主斜井防治水設計及安全技術措施.doc

圣鑫煤業(yè)主斜井掘進工作面探放水設計為了貫徹落實國家省市有關礦井水害防治的方針、政策，切實做好煤礦安全生產(chǎn)，保障礦工生命財產(chǎn)不受傷害。根據(jù)“預測預報，有掘必探，有采必探，先探后掘，先探后采”的規(guī)定，為確保安全作業(yè)，預防掘進期間發(fā)生透水事故，結合圣鑫煤業(yè)礦井實際情況，為了確保將“有掘必探，先探后掘”規(guī)定落到實處，特編制本探放水安全技術措施。一、工程概況山西晉煤集團澤州天安圣鑫煤業(yè)有限公司主斜井位于礦區(qū)工業(yè)廣場內，井口坐標為：X= 3940283.569、Y=19663511.623（80坐標系），Z=899.385。設計總長度740m，2006年資源整合時已施工450m，新施工290m，新掘井巷為基巖段，半圓拱斷面，凈寬4500mm，凈高3750mm，凈斷面積14.70 m2，傾角23，支護方式為錨網(wǎng)噴，噴厚150mm，噴射砼強度等級為C25；錨桿間、排距為800mm800mm，三花布置，錨桿為20mm2200mm無縱紋螺紋鋼，托板規(guī)格為200mm200mm10mm，網(wǎng)片采用規(guī)格為1m10m經(jīng)緯網(wǎng),網(wǎng)孔尺寸為150mm150mm，網(wǎng)片各邊搭接長度不小于100mm，錨固劑選用快速K2335型、中速Z2360型樹脂錨固劑各一支；錨固力不小于105KN。噴射砼強度等級為C25，厚度為150mm,井筒每隔40m設躲避硐。二、區(qū)域水文地質情況井田位于沁水煤田東南邊緣，地貌類型屬侵蝕低山區(qū)，以丘陵為主，井田內地形總體西北高東南低，沖溝發(fā)育。井田內為白水河上游沖溝，井田內無水庫等大的地表水體，主要水源為大氣降水。雨季時節(jié)，溝谷有短暫洪流出現(xiàn)，流徑不長，向南匯集注入西河，西河向東南注入白水河。井田內地形總體西北高東南低，沖溝發(fā)育，井口標高約899m，工業(yè)廣場標高約895900m，工業(yè)廣場附近溝谷標高約887m，低于工業(yè)廣場標高近10m，據(jù)訪問當?shù)厝藛T，井口及工業(yè)廣場周邊標高均高于歷史最高洪水水位，不存在洪水危險。 主斜井井筒施工穿過地層依次為：第四系表土層，上石盒組，下石盒子組，山西組。地層巖性特征如下：（1）第四系：砂質粘土，有少量砂碩石層。（2）上石盒子組：由泥巖、粉砂巖組成。（3）下石盒子組：由灰色灰綠色細、中粒砂巖組成。（4）山西組：由灰色、深灰色細砂巖、粉砂巖、泥巖及3#煤層組成。水文情況：根據(jù)水文地質類型劃分報告資料，我礦水文地質類型為中等類型，根據(jù)水文地質資料綜合分析，主斜井水文地質條件較簡單。礦井充水方式一般為沿頂板巖石裂隙滲透或滴水，雨季局部可見短時淋水現(xiàn)象，井筒涌水自巖石裂隙流出沿井壁進入井下。一般富水性很弱，不會因此突水。井筒涌水量5m3/h,雖然水量不是太大,但掘進過程中仍要進行探放水工作，確保礦井安全。在井筒施工實際作業(yè)中應密切注意涌水量變化，做好防水排水準備工作。三、鉆孔設計目的1、根據(jù)主斜井的地質資料，對工作面掘進前方有效探測區(qū)域的地質及水文地質情況進行超前探測，主要鉆探目的將達到以下幾個方面： 對前方掘進區(qū)域內的水文地質情況進行超前探測； 對前方掘進區(qū)域內的大型地質構造發(fā)育位置和含水、導水性進行有效探測； 對前方掘進區(qū)域內的褶曲發(fā)育類型等區(qū)域地質條件特征進行超前探測，如：背斜和向斜的軸部位及翼部控制部位。2、根據(jù)地面水文勘探成果解釋資料，當施工巷道前方有水文地質情況異常、地質構造發(fā)育或煤層賦存條件異常時，在滿足安全距離的前提下，當巷道掘進至異常區(qū)域前后50m 范圍內，將執(zhí)行進一步的超前探測措施，對“有掘必探，先探后掘”安全技術措施進行補充和完善，以精確控制前方異常區(qū)域內地質構造發(fā)育的準確參數(shù)，并根據(jù)鉆探結果編制下發(fā)臨時地質預測預報用于指導生產(chǎn)實際。四、探水方案設計及布置1、探水起點的確定為了貫徹落實國家省市有關礦井水害防治的方針、政策，切實做好煤礦安全生產(chǎn)，保障礦工生命財產(chǎn)不受傷害。依據(jù)“有掘必探，先探后掘”的探放水原則，對主斜井編制探放水方案。探水起點即為巷道開始掘進點。2、探放水個數(shù)及鉆孔布置探放水隊進行打探眼，打探眼采用ZLJ-650型煤礦坑道鉆機和ZLJ-350煤礦坑道鉆機，孔徑為75mm，并配備不少于200米相配套的鉆桿。設計探測鉆孔孔數(shù)為5個，其中2#探眼布置在正中位置，與巷道中線平行布置，探眼探深距離為60米；由2#探眼向左右1.5米各布設一個探眼，分別為1#探眼和3#探眼，與巷道夾角為19 ，孔深為63.5米。由2#探眼向下0.5m各布設一個探眼，為4#探眼，俯角分別為1度，孔深為60米，由2#探眼向上0.5m布設一個探眼，為5#探眼，仰角分別為1度，探眼探深距離為60米。具體鉆孔位置布置如下圖1：圖一：探水孔位置布置參數(shù)孔號設計孔深仰（俯）角位置與巷道夾角163.48m0距左幫0.75m，距巷道煤層底板1.5m19260m0巷道正中，距巷道煤層底板1.5m0363.48m0距右?guī)?.75m，距巷道煤層底板1m19460m-1巷道正中，距巷道煤層底板1m0561m2巷道正中，距巷道煤層底板2m03、超前距為探水鉆孔終孔位置應始終超前掘進工作面的一段距離，超前距按下式計算：3pa=0.5AL-kp式中：a超前距，m；A安全系數(shù)，一般取25，本次設計取5；L巷道跨度（寬或高取其大者），m，本次設計取4.8m；p水頭壓力Mpa ，取0.1Mpa；kp巖的抗張強度Mpa ，取0.5Mpa；通過計算：a=7.2為確保施工安全，本設計超前距取20m。4、允許掘進距離為每次探放水鉆孔施工完畢之后，經(jīng)探水證實無任何水害威脅時，以最短的鉆孔長度（水平投影長度）減去超前保護距離之后剩余的距離。設計探水鉆孔長度60m，減去超前距20m后，允許掘進距離為40m。I = L - a式中：I允許掘進距離，m；L最短鉆孔長度, m;a超前保護距， m；5、幫距為使巷道兩幫與可能存在的水體之間保持一定的安全距離，即呈扇形布置的最外側探水孔所控制的范圍與巷道幫的距離，其值一般與超前距相同，有時可略比超前距小12m，本設計取20m。6、鉆孔密度(孔間距)豎直扇形面內鉆孔間的終孔垂距不得超過1.5m，本礦取1.5m。7、鉆孔及鉆機參數(shù)本設計配備一臺ZLJ-650型煤礦坑道鉆機和ZLJ-350煤礦坑道鉆機2臺，42mm鉆桿200米，75mm硬質合金鉆頭，開孔直徑89mm，終孔直徑75mm。鉆機型號見下表ZLJ-650煤礦坑道鉆機技術參數(shù)名稱ZLJ-650煤礦坑道鉆機立軸最大額定轉矩N.m650 鋼絲繩直徑11立軸通經(jīng)44上卡盤（彈簧卡盤）最大夾緊力KN30立軸轉速r/min120 214 375使用油泵型號YBC-12/125立軸行程400油泵額定壓力Mpa8額定起拔力（7Mpa時）kN12油泵額定流量1/min12額定給進力（7Mpa時）kN9使用電機型號YBK2-132S-4鉆孔角度范圍kN0-360使用電機功率KW7.5絞車提升能力8.7 4.74 2.69使用電機轉速r/min1450絞車提升速度m/s(單繩第一層0.25 0.45 0.79電機額定電壓v380/660卷筒容繩量m30電機額定電流A11.6/6.7上卡盤（彈簧卡盤）使用壓力Mpa6外形尺寸12506401265質量 500生產(chǎn)廠家石家莊煤礦機械有限責任公司鉆探深度（m）150200開孔直徑（mm）89ZLJ-350煤礦坑道鉆機技術參數(shù)名稱ZLJ-350煤礦坑道鉆機煤安標志編號2000160-2006立軸扭矩350N.m臺數(shù)1臺立軸直徑44鉆探深度（m）75150制造日期2007.11開孔直徑（mm）89生產(chǎn)廠家石家莊煤礦機械有限公司8、附圖后 五、鉆機使用 1、開鉆前的準備a. 油箱內加滿清潔油液，一般用N46抗磨液壓油，如果環(huán)境溫度較高可用N48抗磨液壓油。b. 檢查鉆機及各部分緊固件是否緊固。c. 在需要潤滑的部位加注潤滑油和潤滑脂。d. 檢查各油管是否連接無誤。e. 主油泵按指示的箭頭先將泵量調至最小位后再反轉58圈即可，副油泵的泵量調至25左右即可。f. 將操縱臺上副油泵的功能轉換手把置于調壓閥位（也就是前位）。其它的操縱手把均放在中間位置，背壓調節(jié)手輪（單向節(jié)流閥）順時針調到極限位置。減壓閥、溢流閥手輪調至最小位置。馬達變量手輪按需要調節(jié)，一般在中速排量范圍。g. 打開油箱上的截止閥，此閥未打開前不準起動電機。h. 接通電源。2、啟動a. 試轉電機，注意轉向是否與油泵的要求一致。b. 啟動電機，觀察油泵是否正常運轉（應無異常聲響，操縱臺上的回油壓力表應有所指示）檢查各部件有無滲漏油。c. 使主、副油泵空轉35分鐘后再進行操作，如油溫過低，空轉時間應加長，待油溫達20左右時，才可調大排量進行工作。3、試運轉a. 油馬達正轉、反轉雙向試驗，運轉應正常平穩(wěn)b. 反復試驗回轉器的前進、后退，以排除油缸中的空氣，直到運轉平穩(wěn)為止c. 試驗卡盤、夾持器，開閉要靈活，動作要可靠。d. 檢查各工作機構的動作方向與指示牌的標記方向是否一致，如不一致應及時調換有關油管。例：回轉器馬達的正、反轉，前進、后退等。e. 在以上各項試運轉過程中，各部分應無漏油現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)應及時排除。4、無巖芯開孔a. 從回轉器后端插入一根鉆桿，穿過卡盤，頂在夾持器端面上（因此時夾持器閉合，不能穿入）。若從回轉器后端不能插入鉆桿時，可關掉鉆機，待鉆桿插入回轉器后，重新啟動鉆機。b. 副油泵功能轉換閥手把推到前位（即溢流給進位），夾持器功能轉換手把推到分離位（即前位）。將起下鉆轉換手把推到下鉆位置，向前推給進起拔手把，使鉆桿進入夾持器，在夾持器前方人工擰上無巖芯鉆頭，準備鉆進。5、鉆進a. 接上水龍頭，開動泥漿泵，向孔內送入沖洗液。b. 待孔口見到返水后，將給進起拔手把拉向起拔位置，使回轉器后退到極限位置，夾持器完全打開，隨之關閉截止閥，夾持器處于打開狀態(tài)。反時針旋轉背壓調節(jié)手輪，使其關?。ù怪笨仔桕P死）。推動馬達回轉手把讓回轉器正向旋轉（注意切勿反轉）。將給進起拔手把回到中位，將轉換手把置于中間位置。c. 根據(jù)具體情況調整回轉速度進行加壓或減壓鉆進。(1) 加壓鉆進：將給進壓力調節(jié)手輪朝反時針方向旋轉到極限位置（此時給進壓力最小），順時針旋轉給進背壓調節(jié)手輪，當鉆具開始移動時停止旋轉，讓鉆頭慢慢推向孔底進行掃孔。掃孔完畢，繼續(xù)旋轉背壓調節(jié)手輪，使背壓降為零，再把給進起拔手把推到給進位置，然后逐漸增大鉆進壓力（順時針方向旋轉給進調節(jié)手輪）使達到規(guī)定值，開始正常鉆進。(2) 減壓鉆進：鉆進下垂孔，當鉆具重量超過鉆頭所需要的壓力時，應作減壓鉆進，此時應在鉆具懸置狀態(tài)下讀起拔壓力表讀數(shù)（稱重），然后順時針方向旋轉背壓手輪，減小背壓，使鉆具緩慢下移進行掃孔。待鉆頭接觸孔底后，再繼續(xù)減小背壓，提高孔底壓力到達規(guī)定值，開始正常鉆進。6、倒桿a. 減小孔底壓力，停止給進，然后停止回轉，向前推夾持器功能手把（即夾持器油路開通），夾持器夾住鉆具。b. 退回回轉器（也稱“倒桿”）。c. 借助于給進，打開夾持器，將夾持器截止閥關閉，然后重新開始鉆進（操作同前）。7、加桿（接長鉆具）a. 減小孔底壓力，停止給進和回轉，向前推夾持器功能手把。b. 停供沖洗液，卸下水龍頭。c. 接上加尺鉆桿，再接上水龍頭，退回回轉器，打開夾持器，夾持器截止閥關閉，即可開始鉆進。8、停鉆a. 減小孔底壓力，停止給進和回轉，向前推夾持器功能手把。b. 將鉆具提離孔底一定距離（參考起鉆說明）。c. 停供沖洗液。9、起鉆a. 停鉆，停供沖洗液，卸下水龍頭。b. 將起下鉆轉換手把置于起鉆位置，回轉器馬達排量調到最大。c. 扳動給進起拔手把，拉出鉆桿，待欲卸的接頭露出夾持器250300mm時停止，馬達反轉擰開鉆桿即可（注意：開始卸鉆桿時回轉器絕不能后退到極限位置，須留70mm以上的后退余地，以便回轉器能在卸扣過程中隨著絲扣的脫開而自動后退，否則將會損壞機件或鉆桿絲扣）。d. 前移回轉器，使孔內鉆具的尾端進入卡盤，同時取下已卸開的鉆桿。e. 拉出下一根鉆桿，再按c和d操作。如此循環(huán)往復，直到拔出孔內全部鉆桿。f. 最后取出粗徑鉆具。六、防排水措施探水證實有水害威脅是必須采取排水措施，施工隊組應做好以下工作：1、隨著巷道掘進，必須搭建臨時水倉。2、巷道安裝排水能力不小于80m3/h的排水系統(tǒng)，巷道積水通過4寸排水管排至井上。3、巷道內要有備用水泵及水管。4、排水時要安排專人排水，排水系統(tǒng)要有人巡查，確保排水系統(tǒng)完好。5、排水設備必須保證完好，能正常工作。6、排水人員要熟悉巷道內排水系統(tǒng)及排水設備的操作程序，有故障能及時排除。7、水泵及開關要墊高至少0.5m，以防水大時被水淹。8、探水發(fā)現(xiàn)頂鉆等異常情況時切勿拔出鉆桿，應立即停鉆，觀察情況并向礦調度室匯報，采取措施。8、排水路線：工作面迎頭臨時水倉主斜井井筒地面。排水路線見附圖七、探放水鉆孔施工安全技術措施（一）探水安全技術措施1、探放水作業(yè)前，必須先加強鉆場附近巷道支護，并在迎頭設置好一牢固的“十”字檔，防止迎頭突水傷人。2、清理好巷道、水溝，保證有暢通的安全退路。3、距探水作業(yè)點10米處安設一防爆電話直通礦調度室。4、在此巷道進行探放水施工作業(yè)時，該點標高以下巷道內嚴禁有人從事任何作業(yè)。只有確保井底水倉、井底煤倉等相關巷道內無人后再進行施工作業(yè)。5、在探放水施工作業(yè)前，必須將相關巷道內的電器設備設施吊掛穩(wěn)固，以防水淹設備設施等事故的發(fā)生。6、流通水溝，清好水倉。檢修好排水設備，詳細檢查施工設備，用具是否齊全，有無失爆現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，并試運轉無異常后方可進行鉆孔施工，鉆孔施工期間本巷道不得從事其他工作。7、事先必須組織施工人員認真學習探放水作業(yè)規(guī)程和安全措施，并熟悉逼災路線。8、鉆探過程時，跟班副礦長、安全員、瓦檢員、施工負責人必須親臨現(xiàn)場指揮監(jiān)督探水工作。加強作業(yè)點附近20米范圍內瓦斯檢查工作，只有在瓦斯?jié)舛仍?.8%以下或其他有毒有害氣體濃度在規(guī)定的范圍內才能進行正常施工作業(yè)。8、探水人員要細心操作，并密切觀察鉆進情況及煤壁變化情況。發(fā)現(xiàn)異常必須及時匯報或采取有效措施進行處理。9、探水人員要根據(jù)鉆進變化，作出正確判斷，如鉆進中鉆桿突然感覺輕松或順桿往外流水量增加，說明接近或打穿積水空區(qū)，這時絕不能抽出鉆桿，應停止鉆進，將鉆桿固定，詳細檢查，監(jiān)視水情，報告調度室處理。10、沼氣超限有害氣體涌出時，應立即停止鉆進，切斷電源，加強通風，及時匯報。11、各作業(yè)班必須把探水打鉆的情況如實地填寫在登記薄上，嚴格執(zhí)行現(xiàn)場交接制度，探到設計規(guī)定的距離，經(jīng)驗收后才可恢復掘進，當掘進到規(guī)定的超前距離時，必須停掘，再繼續(xù)打鉆探水。12、探放水中發(fā)現(xiàn)異常情況，應立即撤出探水作業(yè)人員以及臨近受影響區(qū)域的人員。并立即向礦值班領導報告。放水時應有專人觀察并在水溝中及時測定涌水量，并應加強探水地點通風，經(jīng)常檢查瓦斯?jié)舛鹊淖兓?3、鉆孔編號、角度、方位、深度等必須在現(xiàn)場作好原始記錄，并填寫好探放水牌板。（二）放水時的注意事項1、探到水源后，要根據(jù)水壓預計水量，水倉容積、排水能力情況，有計劃放出積水。2、如發(fā)現(xiàn)鉆孔中出現(xiàn)淤泥，小塊煤巖堵塞鉆孔，水量減少及無水情況，要認真檢查分析，防止假象，不可輕易作出無水或已放干的結論。3、壓力大、水量多，有條件可進行分段放水。4、無論在任何情況，杜絕采用爆破放水。（三）打眼安全措施1、打鉆人員必須站在支架完好的地方操作鉆機，嚴禁空頂裸幫施工作業(yè)。2、鉆機必須進行風電和瓦斯電閉鎖。3打鉆之前必須檢查作業(yè)地點附近20米范圍內的頂板及支護情況。發(fā)現(xiàn)不安全隱患，必須排除確保安全后，方可進行施鉆作業(yè)。4、打鉆地點及附近20米范圍內的瓦斯?jié)舛瘸^0.8%時，嚴禁施作業(yè)。5、打眼前先檢查鉆機的零部件是否齊全完好，要及時進行試運轉后方可鉆進。6、打鉆前必須先檢查迎頭是否有瞎炮、殘炮，如有必須先處理完后方可打眼。7、打鉆時杜絕戴手套打眼，施鉆人員必須精力集中。并把毛巾和袖口扎好。8、嚴禁打鉆和其他工作平行作業(yè)，必須待鉆打完且礦領導同意后方可從事相關作業(yè)。9、打鉆人員必須逼開眼口方向，只能站在鉆機側面，防止斷釬等傷人。10、打鉆過程中，如發(fā)現(xiàn)有煤與瓦斯突出或透水預兆時，必須停止打鉆，立即切斷電源，撤出人員，設置柵欄，揭示警標，并匯報礦調度室。嚴禁拔出鉆桿。11、拔鉆桿時人員只能站在鉆桿側面，以防鉆桿被噴出傷人。12、嚴禁帶電檢修或搬運鉆機。打鉆完畢后，必須切斷鉆機電源，并移出安全地點放好。13、接、卸鉆桿時，必須停止