小煤礦井下探放水鉆孔布置_圖文

1、小煤礦井下探放水鉆孔布置作者:謝克明摘要:探 放 水 是 煤 礦 生 產 治 理 透 水 事 故 的 主 要 災 害 根 本 措 施 , 近 年 幾 年 來 我 國 煤 礦 發(fā) 生 透 水 事 故 導 致 死 亡 率 明 顯 上 升 , 歸 根 到 底 就 是 沒 有 高 度 重 視 礦 井 探 鉆 排 放 水 工 作 。 雖 然 煤 礦 防 治 水 工 作 中 采 取 措 施 的 方 法 有 探 、 防 、 堵 、 截 、 排 等 多 種 , 可 探 鉆 排 放 水 是 煤 礦 防 治 水 工 作 中 既 可 靠 性 高 、 準 確 性 比 較 高 的 一 項 工 作 , 是 安 全 生 產

2、 工 作 中 具 有 不 可 替 代 的 作 用 。 本 人 在 井 下 工 作 中 曾 遇 到 問 題 時 處 理 的 積 累 經(jīng) 驗 。 本 文 在 論 述 煤 礦 井 下 探 放 水 鉆 孔 布 孔 方 式 、 施 工 鉆 機 巧 妙 技 術 的 基 礎 上 , 對 未 來 的 新 技 術 發(fā) 展 趨 勢 作 了 展 望 。關鍵詞:煤礦井下老空區(qū)探鉆放水鉆孔布置方式;液壓鉆機巧妙運用技術我 國 煤 礦 資 源 豐 富 , 但 地 質 條 件 復 雜 、 煤 層 特 征 差 異 很 大 , 煤 炭 生 產 多 以 井 工 開 采 為 主 , 礦 井 水 是 造 成 煤 礦 安 全 事 故

3、的 主 要 原 因 之 一 。 近 年 來 , 隨 著 采 煤 范 圍 的 擴 大 和 深 度 的 增 加 , 一 些 原 來 的 水 文 地 質 簡 單 的 礦 井 也 變 成 了 受 到 老 空 區(qū) 及 周 邊 小 煤 窯 積 水 的 威 脅 礦 井 , 所 以 煤 礦 安 全 生 產 形 勢 依 然 嚴 峻 , 重 特 大 事 故 時 有 發(fā) 生 。 生 產 實 踐 表 明 , 井 下 超 前 探 鉆 是 防 治 透 水 災 害 事 故 , 實 現(xiàn) 瓦 斯 綜 合 治 理 與 利 用 的 根 本 措 施 。為 了 確 保 煤 礦 安 全 生 產 , 2008年 7.21透 水 事 故 之

4、 后 我 局 高 度 重 視 煤 礦 防 治 水 工 作 ,再 次 明 確 提 出“ 有 掘 必 探 、先 探 后 掘 、先 治 后 采 的 方 針 ” 。所 謂 有 掘 必 探 , 就 是 掘 進 巷 道 前 必 須 進 行 超 前 探 鉆 明 確 前 方 是 否 存 在 承 壓 水 及 水 文 地 質 情 況 。 確 保 掘 進 之 前 有 明 確 水 文 地 質 情 況 , 達 到 安 全 生 產 的 目 的 。 要 達 到 這 個 目 的 , 除 少 數(shù) 有 條 件 的 煤 礦 在 擴 建 和 技 改 項 目 上 可 以 在 地 面 施 工 部 分 進 行 垂 直 鉆 孔 外 勘 探

5、排 放 外 , 而 在 地 面 垂 直 布 置 鉆 孔 投 入 人 力 、 物 力 相 對 比 較 大 對 我 們 南 方 小 煤 礦 來 講 承 受 不 起 能 力 。 因 此 在 井 下 進 行 超 前 探 鉆 施 工 了 解 水 文 地 質 情 況 比 較 簡 單 方 便 。在 煤 礦 井 下 探 鉆 排 放 治 理 治 理 中 過 程 中 , 根 據(jù) 鉆 孔 的 布 置 方 式 , 常 見 方 法 主 要 有 :高 位 垂 直 探 鉆 布 置 鉆 孔 ;本 煤 層 (順 層 探 鉆 布 置 鉆 孔 以 及 傾 斜 穿 層 探 鉆 布 置 鉆 孔 等 。 相 應 地 , 我 們 可 將

6、煤 礦 井 下 探 鉆 排 放 鉆 孔 分 為 頂 板 高 位 垂 直 鉆 孔 、沿 煤 層 (順 層 鉆 孔 和 穿 層 鉆 孔 3類 。實 際 施 工 過 程 中 ,我 們 應 根 據(jù) 礦 井 地 質 條 件 、 積 水 空 間 位 置 、 井 下 工 作 條 件 、 鉆 機 的 技 術 能 力 等 因 素 , 綜 合 考 慮 確 定 合 理 的 探 鉆 排 放 鉆 孔 形 式 。1 頂板高位垂直鉆孔選擇近 年 來 隨 著 礦 井 開 采 深 度 不 斷 的 加 深 受 到 礦 井 水 威 脅 更 加 顯 著 , 以 及 鉆 探 工 藝 水 平 和 設 備 能 力 的 提 高 , 很 多

7、礦 區(qū) 開 始 因 地 制 宜 的 探 索 采 用 頂 板 高 位 水 平 長 鉆 孔 進 行 鄰 近 層 位 了 解 水 文 地 質 情 況 。 頂 板 高 位 垂 直 鉆 孔 探 鉆 的 理 論 是 在 卸 載 承 水 壓 后 基 礎 , 主 要 往 上 鄰 近 層 賦 存 或 受 采 動 影 響 開 采 煤 層 老 空 區(qū) 含 水 。 一 般 采 用 垂 直 往 頂 板 進 行 探 鉆 了 解 上 分 層 水 文 地 質 情 況 , 這 樣 施 工 方 法 必 須 要 了 解 上 分 層 積 水 空 間 情 況 及 水 壓 變 化 情 況 , 只 有 在 在 這 兩 個 方 面 的 基

8、礎 上 進 行 。1.1 頂板高位鉆孔施工技術頂 板 高 位 垂 直 鉆 孔 鉆 孔 長 度 一 般 在 30米 范 圍 內 比 較 可 靠 , 由 其 往 上 分 層 頂 板 進 行 探 鉆 時 , 在 垂 直 往 下 探 鉆 布 置 鉆 孔 施 工 時 可 以 適 當 加 長 鉆 孔 有 效 長 度 一 般 在 40米 范 圍 內 比 較 合 適 。探 鉆 安 裝 鉆 機 比 較 關 鍵 ,安 裝 不 好 導 致 鉆 孔 的 報 廢 甚 至 到 卡 鉆 桿 等 現(xiàn) 象 發(fā) 生 。 安 裝 鉆 機 可 以 用 牢 固 可 靠 , 鉆 機 持 夾 器 中 心 點 與 鉆 孔 中 心 線 要 保

9、 持 在 同 一 條 直 線 上 。 頂 板 高 位 鉆 孔 安 裝 鉆 機 具 體 步 驟 1、 施 工 環(huán) 境 必 須 滿 足 鉆 機 基 本 參 數(shù) 一 般 情 況 下 巷 道 下 凈 寬 為 2.8 3.0米 左 右 ,高 度 為 2.0 2.3米 左 右 。鉆 機 安 裝 所 需 要 的 枕 木 數(shù) 量 約 為 20條 。 2、在 加 固 連 接 好 的 巷 道 支 架 底 部 挖 掘 臨 時 水 倉 作 為 鉆 孔 排 水 使 用 , 臨 時 水 倉 的 規(guī) 格 約 為 1.5m ³挖 掘 水 倉 時 要 注 重 水 倉 的 深 度 一 般 經(jīng) 驗 數(shù) 據(jù) 為 1.5米

10、。 3、 安 裝 鉆 機 前 先 用 枕 木 從 水 倉 里 面 搭 接 成 “ #” 行 高 出 底 板 10cm 作 為 鉆 機 基 礎 平 臺 并 另 一 側 鋪 上 10cm 枕 木 構 成 鉆 機 基 礎 平 臺 。 3、 安 裝 鉆 機 時 要 應 把 鉆 機 軌 道 架 設 在 臨 時 水 倉 上 面 前 以 便 開 鉆 是 鉆 孔 水 直 接 流 入 水 倉 內 , 但 要 注 意 鉆 機 中 心 空 不 得 對 準 準 鉆 機 頂 部 ,以 免 造 成 接 鉆 桿 是 無 法 從 尾 部 接 入 。 4、以 上 工 序 安 裝 完 畢 后 進 行 最 后 固 定 鉆 機 架

11、和 調 角 度 的 工 序 , 固 定 鉆 機 前 先 把 鉆 機 移 動 至 標 志 點 處 后 再 上 摩 擦 柱 或 液 壓 柱 升 穩(wěn) 固 定 穩(wěn) 鉆 架 。 同 時 要 坡 度 規(guī) 量 鉆 機 軌 道 上 的 傾 角 并 記 錄 在 記 錄 本 上 ,一 般 在 85 90°范 圍 內 比 較 好 。 5、整 臺 鉆 機 臺 架 安 裝 好 后 , 套 接 高 壓 管 時 要 把 操 作 臺 放 在 頂 板 比 較 好 安 全 的 地 方 同 時 便 于 觀 望 見 鉆 桿 的 運 行 情 況 。 6、最 后 清 理 鉆 機 周 邊 空 間 位 置 以 免 雜 物 堆 放

12、影 響 正 常 操 作 空 間 , 一 般 檢 查 高 壓 管 是 否 理 順 整 齊 各 個 夾 頭 套 接 是 否 出 錯 , 此 時 啟 動 鉆 機 開 機 運 轉 試 機 檢 驗 設 備 是 否 正 常 。 最 后 把 鉆 機 液 壓 馬 達 卡 盤 移 到 末 端 , 液 壓 馬 達 的 末 端 離 底 板 約 40 50cm 為 宜 。上 述 經(jīng) 檢 查 鉆 機 運 轉 正 常 后 開 始 打 鉆 前 進 , 操 作 時 司 鉆 必 須 經(jīng) 過 相 關 部 門 培 訓 持 有 省 級 以 上 煤 礦 安 監(jiān) 局 頒 發(fā) 特 殊 操 作 證 。 方 能 進 行 上 崗 操 作 , 操

13、 作 前 一 定 對 整 臺 機 的 性 能 狀 態(tài) 比 較 了 解 。 打 鉆 時 先 用 75mm 合 金 鉆 頭 打 鉆 其 深 度 一 般 為 1.5 2.0米 比 較 適 宜 。 鉆 到 位 后 退 回 鉆 桿 扭 出 75mm 的 鉆 頭 更 換 自 制 110mm 的 鉆 頭 進 行 擴 孔 其 深 度 至 1.5 2.0米 比 較 適 宜 , 完 全 推 出 鉆 桿 后 把 自 制 好 的 套 管 放 入 孔 口 用 鉆 機 慢 慢 推 進 去 ,一 般 離 孔 底 有 10cm 較 好 。已 到 位 后 固 定 好 套 管 。 具 體 如 下 圖其 次 取 下 跟 換 上 7

14、5mm 的 鉆 頭 慢 慢 沿 著 100mm 套 管 緩 慢 掃 掛 形 成 孔 , 緩 慢 的 按 正 常 打 鉆 。 一 直 鉆 到 比 預 計 鉆 孔 長 3米 。鉆 孔 鉆 到 為 后 進 一 步 觀 察 該 鉆 孔 的 孔 口 瓦 斯 、 有 毒 有 害 、 水 涌 出 時 要 及 時 安 裝 上 閘 閥 控 制 排 水 量 及 瓦 斯 涌 出 量 。 根 據(jù) 上 述 涌 水 情 況 來 進 一 步 確 定 鉆 孔 布 置 情 況 , 如 涌 水 量 比 較 大 時 跟 水 泵 的 排 水 能 力 相 互 接 近 時 無 需 再 打 鉆 第 二 孔 。 等 提 高 排 水 能 力

15、或 鉆 孔 涌 水 量 變 小 后 再 次 鉆 第 二 個 孔 。 如 退 回 鉆 桿 后 未 發(fā) 現(xiàn) 鉆 孔 有 水 (水 量 過 小 時 或 瓦 斯 、 有 毒 有 害 氣 體 時 , 應 根 據(jù) 現(xiàn) 場 及 根 據(jù) 煤 層 開 采 后 形 成 的 “ 豎 三 帶 ” 、 “ 橫 三 區(qū) ” 、 “ O 型 圈 ” 和 頂 板 跨 落 規(guī) 律 , 一 般 而 言 , 這 個 位 置 應 在 35倍 采 高 的 范 圍 以 內 積 水 比 較 多 。 另 外 要 保 證 鉆 孔 的 排 放 效 果 , 首 先 應 保 證 成 孔 和 后 期 鉆 孔 的 完 整 性 , 鉆 孔 布 置 層 位

16、 選 擇 時 , 通 過 對 有 效 區(qū) 域 內 巖 層 性 質 和 成 孔 性 的 分 析 , 盡 量 使 鉆 孔 布 置 在 相 對 穩(wěn) 定 的 巖 層 中 。2 傾斜巷道往老空區(qū)探鉆排放水施工技術礦 井 多 煤 層 開 采 過 程 中 往 往 開 采 下 分 層 中 , 經(jīng) 常 受 到 上 分 層 老 空 區(qū) 積 水 的 影 響 。 輕 造 成 工 作 面 老 空 區(qū) 流 入 開 采 工 作 面 , 重 者 導 致 開 采 下 分 層 時 頂 板 大 面 積 跨 落 后 大 量 老 空 區(qū) 潰 入 開 采 工 作 面 造 成 淹 沒 威 脅 到 職 工 的 生 命 安 全 。 一 般 情

17、 況 下 開 采 下 分 層 掘 進 巷 道 開 口 前 先 要 進 行 一 次 全 面 探 水 , 要 做 到 有 掘 必 探 先 探 后 掘 的 原 則 。 掘 進 探 鉆 的 地 點 一 般 選 在 離 上 分 層 水 平 距 離 20 25米 比 較 合 適 。 探 鉆 的 角 度 一 般 根 據(jù) 三 角 函 數(shù) 算 出 里 采 空 區(qū) 2 3米 后 再 鉆 入 老 空 區(qū) , 這 樣 能 夠 保 證 鉆 孔 有 效 的 進 入 采 空 區(qū) 。2.1斜巷排水系統(tǒng)的布置排 水 系 統(tǒng) 的 布 置 是 決 定 著 整 個 探 鉆 工 作 方 式 及 鉆 孔 角 度 的 布 置 , 一 般

18、而 言 臨 時 排 水 水 倉 布 置 在 鉆 孔 下 方 較 合 適 。 水 泵 選 擇 要 根 據(jù) 上 分 層 積 水 分 析 選 擇 合 理 的 水 泵 正 常 選 擇 30kw 水 泵 比 較 適 合 。從 探 鉆 排 放 效 果 和 生 產 效 率 來 講 , 一 般 提 倡 多 孔 增 大 排 量 。 但 是 鉆 孔 的 深 度 和 直 徑 的 確 定 , 要 綜 合 考 慮 地 層 條 件 、 排 放 要 求 以 及 施 工 技 術 與 設 備 能 力 。地 層 條 件 是 確 定 鉆 孔 參 數(shù) 的 主 要 依 據(jù) , 排 放 要 求 和 設 備 能 力 可 根 據(jù) 礦 井 地

19、 層 條 件 進 行 調 整 和 選 擇 。 在 地 層 具 備 打 深 孔 的 條 件 下 , 可 相 應 提 高 探 鉆 排 放 要 求 和 選 擇 適 當 的 鉆 進 技 術 施 工 深 孔 , 使 鉆 孔 覆 蓋 疏 通 積 水 老 空 區(qū) 。 如 果 地 層 條 件 復 雜 , 鉆 進 成 孔 性 差 , 根 本 不 具 備 長 鉆 孔 施 工 條 件 , 要 根 據(jù) 實 際 情 況 調 整 設 計 參 數(shù) , 確 定 更 合 適 的 方 位 使 鉆 孔 通 入 上 分 層 老 空 區(qū) 。 鉆 孔 直 徑 的 大 小 直 接 影 響 到 老 空 水 的 排 放 效 果 ,一 般 直

20、徑 越 大 ,積 水 裂 隙 滲 透 面 積 越 大 , 老 空 積 水 排 放 效 果 越 好 , 但 是 實 際 中 , 應 綜 合 考 慮 老 空 積 水 量 及 空 間 位 置 和 施 工 成 本 問 題 。 目 前 斜 巷 鉆 孔 的 設 計 孔 徑 主 要 有 110 mm 、 32mm 、 75mm 、 在 實 際 生 產 中 , 可 首 先 因 地 質 條 件 問 題 的 通 過 采 用 不 同 孔 徑 鉆 孔 進 行 探 鉆 排 放 效 果 對 比 和 分 析 , 選 擇 最 經(jīng) 濟 有 效 的 鉆 孔 直 徑 。2.2 鉆孔的布置形式鉆 孔 的 參 數(shù) 確 定 后 , 根

21、據(jù) 探 鉆 地 點 不 同 現(xiàn) 場 布 置 布 置 鉆 孔 也 不 相 同 實 際 工 作 要 求 進 行 合 理 的 鉆 孔 布 置 是 保 證 鉆 孔 取 得 良 好 排 放 效 果 的 前 提 條 件 之 一 。 以 走 向 長 500m 、 寬 150m 的 工 作 面 為 例 , 平 均 層 間 距 7.0米 。 如 果 頂 板 巖 石 完 整 、 成 孔 性 好 , 鉆 孔 設 計 深 度 為 3050m , 一 般 情 況 下 分 為 4個 階 段 進 行 探 放 , 掘 進 前 、 掘 進 中 段 、 掘 進 下 段 、 貫 通 切 眼 。實 際 工 作 中 開 采 下 分 層

22、 掘 進 時 離 上 分 層 有 20米 的 水 平 距 離 , 要 進 行 一 次全 面 性 往 上 分 層 采 空 區(qū) 進 行 探 鉆 , 確 認 上 分 層 采 空 區(qū) 是 否 存 在 積 水 壓 及 大 量 的 有 毒 有 害 氣 體 。 探 鉆 具 體 鉆 孔 布 置 具 體 如 下 圖 : 如 有 水 及 有 毒 有 害 氣 體 涌 出 時 則 按 照 排 水 條 件 進 行 排 水 , 實 踐 工 作 中 往 往 碰 到 鉆 同 采 空 區(qū) 后 , 涌 水 量 比 較 大 排 水 能 力 跟 不 上 此 時 退 回 1.5 2.0米 鉆 桿 卡 住 。 控 制 排 放 水 量 滿

23、 足 排 水 能 力 的 要 求 。如 明 確 上 分 層 老 空 區(qū) 無 大 量 積 水 及 承 水 壓 時 , 按 照 正 常 掘 進 進 行 施 工 。 施 工 過 程 中 未 發(fā) 現(xiàn) 頂 板 顯 現(xiàn) 滴 水 預 兆 時 , 方 可 按 正 常 施 工 。 一 般 情 況 下 掘 進到 250米 一 般 時 , 要 進 行 一 次 全 面 大 范 圍 布 置 鉆 孔 進 行 鉆 探 排 放 , 減 少 上 空積 水 量 , 鉆 孔 布 置 平 面 圖 如 下 :排 水 設 備 潛 水 泵 一 般 采 用 30KW 水 泵 比 較 合 適 , 水 管 一 般 采 用 80mm 管 徑 比

24、較 合 理 。 探 鉆 施 工 過 程 中 鉆 孔 一 般 要 進 行 擴 孔 將 近 滿 足 排 水 能 力 為 宜 。 如 果 單 孔 涌 水 量 經(jīng) 過 擴 孔 后 涌 水 遠 小 于 排 水 量 時 , 要 進 行 按 照 設 計 進 行 布 置 2#、 3#鉆 孔 。考 慮 前 兩 次 探 鉆 時 涌 水 量 進 行 設 計 。 盲 目 進 行 探 鉆 有 可 能 造 成 涌 水 量 過 大 , 排 水 能 力 更 不 上 , 造 成 老 塘 水 淹 沒 掘 進 工 作 面 。 因 此 本 次 鉆 探 時 要 加 以 注 意 現(xiàn) 場 施 工 方 法 及 探 水 鉆 孔 的 設 計 。

25、 一 般 情 況 鉆 孔 布 置 如 下 : 這 階 段 探 鉆 排 放 水 也 就 時 決 定 , 整 個 工 作 面 涌 水 量 及 新 開 采 工 作 面 涌 水 量 。 同 時 也 體 現(xiàn) 上 分 層 采 空 區(qū) 積 水 情 況 。 一 般 工 作 情 況 實 踐 表 明 如 果 上 分 層 積 水 量 比 較 多 時 , 此 時 的 鉆 孔 呈 現(xiàn) 處 一 定 的 水 壓 但 一 般 不 算 很 大 。 此 時 探 鉆 排 放 水 時 , 要 注 意 一 下 問 題 首 先 要 了 解 該 位 置 標 高 及 離 運 輸 大 巷 高 差 問 題 。 如 小 于 30kw 潛 水 泵

26、時 盡 量 采 用 單 級 排 水 。 如 因 高 差 問 題 可 以 采 用 兩 級 排 水 , 但 考 慮 兩 級 排 水 的 排 水 能 力 。 一 般 而 言 上 面 那 級 排 水 能 必 須 要 大 于 二 級 排 水 能 力 。掘 進 貫 通 后 必 要 時 , 要 進 行 一 次 全 面 切 眼 探 鉆 排 放 水 , 此 時 的 探 鉆 排 放 水 過 程 中 。 完 全 要 考 慮 到 整 個 上 分 層 積 水 情 況 及 現(xiàn) 有 的 排 水 能 力 。 如 果 不 解 決 這 些 問 題 有 可 能 導 致 剛 剛 貫 通 的 工 作 面 切 眼 被 上 分 層 老 唐 水 潰 入 淹 沒 。 此 時 鉆 孔 布 置 要 考 慮 的 比 較 周 到 , 一 般 而 言 鉆 孔 布 置 如下: 本 次 探 鉆 排 放 水 決 定 著 工 作 面 ,開 采 過 程 中 的 安 全 性 。一 般 1#與 2#鉆 孔 距 離 1.0 1.5米 比 較 適 宜 。 如 果 探