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1、9101首采面疏放上覆老空水钻探设计一、设计目的1、为了认真执行“有采必探、先探后采”的防治水规定，为做好水害防治工作，确保回采工作面的安全，特采用钻探方法查清该工作面的水害情况。2、因9101工作面上部3号煤层存有大面积的采空区，采空区内存有一定程度的积水，为了防止该工作面在回采过程中，上部采空区积水涌入工作面，决定在该工作面进、回风顺槽及切眼布置钻场对上部3#煤采空区积水进行探放。二、工程概况1、工作面概况本工作面位于9号煤盘区西南部，东南部为苇町煤业，西部为回风立井及井田边界，北为胶带、轨道与回风三条大巷，工作面为南北向布置，采用两进两回四巷布置方式，走向长度为745米，倾向长度为158
2、米，煤层平均厚度为1.62米，属中厚煤层，底板为厚0.7m左右的石灰岩，顶板为厚3.25m左右的泥岩（局部可能相变为石灰岩），可采储量为25万吨，目前工作面井巷工程均已施工完毕，形成了完整的通风、排水系统。2、上覆3号煤采空区积水情况9号煤顶板与3号煤底板间距平均为60米，根据盈盛煤业地面瞬变电磁物探报告、3号煤采空区调查情况及9号煤首采工作面顺槽实测底板等高线等相关资料，预计上覆采空积水区为2个，积水量约7000m，水压不大于0.7Mpa。附图1：工作面与上部3号煤采空积水区对照图3、工作面水文地质情况根据工作面周边资料调查显示，该工作面掘进范围内水文地质条件较简单，主要充水源为上覆岩层的裂
3、隙水和3#煤采空区积水，回采过程中会有部分采空积水涌入工作面,预计正常涌水量10m3/h,最大涌水量20m3/h。该工作面掘进范围内工作面底板最低标高为636m，奥灰水等水位线标高为573m，不存在带压情况。三、探放水设备及材料ZLY537型架柱式液压回转钻机1台；功率：11KW；钻杆：50mm地质钻杆，每根长度1000mm；钻头：65mm复合片金钢钻头；最大钻进距离150m。单体柱4根、每组钻孔配备孔口管5米，孔口闸阀及孔口压力表各5个，注浆泵1台，开关及其电缆，风泵2台，管钳、麻绳、麻丝、水泥、手拉葫芦、大锤、起吊环等。型号数量备注电缆25mm2x260m1根水泵BQG220-0.2BQG
4、400-0.2各一台开关120开关2台开关80开关2台钻机ZLY5372台注浆泵3NB-150/7-7.51台四、钻探设计（一）、钻场位置参照上部3#煤采空积水区的位置、3号煤首采面的底板等高线及9号煤首采面的底板等高线，在进、回风顺槽及切眼布置钻场进行探放水，共计布置6个钻场。可根据探放水实际情况对钻场位置及钻孔参数进行适当调整。 （二）、钻孔设计方案1、每个钻孔开孔孔径108mm，终孔直径不大于75mm。所有钻孔都应预先安装不小于5m的孔口管，并进行不小于1.5 MPa的耐压试验，方可继续钻进。（见钻孔设计示意图）2、单孔设计：钻孔开孔孔径108mm，终孔直径不大于75mm，于水平面夹角为
5、45孔口安装长度不小于5m管径为108mm的孔口管。注：施工中根据钻探设计施工，严格按设计方位、角度进行施工，（所有钻孔终孔以打透3#煤层采空区为止，如未与采空区打通需重新补打），钻场及钻孔数量可根据钻探放水实际情况适当增加。3、钻孔设计参数 9101采面切眼探放水钻孔设计9101采面切眼设计长度为158米，在距切眼东段20米和距切眼西段40米处各布置一组钻孔，共2组，每组2个钻孔，1号孔方位270与水平面夹角45，孔深89米；2号孔向上与水平面夹角45，方位角300，孔深89米。钻孔示意图： 回风顺槽探放水钻孔设计在回风顺槽140米处和340米处各布置一个钻场，共2组钻场，每组2个孔。1号孔
6、向采面侧水平向上45，方位270，孔深89米；2号孔向采面侧水平向上45，方位300，孔深89米。钻孔示意图： 运输顺槽探放水钻孔设计在运输顺槽50米处和600米处各布置一个钻场，共2组钻场，每组2个孔。1号孔向采面侧水平向上45，方位90，孔深89米；2号孔向采面侧水平向上45，方位60，孔深89米。钻孔示意图：钻孔参数：钻场位置钻孔编号方位（）仰角（）预计孔深（m）第一钻场距切眼东段20m处1-1#27045891-2#3004589第二钻场距切眼西段40m处2-1#27045892-2#3004589第三钻场运输顺槽600m处3-1#9045893-2#604589第四钻场运输顺槽50m
7、处4-1#9045894-2#604589第五钻场回风顺槽340m处5-1#27045895-2#3004589第六钻场回风顺槽140m处6-1#27045896-2#3004589五、套管的安装设计1、预计水压：根据我矿井田范围内的几个地质钻孔来看，3#煤到9#煤的厚度为60-70米，为安全起见预计水压不大于0.7MPa2、套管规格：管径108mm,每节长度：1.5米、2米、2.5米三种；配套法兰盘和阀门。利用注浆泵安装井下探放水孔止水套管，水泥结实速度快，强度高，操作方便，安全可靠。煤矿防治水条例规定，在采掘工作面前方接近老空积水、强含水层、陷落柱以及导水构造时，必须执行“有掘必探、先探后
8、掘,有采必探，先探后采”的原则，在预计水压大于01 MPa的地点探放水时，应预先安装孔口止水套管及孔口闸阀。探放水止水套管长度应根据探水地点的煤岩性质、水头压力、煤厚、煤岩力学强度以及采掘动压影响、爆破震动等因素确定。沿岩层探放老空水的止水套管长度可按附表1要求执行。附表1坚硬岩层内套管长度参数表水压（MPa）3.0套管长度（m）2.55101520松软岩层内套管长度参数表水压（MPa）3.0套管长度（m）35101520结论：9号煤顶板为厚3.25m左右的泥岩（局部可能相变为石灰岩），属于坚硬岩层，预计放水水压为0.7MPa，故选用5米的孔口管。3、开孔层位及口径开孔层位应避开煤层，选择较坚
9、硬的岩层(如砂岩、砂泥岩、灰岩等)作为开孔层位。开孔孔径应比孔口套管大12毫米， 套管与孔壁之间灌注较多的水泥浆，增加孔口套管的抗水强度。开孔钻进深度应超出套管长度0203m，并将孔内冲洗干净。4、止水套管的安装方法首先每个钻孔施工必须首先用108mm钻头钻进5.5米，将预先准备好的孔口套管按其对接顺序，每两节之间上紧丝扣后顶入孔内，在距孔口1.5米处开始缠麻丝敲入孔内，在孔口管处加装变头与注浆泵连接。准备工作就序后进行封孔。用注浆泵对套管与孔壁之间注入水泥浆（可加入一定量的xpm注浆添加剂），注浆长度不小于5m，凝固达到24小时，扫孔后进行压水耐压实验，在孔口装置上安装压力表后，用变头把静压
10、水管接到孔口管的法兰盘上保持30分钟（静压水的压力为1.6MPa），如果管壁周围不漏水、孔口装置无破口即为合格。然后在孔口管法兰盘上安设控水阀门，方可继续施工。孔口套管安装示意5、水泥浆配制及注浆操作方法：封孔材料：普硅425或525号水泥。配比水：水泥：xpm添加剂为0.5:1:3%。按比例对好充分搅匀混合均匀，成稀糊状。探放水孔为仰角孔，在下套管时套管的末端缠上麻丝务必使孔口管固定牢固，固定牢固后用注浆泵把水泥浆从套管内压入套管与孔壁之间。待套管与孔壁间有稀的水泥浆流出后，继续向气管内压入水泥浆，直至有一定压力后停止压浆，待水泥浆凝固。6、封孔质量检查待水泥浆凝固24小时后方可进行扫孔。扫
11、孔深度超过孔口管长度0.51.0 m退出钻具，安装孔口闸阀及孔口压力表，通过静压水管向孔内注水做压水试验。在持续30分钟后，孔口套管周围如没有漏(涌)水、孔口管无破裂现象，说明符合要求否则要重新注浆加固。六、钻孔施工及放水标准1、成孔标准每个钻场设计有2个放水孔，在施工钻孔时感觉穿过3号煤层或施工长度大于100米时仍未探到采空区时，此钻孔作废，须适当调整钻孔角度及方位另行施工一个钻孔，直到有2个孔打通采空区为止。2、放水标准在放水时预计水压能达到0.7MPa，当第一个钻孔出水后应取出钻杆关闭孔口阀门进行测压后安装软管与排水管接通进行放水，放水时应观测水压、出水量，放水量应与排水系统相比配，不得
12、大于盘区水泵的有效排水量，在出水量变小时应施工第二个钻孔进行验证是否水已放完，只有钻场的2个钻孔内均无压力且排水量都小于0.2m/h时，方可认定放水结束。七、探放水施工安全技术措施1、防高压水伤人措施钻机安装必须平稳、牢固，并加强探水地点巷道的支护，在工作面打好坚固的立柱和栏板；在探水前，预先固结套管，套管口安装闸阀；钻探过程中发现孔内显著变软或有水沿钻杆流出时，应立即停钻检查，施工过程中严禁钻机后方站人。2、通风及瓦斯安全措施探放水必须在通风良好的条件下施工，巷道内不得出现任意封堵、遮挡现象，故探放水期间必须加强检查维护工作，确保施工地点通风良好畅通。探放水施工期间，现场应悬挂多功能便携仪进
13、行有害气体检测，瓦检员应时刻检查瓦斯等有害气体含量，当瓦斯浓度达到0.8%时，不得开钻。当施工过程中瓦斯涌出量较大时，需停止钻进，释放一段时间瓦斯，只有瓦斯浓度在安全规定范围内时再进行钻进。钻进过程中发现有害气体喷出时，应立即停止钻进、切断电源，将人员撤到有新鲜风流的地点并及时向调度室汇报，采区相关措施进行处理。3、防排水系统此次探放水使用临时泵坑排水，在每个钻场处各施工一个容积3m的泵坑，并准备BQG220-0.2、BQG400-0.2型号的水泵各一台，一台为工作水泵，一台为备用水泵，在探放水施工前，工作面运输顺槽、回风顺槽必须提前需铺设一趟直径为3寸的排水管路，以确保满足排水需要。堵水材料
14、：在探放水地点应备有一定数量的坑木、麻、木板、黄泥、水泥、液压柱（2根）等，以便钻孔出水或来压时及时处理。排水路线：工作面-9#煤胶带巷-消防材料库-9#煤轨道巷-盘区水仓-地面4、通讯联系及避灾路线探放水地点必须有通讯设施，在探放水施工地点必须安设防爆通讯电话及通讯录，能随时保持井上下联系，当工作面有水害水情等危急时，必须立即向调度室进行汇报，并撤出受水威胁地点的所有人员，并按照事先规定的避灾路线撤退。探放水期间，必须保证撤离路线畅通无阻，避灾路线内不能有浮煤、矸石块、木料、矿车等杂物阻塞。避灾路线：工作面-9#煤胶带巷-9#煤进风行人巷-主斜井-地面5、水情及避灾联系汇报制度1）、探放水施
15、工过程中，当发现有煤层变湿、出现雾气、水叫、顶板来压出现裂隙、孔口管松动或脱落、片帮、顶板出现淋水加大、底板鼓起或产生裂隙、出现渗水、钻孔喷水、底板涌水、煤壁溃水、水色发诨、有臭味等透水征兆时，应当立即停止作业，报告矿调度室，并发出警报，撤出所有受水害威胁地点的人员。2）、在探放水钻进时，若钻孔未打到3号煤底板而提前出水时，应当立即停止钻进并用液压柱抵住孔口管，但不得拔出钻杆；立即向矿井调度室和技术部汇报，防治水部门应派人分析判断情况，发现情况危急，应当立即撤出所有受水威胁地区的人员到安全地点，然后采取安全措施，进行处理。6、其他方面其他安全注意事项及其钻探过程中的具体施工安全规定由探放水队根据设计编制施工安全技术措施，但是必须严格按照设计的要求进行施工，不得超出设计规定的要求。其他未尽事项严格执行煤矿防治水规定及煤矿安全规程等相关规定执行。附图：工作面与上部3号煤采空积水区对照图
