探放4#煤采空区积水补充设计方案

施工设计方案

永聚煤业排查治理科【2013】64号

工程名称：探放4#煤采空区积水补充方案施工单位：_ _编制：_ _审核：_ _编写日期：_ _

永聚煤业探放4#煤采空区积水补充措施

审批意见

审批日期：年月日

审批人员签字

探水队水害防治中心瓦斯防治中心机运管理中心调度室安监科地测副总生产矿长安全矿长总工程师

永聚煤业探放4#煤采空区积水补充方案

一、编制目的及任务

根据我矿8月份采掘计划部署，结合我矿现阶段生产实际情况，要加快对4#采空区积水的放水速度，解除4#采空区积水对6#煤上仓皮带巷掘进时的水害威胁，确保矿井安全生产。截止目前（7.30日统计），探放4#煤采空区积水所施工的3个钻孔累计放水151368.86m3，其中TF-1、TF-2#钻孔放水量为142399.48m3，TF-5#钻孔放水量为8969.38m3，测水压为0.47Mpa。经矿领导和公司领导研究决定，增加一个放水孔，特编制以下补充方案。

二、施工方案

本次探放4#煤采空区积水决定在上一阶段TF-1#、TF-2# 、TF-5#孔放水基础上对IV#采空区域施工探水钻孔。通过TF-1#、TF-2# 、TF-5#孔观测各钻孔压力表读数变化，确定已确定I#采空区IV#之间存在水力联系，最大水压为0.66Mpa，截止7.30日测水压为

0.47 Mpa。

三、探放水设计

1、施工地点选择

①施工地点位置

#基准点往南10m处TF-1#探水钻场内。

TF-6#钻孔施工地点选择在6#轨道大巷G

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②选择依据

Ⅰ、根据永聚煤业4#煤采掘工程平面图及4#煤采空区积水物探成果图得知，此三处位置（钻孔终孔位置）正好位于4#煤各采空积水区最低处，符合《防治水规定》和探放水设计要求。

Ⅱ、钻孔开口位置处顶板完整，支护完好，有利于施工。

Ⅲ、此三处位置均有利于采空区积水的排放。

2、探水设备及材料

钻机型号：ZDY-1300型液压式坑道钻机，额定功率：22KW；

注浆泵设备：2ZBSB0.48-3.6/5-7.5型注浆泵、QB-260型气动搅拌机、￠25㎜高压

注浆管；

钻杆型号及数量：φ50㎜×1500mm/根的钻杆60根；

钻头型号及数量：Φ75㎜、Φ108㎜合金钻头各2个，Φ130㎜扩孔器1个；

压力表：5块（量程0-1.6MPa）；

止水套管：￠108mm×1.0m 50根

注浆材料：水泥（P.O42.5，细度＜0.08㎜）、水玻璃（m=2.6-3.3，浓度40°Be′）在进行探放水施工前，探水队必须对探放水设备进行检修，发现问题立即处理，并提前做好材料计划，准备好一些易损件及部分配件。

3、单孔设计

本次钻孔设计为仰角孔，在探水地点首先采用?108mm合金钻头钻进10.5m，然后退出钻具更换?130mm扩孔钻头进行扩孔，扩孔完成后安装?108mm止水套管，要求止水套

管长度不得小于10 m（进入L

5

灰岩以上3m），最后退出钻具更换?75mm合金钻头钻进至终孔位置。

4、钻孔施工参数（见下表）

探放4#煤采空区积水钻孔设计参数表

位置孔号

方位

（°）

倾角

（°）

孔深

（m）

孔径（mm）套管直

径（mm）

套管长

度（m）

主要

用途

开孔终孔

TF-1#钻场TF-6 130 75 108 10 放水

5、止水套管安装

①套管参数

本次施工采用￠108mm×1.0m型套管，在止水套管口上焊接高压法兰盘（法兰盘与套管同径），在套管端头附近（靠近法兰侧）0.1m处焊接一个￠25mm直通，并在直通上安装高压止水球阀以便钻孔出水后安装压力表测量水压。钻孔施工前，需在孔口管侧安装两

台型号为100㎜-16Kg的闸阀，两台闸阀通过￠108mm×200mm短接连接，当钻孔出水时首先断开钻杆，利用靠近孔口管一侧的闸阀卡住钻杆，另外一台闸阀用于出水水量控制。

②安装套管

（1）安装套管前，在钻孔两侧各0.3m处分别施工一根起吊锚杆，以便下套管时拉住套管。

（2）将Φ6.2mm的钢丝绳的一端拴在孔口周围的锚杆上，用钢丝绳将套管拴住，钢丝绳的另一端固定在锚杆上并且由施工人员拉住，防止套管下滑。

（3）下套管时，用管钳将套管丝扣连接牢固，然后将套管推入孔内，若人工向里推不动套管，则在套管口上垫一个木托盘，用钻机夹着钻杆将套管推入孔内。

（4）接套管时，先将孔内的套管用钢丝绳拴住防止滑出孔外，然后再回退钻杆，接上另一根套管，推入孔内，如此往复，直到安装完所有套管。

（5）所有套管安装完成后，把一根长约1.0m、直径4分的注浆胶管插入套管与孔壁间的缝隙中，以便通过胶管向孔内注浆。

③固定套管

（1）套管安装完成后，使用高浓度水泥与麻丝将孔口附近的缝隙封堵严密。

（2）待孔口附近水泥浆凝固后，接好注浆泵压风管、吸浆管、排浆管，准备注浆。开启注浆泵通过注浆管向套管与管壁之间注入双液浆（水泥、玻璃水Pe=3:1），同时注意观察套管内部返浆情况，待浆液从套管内溢出后缓停注浆，等3～5分钟后再次进行注浆，如此反复待水泥浆稳定流出后，停止注浆，要求停止注浆时压力不低于2Mpa。浆液凝固时间不少于48小时。

④打压试验

（1）在孔口管外接通注浆泵将清水注入孔口管，由注浆泵提供压力进行试压，试压压力不得低于3MPa，持续时间均不少于30分钟。整个试压过程排查治理科要全程监督并有详细记录，探水队需派出专人仔细检查套管附近及钻场周围的情况，如发现钻孔周围有渗水、跑水等现象要立即停止打压，重新进行注浆。

（2）打压试验合格后，在套管上安装好闸阀和压力表等装置方可正常钻进；若试验不合格则需要重新进行注浆，直至打压试验合格为止。

五、排水路线

1、现有排水系统

井下中央水仓布置在10#煤层中，井底水仓由主、副仓组成，净宽为2.6m，净断面5.77m2，长度分别为134m、81m，有效容量1240m3。主排水泵选用3台MD280－43×3型耐磨离心式水泵，1台工作，1台备用，1台检修。水泵静扬程129m，沿行人斜井敷设2趟φ219mm×9.5mm无缝钢管，1趟工作，1趟备用。

6#煤轨道大巷现有上次探放4#煤采空区积水时改扩建的排水设备硐室，其水仓有效容积为45m3。安设2台MD155-30×8型离心泵，功率160KW，1台工作，1台备用。沿着6#轨道大巷、6#集中轨道巷、副斜井敷设一趟1200m长的6寸排水管路，直接将采空区积水排放至地面。

10#集中运输巷临时水仓，有效容积60m3，安装2台MD-155-30×4型离心水泵，电机功率90KW,通过6寸排水管路排至10#集中行人巷然后变为8寸排水管，直接排放至井底中央水仓。

10#煤集中行人巷临时水仓，有效容积150m3，现安装3台MD85-45×3型离心水泵，水泵功率55KW，1台工作，1台备用，1台检修。通过4寸排水管排至等候硐室附近，变至8寸排水管，然后排放至井底中央水仓。

2、最大放水量预计

单孔出水量计算公式：q=60c.w.(2gh)1/2

式中：q—单孔出水量，m3/min；

C—流量系数；

W—钻孔断面积，（按孔径φ75mm）m2；

g—重力加速度，m/s2；

h—积水压头高度，m；

则：q=60c.w.(2gh)1/2

=60×0.62×4.416×10-3×(2×9.8×66)1/2 m3/min=5.908m3/min 根据钻孔孔径及已施工的TF-1#、TF-2#、TF-2#钻孔水压数据，正常情况下放水系数为0.4-0.5，预计单孔最大涌水量约为141.8-177.3m3/h。

3、排水方案

①TF-6#钻孔涌水通过一趟4寸排水管路经6#轨道大巷、进风行人斜巷排放至10#集中运输巷临时水仓。

②排水路线

TF-6#钻孔水→4寸排水管→ 6#煤轨道大巷→进风行人斜巷→10#集中运输巷水仓→10#集中行人巷→中央水仓→地面

六、钻机运输及操作注意事项

1、钻探工必须经过学习培训、了解设备的性能。开机前要检查钻机是否平稳牢靠，各部位紧固件有无松动情况，检查变速箱、油箱内的油面高低，不足时应予以补充。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。

2、钻机等设备及物料在运输前必须固定可靠，装车时不得超长、超宽、超高、超重；容易丢失的零件，由专人携带不得装车；斜巷运输时，先检查各类运输设施是否齐全、可靠。严禁多拉多送，严格执行“行人不行车，行车不行人”制度。

3、钻机及其附属设备必须符合煤矿机电要求，各转动、传动部分要有合格的防护罩，施工时严禁将工具和其它物品放在钻机、泵电机护罩上。

4、检查进、排水管路是否畅通，检查施工点附近的巷道支护与顶板等情况是否良好。

5、油管没有全部接好以前不准试转电机。

6、在钻进过程中钻机司机要随时注意观察各压力表的读数变化，根据读数变化及岩石软硬情况适时调整钻进速度，发现异常及时处理。

7、钻探工在接卸钻杆时必须对钻杆进行详细检查，磨损超限及弯曲钻杆禁止使用。

七、钻孔施工安全技术措施

1、开工前生产队组负责清理水沟，保证水流畅通。确保施工现场水流能够顺利进入临时排水点。钻孔施工前，机电部门应检查临时排水点排水设备，保证其能够正常运转。

2、由瓦斯防治中心负责在打钻地点10米范围内安装通信电话和甲烷传感器各一部，并保持监测可靠、联系畅通，另外打钻前施工队要将压风管、防尘水管路接至打钻地点附近，确保正常投入使用。

3、加强钻孔附近的巷道支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板，避免发生冒顶和片帮事故。施工人员严格执行“敲帮问顶”制度，发现危岩、活石等不安全因素排除后方可继续施工。

4、施工地点要有良好的通风条件，施工人员必须佩带便携式瓦斯报警仪，并使之处于工作状态，悬挂于施工地点正上方，以便随时监测瓦斯浓度，若发现瓦斯异常需立即停止施工切断电源进行处理，并及时汇报矿调度室。

5、钻孔开口定位时，必须严格按照工程技术人员标定的孔位及角度进行施工，严禁擅自改动。孔位允许误差≤50mm，角度允许误差≤1 °。

6、钻探司机每次开机时都要仔细观察四周，只有确保钻杆及卡瓦头上没有任何工具，其他人员都避开时，才能开动钻机。松紧钉丝时，机长要双手离开操作按钮。

7、钻机要由专职钻探人员进行操作。严禁打干钻，开泵送水确认返水后，方可钻进。钻进时操作人员不准离开钻机，并做到“三看”、“两听”、“一及时”。每班钻探工不得少于3人，钻探司机要求衣着整齐、利索，袖口、衣襟要扎紧，防止缠到钻杆上伤人。

8、钻孔施工时，需撤出工作地点所有无关人员，钻探工要密切注意孔内变化情况，发现异常要立即采取措施，防止突水事故发生。

9、施工现场必须有一名瓦斯员跟班，随时检查并掌握瓦斯及其他有毒有害气体的变化情况，如果瓦斯或者其他有害气体超出《规程》规定，必须停止打钻，切断电源，撤出人员，并立即上报矿调度室，采取措施进行处理。

10、钻进过程中，若发现围岩煤体松动、片帮、来压、见水（钻孔内水压、水量突然增大或减少）以及顶钻、钻机压力不稳、瓦斯涌出量增大等现象时，必须立即停止钻

进，但不得拔出钻杆，关闭阀门压紧钻杆，并及时测定水量、水压。现场负责人应及时向调度室及相关领导汇报，并派人监测水情，监测水情人员至少每2小时向调度室汇报一次水情，待分析后采取措施进行处理再行施工。如果发现情况危急时，必须立即撤出所有受水害威胁区域人员，现场负责人应迅速组织人员按照避灾路线撤离，同时通知施工地点标高以下受水害威胁人员撤离。

11、钻孔施工时若出现钻孔不返水的情况，施工人员需立即退出钻杆防止卡钻。

12、施工人员要搞好自保和互保工作，每班必须指定专人负责清理施工现场卫生，要求施工现场物料排放整齐有序，安全出口畅通无阻。

13、施工人员必须认真做好施工原始记录，一旦出水必须马上停止施工，准确判断出钻孔出水水量、水压，详细记录钻孔施工参数，并附有钻孔施工人员签字，在施工完毕后24h内报送排查治理科。

14、本方案未尽之处，严格按照《煤矿防治水规定》及三大规程规定执行。

八、避灾路线

探水施工前，探水队及其它作业地点的人员必须熟知避灾路线，并贯彻到井下每一作业人员，如发生水灾事故后，施工人员应快速有序撤离。

探水施工地点避灾路线：

6#轨道大巷探水地点→6#轨道大巷→6#集中轨道巷→副斜井→地面

其他作业地点的避灾路线：

10#煤轨道大巷作业点→10#煤轨道大巷→10#集中行人巷→主斜井→地面

或：10#煤轨道大巷作业点→10#集中运输巷→主斜井→地面

10#回风大巷作业点→10#煤回风大巷→10#集中行人巷-→主斜井→地面

或：10#回风大巷作业点→10#集中回风巷-回风立井-地面

6#煤运输巷作业点（正）→6#轨道回风联巷→6#轨道大巷→6#集中轨道巷→副斜井→地面

6#煤回风大巷作业点→6#轨道回风联巷→6#轨道大巷→6#集中轨道巷→副斜井→地

面

6#煤上仓皮带巷→6#轨道回风联巷→6#轨道大巷→6#集中轨道巷→副斜井→地面

九、附图

附图一、探放4#煤采空区积水钻孔布置平面图

附图二、探放4#煤采空区积水钻孔布置剖面图

附图三、止水套管结构示意图

附图四、探放4#煤采空区排水路线图

附图五、6#煤层各施工地点避灾路线图

附图六、10#煤层各施工地点避灾路线图