探放水单孔设计

呼图壁县西沟煤炭有限责任公司

单孔探放水设计

编 制：地 测 科

总 工：王 国 栋

矿 长：魏 建 新

二 〇 一 五 年 一 月

呼图壁县西沟煤炭有限责任公司主、副斜井扩巷道

探放水单孔设计及安全技术措施

一、 概况：

1．现有生产井充水情况

四号井位于西沟河西侧，主采B 4～B 6煤层，井下运输巷靠近河床

底部有滴水现象， 矿井排水量37m 3/h， 每天排水3.5h ，排水量为129.5 m3/d。

2．矿床充水因素分析

由于西山窑组孔隙裂隙水及层间承压含水层处，三工河隔水层——头屯河组极弱含水层之间，不具有邻界层地下水的补给和排泄关系，矿床地下水的补给主要是大气降水补给，其次是西沟河水的的直接渗漏及小西沟河的侧向渗透补给，因地表水—→河床潜水—→火烧层—→西山窑组含水层之间构成有机的联系，构成对矿床充水的影响。

根据上述各因素分析，矿床主要含水层（段）富水性中等，为间接充水的有压流水的矿床，水文地质条件属中等类型的矿床。

3、矿井涌水量预计

根据井田内的地层、构造、岩性、水文地质条件，以未来矿井开采B7号煤层的开采水平+1550m，采用富水系数法预计该矿井正常涌水量为611.5m3/d，最大涌水量为917m3/d，且在时间上、空间上分布极为不均。降雨集中及发育的水系决定了山洪灾害的突发性。陡峻的山坡，集中的降水，造成汇流时间短，能迅速形成具有强大冲击力的地表径流，导致山洪灾害的突发性。

4、 地表水

西沟河发源于天山雪峰，由南向北流入呼图壁红山水库，夏季洪水期流量为500立方米/小时左右，渗入岩层水量为108立方米/小时，

此部分水量为煤系地层地下水的重要补给来源。

主、副斜井在岩层中开拓（倾角18°-25°），煤层巷道（运输、轨道、回风平巷）位于1650m---1700m 水平，为进一步摸清煤层赋存情况及周边水的情况，需对施工的扩巷道进行探水，为确保探水期间的安全特编制本措施。

水源性质:预计水源主要为顶板积水和断层导水、河床渗水。 钻机型号：ZL- 150型煤矿用坑道钻机。 主要技术参数： 钻机重量：530KG 电机功率：5.5KW

主轴转速：112 192 340（r/min） 额定扭矩：150（Ｎｍ） 钻孔深度：75-150米 钻杆直径：75mm

二、探放水前的准备工作：

1、在组织施工前，地测科必须在探放水现场标明探水起始线位置，严格要求，根据煤层走向及倾向确定出钻孔方位及坡度等技术数字。施工队伍必须严格要求施工，并随时校验，及时调整，做到精密准确。

2、施工单位要将打钻所需的材料及工具，设备准备到位，不能因为准备工作的原因而影响施工。施工人员应认真学习探放水安全技术措施并熟悉钻机的使用及维护知识。

3、在运输ZL-150油压钻机等大件设备的过程中，运输人员应轻拿轻放，避免设备因受力碰撞而受损。钻机及其附属设施及各部件连接要牢固可靠，并在每次使用前检查，确保施工的安全。

4、每次开钻前，检查钻杆接头的牢固情况，严防脱钻事故的发生，钻杆要达到不堵塞，不弯曲，丝口不磨损。

5、在组织施工前，要求施工人员对钻机附近10米范围内的巷道支护进行检查，发现巷道支护受损的及时处理并加强支护，并打好立柱和挡板。

6、施工过程中，采用压入式通风，局部通风机安设在平巷车场新鲜风流中。

7、局部通风机要长时运转，无论工作、不工作或交接班都不得停止运转，局部通风机不开时，要把人员撤至进风巷内，并在巷道门口位置设置“严禁人员入内”的警戒牌。自动停电时，要撤出人员，待查明原因，确认安全后再启动。

8、在组织施工前，必须检查防尘系统完好，管路无漏水等现象，保证钻机的水源。

9、在巷道低洼处，非行人侧及时挖好水仓，清理好临时水沟，确保排水畅通无阻。

10、在打钻地点安装电话，并保证及时与调度室联系。

11、在施工前，机电人员必须严格要求安接好开关及钻机，各机械设备必须定期按时进行注油检查维修，以保证设备良好运行。

12、技术人员和探放水人员，必须亲临现场，依据设计，确定探水钻孔位置，方位，深度以及钻孔数量。

13、带班矿领导和当班安全员瓦检员必须在探放水地点监督安全和随时检查空气成分，如果瓦斯浓度超限，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，及时处理。

三、单孔设计

1、 探放水地点的选择及钻孔参数设计

（1）探放水地点：副斜井+1610m水平扩巷、主斜井60米处。

（2）钻孔参数设计；钻机位于巷道下帮，根据+1610m、+1686m水平井上下对照图可知，计算出转角11°（钻机头向北，沿巷道轴线偏上帮11°）

钻孔仰角：β=arctg45°

（3）钻孔长度：L=10/sin45°=14米

附图1

L —探水钻孔深度；L 1—掘进距离；L 2—超前距离。

探水钻孔的布置方式和巷道类型，煤层厚度与产状有关，情况不同时钻孔布置方式不同，探水钻孔的布置。从平面方向看，有扇形和半扇形两种：

扇形布置：

巷道处于三面受水威胁的地段，要进行搜索性探放老空积水，其探水钻孔多按扇形布置，探水钻孔的平面夹角，一般为10～15°，使巷道掘进方向及左右两侧需要保护的煤层均有钻孔控制。

2、钻孔数量及钻孔出水量计算

（1）钻孔出水量估算

q=60×C ×ω2gh

式中：q-单孔出水量，m /min；C-流量系数，其值与孔壁粗糙度，孔径大小，钻孔深度等因素有关，可由试验得出，无资料时可用0.6-0.7；ω-钻孔断面积，m ；g-重力加速度，9.81m/s，

q=60×0.7×3.14×0.0452⨯9. 81⨯3. 5=2.22m/min

Q=2.22×60=133.2m/h

3、主（副）斜井扩巷道掘进探水单孔设计

（1）设计钻孔数量为各一个。

（2）上边孔：方位0°40〃26′，仰角45°，设计钻距10m ，开孔直径Ф75mm ，位于迎头上侧。

4、 探放水设备及备用水泵选型

(1)根据设计结果知，普通钻机要钻通岩巷30米，仰角45°显然是不可能的，煤矿现有一台ZL-150型深孔钻机，该钻机性能参数如下：适用岩种：f ＝8～16、钻孔直径：¢89>50¢mm ；

钻孔最大深度75-150米。

该钻机能满足探放水所需的设备要求。

(2)备用水泵选型

1、选取BQS60/30-15型隔爆潜水泵1台，BQS60/85-37型隔爆潜水泵1台，(做备用) 。BQS60/30-15型隔爆潜水泵流量60m /h，扬程30米；BQS60/85-37型隔爆潜水泵流量60m /h，扬程85米；

2、排水管径选型

D p =/900*Vp =60/900*3. 14*1. 85=98mm

选用Φ108mm 水管满足排水需求。 33223223

四、安全技术措施

（1）钻进时，发现煤岩松软，片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异状时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人立即向矿调度站汇报，并派相关专人员监测水情，如果发现情况危机时，必须撤出35211工作面受水威胁地区人员。

（2）钻孔即将贯通前，必须切断35211工作面所有非本质安全型电器电源，杜绝所有电器设备失爆。

（3）钻孔距贯通点5.0米时，操作司机立即向矿调度站汇报，矿领导、相关部室领导、区队领导亲自到现场指挥贯通及相关工作。

（4）矿通风部瓦斯检查员检查瓦斯、二氧化碳气等体是否超出规定（瓦斯浓度≥1.0％、二氧化碳浓度≥1.5％），必须立即停止工作，撤出人员。并及时向矿调度站汇报。

（5）焦煤集团救护队检查硫化氢气体、一氧化碳气体是否超出规定，否则立即停止工作，撤出人员设好警戒，并及时向矿调度站汇报。

（6）打钻地点或附近必须安装能够直通调度的电话，并加强钻场附近的顶板、煤帮支护，在迎头打好坚固的立柱和拦板。

（7）每班由负责人检查Φ108mm 钢管、软管连接是否牢固，出水口水流是否畅通。

（8）由矿生产技术部负责测定采空区放出水量，并进行总结分析。

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。

六、避灾路线、通风系统、流水路线：

1.主井巷道避水灾路线： 迎头→主斜井→地面。

通风路线： 地面→主斜井→总回风井→地面。

流水路线： 迎头→主斜井→+1650m水平→井底车场→水仓。

2、副井巷避水灾路线： 迎头→副斜井→地面。

通风路线： 地面→副斜井→总回风井→地面。

流水路线： 迎头→副斜井→+1610m水平→井底车场→水仓。

七、结束语

（1）目前，扩巷工作面已通过了探放水点，且出现了淋水减少和放水管断水的现象，这说明巷道顶板裂隙积水已流完，如果不进行探放水，也对矿井没有任何影响。

（2）通过主斜井和付斜井扩巷工作面的探放水工作，放出层间积水不多，但解决了深孔预裂爆破时发生突水的可能性，实现了安全扩巷工作，为开拓准备巷道煤、岩层实施探放水工作提供理论依据。

呼图壁县西沟煤炭有限责任公司

地 测 科

2015年1月