100102工作面回风顺槽探放水设计.docx

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100102工作面回风顺槽探放水设计

100102工作面回风顺槽探放水设计

一、工作面基本情况

1、概况

100102工作面回风顺槽位于矿井南翼，西北为原汪沟煤矿旧巷（已于2010年10月测量查明，旧巷内无积水积气）。

本巷道在下组煤胶带上山内开口，开口位置为距下组煤贯眼23.4米处，本顺槽掘进方位：

233°，巷道沿10号煤底板掘进，10#煤平均厚度2.7米。

100102工作面回风顺槽采用钻爆法施工，钻爆工艺流程：

钻眼前准备→检查瓦斯→钻眼→检查瓦斯→装药、联线→检查瓦斯→爆破→检查瓦斯→洒水灭尘→临时支护→出煤（岩）→永久支护。

巷道设计断面为矩形，巷道断面特征如下：

净宽3600mm，净高2600mm，净断面为9.36m²。

顶板采用锚杆＋钢筋托梁＋铁丝网＋锚索＋工字钢＋棚板做为永久支护。

2、水文概况

根据现有的地质报告资料分析，施工区域无较大断层和陷落柱，无地质勘查钻孔，不存在地表水体，无带压开采。

巷道南部存在下组煤首采工作面，受采动影响，采空范围扩大，但对本巷道掘进无较大影响。

掘进前方及周边存在原汪沟旧巷，但无积水积气，水文地质条件相对简单。

据煤矿开采资料，在巷道掘进揭露K4、K3、K2太原组灰岩裂隙含水层时，一般涌水较小，故认为含水层富水性弱，对正常掘进威胁相对较小。

本巷道前方将穿越总回风大巷，结合以往资料以及实际揭露巷道内均无积水，故本巷道在穿越总回风巷后再进行首次探水。

3、目的

因此根据山西省煤炭工业厅以及《煤矿防治水规定》中的“有掘必探，先探后掘”的原则，结合实际情况,于100102工作面回风顺槽穿越总回风巷后（开口32米处），开始进行超前探水。

经探水确认安全后，方可掘进。

掘进到达规定的允许掘进距离，掘进队必须停止掘进，由探水队再次探放水，以防止发生水害事故。

超前钻探的目的是为确保掘进工作面时刻保持留有足够的超前探测距离，排除掘进头的水害威胁。

二、物探工作方案及工程量

1、仪器选用及实施单位。

利用矿用防爆瞬变电磁仪对掘进巷道前方富水性进行超前探测，工作面都必须按照“物探—钻探—掘进—物探”循环作业和允许（停掘）通知单制度施工，具体探测要求及方法如下：

（1）、严格执行通知单制度。

安检部下发“停止掘进通知单”要求作业队组在规定位置停止掘进，及时清理工作面迎头，保证迎头内没有大量的铁器及电缆存在，防止影响探测结果；

（2）、队组人员应保证巷道迎头内的材料堆放整齐，以免影响探测结果的准确性；

（3）、每次探测需要工作人员3—4人。

技术方法：

探测时严格按照YCS40（A）瞬变电磁仪的操作说明进行施工操作。

2、探测方案及工作量：

100102回风顺槽沿10#煤层底板掘进。

从穿越总回风巷（开口32米处）开始为探测起始位置。

物探检测结果由防治水科物探组提供。

3、物探成果若出现异常区，结合地质资料进行分析，圈定异常区位置、确定异常性质及含水性。

4、地测部门根据物探结果编制钻探验证方案经总工程师审核后做为钻探设计的补充。

三、探水设计

1、探水孔设计

（1）、超前距：

30m；帮距20m

（2）、允许掘进距离：

探水钻孔深度大于等于80m，允许掘进距离为50m。

（3）、钻孔的布置方式

1）物探无异常的探测设计

钻探施工主要探放灰岩裂隙水，共设计施工2组6个探放水孔。

平面上钻孔以扇形进行布置，设计施工一组5个钻孔，正前为1#孔，左帮为2#、5#孔，2#（5#）孔仰角10°；右帮为3#、6#孔，3#（6#）孔仰角10°。

2#、3#与1#孔夹角8°，5#、6#孔与1#孔夹角15°。

垂直剖面上设计施工一组1个钻孔—4#孔（顶眼），布置在1#孔上方，仰角12°；二次及以后探水1#、2#、3#、5#、6#探水钻孔的坡度与巷道掘进坡度保持一致（4#钻孔的坡度视巷道坡度适当调整）。

各孔开孔层位均应在10#煤层中，平面孔终孔位于10#煤层，顶眼应穿透9#煤层，根据实际情况钻孔布置可适当调整。

附图：

①避水灾路线示意图

②排水路线示意图

③钻孔施工布置图

钻孔编号

1#

2#

3#

4#

5#

6#

倾角（°）

10

10

10

12

10

10

方位角（°）

233

225

241

233

218

248

设计孔深（米）

80

81

81

81

83

83

备注：

根据现场煤层视倾角适当调整钻孔角度。

2）如遇物探成果显示有异常区域存在时的探测方法：

采用瞬变电磁仪进行物探，发现异常区时，根据实际情况对异常区编制钻探设计。

2、钻机、注浆泵设备选型

施工采用ZLJ-650煤矿用坑道钻机，注浆、输水配用设备为BW-250型三缸泥浆泵（注浆泵）一台。

1、ZLJ-650坑道钻机

适用钻孔角度范围0～360度，钻机功率为7.5KW，额定工作电压660/1140V，钻进能力孔深达到200m，钻杆直径Φ42mm。

2、BW-250型泥浆泵（注浆泵）

BW-250型三缸泵为卧式往复单作用活塞泵。

该泵具有两种缸径和四档速度，最大流量250L/min，最大压力可达7Mpa。

主要用于与岩芯钻机配套输送泥浆，也可用于其他方面的注浆，矿井排污及远距离送水等其他用途。

3、钻具选型

开孔钻头选择Ø108毫米合金钢复合片钻头，正常钻进选择Ø50毫米合金钢钻头，钻杆为ZLJ-650钻机标准配置42毫米中空钻杆，每根钻杆长1.6米（1.1米）。

4、孔口管选型

根据煤矿防治水规定第98条：

（1）、探放老空积水的止水套管长度不得小于10m。

（2）、沿岩层探放含水层、断层水和陷落柱等含水体时，水压小于1MP，止水套管不小于5米。

本次探放水孔口管按照规定

（2）选择，孔口管采用外径Ø89mm×2m无缝钢管，壁厚10mm，总长度为6m，连接方法采用普通螺旋拧紧，最外一节连接高压阀门的孔口管采用法兰盘连接（耐压力不低于10MPa）。

孔口大阀门选用耐压能力不低于10MPa的合金蝶阀，并加装耐压力读数不低于10MPa压力表。

套管外口焊接高压法兰盘，法兰盘外连接装压力表的短节，短节外接高压闸阀。

四、探水前准备工作

1、钻场支护

钻场的要求：

每处钻场长3.0米，宽2.5米，钻场周围10米范围内巷道要加密支护，确保巷道无空顶，无片帮，帮顶背牢刹实。

保证钻探施工人员的人身安全。

在工作面迎头要加做坚固的立柱和挡板。

2、排水设计

排水系统的要求：

探放水工作面低洼处必须配备两台排水能力不小于30m3/h的水泵，以便及时排放积水。

安设3寸排水管路一趟，并在探水地点开挖泵窝。

排水线路：

100102工作面回风顺槽2寸管→下组煤胶带上山水仓→下组煤胶带上山3寸管→南翼轨道上山水沟→中央水仓→地面。

3、供水、供电系统

供水：

探水的供水系统为地面静压水→副立井六寸管→南翼轨道上山六寸管→轨道石门六寸管→下组煤胶带上山四寸管→工作面两寸管

供电：

供电由下组煤胶带上山内接入，钻孔施工前，加强机电检查，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。

4、临时水窝

为方便排水，在距离工作面低洼的位置开挖临时水窝一个，水窝深度必须达到800mm，长600mm，宽500mm。

5、瓦斯监测

施工现场当班班组长必须配备便携式瓦检仪一台，由专门瓦检员负责看管、检测瓦斯浓度，如瓦斯超限立即查明原因进行处理。

每班设专职瓦检员对现场进行瓦斯检测，并进行现场交接班。

6、钻机泥浆泵固定安装

钻机安装在加固的钻场内，用枕木将钻机架起，并将钻机与枕木固定牢靠，枕木与巷道支护之间要背牢刹实，必要时必须打地锚，加强钻机固定，确保钻机在钻进时稳定可靠。

泥浆泵（注浆泵）安装在距离工作面10米的地方，泥浆泵要安装牢靠，确保在使用时不倾斜不产生剧烈震动。

7、孔口管的安装固定

开孔用108mm的钻头钻进，钻进6m后下入直径Ø89mm套管。

下套管时，先将套管提离孔底0.2m，从套管口向内注入水泥-水玻璃双液浆体，其中水泥水灰比1∶1，水玻璃采用为Be30-40，水泥浆与水玻璃体积比1∶0.3-0.5，使用注浆管、注浆泵、止浆塞等进行注浆。

待浆体从孔口管壁与煤（岩）壁溢出后，可缓停注浆，3～5分钟后再注，浆体稳定流出后，停止注浆。

8、孔口管的打压试验

水泥-水玻璃双液浆体凝固15分钟后，在孔口管外安装高压闸阀，利用钻机对已经封堵的孔口管进行扫孔，扫孔深度不低于8米（必须进入煤体或岩体2米以上）。

然后接通高压水试压，试压压力不低于2MPa，当压力达到1.5MPa时及时调整泵量，延续压力时间均不少于10分钟，若孔口管无松动，管外无返水则孔口管固管成功。

试压过程有专人检查套管外及钻场附近的情况，如发现钻场及钻孔周围有渗水、跑水等现象，要停止试压，重新加注水泥-水玻璃双液浆体，直至试压合格。

二次注浆的压力可适当增大。

五、探水孔施工

1、探水孔钻进

开孔用108mm的钻头钻进，钻进6m后下入直径Ø89mm套管。

注浆固管后使用Ø50mm钻头扫孔，扫孔长度8米（必须进入煤体或岩体2米以上）。

试压合格后安装孔口大阀门，取防喷措施后再继续施工，全孔无芯钻进至终孔。

开孔时钻压为7MPa，转速151r/min。

钻进时带班人员要定期检查钻孔内的煤（岩）粉及沉渣，并要经常冲孔，确保孔底干净，防止发生埋钻卡钻等事故。

管理技术人员要定期指导钻探施工人员顺利施工。

正常钻进时钻压为6MPa、转速270r/min。

2、钻进记录

各班次钻进时候，带班长要严密注视钻孔特点，记录清楚钻进米数，终结尺寸。

钻进过程中遇到非正常岩层、软岩构造等时应记录孔深岩性并及时向技术部汇报钻进情况。

钻孔如见水的水量、水压及终孔时的水量、水压要准确测定，并做好记录。

钻孔出水水量小于20m3/h，且水压不大时，继续钻进到设计孔深后终孔；若钻孔水量大于20m3/h或水压突然变大，有顶钻现象时，钻探作业人员应立即停止钻进，向调度室汇报以便采取相应措施。

岩性变化、本班进尺必须在班报表上记录清楚，同时记录好出水位置及水量水压。

钻机操作工做好钻孔编号，钻孔钻进深度，钻孔角度，钻机运转情况等记录并认真规范填写交接班记录，钻距丈量要准确，严禁谎报进尺，钻至终孔时，应核实钻具长度，做到现场交接班。

3、钻孔事故处理

1、当发生卡钻、钻杆意外脱落等钻孔事故时，要弄清以下几个情况：

（1）事故部位要清，事故发生后，要根据机上余尺或提出来的断头钻具，精确计算事故部位的孔深，确定打捞钻具的长度。

（2）事故头要根据提出孔外的钻具和其它有关的标志，弄清事故头使钻具的哪一部分，口径多大，损坏变形的程度如何，必要时可以采用打印法查明，以确定处理方法和打捞工具。

（3）孔内情况要弄清发生事故钻具的结构（规格、种类、数量），钻孔结构，孔内岩石性质，孔壁稳定程度，岩粉和钻粉多少，有无暗管和其它残留物，以及事故发生过程和起初的征兆（如冲洗液循环情况、钻具回转阻力，动力机声音变化、操作者的感觉等），这些都是判断事故情节和确定处理方法及步骤的重要依据。

2、处理事故中，要做到快、稳、准、勤

（1）处理事故的方案和方法确定以后，组织工作要迅速落实，处理事故作业的动作要快，操作要稳、准，不要忙乱和蛮干。

总之，要抓紧实践，及时排除，避免事故恶化。

（2）勤了解和分析事故的实际变化情况。

在实践中验证原来所制定的方案是否正确，根据事故情节的变化，适当修改处理方案。

（3）所用打捞工具和处理中的各种情况，应立即填入报表，并准确如实交接清楚。

3、事故排除后，应详细讨论造成事故的原因，总结经验，吸取教训，以防止类似事故再度发生。

4、钻孔出水应急处理

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。

5、透水征兆及应急反应

（1）透水征兆

1）老空水透水征兆：

老空水一般积存时间较长，水量补给较差，有机物发生还原反应后，硫含量较高，老空水往往有臭鸡蛋气味。

其透水征兆有挂红、酸性大、水叫、发涩的特点。

2）岩溶水透水征兆：

由于长期侵蚀岩溶水多呈灰色或灰黄色有时有挂红现象。

当采掘巷道接近岩溶含水层时可能出现顶、底板来压渗水等现象。

3）断层透水征兆断层破碎带中地下水一般是流动的，补给也较充分，很少出现挂红现象，水无涩味但发甜。

因断层破碎带中有淤泥等杂物故水较浑浊多呈黄色并会出现来压、淋水增大等现象。

（2）应急反应

1）、按照《矿井水文地质报告》、《煤矿防治水规定》及《煤矿安全规程》的要求，认真分析采掘工作面的水文地质条件，必须做到年有年报、季有季报、月有月报，必要时发放临时水害通知单。

必须坚持“有掘必探，先探后掘”的防治水原则，确保矿井生产安全。

2）、加强对井下职工的水情水害教育培训工作，当工作面或其它地点发现有透水征兆并有透水危险时，必须停止作业，立即向调度室汇报，待查明水情，以采取相应的措施。

如果情况危急，必须立即发出警报，撤除所有受水害威胁地点的人员。

一旦发生较大透水事故时受水害威胁地点人员应由低到高、由危险到相对安全的原则按水害避灾路线依次撤离受水害威胁地点直至升到地面。

6、对于涌水点观测

如对于一般的涌水，必须通知调度室派人观察并加强排水，一般每四个小时观测一次涌水量。

技术部门人员必须组织分析水情、水源，如果需要及时进行放水。

六、安全技术措施

1、探放水施工与掘进工作安全规定

（1）、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。

（2）、每班必须配备熟练的水泵司机值班，并严格执行交接班制度，保证钻孔出水后能及时排放。

（3）、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。

（4）、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。

（5）、钻孔位置、方位、倾角由测量人员按设计标定。

施工时必须按设计施工。

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。

（6）、加强电气设备维护，每班检查一遍，杜绝失爆现象。

2、水情及避灾联系汇报制度和灾害处理措施

当发生钻孔出水或有透水征兆时，立即向调度室汇报，并预估水量大小及危害程度，待接到调度室指令后按事先设计好的避水灾路线有条不紊的撤离事故地点。

当灾情不大时，调度室应派出人员监测水情。

当在探水施工时出现其他灾害时，按照灾害程度决定人员撤离，并向调度室汇报，服从调度室的统一安排。

3、通风、瓦斯监测

施工现场通风条件必须良好，由掘进时使用的通风机提供正常通风。

每班施工人员必须配备便携式瓦检仪一台，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。

如遇有害气体突然涌出施工人员必须马上停止施工，及时佩戴好自救器，并视情况撤离现场，做好上报处理。

4、安全确认移交

严格执行“有掘必探，先探后掘”防治水工作原则和“掘探分离”的管理规定。

根据山西省煤炭局规定的“有掘必探，先探后掘”的原则，坚持该基本原则，待探水队对本巷道探水工作完成后提交探放水结果给生产调度、技术部防治水科及安检部，由防治水科根据结果下达掘进通知到掘进队，掘进队方可按掘进通知单开始施工。

待到掘进完规定的允许掘进米数时，防治水科会同安检部对施工队下达停工通知单，并向探放水队下达探水通知单。

掘进队必须停止施工，全力配合探放水队进行探放水施工。

5、其他

（1）、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。

（2）、设备入井严格按操作规程操作，钻机安装采用底木梁+单体柱固定方法，底木梁选用方木两根，用4根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。

（3）、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。

（4）、在进行施工钻孔前，必须完善探水地点排水设施。

检查并配备排水设施及备用排水设施，排水系统畅通，必要时增设临时水仓，确定专职人员，并严格交接班。

若探孔内水压较大时，应通知调度，同时配备额定流量更大的泵用于工作面排水。

（5）、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。

（6）、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。

（7）、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。

（8）、机电系统要加强供电管理，严禁停电事故发生。

（9）、钻孔接近老空时必须提前安装好防喷装置，防止钻进中突然出水失控造成水害事故。

七、质量保证体系

1、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。

2、钻进前钻机必须固定牢靠，保证钻进时不移位。

注浆固管及试压必须通知矿调度室、技术部，并通过矿组织有关部门的联合验收，合格后方可继续施工。

3、每个施工完成后由安检部安检员负责钻孔的验收工作，验收内容包括钻孔方位、俯仰角、孔深、有无异常情况等。

如遇不符合设计的钻孔予以不验收，责令重新施工。

八、避灾路线

100102工作面回风顺槽→联络巷→轨道大巷→轨道石门→南翼轨道上山→行人立井→地面

100102工作面回风顺槽→联络巷→轨道大巷→下组煤变电室→总回风大巷→地面

其他未尽事宜本设计未列入部分，严格按《煤矿安全规程》和《煤矿防治水规定》中有关规定执行。