綜合防治水技術(shù)的思索與應用
時間:2022-08-15 11:06:00
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朝川礦一井所采己16-17煤層,為一北低南高單斜構(gòu)造,采煤工作面沿走向平行布置,普遍采用沿空送巷掘進技術(shù)。己16-17-21090上跨面位于一井一水平己一采區(qū)二水平暗主、副斜井以東,第五勘探線以西,在己16-17-21050工作面以北,己16-17-21090工作面以南。工作面處于-147標高至-228標高之間,設計儲量27.1萬噸。該上跨面設計從己16-17-21090風巷F20點處沿風巷方位向東施工67m,以方位176o施工上跨面切眼107m,然后以方位264o施工420m(與己16-17-21050機巷凈間距5m),變向以方位296o施工209m與己16-17-21090風巷F9點東36m處貫通。該面北部與其相鄰的己16-17-21050工作面于2007年5月開始回采,在掘進和回采期間底板均有滲水現(xiàn)象,特別是回采頂板垮落后頂板砂巖水和上部采空區(qū)積水將匯聚到該面最低位置,且該面下部有一個回采時的環(huán)形水倉。根據(jù)相關資料分析,上跨面以北全部為采空積水區(qū)。嚴重威脅上跨面掘進期間安全。己16-17-21090上跨面施工期間采用綜合防治水技術(shù),保證了的掘進安全快速掘進及基本解除了上跨面回采水害威脅,為采掘正常接替贏得了寶貴時間。為今后朝川礦一井在老空區(qū)周圍的安全掘進提供了方法,為深部厚煤層采面合理設計和安全掘進提供了可靠的依據(jù)、積累了寶貴的經(jīng)驗。
1工程概況
朝川礦一井己16-17-21090工作面附近簡略地質(zhì)情況為:巷道位于己16-17煤層中,煤層底板距L2灰?guī)r約為10m、距寒灰約為50m。L2灰?guī)r平均厚度約為12m。地層總體傾向約為345°、傾角約為20°。煤層底板石炭系巖溶水和己16-17-21090工作面采掘造成的老空積水區(qū)是此次探水的重要疑點。為防止地板承壓水和己16-17-21050工作面老空對己16-17-21090工作面施工造成威脅,確保施工期間的安全,依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》和《煤礦防治水工作條例》的規(guī)定,必須在解除水患威脅后方可正常掘進的原則。
2綜合防治水技術(shù)
2.1方案設計:
2.1.1瞬變電磁勘探確定異常區(qū)域查明一井21090工作面掘進頭前方及掘進頭附近100米范圍內(nèi)是否存在底板承壓的威脅。
2.1.2鉆探求證落實在物探的基礎上確定的低阻區(qū)(可能有水區(qū))進行鉆探核實排查,使可能有的水體及水體的一切特性和區(qū)域得到肯定。
2.1.3短探短掘在過勘探區(qū)后,掘進過程中采取的防治水措施
2.2概述變電磁法既物探是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場,在一次脈沖磁場間歇期間利用線圈或接地電極觀測地下介質(zhì)中引起的二次感應渦流場,從而探測介質(zhì)電阻率的一種方法。根據(jù)瞬變電磁勘探視電阻率斷面圖,觀測地層相對高、低阻電性分布情況,結(jié)合區(qū)域水文地質(zhì)資料,判斷探測范圍內(nèi)巖層的賦、導水性及其分布情況等。但是瞬變電磁勘探盲區(qū)約為15m。以視電阻率值小于2的區(qū)域為相對低阻異常區(qū)。物探時探測現(xiàn)場附近金屬物較多,對物探結(jié)果存在一定影響。鉆探是利用煤安型鉆機向巖體和水體有效實地鉆探的一種方法。目的性比較強,效果比較明顯,且容易控制是一種比較經(jīng)濟有效實地鉆探的一種方法。但比較盲目。必須確定方向和坡度。局限性較大。如果將物探,鉆探結(jié)合起來物探結(jié)論,對不確定區(qū)域又進行了實地鉆探,彌補了物探的盲區(qū)和不確定區(qū)域的排查又發(fā)揮鉆探目的性比較強,效果比較明顯其特點,確實的做到物探和鉆探的優(yōu)勢互補合理準確利用的原則。
2.3探放水位置己16-17-21090上跨工作面施工到低阻異常區(qū)20m時停止施工,沿現(xiàn)有巷道做探放水硐室并在適當位置開掘一容量不小于50m3的水倉。
2.4鉆孔設計己16-17-21090上跨工作面在巷道的迎頭探放水硐室內(nèi)以低阻區(qū)方位布置鉆孔二組一次打透低阻區(qū)或超過5-10米為原則,每組三個孔,其中1-1#孔為主孔,終孔垂距1.5m,設計孔深50m,壓力0.4Mpa,終孔直徑φ56mm,并根據(jù)鉆孔揭露情況,后期將鉆孔涮大增加放水量,放水采用可控制放水。預計單孔無控制最大放水量11.85m3/h,平均放水量5.33m3/h,其中己16-17-21090上跨風巷水倉100m3,基本解除積水區(qū)對己16-17-21050機巷的威脅。但在實際探放水工作中己16-17-21090上跨風巷均受到50機巷老空水的威脅。通過探放水后,基本解除已16-17-21090工作面機巷施工期間的水害威脅。但在具體施工過程中,還應堅持短探短掘的原則預防殘余積水對施工安全的威脅。
2.5單孔設計
①各孔均布置在己16-17煤層中,開孔孔徑選用φ110mm的鉆頭鉆進,鉆進6.2m時,停止鉆進下入φ89mm套管6m,進行注漿固管。
②下套管時要逐節(jié)緩慢推進孔內(nèi),最后一節(jié)纏上干海帶,最外層纏上干布,捆扎好,小心推入孔內(nèi)。
③孔口管全部推進后,孔口管至海帶段用水泥砂漿全部充填,并預留一通氣孔。
④孔口處水泥漿凝固后,開始注漿,注漿壓力不小于0.05Mpa,凝固48小時后,用φ56mm鉆頭掃孔,掃孔深度不少于6.2m,鉆孔掃至預定位置時,在孔口管上加裝閘閥、防噴裝置、壓力表,進行試壓,試壓壓力不小于0.05Mpa,穩(wěn)定試壓時間不少于30分鐘,必須達到鉆孔及鉆場周圍無出水,無滲漏,否則重新注漿,直至合格。
3施工技術(shù)要求
3.1鉆場施工風巷施工至距原己16-17-21090工作面水倉50m間根據(jù)現(xiàn)場煤層完好情況是否符合探放水要求,確定具體探放水位置及參數(shù)。探放水鉆場必須保證鉆孔施工方向煤壁完好無空頂、空幫現(xiàn)象,硐室和巷道迎頭用木柱板皮加固,探放水鉆場巷道迎頭后退10m范圍內(nèi)對兩幫也同時進行加固。
3.2鉆孔施工
3.2.2施工人員必須熟悉本次鉆探任務,嚴格按《煤礦安全規(guī)程》、《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》和《煤礦防治水工作條例》及安全技術(shù)措施施工。
3.2.2探放水前在距探放水位置近且最底處的適當位置,開掘容量不小于50m3的水倉,配備排水能力不小于50m3/h的水泵兩臺,及相應的排水設備和排水管路,探放水前必須對防排水系統(tǒng)進行試運轉(zhuǎn),探放水期間確保排水設備完好正常使用。
3.2.3施工人員必須嚴格按設計要求施工,未經(jīng)批準不得擅自改變原設計。
3.2.4探放水鉆孔必須布置在煤壁完整可靠的位置,并根據(jù)鉆機性能盡可能將鉆孔靠巷道下部布置,以增加鉆孔距采空區(qū)之間煤壁厚度,探放水前必須加固鉆場周圍的巷道和排水泵窩,及時清理巷道內(nèi)的浮渣。防止發(fā)生鉆孔和排水系統(tǒng)漏水,形成煤水混合體,威脅鉆場施工人員安全。
3.2.5掃孔試壓及開鉆前必須確認排水管路完善,排水設備運轉(zhuǎn)可靠。經(jīng)礦有關部門進行聯(lián)合驗收。確保不對鉆場及鉆場以外的任何區(qū)域構(gòu)成水害威脅后,方可進行探放水。
3.2.6為保證本次探放水的順利進行,施工單位必須認真編寫施工組織設計和安全技術(shù)措施,并認真貫徹執(zhí)行。讓所有參加本次探放水的所有人員認真學習安全技術(shù)措施,明確探放水各項安全技術(shù)要求。使所有參加施工人員熟悉避災路線。
3.2.7加強與相關科室的業(yè)務技術(shù)聯(lián)系,每次施工鉆孔前根據(jù)工程揭露情況,由測量人員現(xiàn)場實測計算各項數(shù)據(jù),對設計參數(shù)進行調(diào)整,根據(jù)計算結(jié)果現(xiàn)場標定鉆孔傾角及方位,施工過程中如遇異常情況及時停止鉆進采取措施。
3.2.8每次開鉆前,必須對閘閥、防噴等孔口裝置進行檢查,確認合格后方可鉆進。
3.2.9鉆進施工中要設專人作好技術(shù)資料的收集記錄工作,并隨時觀察鉆孔有無異?,F(xiàn)象,防排水設備是否完好。確保鉆透采空積水區(qū)出水時能實現(xiàn)有控制放水,鉆透采空積水區(qū)必須在8點班進行。
3.2.10探放水期間必須制訂防有害氣體溢出的安全技術(shù)措施和現(xiàn)場管理辦法并按要求嚴格執(zhí)行。
3.2.11安裝防排水設備時要充分考慮風流方向?qū)Ψ琅潘O備的影響,確保安全施工。
4防治水安全技術(shù)措施
4.1在過勘探探水位置后,必須先探后掘(短探短掘),探5m掘一米,由上向下每隔3m打一組探眼,勘探孔位置處每1m打一組探眼,(探眼位置為上、中、下呈扇形布置),每組3個,眼深5m,以解除50采面水倉對工作面的威脅。
4.2施工中一旦發(fā)現(xiàn)有透水預兆時,必須停止作業(yè),查出原因采取有效措施進行處理,防止事故擴大,同時要通知受威脅地點人員撤退,并報告調(diào)度室。透水預兆有掛紅、掛汗、空氣變冷,出現(xiàn)霧氣、水叫、頂板淋水加大、頂板來壓、有臭味等。
4.3做好排水工作,在機巷水倉安設水泵和排水管路,保證足夠的排水能力。要求水泵一臺工作,一臺備用。鋪設一趟直徑為4寸的排水管路。
5預防瓦斯安全技術(shù)措施
5.1瓦斯檢查員每班對氣體檢查次數(shù)不少于2次,還必須在勘探孔處掛瓦斯牌板,檢查后必須認真填寫,發(fā)現(xiàn)異常時必須及時向跟班工長和調(diào)度室匯報,采取措施進行處理。
5.2工作面回風流中瓦斯?jié)舛瘸^0.8%或二氧化碳濃度超過0.8%時,必須停止工作,撤出人員,采取措施進行處理。
5.3工作面風流中瓦斯?jié)舛冗_到0.8%時,必須停止用電鉆打眼;爆破地點附近20m以內(nèi)風流中瓦斯?jié)舛冗_到0.8%時,嚴禁爆破。每次爆破必須嚴格執(zhí)行一炮三檢和三人連鎖爆破制度。
5.4勘探孔處體積大于0.5m3的空間內(nèi)積聚的瓦斯?jié)舛冗_到0.8%時,附近20m內(nèi)必須停止工作,撤出人員進行處理。
5.5跟班工長必須在水倉處懸掛瓦斯便攜儀,掛便攜位置:距頂不大于0.3m,距幫不小于0.2m,隨時檢查該處的瓦斯?jié)舛惹闆r,發(fā)現(xiàn)問題及時處理。
6頂板管理安全技術(shù)措施
①機巷鉆探期間各項施工技術(shù)要求必須符合規(guī)程要求。
②過勘探孔段及上下兩側(cè)各打臺棚。
③工作面杜絕空幫空頂現(xiàn)象,出現(xiàn)空幫空頂現(xiàn)象時,用坑木背實或絞架抓幫接頂,采煤后及時封閉煤幫。
④支柱不迎山等現(xiàn)象。
⑤嚴格控制頂板。
⑥跟班工長、班組長、驗收員必須把該處作為管理重點,確保時刻有人現(xiàn)場把關。
7結(jié)束語
己16-17-21090上跨工作面綜合防治水技術(shù)增大安全的砝碼、節(jié)約了人力,物力的投入。成果顯著。確保己16-17-21090上跨工作面的安全生產(chǎn)。節(jié)約了時間,有目的、有計劃的進行探放水,是己16-17-21090上跨工作面順利掘進作出來巨大貢獻。
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