母杜柴登施工组织设计(9月5日王峰修改版)

中煤能源有限公司鄂尔多斯分公司

伊化矿业资源有限责任公司

母杜柴登煤矿30201工作面顶板疏放水钻孔施工组织设计

徐州大屯工程咨询有限公司

2013年8月

目录

一、概况 (1)

二、工程目的和任务 (2)

三、工作面水文地质概况 (2)

四、工程量及质量标准 (3)

㈠工程量 (3)

㈡质量标准 (11)

五、施工技术要求及施工技术措施 (11)

六、劳动组织和施工工期保证措施 (15)

七、主要施工设备和材料配备 (18)

八、质量保证措施 (18)

九、施工安全措施 (19)

十、环保及职业健康要求 (23)

十一、附图： (24)

一、概况

中煤能源集团有限公司鄂尔多斯分公司所属母杜柴登矿是蒙陕亿吨级煤炭基地的主力矿井之一。母杜柴登矿位于鄂尔多斯市乌审旗呼吉尔特矿区东南部，行政区划隶属鄂尔多斯市乌审旗图克镇管辖。井田为一不规则多边形，南北最长约10.23 km，东西最宽约7.86 km，面积约59.59 km2，井田内资源量为1116.36Mt，可采储量 704.51Mt，设计生产能力6.0Mt/a。

母杜柴登井田内含煤地层为侏罗系中统延安组（J2y），该组地层平均厚度为287.67m。含煤9～20层，平均14层，含煤总厚11.24～23.39m，平均19.80m，含煤系数6.88%；可采煤层8层, 即2-2中、3-1、4-1、4-2中、5-1、5-2、6-2上、6-2中煤层，均为全区可采或大部可采的稳定～较稳定煤层，可采煤层总厚9.22～20.80 m，平均16.83 m，可采含煤系数5.85%。含可对比成层的不可采煤层4层（4-2上、4-2下、5-2上、6-2下）。初设中将开采2-2中煤层的201盘区和开采3-1煤层302盘区作为首采盘区，面积近40km2，首采工作面为3-1煤层302盘区30201工作面。

母杜柴登煤矿为立井开拓方式，共设3个井筒，即主立井、副立井和回风立井。目前，矿井处于建设期，3个井筒已经全部落底，井底巷道即将完成，3条大巷掘进已经展开，生产系统建设已经初具规模，首采工作面（30201工作面）准备巷道即将开始掘进。

30201首采工作面位于井田南翼中部，302盘区东侧，主采煤层为3-1煤，设计采高4.8m，生产能力4.2Mt/a。工作面设计长度3500m，宽度240m，走向南北，向302盘区西部接续。根据勘探钻孔H126、B11、H134、B22及MB05孔统计分析，30201工作面3-1煤层厚度为3.8～6m，总体南部厚，北部薄；煤层埋深为630.8～654.61m，南浅北深；煤层底板标高在+631.1～+646.132m之间，南高北低；整体为单斜构造，工作面煤层倾角1～2°，煤层倾向为北西向，工作面回采将以小角度俯采为主。目前30201首采工作面巷道掘进正处于准备阶段。

根据以往勘探、探查资料及建井过程中揭露的地质、水文地质资料，本区影响3-1煤开采的直接充水含水层为煤层顶板碎屑岩类孔隙裂隙承压水含水层，其中包括3-1煤与2-2中煤之间的延安组中-粗砂岩孔隙裂隙承压含水层、2-2中煤顶板延安组砂岩孔隙裂隙承压含水层以及直罗组底部中粗砂岩孔隙裂隙承压含水层。上述含水层水可通过煤层开采引起的顶板导水裂隙、封闭不良钻孔、含导水构造及裂隙、煤层顶板冲刷带等对井巷工程和回采工作面充水，威胁矿井生产安全。

根据勘探资料统计分析，30201工作面3-1煤与2-2中煤间砂岩含水层与3-1煤顶板间距0～23.43m，中粗砂岩层厚1.3～24.6m。该含水层厚度分布极不均一，富水性随之不均一性特

在巷道掘进阶段应高度重视。

3-1煤与2-2中煤顶板第一层中-粗砂岩孔隙裂隙承压含水层层间距25～37.05m，砂岩层厚26.62～69.6m。本层砂岩含水层处于工作面采后顶板冒落导水裂缝带发育范围之内，也是工作面回采直接充水含水层，将通过采空区对工作面充水，是本次探放水的重点。

3-1煤与2-2中煤顶板第二层中-粗砂岩孔隙裂隙承压含水层层间距65.2～75.05m，砂岩层厚12.68～23.4m。局部缺失，在工作面采后可能成为直接充水含水层。

此外，根据根据山东泰山地质勘查公司2011年11月提交的《内蒙古东胜煤田呼吉尔特矿区母杜柴登井田综合补充勘探报告》中地面瞬变电磁勘探成果，31201工作面里段3-1煤顶板及2-2中煤顶板均存在相对富水异常区，该异常区南北长约2.2Km，东西宽约950m，呈近似半椭圆形，面积约2Km2，覆盖了31201工作面里段1.7～3.45Km范围，工作面近一半区域处于异常区范围之内。

本次设计的钻孔布置在30201首采工作面的回风顺槽和辅运顺槽内。

二、工程目的和任务

1）、通过对以往资料对矿井地质、水文地质条件分析，结合条件相近矿井防治水工作经验，提前对煤层顶板中-粗砂岩孔隙裂隙含水层进行疏放，以防止工作面采后大量顶板砂岩水通过顶板冒落裂隙带向采空区集中涌出，保障30201工作面安全开采。

2）、通过对顶板水的超前可控探放，减小工作面采后涌水量，减轻矿井排水负担，实现“削峰平谷”，使顶板水均匀泄出，化解开采期间的水害威胁。

三、工作面水文地质概况

根据以往勘探、探查资料及建井过程中揭露的地质、水文地质资料，本区影响3-1煤开采的直接充水含水层为煤层顶板碎屑岩类孔隙裂隙承压水含水层，其中包括3-1煤与2-2中煤之间的延安组中-粗砂岩孔隙裂隙承压含水层、2-2中煤顶板延安组砂岩孔隙裂隙承压含水层以及直罗组底部中粗砂岩孔隙裂隙承压含水层。上述含水层水可通过煤层开采引起的顶板导水裂隙、封闭不良钻孔、含导水构造及裂隙、煤层顶板冲刷带等对井巷工程和回采工作面充水，威胁矿井生产安全。

根据勘探资料统计分析，30201工作面3-1煤与2-2中煤间砂岩含水层与3-1煤顶板间距0～23.43m，中粗砂岩层厚1.3～24.6m。该含水层厚度分布极不均一，富水性随之不均一性特

在巷道掘进阶段应高度重视。

3-1煤与2-2中煤顶板第一层中-粗砂岩孔隙裂隙承压含水层层间距25～37.05m，砂岩层厚26.62～69.6m。本层砂岩含水层处于工作面采后顶板冒落导水裂缝带发育范围之内，也是工作面回采直接充水含水层，将通过采空区对工作面充水，是本次探放水的重点。

3-1煤与2-2中煤顶板第二层中-粗砂岩孔隙裂隙承压含水层层间距65.2～75.05m，砂岩层厚12.68～23.4m。局部缺失，在工作面采后可能成为直接充水含水层。

此外，根据根据山东泰山地质勘查公司2011年11月提交的《内蒙古东胜煤田呼吉尔特矿区母杜柴登井田综合补充勘探报告》中地面瞬变电磁勘探成果，31201工作面里段3-1煤顶板及2-2中煤顶板均存在相对富水异常区，该异常区南北长约2.2Km，东西宽约950m，呈近似半椭圆形，面积约2Km2，覆盖了31201工作面里段1.7～3.45Km范围，工作面近一半区域处于异常区范围之内。

四、工程量及质量标准

（一）工程量

30201工作面位于井田南翼中部，工作面设计长度3500m，宽240m，30201工作面3-1煤层厚度为3.8～6m。工作面内探放水钻场：在回风顺槽和辅运顺槽以100m为步距，回风顺槽布置33个钻场、运输顺槽布置35个钻场（布置在联络巷中），每个钻场布置4~6个钻孔，钻孔为扇形布置（具体位置由矿方指定），切眼附近钻场加密布置；工作面内顶板疏放水总共布置钻孔数量321个，总进尺48480m，平均每个钻孔施工倾角为45°，倾斜长度150～160米，垂直施工高度约106米。钻孔详情见30201工作面井下疏放水钻孔参数一览表。

30201工作面井下疏放水钻孔参数一览表

（二）质量标准

执行《井下探放水技术规范》（MT/T632-1996）、《矿井井下高压含水层探水钻探技术规范》（GB/T 24505-2009）、《煤矿防治水规定》（2009年11月）、《煤矿安全规程》、招标文件里规定的其他技术要求。

五、施工技术要求及施工技术措施

（一）技术要求

1、钻孔方位角度

施工时各钻孔的方位、倾角由矿方测量人员及探放水技术人员现场给定。钻孔的方位、倾角、孔深和钻孔数量必须按设计执行，钻孔仰角应严格测量，角度误差控制在5%以内，矿业公司及监理公司抽查施工参数。特殊地点不能满足钻孔设计参数要求时可做适当调整，但必须取得矿业公司同意，方可进行。

2、孔管结构

0～6.2m孔径φ168mm下孔径Ф146套管6.0m，0～20.2m孔径φ127mm下Ф108mm套管。

20.2～终孔深度孔径为Ф89mm。套管伸出孔口0.2m，管口安装压力表（量程为1-10.0MPa）和闸阀（额定压力大于10.0MPa）。每个疏放水钻孔孔口，必须安装可靠的法兰、阀门、压力表、水表、管道。孔口法兰、阀门、压力表、管道等的耐压要求10MPa，配套水表入口、出口口径不小于3吋（75mm）要求密封、不漏水，法兰使用国标件，便于甲方连接疏放水管道。

3、套管固结和耐压试验

孔口管除导向作用，还是防止煤岩壁渗水及含水层涌水带压溃破的最后屏障。选择3-1号煤顶板岩层坚硬完整地段开孔，开孔直径φ168mm，下入直径φ146mm，壁厚6.5mm的孔口套管，长度为6.0m，待固结完毕后再进行下道工序施工。再开孔直径φ127mm，下入直径φ108mm，壁厚6.5mm的孔口套管。孔口管长度以隔离煤层直接顶板粉砂岩、泥岩为目标，其长度20.2m。孔口管以丝扣连接，外露部分长度0.2m。钻至预定深度后，将孔内冲洗干净。注浆使孔口管与孔壁间充满水泥浆。

浆液成分：

水灰比0.75：1，掺入5%水玻璃(42Be)，常温条件下，凝固24小时，即可扫孔。

待孔口管周围水泥浆凝固后扫孔，扫孔深度应超过孔口管长度0.5m。

待（φ108mm套管）套管注浆固结不少于24小时候后做耐压试验，试验压力为9.0MPa，半小时后套管不松动并且套管外壁不渗水为合格，试验中详细记录耐压试验数据。

4、取心要求

放水钻孔以无心钻进为主，钻进过程中注意判层，钻进穿过3-1煤层顶板砂岩后终孔。根据矿方要求可以增加取心钻孔，取心钻孔的岩心须放在专门的岩心箱内，进行地质编录。取心钻孔、无心钻孔施工都必须配合放水试验工作。如有增加取心钻孔，矿方需提前3天以书面形式通知探防水队。

5、水文观测与资料收集

钻孔施工时观测孔内流出的水量变化情况，若钻孔出水应记录好初次出水的深度，钻进过程注意观测出水量变化及对应钻孔深度，做好记录，并及时向矿方和监理汇报。

6、水样采取

a、钻探施工前应提前装备好排水管路，排水量按照试验期间最大涌水量120m3/h准备。钻孔即将揭露含水层时，要带闸阀钻进。钻孔初次出水后，要观测水压、水量、水温并采取水样进行水质化验。

b、钻进至预计深度时，应停钻观测水压、水量、水温并采取水样进行水质化验。

c、钻孔终孔后观测水压、水量、水温并采取水样进行水质化验。

水样采取后交予矿业公司，有矿业公司送往西安煤科院做水质化验，原始班报要详细记录水样采取的深度、水压、水量、水温等数据。

7、原始记录

原始班报记录要及时、准确、清楚、完整、真实，不准弄虚作假和追记。对耐压试验、钻具丈量、水文观测、地质现象等内容都要认真做好记录，确保钻具丈量、探放水孔的施工等资料准确。探放水工程结束后，原始记录要移交矿方保管。

8、钻孔保存

其中水量丰富的钻孔可作为放水孔使用，而水量较小钻孔则可作为井下观测孔使用。

9、钻场要求：

施工单位根据疏放水钻孔施工的编号，必须在孔口悬挂钻孔编号，便于管理，施工时悬挂钻场钻孔设计牌、钻场全部施工结束，悬挂钻场钻孔参数标识牌板。

10、汇报制度

施工单位在钻孔施工过程中，发现钻孔出水或其他异常情况，应及时用电话向矿调度、监理汇报钻孔施工情况，并服从矿调度下一工作环节的安排。

每班下班前电话通报调度室，通报内容包括：工程进度情况，当班安全和质量情况，以及其它重要情况。

11、竣工验收

每个钻窝的钻孔施工达到设计要求后，由施工方技术员向委托方及监理通报钻孔情况，经现场验收合格后终孔。现场技术员应在钻场工程结束2日内将各项原始资料检查整理完毕，按照钻孔设计要求矿方或监理组织进行验收，并填写钻场钻孔验收报告书。该项目全部结束后，施工单位编写施工总结和工程竣工验收书并负责向委托方提供完整资料，矿方组织人员对该工程进行竣工验收。

（二）施工技术措施

1、施工工序

设备进场→安装设备→无心钻进至6.2m，并扩孔→下套管并固管→无心钻进至20.2m，并扩孔→下套管并固管→耐压试验→试验合格后→安装孔口闸阀和压力表→钻进至终孔深度。

2、钻孔施工

（1）设计钻孔施工顺序为：试验段先行施工钻窝单号钻孔，即回风巷施工各钻场编号为HX-1、HX-3、HX-5的钻孔（X为钻场编号），运输巷施工各钻场编号为YX-1、YX-3、YX-5的钻孔（X为钻场编号），根据疏放水试验效果及物探测试结果另行调整钻孔密度。

（2）钻孔定位：依据设计，探水孔由测量人员进行标定，探放水人员和矿业公司测量人员共同确定钻孔的方位和倾角。依据测量技术人员标定的开孔钻孔位置和钻孔方位，在技术人员的指导下把钻机准确地摆放在确定好的钻机位置，再依据设计和现场实际情况调整钻机高度及钻孔角度。确定高度、倾角的操作：通过底架的基础高度，可调整钻孔开孔的高度，通过调整钻机回转器滑道的倾角，确定开孔角度。

3、设备安装及钻机稳固

（1）钻机安装要选择在钻场周围煤岩层比较稳固的位置，首先要清理好钻场，且具有足够的施工空间，钻孔施工地点巷道保持正常通风，准备好联系电话并保持畅通。防尘水管、电源、进、排水管路接至施工地点。

（2）安装钻机的钻窝顶部分别安装起吊用钢丝绳索套，移动、起吊钻机使用专用起吊点（承载不小于5吨）。

（3）钻机安装采用地脚丝、支柱联合固定的方法，四根?22长1.0米螺纹钢用锚固剂固定钻机底盘，支柱顶部顶在可靠、坚硬的位置，下端支在钻机底座上，做到稳固，支柱上部要用铁丝连接，以免支柱滑倒伤人。

（4）在钻进时，要根据钻机钻进情况及时调节支柱，不能让钻机移动，防止发生钻进跑偏现象。

4、开孔及下套管

开孔钻进时，要轻压慢转，钻至一定深度后，加压到正常钻进。正常钻进过程中要严格控制钻进参数，禁止钻压忽大忽小。

开孔钻进用Ф89mm无芯钻头钻进至6.2m，然后用Ф168mm钻头扩至6.0m，下入Ф146mm 壁厚6.5mm的套管，套管长6.0m，套管固结后用Ф89mm无芯钻头钻进至20.2m，然后采用Ф127mm带导向扩孔钻头扩至20.2m，下入Ф108mm壁厚6.5mm套管，套管长20.2m，套管外壁缠绕6#铅丝并对局部进行点焊。

下套管前，要严格检查套管质量，特别是要查清套管有否碰瘪、弯曲及丝扣损坏等现象，不合格套管严禁下入孔内。套管丝扣要上紧并用加把紧固。

套管下到位后，采用外环注浆法注入双液浆，固结套管，注满后关闭注浆阀等待凝固。

5、耐压试验

套管固结凝固后，用Ф89mm钻头钻进透到超出套管底部0.5m。管口安装压力表和闸阀，做耐压试验。耐压试验用高压胶管将套管与水泵相连，起动水泵使压力表读数达到规定压力，耐压试验合格后，用Ф89mm钻进至终孔。

6、钻进判层

施工时要注意判层，注意观察地质或水文地质现象（如：孔内消耗、钻孔涌水、孔内掉块及煤岩层破碎情况等）。

7、防斜措施

（1）把好钻机安装关，要做到钻机稳固。

（2）把好开孔关，钻机开孔时要认真度量开孔角度，人工托住钻具轻压慢转，开好孔后再进行角度复检，若发现角度有问题，要立即修正，直到合乎要求为止。

（3）钻进时加导向扶正钻具，确保钻孔偏斜度在合理范围内。

8、排水要求

在钻窝附近施工循环池，在循环池内安装排水泵，排水能力满足施工要求，排水管接入矿方排水管，排入巷道最近排水仓。

疏排水的回风巷和辅运巷，中间不得有低洼积水段,若存在积水段应设水窝及排水泵，排水能力不能小于120m3/h。

（三）供电方式

电源根据矿方指定接口用35mm2井下电缆接到我单位自备的总开关上，分别用25mm2电缆连接到所用设备开关上。

六、劳动组织和施工工期保证措施

（一）劳动组织

我单位为中国质量协会认证的“三体系标准”公司，本次组织施工将严格按照：《GB/T1理工作9001--2008/ISO 9001:2008质量管理体系》、《GB/T24001-2004/ISO14001:2004环境管理体系》、《GB/T28001-2011/OHSAS 18001:2007职业健康安全管理体系》等标准执行。

1、项目人员配备如下：

先期两台机组人员进场施工，根据项目进展工期要求，逐步增加人员3台、4台机组施工，保障项目工程进度要求。

2、人员组织结构图：

3、职责与权限

项目经理：全面负责探放水项目管理工作，联系矿业公司和监理公司，参与矿业公司的调度会议，负责组织制定项目的管理规定和管理办法，并负责实施，负责组织制定工程项目计划任务，并安排实施，抓好经营管理，降低消耗，节约原材料，全面降低工程成本，负责项目部的人事管理，合理安排劳动力，抓好劳动纪律，落实岗位责任制，抓好工程质量和安全生产工作，对项目的安全生产负领导责任。

施工队长：在项目经理领导下，具体负责生产、施工组织、安全管理工作，保证完成项目部下达的各项生产任务。负责全钻机的安全生产和管，对钻机人员及钻机设备进行有效的安全质量管理，检查安全隐患并及时组织整改，带领钻机人员执行各项保证措施，杜

绝“三违”现象，确保完成安全质量指标。

技术员：负责工程技术日常管理工作，对本职业务保安负责。负责收集地质和水文地质资料，编制工程设计，保管工程的有关图纸、资料和文件，做到完整、安全，及时检查各项技术要求和施工技术措施的落实情况，经常深入现场了解掌握施工情况，帮助解决施工中存在的技术问题。

班长：负责本班的安全生产工作，检查发现安全隐患并及时整改，保证本班人员遵章守纪，按规程操作，杜绝“三违”现象，保证各种设备正常运行。

钻工：负责本岗位的生产安全，认真履行岗位职责，做到“三不伤害”，自身无“三违”，对所操作的机械设备多检查多维护，发现安全隐患及时处理并汇报。

4、组织管理措施

建立健全领导机构。加强领导，统一协调。成立由项目经理任组长，有关人员参加的领导小组，全权处理施工与运营有关问题，协调各方面关系。健全从经理部到施工队调度指挥系统，全面及时掌握并迅速、准确处理影响施工进度的各种问题。

项目部主要抓安全、质量、生产进度、计划，调配劳动力、机械设备，确保进度计划逐日落实，并监督、检查施工队进度情况。对重大关键问题超前研究，制定措施，及时调整工序和调动人、财、物、机，保证工程的连续性和均衡性。

5、工程工期

现场具备施工条件时，根据甲方要求进场后开工，工期根据矿方生产接续要求，满足30201工作面设计疏排水要求为准（自开钻起计算工期）。

6、确保工期措施

施工准备抓早抓紧，认真复核图纸和设计要求，进一步完善施工组织设计。项目部对内指挥施工生产，对外负责合同履行及协调联络。施工力量迅速进场，达到“三快”，即“进场快”、“开工快”和“施工快”，迅速掀起施工高潮。机械设备将按要求期限及时到达指定现场，确保工程按时开工。

根据施工情况变化，不断优化施工方案，及时调整各计划进度、劳动力和机械设备，提高设备利用率和机械化作业程度，确保阶段工期的实现。

调遣精兵强将，由责任心强、有特长的骨干人员组成干练务实的队伍，及时调整工序和调动人、财、物、机，保证工程的连续性和均衡性。

加强钻机、机电设备管理，做到机械设备的检修和维护正常化，确保设备完好。为防止突发性的机械故障，我单位特准备一套备用设备，以防设备出现故障不能及时修复，而耽误工期。

尊重监理工程师，服从监理指令，保持与监理工程师的良好高效的联系渠道的畅通，及时填报各工序资料，及时报请监理工程师检验签字，当日的手续当日清，确保不因内业资料影响施工。

七、主要施工设备和材料配备

1.施工设备：

2.疏放水钻孔套管及孔口装置：

八、质量保证措施

1、质量管理目标