xx矿井下长观孔设计文档格式.docx
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（4）《煤矿防治水规定》（国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监督局，2009年12月1日）；
（5）《矿区水文地质工程地质勘探规范》（中华人民共和国国家标准，GB12719—91，国家技术监督局）；
1矿井水文地质条件
含（隔）水层
1.1.1含水层
①奥陶系灰岩岩溶、承压含水层
区内有1孔揭露，揭露厚度。
岩性为浅灰色石灰岩，裂隙多被方解石充填。
XX煤矿供水井取水层位为O2～Є3风化裂隙带，井深200m，静水位埋深37.1m，水位标高221.48m，水位降低0.6m，涌水量达80m3/h，则该含水层为含水丰富而不均的强含水层。
水化学类型为HCO3—Ca·
Mg型。
该含水层上距二1煤层平均垂距约80m，其间本溪组铝质泥岩和太原组中段砂泥岩隔水层阻隔了其与太原组下段灰岩含水层、太原组上段灰岩含水层之间的水力联系，在无较大落差的断层影响下，对二1煤层开采不会有直接影响。
②石炭系上统太原组下段灰岩裂隙、岩溶、承压含水层（L1-4）
由四层深灰色石灰岩（L1-4）组成，裂隙较发育，充填方解石，层位稳定，为矿区二1煤层间接底板含水层。
该含水层厚度变化大。
根据XX孔钻探资料，厚度。
据XX孔抽水资料，该含水层水位埋深76.23m，静水位标高223.83m，单位涌水量0.37L/s·
m，渗透系数2.8m/d，水化学类型HCO3·
Cl—（K+Na）·
Mg型，矿化度0.511g/L。
③石炭系上统太原组上段灰岩裂隙、岩溶承压含水层（L7-9）
由2～3层灰、深灰色石灰岩组成，其中L7-8层位稳定，裂隙发育，为二1煤层直接底板含水层。
根据井田内钻探资料：
最厚13.77m（11710孔），最薄7.00m（11707孔），一般～12.00m，平均11.09m。
在矿区内31个钻孔中，揭露L7-8灰岩含水层的有16孔，其中打到而未揭穿的8孔,揭穿的8孔。
平均每平方公里揭穿L7-8灰岩钻孔个。
据XX孔和XX孔抽水实验资料，该含水层静水位标高～224.76m，单位涌水量～1.362L/s·
m，渗透系数为～d，水化学类型为HCO3·
Cl—（K+Na）型，矿化度～L。
该层上距二1煤层一般5～10m，富水性中等。
充水形式以裂隙涌水为主，据矿井资料：
原八号立井北160m底板裂隙涌水量达100m3/h。
该含水层对煤层开采有一定影响。
④二叠系山西组砂岩裂隙、承压含水层
岩性为灰、灰白色中、粗粒石英砂岩，一般不超过3层，上部裂隙发育，部分充填方解石。
厚度变化较大（0～47.75m），最厚47.75m（11707孔），局部尖灭，一般7～10m。
据XX孔和XX孔抽水资料，该含水层静水位标高～269.48m，单位涌水量～s·
m，渗透系数～0.28m/d，水化学类型为HCO3·
Cl·
CO3·
SO4—（K+Na）型。
该层富水性弱，是二1煤层顶板直接充水含水层。
充水形式以淋水为主，对煤层开采影响不大。
⑤第四系砂、卵石孔隙含水层
仅在北部颖河一级阶地（河漫滩）下部砂、卵石层中含丰富地下潜水。
水位随季节变化，对开采其下部浅埋煤层有一定影响。
1.1.2隔水层
①石炭系上统本溪组铝质泥岩隔水层
上覆在Є3和O2灰岩地层之上，灰色铝质泥岩，层位稳定。
厚度变化大，据矿区资料：
最厚31.9m（11904孔），最薄4.00m（11505孔），平均10.45m，一般6m左右。
隔水性能良好（局部较薄，隔水能力减弱）。
②石炭系上统太原组中部砂泥岩段隔水层
由砂质泥岩、泥岩、细砂岩等组成，厚度～19.64m，平均16.2m，一般15m左右，对太原组上、下段灰岩含水层具良好的隔水作用。
③二1煤层底板砂泥岩隔水层
自二1煤层底板至L7-9灰岩含水层顶，岩性主要由深灰色砂质泥岩、泥岩等组成，为二1煤层直接底板隔水层。
最厚13.55m（11508孔），最薄1.92m（2-2孔），一般5～10m，具一定隔水能力。
局部厚度变薄，隔水能力相应降低，要注意底鼓突水隐患。
④二1煤层顶板隔水层
指二1煤层顶板含水层与二1煤层之间的泥岩、砂质泥岩、粉砂岩等。
厚薄不一，一般20m左右，层位稳定，裂隙不发育，透水性差，为二1煤层顶板良好隔水层。
断层水文地质特征
北部边界XX断层，走向NE55º
，倾向NW，倾角55-60º
，东南盘升，西北盘降，为一高角度正断层，断距80-250m。
矿区二1煤层与其西北下降盘下石盒子组对接。
该断层实为矿区水外排导水边界断层，但据补2孔抽水资料，该断层无水，说明该断层为局部隔水断层。
南部边界断层XX走向大致与XX断层平行，倾向SE，倾角70º
，断距45～60m。
矿区内二1煤层与东南下降盘山西组上部细碎屑沉积岩对接。
实为矿区水外排导水边界断层，但区内该断层带附近XX孔在孔深291.75m遇破碎带，全孔冲洗液消耗量稳定在0.2m3/h，最大0.4m3/h。
由此说明该断层带为一充水边界。
井下有XX工作面切眼揭露。
井下观察其导水性不强。
南部XX正断层总体走向NE60º
，倾向NW，断层倾角地表为40-45º
，落差30-50m，该断层有地表断层点控制，在井下掘进开采中XX机巷、XX副巷、下山二平巷均遇见，其中下山二平巷量取断层走向为SW235º
，倾向NW，倾角53º
，断面与煤层斜交，下部落差小于地表，约为15m左右。
据井下资料显示，该断层在井下部分区段未切断煤层，但造成煤层产状的显著变化，在XX采区倾角变大，约18º
，断层附近顶板有滴水现象。
根据以上情况分析，该断层应为缓倾角的滑动构造，断面在二1煤层附近倾角变缓，水平运动量增加，垂向地层缺失量减少，所以在井下表现为断层落差变小，如在XX及XX采区,未影响工作面的布置。
XX断层。
位于矿区北部石淙河断层附近，为区域性断层，走向50°
左右，倾向北西，倾角30º
～35º
。
上盘为三叠红层，下盘为煤系地层，因倾角平缓，未影响到矿区二1煤层的赋存，在矿区边缘有XX、XX钻孔控制。
在XX孔深122.10m出遇断层挤压破碎带4.60m，上部为三叠红层，下部为二叠系山西组，缺失1400m，XX孔深292.80m遇断层带，同样为三叠系红层和二叠系山西组直接接触。
XX孔深23.50m遇断层带，上部为三叠系红层，下部为二叠系下石盒子组，缺失1100m，初步判断该断层为阻水断层。
地下水的补给、径流和排泄
矿区东部及东北部为二1煤层露头及隐伏露头区。
地表颖河水自西北向东南从此穿过，且河漫滩松散层孔隙潜水也会沿孔隙、裂隙渗入矿层，形成矿区的最近补给区，且以大气降水补给为主，颖河水渗漏补给为辅。
区内总体构造为单斜，地层倾向总体为NW。
潜水流向受地层、构造、地势、地貌的控制，所以本区地下水的迳流方向为E→W、NE→SW。
区内地下水的排泄除了泉、矿井、机井及供水井外，其余部分则通过迳流方式向西南排泄到区外。
2井下长观孔设计
钻孔布置原则
本次布置施工的观测孔与已有观测孔相结合，形成相对完整的地下水动态观测系统。
钻孔布置原则有：
（1）满足水文地质监测的前提下，通过取芯钻进，进一步查明二1煤层底板以下各含水层发育情况，实现部分勘探钻孔功能；
（2）以矿井北翼为工作重点；
（3）结合地下水流向，以观测线形式均匀布置钻孔；
（4）长观孔应充分考虑矿井采掘工程的规划而布设，根据地形条件、施工条件、钻孔保护要求以及不影响煤矿安全生产等因素确定孔位，以便永久保留。
断裂构造对布孔影响
井田南部边界断层XX正断层，据《XX煤业有限公司矿井水文地质类型划分报告》，该断层为矿井南部充水边界。
井田南部发育XX正断层，井下采掘巷道曾揭露该断层，随深度延伸，断层倾角逐渐变缓，具有滑动构造特征，破坏了煤层及其顶底板完整性，但就巷道实际揭露情况看，该断层富水性较弱，未导通深部高承压含水层。
目前矿井采掘工作面均布置在北翼，相应地下水动态系统也以控制北翼为主，矿井南翼断裂构造一般情况下对观测孔布置无影响。
井田北部边界断层XX断层，为一区域性正断层，据XX孔抽水资料，该断层无水，说明该断层为局部隔水断层，对本次观测孔布置影响较小。
钻探工程布置
本次长观孔工程拟布置钻孔4个，基本位于矿井北翼范围内主要下山及暗斜井内，观测目的层位有L7-8灰和奥（寒）灰，其中井1孔、井2孔、井4孔终孔层位为奥（寒）灰，井3孔终孔层位为L7-8灰。
本次预计钻探进尺411m，钻孔坐标及相关参数见表，钻孔布设方案见图。
表井下长观孔相关参数一览表
钻孔名称
孔口坐标
施工位置
开孔层位
终孔层位
设计孔深
（m）
取芯层段
施工方案
井1
X=XX
Y=XX
Z=XX
XX
二1煤层底板
奥（寒）灰
110
进入奥灰以上取芯
垂直孔
井2
二1煤层顶板砂岩
145
井3
L7-8灰
42
全取芯
井4
114
由于观测孔所在区域地层厚度变化较大，设计参数取其中间值，终孔深度以实际揭露的地层深度为准，揭露O2+∈3厚度原则上不超过40M，以涌水量满足观测要求为准。
图井下长观孔平面布置图
钻孔结构和技术要求
1、钻孔结构
出于安全施工目的，钻孔均设计为多级变径结构，逐级下入相应套管并固管，安装孔口闸阀，根据终孔孔径确定开孔孔径，终孔孔径裸孔段均为75mm。
钻孔结构设计详见表，单孔结构示意图见图、、、。
2、钻探施工技术要求
（1）岩芯采取
井3孔要求全取芯，井1、井2、井4孔要求进入奥灰以上段为全取芯，以下为无芯钻进。
通过钻孔取芯，水文地质钻孔又起到了地质勘探孔的作用，对于探查二1煤层底板以下地层发育情况具有一定意义。
要求设计取芯层段正常地层岩芯采取率不低于70％，破碎带（层）岩芯采取率不低于50%，岩芯要冼净，按顺序排列整齐，妥善保管，对岩芯必须进行详细描述，内容包括：
岩石名称、粒度、分选性、颜色、矿物成分、岩石结构、胶结物成分及胶结程度等。
（2）简易水文观测
要求准确记录各主要含水层的岩层层位、名称、换层深度，钻孔出水后记录出水深度及水量，揭露整个含水层后观测水量、水压、水温等水文资料。
水量测量采用容积法或流量计法，要求测量准确。
水压观测须使用精度不小于压力表，观测时间不小于4h，以最终观测数值为准。
（3）冲洗液要求
尽可能采用清水钻进，遇软弱地层或破碎带成孔困难时可考虑使用泥浆钻进。
（4）套管及孔口阀要求
为施工和使用安全，钻孔套管必须牢固安装。
套管为无缝钢管，丝扣连接。
根据套管长度、孔径计算所需浆液体积，用水泥单液浆一次注浆封闭，要求管外间隙浆液均匀饱满，凝固时间不低于24h。
水泥凝固扫孔进行耐压实验，耐压实验压力不小于水压2倍，耐压时间不小于20min，检查孔壁及围岩无漏水、渗水方为合格，否则重新进行封固。
合格后套管上安装高压水闸阀，水闸阀抗压能力不小于水压。
图井1孔钻孔结构示意图
图井2孔钻孔结构示意图
图井3孔钻孔结构示意图
图井4孔钻孔结构示意图
表设计长观孔钻孔结构一览表
孔号
开孔（一级套管）
变径（二级套管）
变径（三级套管）
裸孔段
孔径
（mm）
管径
长度
133
127
25
94
89
/
75
10
108
44
18
20
套管深度可根据现场施工情况适当调整，以实际揭露地层情况为准，施工过程中如揭露煤层较厚，可考虑预留一级护壁管空间，防止煤层段塌孔。
（5）原始记录
各项原始记录必须使用钢笔填写，做到填写及时、准确、齐全、清楚，并妥善保管，不得追记或写画与生产无关的内容。
对写错的地方只准划改不准涂改，且划改不得超过三次。
3安全施工保证措施
钻机操作规程
1、施工人员经过培训，要熟悉钻机的各种性能和操作程序以及简易故障的处理方法和不同岩石的压力、转速要求等，做到熟练操作，以防造成事故。
2、钻机基础必须水平，钻机安设使用液压支柱固定，防止水压太大顶起钻机。
3、固定好钻机后，应仔细检查钻机各部件安装是否正确，并用手转动其各有关部件，以检查其是否灵活，检查油管是否有破损，如果有问题应及时解决。
4、将钻机操作手柄均置于空档位置，然后再起动电机，检查电机及回转、升降、卡盘是否正常，发现问题及时调整。
5、严格执行钻具检查制度，对钻杆接头、丝扣、磨损、弯曲度等认真检查，凡钻杆直径单边磨损达2mm，或均匀磨损达3mm，每M弯曲超过3cm及各种钻具有微小裂隙，丝扣严重磨损、松动或其它明显变形时，均不得下入孔内。
6、上述条件达到要求后，可安装钻具，然后起动水泵（或闸门）向钻孔内供水，开始钻进。
7、钻机开始钻进或起钻时，严禁转动手柄进入倒档（即立轴倒转）。
8、钻机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（档位）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；
发现异常及时停钻处理。
9、钻进过程中若发生机械故障或突然停电，应立即拉开动力开关，并用人力将钻具提到安全孔段，以免埋钻。
安全技术措施
1、所有下井人都必须严格按照《煤矿安全操作规程》进行操作，严格遵守规章制度，必须随身携带矿灯、自救器，正确佩戴安全帽、穿胶鞋，严禁穿化纤衣服，严禁携带烟草等点火物品。
2、所有施工人员必须熟悉井下避灾路线，出现异常情况时能够根据调度室指令有序撤离。
3、打钻地点必须有良好的供电、通风和供排水系统。
钻机供水水量不小于15m3/h，钻场排水能力不小于80m3/h，同时保证水仓有效容积满足要求。
4、施工人员必须持证上岗，无证不得操作。
施工过程中，每班不得少于1名熟练工，严禁一人操作多项，钻场操作人员必须通力合作、密切配合，互相照顾。
5、施工地点必须有良好的通风条件，三班都要佩带瓦斯便携仪、一氧化碳便携仪，并使之处于工作状态，瓦斯便携仪、一氧化碳便携仪悬挂于孔口上方～1.0m处，发现异常及时撤人并汇报矿调度室。
开钻前必须检查有害气体含量，当瓦斯浓度超过%时，不得开钻。
6、工作人员进入钻场必须首先检查钻场及其周围的安全状况，观察巷道顶板岩层是否有裂缝、裂口片帮、冒顶、支架松动等，如存在不安全因素不得开钻。
7、每班开钻前，必须对钻机的牢固情况进行检查，如不牢固不得开钻。
8、所有电器设备必须具备防爆能力，并及时监测，发现不合格及时排除，所有电器开关和接线头必须严格按照矿井有关安全规程要求进行连接，并采取防爆措施。
井下电气设备检修时必须停电挂牌并执行验放电制度，严禁带电检修和搬运电气设备。
9、禁止远距离电钮开关钻机和泥浆泵，上述设备不用时，必须保证其离合器在分离状态。
尤其是泥浆泵，不得带压远距离启动。
10、施工地点5M范围内不允许堆放杂物，钻杆及其它钻具要摆放整齐，钻杆的安装及拆卸要小心。
施工人员必须穿带整齐，扎紧衣襟、袖口、裤管、灯带、灯线，以防被钻具缠住伤人。
打钻时，操作人员要站在钻机两侧，以防钻杆受压冲出伤人。
严禁跨越正在运转的钻具。
11、钻孔需下好孔口套管，并上好水闸阀及卡子，钻进时，若发现钻孔内出水且水压较大时，要立即停钻，关闭闸门，但不能任意拨动套管或钻杆，并向矿调度中心、地测科及本工程施工负责人等汇报，听从处理意见。
12、注浆管路及连接件必须采用耐高压装置，当压力上升时，要防止管路连接部位爆裂伤人。
13、孔口管要安装牢固，施工期间严禁人员站在其冲出方向前方，以防止孔口管冲出伤人。
14、钻孔过程中时刻观察前方地层变化，做好涌水应急和防范措施，必要时孔口安装防突装置，以防止高压水及钻杆冲出伤人。
15、钻探施工期间，应安排安监员，负责排查事故隐患和对操作人员的安全监护工作。
应安排瓦斯检查员检查施工现场有害气体涌出情况，当有害气体超限时，要通知打钻人员停止作业，切断电源，人员撤到安全地点，并报告矿调度中心及本单位，听从处理意见并积极进行处理。
16、打钻人员下井前严禁喝酒，井下严禁睡觉或打瞌睡。
17、上下班要统一行动，任何人不得私自离开工作岗位。
在大巷中行走要注意过往车辆，严禁扒、蹬、跳车。
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