斷層探放水設計.doc

斷層探放水及注漿堵水設計斷層是煤礦采掘進過程中遇到的主要地質構造，為了有效防范和遏制因斷層導水而引發(fā)水害事故，消除隱患。嚴格執(zhí)行煤礦防治水相關規(guī)定。采用瞬變電磁法和鉆探相結合的方法對斷層構造進行驗證，為確保施工的安全，特編制該斷層探放水設計。一.主要目的1、查明斷層的確切位置、產狀要素（落差、走向、傾向、傾角）、斷層帶寬度（包括內、中、外三帶）、斷層的導水性與富水性。2、查明斷層帶充填物和充填程度、膠結物和膠結程度、斷層兩盤次生裂隙（巖溶）發(fā)育情況和含水性。3、查明斷層兩盤對接煤系地層層位、巖性和富水性，煤層與強含水層的實際間距、有效隔水層厚度。4、查明斷層與含水層等水體的交切部位、水力聯(lián)系、補給關系等。二、斷層水探放的原則和方法1、探放斷層水的原則凡遇下列情況，必須對斷層進行探查：（1）預測采掘工作面前方或附近有斷層存在，但斷層位置和含（導）水性不清，有可能突水。（2）采掘工作面前方或附近有含（導）水斷層存在，但具體位置不清或控制不夠嚴密。（3）井巷工程接近或計劃穿過斷層，斷層淺部不含（導）水，但在深部有可能突水時。（4）根據井巷工程和留設斷層防水煤柱等的特殊要求，必須探明斷層時。（5）采掘工作面內的斷層使煤層與強含水層的距離縮短時。2、探放斷層水的方法在預先編制的斷層面等高線圖，斷層兩盤主要煤層、含水層對接關系圖和探測斷層預想剖面圖基礎上，編制斷層探查設計，確定探查起點位置。探斷層水的方法與探老空水的方法基本相同，但探水鉆孔要少一些，一般為3個，布孔方式略有差異。工作面前方斷層的含（導）水性的探查一般先施工巷道前方1號鉆孔，盡可能一次揭露斷層，然后施工2、3號鉆孔，以確定斷層的產狀要素及兩盤的對接關系。3個鉆孔揭露斷層點的標高不能相同，否則難以確定斷層產狀。其中，至少1個鉆孔打在斷層與含水層交面線附近。三、探放水設計1、斷層防隔水煤巖柱根據煤礦防治水規(guī)定（國家煤炭工業(yè)局 2009）附錄三，按 “含水或導水斷層防隔水煤（巖）柱的留設”條件公式計算。采用公式： 式中：L煤柱留設的寬度，m；K安全系數，一般取25；M煤層厚度或采空，m；P水頭壓力，MPa；Kp煤的抗拉強度，MPa。2、物探布設（1）物探工程布置1）探測位置南回風大巷距開口655m處，南運輸大巷距開口655m處，南軌道大巷距開口305m處。2）布設情況將發(fā)射接受線框平面分別對準巷道頂板、底板及迎頭方向進行探測，可以反映巷道頂板、底板和迎頭方向煤巖層內部的地質異常，工程布置以扇形方式進行探測。工程布置共三個方向，分別為：頂板方向，線框與頂板成60角；迎頭方向，線框與掘進面平行貼近；底板方向，線框與頂板成45角。每個方向上布置11個測點，前5個測點位于迎頭左幫，發(fā)射線框平面分別與迎頭平面成90、60、45、30、0夾角；第六個測點位于掘進面正中央，射線框平面分別與迎頭平面成0夾角；之后的5個測點布置在巷道右邦，線圈分別與迎頭平面成0、30、45、60、90角。具體布置詳見下圖。 （2）礦井瞬變電磁法注意的問題、干擾及應對辦法瞬變電磁技術具有分辨率高的優(yōu)點，但易受金屬體干擾。井下探測時，施工巷道內應清理干凈，電纜盡可能斷電。發(fā)射線圈和接收線圈盡量遠離金屬體。對于鐵軌、皮帶架、刮扳機等長條型無法移動的金屬物，盡可能使發(fā)射線圈和接收線圈與它們保持固定的方位和距離?？傊M可能創(chuàng)造有利的探測環(huán)境，保障探測效果。受發(fā)射電流關斷時間的影響，早期測量信號畸變，無法探測到淺層的地質異常體，一般存在20m左右的淺部探測盲區(qū)。井下施工時，測量數據容易受到金屬物（錨桿、錨索、錨網、采煤機械、變壓器、金屬支架、排水管道等）的干擾，為此在巷道物探時一定要記錄金屬物位置，以便在物探數據處理時對干擾數據進行校正或剔除，在過U型鋼巷道段時，對瞬變電磁法干擾較大，應詳細記錄。超前探現(xiàn)場管理要求：1）巷道迎頭向后10m左右范圍無大型金屬機械（綜掘機械、扒矸機械、鉆機、水泵和堆積其它金屬體等），巷道迎頭范圍至少有2m高度，且通風正常。2）探測期間迎頭位置嚴禁放炮和炮孔內有雷管、炸藥。3）探測期間必須對巷道附近進行停電處理，探測時間一小時左右結束。3、鉆探布設（1）鉆孔布設1）探測位置揭露斷層前。2）鉆孔布設根據煤礦安全規(guī)程、煤礦防治水規(guī)定和實際情況布設探水鉆孔。3）探水鉆孔其他參數（1）超前距：30.0m。（2）鉆頭直徑：50.0mm、127mm。（2）設備配置鉆機型號：ZDY-2000S液壓坑道鉆機，其技術參數為：工作壓力0.50.63MPa，最大鉆孔深度200米。鉆具配備：鉆桿100根，50mm的鉆進鉆頭5個，127mm的鉆頭（取芯鉆頭）2個?？卓诠苓x擇：孔口管選用直徑為108mm、長為4m的無縫鋼管6節(jié)，總長度為24m，壁厚為6mm，每節(jié)孔口管依靠梯形螺紋連接。（3）探放水鉆孔孔口安全裝置探放水鉆孔應安設孔口安全裝置。孔口安全裝置由孔口管、泄水測壓三通、孔口閥門和鉆桿逆止閥（必要時安裝）等組成。 1）孔口管安裝與固定 安裝孔口管前，用127mm的取芯鉆孔鉆進24m。 下孔口管（108mm），外露300mm。 向孔口管內灌注水泥漿和水玻璃，使孔口管與巖層間注漿材料密實。 待注漿材料凝固后掃孔，掃孔深度為24.5m。 對孔口管進行耐壓試驗，試驗穩(wěn)定壓力為10Mpa，30分鐘內孔口不漏水，即為合格，否則必須重新注漿。2）由于本區(qū)域水壓大于1.5Mpa，探放水時，孔口應安設防噴逆止閥。3）注意各部件組裝的密封程度，防止高壓水造成的漏水射流使構件沖蝕損壞。發(fā)現(xiàn)水壓和水量很大時，要用兩套閘門控水。平時主要開閉外閘門，內閘門留作備用。一旦外閘門失效，可關閉內閘門，更換外閘門。4）在高壓水噴出條件下繼續(xù)鉆進時，應使用孔口防噴逆止閥，鉆具可使用“防噴接頭”。4、 探放水前的準備工作（1）在組織施工前，要求探放水隊將打鉆所需的材料及工具、設備準備到位，不能因為準備工作的原因而影響施工。（2）在運輸鉆機等大件設備的過程中，運輸人員應輕拿輕放，避免設備因受力碰撞而受損。（3）鉆機及其附屬設施及各部件間連接要牢固可靠，并在每次使用前檢查，確保施工的安全。（4）每次開鉆前，檢查鉆桿接頭的牢固情況，嚴防脫鉆事故的發(fā)生；鉆桿要達到不堵塞、不彎曲、絲口不磨損。（5）在組織施工前，要求掘進隊人員對鉆機附近10米范圍內的巷道支護進行檢查，發(fā)現(xiàn)巷道支護受損的及時處理并加強支護，并打好立柱和擋板。（6）保持鉆場有足夠的安全空間，便于施工。（7）按預計流量備好水泵，清理巷道并掛好風筒、電纜、管道等。鉆機安裝必須平穩(wěn)牢固，安裝好鉆機接電時，要嚴格執(zhí)行停送電制度。（8）鉆機接電完成后，進行鉆機的空載試運轉，并檢查鉆頭是否完好，鉆桿是否滿足鉆探的需求。（9）在巷道低洼處挖好臨時水溝，并要在不影響行人、支護完好處打好臨時水倉，并與排水系統(tǒng)連接，確保排水及時、暢通。工作面配備兩臺潛水泵（一臺排水、一臺備用）。（10）由信控中心人員在打鉆地點附近安設專用電話及報警裝置，保證線路的通暢，以便隨時能與調度室取得聯(lián)系。（11）探水技術人員和探放水人員必須親臨現(xiàn)場，依據設計，確定主要探水鉆孔位置、方位，深度以及鉆孔數目。（12）帶班公司領導和當班安檢員、瓦斯員必須在探放水地點監(jiān)督安全和隨時檢查空氣成分。如果瓦斯?jié)舛瘸^0.8%或其他有害氣體濃度超過煤礦安全規(guī)程第一百條規(guī)定時，必須立即停止鉆進，切斷電源，撤出人員，并報告公司調度室，及時處理。5、探水孔施工技術要求（1）加強鉆孔附近的巷道支護，并在工作面迎頭打好堅固的立柱和擋板；鉆窩應避免在斷層或松軟巖層內。（2）鉆進時應準確判別煤、巖層厚度并記錄換層深度。一般每鉆進10m或更換鉆具時，測量一次鉆桿并核實孔深。（3）鉆進時，發(fā)現(xiàn)煤巖松軟、片幫、來壓或者孔內的水壓、水量突然增大，以及有頂鉆等現(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（8000或8119），及時采取措施進行處理。（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，應有防止孔口管和煤(巖)壁突然鼓出的措施：（5）鉆機的安裝注意事項1）所有快換接頭必須擦干凈后方可按照液壓系統(tǒng)進行連接；2）鉆機安裝必須平穩(wěn)牢固，安好鉆機接電時，要嚴格執(zhí)行停送電制度；3）檢查各部件裝配的完整性和可靠性；4）安裝各連接螺栓時，螺栓上應涂少量黃油，各連接螺栓應擰緊。6、通風措施和瓦斯檢查制度（1）瓦檢員要隨時檢查鉆場內瓦斯及其他有害氣體濃度。鉆場內有害氣體超限時，要停止鉆進、切斷電源，撤出人員，立即報告礦調度室（電話8000或8119），采取加強通風等有效措施進行處理。（2）堅持正確地使用風電閉鎖及瓦斯電閉鎖裝置。（3）加強對通風設施的管理，局扇必須掛牌指定專人管理，因停電，檢修或其他原因停止供風時，工作人員應及時撤離至新鮮風流中。（4）任何人不得將風筒壓扁，破壞或隨意掐斷。對破壞的風筒要及時進行維護和修補。（5）堅持正確的使用瓦斯監(jiān)控裝置，在鉆場內設一個瓦斯傳感器，并保證其正常使用。（6）瓦斯傳感器應垂直懸掛在風筒末端異幫，距巷頂不得大于300mm，距巷道側壁不得小于200mm。（7）瓦斯監(jiān)控裝置發(fā)生故障時，要立即進行修理或更換。通風部負責對傳感器定期進行校驗，發(fā)現(xiàn)誤差大于0.05%時，及時進行處理。（8）瓦檢員必須現(xiàn)場交接班，并認真準確的記錄臺賬、填寫牌板。（9）施工現(xiàn)場必須配備瓦斯便攜儀一臺，由班組長人負責看管、檢測瓦斯?jié)舛?，如瓦斯超限立即查明原因進行處理。7、災害處理措施探水巷道應加強出水征兆的觀察，發(fā)現(xiàn)有掛紅、掛汗、空氣變冷、出現(xiàn)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(xiàn)摻水、水色發(fā)揮、有臭味等突水預兆時，一旦發(fā)現(xiàn)立即停止施工，采取措施，立即報告調度室（8000或8119）。（1）遇到鉆孔出水的情況要立即停止鉆進，進行檢查并由有經驗的員工監(jiān)視鉆孔和水情變化。并不能隨意移動或拔出鉆桿，因為移動鉆桿，高壓水可能把鉆桿頂出來，碰傷人員；拔出鉆桿，鉆孔即為積水流出的通道，鉆孔會越沖越大，造成透水事故。如果水量水壓較大，噴射較遠，必須馬上固定鉆桿，對工作面加強支護。（2）一旦出水，當班負責人要馬