ZY2300探放水设计.docx
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ZY2300探放水设计
山西方山汇丰新星煤业有限公司
探放水工程设计
二O一三年
编制单位：
技术科
第一部分探放水工程设计原则
第一节矿井水文条件简介
井田地处晋西黄土高原吕梁山西侧，地形主要以黄土台、峁、梁及黄土冲沟为主，侵蚀切割严重，地形复杂。
地势总体东高西低。
本区属黄河流域湫水河水系，井田范围内无河流，主要沟谷为中部的车赶沟和南部的沐浴沟，只有季节性水流，是雨季的洪水排泄集中地段。
井田开采5号煤层。
煤层的直接充水含水层是山西组砂岩含水层，间接充水含水层为第三系砾石层的风化裂隙带水、下石盒子组砂岩含水层。
井下涌水主要来自顶板淋水和井筒及采空区渗水，矿井一般涌水量为35m³/h，雨季较大。
井田中在可采煤层下部虽有较丰富的岩溶裂隙水，但其上有较厚、较稳定的隔水层存在，目前还没有发现可沟通各含水层的断裂构造存在，致使各含水层之间水力联系差。
为此，矿井充水水源主要是煤系地层中砂岩、灰岩裂隙含水层中的地下水。
矿井水文地质条件为中等。
第二节周边相邻煤矿和废弃老窑情况
新星煤业有限公司北与山西方山金晖瑞隆煤业有限公司煤矿相邻，西与山西临县晟聚煤业有限公司煤矿相望，南与临县黄家沟创伟焦煤有限公司煤矿相望。
矿周边无废弃老窑。
第三节探水工作面及周围水文地质条件
由于一采区掘进工作面前方水文地质条件不清，为预防断层、陷落柱、采空区及其它构造导水，依据防治水规定进行探放水工作。
第四节探放水巷道的开拓方向、规格和支护方式。
按设计方位布置掘进工作面，巷道规格（宽*高）：
5102进风巷4.5*2.7m；5102回风巷4.0*2.5m，支护方式为锚网梁配合锚索。
第五节探水设备选型及探放水钻孔布置
1、探放水采用ZY—2300煤矿用全液压钻机，选用￠63mm钻杆，￠94mm钻头进行探水。
2、按照“物探先行、钻探验证、化探跟进”原则先进行物探，采用YTD400（A）矿井全方位探测仪，探测巷道掘进头前方（或前侧方）100米范围内的断层、陷落柱、含水裂隙等局部异常地质体的位置及赋水性强弱。
3、根据全方位探测仪超前探测分析报告，如果前方赋水性弱，探放水钻孔布置4个探水钻孔。
距巷道底板1400mm布置一排3个孔，在巷道中间垂直方向再布置1个孔进行探放水工作。
探水钻孔深度120m，每次巷道掘进长度90m,钻孔保持30m超前距。
具体见设计图。
4、根据全方位探测仪超前探测分析报告，如果采煤工作面前方赋水性弱，在工作面回风巷超前工作面50m布置探水钻孔，距巷道底板1400mm，垂直煤壁，钻孔深度160m，钻孔间距20m，平行于回采工作面。
具体见设计图。
5、如果前方赋水性强，探测前方有积水，另编制专项探放水设计。
第六节探放水钻孔孔口安全装置
探放水钻孔要安设孔口安全装置。
孔口安全装置由孔口管、泄水测压三通、孔口水门和钻杆逆止阀（必要时安装）等组成。
1、孔口管的安装与固定：
1）选择岩层坚硬完整地段开孔，孔径应大于孔口管直径1～2级，钻至预定深度后，将孔内冲洗干净。
注浆使孔口管（管周围应焊扶正肋骨片）与孔壁间充满水泥浆。
待孔口管周围水泥浆凝固后扫孔，扫孔深度应超过孔口管长度0.5m。
2）扫孔后对孔口管必须进行耐压试验。
试验压力应大于预计水压并稳定30min后，孔口管周围不漏水时，方可钻进。
3）孔口管插入孔内长度符合有关规定。
4）节理裂隙发育，岩石松软或破碎，无条件另选放水地点时，应注浆加固后，再安设孔口管。
2、探放强含水层水或需要收集放水时的水量、水压等资料时，应在孔口管上安装水压表、水门（闸门）和汇水短管等。
3、对水压高于1MPa且水量较大的积水或强含水层进行探放水时，孔口应安设防喷逆止阀。
4、在高压水喷出条件下继续钻进时，斜孔应使用孔口防喷逆止阀，倾角50°～90°的钻孔可使用“孔口防喷帽”或“盘根密封防喷器”，钻具可使用“防喷接头”，上下钻可用“孔口反压装置”。
5、探得水压高于2MPa、水量大于60m³/h，需长期保留时，孔口应使用双水门，下门备用。
第七节安钻探水前的技术要求
1、安钻地点与积水区间距小于探水规定的超前距，或有突水征兆时，应在采取加固措施或用水闸墙封闭后，另找安全地点探放水。
2、钻窝应避免做在断层带或松软岩层内。
3、钻机安装必须平稳牢固。
安好钻机接电时，要严格执行停送电制度。
4、按预计流量修建排水沟，清理巷道并挂好风筒、电缆、管道等。
5、加强钻孔附近的巷道支护，背好帮顶，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。
6、清理巷道浮煤，挖好排水沟。
7、在打钻地点或其附近安设专用电话。
8、确定主要探水孔位置时，应由测量人员进行标定。
负责探放水工作的人员必须亲临现场，共同确定钻孔方位、倾角和钻孔布置数目及钻进的深度。
9、在预计水压大于1kg/cm²的地点探水时，应预先固结套管。
套管口应安装闸阀，套管深度必须在探放水设计中规定。
特别危险的地区，还应预先开掘安全躲避洞，规定撤人的避灾路线等安全措施，要使施工人员人人皆知。
10、煤层内原则上不得探高压充水断层、含水层及陷落柱水。
如确实需要，可先建防水闸墙并在闸墙外向内探水，或根据水压等情况，按前款的规定要求进行。
第八节探水施工技术要求
一、施工人员管理
1、探放水现场负责人由探水队长担任，对班长、瓦检员、探放人员进行现场管理，安检人员必须现场跟班进行监督检查，发现异常情况及时汇报，进行处理。
2、探水司机必须有取得操作资格的人员担任，探放水人员必须认真学习本措施，经考试合格，熟悉探水孔布置情况、避灾路线，并严格按措施执行。
3、严格执行交接班制度，交接班时必须将钻孔情况、钻机设备及工具等交代清楚，交班负责人要详细将钻孔的孔号、深度、位置、探放情况等填在交接班记录本上，并由探放水负责人核对无误后签字，及时报送技术科。
二、施工要求
1、钻进中应做好岩芯的采取和编录工作；必要时可保留岩芯。
2、钻进时应准确判别煤、岩层厚度并记录换层深度。
一般每钻进10m或更换钻具时，测量一次钻杆并核实孔深。
终孔前再复核一次，如有可能应进行孔斜测量。
3、钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或孔中的水压、水量突然增大、以及有顶钻等现象时，必须立即停钻，记录其孔深并同时将钻杆固定。
要立即向矿调度室汇报，及时采取措施，进行处理。
4、钻进中发现有害气体喷出时，应立即停止钻进、切断电源，将人员撤到有新鲜风流的地点。
立即报告矿调度室，采取措施，进行处理。
5、钻孔内水压过大或喷高压水时，应采用反压和防喷装置的方法钻进，应有防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施：
1）背紧工作面，在拦板外面加设顶柱或木垛，必要时还应在顶、底板坚固地点砌筑防水墙，之后方可放水。
2）对于水压大于2MPa，中间要穿过煤层的探断层水钻孔，在打穿断层或含水层前，还应下第二层孔口管并超过煤层1m以上。
6、在探水孔施工中，见到含水层、断层、陷落柱和积水区之前，应停止钻进，安好水门后再继续钻进。
7、遇高压水顶钻杆时，可用立轴卡瓦和逆止阀交替控制钻杆，使其慢慢地顶出孔口，操作时禁止人员直对钻杆站立。
8、应做到交接班时不停钻。
9、探放断层水的探水孔终孔后，孔内有水应进行放水试验。
孔内无水时应选择一个孔进行压水试验，检验断层隔水性能；压力一般应略大干断层所承受的静水压力。
10、探放水钻孔，完成探测任务后必须全孔注浆封闭，并做好封孔记录。
第九节探放水的技术要求
1、钻孔探到水后，要观测水压、水质、水量和估计积水量或补给量。
根据矿井排水能力及水仓容量，控制放水孔的流量或调整排水能力，并清理水仓、水沟等。
2、按《煤矿安全规程》第268条规定执行。
3、加强放水地点的通风，增加有害气体的观测次数。
4、必须监视放水全过程，放水结束后，应立即核算放水量与预计积水量的误差，查明原因。
第十节探放水的安全措施
1、探水的上山、下山及平巷，中间不得有低洼积水段。
2、探水巷必须在探水钻孔有效控制范围内掘进，探水孔的超前距、帮距及孔间距应符合设计要求。
每次探水后、掘进前，应在起点处设置标志，并建立挂牌制度。
3、巷道支护应牢固，顶、帮背实，无高吊棚脚，倾斜巷有撑杆，使巷道有较强的抗水流冲击能力。
4、探放水地点必须安设电话和报警装置。
5、必须向受水威胁地区的施工人员贯彻、交待报警信号及避灾路线。
6、探水巷道应加强出水征兆的观察，一旦发现异常应立即停止工作，及时处理。
情况紧急时必须立即发出警报，撤出所有受水威胁地区的人员。
7、保持井下排水设施完好，水沟和水仓要定期清理，并要设计好沉淀池，保证流水畅通及水仓有一定容水量。
8、探放水人员必须按照批准的设计施工，未经审批单位允许，不得擅自改变设计。
第二部分一采区掘进工作面探放水施工设计
一、施工目的
该钻探工程属于一采区掘进工作面探查工程。
为详细了解该地区煤层赋存情况、有害气体含量、老空积水及水文地质情况，为安全生产提供可靠的资料，经研究决定施工该工程，为确保现场安全施工，特编制本措施。
二、钻孔设计
施工地点
5102进、回风巷
设计施工探放水钻孔组数、方向、角度及深度：
⑴水平方向布置3个钻孔，竖直方向再布置1个钻孔，共4个钻孔。
⑵钻孔设计深度：
设计深度均为120m；
⑶开孔位置及间距：
钻孔位于正迎头底板以上1.4m处，中间1#钻孔位于巷道中线上，4#钻孔比1#钻孔高200mm，水平相邻钻孔的开孔间距为500mm；
钻孔设计一览表
地 点
孔号
水平角度（°）
倾斜角度（°）
开孔直径（mm）
终孔直径（mm）
孔深（m）
掘进工作面
1#
沿掘进方向
沿煤层倾角
Φ94
Φ94
120
掘进工作面
2#
沿掘进方向
以煤层倾角为基准向上偏0°37′15″
Φ94
Φ94
120
掘进工作面
3#
向右偏5°
沿煤层倾角
Φ94
Φ94
120
掘进工作面
4#
向左偏5°
沿煤层倾角
Φ94
Φ94
120
钻孔结构
根据《矿井防治水管理规定》：
开孔Φ94mm。
三、水文地质情况
首采区顶板为泥岩，构造裂隙较发育，富水性较弱，对矿井生产影响不大，底板为灰黑色泥岩。
四、准 备 工 作
第1条 设备的运输必须遵守下列规定:
1.钻机在车盘上必须捆绑结实，不得超长、超宽、超高、超重，并符合井下运输的有关规定。
拆下的螺丝等零件，要用有盖的箱子装好。
容易丢失的零件，由钻工自带，不得装车。
2.钻机可解体成泵站、操纵台、动力头、钻机机架、立柱和钻具等部件，泵站油箱内的液压油放置于干净的容器内，单独运输。
3.解体时各胶管应卷成圈，固定在相应的部件上，弯曲不要过大，所有外露孔要包裹或帽罩，防止赃物进入元件和胶管内。
拆下的各紧固件和连接件应带在相应的零部件上，以免丢失或混淆。
4.解体后的各部应牢固的固定在运输设备上（内），运输过程中应避免各部件碰落和跌落。
5.井下人工搬运设备时，要有专人统一指挥，起落行动一致。
6、上、下山运输挂好车后，要先检查钩头、保安绳及联接装置是否可靠，信号是否灵敏可靠，确无问题后，方可进躲避峒，打点行车。
7、上下山行车严禁行人。
第2条设备的安装必须遵守以下程序和要求：
1.安装前要检查、整修设备、并检查加固钻场及其周围支架，防止冒顶片帮。
2.钻机安装前，首先清理好钻场，钻场周围的岩层应安全可靠，且具有足够的空间，通风良好。
3.配有与钻机相适应的水源、电源及相应的配套设备。
冷却水量Q>200L/min,0.3MPa≦冷却水供水压力≦1Mpa；用压风排渣时，风压≧0.5Mpa。
钻机在使用过程中，为了不影响冷却器的冷却效果，冷却水应和钻机孔使用的排渣水分开，不能使用同一根水管。
4.将泵站和操作台安放在即安全又利于操作和观察钻机工作情况的地方，泵站电机一侧应置于进风侧。
按要求加油，接上电源。
5.将动力头安装在上机架上。
6.根据钻孔的方位角用4根立柱将钻机座架牢固地锚固。
为适应不同的钻场高度，可初定立柱深度伸缩套管长度，立柱下端可用内注式单体液压支柱加载锚固。
在锚固钻机座架时，立柱与顶板之间加木垫。
7.电器设备的安装，必须执行《煤矿安全规程》和有关规定。
8.在上山施工斜孔时，需支设密集支柱，防止钻机下滑。
9.准备好各种材料、配件、备用工具，摆放要整齐有序。
10.调试钻机。
检查钻机各传动部分运转是否正常;开关启闭是否灵活可靠;各种零部件及钻具是否齐全、合格。
发现不符合规定者，必须进行处理或更换。
第3条 安装钻机探水前，必须遵守下列规定:
1.加强钻场前、后10米范围内的巷道支护，并打好坚固的立柱和栏板。
2.清理巷道，提前挖好水窝，挖好排水沟。
探水钻孔位于巷道低洼处时，必须配备与探放水量相适应的排水设备，准备好两台排水能力不小于30m³/h的水泵（其中一台备用），并将所有排水管路接好。
3.在打钻地点或附近安设专用电话。
第4条 开钻前的准备工作:
1.检查有害气体含量。
当沼气浓度达到或超过l%时，不得开钻。
2.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，如防水、防火、通风设施等，如有不安全因素，不得开钻。
3.检查机械设备安装质量及安全设施情况，经试车合格后，方可开钻。
五、技术要求
水文
观测
施工单位技术员或跟班人员必须及时观测钻进过程中孔内水量变化情况，有涌（漏）水、掉钻、冲出物等现象时,必须观测记录其深度、水色。
原始
记录
施工单位打钻人员必须按统一格式填写原始记录，准确记录每次进尺、残尺、孔深、换层深度、岩性、钻具全长、孔内水文及异常情况，做到内容齐全、填写及时、字迹清楚、准确可靠、无涂改现象、保存完好。
钻孔的
确定及
验收
1．每次钻孔开孔位置由技术科测量、水文及施工单位技术员，必须亲临现场，依据设计，根据该迎头掘进进尺和上次打钻深度，确定主要探放水孔的位置、方位、角度、深度以及钻孔数目。
2．必须严格按照设计和安全技术措施，由持操作证的钻工施工，如受现场条件限制，抽、下钻困难，要使用短节钻具，不得私自调整钻孔设计。
如确需更改时，必须经矿技术部门研究同意。
3．钻孔揭露标志层及终孔后，应丈量钻具全长，以校正钻孔深度。
4．钻孔终孔后，由安监人员进行验收，不经验收，不得撤钻，施工单位及时填写终孔报告书。
5．施工时，在打钻地点附近，应设有专用电话，作为与调度室、技术科、施工单位联系的电话。
六、钻探施工方法
１.钻探使用ZY-2300型液压钻机及配套电缆、开关等设备。
2.钻机用铁底梁固定，螺丝直径不得小于16mm，钻机用直径不小于16mm的螺丝固定在铁底梁上。
3.在钻探地点，要安设照明和电话，以利于人员操作和与施工单位、技术科等有关部门联系。
4.每当换径、扩孔时，必须采取相应的照直、减速、减压和导向措施，以防止钻孔偏斜。
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，对质量不好或磨损超限（Φ64mm钻杆2.5mm）的钻杆，严禁使用。
6.钻进过程中，每钻进30m，校正一次孔深，孔深误差不得超过1%。
7.每班钻进中发现孔内水量加大时，要切断供水水源，并填写记录，正常时至少交班前要观测一次。
七、安全技 术 措 施
顶板管理
1.认真加强钻探地点顶、帮的安全管理，
2.加强钻场前、后10米范围内的巷道支护，并打好坚固的立柱和栏板。
设备
维护
1、电气设备不应超过额定值运行，防爆电气设备入井前应检查其“产品合格证”“防爆合格证”“煤矿矿用产品安全标志”及安全性能，检查并签发合格证后，方可下井。
2、所有电气设备下井前，必须认真检修，合格后方可下井；电气设备必须符合《煤矿安全规程》中有关规定，严禁失爆。
3、井下钻探设备必须挂牌管理，落实责任和人员，经常检查和维修，保证钻探设备的正常运转。
4、井下启动开关要放在干燥处、并上架，电缆吊挂整齐，钻探用具、管材及其它物料摆放整齐，施工地点保持整洁。
5、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。
6、钻机操作按钮开关必须灵敏、可靠，距操作人员不得超过0.5米。
7、所有电气设备应与风车连锁，确保停风即停电。
钻
探
1.按地质技术人员所标定的孔位及施工措施中规定的方位、角度和钻孔防斜措施施工，不经地质技术人员同意，不得擅自改动。
2.钻探工人穿戴要整齐、利落，衣襟、袖口、裤脚必须束紧。
3.启闭开关时，注意力要集中，做到手不离按钮，眼不离钻机，随时观察和听从司机命令，准确、及时、迅速地启动和关闭开关。
4.禁止用手、脚和其它对象直接制动机械运转部分;禁止将工具和其它物品放在钻机、泵站电机保护罩上。
5.扶把时，要站在立轴和手把一侧，不得紧靠钻机;钻机后面和前面的给进手把活动范围内，不准站人，防止高压水将钻具顶出伤人或给进手把翻起打伤人;给压要均匀，根据孔内情况及时调整钻法及压力。
6.采用清水钻进时，要保证有足够的水量，不准打干钻;为防止埋钻，钻具下至距孔底1～2米时，立即开泵送水，见返水后，才能钻进。
7.钻进过程中，一旦发现"见软"、"见空"、"见水"和变层，要立即停钻，丈量残尺并记录其深度。
8.若发现孔内涌水时，应测定水压、水量。
9.若发现煤岩松动、片帮、来压、见水或孔内水量、水压突然加大或顶钻时，必须立即停止钻进，但不得拔出钻杆，不得直对或任意跨越钻杆，迅速向有关部门汇报，并派人监视水情。
10.透老空后，需经瓦检员检查有无有害气体溢出，并严格按作业规程要求对钻孔进行处理。
11.施工过程中，每班不得少于4人，不得少于1名熟练工。
12.施工过程中严禁一人操作，须有人监护。
13.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，用人力将钻具提到安全孔段，以免埋钻。
通风
1、加强通风管理，局部通风机必须有兼职人员挂牌管理，保证局部通风机
正常运转，局部通风机应故停止运转，必须及时撤出人员，切断电源，恢复通风时，必须先检查瓦斯，局部通风机及开关附近10m内风流中的瓦斯浓度不超过0.5％时，方可开启局部通风机。
2、钻探施工期间现场需保证通风良好，并安排瓦斯检查员检查施工现场有害气体涌出情况，如果瓦斯或其它有害气体浓度超过《煤矿安全规程》规定时，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室及时处理。
避灾
路线
⑴避水灾线路：
进风巷—采区运输巷－斜井绕道—集中轨道巷—副斜井——地面；
回风巷—采区轨道巷－集中轨道巷—副斜井——地面；
⑵避火灾线路：
进风巷—采区运输巷－斜井绕道—集中轨道巷—副斜井——地面；
回风巷—采区轨道巷－集中轨道巷—副斜井——地面；
其它
附图：
掘进工作面钻探工程布置平面图及钻孔单孔设计剖面图
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