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煤矿探放水方案

2018-05-24 10:48:27 钱江钻具

一、工作面概况

北翼回风大巷延3号煤层顶板掘进, 地面位置:东临1307地面沉陷区,南临长临公路,西面和北面临近漳河, 地面标高+907.3—+907.8m;井下位置:东为已掘北翼回风大巷,西接井田边界煤柱,南面和北面为大巷保护煤柱。根据已掘主皮带大巷、1103钻孔资料,本区域煤厚约为7.1米, 煤层顶板由下至上依次为:砂质泥岩2.5米,细粒砂岩2.37米,粉砂岩4.55米。底板由上至下依次为:砂质泥岩0.62米,粉砂岩2.08米,泥岩5.1米。此区域整体为单斜构造,煤层水平层理、垂直和斜交节理发育,未发现断层、陷落柱等构造。巷道净宽4.4米, 高3.1米,延伸长度570米。 

煤矿探放水

二、区域水文地质概况

根据《生产矿井地质报告》和矿井区域水文地质图,区域内水文地质条件较简单,工作面周围无老空等积水井巷。3号煤层顶、底砂岩含水层单位涌水量0.0713L/ s.m,渗透系数为0.132m/d,各含水层补给条件差,受大气降水渗入补给影响较小。工作面临近漳河,此区域上覆基岩段含水量大,地表土层含水沙层较多,预计工作面顶板会有涌水,由于各含水层水力联系甚微,所以对掘进不会造成大的影响,但必须做好超前探放水和顶板出水的预防工作,并配备相应的排水设施。现矿井正常涌水量70m3/h左右,最大涌水量120m3/h。

三、探放水原则

为了贯彻落实好国家、省、市有关矿井水害防治的方针、政策,切实做好煤矿安全生产保障矿工生命财产不受侵害。依据“有掘必探,先探后掘”的探放水原则,对北翼回风大巷编制探放水方案。若掘进中发现有透水征兆(巷道帮出现挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙、出现渗水、水发挥有异味等)等情况,必须停止作业,采取措施,查明出水原因,并报告矿调度室,若水量较大立即撤出工作面所有人员,然后由相关部门分析出水原因,进行处理。

四、钻孔设计及布置

(一)探水线、钻孔深度、孔径

根据矿井地质报告和周围已掘主皮带大巷揭露地质情况,北翼回风大巷周围无老空等积水井巷。主要探放顶、底板砂岩含水层水和裂隙等构造水。为了落实好“有掘必探,先探后掘”的原则,确保安全掘进,确定工作面迎头为探水线,钻孔超前距30米,钻孔孔深60米,每打一次钻可向前掘进30米。选用孔径42mm钻杆

(二)钻孔数目及布置方案

根据工作面概况,本巷道掘进区域地质构造简单, 布置5个探防水钻孔,中孔一个,顶孔2个,底孔2个。中孔延巷道方向水平打设,距巷道两帮2.2米,距底板1.5米。2个顶孔和2个底孔分别和巷道方向成8º夹角向上和向下打设,并与巷道两帮分别成10º夹角外斜。顶、底孔终孔竖直方向分别距巷道顶、底板8m,距巷道左帮和右帮10m。

钻杆

钻孔布置如图所示:

五、设备选型

根据以上设计要求并结合南翼二采区已掘巷道揭露水文地质条件情况,选用WSP-500架柱式液压钻机,具体参数如下:

额定工作压力 额定工作压力 转速范围 30~300r/min

额定转速 200r/min 推进力 10KN

额定转矩 400N.m 推进器行程  1200/1700mm(可选)

最大转矩 500N.m 最大钻孔深度 大于80m(孔径89㎜,煤岩f<3)

最大工作压力 25MPa 额定流量 50L/min

钻孔方位 0°-±90° 适应巷道高度度 2583mm-3983mm

工作介质  矿物油30-300cst乳化液0.5-2%

六、 钻机使用

(一)钻孔前的准备工作:

(1)液压管路连接:

1)首先在打钻处选择顶底板完好,有突水或其它危险情况能迅速撤退的位置安设钻机;

2)用两根通径为10㎜,长度为5m的高压油管将推进油缸接入操纵阀左联;

3)用两根通径为10mm,长度为5m的高压油管将支撑油缸接入操纵阀中联;

4)用两根通径为13mm,长度为5m的高压油管将回转马达接入操纵阀右联;

5)用一根通径为16mm,长度为15~20m的高压油管将操纵阀进液口与工作面乳化系统或独立泵站的压力管路相连接。

6)用一根通径为19㎜,长度为15~20m的高胶管将操纵阀回液口与工作面乳化系统或独立泵站的回液管路连接。

(2).在钻机安设位置,将钻机支撑油缸、油缸延长件、顶盘、底盘组装成支撑机构,选择合适的钻进方向,将支撑油缸收回至最低位置,将整个支撑机构立起,伸出支撑缸将立柱支撑在工作面顶板与底板之间。

(3).调节铰接支座的高度位置,用螺母将铰接支座紧固;

(4).将推进器安装在铰接支座上,调整推进器至适当的角度,然后用紧固螺母将推进器压紧在铰接支座上;

(5).将辅助支撑机构左调整杆用销轴固定在上支撑座上,调整下抱箍高度并将右调整杆用销轴固定在下抱箍上,坚固下抱箍然后旋转手柄使辅助支撑机构产生一定的坚固力;

(6).根据钻机形式选择合适的扶迁器套与卡板;

(7).操纵推进手柄。使马达移到推进器后部,将钻杆从扶迁器后部穿入,从扶迁器前部装好钻头,然后使马达拖板前移,将钻杆连接在连接套上。

(二)钻孔:

(1).操纵推进手柄,使钻头与煤壁接触后停止推进后低速回转,在工作面打出位坑;

(2).打开冲洗水开关;

(3).将钻头顶在位坑内,对钻机施加较小的推进力,并使钻机旋转。当钻进到钻头没入孔内后,再开始正常钻进;

(4).在马达拖板推进至最前端且钻杆后部方柄进入扶迁器时停止钻进动作,滑动扶迁器卡板卡住钻杆,使钻机反方向回转将连接套与钻杆分离。马达拖板空退至最后端,接入另一根钻杆后,松开扶迁器卡板继续钻进作业;

(5).随着钻进深度的增加,钻杆与孔壁的摩擦力加大,岩粉的排出愈加困难,导致钻进负荷的增加。这种现象在一定的下倾角度钻进的情况下,更加严重。因此需要在钻进的过程中,保持钻机钻动并往复推拉钻杆将岩粉排出。

(三)退钻:

(1). 打开冲洗水开关;

(2). 停止钻进并使钻杆低速回转,然后操纵推进手柄向外拉出钻杆;

(3).当钻机将一根完整钻杆拉出后,在第二根钻杆的方柄进入扶迁器后停止拉出动作,滑动扶迁器卡板卡住第二根钻杆,使钻机反向回转,将第一根钻杆卸下;

(4). 滑动扶迁器卡板松开第二根钻杆,将马达前移至第二根钻杆处,正向旋转接入第二根钻杆。

(5)重复以上2~4步骤,直至取出全部钻杆。

(四)拆卸钻机:

(1). 将推进油缸收缩至最短位置;

(2). 旋转辅助支撑调整手柄施放预紧力,将辅助支撑机构拆下;

(3). 松开铰接紧固螺母,将推进器卸下;

(4). 将支撑油缸收缩至最短位置,将支撑机构放倒;

(5). 将液压胶管拆下并用堵头保护好各进出液口,避免进入污物。

(五)卡钻处理:

如果在钻进过程中出现夹层或裂隙,钻杆补卡住,应减小推进力或退出钻杆。如果无法将钻杆拔出,应关掉钻机,卸下钻杆,然后用专用工具旋转钻杆并取出。

七、打钻注意事项

(1).在将钻机通过胶管连接到液压动力站前,必须保证钻机控制阀和动力站截止阀均处于关闭状态。

(2).钻进时应准确判别煤、岩层厚度并记录换层深度。

(3).在开启供油路截止阀前,应确认所有连接均正确。

(4).钻机应同时握住两个操作手柄进行操作,防止出现操作手柄从手中滑脱造成人员伤害。

(5).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。

(6).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、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。要立即向矿调度室汇报,及时采取措施,进行处理。

(7).在接近有出水可能的地区打钻时,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,严禁将钻杆拔出。操作时禁止人员直对钻杆站立。

(8).钻孔探后出水时,要观测水压、水质、水量和估计积水量或补给量。并对水的来源作出正确的判断,采取相应的措施。

(9).交接班时若正在进行打钻,严禁停钻。

八、 探水技术措施

(1)工作面附近的巷道支护应牢固,背好帮顶,使巷道具有足够的抗水流冲击能力,以免被压力水冲垮。

(2)必须向受水威胁地区的施工人员贯彻、交待报警信号及避灾路线。

(3)清理好巷道,保证安全撤离路线畅通无阻。

(4)在探水点附近要安设电话和报警装置,遇到水情及时向调度室汇报。

(5)打探水钻时如发现煤体变松、片帮、来压或沿钻杆向外流水超过正常打钻供水量或冲击钻具时,必须立即停止打钻(不得移动或拔出钻杆)记录好孔深同时将钻杆固定,并报告调度,及时采取措施,进行处理。

(6)瓦检员要做好有害气体的检测,发现钻孔内有有害气体喷出时,必须立即停止打钻,切断电源,并将人员撤到有新鲜风流的地点,并向调度报告,采取措施及时处理。

(7)在探水施工中,遇到含水层、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)根据工作面探水情况,探水钻孔可兼作放水孔。如探至水量较大或有其他水体时要编制放水措施,进行放水作业。

十、 组织施工

探放水工作由探放水队完成,在完成每个循环允许掘进距离前,必须进行探放水作业,并对作业过程中出现的情况作好记录。

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