主斜井探放水设计.docx
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主斜井探放水设计.docx
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主斜井探放水设计
兼并重组整合项目矿建工程主斜井施工
探
放
水
设
计
山西忻州神达南岔煤业有限公司地测部
编审人员名单
编制:
年月日
审核:
年月日
地测部长:
年月日
探水队:
年月日
技术部:
年月日
机运部:
年月日
安全部:
年月日
调度室:
年月日
地测主总:
年月日
总工程师:
年月日
主斜井掘进探放水设计
一、主斜井工作面概况
(一)、井口位置:
1.主斜井井口坐标:
X:
4326701.697,
Y:
19617007.635,
Z:
1417
2.位置:
宁武县阳方口镇三岔村东约1km处,矿区公路南侧。
位于副斜井西南侧,距主斜井30米处。
(二)、主井设计参数:
主斜井设计参数:
巷道(方位248°),倾角-16°,斜长824m,净宽4.8m,净断面15.72m2,表土段采用钢筋混凝土支护,基岩段采用锚喷支护,表土段支护厚度400mm,基岩段支护厚度150mm,装备1m宽带式输送机,旁边设检修道,担负矿井的主提升任务,设有台阶,兼作矿井的进风井和安全出口。
(三)、主井四周采掘情况:
主斜井为神达南岔煤业准备新掘的井筒,四周未进行采掘工作。
(四)、目前工程进度或开工日期:
目前工程进度:
主斜井已掘421.5米
(五)、工作面地质构造及岩层赋存情况:
按照地质报告,在本矿区内未有任何断层以及陷落柱等构造,井筒穿过煤系地层含水层,依据补8号水文钻孔抽水试验资料,煤系地层含水层厚度79.25米,单位涌水量1.2557(L/s.m),因此在实际掘进工作中应加强探放水工作和对隐伏构造的推断与预测。
在主斜井开拓过程中,依照地质报告,参照1号井检孔柱状图,依次要经过的地层为:
1、第四系上更新统(Q3)
不整合覆盖于不同地质时代的基岩之上,由黄色、灰黄色亚砂土、黄土及近代河谷砂砾层组成,黄土结构松散,颗粒均匀,具孔隙,夹灰褐色古土壤,厚度16.24m。
2、二叠系上统上石盒子组(P2s)
连续沉积于下伏地层之上,为黄绿色、杏黄色、紫色、暗紫色、兰紫色砂质泥岩、砂岩、泥岩互层,底部为黄绿色、灰白色厚层状粗砂岩(K4),以长石、石英为主。
该层钻孔揭露厚度为59.86m。
3、二叠系下统下石盒子组(P1x)
连续沉积于下伏山西组地层之上,由细砂岩、泥岩、和粗砂岩组成,泥岩为紫红色、暗灰色、深灰色;砂岩为灰白色、灰绿色和深灰色,岩性以石英为主,长石次之。
下部为K3砂岩,总厚度为94.4m。
4、二叠系下统山西组(P1s)
连续沉积于下伏太原组地层之上,岩性以灰色、灰白色砂岩为主,上部地层多为浅灰色粘土砂质泥岩或粉砂岩。
顶部含薄煤层2-3层均不稳定,底部与太原组分界砂岩(K2)为灰白色中、粗粒砂岩,厚12.1m,成分以石英为主,长石次之,并含少量燧石及黑云母片与煤屑,具断续的斜层面,此层砂岩厚度变化较大,但层位稳定,直接覆盖于2号煤层上,成为2号煤层的直接顶板。
本组地层厚度为54.5m。
5、石炭系上统太原组(C3t)
2号煤层位于太原组顶部,煤层厚度为7.3m,煤层赋存稳定,含4层夹矸,结构复杂,单层夹矸厚0.15~0.2m。
2、开拓面水文地质概况
在主斜井经过的地层中,按照地质报告中含水层有
1、新生界第四系松散岩类孔隙含水层
第四系在区内广泛分布,约占面积的90%,主要为Q3黄土、残坡积物分布在阴坡、凹地以及地形平缓地段,一般厚0~26.45m,雨季含水,在与基岩或古土壤接触处有泉水出露,流量不大。
属浅埋型上层滞水,雨季单泉流量0.01L/s左右,砂砾石一般分布在沟谷底部,厚度不等,厚度0~5m,富水性较弱,雨季期间赋存一定量的地下水,对煤层开采影响不大。
2、二叠系上、下石盒子组含水层
上石盒子组地层在本区发育不完整,其中上段地层因风化剥蚀而缺失,下石盒子组地层在本区赋存较完整,富水性弱,可接受部分大气降水补给,同时接受第四系松散层潜水的渗透补给。
3、二叠系下统山西组含水层
本组地层含水层由砂岩组成,含水层以大气降水补给为主,同时接受地表水和孔隙水补给。
本组含水层为2号煤层的主要充水水源,水文8号钻孔抽水试验表明,涌水量为7.735-14.234l/s,平均11.059l/s,单位涌水量0.976-1.66l/s·m,平均1.2557l/s·m,富水性强,渗透系数1.3653-1.9960m/d,平均1.6210m/d。
水质类型HCO3·SO4~Ca·Mg型,矿化度0.33277g/L,PH值为8.03。
三、探放水设计
(一)、探放水目的:
探放巷道前方周围含水层水,防止掘进过程中发生透水、突水等事故。
(二)、手段及方法:
物探与钻探综合探测方法。
(三)设计探放水参数:
1、物探:
(1)、物探仪器:
YTD400A矿井全方位探测仪
(2)、探测距离:
0—100m
(3)、施工工艺:
、点号标定:
利用皮卷尺定距,白色自动喷漆标志,距巷道迎头14m位置布置第一个点1号点,以后每隔4m分别布置2号点、3号点、4号点等等直到达到所测要求为止。
、仪器安装:
按照《仪器施工连接示意图》进行安装。
、电极布置:
1号点、2号点、3号点分别布置A1、A2、A3电极,4号点、5号点分别布置M、N电极,在5—10倍探测深度外布置无穷远B电极。
、数据采集:
启动仪器,等待仪器数据稳定后,按工作开,开始采集O1中的A1、A2、A3,移动电极,采集O2中的A1、A2、A3,依次直到达到所测要求为止。
(4)、注意事项:
、电极要打在实地或实煤上,尽量避开浮煤、浮渣等,电极要尽量避开积水,远离铁轨0.5m以上,防止短路。
、无穷远B极应接地良好。
、电缆应尽量布设在巷道一边,最好挂在电缆钩上,以防车辆行人刮掉。
B、钻探:
钻机位置:
主斜井井口向下421.5米处巷道迎头,垂深为116.3米。
1、钻探仪器:
(ZDY-2000S)煤矿用全液压坑道钻机1台、备用(ZLJ-650)煤矿用坑道钻机2台。
2、探测距离:
0—150m
3、确定水头压力、超前距、允许掘进距离、帮距:
、确定水头压力:
按巷道最大深度揭露断层,断层通达地表,沟通地表
水预计水压:
P=ρgh
=1.0×103×10×116.3
=1.163×106Pa
式中P—水头压力,pa
ρ—密度,Kg/m3
g—重力加速度,
h—巷道深度,m
、超前距:
a=0.5AL×(3P÷KP)1/2
=0.5×4×4.8×【(3×1.163×106)÷(0.3×106)】1/2
=55.8m
式中a—超前距,m
A—安全系数,一般为2—5:
取4
L—巷道跨度,m取4.8m.
P—水头压力,pa取1.163×106
Kp—岩的抗张强度,pa0.3×106
根据煤矿防治水规定第九十八条,探水钻孔超前距离和止水套管长度的规定,在水压1.0~2.0MPa时,岩巷中钻孔超前钻距大于15m,止水套管长度大于10m,故确定超前距离为30m。
、帮距的确定:
帮距一般与超前距相同或小于1-2m,所以帮距确定为30m。
4、钻杆直径的选择:
由于主斜井在掘进过程中,所贯穿岩层坚硬系数较大,钻孔又较深,所以选择54mm的钻头进行钻探。
5、套管长度的选择:
套管长度可根据水压、超前距离来确定。
根据《煤矿防治水规定》及相关数据确定为;
水压为1.16MPa,超前距离确定为30m,所以将止水套管长度确定为15m。
孔径150mm,选用4吋钢管,安装4吋阀门来控制水量。
6、终孔层位的确定:
孔位可根据起探点和钻探距离、地质结构确定、正常探巷长度规定150米,超前距离30米,掘进巷道120米。
具体参照各钻孔技术指标。
7、钻孔布置:
每组钻孔个数(4)个,钻孔位置在工作面巷道迎头,锚杆喷射混凝土支护。
8、钻孔参数:
1#钻孔技术数据
方位68°平距149.6m斜距150m
倾角-4°钻孔直径54mm
钻孔位置:
距口1m距巷道底板0.5m
2#钻孔技术数据
方位68°平距144.2m斜距150m
倾角-16°钻孔直径54mm
钻孔位置:
距1#孔1m距巷道底板0.5m
3#钻孔技术数据
方位68°平距133.7m斜距150m
倾角-27°钻孔直径54mm
钻孔位置:
距口1.5m距巷道底板1m
4#钻孔技术数据
方位79°平距133.7m斜距150m
倾角-27°钻孔直径54mm
钻孔位置:
距口1m距巷道底板0.5m
9、施工工艺:
、钻孔标定:
按照钻孔参数分别标定四个钻孔的位置,并且进行标定。
、钻机安装:
按照《钻机安装说明书》进行安装,安装至指定位置并且稳定牢固。
、钻机工作:
启动钻机,开始对1#孔进行钻探,钻至一定深度,(15)米时,退出钻杆,安装止水套管并加设阀门,用水泥,水玻璃浆充填管壁空隙,然后更换钻头,按照设计要求钻进。
在钻探中,及时准确判别岩石性质并记录换层深度,直到达到钻探深度为止。
依次对1#、2#、3#、4#孔进行钻探。
、编录工作:
对岩芯、水压、水量、孔深进行记录,交接人员在交接手续上进行签字,并交予技术人员核对,由负责人进行签字,最后方可施工。
10、注意事项:
、钻窝应避免放在断层带或松软岩层内。
、要严格执行专人停送电制度,并挂牌管理。
、探放水地点必须安设电话和报警装置。
、每次探水后、掘进前,应在起点设立标志,并建立挂牌管理制度。
、在探水过程中应做到交接班不停钻。
、钻进时,发现岩层松软、来压或空中的水压、水量突然增大,以及有顶钻现象时,必须立即停钻,记录期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。
、钻进中发现有害气体喷出时,应立即停止钻进、切断电源,将人员撤到安全地点。
立即汇报矿调度室,采取措施。
、钻孔内水压过大或喷高压水时,应采取反压和防喷装置的方法钻探,应有防止孔口管和岩壁突然鼓出的措施。
、在探水孔施工中,见到含水层、断层、陷落柱和积水区之前,应停止钻探,汇报矿调度室,采取措施后方可继续钻探。
、遇到高压水顶钻杆时,应停止钻探,汇报矿调度室,采取措施后,使其慢慢地顶出孔口,操作时严禁人员直对钻杆站立。
、按钻地点与积水区之间的距离小于探水规定的超前距,或有突水征兆时,应采取加固措施,另找安全地点进行探放水。
、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;压力一般应略大于断层所承受的静水压力。
11、通讯、照明
1.由机运部负责敷设供电线路和排水管路;调度室架设专用通讯电话至探放水地点,保证施工地点有可靠的通讯及供电。
2.井下防爆型的通信装置,应优先采用本质安全型。
12、瓦斯检查制度
1、现场必须在钻面峒室内侧悬挂瓦斯报警仪,发现异常立即停钻。
2、由瓦斯检查员每班对钻场内的瓦斯含量进行检查。
3、探放水钻孔如果瓦斯浓度达到1.0%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。
(四)排水系统:
在巷道掘进迎头设临时水池一个,巷道安装2吋排水管路一趟,潜水泵两台。
(五)避灾路线:
水灾、有害气体避灾路线:
探水工作面→主斜井巷道→地面。
四、探放水安全技术组织措施
(一)、组织措施
成立专业探放水队伍:
探放水队队长:
赵心元
成员:
段森威常乐曹少华
(二)、钻探前的准备工作
1、钻探施工人员要认真学习贯彻措施,充分了解钻探工作的目的和任务,明确自己的职责。
同时要召开施工单位全体职工会议,学习贯彻钻探施工中的要求及注意事项,参加学习贯彻措施的人员必须签字。
2、了解钻探施工地段的水文地质情况。
3、熟悉避灾路线,并保证避灾路线畅通无阻。
4、掌握操作规程及操作顺序,熟练操作技术,严禁违章作业。
5、钻探工作过程中,要加强责任心,体现团体性,做到统一指挥、统一行动,遇到问题要沉着、冷静、稳妥、机智、果敢。
6、对钻机进行全面检修,保证钻机完好。
7、配备足量的钻头、钻杆及套管等必备工具。
8、备足防水材料(麻绳、木楔、铁丝、大锤、管钳、法兰球形阀、压力表等)。
(三)、安全技术措施
1、加强钻机附近段的巷道支护。
2、钻机要安装牢固,以免改变钻孔方向和角度,造成漏探现象而达不到设计探放水目的。
3、钻机各转动部分要安装安全防护罩,电机要设置合格的接地线和防水罩,钻工及现场人员要扎紧袖口,衣裤,穿绝缘胶鞋等。
4、钻探作业人员要携带化学氧式自救器,当班探放水负责人员要携带便携式瓦检仪,并挂于距工作面规定距范围内。
5、钻孔要先下套管。
6、钻孔方位、倾角由测量人员和防治水人员共同现场确定。
设计钻孔位置一般不得改变,若特殊情况需变动孔位时,须由主管技术人员提出修改意见,并报矿总工程师同意。
7、提前接好排水系统,并进行试运行,确保排水系统完好、稳定。
8、钻机和排水泵不能共用一条动力线,要分开架设。
9、施工期间,每班要安排专人跟班,落实各项安全技术措施,确保不对钻场以外区域构成水害威胁。
10、钻探过程中,操作人员必须精力集中,时刻注意钻进情况,若发现气体涌出或沿钻杆向外流水征兆时,必须立即停止钻进,及时采取措施进行处理。
11、工作面应加强通风,并应配一名专职瓦斯检查员,随时测量瓦斯及其它有害气体浓度。
瓦斯探头应挂在钻孔附近5米处,瓦斯检查员在探前、探后要进行气体测量,若检测到瓦斯或其它有害气体含量超标时,必须立即停止打钻,切断电源,撤出人员,并报矿调度室,待采取措施排除有毒气体后,方可继续施工。
12、若钻孔出水且水压很小或无水压时,要将探出的水体放尽,经捅孔确认水放净时方可允许掘进施工,防止因钻孔塌孔堵塞而造成施工期间透水事故的发生。
放水时必须经常观察钻孔中的出水情况,并记录水量、水压,以便进行必要的计算。
遇有水流突然变化时,应立即报告,突然断水要捅孔3~5次,当水流变大时,要通知水文地质人员分析增大原因,然后采取相应措施。
13、钻机停钻起钻杆时,要注意前后,以免造成伤害。
14、打完一个钻孔后要核实钻孔深度,详细记录钻孔的水文地质情况,若钻孔无水,瓦检员一定要对孔内进行气体监测,并详实记录观测结果,然后用炮泥、破布等封孔,进行其它钻孔的施工。
15、钻探结束后,要及时整理好钻探资料,并以书面形式通知有关科室及施工单位,主管业务部门必须根据探孔资料,做好水文地质分析与判断,以指导该探水工作面的掘进安全。
附图:
主斜井钻孔布置平面示意图
主斜井钻孔布置剖面示意图
主斜井钻机硐室断面示意图
山西忻州神达南岔煤业有限公司地测部
二〇一二年十二月
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