29.探放水工程单孔设计

盐边县金隆煤业有限责任公司金隆煤矿探放水工程单孔设计生产技术科二〇一五年三月为了杜绝巷道掘进过程中水灾发生，确保我矿掘进施工安全，根据《煤矿安全规程》对掘进巷道“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则、结合我矿现场水文地质条件，制定本防治水钻探施工：第一节文地质概况根据矿井初步设计中水文地质资料描述，我矿井涌水量不大，仅对涌水量较大的出水点进行了观测记录，并观测记录了正常日涌水量18m3/d和最大日涌水量50m3/d。

目前矿井涌水主要来自大气降水。

主要表现为采空区积水。

第二节探放水钻孔布置的参数和超前距帮距的确定一、探水距与超前距的确定1、探水与掘进循环作业，探水作业超前于掘进作业，即探水——掘进——探水，探水循环进度75m，超前距为35m,允许掘进距离40 m，依此交替作业。

2、帮距：为使巷道两帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距离，布置的最外侧探水钻孔所控制的范围与巷道帮的距离取20米。

3、探水设备：钻机型号：ZLJ-350型煤矿用坑道钻机，钻具配备：Ф75mm钻杆80m，泥浆泵1台，合金钻头3个及钻具1套。

以后按此施工方式循环施工。

三、钻探完毕后由安监、地测、通风、调度联合进行现场验收，并及时进行分析，为采区其它大巷掘进提供水文地质依据，确认无水害危险待下发允许掘进通知单后方可掘进，掘探交替进行至设计位置为止。

四、孔口安全装置的布设探放水孔必须使用孔口安全装置，孔口安全装置由孔口管、泄水测压三通、孔口阀门和钻杆逆止阀等组成，其施工和安装程序如下：1、选择岩层坚硬完整的地段开孔，孔径应比孔口管直径大3-5mm，钻至预定深度（视水位高低和煤岩层强度而定）后，将孔内冲洗干净。

2、向孔内注入水泥浆，将预先准备好的孔口管（末端用木塞塞住）放入孔内，待水泥凝固后，即可在孔内钻进。

3、水泥凝固后扫孔，其深度超过孔口管长度0.5-1.0m,向孔内注水。

试液压力大于孔口管末端承压静水压力的1.2倍，呈水压值超过预计放水时的水压，稳压时间至少保持半小时，孔口管周围没有漏水现象，则合乎要求，否则要重新注浆加固。

4、探放强含水层水时，应在孔口管上安装水压表、水门、三通和泄水管等。

第三节单孔设计一、钻孔设计参数水源性质:预计水源主要为顶底板裂隙水、断层水。

钻机型号：ZLJ-350型探水钻钻具配备：5个∮100 mm的孔口管,100根φ75mm地质钻杆,φ89mm筒状合金取芯钻头，φ55PDC金刚石钻头和双翼合金钻头无芯钻进。

钻孔深度90米，钻孔直径60mm,功率5.5KW。

二、探放水前的准备工作：1、检查排水系统。

保证水沟畅通。

2、准备堵水材料。

即在探水地点备用一定数量的水泥（或化学浆）、套管、闸阀在、坑木、麻袋、木塞、泥、棉线、大锤、锯、斧及加工好的2m长2寸带阀门钢管与钢板挡板等，以便出水或来压时及时处理。

3、检查瓦斯。

瓦斯员必须跟班作业，瓦斯浓度超限（≥1%）或钻探过程中有害气体浓度增大必须停止工作，切断电源，撤出人员并报告调度室及时处理。

4、检查支架情况。

有松动或破损的支架要及时修整或更换。

帮顶是否背好，都要一一检查。

5、检查煤壁。

煤壁有松动或膨胀现象时，要及时处理，闭紧填实，必要时可打上木垛，防止水流冲垮煤壁，造成事故。

6、检查水沟。

巷道水沟中的浮煤、碎石等杂物，应随时清理干净。

若水沟被冒顶或片帮堵塞时，应立即修复。

7、检查安全退路。

即避灾路线内不许有煤炭、木料、杂物等阻塞，要时刻保证畅通无阻。

8、检查打钻地点或附近必须安设专用电话。

9、探放水人员的培训组织有关人员学习了解探水钻的及使用操作说明；学习本工作面作业规程及探放水安全技术措施的规定。

10、安装探水钻必须垫平放稳探水机，打牢顶柱。

开车前要检查钻机是否平稳牢固，各部紧固件有无松动情况。

检查抱闸的松紧程度是否合适，送水器转动是否灵活，输水胶管是否固定，以防止转动。

11、孔口安全装置的布设一般的探水钻孔必须安设孔口安全装置，它由孔口管、泄水测压三通、孔口水门和钻杆逆止阀（必要时安装）等组成。

其施工和安装程序如下：1）选择岩层坚硬完整地段开孔，孔径应比孔口管直径大1～2级，钻至预定深度后，将孔内冲洗干净。

2）向孔内注入水泥浆，将预先准备好的孔口管放入孔内，待水泥凝结后，即可在孔内钻进；另一方法将孔口管插入孔内后，在孔口部分用掺水玻璃的水泥浆将孔口管固定封死。

在孔口管上方另留1～2个小管（或水针），而后从孔口管内向四周压入水泥浆，待从小管跑出浓水泥浆时即将小管封死。

继续向孔口管内压入水泥浆，至一定压力后停止注浆，关闭孔门管闸阀。

待水泥浆凝固。

3）水泥浆固结后扫孔，其深度超过孔口管长度0.5～1m 后，向孔内压水。

试验压力大于孔口管末端承压静水压力的1.2倍或水压值超过预计放水时的水压，稳压时间至少保持半小时，孔口管周围没有露水现象，说明合乎要求，否则需重新注浆加固。

4）如探放强含水层水或需要收集放水时的水量与水压资料以及为了安全目的时，还应在孔口管上安装水压表、水门、三通和泄水短管等。

5）对水压高于1.0Mpa且水量较大的积水或含水层进行探放水时，孔口应安设防喷逆止阀，以避免高压水顶出钻杆、喷出碎石伤人。

6）每次施工前，钻孔口必须安设托板，托板规格：（托板为正方体，边长为：40cm，托板厚度为：1.5cm，托板螺丝孔间距为32 cm），托板上留有钻杆通过的圆孔。

7）采用锚索锚杆将托板安装在孔口煤壁上，必须安装牢固，以避免高压水顶出钻杆、喷出碎石伤人。

三、单孔设计参数1、设计参数：2、钻孔超前距为30米，帮距23m，止水套管10米，钻孔允许掘进距离60米。

3、预计水压小于0.1MPa，钻孔预先固结套管，套管口安装闸阀。

(1)开钻钻到孔深10m；(2)下放Ф50-73肋骨式安全套管10米；(3)Ф50钻孔到孔底；四、钻探工程的步骤和方法1、钻进(1)开钻前，检查有害气体含量，当瓦斯浓度达到或超过1％时，不得开钻，采取措施进行处理。

(2)任何时候包括提下钻、钻进等工作人员不准在钻杆后方站立和走动，防止钻杆后滑伤人。

(3)压力要合理、均匀，不进尺时不得强行加压，防止钻孔倾角和方位的改变。

合理加压，不进尺立即提钻换钻头，减少孔斜。

(4)钻杆丝扣下钻时要逐条缠线，并用钳子上紧，严防脱扣事故。

随时备好Ф42小公锥,一旦发现断钻杆，橹扣等孔内事故及时处理。

(5)松紧顶丝和停送电人员严密配合，口号响亮一致，不准干哑吧活。

(6)钻进中一旦发现“变软”、“见空”、“见水”和变层等要立即停钻丈量残尺计算孔深。

见空前10米时丈量全长，校正孔深，调整误差。

(7)若发观孔内涌水，应测定水压和涌水量。

(8)及时准备地全面记录各种数据，包括加尺、残尺、孔深、涌漏水等情况。

(9)钻杆应不堵塞、不弯曲，丝口未磨损，不合格的不准使用。

(10)接钻杆时，要对准丝口，避免歪斜和漏水。

(11)卸钻头时，应严防管钳夹伤硬质合金片，夹扁钻头和岩芯管。

(12)装卸钻杆时，必须一根接一根，依次安装。

2、φ50开孔钻到10米，岩芯鉴定特别注意岩石的硬度，结构是否完整等物理特征，是否符合下套管的要求，如果岩石松软或节理发育破碎等，应考虑加长φ50孔深，增加套管长度。

3、下φ50-73肋骨式套管，水泥注浆固井。

24-48小时后扫孔上好30Kg高压闸阀，并打压试验，用φ50钻具扫套管内水泥块，并钻出套管1-2米，进行注水打压试验，如果达到设计压力和质量标准时，φ50钻头继续正常钻进，否则，重新二次注浆，并重新试压，直至达标。

4、见水后立即汇报矿方有关工程技术人员，在矿方人员的现场监督下，确认排水能力在通风良好的情况下，方可提钻，并立即关闭高压闸阀，并安装压力表测定水压，便于计算积水面积和积水量。

5、见空后无积水涌出时，加强通风并用粘土堵塞钻杆外和闸阀内的环状间隙，严防瓦斯由钻孔突出，由瓦斯检查员现场测定，瓦斯含量在保证安全的情况下方可提钻，而且提钻后立即关闭高压闸阀。

五、封孔措施1、钻孔完成后，根据要求进行封孔，钻孔封闭前，应先进行洗孔（清水除外），根据孔壁情况也可使用18-19秒稀泥浆冲孔。

2、灌注泥浆必须将钻具下到距应封孔段底部3~5m处，随着灌浆逐渐提升钻具，但钻具不得提出浆面，严禁采用自孔口向孔内倒灰浆的方法封孔。

3、封孔水泥要采用425#，过期、受潮结块的不准使用，封闭终了要及时用清水洗泵，以保护泵体。

水泥浆灌注完毕应在封闭孔段提取浆样，如封闭数量和深度不符合设计要求时应进行补封。

第四节钻机的安装一、加强钻场附近的巷道支护，并在工作面迎头打好坚固立柱和挡板。

二、清理巷道挖好排水沟，探水钻孔位于巷道低洼处时，必须配备与探放水相适应的排水设备。

三、在打钻地点或附近安设专用电话。

四、测量和探放水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水孔的位置、方位、角度以及钻孔数目。

第五节探放水施工中的技术要求一、探水技术要求1、钻进时应准确判别煤、岩层厚度并记录换层深度。

一般每钻进10m或更换钻具时，测量一次钻杆并核实孔深。

终孔前再复核一次，如有可能应进行孔斜测量。

2、钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等现象时，必须立即停钻，记录其孔深并同时将钻杆固定，切不可拔出钻杆，以防在拔出钻杆的过程中被高压水顶出伤人的事故。

要立即向矿调度室汇报，及时采取措施，进行处理。

3、钻进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。

立即报告矿调度室，采取措施。

4、钻孔内水压过大或喷高压水时，应采用反压和防喷装置的方法钻进，应有防止孔口管和煤(岩)壁突然鼓出的措施：5、背紧工作面，在拦板外面加设顶柱或木垛，必要时还应在顶、底板坚固地点砌筑防水墙，之后方可放水。

6、对于水压大于2MPa，中间要穿过煤层的探断层水钻孔，在打穿断层或含水层前，还应下第二层孔口管并超过煤层1 m以上。

7、在探水孔施工中，见到含水层、断层、陷落柱和积水区之前，应停止钻进，安好水门后再继续钻进。

8、遇高压水顶钻杆时，可用立轴卡瓦和逆止阀交替控制钻杆，使其慢慢地顶出孔口，操作时禁止人员直对钻杆站立。

9、应做到交接班时不停钻。

10、探放断层水的探水孔终孔后，孔内有水应进行放水试验。

孔内无水时应选择一个孔进行压水试验，检验断层隔水性能；压力一般应略大于断层所承受的静水压力。

11、探放水钻孔，完成探测任务后必须全孔注浆封闭，并做好封孔记录。

二、放水的技术要求1、钻孔探到水后，要观测水压、水质、水量和估计积水量或补给量。

根据矿井排水能力及水仓容量，决定是注浆堵水还是放水。

控制放水孔的流量或调整排水能力，并清理水仓、水沟等。

2、煤层顶板有含水层和水体存在时，应当观测“三带”发育高度。

当导水裂隙带范围内的含水层或老空积水影响安全开采时，必须超前探放水并建立疏排水系统。