222305运输巷探放老空水设计及安全技术措施.docx

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222305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