二水平轨道大巷探放水设计及施工安全技术措施.docx
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附件三: 二水平轨道大巷探放水设计及施工安全技术措施 一、地质构造 该块段总体为单斜状,根据相邻轨道延伸巷实际揭露资料和三维地质资料,该段地质条件相对简单。轨道大巷掘进过程中,平均坡度-16°对巷道掘进无大的影响. 二、工作面概况 二水平轨道大巷在点(点X:36414380.6,Y:4362685。3)开口,以0°坡施工40m车场,车场已形成,下一步以16°下坡掘进,施工方位角180°掘进366m.二水平轨道大巷断面为矩形,其断面尺寸为:宽×高=4。4×3。7m 煤层产状:总体为东高西底之势,属较稳定煤层. 三、水文地质 巷道所经区域为向西南倾斜的单斜构造,地层倾角约10—14°,据三维地震资料显示,掘进区域内无5m以上断层及明显的褶曲构造,但局部可能会有小型断层存在。地层倾角也会有波状起伏变化,对掘进影响不大。 区域水文地质:16#煤层直接充水含水层为顶板石炭系太原组(C2t)砂岩含水层,单位涌水量0。0021-0.0126 L/s·m<0。01L/s·m,渗透系数0.0080~0。0227m/d,富水性较弱,径流条件差,补给有限。附近区域该含水层厚度38。68m,16#煤层之上泥岩、煤层砂质泥岩组成的隔水层厚度11。03-14.45m,对16#煤层的采掘影响不大。但遇到断层时,由于受断层破碎带的影响,会发生顶板淋水、涌水情况。同时,16#煤层底板砂岩成分比例较高,且裂隙发育,底板隔水层厚度3。13m,受采动影响(经验数据5m)可能会导致底板砂岩裂隙水涌水.间接充水含水层为底板奥灰岩溶水,该区域奥灰水位1045。17m,根据底板安全隔水层厚度计算公式 经计算安全隔水层厚度t=2.7m,奥灰顶界面距16#煤层底板间距为48.6m,在底板完好的情况下对巷道掘进影响不大。但棋盘井地区神华蒙西煤矿曾发生奥灰水沿16煤底板砂岩裂隙导升的现象,因此,掘进期间需加强底板超前探放水. 四、防治水措施 1、物探排查 掘进前已采用物探方法查清巷道前方构造发育程度及充水情况。 2、探放水工作 坚持“有掘必探、先探后掘”的掘进施工原则,对该巷道进行超前探放水,严格按照探放水设计进行施工. 3、排水设备及排水路线 掘进过程中在掘进头配备水泵,且有同等能力备用水泵,随巷道掘进铺设相应管径及趟数的排水管路。 掘进工作面→二水平轨道大巷→二水平车场→中央水泵房→副斜井→地面 五、探水的目的及原则 1、探水的目的:探水系指采矿过程中用超前勘探的方法,探明采掘工作面、顶板、侧帮和前方的含水构造及陷落柱充水含水层、积水老窑等,含水体系的具体空间位置和产状等,其目的是为有效地防止矿井水害做好必要的准备. 2、探放水的原则: 掘进工作面必须执行“有掘必探、先探后掘"的原则,《煤矿安全规程》第317条规定,遇到下列情况必须探水: (1)接近水淹的井巷、老窑或小窑时; (2)接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时; (3)打开隔离煤柱放水时; (4)接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时; (5)接近有出水可能的地质钻孔时; (6)接近水文地质条件不清的区域时; (7)接近有积水的灌浆区时; (8)接近其他可能突水的地区时。 五、巷道布置及探放水设计说明 二水平轨道大巷设计长度406m,在点(点X:36414380。6,Y:4362685。3)开口,以0°坡施工40m车场,然后以16°下坡沿煤层顶板掘进施工方位角180°,掘进366m. (一)、支护方式(巷道掘宽×高:4。4米×3。7米) 依据设计该巷道永久支护为锚网索喷支护,具体为顶板布置9根锚杆,一根锚索.锚杆间排距为900mm×900mm,垂直于顶板布置.顶板锚杆规格为φ18×2000mm左旋螺纹钢锚杆;树脂锚固剂规格为MSCKφ23×350mm。铁托板规格为120mm×120mm×6mm(厚度)。巷道顶板铺设金属网,网片采用φ6mm钢筋电焊而成,网片尺寸为1000mm×2000mm,网格100mm×100mm,网片搭接长度为100mm;顶板及两帮每孔充填2根锚固剂。锚索规格:φ15。24mm,L=6300mm,锚索采用单排居中布置(两排锚杆中间),排距2700mm,充填4根锚固剂,树脂锚固剂规格为MSCKφ23×500mm,托盘型号为300mm×300mm×12mm钢板,托盘钻孔φ20mm。 (二)探放水设计 二水平轨道大巷设计全部依据《煤矿防治水规定》的要求编制。 1、探水钻场布置 二水平轨道大巷沿掘进方向每隔80米在巷道进行一次探放水.钻场利用巷道布置,钻场处加强支护,并在附近安装专用固定电话。 2、探放水钻孔设计 (1)超前距的确定 根据(煤矿防治水规定)要求,确定超前距为20米。 (2)钻孔数量 钻孔数量根据钻探目的、水情水害掌握情况及物探结果等综合因素确定,可根据实际情况适当增加钻孔数量、调整钻孔位置,原则上查清水情即可,但不得少于3个。 (3)钻孔的布置方式 二水平轨道大巷探放水钻孔设计3个钻孔,分别为沿掘进工作面正前方、左右侧俩个方向的2个钻孔. ①正前方探水钻孔(1#孔) 距底板距离:1.5m 距巷道两帮距离:2。2m 钻孔直径: 65mm 钻孔深度:100m 方位角:180° 倾角:-16°(与巷道底板平行) ②右前方钻孔(2#孔) 距底板距离:1。5m 距巷道右帮距离:1m 钻孔直径:65mm 钻孔深度:105m 方位角:169°(与巷道呈11°夹角) 倾角:—16°(与巷道底板平行) 右前方探深:105*cos11°=103m 帮距:105*sin11°=20m ③左前方钻孔(3#孔) 距底板距离:1。5m 距巷道左帮距离:1m 钻孔直径:65mm 钻孔深度:105m 方位角:191°(与巷道呈11°夹角) 倾角:—16°(与巷道底板平行) 右前方探深:105*cos11°=103m 帮距:105*sin11°=20m 附探放水钻孔布置示意图. (4)允许掘进距离 根据计算允许掘进距离为80m。 (5)根据《煤矿防治水规定》第99条规定,水压为小于1。0Mpa的,止水套管长度选取10m.在套管固定后进行耐压试验,压力不低于2.0Mpa,时间不低于30分钟.试验成功后方可扫孔钻进,否则不得钻进施工。 (6)探水设备 打钻选用型号为ZYJ—400/270型矿用钻机,钻杆φ42mm×1m,钻头为φ65mm的合金钢钻头. 六、施工工序 1)使用φ65mm的钻头开孔,钻进6。5m,将孔内的煤岩冲洗干净;再使用φ108mm的钻头进行扩孔,扩孔至6.5m。 2)将φ89mm无缝钢管端头至端尾1。5m处的外壁用麻和海带丝包裹后,塞入钻孔内.止水套管外壁周围与孔壁之间用麻和海带捣实封闭,止水套管外露200mm,端部与3.5寸法兰盘连接. 3)待孔口封闭凝固后,装上闷盖向孔内注入水灰比为1:1的水泥浆,直至水泥浆自孔底返出管外;或者使用封孔剂固结孔口装置。 4)待8小时后,水泥浆基本凝固后(若使用封孔剂则等待封孔剂凝固后),用φ65mm的钻头进行扫孔,扫孔6。5m。进行清水耐压试验,试验压力不小于2Mpa,且持续时间不少于30min。若止水套管无松动、管外无返水,则止水套管固管成功. 5)在打压成功的钻孔内进行探放水作业。 6)完成一个钻孔的探放水作业后,下一个钻孔的作业必须严格按照以上顺序进行. 7)先施工1#孔,根据探放水效果依次施工2#、3#孔。 七、验收标准: 采用现场验收,钻孔施工至设计深度后,由施工队通知防治水人员、测量人员、安检人员及瓦检人员。待以上人员全部到现场后,由安检、瓦检人员根据现场情况确定是否符合退钻条件,达到安全条件后方可退钻。由测量人员测量实际孔深,施工队出具探放水验收记录,现场验收人员在验收栏签字。 八、探放水注意事项和技术要求 1、要对钻场前后20m周围的巷道进行加强支护,确保巷道无空顶、帮现象,保证钻探人员的人身安全。 2、钻孔施工受调度室统一调度,发现异常情况及时通知调度室,施工现场设电话一部,随时和调度室联系,为保证电话畅通,每班在开工前,先和调度室通一次话,保证电话的畅通. 3、探钻期间,严禁随意切断钻机电源,加强机电检查,杜绝失爆现象的发生,机电系统保证排水为双电源,同时加强中央水泵房的检修,确保中央水泵房水泵的完好。 九、安全技术措施 1、探水钻入井前严格按照机电设备标准进行检查,试运转后在入井安装使用。使用时严格按照操作规程进行操作,保证钻机牢固,不移位; 2、在进行施工钻孔前,必须完善探水地点的排水设施; 3、钻孔施工前,检查排水管路、排水泵、供电系统等是否正常; 4、机电部要加强供电系统的管理,严禁停电事故的发生。 5、每班必须配备熟练的水泵司机值班,并严格执行交接班,保证钻孔出水后水泵及时排放; 6、施工现场必须配备“瓦斯”监测便携仪一台,有专人看管检测瓦斯浓度,如瓦斯浓度超限立即查明原因并处理; 7、探放水期间,由探放水小组统一平衡解决探放水期间出现的各种问题; 8、在探水钻钻进时,发现煤层松软、片帮、来压或钻眼孔内水压、水量突然增大和钻孔透水等透水征兆时,应立即停止钻进,但不得拔出钻杆; 9、当发生灾害事故时,所有人员要保持头脑清醒,迅速查明险情,按正确的避灾路线撤出,并及时向调度室汇报。 10、矿井透水预兆 (1)发潮:煤本身是不透水的矿物体,但当受到一定压力水的作用,仍会有部分的水分浸到煤体里去。因此,当采掘工作面临近积水区时,就会发现局部的或大面积的发潮现象,这种发潮现象并不完全是由于接近水区的缘故,遇到底板岩层为透水岩层时,也常使煤体有发潮现象. (2)发汗:当工作面接近积水区时,因水压的作用,通过煤的层理、节理、水就透过煤壁并聚成水球现象,看起来就像人出汗一样。 (3)流水或滴水:这种现象是发汗进一步发展的结果,证明工作地点与积水区的距离越来越近了,也证明隔水煤墙越来越软,隔水性越来越差,抗压能力越来越小,总体情况越来越严重.这时必须百倍警惕,采取措施加紧处理。 (4)挂红:这种现象往往是流水现象出现后产生的.这种现象说明水内含有铁的氧化物,或硫铁矿物等,出现“挂红"一般认为是接近老空积水的象征。 (5)空气变冷:工作面接近大量积水区以后,影响工作面气温降低,感到发冷。 (6)硫化氢气味加大:硫化氢气体也是老空区的产物。因此,当工作面接近老空区时,有时可嗅到硫化氢的气味。 (7)水叫:一般有两种声音:一种是:“嘶嘶”的声音,这种声音,很象低沉的雷鸣声或不开锅的声音,这是因为水位有了变动或受滚动岩石撞击影响的结果。 (8)钻孔底发软或出水:用探水钻或用掘进风钻探钎探水时,如发现钻孔底发软,钻屑发潮,就说明快到积水区,如继续钻就有出水的可能. 11、掘进工作面的作业人员需配备雨衣,保证作业人员在淋水较大的情况下能正常工作. 12、架设钻机前应加强钻孔附近的巷道支护,并且要确保钻机架设牢固,防止冒顶伤人。 13、打孔前要检查排水设备是否齐全、性能是否完好,排水能力是否满足要求,排水管路是否畅通,探水钻孔位于巷道低洼处时,必须配备与探放水量相适应的排水设备;同时,通风部门要做好预防巷道有害气体涌出的措施。 14、在超前探测工作进行前,必须对受灾害威胁的人员进行培训,熟悉避灾路线图,施工作业地点必须配备通讯设施,并且测量和探水人员必须亲临现场,依据设计,确定主要探水孔的位置、方位、角度、深度以及钻孔数目。 15、为预防气体异常,每班必须有瓦斯检查员在现场值班,随时检查空气成分,施工作业前瓦斯检查员必须检查作业范围20m内的瓦斯浓度,当瓦斯浓度〈1.0%时,方可开工。 16、探水钻进之前,必须先安好孔口管和控制闸阀,进行耐压试验,达到设计承受的水压后,方准继续钻进。 17、钻进时,若发现有害气体喷出时,应立即停止钻进,切断电源,将人员撤到有新鲜风流的地点后,向调度室汇报,采取措施. 18、钻孔过程中发现煤壁有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时,及时通知调度撤离现场. 19、钻孔探到水后,要观测水压、水质、水量和估计积水量或补给量。根据矿井排水能力及水仓容量,控制放水孔的流量或调整排水能力,并清理水仓、水沟等。 20、必须监视放水全过程,放水结束后,应立即核算放水量与预计积水量的误差,查明原因。 21、探放水钻孔完成探测任务后必须全孔注浆封闭,并做好封孔记录。 22、措施未列入部分,严格按《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》中有关规定执行. 十、通风及瓦斯检查制度 1、探放水通风 巷道施工过程中,采用压入式通风,局部通风机安装在轨道大巷新鲜风流中,然后将新鲜风压入工作面迎头,巷道的回风风速不得低于0。25m/s。在打钻时,探水钻工需将风筒延伸到工作面距迎头5。0m处。在打钻过程中不得停风,并有可靠的风电闭锁置,特殊情况停风时,必须按规定撤出施工地点所有人员. 2、瓦斯检查制度 在探放水过程中,必须配备便携式瓦斯检测仪一台,以便随时检查瓦斯浓度.瓦斯监测探头CH4、CO吊挂距工作面5。0m。瓦斯检查员在探放水前对工作面迎头进行瓦斯检测,在打钻过程中也要进行瓦斯检查,如瓦斯浓度达到1%时,必须停止钻进,工作面所有设备断电,进行排放瓦斯,探水过程中只有在瓦斯不超限的前提下方可钻进. 十一、安全管理 1、 钻机安装不牢固,安装不符合要求。 2 、钻场布置不合理. 3 、钻眼不按设计要求设置。 4 、钻孔位置、方位、角度及钻孔深度不符合要求. 5、孔口管固定不牢固. 6、止水套管长度不符合要求。 7、不按照规定的眼位施工。 8、顶板离层、片帮。 9、钻机管路不通畅进行打眼。 10、有害气体超限. 11、未加强钻机附近巷道支护。 12、巷道低洼处未设好水仓及排水设施。 13、未做好钻孔深度记录。 14、钻进中发现有害气体喷出时,未停止钻进,切断电源,未将人员撤到有新鲜风流的地点。 15、钻进时,发现煤岩松软、片帮、来压或孔中的水压 水量突然增大,以及有顶钻现象时,未及时采取措施处理。 16、钻孔水压过大或喷高压水时未采取措施处理。 17、通讯设施不畅通。 18、探水作业前排水系统不畅通. 19、探水作业人员不熟悉措施内容及避灾路线. 20、有出水征兆时未及时撤出人员,查明原因. 管理标准及预防措施: 1、钻机严格设计安装,钻机安装牢固可靠各项功能完好. 2、钻场严格按照设计要求布置,钻孔间、排距符合要求。 3、钻眼按设计要求布置。 4、钻孔位置、方位、角度及钻孔深度符合规程规定,打眼前探水技术 人员标号眼位。 5、孔口管固定按规程要求固定,固定牢固可靠,不渗漏水。 6、止水套管长度不低于设计值。 7、严格按标定的眼位施工。 8、施工作业前检查好作业地点顶帮情况,严格执行敲帮问顶制度。 9、施工作业前检查好钻机管路是否畅通,否则不得开机打眼. 10、瓦检员实时检测作业地点有害气体浓度,有害气体浓度超《安全规程》规定严禁作业. 11、加强钻场附近10m内巷道支护。 12、巷道低洼处排水设施,排水系统完好。 13、在靠切眼侧低洼处设好防水坝防水墙. 14、现场作业人员做好钻孔深度记录,测量一次钻杆并核实孔深. 15、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有新鲜风流的地点,立即汇报调度室,采取措施处理。 16、钻进时,发现煤岩松软、片帮、来压或孔中的水压、水量突然增大以及有顶钻现象时,必须停止钻进,记录其孔深,并同时将钻杆固定,但不得取出钻杆,要立即向矿调度室报告,及时采取措施,进行处理。 17、施工现场必须设电话一部,随时与调度保持联系,电话不通,不准开钻专业. 18、探水作业前,设好排水管路、水泵,保证排水系统畅通. 19、探水作业前做好专业人员对规程措施的学习培训,熟知避灾路线。 20、有出水征兆时及时撤出作业人员,及时汇报调度,查明原因后方可继续进行作业。 十二、避灾路线 若施工地点发生水、火、瓦斯、煤尘、顶板灾害时,施工人员应按如下路线进行撤离,所有施工人员应熟悉各种灾害的避灾路线。 二水平轨道大巷掘进工作面→二水平车场→副斜井→地面 避灾原则:头脑清醒,想清路线,听从指挥,做好自救互救工作,有序撤退,并及时向值班人员和调度室汇报。 附图:1、二水平轨道大巷探放水布置示意图2、避灾路线图- 配套讲稿:
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