段,应坚持快速施工,尽量减少孔壁裸露时间,泥浆漏斗粘度不宜大于23秒,下入表层套管前,应逐步调整泥浆性能,严格控制失水量及
19、泥皮厚度,泥浆粘度控制在22-23秒;下入表层套管后,泥浆粘度可降至21-22秒,按基本配合比例调整泥浆性能,并加强除砂,保持泥浆性能的稳定。8.4.3.3泥浆液的日常管理8.4.3.3.1施工现场配置野外漏斗测试仪器一套,加强泥浆的测试、检查工作,专职泥浆管理员管理。每班检查测试不低于2次。8.4.3.3.2严格控制泥浆性能参数符合要求,发现偏差,立即纠正,但泥浆调整要勤调、慢调,以保持孔内泥浆在一段时间内相对稳定性,严禁忽稀忽稠。8.4.3.3.3每班设专人负责清理循环系统的沉砂,清出的泥砂的处理。清出的泥砂、岩粉各班必须装袋码垛整齐,然后装车运走,且不能拖泥带水,保证运输道路整洁。8.4
20、.3.3.4钻进中,对地层造浆,或雨后等情况,导致泥浆性能变化,应予及时排除,同时补充合乎要求的新泥浆。排除的泥浆严禁进入下水道。8.5简易水文地质观测8.5.1每观测回次中,在提钻后、下钻前各测量水位一次,间隔时间大于5min。8.5.2每个钻进回次要从泥浆池浆液变化和补充的浆液量计算出浆液的消耗量。8.5.3钻进过程中遇到涌水、漏水、涌砂、掉块、坍塌、缩径、逸气、裂隙、溶洞及钻具掉落等异常情况时,必须及时记录其深度。8.5.4孔内水自流至孔口时,接高孔口管或安装水压表测量水头高度和涌水量。8.5.5严格按照设计要求,及时观测水位及其他应测项目。8.5.6水位观测的基准点一致,读数准确。8.
21、5.7禁止随意割接水文测绳。8.5.8每次观测数据及时记录,不得漏记、补记。字迹工整、清晰,数字不得涂改。8.6钻探质量8.6.1岩芯采取与整理86.1.1根据合同要求该水文地质观测孔从Q底界以上10m开始取芯钻进至终孔,岩芯采取率80%以上。8.6.1.2退出岩芯时要仔细,防止造成岩芯人为二次破碎。岩芯取出后,丈量岩芯长度,将岩芯清洗干净,然后按自上而下、由左向右顺序装箱,按规定给岩芯编号及填写内容,放好岩芯次票(岩芯票放在塑料袋中)。8.6.1.3回次进尺长度不得超过岩芯管有效容纳长度。禁止使用已弯曲的粗径钻具。8.6.1.4钻进取芯困难的岩层时,必须适当控制转速、压力、小泵量,要限制回次
22、进尺长度。8.6.1.5严格执行“见软就提钻”和“进尺缓慢就提钻”打捞岩芯的原则,防止因出现岩心堵塞而把煤层打丢、打薄的情况。同时切实做好判层记录工作,准确记录见软、见硬的孔深。煤层第一回次进尺,控制在05 m以内。8.6.2预防钻孔弯曲措施8.6.2.1在重要标志层中,岩(煤)芯没有取上来时应专程捞取。需要钻进时,回次进尺长度严格控制在0.5m以内。8.6.2.2开孔前的设备安装,确保设备的安装质量,“天轮、立轴、孔口”三点一线。严禁使用旷动的立轴导管及弯曲的立轴钻杆。8.6.2.3开孔时,应选用锋利的钻头;随孔深加长岩心管,直至正常长度(一般为5 m左右);随孔深增加钻铤,直至钻铤总质量超
23、过所需钻压的2030为止。回次结束前,钻头切削具已磨钝时,严禁加压强行钻进。8.6.2.4换径时,应采用外导向钻具,其长度不短于5 m。第一次钻进时,小径岩心管要短(不长于1 m);扩孔时应采用内导向器,并增加粗径钻具长度。应保证换径、扩孔钻具的同心度。8.6.3降低孔深误差的措施8.6.3.1机场使用的铁尺应保持两端平齐,刻度准确、清晰,并注意经常校正。8.6.3.2 丈量机上余尺时应停止立轴回转,基准点应一致,准确读取,及时记录。8.6.3.3 只能使用钢卷尺丈量下入孔内的钻具长度,任何情况下禁止估算。8.6.3.4 校正孔深丈量钻具长度时只能使用钢卷尺,丈量结果应逐根记录在班报表上。8.
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