12020上下付巷及切巷掘進工作面探放水設計及安全技術措施

一、概況
1、工作面概況
12020工作面里段位于我礦井田+87m水平西翼一側，該工作面東側為12020工作面采空區(qū)，南部（上部）為本礦上水平工作面采空區(qū)，西部、北部（下部）為原始煤層。開采煤層為五3煤，12020工作面（里段）走向長760米，傾向長150米，煤層傾角25-30度,煤層厚度0.6—0.9m,平均厚0.69m，工作面地質儲量11.7萬噸。12020上下付巷沿煤層走向掘進。
2、地質情況
12020工作面上付巷掘進515米，下付巷掘進650米時揭露新F7斷層，走向155°，傾向65°，傾角48°，延伸長度約350m，落差0-30m；該工作面上部最高海拔標高為+660米，最低海拔標高為+590米，相對高差70米，地面處在伏牛山的頂部，地表荒蕪，無居民及建筑物存在。
3、水文地質情況
①大氣降水、地表水及新近系潛水
本區(qū)為低山丘陵地形，地面坡度較大，沖溝發(fā)育，大氣降水逕流排泄條件好，因而無常年性地表水體。區(qū)內新近系地層呈零星發(fā)育，以坡積、洪積及沖積于溝谷、坡腳處，厚度較小，巖性復雜，含富水性差。加之上部上石盒子組隔水層較厚，故此大氣降水、地表水及新近系潛水對五3煤開采無影響。僅在井筒揭穿層段有少量淋漓水現(xiàn)象。
②五3煤層頂板砂巖裂隙承壓水
五3煤層頂板砂巖裂隙含水層，系指煤層之上60m范圍內所含砂巖裂隙含水層，巖性為中粒砂巖，一般發(fā)育2～5層，累計厚度約0～30m，一般20m左右，巖性完整致密，裂隙不發(fā)育，且部分被方解石脈所充填。生產(chǎn)開采過程中該含水層裂隙承壓水將首先充入礦坑，是礦坑涌水的主要充水水源之一。由于該含水層單層厚度較薄，裂隙不甚發(fā)育，且補給條件差，裂隙水儲存量有限，導、富水性弱，生產(chǎn)中易于疏排。
③五3煤層底板砂巖裂隙承壓水
主要由1～2層中粒巖屑砂巖組成，厚2.39～11.09m，平均5.70m，泥質膠結，局部含泥礫及石英細礫。砂巖致密堅硬，裂隙不發(fā)育，含富水性弱。為五3煤層底板直接充水含水層，該含水層厚度較小，裂隙不甚發(fā)育，且極不均一。因本區(qū)屬大陸性半干燥氣候區(qū)，年降水多集中于7～9月份，其水源補給時間短，加之含水層被新近系地層覆蓋，補給量不足，故而其富水性相對較弱，一般情況下對開采五3煤層影響不大，以往開采生產(chǎn)過程中也未發(fā)生過充水現(xiàn)象。
④斷裂構造對礦床充水的影響
本區(qū)發(fā)育的主要斷裂構造位于礦區(qū)淺部的新F7。
一般情況下，斷裂構造在形成過程中，由于受應力牽引、拖拉作用而在斷裂帶兩側形成較密集的羽狀斷裂，破壞了地層的連續(xù)性，使多個含水層間產(chǎn)生不同程度的水力聯(lián)系。同時，斷裂破碎帶為地下水的運移、富集提供了通道和空間場所。在開采過程中，要加強新F7斷層附近涌水點的涌水量觀測。
⑤老窯老空水
礦區(qū)淺部為五3煤層采空區(qū)，推測會積存有老空老塘水，似一“地下水庫”，其淺部采空區(qū)最低標高約+100m左右，是威脅礦井后期生產(chǎn)的潛在危險因素，生產(chǎn)中，對12020上下付巷要先堅持直流電法儀超前探，發(fā)現(xiàn)有異常時，再進行鉆探驗證，并保留至少30米超前距。同時，在老窯老空相應的地表塌陷區(qū)應做好防洪排澇工作。
⑥鉆孔對礦床充水的影響
工作面附近無鉆孔，掘進時不會受到鉆孔水的影響。
4、周邊采掘情況
本工作面南部為已回采完的上水平采區(qū)，西翼為正在開采二1煤層的新豐煤礦。
二、設計目的
1、探查前方地質構造，消除水害對采掘工程施工的威脅。
2、對物探低阻區(qū)鉆探驗證，或對導水斷層進行探查，消除突水危險。
三、設計依據(jù)
1、水源性質：預計水源主要為煤層頂、底板砂巖裂隙水。
2、礦井配備一臺ZBY3/7.0-11型注漿泵，兩臺ZDY-550S探放水鉆機，配合Φ75mm和Φ113mm硬質合金刮削型鉆頭（各不少于2個），Φ50mm鉆桿，鉆桿每節(jié)長0.8m，鉆桿數(shù)量200根，全部使用水力排粉，鉆孔均采用無芯鉆進。
四、探放水鉆孔的設計參數(shù)
1、探水起點的確定：
12020上，下付巷鉆場位置布置在開口向西1170m方向，鉆場支護方式采用2.5m×2.5m工字鋼對棚進行支護，棚距為500mm，斷面為梯形，凈斷面6.0㎡掘進斷面8.0㎡，對迎頭和巷道“丁字口”“十字口”處10m范圍內巷道連鎖加固。
2、超前距離、幫距的確定：
12020上、下付巷探放水時，確保鉆孔終孔位置距巷幫距離不小于20m，超前距離保持不少于30m。
3、允許掘進距離：
經(jīng)每回次探放水證實無水害威脅，經(jīng)我礦地測防治水科、通風安全科、生產(chǎn)技術科聯(lián)合驗收合格下發(fā)允許掘進通知單后，方可在允許的安全距離內掘進，在掘進過程中始終保持30m的超前距離，嚴格按照《探放水設計及安全技術措施》的規(guī)定操作。
4、套管規(guī)格及固定方式：
鉆孔開孔孔徑為Φ113mm，鉆進10.5后下設套管為Φ108mm的無縫鋼管10m，每節(jié)套管長度2m，使用內絲外絲連接，絲扣長度為100mm。外端焊法蘭盤和閥門連接。
安裝孔口管長度為10米，孔口管管外端有焊接牢固的耳把與立柱支護捆綁牢固，同時用戧柱頂牢，并采用繃帶、麻纖包裹孔口管以增大摩擦力，防止套管鼓出。再用Φ75mm鉆頭進行深孔鉆進。
5、鉆孔設計具體參數(shù)：
（1）12020上下副巷及切巷鉆場探放水計劃各施工3個鉆孔，分別為1＃、2＃、3＃，均采用無芯鉆進。
（2）12020上、下付巷及切巷探放水鉆孔均在五3煤層所在的巷道中施工，其施工順序按鉆孔標號順序施工，12020上、下付巷1#、3#鉆孔終孔位置分別位于五3煤層的頂、底板，2#鉆孔位于巷道中心線上，各個鉆孔之間間距為500mm。
（3）12020切巷1#、3#鉆孔終孔位置均位于五3煤層巷道兩幫底板，2#鉆孔終孔位置位于巷道中心線上，各個鉆孔之間間距為500mm。

（4）12020上、下付巷及切巷探放水鉆孔參數(shù)，如下表所示：
12020上副巷鉆場掘進探水鉆孔設計參數(shù)如表:
孔號 方位角 傾角 鉆孔深度
1＃ 254º30′ +9º30′ 64.2米
2＃ 273° 0° 60米
3＃ 291º30′ -9º30′ 64.2米
12020下副巷鉆場掘進探水鉆孔設計參數(shù)如表:
孔號 方位角 傾角 鉆孔深度
1＃ 251º30′ +9º30′ 64.2米
2＃ 270° 0° 60米
3＃ 288º30′ -9º30′ 64.2米
12020切巷掘進探水鉆孔設計參數(shù)如表:
孔號 方位角 傾角 鉆孔深度
1＃ 176º30′ +26° 72.7米
2＃ 194° 28° 68米
3＃ 212º30′ +26° 72.7米
6、排水系統(tǒng)
12020上付巷在施工時，工作面鋪設鐵質水槽（寬300mm,高200mm），水流由工作面經(jīng)12020里切巷后進入12020下付巷，再由12020下付巷流至+87m水平水倉, +87m水平泵房安裝三臺MD85—45×7型水泵，配套電機132KW，接有Φ159×6mm排水管,排入+320m水平水倉, +320m水平泵房安裝三臺MD46—30×9型水泵，配套電機55KW，接有Φ108×4mm排水管將水排至地面。
12020下付巷在施工時，工作面鋪設鐵質水槽，水流經(jīng)12020下付巷流至+87m水平水倉后經(jīng)泵房排水管排至地面。
8、探放水效果確認方法標準：
鉆孔按設計要求打到煤層頂?shù)装鍟r，解除前、上方水害威脅。探放水單孔驗收有地測組織機電、安全、生產(chǎn)、調度各科室相關人員參加，做到有驗收，有記錄；實行誰驗收，誰簽字，誰負責。
9、探放水設計附圖
1、探放水鉆孔布置平面圖，比例1：1000；
2、鉆孔布置剖面圖，比例1：500；
3、單孔結構圖，比例1：500；
4、鉆孔布置斷面圖，比例示意
5、迎頭篦子打設斷面圖 比例示意
6、單孔地質柱狀圖 比例1:500
五、安全技術措施
（一）安裝鉆機探放水前的準備工作:對鉆探巷道迎頭后10m范圍內要進行連鎖加固，巷道兩幫打一梁三柱臺棚及頂梁使用鐵拉板加固，聯(lián)巷交叉口鐵拉板加固長度不少于10m，腿與退之間梁與梁之間用撐桿打牢頂實，迎頭打好堅固的間距50cm的4根立柱，立柱埋深30cm，頂部超出棚梁30cm-50cm，迎頭并打4根橫梁，間距為50cm，橫梁深入兩幫煤壁30-50cm，立柱與橫梁十字交叉處使用8#鐵絲捆扎結實，篦子使用10mm厚的木背板搭接閉嚴，并且木背板與立柱橫梁用鐵絲連接，采用11#礦工鋼并緊貼棚子，間隙不大于50mm。鉆孔方位及坡度由地測防治水科測量人員用經(jīng)緯儀和坡度規(guī)標定，不經(jīng)過技術人員同意不得擅自改動鉆孔參數(shù)，施工時方位角誤差不得超過±1°。
（二）、探放水期間材料準備
由施工隊在探放水前在鉆場附近合適位置，備足探水鉆桿100根，鉆頭2個，45根2m長的套管，5個法蘭盤和5個配套的閘閥，做到有備有用，備足海帶和棉紗，備足必須用的工具。探水地點由施工隊負責在打鉆地點配備兩臺滅火器和不少于50Kg黃土。
（三）探放水前準備工作
1、鉆機在裝卸、運輸過程中必有有專人負責，做到保證人員和保護好鉆機不受損壞。鉆機安裝時底部用道木墊實，再將鉆機支撐架站穩(wěn)站牢，保證鉆機架牢固可靠，固定好鉆機后，仔細檢查鉆機各部件安裝是否正解，并用手轉動其各有關部件是否靈活，如有問題應及時解決，由施工隊負責。
2、通風安全科負責鋪設風、水管路至迎頭5m處，探放水期間保持正常通風排水，并懸掛瓦斯和一氧化碳探頭至正確位置。
3、由調試室負責在打鉆地點10m范圍內安裝一部通訊電話（12020上付巷8071，12020下付巷8081）并安排專人管理，隨時保持井上下聯(lián)系。
4、機電科負責安排鋪設排水系統(tǒng)，指定專人檢查排水設備，并正常檢查和維護，確保系統(tǒng)運行可靠。
5、12020下付巷探放水期間巷道內無雜物，凈高達到2m以上。
（四）探水施工中的技術要求
1、鉆進時應準確判別煤、巖層厚度并記錄換層深度。（一般要求：每鉆進10m或更換鉆具時，測量一次鉆桿并核實孔深。終孔前再復核一次，如有可能應進行孔斜測量。在鉆進中，一旦發(fā)現(xiàn)“見軟”“見空”“見水”和變層，要立即停鉆，丈量殘尺并記錄其深度。）
2、鉆進時，發(fā)現(xiàn)煤巖松軟、片幫、來壓或孔中的水壓、水量突然增大，以及有頂鉆現(xiàn)象時，必須立即停鉆，記錄其孔深并同時將鉆桿固定，但不得取出鉆桿。要立即向礦調度室匯報，及時采取措施進行處理。
3、鉆進中發(fā)現(xiàn)有害氣體噴出時，應立即停止鉆進、切斷電源，將人員撤到有新鮮風流的地點并及時向礦調度室匯報。
4、鉆孔內水壓過大或噴高壓水時，應采用反壓和防噴裝置的方法鉆進，并對孔口管和迎頭篦子進行加固防止孔口管和煤（巖）壁突然鼓出的措施。
5、遇高壓水頂鉆桿時，可用立軸卡瓦和逆止閥交替控制鉆桿，使其慢慢地退出孔口，操作室禁止人員直對鉆桿站立。
6、在鉆進中，若發(fā)現(xiàn)孔內涌水時，應測定水位（壓）、涌水量，丈量深度并做好記錄。
7、探放水期間，巷道內機電設備由機電科負責每天進行一次失爆檢查，杜絕失爆，保證完好。機電科要派專業(yè)熟悉并能維修鉆機的人員，及時下井對鉆機進行檢查維護，保證鉆機狀態(tài)完好。
8通風科要安排專人對打鉆地點的瓦斯等有害氣體進行檢查。施工隊打鉆時迎頭要懸掛便攜式瓦斯報警儀，并與縣掛的瓦斯傳感器相對照，保證其準確、靈敏可靠，瓦斯超限時，要求打鉆人員停止，切斷電源，并報礦調度室，聽從指揮并積極進行處理。
9、探放水期間有施工隊安排專人對水流經(jīng)過路線的水槽進行維護，防止水槽於堵。
（五）、探放水的技術要求：
1、孔探到水后，要觀測水壓、水質、水量和估計積水量或補給量。根據(jù)礦井排水能力及水倉容量，控制放水孔的流量或調整平排水能力，并清理水倉、水溝等。
2、加強放水地點的通風，增加有害氣體的觀測次數(shù)。
3、必須監(jiān)視放水過程，放水結束后，立即核算放水量與預計積水量的誤差，查明原因。
（六）、現(xiàn)場驗收（1）開拓（2）套管（3）單孔、終孔。
每個鉆孔下入孔口套管前、每個鉆孔達到終孔設計深度時及每回次探放水首個鉆孔固定好孔口套管準備進行深孔鉆進探放水時要及時向地測防治水科進行匯報，由礦總工程師組織各生產(chǎn)部門現(xiàn)場監(jiān)督、落實、驗收，做到有驗收，有記錄，實行誰驗收，誰簽字，誰負責。
（七）、探放水效果的確認：
鉆孔按設計要求打到煤層頂?shù)装鍟r，解除前方、上方水害威脅。探放水單孔驗收由地測科組織，機電、安全、生產(chǎn)、調度各科室相關人員參加，做到有驗收，有記錄，實行誰驗收，誰簽字，誰負責。在巷道掘進過程中時刻保持30m的超前距，并采取短鉆疏水措施。
六、探放水工操作規(guī)程
1、每臺鉆機操作人員不少于3人，并明確責任分工，機長（班長）為當班安全技術與操作第一責任者。
2、司機必須熟悉鉆機主要結構、性能和工作原理，掌握一般液壓傳動基礎知識，能熟練操作維護和維修。
3、施工前鉆工必須學習本鉆探施工技術安全措施，掌握施工目的、工藝和技術要求，熟悉預防災害措施和礦井避災路線。
六、水災避災路線
12020上付巷探水工作面→12020上付巷→+160m水平車場→副斜井→地面
12020下付巷探水工作面→12020下付巷→12020切巷→12020上付巷→+160m水平車場→副斜井→地面
12020切巷探水工作面→12020下付巷→12020外段切巷→12020上付巷→+160m水平車場→副斜井→地面




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2011年3月29日