井下钻探

四、探放水设计 （一）探放水目的 1.探放小窑采空区积水，防止发生切眼掘进中的透水事故。 2.探放采空区内有害气体，确保切眼掘进的安全生产。 （二）采用手段和方法 鉴于该工作面风巷掘进中发生过小窑老空水透水事故的事实，本 次切眼掘进中直接采用钻探手段，以循环超前钻探的方法实施切眼掘中 的探放水工作。 （三）钻探设计参数 根据四-11050工作面两巷掘进揭露及该工作面风巷透水情况，若 切眼处存在有小窑采空区，则其空间位置位于切眼东侧或从切眼东侧往 西沿煤层走向横过切眼的可能性较大，因此，本次探放水钻孔设计沿四 3煤层布置，在平面上呈往东偏斜的半扇形，共布置4组钻探，每组布置 3个钻孔；每一钻探循环保留20m超前距和侧帮距；实际钻探深度达不 到设计深度时，可增加循环钻探组数（次数）；在允许掘进距离内，施 工队仍要执行短探短掘的原则，短探短掘具体措施由施工队编制。
（二）安全技术措施 1、加强钻机附近段的巷道支护。 2、钻机要安装牢固，以免改变钻孔方向和角度，造成漏探现象而达不到 设计探放水目的。 3、钻机各转动部分要安装安全防护罩，电机要设置合格的接地线和防水 罩，钻工及现场人员要扎紧袖口，衣裤，穿绝缘胶鞋等。 4、钻探作业人员要携带化学氧式自救器，当班探放水负责人员要携带便 携，并挂于距工作面规定距范围内。 5、钻孔要先下套管。 6、钻孔方位、倾角由测量人员和防治水人员共同现场确定。设计钻孔位 置一般不得改变，若特殊情况需变动孔位时，须由主管技术人员提出修改意见， 并报矿总工程师同意。 7、提前接好排水系统，并进行试运行，确保排水系统完好、稳定。 8、钻机和排水泵不能共用一条动力线，要分开架设。 9、施工期间，每班要安排专人跟班，落实各项安全技术措施，确保不对 钻场以外区域构成水害威胁。 10、钻探过程中，操作人员必须精力集中，时刻注意钻进情况，若发现 气体涌出或沿钻杆向外流水征兆时，必须立即停止钻进，及时采取措施进行处 理。
(六)、排水系统 钻机循环水及探出的积水均进入钻场附近的临时水窝，由D-46水泵经4寸 排水管路排入四五煤轨道上山，经四五煤轨道水沟流入-250水仓。D-46水泵 两台，一台使用，一台备用。 （七）避灾路线（见附图4） 水灾避灾路线:工作面 底车场 平车场 副斜井 副斜井 火灾避灾路线:工作面 -157或-96中车场 机巷外段 主斜井 四五煤轨道上山 -20水平联络巷 -20井 -20水 地面。 地面。
三、四-11050工作面及其周边水文地质概况 工作面及其周边水文地质概况 张村矿四3煤层有一层0.5m厚的泥岩伪顶，直接顶为砂质泥岩，平均厚度 5m，老顶为细～中粒砂岩，平均厚度7m，根据钻探及实际揭露情况，该层砂质富 水性较弱，对掘进影响不大；该工作面南部约150米有18-90石炭系水文观测孔， 水位标高-180m，低于该采面最低标高，因此，该工作面不受底板灰岩水的影响； 三维地震资料显示，该工作面风巷以浅87米有小煤窑采空区，由于对该工作面以 浅小煤窑的采掘情况不明，因此，该工作面的主要水患应为小煤窑采空区积水。由 于切眼距突水地点较近，如果切眼处存在小窑采空区,则其与突水区应为同一个连 通体的可能性较大。突水点顶板标高为-98米，该处目前已无水压。根据钻场需要， 本次探放水的起始位置设在切眼开口以里4米处，如果切眼开口位置选定在该工作 面风巷，则探放水位置的顶板标高为-94米,探水点所承受的最大水头高度为4米， 水压值0.04MPa，如果切眼开口位置选定在该工作面机巷，则探放水位置的顶板标 高为-143米,探水点所承受的最大水头高度为42.5米，水压值0.425MPa。由于不清 楚其积水范围，无法估算其积水量。 依据《煤矿水文地质规程》《矿井防治水工作条例》《煤矿安全规程》等 规程规定，对该工作面实施超前钻探，以查明该工作面切眼附近的水文地质情况， 解除水害隐患，确保施工安全。
1．开孔用76mm钻头钻进，钻进至4.2m后下入直径73mm套管4.0m， 并用破布、麻绳或海带等固定套管，破布、麻绳或海带缠绕套管外端的长 度不得小于2m。 2．固定套管后，孔口外按装不低于10Kg/cm2的高压闸阀，接通高压 水试压，试压压力必须达到10 Kg/cm2延续时间不小于0.5小时。试压过程 要有详细记录，并检查套管外及其周围煤壁的情况，如发现有渗水、跑水 现象要停止试压，重新固定套管，直至试压合格。 3．试压合格后安装测压表、高压阀，改用直径55mm的钻头继续钻进 至终孔。 4．钻进中要做好简易水文观测工作，如漏水、掉钻、出水等要认真记 录。 5. 出现下列情况之一，可视为终孔 ①钻孔在钻进过程中出水，且水压、水量较大。 ②钻孔漏水且出现卡钻，无法继续钻进。 ③孔深达到设计深度。 ④遇到其它突发情况。
本次钻探选用MK3-150型全液压钻机。 （四）起探位置的确定 11.5透水事故的透水地点距该采面切眼较近，由于对小窑采空区 （或老巷道）的范围及其是否向下延伸等情况不明确，因此，将内切眼 开口处作为本次探水线的起点。 （五）单孔设计 采用一级套管二级孔径结构，套管长度4m，套管以后为裸孔。 套管外口焊接高压法兰盘，法兰盘外连接装压力表的短节，短节外接高 压闸阀。
二、井下探放水钻探施工安全技术措施
（一）钻探前的准备工作 1、钻探施工人员要认真学习贯彻措施，充分了解钻探工作的 目的和任务，明确自己的职责。同时要召开施工单位全体职工会议，学 习贯彻钻探施工中的要求及注意事项，参加学习贯彻措施的人员必须鉴 字。 2、了解钻探施工地段的水文地质情况。 3、熟悉避灾路线，并保证避灾路线畅通无阻。 4、掌握操作规程及操作顺序，熟练操作技术，严禁违章作业。 5、钻探工作过程中，要加强责任心，体现团体性，做到统一 指挥、统一 行动，遇到问题要沉着、冷静、稳妥、机智、果敢。 6、对钻机进行全面检修，保证钻机完好。 7、配备足量的钻头、钻杆及套管等必备工具。 8、备足防水材料（麻绳、木楔、铁丝、大锤、管钳、法兰球 形阀、压力表等)。
探放本矿老空水钻孔布置平面图
探放本矿老空水钻孔布置剖面图
探放本矿老空水钻孔布置断面图
范例：瑞平公司张村矿四-11050切眼探放水设计说明书
一、四-11050工作面概况 工作面概况 四-11050工作面地面位置在张村矿工业广场东北、移动通讯中继站立 塔处，井下位于四3煤Ⅰ采区东翼，东临井田边界，西临四五煤轨道上山， 南临四-11030采面（尚未开掘），北临F49逆断层（三维地震勘探资料）， 上距五2煤层(未开采)68m,下距二1煤层160m；该工作面设计走向长950米， 倾斜宽130米，机巷标高-143～-152米，风巷标高-94～-107米，储量约40万 吨；根据勘探和揭露资料，该工作面地层产状为一北倾的单斜构造，地层倾 角15°～20°，平均17°，总体上为东缓西陡，工作面中西部和中部分别 存在一个走向长160米、落差7米的走向逆断层和一个倾向345°、落差1.5米、 走向长度不明的正断层；煤层厚度1.14～3.3米，平均2.2米，总体上为东薄 西厚；该工作面机巷已工580m,风巷已工622m。2006年11月5日，该工作面 风巷在掘进至622米时与小煤窑采空区掘透并发生透水事故，总突水量约 7500m3，致使该面至今未能恢复正常生产，由于不清楚前方小煤矿采掘情 况，为确保该工作面的生产安全，研究决定自透水点后退30米左右开切眼圈 定工作面。
一、××工作面概况 ××工作面概况 主要内容： （一）位置（地面、井下）； （二）工作面设计参数（走向长、采长、标高）； （三）工作面四周（东、西、Fra Baidu bibliotek、北、上、下）采掘情况； （四）目前工程进度或计划开工日期； （五）工作面地质构造及煤层赋存情况。
二、矿井水文地质概况
主要内容： 矿井水文地质划分类型、矿井主要水害类型、发 生突（透）水事故情况、矿井正常及最大涌水量、矿 井目前涌水量、矿井主要排水系统能力及完善情况。
单孔设计参数表
五、附 图 （一）探放水工程设计平面位置图 （二）钻孔布置平面图 （三）钻孔布置断面图 （四）钻孔布置剖面图 （五）钻孔结构示意图 （六）排水系统、排水路线及避灾路线图 （七）工作面钻孔柱状图
超前探放水钻孔布置平面图
超前探放水钻孔布置剖面图
忽略无穷远极B 忽略无穷远极B
超前探放水钻孔布置断面图
四、探放水设计
（一）探放水目的：探放小窑水、本矿老空水、顶板水、底板承压 水、断层水或其它水体，防止掘进或回采中发生透水、突水等事故。 （二）手段及方法：超前物探、底板物探、超前探钻探、底板钻探、 物探与钻探综合探测等方法。 （三）设计钻探参数：物探仪器或钻机型号选择，有效探测距离， 钻探组数、钻孔个数、超前距离和侧帮等。 （四）确定起探位置：主要根据积水位置、积水水位、水压等预计 资料。 （五）单孔设计：钻孔方位角、钻孔倾角、钻孔深度、终孔层位、 钻孔结构、套管长度、封孔方式、耐压试验等。 （六）排水系统：泵窝、水泵选型、水泵数量、排水管路尺寸、排 水管路趟数、排水线路等。 （七）避灾路线：水灾避灾路线、有害气体避灾路线。
钻孔设计参数如下（见附图1、2）： 如果切眼开口位于风巷，则钻孔参数设计如下： ⑴．1号钻孔位于内切眼迎头断面中心线左562mm，距巷底1000mm，方向 4°，钻孔坡度-17.4°，孔深50米，终孔层位为四3煤层。 ⑵．2号钻孔位于1号孔右侧，距1号孔位水平距离2090mm，距迎头右帮水 平距离34㎜，距巷底1000 mm，方向34°50′16″，钻孔坡度-14°52′41″，孔深35 米，终孔层位为煤层底板。 ⑶．3号钻孔位于1号孔右侧，距1号孔位水平距离654.2mm，距巷底 1000mm，方向14°35′14″，钻孔坡度-17°05′41″，孔深42米，终孔层位为煤层顶 板。 如果切眼开口位于机巷，则钻孔参数设计如下： ⑷．1号钻孔位于内切眼迎头断面中心线右300mm，距巷底1000mm，方向 184°，钻孔坡度+17.4°，孔深50米，终孔层位为四3煤层。 ⑸．2号钻孔位于1号孔左侧，距1号孔位水平距离313mm，距巷底1000 mm，方向178°52′48″，钻孔坡度+17°19′48″，孔深50.2米，终孔层位煤层底板。 ⑹．3号钻孔位于1号孔左侧，距1号孔位水平距离1567mm，距巷底 1000mm，方向159°52′48″，钻孔坡度+15°57′36″，孔深33.0米，终孔层位煤层 顶板。
一、探放水设计的编写 二、井下探放水安全技术措施 三、地表水、老空水、承压水 地表水、老空水、 防治的有关规定和防治措施
一、探放水设计的编写
※名称：××矿××工作面××巷探放水设计说明书 名称： ※内容：一、××工作面概况 内容： 二、矿井水文地质概况 三、××工作面及其周边水文地质概况 四、探放水设计 五、附图
三、××工作面及其周边水文地质概况 ××工作面及其周边水文地质概况 主要内容： （一）工作面顶板主要含水层与工作面的空间结构分布关 系、工作面受顶板水威胁情况分析； （二）工作面底板主要含水层与工作面的空间结构分布关 系、各含水层的水压、水位观测资料、工作面受底板承压水 威胁情况分析（突水威胁区或突水危险区）； （三）工作面受老空水威胁情况分析（小窑老空水和本矿 老空水积水范围、积水标高、积水量预计及积水线、探水线、 警戒线划定）； （四）工作面受其它水体威胁情况析（河流、水库、断层、 钻孔、陷落柱等）。 （五）工作面涌水量预计方法及预计结果。
二、矿井水文地质概况 张村矿水文地质类型为复杂型；主要水害为周边小煤矿老空水和底 板灰岩承压水；自2004年改扩建以来，分别于2006年6月15日和2006年11 月5日发生过两次小煤矿老空水透水事，透水量分别为2200m3和4500m3； 矿井预计正常涌水量1021 m3/h，最大涌水量1448 m3/h，矿井目前涌水量 100 m3/h；主排水系统设在-250m水平，水仓容量10878 m3，配备D580 －60×9型多级离心泵五台，两台工作，两台备用，一台检修，配套电机 功率1250kW，采用双回路供电，可保证工作水泵和备用水泵同时启动。 排水管路为φ377×14mm无缝钢管三趟，二趟工作，一趟备用。排水系统 满足设计要求。