斜井基巖段探水設(shè)計(jì)
正豐煤礦主斜井井筒探水設(shè)計(jì)
第一章 概況
正豐煤礦主斜井井筒掘進(jìn)方位角為181°，傾角為-10°，設(shè)計(jì)長度(斜長)848 m。井筒為半圓拱形斷面，掘進(jìn)高度3950mm，掘進(jìn)寬度4700mm，掘進(jìn)斷面積16.19㎡，巷道凈高度3700mm，凈寬度4400mm，凈斷面積14.20㎡，采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，錨桿選用Φ22×2200mm左旋無縱螺紋鋼，間排距800×800mm，網(wǎng)采用Φ6.0mm鋼筋焊接網(wǎng)，網(wǎng)格100×100mm，噴射砼強(qiáng)度C20 。
由于正豐礦開采范圍內(nèi)存在小煤窯，可能有局部積水區(qū)及采空區(qū)存在，目前礦方地質(zhì)資料不全，對我項(xiàng)目部回風(fēng)斜井開拓造成隱患，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》要求，必須進(jìn)行探水，確認(rèn)無危險(xiǎn)后，方可前進(jìn)。
第二章 地質(zhì)構(gòu)造
第一節(jié) 地質(zhì)情況
根據(jù)礦方提供資料：井田溝谷大面積新生界覆蓋。賦存的底層有：奧陶系中統(tǒng)峰峰組、石炭系中統(tǒng)本溪組和上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組和下石盒子組、上第三系上新統(tǒng)及第四系中上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)。井田為一向南東傾斜的單斜構(gòu)造。煤層傾角多在5-8°，井田內(nèi)零星發(fā)現(xiàn)有陷落柱和小斷層，未發(fā)現(xiàn)巖漿活動。
第二節(jié) 水文地質(zhì)情況
井田屬于汾河水系，處于郭莊泉域中部。主要含水層有寒武系列到中奧陶統(tǒng)的一層石灰?guī)r、上石炭統(tǒng)太原組碎屑巖碳酸鹽巖溶裂隙含水層、二疊系山西組和下、上石盒子組碎屑巖裂隙含水層、新生界松散巖類空隙含水層。除奧陶系碳酸鹽巖巖溶裂隙水層富水性強(qiáng)外，其余含水層富水性均弱。井田奧灰水水位標(biāo)高為588-590m，井田內(nèi)批準(zhǔn)采煤層底板標(biāo)高均高于奧灰水水位，但同時對采(古)空積水要有足夠的認(rèn)識。涌水量根據(jù)《汾西礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司柳灣煤礦生產(chǎn)礦井地質(zhì)報(bào)告》：井田涌水量小于10m3/h，施工時應(yīng)執(zhí)行 “有掘必探，先探后掘”的原則，井筒目前工作面為泥巖，待井筒通過泥巖段后進(jìn)行探水施工。
第三章 施工工藝
第一節(jié)、鉆場布置
為不影響工作面正常施工，每次探水時右?guī)褪┕ひ痪蜻M(jìn)寬度3800mm，掘進(jìn)高度3650mm，掘進(jìn)深度3150mm的硐室作為鉆場，鉆場采用錨網(wǎng)噴支護(hù)方式，錨桿采用Φ22*2200mm高強(qiáng)度樹脂錨桿，間排距800*800mm，每根錨桿配MSCK2355和MSKZ2355型錨固劑各一支，錨固力不小于125KN，預(yù)緊力矩不小于250K·N/m。錨桿托板采用150×150×8 mm的拱形高強(qiáng)度托盤。鋼筋網(wǎng)采用Φ6.0㎜的鋼筋焊接而成，網(wǎng)片規(guī)格為：長×寬=2000×1000mm,網(wǎng)孔規(guī)格100×100mm，網(wǎng)與網(wǎng)之間間采用14#鐵絲綁扎連接，壓茬長度100 mm ，鐵絲綁扎間距不大于200 mm/道。噴射混凝土厚度150㎜。強(qiáng)度等級為C20。
第二節(jié)、探孔布置參數(shù)
探水施工前將硐室必須成巷結(jié)束，并在井筒右?guī)屯谝婚L1000mm，寬500mm、深600mm的水泵窩。水泵窩內(nèi)放一揚(yáng)程80m、流量為50m³/h的潛水泵。當(dāng)涌水量不超過10m3/h時，正常掘進(jìn)，當(dāng)水量超過10m3/h時，則關(guān)閉閘閥。
全斷面共布置三個鉆孔，沿巷道掘進(jìn)方向布置兩個鉆孔。傾角與巷道掘進(jìn)方向平行，孔深100m，另垂直于巷道底板布置一個鉆孔，孔深30m。第一次探水在井筒里程300m處，以后每70m鉆探一次，保證有30m的超前鉆探距離，如井下發(fā)生異常情況，另編鉆探措施報(bào)處審批后施工。
第三節(jié)、施工方法
1、孔口管加工：
孔口管采用Ф108×4mm 無縫鋼管加工，加工長度4.0m。鋼管外部焊Ф6.5mm螺旋狀鋼筋。防止鋼管在孔內(nèi)滑動，鋼管上部焊高壓法蘭盤和導(dǎo)氣管。
2、鉆機(jī)、鉆桿、鉆頭選擇：
鉆機(jī)選用ZYL-400/130型架柱式液壓鉆機(jī)，鉆桿選用Ф40mm接桿鉆桿，每節(jié)長度1.0m。配錐型專用接頭。鉆頭選用Ф65mm和Ф133mm兩種三翼金剛石鉆頭，Ф65mm鉆頭用于鉆孔鉆進(jìn)，Ф133mm鉆頭用于孔口管埋設(shè)孔鉆進(jìn)。
3、鉆機(jī)架設(shè)與固定：
首先在工作面將鉆機(jī)組裝完畢，并試運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，開始把鉆機(jī)放倒。導(dǎo)向架前端頂在巖面上,上釬卡孔對準(zhǔn)探孔口位置，在鉆機(jī)上鉆卡架設(shè)開孔口管位置的上下方兩側(cè)，用風(fēng)錘打Ф42mm，深度1500mm的孔共4個，施工Ф22×2200mm樹脂錨桿，用托盤壓住鉆機(jī)釬卡架。然后根據(jù)鉆孔方位及角度調(diào)整鉆機(jī)導(dǎo)向架，調(diào)整好后用寬×高×長=130×120×1500mm的道木打“井”字架將鉆機(jī)導(dǎo)向架墊實(shí)，最后在迎頭面適當(dāng)位置打4根Ф22×2200mm樹脂錨桿并卡上短鋼絲繩套掛上3個手拉葫蘆與鉆機(jī)底盤四角拉緊固定牢固。
4、孔口管埋設(shè)：
孔口管埋設(shè)孔Ф133mm開孔前根據(jù)鉆孔位置先將鉆機(jī)安裝牢固并將鉆機(jī)角度按探孔角度調(diào)整好后方可鉆進(jìn)。鉆進(jìn)深度4.0m。停鉆用水將孔內(nèi)巖粉沖洗干凈。退出鉆具。插入孔口管并在距法蘭盤500-800mm處纏上厚10-20mm的麻絲。然后用大錘墊上木板將孔口管打緊，孔口管埋設(shè)深度3.5m，外露0.5m。然后用四根Ф20×2200mm樹脂錨桿和四股8#鐵絲將孔口管拉緊固定牢固。最后向孔口管埋設(shè)孔內(nèi)注水泥水玻璃雙液漿。注至導(dǎo)氣管均勻冒漿、無氣泡后停止注漿將導(dǎo)氣管用木塞塞緊。注漿機(jī)采用PIH-22-75/45型氣動雙液注漿機(jī)，注漿液配比，水泥漿配比為水泥︰水=1︰0.8。雙液漿配合比為水泥漿︰水玻璃=1︰1。孔口管注漿結(jié)束8h后方可用Ф65mm鉆頭掃孔，掃孔深度4.6m。掃孔完畢后對孔口管打清水作耐壓實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)壓力為預(yù)計(jì)靜水壓力5Mpa，并穩(wěn)定30min，孔口管周圍不跑水為合格，否則重新補(bǔ)注。
5、鉆進(jìn)：
鉆機(jī)鉆進(jìn)應(yīng)勻速鉆進(jìn)，鉆頭鉆桿不得碰撞孔口管，地測人員及時觀測水量、水壓有無異常變化，并作好記錄。鉆機(jī)司機(jī)應(yīng)注意鉆機(jī)運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)探水孔涌水量超過20m³/h時必須停止鉆進(jìn)，如水壓大不得拔出鉆桿，情況危急時，必須關(guān)閉高壓閘閥，切斷電源，同時用礦用電話向調(diào)度室報(bào)告，并立即撤出井筒內(nèi)所有施工人員，重新制定措施后進(jìn)行處理。
探孔施工完畢后，地測人員必須實(shí)測探孔內(nèi)的涌水量和水壓。
實(shí)測水量、水壓：在探孔施工完畢后，退出鉆具在孔口管外露部分安裝壓力表，水閥門和導(dǎo)水管。壓力表規(guī)格為10Mpa，實(shí)測探孔內(nèi)的水壓;再采用體積時間法測定探孔內(nèi)的水量，測定時要求壓力、水量穩(wěn)定、準(zhǔn)確。當(dāng)水量不超過10m3/h，水壓不超過1Mpa，正常掘進(jìn)，否則必須首先關(guān)閉閘閥，然后采取專項(xiàng)注漿堵水措施進(jìn)行處理(注漿堵水措施另編)。
6、探測煤、水及瓦斯
探煤：在探孔施工過程中，鉆機(jī)司機(jī)必須注意運(yùn)行情況，當(dāng)出現(xiàn)鉆進(jìn)速度突然增大、鉆孔內(nèi)有煤屑伴隨水流出時，應(yīng)立即停止鉆進(jìn)，計(jì)算出鉆孔鉆進(jìn)距離，從而推測1#煤線的具體位置。
實(shí)測水量、水壓：在探孔施工完畢后，退出鉆具在孔口管外露部分安裝壓力表，水閥門和導(dǎo)水管。壓力表規(guī)格為10Mpa，實(shí)測探孔內(nèi)的水壓;再采用體積時間法測定探孔內(nèi)的水量，測定時要求壓力、水量穩(wěn)定、準(zhǔn)確。當(dāng)水量不超過10m3/h，水壓不超過1Mpa，正常掘進(jìn)，否則必須首先關(guān)閉閘閥，然后采取專項(xiàng)注漿堵水措施進(jìn)行處理(注漿堵水措施另編)。
實(shí)測瓦斯：在探孔施工完畢后，請通風(fēng)隊(duì)專業(yè)技術(shù)人員，測量巷道內(nèi)的實(shí)際風(fēng)速，然后開啟水閥門，10分鐘后由瓦檢人員利用光學(xué)瓦檢儀，探測巷道內(nèi)的瓦斯?jié)舛燃昂浚?jì)算出巷道內(nèi)的瓦斯流量，
當(dāng)測定瓦斯?jié)舛却笥?.5%時，必須首先關(guān)閉閘閥，然后采取注漿或抽放瓦斯等措施進(jìn)行處理(措施另編)。
第四章、輔助系統(tǒng)
第一節(jié) 供電
在主斜井井口適當(dāng)位置，設(shè)置臨時變電所一座，安裝一臺KBSG-315KVA/10/1.14/0.69KV礦用變壓器作為井下動力變壓器。
第二節(jié) 供水
由地面53m3蓄水池用直徑Ф50mm的無縫鋼管送至工作面。
第三節(jié) 排水
打鉆期間排水采用一揚(yáng)程80m、流量為50m³/h的潛水泵，排水管采用Φ108mm鋼管排至地面。
第五章 施工組織和主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
1、施工組織采用三八制作業(yè)，勞動力配備如下：
探水施工每班勞動力配備表
第六章、安全技術(shù)措施
第一節(jié)、鉆機(jī)的使用及維護(hù)
一、主機(jī)的安裝
1、 立 柱
1)巷道的高度應(yīng)該保證立柱能豎立于巷道中，應(yīng)保證有從分的調(diào)整空間。
2)保證頂板與底板的平行，立柱必須垂直于其平行線，否則，會使頂緊油缸壓力增大導(dǎo)致立柱與油缸連接處彎曲甚至斷裂。
3)遇到頂板傾角較大時，應(yīng)對底板進(jìn)行處理，落底或選用合適的枕木來支撐，使其與頂板平行，讓立柱垂直于此平行面。
2、 推進(jìn)器
1)根據(jù)鉆孔位置，安裝好立柱后將推進(jìn)器的大錐孔與立柱中間鎖緊套上的錐軸連接到位，并調(diào)整好角度方位與高度后，緊固其螺母及鎖緊套的螺栓。
2)連接推進(jìn)器和付支柱，調(diào)整到最佳長度后，緊固付支柱的鎖緊套螺栓，及付支柱的錐軸和小絲杠的鎖母，使其穩(wěn)定牢固，不松動。
二、控制操作臺、液壓泵站
1、 高壓膠管的連接
1)操作臺由兩個換向閥的 塊與一個液控單向閥組成，連接其高壓膠管應(yīng)先檢查高壓連接頭“O”型膠圈是否完好。
2)連接單向閥與立柱的頂緊油缸。
3)集成塊下面中間兩組，高壓街頭應(yīng)用與其對應(yīng)的膠管與擺線馬達(dá)相連，與推進(jìn)油缸連接。
4)剩余的高壓膠管接頭與泵站相連，泵站采用不同規(guī)格的接頭，不能互換，方便安裝，所安裝膠管必須用合適的“U”型卡連接到位。
2、電機(jī)和急停按鈕
連接好電機(jī)和急停按鈕，急停按鈕連接在電機(jī)的控制回路中(急停按鈕的連接電纜為MYQ-0.3/0.5(1.0-2.5)mm2煤礦用移動輕型橡套軟電纜)。
3、液壓泵站
郵箱容量約(120L)，過濾精度(37CST-73CST)使用L-HM68、L-HM46抗磨液壓油或30#機(jī)械油，油位應(yīng)該在鉆機(jī)正常工作時，液位計(jì)紅線標(biāo)志以上。
4、 鉆孔
1)連接鉆頭與鉆桿，并使用其緊固在主機(jī)鉆桿套上，馬達(dá)正轉(zhuǎn)，緩慢地推進(jìn)鉆頭，并使其自然鉆入巖石(或煤層)。
三、安全注意事項(xiàng)
1、本機(jī)以液壓為動力，使用時，工作壓力不得超過12Mpa;停機(jī)時應(yīng)可靠地關(guān)閉近液閥門，防止回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)自動開啟。
2、 本機(jī)連接的液壓軟管應(yīng)符合煤炭行業(yè)的規(guī)定，應(yīng)使用具有礦用安全標(biāo)志準(zhǔn)用證得液壓軟管。液壓軟管與本機(jī)的鏈接應(yīng)牢固、可靠。
3、 液壓回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的噪聲聲壓級可能超過90dB(A)，應(yīng)重視噪聲對人體的危害，盡量選擇噪聲相對較低的產(chǎn)品。
4、 本機(jī)在鉆進(jìn)作業(yè)時，要隨時注意觀測頂板及圍巖狀況，防止頂板局部冒頂或碎石下落。
5、本機(jī)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩較大，反力矩需要有架住承擔(dān)，操作人員應(yīng)該使架住筋骨地支撐在支撐點(diǎn)上。要精力集中。本機(jī)鉆孔過程中，嚴(yán)禁手扶鉆桿。
6、鉆孔過程中，要注意推進(jìn)力適當(dāng)，嚴(yán)禁使鉆桿在彎曲狀態(tài)下工作，防止鉆桿突然斷裂或更換鉆桿不當(dāng)造成鉆桿從鉆孔中脫出。
7、電動機(jī)、急停按鈕、膠管總成必須使用具有礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志準(zhǔn)用證的產(chǎn)品，用戶不得隨意更換。
8、電動機(jī)必須正轉(zhuǎn)(右旋)，禁止反轉(zhuǎn)。
9、急停按鈕未連接好時嚴(yán)禁開機(jī)工作。
11、本機(jī)液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)采用礦物油，工作油溫不得超過65℃。為防止因使用礦物油引起火災(zāi)，嚴(yán)禁液壓系統(tǒng)在滲漏狀態(tài)下工作;對泄露在井下工作場所的礦物油，應(yīng)及時清理掩埋。本機(jī)不應(yīng)再采空區(qū)等場所使用。
第二節(jié)、探放水作業(yè)安全注意事項(xiàng)
正式開鉆探水后，要密切注意迎頭的變化，發(fā)現(xiàn)異常，要立即采取措施，以防突水或發(fā)生其它傷害事故，為此，施工中要特別注意以下事項(xiàng)。
1、鉆進(jìn)時，發(fā)現(xiàn)煤巖松軟、片幫、來壓或鉆眼中水壓、水量突然增大，以及頂鉆等異常狀時，必須停止鉆進(jìn)，但不得拔出鉆桿。要立即向礦調(diào)室報(bào)告，并派人監(jiān)測水情，情況緊急時，必須立即撤出所有受水威脅地區(qū)的人員。
煤巖發(fā)松，鉆進(jìn)突然感到輕松，一般是接近水源的象征。這時，應(yīng)再次檢查防水措施是否完善，排水設(shè)施是否可靠;頂鉆是是水壓大的表現(xiàn)，此時切不可移動鉆桿，并要將鉆桿固定牢固，否則高壓水就可能將鉆桿頂出，碰傷人員，或?qū)@孔沖垮，造成透水事故。
在打鉆時，如果發(fā)現(xiàn)鉆孔內(nèi)沒有回水，說明可能已經(jīng)鉆透老空，回水流到老空里去了，這時經(jīng)過檢查已透了老空，就要停止鉆進(jìn)。
2、探水鉆機(jī)的后面和前面給進(jìn)手活動范圍內(nèi)不得站人，以防高壓水將鉆桿頂出傷人，或手把翻轉(zhuǎn)打人。
3、鉆孔接近老空，預(yù)計(jì)可能有瓦斯或其它有害氣體涌出時，必須有瓦斯檢查員或礦山救護(hù)隊(duì)員在現(xiàn)場值班，檢查空氣成分，如有異常，也應(yīng)停止打鉆，及時進(jìn)行處理。
4、鉆孔放水前，必須估計(jì)積水量，根據(jù)礦井水能力和水倉容量，控制放水量，并做好水壓觀測工作。
5、鉆孔放水前，必須設(shè)專人監(jiān)測鉆孔出水情況，測定水量，做好記錄，要密切注意水量變化，出水的清濁和雜質(zhì)情況，有無有害氣體涌出和有無特殊聲響等，發(fā)現(xiàn)異常狀況應(yīng)及時采取措施，防止意外事故發(fā)生。
第三節(jié)、質(zhì)量要求及保證措施
1、穩(wěn)鉆時鉆機(jī)、鉆桿的方向和角度必須由地測人員用儀器標(biāo)定，以保證鉆孔按照設(shè)計(jì)角度方向施工。
2、鉆機(jī)施工時要嚴(yán)格依據(jù)操作規(guī)程進(jìn)行，防止出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象，一旦發(fā)生要依據(jù)規(guī)程處理，避免造成更大事故發(fā)生。
3、測定最大力量及靜水壓力值，測定時要求壓力、水量穩(wěn)定、準(zhǔn)確。
4、加固孔口管時漿液的選擇必須先稀后稠最后上液封孔的原則，確保漿液凝固時間不少于8h并做耐壓試驗(yàn)，合格后方可進(jìn)行施工，鉆進(jìn)時必須勻速前進(jìn)。
5、由專人觀察，記錄施工參數(shù)，即使匯報(bào)工程進(jìn)度。
第四節(jié)、其他注意事項(xiàng)
1、所有參與施工人員必須經(jīng)過培訓(xùn)學(xué)習(xí)，經(jīng)考試合格后，方可上崗;
2、堅(jiān)持“有掘必探、先探后掘”的探放水原則;
3、探水前必須先安設(shè)孔口管;
4、必須加固牢靠，嚴(yán)防頂鉆傷人事故發(fā)生。
5、探水前必須檢修排水設(shè)備，保證正常運(yùn)轉(zhuǎn);
6、探水前巷道永久支護(hù)必須緊跟迎頭;
7、測量和探放水人員親臨現(xiàn)場，依據(jù)設(shè)計(jì)確定主要探水孔的位置、方位、角度和長度等;
8、打鉆地點(diǎn)安設(shè)電話，電話至工作面不大于30m。
9、如果發(fā)現(xiàn)情況危急時，必須立即撤出所有受水威脅區(qū)域的人員，然后采取措施進(jìn)行處理;
10、探水時，根據(jù)排水能力控制放水流量，必須設(shè)專人檢測鉆孔出水情況，測定水量、水壓，并做好記錄。若水量突然發(fā)生變化，必須及時處理，并報(bào)告調(diào)度室。
11、鉆進(jìn)施工時要嚴(yán)格依據(jù)操作規(guī)程執(zhí)行，防止出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象，一旦發(fā)生要依據(jù)規(guī)程處理，避免造成更大事故。
12、孔口管注漿效果檢查必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
13、打開卸壓閥時，對面嚴(yán)禁站人。
14、拆洗雙液注漿泵時必須對泵體進(jìn)行卸壓處理。
15、加強(qiáng)個人防范意識，杜絕違章作業(yè)。
16、供應(yīng)部門必須保證施工所需材料全部到位，即用即有。
17、鉆機(jī)、注漿機(jī)必須是完好的，經(jīng)地面試運(yùn)轉(zhuǎn)，正常后方可下井。
18、發(fā)現(xiàn)卡鉆、頂鉆、堵鉆、糊鉆的必須停鉆，待故障排除后方可繼續(xù)前進(jìn)。
19、建立鉆機(jī)、注漿機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，瓦斯?jié)舛葯z測及交接班記錄。
20、井下及井口附近20m范圍內(nèi)電器設(shè)備必須防爆性能完好。
21、注漿施工時，操作人員必須配備風(fēng)鏡和防腐手套，防止水玻璃、水泥腐蝕皮膚和燒傷眼睛。
22、參與打鉆施工人員不得帶手套操作，必須緊束衣袖、衣角，避免被鉆桿卷傷或造成其他事故。
23、鉆機(jī)司機(jī)、注漿機(jī)司機(jī)必須專心操作，發(fā)現(xiàn)機(jī)器異常應(yīng)立即停止作業(yè)，保證設(shè)備、人員的安全，排除故障后，方可繼續(xù)施工。
24、實(shí)行專人專崗，非鉆機(jī)或注漿機(jī)操作人員嚴(yán)禁操作鉆機(jī)或注漿機(jī)。
25、嚴(yán)禁施工人員酒后下井。
26、嚴(yán)禁穿化纖衣服入井。
27、嚴(yán)禁攜帶火種下井。
28、風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)“三專”供電，工作面實(shí)現(xiàn)風(fēng)電、瓦斯電“兩閉鎖”。
29、裝卸鉆桿時必須先停鉆機(jī)，再用大扳手等工具進(jìn)行拆裝。
30、探水施工中井下必須裝設(shè)檢漏裝置。
31、打鉆探水期間瓦斯檢查員現(xiàn)場跟班，及時測定瓦斯?jié)舛取?/p>
