深部老空區(qū)下工作面探放設(shè)計(jì)與實(shí)踐

1工作面地質(zhì)情況17-12172工作面位于泉口第二采區(qū)井田東南部，靠近井筒保護(hù)柱，靠近保護(hù)柱，北臨環(huán)回風(fēng)道，南臨邊境保護(hù)柱。該工作面設(shè)計(jì)走向長157m,傾斜長92m。機(jī)巷標(biāo)高-92~-110m,傾角4°;風(fēng)巷標(biāo)高-104.5~-117m,傾角12°。工作面煤層產(chǎn)狀為褶曲構(gòu)造,布置在褶曲軸部,傾伏西北,傾角約3°,產(chǎn)狀穩(wěn)定,普氏系數(shù)1~2,煤層厚度4.5m左右,但上覆煤層已開采,平均煤厚1.5m。為確保該工作面安全生產(chǎn)該工作面掘進(jìn)期間邊探邊掘。根據(jù)相鄰工作面揭露情況,12172機(jī)風(fēng)巷施工區(qū)域內(nèi),頂板含水層已疏干,水源補(bǔ)給較少。預(yù)計(jì)主要水害為老空區(qū)積水和老巷積水。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告敘述和鄰近工作面水文、地質(zhì)資料,采用《煤礦安全手冊》中老空積水估算公式進(jìn)行估算。估算公式:Q積=Q采+Q巷,Q采=KFM/cosα,Q巷=WLK。通過對(duì)采空區(qū)積水估算最大積水量為36312m3,依據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》對(duì)該工作面實(shí)施超前鉆探,以查明該巷道附近的水文地質(zhì)情況,解除水害隱患,確保施工安全。2勘探水孔設(shè)計(jì)2.1巷道周邊鉆孔12172工作面屬下分層開采,在掘進(jìn)期間可能會(huì)遇見采空區(qū)和老巷的積水。因此,此次探放水鉆孔設(shè)計(jì)沿12172機(jī)風(fēng)巷煤層布置,在平面上以該巷道為中心呈半扇形,共布置3個(gè)鉆孔,中孔深60m,側(cè)幫孔深64m。每次鉆探循環(huán)保留30m超前距和側(cè)幫20米距離。施工隊(duì)在施工12172機(jī)風(fēng)巷期間要對(duì)前方和側(cè)幫執(zhí)行“探3m掘1m”補(bǔ)充鉆探施工。(1)機(jī)巷鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)如下:(2)風(fēng)巷鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)如下:2.2鉆孔工藝設(shè)計(jì)采用一級(jí)套管二級(jí)孔徑結(jié)構(gòu),套管長度5.1m,套管以后為裸孔。套管外口焊接高壓法蘭盤,法蘭盤外連接裝壓力表的短節(jié),短節(jié)外接高壓閘閥。(1)鉆孔結(jié)構(gòu):開孔直徑￠94mm,使用ZL-1200型液壓坑道鉆機(jī),鉆進(jìn)至4m后下直徑￠89mm套管,終孔直徑￠75mm,套管外接4寸高壓閘閥,公乘壓力0.7MPa,再接孔口密封裝置,以保證有控制性放水。(2)鉆機(jī)安裝:設(shè)備入井運(yùn)輸,采用三腳架起吊平板車運(yùn)輸,并嚴(yán)格按井下操作規(guī)程操作,鉆機(jī)安裝采用底梁-錨桿固定方法,底木梁選用斷面250mm×250mm×1500mm方木兩根,保證鉆機(jī)牢固、不移位。(3)鉆探施工。a安裝鉆機(jī)進(jìn)行探水前:應(yīng)加強(qiáng)鉆孔附近的巷道支護(hù),并在工作面迎頭打好堅(jiān)固的立柱和攔板。清理巷道,挖好排水溝。探水鉆孔位于巷道低洼處時(shí),配備與探放水量相適應(yīng)的排水設(shè)備。在打鉆地點(diǎn)或其附近安設(shè)專用電話,人員撤離通道暢通。b鉆孔定位及開孔:鉆孔定位由專業(yè)測量人員按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行標(biāo)定,鉆機(jī)固定后按鉆孔要素開孔,開孔直徑94mm,鉆進(jìn)4m后下入直徑￠89mm套管5.1m。c固管:套管下入后,將套管拉出孔底100-200mm,用BW250型三缸泵向孔內(nèi)壓清水,進(jìn)行洗孔,沖凈孔內(nèi)巖粉及沉渣,確保注漿固管時(shí)孔內(nèi)暢通,壓入清水15分鐘后將攪拌好的水泥漿用泵順套管注入,直至套管外圍水泥漿注滿為止;待套管口水泥漿凝固48小時(shí)后,用直徑75mm無巖芯鉆頭透孔至孔底。d試壓、安裝閥門、防噴裝置及測壓表:封閉套管后,用泵向孔內(nèi)注水試壓,壓力達(dá)到預(yù)計(jì)水壓的2倍,穩(wěn)定試壓時(shí)間不能少于30分鐘,試壓過程中要有詳細(xì)記錄,在試壓過程中若出現(xiàn)鉆場四周或套管外圍有滲水,孔口管松動(dòng)等異常,必須重新固管,直至試壓合格。試壓時(shí)三缸泵操作,必須由班長或技術(shù)人員親自操作,并在試壓前檢查三缸泵安全閥的良好性能,防止試壓時(shí)猛然起壓,造成損壞設(shè)備或傷人事故。通過注水試壓確定套管牢固無問題時(shí),裝0.7MPa高壓閥門、測壓表及防噴裝置。e換徑后鉆進(jìn):試壓合格后,安裝閥門、測壓表,改用直徑￠75mm合金鉆頭或直徑￠75mm金剛石鉆頭鉆進(jìn)至終孔。鉆進(jìn)時(shí)帶班人員要定期檢查鉆孔內(nèi)的巖粉及沉渣,并要經(jīng)常沖孔,確保孔底干凈,防止發(fā)生埋鉆卡鉆等事故,指導(dǎo)鉆探施工人員順利施工。f定位由地質(zhì)和測量人員定位置。鉆孔施工期間,做好水文觀測記錄,校正鉆孔,見水預(yù)報(bào)及原始記錄等工作,保證原始記錄清楚,層位準(zhǔn)確,以便對(duì)鉆孔的水文地質(zhì)情況更好的掌握。g鉆進(jìn)到含水層時(shí),必須提前確保鉆進(jìn)中突然出水時(shí),鉆場內(nèi)的安全作業(yè)環(huán)境,并確保不對(duì)鉆場以外區(qū)域構(gòu)成水害威脅。h鉆孔施工完后,必須洗孔,不得堵孔,封孔,并按規(guī)定安裝DN100/4MPa高壓閥門、測壓表及防噴裝置。2.3技術(shù)要求鉆孔下套管,固管,安設(shè)高壓閥門和測壓表,符合規(guī)定要求。并做水文觀測工作,如漏水、掉鉆、出水等要認(rèn)真記錄。2.4停止鉆孔鉆孔在鉆進(jìn)過程中出水,且水壓、水量較大;鉆孔漏水且出現(xiàn)卡鉆,無法繼續(xù)鉆進(jìn);孔深達(dá)到設(shè)計(jì)深度;遇到其它突發(fā)情況等。3排水系統(tǒng)保護(hù)12172機(jī)風(fēng)巷分別在巷道工作面設(shè)兩臺(tái)潛水泵,一臺(tái)工作,一臺(tái)備用,水泵型號(hào):BQS15-22-2.2/B,功率2.2KW,排水量15m3/h,揚(yáng)程22m;接到專用排水管路上。鉆場附近設(shè)臨時(shí)水泵窩不得小于12m3,排水系統(tǒng)采用專用供電線路,保證排水設(shè)施不受其他設(shè)備影響,隨時(shí)正常運(yùn)轉(zhuǎn),并安裝瓦斯電閉鎖裝置,當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸^0.7%時(shí)能夠自動(dòng)斷電。排水系統(tǒng)均保持完好,保證能隨時(shí)正常使用。機(jī)巷排水線路:工作面→己1617—12120風(fēng)巷→總回風(fēng)巷→己一井底車場→己一采區(qū)水倉。風(fēng)巷排水線路:工作面→己二采區(qū)輔助運(yùn)輸巷繞道→總回風(fēng)巷→己一井底車場→己一采區(qū)水倉。4排水系統(tǒng)必須完好為保證安全施工,礦成立探放水領(lǐng)導(dǎo)小組。領(lǐng)導(dǎo)小組每次探放水前必須做好防排水的一切工作,保證排水系統(tǒng)必須完好,并由礦總工程師負(fù)責(zé)調(diào)度、技術(shù)、機(jī)電、通風(fēng)、安檢等單位參加,各司其職,各負(fù)其責(zé)。探放水時(shí),探水工要持證上崗,施工鉆孔三班循環(huán),每班4個(gè)人,其中水泵工1人,跟班隊(duì)長1人,共計(jì)12人。5做好鉆場工作,保持鉆場的良好條件(1)探放水前,礦應(yīng)組織召開一次專題會(huì)議,布置探水時(shí)的安全注意事項(xiàng),并落實(shí)到位,各負(fù)其責(zé)。探水前所有受水害威脅地區(qū)的人員必須熟悉水災(zāi)撤離路線。(2)在組織探放水前,必須先施工水泵窩,鋪設(shè)排水管路,安裝排水設(shè)備;排水設(shè)備必須處于完好狀態(tài)。(3)探放水時(shí),瓦檢員必須在現(xiàn)場時(shí)刻檢查工作面回風(fēng)流及鉆孔內(nèi)的瓦斯及其它有害氣體含量。若有瓦斯?jié)舛瘸^0.7%時(shí),必須立即停鉆,切斷電源,撤出人員,并報(bào)告礦調(diào)度室,及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。(4)探放水應(yīng)由專業(yè)人員和專職隊(duì)伍進(jìn)行施工,鉆孔應(yīng)當(dāng)鉆入老空水體最底部,并監(jiān)視放水全過程,核對(duì)放水量和水壓等,直到老空水放完為止。探放水時(shí),其它人員應(yīng)全部撤離探放水點(diǎn)以下受水害威脅區(qū)域內(nèi)。(5)搭設(shè)鉆機(jī)架子時(shí)必須牢固,鉆機(jī)壓柱必須牢固,并用楔子加固。鉆場懸掛瓦斯監(jiān)測報(bào)警儀,瓦斯探頭距鉆場不得大于5m。(6)埋設(shè)孔口管必須用水泥加固,并做孔口管耐壓試驗(yàn),套管長度不得小于1.5m,孔口管外側(cè)要安裝閥門和測壓表,確保在排水能力不足時(shí)能控制放水。(7)鉆進(jìn)時(shí)設(shè)專人觀察煤壁、頂板。若發(fā)現(xiàn)煤壁片幫、頂板來壓或鉆孔中水壓增大,有頂鉆等異常情況時(shí)必須立即停止鉆進(jìn),但不得拔出鉆桿。現(xiàn)場負(fù)責(zé)人及時(shí)向調(diào)度室匯報(bào)并派專人監(jiān)測水情,如果情況危急時(shí)必須立即撤出所有受水害威脅地區(qū)的人員,然后采取措施進(jìn)行處理。(8)在鉆進(jìn)過程中,鉆機(jī)司機(jī)不得正照探孔,應(yīng)站在鉆機(jī)一側(cè)操作,防止高壓水傷人。在鉆出水時(shí),應(yīng)及時(shí)關(guān)閉控制閥,防止大量水涌出。打鉆探出水后,應(yīng)保持鉆孔出水暢通,若鉆孔堵塞,要及時(shí)捅孔繼續(xù)排放,人員不得正對(duì)鉆孔站立。(9)放水時(shí)要根據(jù)水泵排水能力、水倉容量控制排放水速度,遇到水量突然變化時(shí),必須立即報(bào)告