王村煤礦三下輔助軌道巷探放水設計
作者：王村礦
2012-04-01 17:46
來源：本站原創
審 批
編 制：華照來
地測科：丁天瑞
通風區：李新文
生產科：李現民
安監科：郭林生
機電科：馬慶
采掘副總：張英旭
三下輔助軌道巷掘進面探放水工程設計
三下采區北部區域地質構造較為復雜，三下輔助軌道巷位于區域單斜構造之上，地層走向NE,傾向NW，傾角6°—10°，地層由南向北、由東向西高程逐漸降低。根據三下采區進風巷及5號聯巷施工揭露，預計該巷道施工過程中可能會有斷裂構造出現且裂隙較發育，另外根據三下采區三維地震、瞬變電磁物探資料，該巷道施工前行大約130米，可能會遇到物探圈定的3df0斷層的影響，預測斷距0～8m。另外，施工巷道北側距設計巷道70-100米左右為奧灰巖溶及頂板砂巖呈立體壯的富水異常區。施工過程中，可能會因遇到斷裂構造或裂隙等導水通道，引發水害事故的發生，威脅職工生命和礦井的安全生產。
三下輔助軌道巷為設計3‰ 上掘近水平巷道，施工巷道位于奧灰巖溶水靜水位（+371m）之下，根據地面物探結果分析，距三下輔助軌道巷開口東130米左右存在3df0斷裂構造，且其北面距設計巷道70-100米左右為奧灰巖溶及頂板砂巖呈立體壯的富水異常區，在掘進施工過程中，因斷裂構造和裂隙較發育，有導通奧灰巖溶水和頂板砂巖水的可能。因此，堅持防治水“有疑必探”的基本原則，在三下輔助軌道巷施工中進行超前探水掘進，通過在三下輔助軌道巷掘進工作面布設探放水孔，達到確定前方斷層裂隙位置（充水水源）、治理水害和安全施工的目的。
本次三下采區探水掘進工程范圍為三下輔助軌道巷280m（五號聯巷以東），巖巷施工，K4砂巖層位之中，巷道施工斷面為拱形（4200×3700），錨網噴支護。三下輔助軌道巷掘進工作面正頭，每次布設一組3-5個探放水孔，設計終孔位置距軌道巷幫、底，安全距離20m，探孔最大深度水平距離60m，超前距20米，準掘40米。施工單位要合理組織掘進和鉆探施工，必須按設計要求施工，在每個鉆場做好標記，并掛牌管理，確保完成探放水施工任務。
為了認真貫徹落實《煤礦防治水規定》的“有疑必探，先探后掘”的探放水原則和“物探現行，鉆探驗證”的防治水工作程序，依照“規定”對三下采區輔助軌道巷編制探放水方案。
1、鉆探工程方法
（1）鉆場布置
三下輔助軌道巷掘進頭工作面5米范圍內所在空間即為鉆場硐室，按照空間關系順次將探放水鉆機、操作臺、泵箱及其它設備放置在合適位置，鉆場附近必須接有壓力水管，壓力水管至少有兩個閥門，水溝必須暢通。本次鉆孔施工完畢后，掘進隊進行施工，施工至指定位置時，進行下一輪鉆探工程。
（2）鉆孔布置
根據探放水的目的，結合巷道設計施工情況，在第一鉆場布設5個鉆孔，鉆孔在平面上向工作面以1#為25°、2#為43°、3#為50°、4#為70°、5#為70°方位角輻射，要求1#、2#、3#、4#、5#終孔與巷道垂直間距20m。在剖面上要求1#為0°、2#為24°、3#為0°、4#為19°、5#為45°傾角輻射分別布設。從第二鉆場開始，每組布置3個鉆孔，編號從2號—4號，鉆孔在平面上向工作面以2#為43°、3#為50°、4#為70°、方位角輻射，要求2#、3#、4#終孔與巷道垂直間距20m。在剖面上要求2#為24°、3#為0°、4#為19°傾角輻射分別布設，后面鉆場原則上參數不變，如有特殊情況（巷道距K2灰巖間距小于20m或巷道拐彎）參數及時修改。
鉆孔編號：采用兩組阿拉伯自然數編號，前一組數為鉆場編號，后一組數為鉆孔編號，中間以橫杠（—）相連。如：1—1即為1號鉆場1號鉆孔。
2、探放水鉆孔孔口安全裝置及施工順序
三下輔助軌道巷工作面鉆場空間施工好后，立即對場地進行平整，在合適位置架設鉆機，敷設反壓裝置。按照鉆孔設計方位和角度，依次性對設計鉆孔，分別利用φ94mm的鉆頭進行開孔，鉆進至5.2m時，退出鉆頭，將裝有高壓閘閥、防噴三通和測壓三通的φ76×3.5×5500mm的套管放置在鉆孔內，孔口以外留設套管500mm，在管口向里500mm處，利用厚度10mm、寬度80 mm、長度300 mm的鋼板呈半環形焊接焊接在套管上，另一端鋼板打孔，用錨桿將套管固定。套管按要求放入后進行固管，將特制的注漿管放入孔壁與套管外壁的縫隙，用水泥或其他材料對縫隙進行封口后開始注入充填材料，待充填材料漿液從套管內流出時停止充填。充填材料凝固后，進行固管耐壓試驗，關閉孔口閘閥，利用注水泵或施工高壓水將清水從泄水測壓三通壓入管內，保持1Mpa的靜水壓力，30分鐘后無變化（若管內靜水壓力減小，重新進行封閉），利用φ60mm的鉆頭進行鉆進，鉆進到設計位置后，對鉆孔進行沖洗撤出鉆具，然后注漿施工單位開始封孔注漿。依次類推，逐孔鉆進封堵結束后，經地測科組織相關人員驗收合格后，給掘進隊下發允許掘進書面通知后，方可掘進。
在鉆進過程中若發現有異常情況（有水涌出、漏失量大、壓力變化不定，頂鉆等），應立即停止鉆進，查找原因分別對待。
有水涌出時，應立即停止鉆進，不得拔出鉆桿，視出水量大小和充水水源進行適當處理（出水量小于10m3/h時，緩慢退出鉆具；出水量大于10m3/h時，迅速檢查鉆場安全裝置，確認無誤后，在保證施工人員的安全前提下，緩慢退出鉆具，關閉止水閥），由注漿單位進行封堵處理。
1、工程量
根據鉆探設備性能、施工環境和探查目的，鉆孔參數及設計孔深見下表。按照探放水安全距離要求，鉆孔的布置，終孔位置距巷道垂直距離不能少于20m，根據巷道設計情況，對鉆探參數及其鉆探工程量進行適時調整和增減。
表1
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巷道名稱
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鉆場號
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孔號
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鉆孔方位角
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鉆孔傾角
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終孔深度
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|
三
下 輔 助 軌 道 巷 |
1
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1-1
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24°
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0°
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28.7m
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1-2
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42°
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24°
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49m
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1-3
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50°
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0°
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63.5m
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1-4
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70°
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19°
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63.5m
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1-5
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70°
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45°
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29m
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2
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2-2
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42°
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24°
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45.3m
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2-3
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50°
|
0°
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63.5m
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2-4
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70°
|
19°
|
63.5m
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|
3
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3-2
|
42°
|
24°
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45.3m
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3-3
|
50°
|
0°
|
63.5m
|
||
|
3-4
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70°
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19°
|
63.5m
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||
|
4
|
4-2
|
42°
|
24°
|
45.3m
|
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4-3
|
50°
|
0°
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63.5m
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4-4
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70°
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19°
|
63.5m
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5
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5-2
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42°
|
24°
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45.3m
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5-3
|
50°
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0°
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63.5m
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5-4
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70°
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19°
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63.5m
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6
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6-2
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42°
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24°
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45.3m
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6-3
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50°
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0°
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63.5m
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6-4
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70°
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19°
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63.5m
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2、孔身結構和孔徑要求
施工探放水鉆孔一開要求開孔孔徑94mm，開孔鉆進至5.2米，安裝Φ76×3.5×5500mm的套管入孔內5.0米，并進行固管。二開采用60mm的鉆頭鉆進，鉆進完成達到設計終孔深度后，進行全孔注漿封閉。
孔身結構、鉆孔平、剖面設計圖及物探成果解釋見附圖：
3、鉆孔質量要求
（1）鉆探、注漿原始記錄表完整，內容真實可靠。
（2）及時記錄各涌（漏）水點的鉆探深度和涌（漏）水量。
（3）終孔后，經有關人員驗收同意方可注漿封孔，
1、鉆探設備
鉆機型號：ZDY650全液壓鉆機
鉆桿：Φ50 L＝1.5m（平扣）
鉆桿接頭：Φ50
鉆頭：Φ94復合片（一開） Φ60復合片（二開）
水便：Φ50
孔口套管：Φ76×3.5×5500mm，管口焊接法蘭盤，外接孔口閥門和防噴三通，管壁上外接泄水測壓三通，距管口閘閥500mm處，利用厚度10mm、寬度80 mm、長度300 mm的鋼板呈半環形焊接焊接在套管上，另一端鋼板打孔，孔徑Φ18mm，焊接強度要夠。
孔口閥門：DN80PG40
注漿設備：由北京瑞琪米諾樺合成材料有限公司提供。
2、其它設備和材料要求
1、三下輔助軌道巷進行超前探查時，有可能探查到充水裂隙，因此，必須保證三下采區2號水倉設備、管路安裝到位，且能達到排水能力。
2、鉆場附近儲備一定量的板皮、磚頭、水泥、砂子、棉紗等材料，確保急需時之用。
3、保證壓力水的供給。
注漿材料使用瑞米加固Ⅰ號，瑞米加固Ⅰ號屬雙組分有機復合樹脂材料，100%樹脂含量，雙組分注漿樹脂混合注入破碎煤、巖體后能迅速反應并凝固，生成高強度、高韌性的樹脂材料，實現對破碎煤、巖體的加固及其裂隙的封堵和阻燃。
廠方根據我礦的要求，對瑞米加固Ⅰ號的固化時間調整到3min，可以加固填充60m鉆孔深度。
注漿方法：探水孔形成后無論是否出水，都要進行封堵。將特制的花管人工送入鉆孔直至孔底，距管口2m左右放置封孔器，使用氣動壓力泵將瑞米加固Ⅰ號壓入，注漿壓力表快速上升且達到一定值時，證明漿液已注滿，即可停止注漿。
1、每個鉆孔開鉆前，都要認真了解設計和施工的要求，否則不能開鉆。
2、井下鉆探工，特別是司鉆和鉆場電工必須經過專門培訓，考核合格并取得證書后才能上崗。
3、裝卸機器設備時，嚴禁摔、碰、撞、擊，機器設備裝入礦車時，要墊上木板，以防損壞。設備在整體裝運時，必須符合《煤礦安全規程》的規定，不得超長、超高、超寬、超重。運輸、安裝鉆機人員，要互相配合好，防止鉆機反倒傷人和擠傷手腳事故發生。
4、鉆窩應避免做在斷層帶或松軟巖（煤）層內。
5、加強鉆場附近的巷道支護，并在工作面迎頭打好堅固的立柱和防護欄桿，禁止有空幫、空頂現象。
6、鉆機安裝必須平穩牢固，底座墊上方形木梁（1000*200*150mm），用螺絲將其連接固定，鉆機穩固在底木梁上，四角要打好四根立柱，并掛好放倒鏈；鉆機、動力設備等都必須安裝平穩、牢固。在容易積水處施工時，設備要適當墊高，以防水淹。
8、在安裝、檢修電氣設備時，必須先切斷電源，不得帶電作業，作業時必須有二人以上在場。
9、清理巷道，掛好風筒、電纜、管道等，按預計流量修建排水溝，鉆具應統一放在鉆場內，禁止巷道內亂放。
10、每個班次都應有專職瓦檢員檢查瓦斯濃度和有害氣體情況。
11、開工前必須對場地安全設施是否齊全完好進行檢查，探水前對排水設備進行徹底檢查，探水過程中要有專人維護、保證正常排水。 探水前對水溝進行徹底清理，保持水流暢通
12、在打鉆地點附近安設專用電話。
13、地測科探放水人員必須親臨現場，依據設計，確定探水孔的位置、方位、角度、深度以及鉆孔數目。
14、施工前檢查機組安裝是否平穩，防護裝置是否完好，各部件連接是否可靠，油管連接是否正確無誤。
15、施工前檢查油箱油面是否在限定位置以上，并向各油嘴及潤滑部位加注適量的潤滑油。檢查各操縱手把是否靈活，定位是否準確可靠。
1、為防止埋鉆，必須先開泵送水，見返水后才能鉆進。正常鉆進時，應保持壓力均勻，要隨時觀察儀表，液壓系統的油溫過高時，應立即接通冷卻水，注意鉆速、鉆進液消耗量和回水顏色變化等。
3、遇高壓水頂鉆桿時，可用加持器和逆止閥交替控制鉆桿，使其慢慢地頂出孔口，操作時禁止人員直對鉆桿站立。
4、鉆進中發現有害氣體噴出時，應立即停止鉆進、切斷電源，將人員撤到有新鮮風流的地點，立即報告礦調度室，采取措施處理。
5、鉆孔內水量、水壓過大時，應立即停鉆，但不得拔出鉆桿，立即報告調度室，需繼續鉆進時，必須采取反壓（在煤壁的底部左右各打一根錨桿，利用錨鏈或鋼索將其與鉆機連接）和防噴裝置的方法鉆進，應有防止孔口管和巖(煤)壁突然鼓出的措施，背緊工作面，在攔板外面加設頂柱或木垛。
6、施工中應加強出水征兆的觀察，發現有掛紅、掛汗、空氣變冷、出現霧氣、水叫、頂板淋水加大、頂板來壓、底板鼓起或產生裂隙出現摻水、水色發揮、有臭味等突水預兆時，一旦發現立即停止施工，采取措施，立即報告調度室，情況緊急時必須立即發出警報，撤出所有受水威脅地區的人員。
7、鉆探施工場所的所有工作人員，必須牢記安全技術措施，熟悉各種災害的避災線路。
9、二開鉆進前必須進行耐壓試驗。耐壓試驗達到要求后才允許打鉆。否則，重新注漿固管直到達到耐壓要求。
為了強化對礦井水害的預防工作，加強對探放水工作的領導，礦成立探放水領導小組：
組 長：問永忠
副組長：吳新選 吳兆軍 王權利 侯忠敏
成 員：丁天瑞 趙榮國 郭林生 單偉 李現民 李軍
李新文 張英旭 白永利
領導小組負責探放水工作的措施制定、人財物的組織和探放水工作的具體安排，確定開、停鉆的位置及時間。鉆探期間，由地測人員監督檢查鉆探、注漿施工質量以及原始記錄，做好數據收集和分析工作，為后期的鉆孔設計提供依據。
1、 鉆孔孔身結構圖
2、 鉆孔平面布置圖
3、 鉆孔剖面布置圖
4、 鉆孔斷面布置圖
5、 物探解釋成果圖
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