运输巷探放老空水设计及安全技术措施.docx
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运输巷探放老空水设计及安全技术措施
22305运输巷探放22303采空区水方案设计及
安全技术措施
一、概况
XXX煤矿22305采面上方为22303采空区,22303采面于2016年1月开采至今现该面已接近收尾。
由于22303采面沿走向方向成两边低中间高,22303采面开切眼下口处为最低,标高为+1045.7m,巷道中段最高标高为+1069.5m(巷道开口处标高为+1062.1m)。
其巷道落差为+23.8m,导致22303采空区的积水不能通过22303采面运输巷全部排出,造成22303采空区存在大量积水。
因此,在22305采面切眼掘进施工前,必须先将22303采空区的积水排除。
初步估算1069.5m标高以下的采空区积水量约为5430m3(备注22303采面超过1069.5m标高以上的采空区积水可通过22303运输巷自然排放),静止水压约在0.4Mpa之间(详见附图一)。
二、排水方案及施工方法
在22305运输巷碛头处的上帮设置一个钻场,采用ZDY-750型坑道钻机(钻杆直径φ50)沿煤层自下而上打钻,直至进入22303采空区通过钻孔将积水排出。
施工方法如下:
1、钻场:
在22305运输巷碛头的上帮布置钻场一个,在巷道上帮扩帮形成钻场,扩帮长度12m,扩帮宽度1.5m,底板与原巷道底板高度一致。
采用锚杆、锚网加“H”筋梯子梁支护,锚杆规格φ18mm、L1800mm;锚杆间距750mm,排距800㎜。
支护必须牢固可靠。
2、钻孔布置:
共布置3个钻孔(现场定点),开口间距为4m,开口位置距巷道底板高度为1.0m,具体探放水钻孔设计参数见表一。
实际施工时以打穿采空区为准(详见附图二)。
22305运输巷探放22303采空区水钻孔设计参数表
钻孔编号
开口距底板
距离(m)
方位角
(°)
倾角
(°)
设计长度
(m)
备注
1
1.0
21
16
88.56
实际施工时以打穿采空区为准
2
1.0
25
16
88.2
3
1.0
29
16
88..04
3、套管:
套管采用无缝钢管,直径φ100,长1m,一端焊接法兰,法兰外接相同直径的(φ100)球阀、三通、放水管及堵板(详见附图四)。
4、挡水板:
挡水板采用4-6mm圆形钢板,外径φ600,中孔直径φ60(略大于钻杆直径),按照法兰螺孔的孔径及孔间距在挡水板上钻4个螺孔,再用M16螺杆固定在三通法兰上,挡水板与法兰间距为300mm,即固定螺杆的内接长度为300mm。
5、放水管:
放水管两趟:
一趟采用φ100mm的无缝钢管直接接在套管上,另一趟利用原掘进使用的φ50mm的无缝钢管接在在临时水仓水泵上。
两趟放水管从22305运输巷新掘的临时水仓(钻场)沿22305运输巷敷设至与二采区轨道下山交叉口处。
6、掏槽与锚固:
套管需用10号槽钢锚固在顶板岩层内,由于钻孔不垂直岩面,为确保套管法兰牢固固定在顶板岩层内,需在每个钻场的开孔处,开挖一条三角形槽沟,槽沟的一面垂直于钻孔中心线,另一面与钻孔中心线平行,槽沟长1000mm,宽360mm。
槽钢为每个钻孔2条,长950mm,两端对称各钻1个φ25的圆孔,便于安装锚杆。
锚杆每个钻孔4根,直径φ18,长1800mm,每根锚杆采用树脂锚固剂3节。
(详见附图四)。
7、施工方法与顺序:
先施工运输巷钻场最里的1#钻孔,其它钻孔根据第一个钻孔施工情况和放水效果确定施工时间和顺序。
第一个钻孔的施工顺序如下:
1)对22305运输巷进行一次全面清理,确保安全退路畅通无阻。
2)在22305运输巷临时水仓安设BQW15-36-16(s)潜水泵2台、排水管路2趟,
3)掏槽。
4)安装、调试钻机。
5)用φ105钻头打套管孔,孔深1000mm(先用φ75钻头开钻约1.5米后,再用用φ105钻头扩孔至孔深1米)。
6)安装套管并锚固。
7)安装球阀、三通、挡水板、压力表、连接放水支管。
8)改用φ75钻头从球阀内进入套管打放水孔。
9)打穿采空区见钻孔出水后退钻,待钻头退出球阀后立即关闭球阀,观测并记录水压。
将剩余的钻杆全部退出,在三通外侧法兰加装堵板,打开球阀放水。
3、套管锚固力验算
套管直径为φ100(直径约为105mm,合10.5cm),受压面积为86.6cm2(约为86.55cm2),估计最大水压为0.8Mpa(1Mpa=10.1972kgf/cm2),则套管承受的压力为F=86.6×0.8×9.8(应为86.6×0.8×10.1972)=680(应为706.46)kg。
每根锚杆的锚固力约为40-50KN,每组安装4根锚杆,满足要求。
四、钻孔自然流量估算:
根据《流体力学》短管水力计算公式:
Q80=μc×A×
×3600(m3/h)
式中:
A—管路截面积0.005m2,H—水头高度m
μc—综合阻力系数。
μc=
=0.2;
其中:
α—修正系数,按紊流,取1;
λ—管壁阻力系数,λ=K(0.0125+0.0011/D)=0.034125
K—管壁粗糙系数,一般为1-1.3,取1.3;
D—管径,单位:
m,用φ75钻头,钻孔终孔直径取80mm,即0.08m;
L—管长,单位:
m,取钻孔全长,即55m。
Σζ—管嘴阻力系数,取0.5。
水位为50m时:
Q80=μc×A×
×3600=0.2×0.005×39.4×3600=89m3/h
水位为20m时:
Q80=μc×A×
×3600=0.2×0.005×31.3×3600=45m3/h
经过计算,在最大水位为50m时,钻孔的自然流量为89m3/h。
当水位降为20m时,钻孔的自然流量为45m3/h,单孔平均流量取67m3/h。
5、钻孔个数及水泵选型
1、钻孔个数及放水时间:
估算的总积水量约5430m3,单孔平均流量67m3/h,放水时间为1天时,则放水钻孔个数=5430÷1÷24÷67=4个,平均总流量为268m3/h。
以此类推,放水时间为2天时,则放水钻孔个数为2个,平均总流量为134m3/h。
当放水时间为4天时,则放水钻孔个数为1个,平均总流量为67m3/h。
1、钻孔个数及放水时间:
估算的总积水量约5430m3,单孔平均流量67m3/h,放水时间为10天时,则放水钻孔个数=120000÷10÷24÷130=4个,平均总流量为268m3/h。
以此类推,放水时间为2天时,则放水钻孔个数为2个,平均总流量为134m3/h。
当放水时间为4天时,则放水钻孔个数为1个,平均总流量为67m3/h。
2、水泵选型:
当2个钻孔同时放水时,钻孔的总流量为134m3/h,水泵排水高度为30m(+1026—+1050m,)总扬程估算约30m。
因此,建议选用BQW15-36-16(s)潜水泵2台,排水管直径为φ100和φ50mm。
五、安全技术措施:
1、巷道支护:
钻孔前后5m范围内的巷道必须加强支护,开孔处的顶板必须坚硬、完整,支护完好。
2、安装套管:
在套管外面的法兰边缘必须焊接两块槽钢(对称焊接),每块槽钢安装2根锚杆,锚杆眼应平行于钻孔中心线,锚固剂应搅拌均匀,锚杆螺帽要拧紧。
3、安装挡水板:
为防止高压水喷射伤人,必须在闸阀与钻机之间安装一块挡水板。
挡水板用4根M16螺杆固定在法兰上,挡水板中心点应尽量与套管中心点重叠,钢板厚度不小于4mm。
4、安装与调试钻机:
为防止钻杆冲击、钻机顶翻事故,钻机必须安装牢固,钻机立柱必须安装两根,立柱应穿鞋戴帽,支撑力应符合要求,为防止钻机左右摆动和后退,还应在钻机两侧加撑柱,机架前方的顶缸必须顶紧在顶板岩层上。
钻杆的角度、方位必须符合设计要求,钻杆、挡水板与套管的中心线应尽量重合。
开钻前,应先试旋转方向(顺时针)再锁紧钻杆,无论是进钻还是退钻,都严禁开反钻,以免钻头、钻杆脱落,无法钻进。
同时,要确保有足够压力的水源,要求钻头的出水压力不低于5kg,即加压泵的扬程不小于100m。
防爆开关等电器设备应安设在距钻机5米以外的地点,并用防水布盖住。
电器设备必须接地,并具有可靠的检漏断电功能,防止发生触电事故。
5、进钻与退钻:
由于22303采空区内积水量大、水压高,钻探过程中应严格掌握钻进进度和操作方法,以确保人身安全和矿井安全。
1)打放水孔必须使用直径为φ75的钻头,防止因涌水量和压力过大而造成淹井伤人事故。
2)严格掌握钻进进度,第一个孔设计的钻孔长度约为90m,在钻进至80m时,应停止钻进,再一次检查安全装置和钻机的固定装置是否牢固可靠,并将钻机周围10m范围内的非操作人员撤退至安全地点,所有操作人员都必须站在钻机的后方,并使身体和头部与钻机机身保持一定距离,防止钻孔出水后因钻杆、钻机突然后退造成伤人事故,严禁站在钻机的正下方操作。
打出水后,要缓慢退钻,待钻头退出球阀后立即关闭球阀,观测并记录水压。
将剩余的钻杆全部退出,在三通外侧法兰加装堵板,打开球阀放水。
如果顺利退出钻杆,则应在保证人身安全的前提下,立即将闸阀关闭,防止因水泵排水能力不足而发生淹井事故。
如果发生卡钻现象,切记不能立即撤除钻杆,应迅速向矿调度室报告,经研究后再采取其他应急措施。
6、放水与排水措施:
1)严格控制闸阀的放水流量,压力表的读数大于0.5Mpa时,闸阀不能全部打开,确保钻孔流量略小于水泵的排水能力。
当压力表的读数接近0.5Mpa时,可以初步判定受采动影响的采空区内积水基本放完。
2)严格执行井下交接班制度。
放水期间电钳工、水泵工必须在井下交接班,并负责闸阀的开关工作,闸阀的开关必须与水泵同步进行,任何情况下致使水泵停开半小时以上,都必须将放水闸阀关闭。
水泵正常停开之前,必须将水仓排干,确保临时水仓能容纳2小时以上的放水量。
3)机电队必须加强中央泵房、临时泵房的水泵、电机和供电系统的维护检修工作,确保工作水泵、备用水泵均能正常运转,否则,必须关闭闸阀,停止放水。
XXX公司XXX煤矿
22305运输巷探放22303采空区水
专
项
安
全
技
术
措
施
2017年8月2日
XXX公司XXX煤矿
22305运输巷探放22303采空区水专项安全技术措施
一、成立22305运输巷探放22303采空区水安全技术工作领导小组
组长:
XXX(矿长)
副组长:
XXX(工程师)XXX(安全矿长)XXX(生产矿长)XXX(机电矿长)XXX(后勤矿长)
成员:
XXX(地测副总)文体军(安全副总)赵平初(机电副总)
陈曜(机修队长)XXX(通风队长)XXX(打钻队长)XXX(调度主任)XXX(打钻工)
各成员职责范围:
1、组长XXX,负责本次探放水工作的组织、协调与指挥,对本次探放水安全技术工作负全面责任。
2、工程师XXX负责本次探放水任务的安全技术的协调工作,制定确实可行的探放水方案和安全技术措施,组织技术人员对施工现场进行技术指导,确保本次探放水工作的安全顺利进行。
3、安全矿长XXX,负责本次探放水工作的安全保障工作。
安排安全、瓦检人员现场盯守,发现险情及时处理或上报调度室安排处理。
安全、瓦检人员必须现场交接班。
4、生产矿长XXX,对本次探放水工作进行人员安排组织,各种探放水的前期工作必须按《22305运输巷探放22303采空区水方案设计及安全技术措施》要求落实到位,发现重大隐患或违规操作及时阻止。
5、机电矿长XXX,根据《22305运输巷探放22303采空区水方案设计及安全技术措施》要求,组织机电人员做好本次探放水的设备、材料的准备和安装工作,检查排水设备、管路情况,进行排水实验,确保老空水能完全安全排出。
检查供电系统,配齐三大保护,保证用电正常和安全。
6、后勤矿长XXX,负责探放水设备和材料的及时到位和保证。
7、地测副总XXX负责探放水技术参数的确认、放线、调整及钻场钻机安装时的技术指导工作。
8、机修队长朱显俊负责井下所有排水设备、设施的检查与调试,探放水设备的安装、检查、调试以及各种配套设施的制作与安装,确保探放水设备设施的正常运转和使用。
9、通风队长XXX,负责安排瓦斯检查员对探放水地点的瓦斯及有害气体的检查和处理,配置好探放水钻场的各种检测仪表和防护用具,调节好井下各用风地点的风量,保证探放水钻场的通风安全。
10、机电副总XXX,按《22305运输巷探放22303采空区水方案设计及安全技术措施》要求,在放水前将所有的设备、材料运输到位,安装好所有排水设备和管路,保证排水管路畅通。
11、掘进队长XX,负责对22305有关巷道的维修和清理,保证避灾后路的畅通无阻。
按《22305运输巷探放22303采空区水方案设计及安全技术措施》提前做好探放水钻场和排水水窝,加强巷道的支护,保证施钻场所的安全。
12、打钻队长XXX及钻工班长XXX,按《22305运输巷探放22303采空区水方案设计及安全技术措施》和《防治水规定》进行探放水钻孔施工,随时观察和掌握钻孔情况,发现问题及时处理。
钻进期间如发现水压、水量突然增大、顶钻、进入老空等异常现象时,必须立即停止钻进,不得拔出钻杆。
要立即向调度室汇报,并派人监测水情。
如果发现情况危急时,关闭防喷装置止水,并立即撤出所有受水害威胁地区的人员,然后采取措施进行处理。
二、探放水的注意事项及技术要求:
(一)、巷道清理及钻场的要求
在施工探放水钻孔之前,必须将22305运输巷进行清理,巷道中所有材料杂物等清理干净,保证后路畅通。
钻场要见硬底。
钻场周围、巷道要加密支护,确保巷道无空帮、空顶。
保证钻探施工人员的人身安全。
(二)、通讯要求
钻孔施工受矿调度室统一调度,如发现异常情况应及时通知调度室,施工现场设专用电话一部,随时和调度室保持联系。
为保证电话畅通,每班开工之前,施工人员必须先与调度室电话联系一次,电话不通,不准开钻施工。
(三)、通风与有害气体防治
在探放水前必须对22305运输巷局部通风机、风筒、风门等进行一次全面检查,确保通风系统可靠、打钻作业点风量达到150m3/min以上,能稀释采空区水带来的各种有害气体。
施工现场必须配备瓦斯便携仪一台悬挂在打钻作业点附近2m内,由专人负责看管、检测瓦斯浓度,如瓦斯超限立即查明原因进行处理。
安排专职瓦检员在现场经常检查瓦斯等有毒有害气体,并必须在现场进行交接班。
作业人员必须随身携带自救器,在揭穿采空水时佩戴使用,以防采空水的有害气体中毒。
(四)、供电保证
钻孔施工期间,严禁随意开、停钻机电源,加强机电检查,保证“三大保护”齐全,杜绝失爆现象,机电系统保证排水为双电源供电,同时加强中央泵房机电设备检修,确保中央泵房的水泵台台完好。
中央泵房人员要求现场交接班,班班都要试电话,向调度室汇报本班排水设备运转情况。
(五)、排水系统的要求
1、在22305运输巷探放水之前,对矿井排水管路、排水泵以及供电系统进行一次全面的检查维护,保证排水泵运行完好,以确保21201运输巷探放采空水的安全。
2、放水前期高水位时通过排水管路采用压差自流至二采区轨道下山,经轨道下山进行井底水仓。
放水后期利用临时水仓潜水泵排水。
3、在22305运输巷临时水仓安设两台BQW15-36-15(s)潜水泵。
并在22305运输巷敷设两趟排水管(新铺设一趟φ100mm的无缝钢管和利用原来的φ50mm的压风管作为排水管),保证能排出21201的采面涌水和退钻杆时的涌水。
4、在22305运输巷临时水仓,安设排水能力不小于80m3/h、扬程不小于30m的BQW15-36-16(s)潜水泵(其扬程为36m,额定流量100m3/h)2台,排水路线:
钻场(临时水仓)→22305运输巷→二采区轨道下山→主水仓→地面。
(六)、放水
钻孔打入老空出水后,单孔出水量通过阀门控制在67m3/h以内,老空水放完的标准必须在原出水孔下方的钻孔证实无水时,方可结束放水工程。
(七)、施工技术要求
1、钻孔位置、方位、倾角由测量人员按设计标定,按设计施工。
严格按《22305运输巷探放22303采空区水方案设计及安全技术措施》和本安全技术措施要求制定。
要经常检查设备运转情况,观察孔壁完整程度,防止孔内和机械事故发生,保质保量按期完成钻孔任务。
2、钻进期间如发现水压、水量突然增大、顶钻、进入老空等异常现象时,必须立即停止钻进,不得拔出钻杆。
要立即向调度室汇报,并派人监测水情。
如果发现情况危急时,关闭防喷装置止水,并立即撤出所有受水害威胁地区的人员,然后采取措施进行处理。
三、安全技术措施:
1、钻机安装采用底木梁+单体柱固定方法,底木梁选用断面200×200×1500mm方木两根,用4棵单体柱将底木梁固定在钻场底板上,然后用四条Φ18mm螺丝将钻机与底木梁联接在一起,保证钻机牢固、不移位。
2、钻孔施工前,排水水泵、管路与供电系统必须运行正常同时经过联合验收。
3、每班必须配备熟练的水泵司机、电钳工值班,并严格执行交接班制度,保证钻孔出水后能及时排放。
4、入井设备要严格进行防爆检测,钻探施工期间加强供水供电系统检修,严禁设备电缆失爆,保证排水、钻探、正常供电。
5、钻孔施工受矿调度室统一调度,如发现异常情况应及时通知调度室,施工现场设专用电话一部。
6、钻孔位置、方位、倾角由测量人员按设计标定,按设计施工,严格按《22305运输巷探放22303采空区水设计》操作。
要经常检查设备运转情况,观察孔壁完整程度,防止孔内和机械事故发生,保质保量按期完成钻孔任务。
7、加强电气设备维护,电工每班检查一遍,杜绝失爆现象。
8、钻机必须固定牢靠,保证钻进时不移位。
打锚杆固管及试压必须通知生产技术科,并通过矿组织有关部门的联合验收,合格后方可继续施工。
9、钻进期间如发现水压、水量突然增大、顶钻等异常现象时,必须立即停止钻进,不得拔出钻杆。
要立即向调度室汇报,并派人监测水情。
如果发现情况危急时,关闭防喷装置止水,并立即撤出所有受水害威胁地区的人员,然后采取措施进行处理。
10、施工现场必须配备便携仪一台,由专人负责看管、检测瓦斯浓度,如瓦斯超限立即查明原因进行处理。
11、在进行施工钻孔前,必须完善探水地点排水设施,排水能力不小于80m3/h。
12、为保证电话畅通,每班开工之前,施工人员必须先与调度室电话联系一次,电话不通,不准开钻施工。
13、施工期间要成立探放水领导小组,统一平衡解决施工中遇到的问题。
14、机电系统保证排水为双电源供电,同时加强中央泵房机电设备检修,确保中央泵房的水泵台台完好。
15﹑中央泵房人员要求现场交接班,班班都要试电话,向调度室汇报本班排水设备运转情况。
16﹑机电系统要加强供电管理,严禁停电事故发生。
17﹑探水地点的排水管路敷设好后,必须先进行试运转。
18﹑运输巷所有电器设备必须吊(垫)离巷道底面1.0m以上。
19、避水灾路线:
22305运输巷钻场→22305运输巷→二采区运输下山(轨道下山)→+1116m环形车场络巷→主斜井→地面
附:
22305运输巷巷道位置平面图及水害避灾路线图
22305运输巷探放22303采空区水设计平面图
22305运输巷探放22303采空区水设计剖面图
钻机安装图