《探放水施工工艺》PPT课件.ppt

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1、矿井探放水施工,内容,探放水认识,是防治水工作的重要内容“预测预报、有疑必探、先，探后掘、先治后采”探放水工程带有危险性，对工程本身安全的要求比较高，尤其当水压高水量大时！探放水任务：主要“钻探+疏放”；其次可考虑一孔多用，如探查构造、煤层或兼作堵水、疏水之用等。,1 探放水准备,探放水设计,设计内容1 探放水的采掘工作面及周围的水文地质条件、水害类型、水量及水压预计。2 探放水巷道的开拓方向、施工次序、规格和支护方式。3 探放水钻孔组数、个数、方向、角度、深度、孔径、施工技术要求和采用的超前距、帮距及探水线确定。,4 探放水钻孔孔口安全装置及耐压要求等。5 探放水施工与掘进工作的安全规定。6

2、 受水威胁地区信号联系和避灾路线。7 通风措施和瓦斯检查制度。,8 防排水设施，如水闸门、水闸墙、水仓、水泵、管路、水沟等排水系统及能力的安排。9 水情及避灾联系汇报制度和灾害处理措施。10 钻窝设计、探放水孔布置的平面图、剖面图等。,要经过批准：规定第九十三条：采掘工作面探水前，应当编制探放水设计，确定探水警戒线，并采取防止瓦斯和其它有害气体危害等安全措施。探放水钻孔的布置和超前距离，应当根据水头高低、煤（岩）层厚度和硬度等确定。探放水设计由地测部门提出，经矿井总工程师组织审定同意，按设计进行探放水。,设计注意事项,探放水布孔要求,据煤矿防治水规定94条（一）探放老空水、陷落柱水和钻孔水时，

3、探水钻孔成组布设，并在巷道前方的水平面和竖直面内呈扇形。钻孔终孔位置以满足平距3 m为准，厚煤层内各孔终孔的垂距不得超过1.5 m；（二）探放断裂构造水和岩溶水等时，探水钻孔沿掘进方向的前方及下方布置。底板方向的钻孔不得少于2个；,（三）煤层内，原则上禁止探放水压高于1 MPa的充水断层水、含水层水及陷落柱水等。如确实需要的，可以先建筑防水闸墙，并在闸墙外向内探放水；（四）上山探水时，一般进行双巷掘进，其中一条超前探水和汇水，另一条用来安全撤人。双巷间每隔30-50 m掘1个联络巷，并设挡水墙。,超前距和止水套管长度,煤矿防治水规定98条（一）探放老空积水的超前钻距，根据水压、煤（岩）层厚度和

4、强度及安全措施等情况确定，但最小水平钻距不得小于30 m，止水套管长度不得小于10 m；（二）沿岩层探放含水层、断层和陷落柱等含水体时，按表5-1确定探水钻孔超前距离和止水套管长度。,施工组织设计,1工程概述条件分析、目的任务2施工组织机构人员安排：工程负责、技术员、机班长、安全员每个岗位及人员的职责,3施工机械设备钻机、泥浆泵、搅拌机、馈电、开关4施工工艺工程的重点、难点分析工艺流程：孔口管、固管方式、浆液配比,5质量保证措施关键的质量环节保证措施6安全技术措施关键安全注意事项技术措施7工期安排8工程协调,施工组织设计应经过审核签字批准允许才能进行探放水类似“允许回采书”及“允许掘进书”：有

5、该书才能进行生产；“建议使用”,安全措施,据井下探放水技术规范探水的上山、下山及平巷，中间不得有低洼积水段。探水巷必须在探水钻孔有效控制范围内掘进，探水孔的超前距、帮距及孔间距应符合设计要求。每次探放水后掘进前，应在起点处设置标志，并建立挂牌制度。巷道支护应牢固，顶、帮背实，无高吊棚脚，倾斜巷有撑杆，使巷道有较强抗水流冲击能力。探放水地点必须安设电话和报警装置。,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。探水巷道应加强出水征兆的观察，一旦发现异常应立即停止工作，及时处理。情况紧急时必须立即汇报，撤出所有受水威胁地区的人员。钻孔接近老空，预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时，必须有

6、瓦斯检查员或矿山救护队员在现场检查空气成分。如果瓦斯或其他有害气体超过本规程有关条文规定时，必须立即停止打钻，切断电源，撤出人员，报告矿调度室，采取措施，进行处理。”,上山探水时，一般应双巷掘进。其中一条超前探水、汇水，另一条随后用来安全撤人。双巷间每隔掘一联络巷并设挡水半墙。放水工作应尽量避免在雨季进行。要正确理解。探放水人员必须按照批准的设计施工，未经审批单位允许，不得擅自改变设计。,施工环境准备,1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；巷道安全2清理巷道，挖好排水沟。探水钻孔位于巷道低洼处时，配备与探放水量相适应的排水设备；水有去路3预先开掘安全躲避硐，制定包括撤人

7、的避灾路线等安全措施，并使每个作业人员了解和掌握；人有退路,4必要时先撤离人员煤矿安全规程第二百九十二条 探放老空水前探放水时，必须撤出探放水点以下部位受水害威胁区域内的人员。,钻场准备,通风：通水：通电：通讯：规定96条；在打钻地点或其附近安设专用电话通路：,钻窝工程：钻窝设计开凿钻窝平整钻窝加固钻窝,钻窝设计,钻窝应避免做在断层带或松软岩层内超前距不足或有突水征兆时，采取加固措施或用水闸墙封闭尽量利用既有巷道，较少掘进工程量钻窝尺寸：视钻探设备而定，深度一般不超过6m必要时可扩帮或做绕道,钻窝设计注意事项：注意围岩加固，保证安全；注意排水坡度、泥浆池；注意回钻空间；必要时要挑顶注意场地设备

8、材料摆放：钻机、泵、钻杆等；水泥、粘土等物,辅助工程,隔离工程：目标水有补给时，先隔离后探；疏降工程：水量大，水压大，先岩层疏降，后煤层探放；堵水工程：老空区有突水点，先堵后探包括注浆,隔离工程示意图,焦作局古汉山矿老空水探放工程堵水工程疏降工程探放水工程,工程实施准备,1人员要求有负责人、技术员、机班长、安全员操作人员必须是熟练工人熟悉井下生产系统具有处理突发事件的能力人员要学习设计文件及安全措施瓦检员、矿山救护队员,规定第一百条：当钻孔接近老空时，预计可能发生瓦斯或者其他有害气体涌出的，应当设有瓦斯检查员或者矿山救护队员在现场值班，随时检查空气成分。如果瓦斯或者其他有害气体浓度超过有关规定

9、，应当立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿井调度室，及时处理。,2设备要求钻机：规定第九十五条：井下探放水应当使用专用的探放水钻机。严禁使用煤电钻探放水。钻杆、钻头、水辫泥浆泵：搅拌机：配电系统：馈电、防爆开关、电缆,3材料要求孔口管阀门其他防喷反压装置生料带、垫片、螺栓树脂、黄泥坑木、麻袋、木塞、木板、棉线锯、斧等,本节小结,2 探放水施工工艺,探放水施工示意图,探放水钻孔结构,孔口管（根据钻孔情况可2级）阀门泄水测压三通裸孔段第九十七条：探水钻孔除兼作堵水或者疏水用的钻孔外，终孔孔径一般不得大于75mm（原因）。,探放水钻孔结构示意图,钻机就位,在安装钻机进行探水前，要满足规定第九十

10、六条有关规定：加强巷道支护，迎头打好立柱和拦板。清理巷道，挖好排水沟，配备排水设备。在打钻地点或其附近安设专用电话。,钻孔定位：依据设计，确定主要探水孔位置时，由测量人员进行标定。负责探放水工作的人员亲临现场，共同确定钻孔的方位、倾角、深度和钻孔数量：钻机安装必须平稳牢固，安好钻机接电时，要严格执行停送电制度钻机固定：西安院ZDY系列钻机可用立柱固定钻机四角清理巷道并挂好风筒、电缆、管道等。,开孔钻进,开孔孔径：比孔口管大12级钻进方式：回转取心钻进钻进深度：比孔口管总长略长注意冲孔：要将孔中岩屑冲干净,固结孔口管,孔口管的作用安装孔口安全装置，控制钻孔出水；保护钻孔孔壁钻孔导正，便于定向钻进

11、一般使用地质套管，厚壁无缝钢管管径视情况而异，108mm较常用,孔口管结构出口端焊法兰盘，以相互连接其他装置中间段公母丝扣孔底端有时留锯齿口孔口管外壁有扶正肋骨片或其他物孔口管长度见前文（表5-1）,孔口管示意图,孔口管固结方法固井重要的环节注浆法常用的方法可先注后下管，也可先下管后注浆注浆可利用树脂水灰比要小要有一定压力,投球法可先投球再下管；也可先下管再投球节理裂隙发育，岩石松软或破碎，无条件另选放水地点时，应注浆加固后，再安设孔口管,孔口管固管示意图（注浆法）,探放水时必须按要求安装孔口套管，严禁裸孔钻进！重庆松藻煤电公司梨园坝煤矿北进风斜井突水事件淹没井巷，损失严重工期严重滞后后期治理

12、费用大,耐压试验,扫孔：孔口管周围水泥浆凝固后扫孔，扫孔深度应超过孔口05m。耐压试验：扫孔后对孔口管必须进行，试验压力应大于预计水压并稳定30min后，孔口管周围不漏水可钻进；实际试验压力多使用预计水压的1.52倍操作：利用泥浆泵加压，控制回水阀，稳定试验压力。,安装孔口安全装置,孔口安全装置一般由孔口管、泄水测压三通、孔口阀门组成必要时安装钻杆逆止阀水压高于2MPa、水量大于60m3h，需长期保留时，孔口应使用双水门，下门备用。探放强含水层水或需要收集放水时的水量、水压等资料时，应在孔口管上安装水压表、水门(闸门)和管等。,孔口安全装置示意图,对水压高于1 MPa且水量较大的积水或强含水层

13、进行探放水时，孔口应安设防喷逆止阀。在高压水喷出条件下继续钻进时，斜孔应使用孔口防喷逆止阀，倾角5090的钻孔可使用“孔口帽”或“盘根密封防喷器”，钻具可使用“防喷接头”，上下钻可用“孔口反压装置”。,探放水钻进,根据探放水工程的不同，可采用无心钻进；无心钻进时应做好岩屑录井工作；取心钻进中应做好岩心的采取和编录工作；必要时可保留岩芯。钻进时应准确判别煤、岩层厚度并记录换层深度。一般每钻进10m或更换钻具时，测量一次钻杆并核终孔前再复核一次，如有可能应进行孔斜测量。,应做到交接班时不停钻。探水孔中见到含水层、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。对于水压大于2MPa，中间

14、要穿过煤层的探断层水钻孔，在打穿断层或含水层前，还应下第二层套管孔过煤层1 m以上。,钻孔内水压过大或喷高压水时，应采用防喷反压装置的方法钻进，应有防止孔口管和煤(岩)壁突然鼓出的措施：背紧工作面，在拦板外面加设顶柱或木垛，必要时还应在顶、底板坚固地点砌筑防水墙，之后方可钻进遇高压水顶钻杆时，可用立轴卡瓦和逆止阀交替控制钻杆，使其慢慢地顶出孔口，操作时禁止人员站在钻杆后面,进入强含水层或水体的终孔前，钻头必须更换为75mm揭穿目标水体前，要集中注意力，要做好防喷反压工作，预计压力高水量大的钻孔一定要慎重作业钻杆钻进到既定位置终孔，若钻孔水大要用逆止阀控制钻杆缓慢退出钻具，并打开旁路水闸放水,取

15、心判层技术通知附件根据具体工程，可以不取心；取心钻进，主要是判别岩性，煤层、砂岩、泥岩、灰岩-煤系地层地质年代应结合区域、矿井地层-岩心鉴定员利用测井判层情况少无心钻进可以岩屑录井岩心,钻进终孔,探放断层水的探水孔终孔后，孔内有水应进行放水试验。孔内无水时应选择一个孔进行压水试验，检查隔水性能；压力一般应略大于断层所承受的静水压力。探放水钻孔，完成探测任务后必须全孔注浆封闭，并做好封孔记录。,放水,钻孔探到水退钻后，先关闭阀门观测水压；开闸放水后观测水量、水温，并取样化验水质估计积水量或补给量，根据水仓容量、矿井排水能力、钻孔的流量，控制放水流量，防止淹井适时调整排水能力，并清理水仓、水沟等,

16、放水时，必须监视放水全过程，应当设有专人监测钻孔出水情况，测定水量和水压，做好记录。如果水量突然变化，应当及时处理，并立即报告矿调度室。放水结束后，核算放水量与预计积水量的误差，查明原因。已完成探放水任务的钻孔，应注浆封闭，并留下封孔记录。,本节小结,3 探放水工程资料,工程资料（含文件）是对工程进行管理，控制工程质量、进度、费用，确保工程安全的重要手段；重要文件要签字审批，各部门把关，分清责任；某项重要的工程环节开始必须经过批准、结束必须经过验收；坚持上道工序不合格，下道工序不进行的原则；应如实记录和反映工程的施工过程；,资料内容,探放水设计施工组织设计（可含安全技术措施）安全技术措施（可单

17、独列出）工程开工报告单孔（组）开工报告（必要时）孔口管固结记录表耐压试验记录表钻孔原始记录表（班报）,简易水文观测钻孔简易柱状图探放水终孔观测记录工程量认证单工程材料合格证放水观测记录表单孔施工总结放水观测记录表工程竣工报告,探放水设计、施工组织设计、安全技术措施钻场外围环境情况钻窝情况辅助工程情况实施准备情况：人员情况：学习设计、措施设备、材料情况,开工报告,孔口管固管记录表,耐压试验记录表,钻孔原始记录表,每班都要填写，日期、人员、交接时间孔号 仰角 偏角 孔径 其他重要内容如遇漏（涌）水、掉块、塌孔、缩（扩）径、跑气、涌砂、掉钻等现象时，要详细记录其发生的层位、深度及量值，对换径变层等重

18、要环节也要进行详细记录；,简易水文观测,水文地质孔的简易水文观测孔内出水：水量、水温冲洗液消耗：钻进过程中定期观测一次冲洗液消耗量，若消耗量突变则加密观测；钻孔水位：上钻后及下钻前各观测一次；新兴矿业,钻孔简易柱状图,钻孔坐标深度，岩性，一般简单做岩性描述简易水文情况；孔径、套管,终孔观测记录,钻孔初始水压钻孔初始涌水量：要记录测量方法钻孔初始水温巷道气温观测时间,放水观测记录表,孔号，观测时间钻孔流量，瞬时流量，累计流量必要时测水压水温巷道气温瓦斯浓度,工程材料合格证,套管、水泥、阀门、压力表、等材料合格证必要时进行检验并出检验报告,单孔施工总结,钻孔孔位，角度，深度钻孔结构，孔口安全装置揭

19、露岩性钻孔出水情况：流量、水压等施工工艺单孔验收材料,放水观测记录表,瞬时钻孔流量观测记录表放水量统计表,工程竣工报告,工程概况施工组织机构及设备钻孔结构施工工艺工程质量及安全工程量及工期必要时出单孔竣工报告,竣工报告附件：单孔施工资料上述各项报告、表格等探放水工程平面图、剖面图水质化验报告其他重要材料,工程资料内容,4 常见问题及注意事项,规定第九十九条探放水时透水征兆：煤岩松软片帮来压孔中的水压、水量突然增大顶钻,透水征兆与处理,处理方法立即停止钻进，但不得拔出钻杆；立即向矿井调度室汇报，派人监测水情；发现情况危急，所有受水威胁地区的人员应当立即撤到安全地点；采取安全措施进行处理,瓦斯及有

20、害气体涌出,预计有，应当设有瓦斯检查员或者矿山救护队员在现场值班，随时检查空气成分汇报调度人在上风处加强通风用树脂、黄泥、橡胶塞、木塞封堵孔口浓度超过规定时：停止工作，切断电源，撤出人员,上仰孔孔口管固结,压盖注浆法兰盘上安装注浆压盖之后进行注浆,酸性老空水,PH5时：施工人员注意自我安全保护孔口装置应涂敷防腐漆或沥青孔口装置使用铜制或不锈钢材料注意通知调度,观测注意事项,流量：不能用水表，多方法验证，体积法，水沟堰板，浮标法，电磁流量计压力表：抗震压力表，注意量程温度计：水银温度计，量程，要测气温兴隆庄放水,钻孔轨迹偏斜,左右偏斜少，一般垂直往下偏斜应根据地层适当增大仰角必要时采用定向钻进技

21、术是目前探放水中普遍问题,钻探事故处理,是专业技术塌孔：注浆，下套管掉钻：打捞公锥、打捞母锥夹钻：避免贪尺快进，使用外平钻杆，套钻打捞,注浆固管,下套管注浆时压力控制不好，易造成底鼓或片帮（兖州）固管时控制注浆压力司泵人员注意观察压力表泄压阀要正常泄压回压前不要打开阀门等密封系统（东山固管）检查注浆管路系统，不能有老化,高压水探放,存在问题：喷水、喷矸射钻、移位（东欢坨-230绕道）难退、难关脱管、突水目前探放水的难点，普遍难题，技术不过关，风险大,解决方法防喷装置：喷钻、喷水，要可退钻反压装置：现状：高压水探放作为课题，正在研究解决之中,探放水孔防喷装置示意图,探放水防喷逆止阀示意图,钻杆防

22、喷结构示意图,钻杆防喷结构示意图,一种新型钻杆防喷装置,本节小结,5 探放水工程事例,布尔台矿简介,神华神东公司，鄂尔多斯市伊金霍洛旗；开采侏罗系延安组3-1煤、5-1煤及6-1煤，设计产量2000万t/年；平硐开拓，皮带出煤，汽车运料；首采面3-1煤及5-1煤共2层，间距60m，工作面尺寸为300m6000m；开采受到的水害有顶板水、老空水、煤层水及底板水,水压1MPa。,探放水设计（节选）,顶板水：根据物探地面TEM探测结果布孔；老空水：根据3-1煤工作面巷道底板标高布孔，下层探放，帮距和超前距满足要求；煤层水：根据物探和巷道揭露情况布孔；底板水：根据物探地面TEM和井下直流电探测结果布孔

23、；,钻孔平面布置图,钻孔设计,角度分上仰孔、水平孔、下斜孔等；开孔146mm，开口孔深不等，孔口管108mm，长度6m，注浆法固管；耐压试验：压力2MPa；井下无线通讯电话；,孔口管及孔口安全装置,孔口安全装置：孔口管108mm、泄水测压三通（抗震压力表）、阀门100mm25Kg；,钻窝设计,1、利用工作面之间的联络巷和巷道（基建期间巷道有时不用）；2、1个钻窝布置多个钻孔；3、必要时在工作面扩帮做钻窝；4、钻窝尽量靠近临时水仓；5、钻孔水通过弹簧管引至水仓；,施工组织设计（节选）,施工组织机构：略施工设备：钻机ZDY1900S，泵BW60/250，搅拌机，自备施工工艺：岩心管开孔，注浆法固管

24、，回钻钻进，耐压试验2MPa后，73mmPDC复合片钻头钻进至终孔；安全技术措施：见下,MKD-5S 全液压钻机,BW-250 泥浆泵,安全技术措施（节选）,1、所有下井工作人员必须熟悉井下避灾路线，井下作业必须遵守矿方的有关安全规定；2、钻场附近必须通风良好，所有施工人员不得在盲巷内休息；3、钻孔孔口管的长度6m，孔口管固结后必须进行耐压试验，试验压力大于1.5MPa，试验合格方可进行下一道工序；4、探放顶板水须在孔口安装阀门并在其外安装三通式防喷装置，避免钻孔直接对人喷水，防喷装置喷口端必须安装阀门；5、钻场附近排水点必须具备100m3/h的排水能力；6、钻机必须固定牢靠，钻杆必须在阀门中

25、钻进，钻进钻杆不得磕碰损伤阀门影响其关闭能力；7、钻机钻进过程中施工人员严禁站立在钻杆正后方，防止钻孔内涌水顶钻；8、揭穿含水层提出钻具前，必须重新检查并加固有关设备及支护，并打开三通泄水，之后再提出钻具；9、若钻孔揭露顶板砂岩水水量大，应及时关闭孔口管阀门并向调度室汇报。,工程资料（部分）,所有钻孔孔口管固结记录表（含耐压试验）钻孔原始记录表简易水文观测表终孔水文观测表放水跟踪观测表水质分析表钻孔布置图,施工中问题及解决,1、设备搬运困难：路不通；等待2、排水不畅：基建，排水设施不到位，控制放水；过积水坑3、钻场破碎：注浆处理4、钻进遇锚索：换孔位重新钻；5、钻孔偏斜：增大仰角6、老空H2S气体逸出：汇报，加强通风，人在上风，继续放水,本节小结,谢 谢,中煤科工集团西安研究院 姬中奎，,错误不当之处，敬请批评指正,