15104工作面钻探取芯设计

15104工作面上方物探异常区探放水设计

及安全技术措施

一、工作面概况

（一）、地形地貌及地面位臵

15104工作面地表大部被第四系黄土覆盖，属黄土丘陵地貌。区域内土梁及冲沟发育，但较平缓，切割较浅，属侵蚀剥蚀地貌。地势中部较高，两边较低，最高点海拔907.4m，最低点海拔872.5m，最大相对高差34.9m。

15104工作面东距九天村北410m；西距洗村东南515m；南距工业广场北375m；北为耕地。

（二）、煤层地质条件及周边采掘情况

本工作面煤层平均厚度为 1.51m，厚度变异系数为11.92％。可采系数100％，煤层结构简单，不含夹矸，顶板为砂质泥岩或泥岩，厚1.22-6.7m，底板为泥岩后砂质泥岩，厚0.5-3.18m。

15104工作面倾斜长735m，走向长180m，西部为9#煤轨道大巷；北部为实体煤；南部200m为原沙田煤矿采空区；东部为九天矿采空区，经过物探后确定了距离，距切眼48m，保留了40m以上的保安煤柱。

二、工作面水文地质条件

（一）、地质条件

该区域属黄土丘陵地区，水文地质条件较为简单，9101工作面距3-3钻孔最近，距离为320m。根据3-3钻孔资料显示，该区域无3#煤，煤系地层较为简单。煤系地层自上而下依次为：表土段，厚度为24m；泥岩，厚度为12.2m；k5灰岩，厚度为4.8m；泥岩，厚度为11.8m；细粒砂岩，厚度为8.85m；泥岩，厚度为6.03m，9#煤层，厚度为1.7m。

（二）、充水水源

根据北京地球物理化学勘查院为我矿编制的《首采区物探报告》，全区共推断解释了3号煤层采空（破坏）异常区3处，编号为CK1、CK2、CK3采空（破坏）异常区。其中2#采空异常区域覆盖范围为9#回风联络巷30m处—9101回顺458m处，覆盖长度长505m，宽250m。推断采空区内可能存在积水，会对本工作面回采形成影响。

（详见附图1）

（三）、工作面水患和钻探目的

本矿3-3钻孔资料显示，15104工作面上方无3#煤。根据“物探先行，钻探验证”的探放水原则，需证实2#物探异常区域的含水情况，特制定了15104工作面上方物探异常区域探放水设计及安全技术措施，消除安全隐患，保证15104工作面回采安全。

三、探放水工程设计

(一)、目的和任务

15104工作面上部存在物探异常区，推断为3#煤层采空区，按原设计要求针对3#煤层采空区进行钻探施工，位于15104回风顺槽233m处方位角为78°，倾角为+61°，施工60m未见3#煤，15104回风顺槽222m处方位角为81°，倾角为+60°，施工70.5m未见3#煤。位于暗斜井上部施工2个钻孔，1#钻孔方位角为90°，倾角为+58°，施工71m未见3#煤，2#钻孔方位角为105°，倾角为+58°，施工72m 未见3#煤。但未达到探测物探异常区要求，为保证15104工作面回采安全，现进行加密钻探，验证3#煤采空区，特编制本设计。

（二）、钻探工程设计

1、钻场位臵

钻场位臵选择在物探采空异常区域对应15104回风顺槽的最低位臵，钻场共布臵2个。

1#钻场布臵在15104回顺191m处；

2#钻场布臵在15104回顺50m处；

2、钻孔施工参数

根据《沙田煤业矿井地质报告》资料，15#煤层与3#煤层顶板层间距约为61m，布臵钻孔参数如下：

15104工作面上方物探异常区探放水钻孔参数表

备注：实际钻孔长度的确定：在钻探过程中应根据孔口退出的岩粉情况，结合矿井综合柱状图，判断钻探时的岩性，确实探明本区域是否存在3#煤采空区，起到真正的钻探效果。

3、套管规格

选用Φ108mm 的止水套管，（钢管两端为内丝接口，丝扣长度为60mm ）与Φ108mm 的连接接口连接（连接接口为外丝接口，外丝长度为60mm ）。在连接接口上安好法兰盘，用法兰盘与Φ108mm 的控水阀门相连接。

4、单孔设计

钻孔长度设计为探至3#煤老空，其中扩孔长度为10m ，直径为133mm ；止水套管长度为10m ，直径为108mm ；孔口管安装闸阀，1MPa 压力表；安装好孔口管后，进行钻探，钻孔直径为65mm 。

（三）施工机械

根据巷道断面特征，结合巷道皮带布臵及通风、行人、运输要求，和探放水工作要求，采用ZYW —1200型液压钻机，钻进能力为200m ；钻杆采用：φ50mm ；钻头：φ133mm 、φ钻场 钻孔

编号

方位角 （°） 倾角 （°） 孔深（m ） 位臵 1# 1#

180 60 72 15104回顺191m 处，距工作面40m 处。

2#

125 60 72 3#

210 40 91 4#

195 37 101 2# 1#

180 60 72 距联络巷口28m 2#

200 56 73 3# 165 49 80

65mm。

（四）施工组织

劳动组织采用“三八”制作业。设计每班 3人，当班负责人1人，负责协调工作和安全，1人操作钻机，1人上下钻杆和关放水。钻机调整或运输时由掘进队组配合工作。

（五）施工工艺

1、首先用Φ133mm的扩孔钻头进行扩孔，待钻至10m后拔出。

2、安装Φ108mm的止水套管，长度为10m，固定好止水套管后，用注浆泵进行封孔。孔内水泥凝固时间不小于8小时。

3、止水套管固定好后，在连接接头上安好法兰盘，用法兰盘与Φ108mm的闸阀相连接，在管壁上安装2MPa的压力表。

4、耐压试验，关闭闸阀，用泥浆泵通过注水管进行注水，使压力表渐渐达到2MPa时，待稳定30分钟后，孔口周围不漏水、孔口管牢固不活动即为合格,否则必须重新注浆。这样才能保证孔口管在钻孔出水后不被冲出。经耐压试验无问题后，方可进行钻探工作。

5、打开闸阀，更换Φ65mm的钻头，进行钻探。

（六）防排水设施

在回风顺槽最低处设臵一个水仓，水仓容积为1m3（长1m*宽1m*深1m）；水仓配备2台型号为BQS40-50-15的水泵（功率为15KW，扬程为50m，流量为40m3/h），一台运行、一台备用。