8101回采工作面钻探设计.docx
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1、 11#层8101工作面探放水设计一、 概况 (一)、工作面概况 1、11#层301盘区8101工作面上部为10#层采空区,层间距平均约10米,此面将为首采工作面,为保证工作面在回采时确保安全生产,需对工作面上煤层积水、气体、煤柱分布等情况进行钻探勘查,为保证钻探有序进行及作业安全,特制定11#层301盘区8101工作面探放水设计。2、施工地点情况:11#层301盘区8101工作面,设计走向长度140米,倾向长度90米,2101和5101两顺槽掘进方位按260布置,规格为(宽高)4.5米2.4米,沿煤层顶、底板掘进,采用锚杆锚索、挂金属网联合支护,局部顶板破碎区,锚索加钢梁联合支护。(二)、水
2、文概况1、区域地质及水文地质情况 经8101工作面两顺槽及开切眼掘进揭露地质构造简单,煤层倾角3-5,5101回风顺槽掘进揭露断层1条,开切眼施工揭露断层1条,均为落差小于0.5m的断层。在工作面回采中,可能要遇到断层,但对工作面推进影响不大。 2、褶曲情况以及对回采的影响根据8101工作面两顺槽及开切眼掘进揭露,本工作面无褶曲构造。 3、其他因素对回采的影响(陷落柱、火成岩等) 根据8101工作面两顺槽及开切眼掘进揭露,本工作面范围内,没有陷落柱、火成岩侵入。 4、含水层分析8101工作面5101回风顺槽及开切眼掘进揭露的小断层无淋水。2101运输顺槽有一处顶板淋水,淋水量较小,据以往观察记
3、录为12m3/d。不会影响工作面推进。工作面地面相对位置为山谷及山梁,大气降水易于径流排泄而不利于向地下渗透,所以大气降水对地下水直接入渗补给量很小,对开采影响小。本工作面水文地质较简单。 5、其它水源的分析 8101工作面地面相对位置为山谷及山梁,无地表水。上部10#层为实体煤,无采空区。首采工作面地面相对位置的南部有40431号钻孔、北部有40432号钻孔,经调查两钻孔封闭较好,大气降水不会通过钻孔渗入。因此,不会影响工作面的推进。 6、涌水量 根据2101运输顺槽顶板淋水分析,预计该工作面正常涌水量:12m3/d,最大涌水量:3m3/d。 二、水患分析根据2101顺槽顶板淋水及矿井充水条
4、件及涌水量分析采空区无大积水区,预计采空区内有少量积水,但对该巷道回采基本无影响;为了确保回采安全,需对上层进行探放,探通后如有水,需进行排水。同层根据现揭露情况看基本无水患。注意煤层的淋水监控,坚持探放水原则。三、探放水工程设计1、编制目的:施工探放水孔探测上覆10#层煤层采空区是否存在积水,以防工作面回采期间与采空区误贯通,造成人员伤亡事故。落实山西省煤矿安全监察局和煤炭运销集团公司提出的“有采必探、先探后采”的方针,保证该巷安全生产正常回采。2、编制依据:10#层采掘资料、11#层301盘区8101工作面作业规程、煤矿防治水规定、煤矿安全规程、集团公司下发的矿井探放水设计标准及对本区水文
5、地质情况的具体综合分析研究。3、“有采必探、先探后采”钻孔的布置: 回采前,从首采工作面两端开始,2101运输顺槽在30米、60米每隔30米布置一组钻孔,5101回风顺槽在45米、75米每隔30米与运输顺槽交错布置一组钻孔,且钻孔平行于工作面,每组三个孔(水平面2个钻孔探同层,向上一个钻孔探上层),如相邻一组钻孔中有一个钻孔探到异常,则在这两组钻孔中间加密一组钻孔,孔间距为15米,以此类推,逐步加密钻孔,确切查明异常区情况。如果在运(回)顺槽一侧达不到钻探目的,须根据运(回)巷的实际钻探情况,再在回(运)巷一侧补打钻孔,从而达到钻探目的。 A、钻孔布置及参数的确定:(1) 探水设备 煤矿坑道钻
6、机 型号:ZLJ350型 钻进深度 200米 钻杆规格 42mm 每根长2米 钻孔直径 50mm 钻孔角度 0360 额定扭矩 350N.m 电机功率 7.5KW 生产厂家:石家庄市义隆德机电设备制造有限公司 (2)钻具配备:42mm钻杆120m,54金刚石钻头及钻具1套,130mm钻头开孔,110mm长10m套管及高压闸阀、水压表和三通、制浆容器、水泥。 采用静压水作为回转动力和冲孔水源。 (3)探水钻孔布置的参数说明首采工作面2101运输顺槽每组钻孔参数1#钻孔: 开孔位置:运输顺槽30米、60米,距煤层底板1.5米;钻孔参数:钻探方位为350,沿煤层钻进,钻探长度根据物探异常区范围来确定
7、,但不少于70米。2#钻孔: 开孔位置:运输顺槽30米、60米,距煤层底板1.5米;钻孔参数:钻探方位为30,沿煤层钻进,钻探长度根据物探异常区范围来确定,但不少于90米。3#钻孔: 开孔位置:运输顺槽30米、60米,距煤层底板1.5米;钻孔参数:钻探方位为350,仰角为10,探至上层煤或见孔。首采工作面5101回风顺槽每组钻孔参数1#钻孔: 开孔位置:回风顺槽45米、75米,距煤层底板1.5米;钻孔参数:钻探方位为170,沿煤层钻进,钻探长度根据物探异常区范围来确定,但不少于70米。2#钻孔: 开孔位置:回风顺槽45米、75米,距煤层底板1.5米;钻孔参数:钻探方位为120,沿煤层钻进钻探长
8、度根据物探异常区范围来确定,但不少于90米。3#钻孔 开孔位置:回风顺槽45米、75米,距煤层底板1.5米;钻孔参数:钻探方位为170,仰角为10,探至上层煤或见孔。 以后依此类推按此施工方式循环施工。 2、施工工艺钻场准备安装固定钻机开孔及孔口管的安设耐压试验钻进 3、化探设计 对有出水的钻孔,及时提取水样,到有资质的部门,对水质进行化验,将化验结果整理成册归档,建立台账。B、单孔设计(一)、探放水前的准备工作: 1、检查排水系统。即挖好水沟,临时水仓,准备好排水管路;检查排水泵(两台),使之正常运转;准备堵水材料。即在探水地点备用一定数量的水泥(或化学浆)、套管、闸阀、坑木、麻袋、木塞、泥
9、、棉线、大锤、锯、斧以便出水或来压时及时处理。 2、检查瓦斯。瓦斯员必须跟班作业,瓦斯浓度超限(1%)或钻探过程中有害气体浓度增大必须停止作业,切断电源,撤出人员并报告调度室及时处理。 3、检查支护情况。有松动或破损的网片要及时修整或更换。帮顶是否背好,都要一一检查。 4、检查煤壁。煤壁有松动或膨胀现象时,要及时处理,闭紧填实,必要时可打上木垛,防止水流冲垮煤壁,造成事故。 5、检查水沟。巷道水沟中的浮煤、碎石等杂物,应随时清理干净。若沟被冒顶或片帮堵塞时,应立即修复。 6、检查安全退路。即避灾线内不许有煤炭、木料、杂物等阻塞,要时刻保证畅通无阻。 7、检查打钻地点或附近必须安设专用电话。 8
10、、探放水人员的培训:组织有关人员学习了解探水钻的使用操作说明;学习本工作面作业规程及探放水安全技术措施的规定。 9、安装探水钻必须垫平放稳探水机,打牢顶柱。开车前要检查钻机是否平稳牢固,各部紧固件有无松动情况。检查抱闸的松紧程度是否合适,送水器转动是否灵活,输水管是否固定,以防止转动。 (二)、孔口安全装置的布设一般的探水钻孔必须安设孔口安全装置,它由孔口管、泄水测压三通、孔口水门和钻杆逆止阀(必要时安装)等组成。其施工和安装程序如下:1、选择煤(岩)层坚硬完整地段用42mm钻杆接130mm钻头开孔,钻进至10.3m时停钻,将孔内冲洗干净,准备下套管(套管外端焊接4吋法兰盘)。2、注浆固定套管
11、将110mm长10m套管前方接110mm锯齿钻头,边回转边下入孔内,在下入最后3.0m套管时要缠上麻丝,在制浆容器内制好水泥浆,要求水泥浆的水灰比例为1:1.2,容重1.6t/m3,然后用注浆泵将水泥浆压入套管内,当水泥浆由套管外环间隙返浆到孔口时,停止注浆,用碎布捣实。停止1小时后再补注一次。3、测压固定套管的水泥养护24小时后,用89mm钻头将套管内水泥柱扫清,套管外口接测压装置测水压,直到套管内水压达到0.5MPa时停止测压。如果测压时压力值未达到0.5MPa 而管外漏水,需采取注浆加固补救措施。4、孔口管控水套管经测压没问题后开始钻进。套管外端依次用法兰盘连接水压表、4吋球形高压闸阀、
12、孔口密封装置(防喷装置),然后将42mm钻杆接54mm钻头下入孔内,开始钻探。若探出水,水压水量不大,继续钻进35m停钻,拧紧孔口管密封装置的压盖,关闭排碴管,慢慢退出钻具。待钻头从球形高压闸阀内退出以后,关闭闸阀,稳定10min后记下水压值。(三)、换径后钻进试压合格后,安装阀门、测压表及防喷装置后,改用54mm合金钻头或54mm金刚石钻头钻进至终孔。钻进时带班人员要定期检查钻孔内的煤(岩)粉及沉渣,并要经常冲孔,确保孔底干净,防止发生埋钻卡钻等事故。管理技术人员要定期到现场进行煤(岩)芯编录,指导钻探施工人员顺利施工。(四)、钻进过程注意事项 1、开钻前,检查有害气体,当瓦斯浓度达到或超过
13、1%时,不得开钻,采取措施进行处理。2、任何时候包括提下钻、钻进等工作人员不准在钻杆后方站立和走动,防止钻具受力突然退出伤人。 3、压力要合理、均匀,不进尺时不得强行加压,防止钻孔倾角和方位的改变。合理加压,不进尺立即提钻换钻头,减少孔斜。 4、钻杆丝扣下钻时要逐条缠线,并用钳子上紧,严防脱扣事故。一旦发现断钻杆橹扣等孔内事故及时处理。 5、松紧顶丝和停送电人员严密配合,口号响亮一致,不准干哑吧活。6、钻进中一旦发现“变软”、“见空”“见水”和变层等要立即停钻,报矿调度室。 7、若发现孔内涌水,应测定水压和涌水量。 8、钻杆应不堵塞、不弯曲,丝口未磨损,不合格的不准使用。 9、接钻杆时,要对准
14、丝口,避免歪斜和漏水。 10、卸钻头时,应严防管钳夹伤硬质金片,夹扁钻头和岩芯管。 11、装卸钻杆时,必须一根接一根,依次安装。 12、见水后立即汇报矿方有关工程技术人员,在矿方人员的现场监督下,确认排水能力并在通风良好的情况下,方可提钻,并立即关闭高压闸阀,并安装压力表测量水压,便于计算积水面积和积水量。13、见空后无积水涌出时,加强通风并用粘土堵塞钻杆外和闸阀内的环状间隙,严防瓦斯由钻孔突出,由瓦斯检查员现场测定瓦斯含量,在保证安全的情况下方可提钻,而且提钻后立即关闭高压闸阀。14、记录好钻孔深度、有害气体、有无涌水及水量的大小等数据。(五)、钻探原则(1)回采钻探时必须做到“有采必探、先
15、探后采” 的原则。(2)向上钻探每孔必须探通10#层,观察具体情况,有水放尽后,封孔方可回采。(3)回采工作面上覆为采空区,因此组织钻探时必须做到“不探明、不放净、不回采” 的原则。(六)、钻探内容探放水工作人员在向上钻探时要详实记录上煤层采空区的跨落厚度、层间距、积水情况、气体情况(由通风科测定),并将上述内容以数据形式填写钻孔数据班采集表,及时报地测防治水科,地测防治水科根据探孔探测的数据进行分析汇总,绘制相关图件,制定相关方案和相应的安全技术措施。(七)、探放水工程施工组织措施在巷道回采期间,探放水工程施工安全技术组织措施由地测防治水科编制并组织会审后实施。(八)、探孔记录要求探孔施工完
16、毕后,必须由当班干部、安监员、瓦斯员和施工负责人对现场记录验收表进行确认签字,由探放水队在验收完当日上报地测防治水科;作为资料分析及建档以备复检。四、排水及施工要求1、排水路线 工作面-8101工作面运输(回风)顺槽-采区水仓-中央水泵房地面。 2、排水要求 根据探放水设计要求,结合本区水文地质条件,工作面安设排水能力20m3/h、扬程20m的QY2.2水泵2台,敷设3寸排水管路一趟,并在巷道低洼处开挖泵窝。如遇特殊情况,必须尽快增设排水设备。钻探前和每周必须对两台水泵进行试运转和检修,并有详细记录。3、水仓规格在钻探作业场所附近低洼处开挖泵窝,规格:宽长深=1m1m1m。五、安全技术措施 1
17、、探水施工安全规定:(1)、探放水队必须严格按照本设计探钻参数要求进行施工,不得擅自更改,如遇特殊情况需要改变时,须与地测防治水科联系,以便重新调整钻孔参数,完善钻孔探测设计方案。(2)、所有工作面作业人员,必须随时观察各种突水征兆(工作面发现有挂红、挂汗、空气变冷出现雾气,水叫、顶板淋水增大,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)。一旦发现上述透水征兆之一,或有害气体浓度超限,跟班干部必须立即命令工作面所有作业人员切断电源、撤出人员到安全地点,然后向矿调度室汇报,汇报内容:出现突水征兆的地点,人员撤退情况(是否全部撤离),工作面设备供电情况(是否断电),如果发生突水事故
18、有可能受威胁区域,出现突水征兆地点的出水量等具体情况。由矿调度室值班领导根据井下现场情况组织人员查明情况,并撤出受水害威胁地点所有的作业人员。在采取措施进行处理后确认安全的情况下,方可恢复生产。(3)、探放水队在探测过程中,必须坚持先探后掘、先探后采,按设计技术要求严格掌握钻孔的超前距离,钻进时发现煤层松软,片帮、来压或钻眼中水压,水量突出增大,顶钻等异常时,必须立即停止钻进,但不得拔出钻杆,立即向矿领导及调度室汇报,如果发现情况危急立即撤人。(4)、由地测防治水科编制钻探设计,并在班前会强化员工的防治水意识,真正做到防患于未然。(5)、钻孔在探测过程中,必须要安排专职瓦检员和安检工在现场跟班
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