煤矿回风大巷探放水.docx
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煤矿回风大巷探放水
XXJIN煤集团阳城晋圣固隆煤业有限公司
回
风
大
巷
探
放
水
设
计
二〇一二年十月二十四日
620东回风大巷探放水设计
第一章工程概况
一、巷道位置
地面位置：
起点位于固隆煤业办公楼东侧，延方位64°00′00″延伸至井田东北边界处。
井下位置：
回风大巷开口位置在回风立井底，与主斜井井底车场贯通后，向东按设计方位64°00′00″一直延伸至井田边界。
相对地表区域周围无任何建筑设施。
二、用途
620东回风大巷主要承担矿井生产期间的全矿井的通风任务，并做为矿井的主要回风大巷。
巷道服务年限同矿井服务年限。
三、回风大巷施工工艺
采用综掘机掘进，用LWLX-180履带式装载机装岩，配6m3的自卸侧翻式箕斗提升，井筒设22㎏/m轻轨，木轨枕铺设，
四、井筒断面特征
巷道净宽6000mm，净高2500mm，矩形断面，净断面15.60m2。
第二章水文地质及水害预测
本巷道位于延河泉域西北部补给区，岩溶地下水流向由NW向SE至阳城县北留镇的延河泉排泄。
地表水属黄河流域沁河水系。
地面三个井口及工业广场周边标高均高于历年最高洪水位。
主、副和立井检查孔都对风化带含水层段、风化带底面至3号煤层底板含水层段、3号煤层底板至奥陶系中统峰峰组顶部含水层段进行了抽水试验。
各含水层情况为：
一、风化带裂隙含水层段
钻孔揭露了该含水层段，水质类型为HCO3-Na·Ca及HCO3·SO4-Ca·Mg。
该段含水层渗透系数为0.0294m/d，稳定涌水量为0.558m3/h。
二、风化带底面至3号煤层底板含水层段
该含水层段包括二叠系下石盒子组、山西组地层，岩层裂隙不太发育，富水性相对较差。
三、3号煤层底板至奥陶系顶部含水层段
该含水层段包括石炭系太原组、本溪组及奥陶系峰峰组顶部地层，岩层裂隙不发育，富水性差。
根据主井3号钻孔抽水试验，该段渗透系数为0.0106m/d，稳定涌水量为0.936m3/h。
四、地下水的补给与排泄条件
奥陶系中统马家沟组灰岩为区内富水性相对较强的含水层，主要接受大气降水补给，局部接受河道地表水渗透补给及上覆含水层的越层补给，集中向东南方向的延河泉排泄，泉水流量3.07m3/s（1990年），近年来有下降趋势。
根据补给区与排泄区的分布位置分析，奥陶系中统灰岩岩溶地下水总的流向由北西向南东。
石炭系、二叠系地层由于具有含水层、隔水层相间成层的特点，对大气降水及地表水对地下水的补给存在不利因素，特别是深部岩层裂隙不发育，接受大气降水及地表水的补给主要受地形控制，在切割较深处以裂隙下降泉的形式排出地表，只有少部分垂向补给深部含水层。
第四系松散含水层多沿山坡及沟谷低凹地带分布，在山麓及基岩附近的第四系残坡积含水层主要接受大气降水补给及基岩风化裂隙水补给，向地形低凹处排泄。
五、水害预测
无大的水患，掘进施工坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘”的探放水原则。
第三章探水设备及机构组织
第一节探水设备
探水设备选用ZLJ650型钻机，并配备200米的探水钻杆。
第二节机构组织
一、成立探放水机构
1、领导组机构
组长：
总工程师
副组长：
其他副矿级领导
2、领导组下设矿井探放水办公室，办公室设在地质防治水科
主任：
地质防治水科科长
成员：
地质防治水科、生产部、安全部、通风部、机电部等技术负责人组成。
3、探放水队伍：
施工队长：
林日疆，施工副队长：
白玄兴陈震云陈治群
队员：
12人。
任务：
严格按照“预测预报、有掘必探，先探后掘”的探放水原则和探放水设计，进行探放水及排水工作。
探放水队伍归生产基建部管理。
4、机电管理部：
责任人：
张红卫
任务：
负责探放水地点的通讯，负责探放水及排水设备（供电、水泵、管路）的完好管路，确保排水系统满足探放水要求。
5、通风管理部：
责任人：
郑海峰
任务：
负责探放水工作通风和有毒、有害气体的监测管管理，确保探放水地点的风量供给
6、安全管理部：
责任人：
卫锁红
任务：
负责探放水现场的安全监督工作。
7、生产基建部：
责任人：
司育波阚迎春
任务：
具体负责负责探放水工作。
负责矿井探放水技术业务管理、监督考核工作。
二、领导组职责
1、领导组负责探放水过程中的人员安排及总体部署。
2、召开专题会议，结合实际情况对方案进行审核和补充。
3、方案由组长贯彻执行，组织探放水有关员工进行学习考核，没有经考核的员工或考试不及格的员工不得入井从事探放水工作。
三、领导组组长、副组长职责
1、总工程师是探放水工作的主要负责人，负责探放水设计方案中各工序的安排及措施的落实。
负责探放水工作的技术工作，分析技术资料，做好探放水技术指导工作。
2、安全经理负责掌握探放水过程中的安全事项。
3、生产经理负责落实探放水设计方案的实施。
4、机电经理负责探放水设备的管理工作。
5、通风经理负责探放水期间的通风管理工作。
第四章钻孔设计
第一节探水眼的布置
一、探水钻孔布置方式。
主斜井探水钻孔的布置方式、数量和夹角（见示意图）
探水孔布置方式:
超前探水钻孔布置于主斜井井筒掘进工作面距地板1米中心部位，沿巷道倾斜平面呈扇形布置，钻孔下斜角与巷道倾角相同（为22°）。
巷道中心打探水钻孔一个，长120m，钻孔方位同巷道中线；左帮打探水钻孔一个，长120m，钻孔方位按中孔左斜10°；右帮打探水钻孔一个，长120m，钻孔方位按中孔右斜10°左、右孔口距中心孔距均为1米。
孔数:
布置3个钻孔。
二、放水钻孔径的确定。
放水钻孔径应根据岩层的坚硬程度，放水孔深度等因素确定。
如岩层坚硬系数较大，钻孔较深，可选用稍大一点的孔径；反之，则选较小孔径。
根据实践经验及岩层硬度系数确定放水孔孔径为55mm。
第二节超前距确定
岩、煤性质
超
前水压
距
煤层厚度
水压（MPa）
<0.5
0.5-1
1-2
坚硬岩石
----
8
10
12
松软岩石
----
12
15
18
坚硬煤层
>3.5
15
20
25
1.6-3.5
12
15
20
松软煤层
>3.5
20
25
30
1.6-3.5
15
20
25
由表可以推断超前距为15米，为了保险起见超前距设计为20米。
由公式计算：
（1）主斜井超前距：
α=0.5AL（3P/K）1/2
=0.5×6×5（3×1×105/18×104）1/2
=19.4m取20m
α——超前距，m；
A——安全系数，取6；
L——巷道跨度（宽或高取其大者），取5m；
P——水头压力，取1×105Pa；
K——岩的抗张强度，18×104Pa。
经计算超前距20米可满足主斜井掘进施工安全要求。
第五章探放水施工
第一节探水前的准备工作
一、供电方面准备
供电电源：
引工业广场内10KV变电所的两回路线路至施工地点。
二、排水方面的准备工作
1、水泵、水管
配备两台D46-50×5型耐磨离心水泵，正常涌水时单泵单管工作，排水能力46m3/h，排水管选择1趟D108钢管沿巷道敷设。
在探水前，对所探区域内的主水泵、备用泵、排水管、阀门等排水设施进行全面检查维修，保证完好，待机备用。
2、水仓
距掘进工作面20m，设临时水仓一个，水仓容积不小于5m3。
主排水管路铺设到临时水仓处与主水泵联通，将水直接排到地面。
掘进工作面掌头低洼处设临时水窝一处，使用风泵和2寸软管将积水排到水仓，再由主水泵排到地面。
探水前设临时水仓备用，井筒内设置的排水沟要清理干净，疏通地面排水渠道。
3、探水前，必须将水仓内的水排完，增加水仓容量。
三、探水钻机
配备两台型号为ZLJ650钻机，并保证探水钻完好。
四、通风
掘进工作面采用局扇通风，直径800mm的抗静电阻燃胶质风筒，在探水期间加强检查维护。
六、通讯
在探水工作面安装防爆电话，工作面与调度室能直接联系。
七、其它
在探水前把探水所用的风筒、管路、电线、管子、阀门、木料、木棚等设施、设备、工具、材料都备好，存放在工作面附近指定地点。
第二节探水施工
一、探水施工
1、首探孔的确定
主斜井执行“有掘必探、先探后掘”的探放水原则，进入基岩段开始正常探放水作业。
出现下列情况之一的，必须停止作业，进行探放水作业。
（1）工作面出现透水预兆时
（2）工作面遇到断层、褶曲等地质构造时
（3）工作面临近老空、钻孔、报废巷道时
（4）水文地质资料不清时
工作地点发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起、产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时，必须停止作业，立即报告矿调度室，撤出所有受水威胁地点的人员，并采取防治水措施。
2、钻孔深度及超前距离的确定
根据水文地质资料的水压、水量和以往的探水经验和探水设备、探水技术水平综合考虑，确定主斜井正常掘进探水参数为：
探水孔深120m，超前距离20m，每探一次允许掘进距离为100m。
在无特殊情况下，采用探水孔探放水，考虑到既可以使涌水顺利排出，又能防止涌水过大发生意外，控制涌水安全，故探水孔直径取55mm。
二、探水工序安排
1、探水前应先加固探水工作面的支护，保证工作面在无片帮、冒顶危险的情况下方可作业。
2、加固工作面后，接下来按设计的钻孔位置和规定的方位角、倾角进行钻孔。
如水压较大时，用套管阀控制。
先钻直径108mm的套管孔，孔探5m，用以安装75mm套管和阀门，套管用平车内胎缠绕上，用锤打入套管孔内，要打严打实，在套管外部焊垂直于套管的固定管，并在固定管上打两根戗柱，钻杆通过套管钻进达到了控制水的目的。
在水压较大时，为防止套管冲出，套管外部安装100mm的阀门控制。
如水压太大，采用带有止动光环的套管，并用混凝土固定在围岩中，钻杆通过套管钻进，控制水量。
3、钻探开始前，瓦斯员首先检查瓦斯，同时当班负责人、现场指挥员都必须在场。
4、在钻探过程中带班负责人对本班钻探方向、深度，如有异常情况写在记录本上，并及时向领导汇报。
第三节探水钻的安装与操作
一、安装钻机前的准备工作
1、进入安装地点前，应先检查巷道支护及通风情况，发现问题及时处理。
整修、加固钻场，应清理干净杂物，挖好清水池。
2、打钻施工地点必须正常通风，在打钻过程中不准停风，且要有可靠的风电闭锁装置。
3、供水、机件、电源开关等均应良好，符合要求。
二、安装钻机时的注意事项
1、巷道高度应该保证立柱能竖立于巷道中，如果巷道断面太小，应该挑顶落底，保证有充分的调整空间，在巷道安设钻机时，要停止运输，并在工作地点上方设置防护装置。
2、按照设计钻孔位置确定好安钻地点，安钻地点应保证地面与底板的平行，而立柱必须垂直于其平行线，否则，会使顶紧油缸压力增大时导致立柱与油缸连接处弯曲甚至断裂。
3、调整顶紧油缸，使立柱伸高顶紧顶部。
4、根据钻机位置，安装好立柱后，将钻机的大锥孔与立柱中间联接套上的锥轴连接到位，并调整好角度方位与高度后，紧固其螺母及联接套的螺栓。
5、连接主机的付立柱，调整到最佳长度后，紧固付立柱的锁紧套螺栓，即付立柱外杆筒锁紧螺栓，使其完全牢固，不宜松动。
三、操作前的准备工作
1、检查油箱油量合适。
2、检查钻机各部件紧固体是否牢固，主机安装是否牢固。
3、在需要润滑部位加注润滑油和润滑脂。
4、检查各油管是否连接无误，油管、水管接头卡好“U”型销。
5、将操作台各手柄放在中间位置，然后启动泵站，空转马达、油缸，排除油路的空气，至运转平稳为止。
6、检查各工作机构的动作方向与指示牌的标记方向是否一致，如不一致应及时调换有关油管。
7、确认无问题后，方可接上钻杆、钻头，接通水源，由司机操作开始钻孔。
8、钻孔时要严格按照测量人员标定的孔位及施工措施中规定的方位、角度、孔深等进行施工，不经测量人员同意不得擅自改动。
四、安装钻杆时应注意事项
1、先检查钻杆，应不堵塞、不弯曲、丝口未磨损，不合格不得使用。
2、连接钻杆时要对准丝口，避免歪斜和漏水。
3、装卸钻杆时，应严防管钳夹伤硬质合金卡瓦、夹扁钻头等。
4、安装钻杆时，必须在探水机完全停止时，再安钻杆。
5、钻杆安装前钻杆螺纹部分应清理干净并图上黄油，以便于拆卸。
6、当钻机完全钻进一根钻杆时，应该先停钻，上部两个换向阀停在中位。
停水，然后用钻杆装卸机构卡位钻杆，取出“U”型卡，推进油缸收缩后退，再安装第二节钻杆，继续工作。
五、钻机的操作
1、连接钻头与钻杆，并使其紧固在主机钻钎套上，马达正转，推进钻头，并使其钻入岩石。
严禁反转。
2、当钻完一根钻杆时，停止钻进，上部两个换向阀停在中位，停水，然后用钻杆装卸机构卡位钻杆，取出“U”型卡，推进油缸收缩后退，再安装第二节钻杆，继续工作。
3、钻头送入孔内开始钻进时，推进速度和推进力要适度，防止卡钻。
4、钻进时，钻工要认真观察钻机运转情况，即观察送水，钻孔的给排水，钻孔内的震动声音情况。
5、钻进过程中要准确测量距离，一般每钻进一根钻杆必须记录钻进钻杆数，以核实孔深。
6、钻机运转过程中要注意观察轴承部位，液压油、电机变速箱、轴套等有无超温现象，有无异常声音，发现问题应立即停机查找原因，及时处理。
运转过程中发现液压系统泄漏时，应立即停钻检修，并对泄漏在工作场所的矿物油及时清理或掩埋。
检修油路时，钻机周围及轴线方向严禁站人。
7、当探水完毕后，先退出卸下钻杆，扶住钻机。
向后打开顶紧油缸阀，使顶紧油缸卸荷，立柱松开。
把钻机的各部件及钻机撤出地面到指定地点保存，以备下次使用。
根据情况可断开高压胶管，卸下主钻机，分开移动。
8、溢流阀的工作压力不得随意调节。
第六章安全技术措施
一、一般规定
1、严格按《煤矿安全规程》、《煤矿技术操作规程》、《煤矿防治水规定》、固隆煤业防治水管理办法等各项管理规定和技术要求进行施工，严禁任何人违章蛮干、违章指挥。
2、施工前首先要配齐和检查好本班所用的工具、材料，工具要完好，坚固好使，材料充足，规格、材质符合规定。
3、进入作业地点前，首先检查施工地点前后10米范围内的瓦斯情况，只有在瓦斯浓度小于1%、井下空气成分符合《煤矿安全规程》要求时，人员方可进行施工。
4、开工前，首先由安全员详细检查施工地点顶帮有无活矸及支护的完好情况，发现问题及时进行处理，待处理完毕，确认安全后方可进行施工。
5、施工过程中，各施工负责人要随时注意顶帮支护及敲帮问顶，发现隐患及时进行处理，待处理完后方可继续进行施工。
6、探放水打钻作业人员要相互配合，做好抬钻、移钻及稳钻工作，保证钻孔质量，且距掌面5米内不得有掘进设备、工具等杂物，保证施工人员作业施工的空间及安全。
7、施工人员在打钻过程中，该巷道内不得进行运输工作，并在施工地点上方20米外设置警戒线。
二、技术要求
1、采用ZLJ650型钻机进行施工，掌面布置三个超前探水钻孔，钻孔布置于主斜井井筒掘进工作面距地板1米中心部位，沿巷道倾斜平面呈扇形布置，钻孔下斜角与巷道倾角相同（为22°）。
巷道中心打探水钻孔一个，长120m，钻孔方位同巷道中线；左帮打探水钻孔一个，长120m，钻孔方位按中孔左斜10°；右帮打探水钻孔一个，长120m，钻孔方位按中孔右斜10°左、右孔口距中心孔距均为1米。
左右偏差不超过0.3米。
2、钻探工作要与掘进相互配合，不断重复轮流交叉进行。
3、工作面左右两侧的斜孔与水平夹角10°左右，终孔位置距设计巷帮垂距等于允许掘进距离，左右钻孔沿巷道平距以120米为准。
4、工作面掌面正中的超前探测孔，向前探测距离为120米，必须保留不小于20米的超前距，钻孔深度=超前距离+允许掘进距离，严禁超距离向前掘进。
5、钻孔位置布置在巷道腰线部位，钻孔的倾角同巷道倾角。
三、安全技术措施
1、顶板安全技术措施
（1）人员作业前及作业过程中随时注意周围环境，并认真执行敲帮问顶、排查隐患，只准在找净顶帮活块、保证支护完好无隐患后，方可作业。
（2）严禁任何人进入空顶或支护不完好的地段作业或停留。
2、打钻安全技术措施
（1）钻具接头部分要拧紧，避免钻杆脱落。
（2）钻进时，必须备用背板、木楔、黄泥等物品，打钻时要时时刻刻观察孔内水情变化，发现岩层松软、钻杆推进时突然感到轻松活顺钻杆有水流现象，要特别注意：
立即停止钻进，进行检查，现场施工负责人观察水情变化，如钻孔水的压力大，不能拔出钻杆，必须马上将钻杆固定，然后立即向跟班领导和调度室汇报，以便采取措施处理。
（3）钻进过程中，袖口要扎紧，严禁带手套作业，工作人员注意衣服和袖子不要被转动的部分缠绕，要注意钻孔回水，严禁干打眼。
（4）钻孔过程中，必须有人携带便携式瓦检仪检查钻机附近10米范围的瓦斯浓度，如瓦斯浓度超过1%时，停止钻进，切断电源，撤出人员，并汇报调度室及时处理。
（5）在钻探过程中，如孔内没有回水，就停止钻进，发现有害气体溢出时，要立即停止作业并及时将工作人员撤至安全地点，汇报调度室处理。
（6）每个钻孔结束后，施工负责人和验收员要进行检查验收，并记录，由现场安检工监督。
（7）探测打钻处，必须备有水泵，并保证排水管路畅通。
（8）在打探眼时，必须由具有打钻资格证的人员才可进行作业。
钻机操作者应站在钻机两侧，开动钻机时远离1m。
操作台操作人员要服从钻机操作者口令或手势。
油缸收缩时，手不要按在油缸上，以防挤伤手部。
钻进过程中，钻杆与钻机不得相对倾斜，以防发生意外。
（9）每个钻孔结束后，施工负责人要及时填写探放水牌板，探放水牌板悬挂于距离工作面不大于50米处。
（10）每次工作面钻孔施工完毕后，在距离钻探地点以外5米处使用红漆进行醒目标示，以标示钻探位置，允许掘进距离自红漆标示处向前5米处开始计算。
红漆标示为有掘必探距离唯一确认标示。
四、其它方面
1、如遇特殊地质构造等其他因素，不能施工够规定钻探距离时，探放水队要及时向相关部室汇报清楚，由专业技术人员对现场情况进行分析，并报告防治水领导组进行处理。
2、各掘进队要安装好排水管路，且管路必须延伸至工作面30—50米以内，且必须配备有不少于50米的软管，掌面必须准备排水的水泵，确保能及时排出工作面的出水。
3、在接近采空区、含水层、地质构造带等特殊地段打超前探放水钻孔时，必须先安设钻孔孔口套管及阀门，以便有效控制出水量。
第七章避灾路线及救援
若发生水灾，其受害人员要沉着冷静，视情况进行自救，若灾情无法控制要及时通知矿调度室，报告受灾人员和灾情等。
避灾路线如下：
工作面→主斜井→地面
一、水灾事故的撤离
撤离应按照避灾路线撤退。
在条件允许的情况下，应迅速撤往地面。
行进中，应靠近巷道一侧，抓牢支架或其它固定物，尽量避开压力水头和泄水主流，并注意防止被水中流动的砖石和木料撞伤。
遇难人员应尽快朝着上山巷方向撤退，严禁盲目潜水等冒险行为。
二、处理透水事故时的措施
1、水灾事故发生时，在现场及附近地点的工作人员，应首先做好自身安全防护，立即避开出水口泄水流，躲避到硐室内或其它安全地点，如情况紧急来不及转移躲避时，可抓牢棚梁、棚腿或其它固定物，防止被涌水冲倒。
2、水害事故发生，现场及附近地点工作人员，在脱离危险后，应在可能的情况下迅速观察和判断突水的地点、涌水的程度、现场被困人员的情况等，并立即报告矿调度室。
3、停止作业，同时组织抢救，加固堵水以防扩大。
4、按避灾路线撤至地面。
5、有害气体逸出时，应注意防止中毒。
6、调度室接到透水报告后，应立即通知有关部门和矿山救护队，同时通知事故地点及所能波及的区域。
7、开动全部排水设备排水，维护排水设施和输电线路。
8、组织力量抢险救灾，营救受水灾威胁人员。
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