探放水钻孔设计

泸县雨坛镇铁丁山煤矿

探放水钻孔设计

探水钻孔的布置

1．超前距

探

放

水

钻

孔

设

计

泸县雨坛镇铁丁山煤矿

（一）探放水的主要参数

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探水时从探水线开始向前方打钻孔，一次打透积水情况少见，常是探水－掘时－再探水－再掘进，循环进行。而探水钻孔终孔位置应始终超前掘进工作面一段距离，该距离称超前距）。

2允许掘时距离

经探水证实无水害威胁，可以安全掘进的长度称允许掘进距离。

3．帮距

帮距是指使巷道两帮与可能存在的老窑积水之间保持一定的安全距离，即呈扇布置的最外侧探水孔所制的范围与巷道帮的距离。其值应与超前距相同，超前距一般采用20m在薄煤层中可缩短，但不得小于8m，也可用下式计算：

式中 a――超前距，m；

A――安全系数，一般取2～5；

L――巷道跨度（宽或高取大值），m；

P――水头压力，MPa；

Kp――煤的抗张强度，MPa。

4．钻孔密度（孔间距）

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它指允许掘进距离终点横剖面上探水钻孔之间的间距，不超过3m，以免漏掉老窑巷道。

（二）探放水孔布置方式

探水钻孔的布置方式和巷道类型、煤层厚度与产状有关，情况不同时，布置方式也有所不同。总的说来，探水钻孔的布置从平面上看，主要有扇形和半扇形两种。

1．扇形布置

巷道处于三面受水威胁的地区，进行搜索性探放老窑水，其探水钻孔多按扇形布置，探水钻孔之间的平面夹角，一般在70～150，使巷道前进方向及左右两侧需要保护的煤层空间均有钻孔控。

2．半扇形布置

对于积水肯定在巷道一侧的探水地区，探水钻孔可呈半扇形布置。半扇形的钻孔向巷道一侧撒开，使巷道一侧需要保护范围内的煤层空间有钻孔控制。

（三）探水与掘进的配合

1．双巷掘进交叉探水

因积水区在上方，上山巷道三面受水威胁，一般应双巷掘进。其中一条适当超前探水、泄水，另一条随后，用来安全撤人。双巷之间每隔30m～50m掘一联络巷，并设挡水半

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墙，以便在其中一条上山出水时，水不会窜到另一条上山中去。

2．双巷掘进单巷超前探水

在倾斜煤层中进平巷时，一般是用上方巷道超前探水，探水钻孔布置成扇形，下方巷道为泄水巷，两巷之间每隔30m～50m掘一联络巷。

3．平巷与上山配合探水

在煤层内，准备回采工作面时，平巷（上风道）应先探水，掘到位置后，然后再施工开切眼，这样既减少开切眼掘进危险性，又减少开切眼掘进时的探水工作量。

4．隔离式探水

在水量大、水压强、煤层松软和节理发育的情况下，直接探水很不安全，需要采取隔离式探水，如开掘石门时，在石门中预先探放水或在巷道迎头砌隔水墙，在墙外探水。此外当相邻煤层间距大于20m时，还可采用隔层打孔的方法，探放另一煤层的老窑水。

探放老空水钻孔，应按巷道的设计方向在其水平面和竖直面内呈扇形布置；钻孔应成组布设，其孔数视超前距和帮距而定。

竖直扇形面内钻孔间的终孔垂距不得超过1.5m。

水平扇形面内各组钻孔间的终孔水平距离不得大于3m。

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探水钻孔的最小超前距或帮距一般不得小于10～20m。

一般倾斜煤层平巷的探放水孔，应呈半扇面形布置在巷道正前和上帮。倾斜煤层上山巷道探放水孔，呈扇面形布置在巷道的前方。

探放断层水及底板岩溶水的钻孔，必须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。

探放水钻孔除兼做堵水或疏水用外，终孔孔径一般不得大于58mm。

巷道接近可能导水的老钻孔探水线时，应向老钻孔布设扇形探水钻孔。对水压大于1MPa的断层水、陷落柱水或强含水层水，不宜沿煤层布置探放水钻孔。必要时按《煤矿防治水工作条例》第17条五、六两款的规定执行。

探放水钻孔的布设必须遵循以下原则：

探老窑水。探水钻孔应成组布设，并在平面(如煤层厚大于3m，还要考虑立面)图上呈扇形。钻孔终孔位置一般可考虑满足平距3m为准，厚煤层内各孔终孔的垂距不得超过1.5m。

探放断层及底板岩溶水的钻孔，必须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。

探水钻孔除兼作注浆堵水孔或疏水用孔外，终孔孔径一般不得大于58mm。

探水钻孔超前距离和止水管长度应符合以下要求：

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1、探放小窑老窑积水和本矿老空区积水的超前钻孔，其超前距规定如下：

水平巷道

①厚煤层及中厚煤层中掘进时，探水钻孔超前距为15—20m；

②薄煤层中掘进时，探水钻孔超前距为10—15m；

③岩石中掘进时，探水钻孔超前距为10m；

防探老空水

（一）查明有无漏填、错填的积水老硐、老塘和废弃井巷。在采掘工程平面图上标明积水区及其最洼点的具体位置和积水外缘标高，并外推60米用红线圈出积水老空区的警戒线。

（二）以平面图、剖面图确切反映积水区与采掘工作面的空间关系。对于缓倾斜、近水平复煤层或厚煤层分层回采的上覆采空区，应绘制小等高距的采空区底板等深线图，以表明积水区的构造和形状，要分析其主要的充水因素，预计可能的积水量和动水量。

（三）掘进工作面进入积水警戒线后，必须超前探放水，并在距积水实际边界20米处停止掘进，进行打钻放水，在确证积水已被基本放净后，才允许继续掘进。

（四）探放水钻孔必须具有孔口控水装置。探放大范围老空水或工作面上方的老硐水时，应预计各放水孔的最大放水量，以供生产部门合理组织排、放水使用。

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（五）探水或接近老空积水地区掘进前或排放被淹井巷的积水前，安监部门必须制定防止瓦斯和其他有害气体溢出伤人的专门措施。

防探底板水

（一）当煤层底板以下赋存高水压岩溶或裂隙含水层(组) 时，必须预防底板突水或岩溶泥石流涌出。采掘前，必须具备勘探或补充勘探资料，水文地质条件要基本清楚。

（二）全面整理已有勘探、生产资料、分析研究含水层(组)的含水性特征和已采掘区的突水规律，并在采掘地质说明书中，对可能发生的水害及预防措施提出建议。

（三）编制隔水层或相对隔水层等厚线图(包括水文地质实际材料)。

（四）预测有突水可能的危险区。

（五）预计最大涌水量，并采取相应扩大排水措施。

（六）底板隔水层厚度达不到安全开采要求时，原则上必须进行疏水降压开采。有条件时，也可采取在加强排水能力前提下的分区隔离开采。

（七）在可能有岩溶泥石流突出的地段采掘时，应加强前兆观察和探放，如有异常，应及时采取有效措施。

防探断层水

（一）应核准(包括补钻探明)断层产状、位置，分析断层带的富(导)水性，并在平面图、

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剖面图上确定断层与采掘工作面的空间几何关系。

（二）井巷通过导水或可能导水断层前，必须超前探水。探水线(探水起点)至断层交面线的最小距离不得小于20米，水压大于20公斤力时应按比例增大

（三）当井巷通过含(导)水断层时，要严防来压冒顶突水或迟到突水(突泥砂)，并及时建议采掘部门采取相应的防水措施，如加强支护、砌、注浆封闭等。

（四）对与强含水层连通的导水断层，必须按规定留设防隔水煤柱。采掘工作面接近断层煤柱前，要复查煤柱的可靠性。断层防隔水煤柱的留设方法，参见《矿井水文地质规程》附录八。

开拓下山防探水

（一）下山开拓前必须充分调查、分析研究下山所在地质构造和含水层的富水性，绘制开拓下山地段的预想水文地质剖面图。

（二）下山顶、底板存在高压富含水层或充水构造带时，应在开拓之前沿下山轴线一侧，进行专门的水文地质勘探工作，查清含水层或充水构造的富水性及下山可能承受的水压，并保留一定数量的勘探钻孔，进行动态观测。

（三）预计下山的最大涌水量。

（四）在揭穿下山前方富含水层或强充水构造带时，应采取安全技术措施，如：疏放降压、预注浆等。

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（五）掘下山前，应对其上或能发生的积水进行调查，防止上方积水由于人为和自然的原因，导入下山造成伤亡事故的发生。

防冲积层(松散层)水

（一）当含可采层的煤系岩层露头被冲积层特别是被厚冲积层覆盖时，对第一开采水平以上受采动影响范围内的冲积层的层次、层厚、含水量和隔水层的岩性特征，水位、水量、水质等情况，都要基本清楚，否则应进行补充勘探加以查明。

（二）在冲积层底部无富含水层的情况下，可按《矿井水文地质规程》附录八的方法留设风化带防隔水煤(岩)柱。在冲积层底部有富含水层时，必须按水体下采煤有关要求解决。

（三）在生产过程中，当发现煤系露头风化带深度或上覆冲积层厚度变动较大，需要提高或降低开采上限，缩小或扩大风化带防隔水煤(岩)柱时，都要按规定报批。

防钻孔水

（一）为防止钻孔突出，年初对本年度采掘范围内所有穿越煤层顶，底板富含水层的钻孔，核查其封孔报告书或封孔资料，分析判定封孔质量。

（二）对查出的封闭不良的钻孔，要建立台帐，并根据不同情况，在与采掘工作面相遇前，分别采取扫封孔、井下探水、留设隔水煤柱等措施。

走向长壁工作面防探顶板水

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回采工作面顶板导水裂隙带范围内分布有含水层时，应做到以下各点：

（一）采前要查明充水因素，提出防探顶板水的措施意见，并预计涌水量。

（二）应特别注重提前做好下列地段或部位的探放水工作。

l、新井、新水平、新彩区的首采工作面。

2、充水断层或向斜、背斜的扭曲部位。

3、地表水、老塘水、老硐水、老窑水对回采有可能充水的地段。

钻机选型

探放水选用先进的MK—4型液压全自动钻机。

隔水煤柱选择

根据《煤矿安全规程》、《煤矿防治水工作条例》及有关探放水的规定，同时依据探放水经验，留设20m隔水煤柱。

钻窝及泵窝的布置

在工作面24 m时停掘，靠上帮，垂直布置一钻窝，长4 m，宽4 m，高2.2 m，全锚网加锚索支护，并套上金属梯形棚子。

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在下帮布置2 个泵窝，要求长3m，宽3 m，高2 m，泵窝底部低于巷道底板2.0 m，实施全锚网支护。

钻孔布置

在钻窝迎头共设计放水孔3个，见图1，其中1号孔居中并垂直于工作面巷，2号、3号孔扇形分列在两边，均与1号孔呈25°夹角，钻孔开孔高度1m，终孔位置为工作面巷顶板以下0.4m处，3孔倾角以实测标高计算后确定。

如果前两个放水孔已达到放水目的，第3个孔不再施工。

钻孔结构

三个钻孔结构相同见图2，设计钻窝前煤柱20m，下Φ110 mm的套管10m，前方钻孔Φ56mm。套管外端接4吋阀门，再接孔口密封装置（防喷装置）以保证有控制放水。

放水钻孔堵孔严重，达不到放水效果时，需要在原套管内下第二层Φ73mm套管，套管长22 m，一直下至采空区内，如图3所示。

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图2 钻孔结构及孔口装置示意图

图3 双套管结构示意图

探水施工

（1）开孔。开孔前要重新标定钻机定轴方位和倾角，然后用Φ42mm钻杆，接Φ130mm钻头开孔。钻进至10.3m时停钻，准备下套管。

（2）注浆固套管。将Φ110mm长10m套管前方接Φ110mm锯齿钻头，边回转边下

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入孔内，在下入最后3m套管时要缠上海带，在制浆容器内制好水泥浆，要求水泥浆的水灰比为1：1.2，容重1.6t/m3，然后用注浆泵将水泥浆压入套管内，当水泥浆由套管外环间隙返浆到孔口时，停止注浆，用碎布，捣实。停1h后再补注1次。

（3）测压。固管水泥养护24h后，用Φ89mm钻头将套管内水泥柱扫清，套管外口接测压装置测水压，直到套管内水压达到0.5MPa时停止测压。

如测压时压力值未到0.5MPa而套管外即漏水，需采取注浆加固补救措施。

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