12020上下付巷及切巷掘進工作麵探放水設計及安全技術措施

一、概況
1、工作麵概況
12020工作麵裏段位於我礦井田+87m水平西翼一側，該工作麵東側為12020工作麵采空區，南部（上部）為本礦上水平工作麵采空區，西部、北部（下部）為原始煤層。開采煤層為五3煤，12020工作麵（裏段）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，工作麵地質儲量11.7萬噸。12020上下付巷沿煤層走向掘進。
2、地質情況
12020工作麵上付巷掘進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；該工作麵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，地麵處在伏牛山的頂部，地表荒蕪，無居民及建築物存在。
3、水文地質情況
①大氣降水、地表水及新近係潛水
本區為低山丘陵地形，地麵坡度較大，衝溝發育，大氣降水逕流排泄條件好，因而無常年性地表水體。區內新近係地層呈零星發育，以坡積、洪積及衝積於溝穀、坡腳處，厚度較小，岩性複雜，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、地表水及新近係潛水對五3煤開采無影響。僅在井筒揭穿層段有少量淋漓水現象。
②五3煤層頂板砂岩裂隙承壓水
五3煤層頂板砂岩裂隙含水層，係指煤層之上60m範圍內所含砂岩裂隙含水層，岩性為中粒砂岩，一般發育2～5層，累計厚度約0～30m，一般20m左右，岩性完整致密，裂隙不發育，且部分被方解石脈所充填。生產開采過程中該含水層裂隙承壓水將首先充入礦坑，是礦坑湧水的主要充水水源之一。由於該含水層單層厚度較薄，裂隙不甚發育，且補給條件差，裂隙水儲存量有限，導、富水性弱，生產中易於疏排。
③五3煤層底板砂岩裂隙承壓水
主要由1～2層中粒岩屑砂岩組成，厚2.39～11.09m，平均5.70m，泥質膠結，局部含泥礫及石英細礫。砂岩致密堅硬，裂隙不發育，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，裂隙不甚發育，且極不均一。因本區屬大陸性半幹燥氣候區，年降水多集中於7～9月份，其水源補給時間短，加之含水層被新近係地層覆蓋，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，以往開采生產過程中也未發生過充水現象。
④斷裂構造對礦床充水的影響
本區發育的主要斷裂構造位於礦區淺部的新F7。
一般情況下，斷裂構造在形成過程中，由於受應力牽引、拖拉作用而在斷裂帶兩側形成較密集的羽狀斷裂，破壞了地層的連續性，使多個含水層間產生不同程度的水力聯係。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斷層附近湧水點的湧水量觀測。
⑤老窯老空水
礦區淺部為五3煤層采空區，推測會積存有老空老塘水，似一“地下水庫”，其淺部采空區最低標高約+100m左右，是威脅礦井後期生產的潛在危險因素，生產中，對12020上下付巷要先堅持直流電法儀超前探，發現有異常時，再進行鑽探驗證，並保留至少30米超前距。同時，在老窯老空相應的地表塌陷區應做好防洪排澇工作。
⑥鑽孔對礦床充水的影響
工作麵附近無鑽孔，掘進時不會受到鑽孔水的影響。
4、周邊采掘情況
本工作麵南部為已回采完的上水平采區，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、對物探低阻區鑽探驗證，或對導水斷層進行探查，消除突水危險。
三、設計依據
1、水源性質：預計水源主要為煤層頂、底板砂岩裂隙水。
2、礦井配備一台ZBY3/7.0-11型注漿泵，兩台ZDY-550S探放水鑽機，配合Φ75mm和Φ113mm硬質合金刮削型鑽頭（各不少於2個），Φ50mm鑽杆，鑽杆每節長0.8m，鑽杆數量200根，全部使用水力排粉，鑽孔均采用無芯鑽進。
四、探放水鑽孔的設計參數
1、探水起點的確定：
12020上，下付巷鑽場位置布置在開口向西1170m方向，鑽場支護方式采用2.5m×2.5m工字鋼對棚進行支護，棚距為500mm，斷麵為梯形，淨斷麵6.0㎡掘進斷麵8.0㎡，對迎頭和巷道“丁字口”“十字口”處10m範圍內巷道連鎖加固。
2、超前距離、幫距的確定：
12020上、下付巷探放水時，確保鑽孔終孔位置距巷幫距離不小於20m，超前距離保持不少於30m。
3、允許掘進距離：
經每回次探放水證實無水害威脅，經我礦地測防治水科、通風安全科、生產技術科聯合驗收合格下發允許掘進通知單後，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》的規定操作。
4、套管規格及固定方式：
鑽孔開孔孔徑為Φ113mm，鑽進10.5後下設套管為Φ108mm的無縫鋼管10m，每節套管長度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，並采用繃帶、麻纖包裹孔口管以增大摩擦力，防止套管鼓出。再用Φ75mm鑽頭進行深孔鑽進。
5、鑽孔設計具體參數：
（1）12020上下副巷及切巷鑽場探放水計劃各施工3個鑽孔，分別為1＃、2＃、3＃，均采用無芯鑽進。
（2）12020上、下付巷及切巷探放水鑽孔均在五3煤層所在的巷道中施工，其施工順序按鑽孔標號順序施工，12020上、下付巷1#、3#鑽孔終孔位置分別位於五3煤層的頂、底板，2#鑽孔位於巷道中心線上，各個鑽孔之間間距為500mm。
（3）12020切巷1#、3#鑽孔終孔位置均位於五3煤層巷道兩幫底板，2#鑽孔終孔位置位於巷道中心線上，各個鑽孔之間間距為500mm。

（4）12020上、下付巷及切巷探放水鑽孔參數，如下表所示：
12020上副巷鑽場掘進探水鑽孔設計參數如表:
孔號 方位角 傾角 鑽孔深度
1＃ 254º30′ +9º30′ 64.2米
2＃ 273° 0° 60米
3＃ 291º30′ -9º30′ 64.2米
12020下副巷鑽場掘進探水鑽孔設計參數如表:
孔號 方位角 傾角 鑽孔深度
1＃ 251º30′ +9º30′ 64.2米
2＃ 270° 0° 60米
3＃ 288º30′ -9º30′ 64.2米
12020切巷掘進探水鑽孔設計參數如表:
孔號 方位角 傾角 鑽孔深度
1＃ 176º30′ +26° 72.7米
2＃ 194° 28° 68米
3＃ 212º30′ +26° 72.7米
6、排水係統
12020上付巷在施工時，工作麵鋪設鐵質水槽（寬300mm,高200mm），水流由工作麵經12020裏切巷後進入12020下付巷，再由12020下付巷流至+87m水平水倉, +87m水平泵房安裝三台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水平泵房安裝三台MD46—30×9型水泵，配套電機55KW，接有Φ108×4mm排水管將水排至地麵。
12020下付巷在施工時，工作麵鋪設鐵質水槽，水流經12020下付巷流至+87m水平水倉後經泵房排水管排至地麵。
8、探放水效果確認方法標準：
鑽孔按設計要求打到煤層頂底板時，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、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、探放水鑽孔布置平麵圖，比例1：1000；
2、鑽孔布置剖麵圖，比例1：500；
3、單孔結構圖，比例1：500；
4、鑽孔布置斷麵圖，比例示意
5、迎頭篦子打設斷麵圖 比例示意
6、單孔地質柱狀圖 比例1:500
五、安全技術措施
（一）安裝鑽機探放水前的準備工作:對鑽探巷道迎頭後10m範圍內要進行連鎖加固，巷道兩幫打一梁三柱台棚及頂梁使用鐵拉板加固，聯巷交叉口鐵拉板加固長度不少於10m，腿與退之間梁與梁之間用撐杆打牢頂實，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，迎頭並打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#鐵絲捆紮結實，篦子使用10mm厚的木背板搭接閉嚴，並且木背板與立柱橫梁用鐵絲連接，采用11#礦工鋼並緊貼棚子，間隙不大於50mm。鑽孔方位及坡度由地測防治水科測量人員用經緯儀和坡度規標定，不經過技術人員同意不得擅自改動鑽孔參數，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鑽場附近合適位置，備足探水鑽杆100根，鑽頭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鑽地點配備兩台滅火器和不少於50Kg黃土。
（三）探放水前準備工作
1、鑽機在裝卸、運輸過程中必有有專人負責，做到保證人員和保護好鑽機不受損壞。鑽機安裝時底部用道木墊實，再將鑽機支撐架站穩站牢，保證鑽機架牢固可靠，固定好鑽機後，仔細檢查鑽機各部件安裝是否正解，並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，並懸掛瓦斯和一氧化碳探頭至正確位置。
3、由調試室負責在打鑽地點10m範圍內安裝一部通訊電話（12020上付巷8071，12020下付巷8081）並安排專人管理，隨時保持井上下聯係。
4、機電科負責安排鋪設排水係統，指定專人檢查排水設備，並正常檢查和維護，確保係統運行可靠。
5、12020下付巷探放水期間巷道內無雜物，淨高達到2m以上。
（四）探水施工中的技術要求
1、鑽進時應準確判別煤、岩層厚度並記錄換層深度。（一般要求：每鑽進10m或更換鑽具時，測量一次鑽杆並核實孔深。終孔前再複核一次，如有可能應進行孔斜測量。在鑽進中，一旦發現“見軟”“見空”“見水”和變層，要立即停鑽，丈量殘尺並記錄其深度。）
2、鑽進時，發現煤岩鬆軟、片幫、來壓或孔中的水壓、水量突然增大，以及有頂鑽現象時，必須立即停鑽，記錄其孔深並同時將鑽杆固定，但不得取出鑽杆。要立即向礦調度室彙報，及時采取措施進行處理。
3、鑽進中發現有害氣體噴出時，應立即停止鑽進、切斷電源，將人員撤到有新鮮風流的地點並及時向礦調度室彙報。
4、鑽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鑽進，並對孔口管和迎頭篦子進行加固防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施。
5、遇高壓水頂鑽杆時，可用立軸卡瓦和逆止閥交替控製鑽杆，使其慢慢地退出孔口，操作室禁止人員直對鑽杆站立。
6、在鑽進中，若發現孔內湧水時，應測定水位（壓）、湧水量，丈量深度並做好記錄。
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。機電科要派專業熟悉並能維修鑽機的人員，及時下井對鑽機進行檢查維護，保證鑽機狀態完好。
8通風科要安排專人對打鑽地點的瓦斯等有害氣體進行檢查。施工隊打鑽時迎頭要懸掛便攜式瓦斯報警儀，並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，要求打鑽人員停止，切斷電源，並報礦調度室，聽從指揮並積極進行處理。
9、探放水期間有施工隊安排專人對水流經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、孔探到水後，要觀測水壓、水質、水量和估計積水量或補給量。根據礦井排水能力及水倉容量，控製放水孔的流量或調整平排水能力，並清理水倉、水溝等。
2、加強放水地點的通風，增加有害氣體的觀測次數。
3、必須監視放水過程，放水結束後，立即核算放水量與預計積水量的誤差，查明原因。
（六）、現場驗收（1）開拓（2）套管（3）單孔、終孔。
每個鑽孔下入孔口套管前、每個鑽孔達到終孔設計深度時及每回次探放水首個鑽孔固定好孔口套管準備進行深孔鑽進探放水時要及時向地測防治水科進行彙報，由礦總工程師組織各生產部門現場監督、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：
鑽孔按設計要求打到煤層頂底板時，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、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，並采取短鑽疏水措施。
六、探放水工01manbetx 01manbetx
1、每台鑽機操作人員不少於3人，並明確責任分工，機長（班長）為當班安全技術與操作第一責任者。
2、司機必須熟悉鑽機主要結構、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、施工前鑽工必須學習本鑽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上付巷探水工作麵→12020上付巷→+160m水平車場→副斜井→地麵
12020下付巷探水工作麵→12020下付巷→12020切巷→12020上付巷→+160m水平車場→副斜井→地麵
12020切巷探水工作麵→12020下付巷→12020外段切巷→12020上付巷→+160m水平車場→副斜井→地麵




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2011年3月29日