一、施工概況:
(一)本次措施編制的任務來源、目的和任務
1、*****煤業(yè)有限公司*****工作面已經形成。根據(jù)地面三維地震勘探資料顯示,該工作面膠帶順槽南側發(fā)育有一陷落柱,為探明該陷落柱的位置、產狀及導水富水性情況,為將來*****工作面安全施工提供可靠的地質資料,現(xiàn)決定在*****膠帶順槽內對該陷落柱進行打鉆探測,特編制*****陷落柱鉆探施工安全技術措施。
(二)施工地點概況
1、******膠帶順槽走向長度1350米;掘進方位角67°08′52″,掘進斷面2700mm×4000mm,掘進方式為機掘,工作面四周煤層均未開采。
2、該順槽永久支護巷道頂部采用錨桿+金屬網(wǎng)+鋼筋托梁+錨索聯(lián)合支護,巷道幫部采用錨桿+金屬網(wǎng)+鋼筋托梁支護。本次鉆探施工采用巷幫施工,支護強度可以滿足施工需要。
3、*****陷落柱位于*****工作面外部,膠帶順槽中部南側,距離該順槽最近處有34米。因膠帶順槽中部段距離該陷落柱最近,且地勢平緩,排水方便,故選取該段為打鉆施工段。
(三)地質及水文地質情況
1、該工作面開采煤層為15#煤,厚度平均為1.8米,一般不含夾矸,局部含一層0.2米的夾矸;根據(jù)煤層底板等高線推算,打鉆方向煤層傾角平均為-9至-13°,平均為-11°。煤層老頂為K2灰?guī)r,裂隙發(fā)育,整體性好;直接頂為砂質泥巖,裂隙發(fā)育明顯,多處有離層;偽頂為粉砂巖,局部發(fā)育,硬度較大;底板為砂質泥巖和粉砂巖,砂狀泥質結構。
2、根據(jù)三維地震勘探報告,該陷落柱編號為*****,最近處距離該順槽34米,形狀近似橢圓形,發(fā)育于8煤、9煤、15上煤、15下煤;15上煤、15下煤中陷落柱長軸長153m,短軸長83m,面積11666㎡,不富水。
3、15號煤層主要受頂板K2灰?guī)r含水層影響,K2灰?guī)r裂隙較發(fā)育,屬于弱富水性含水層。掘進過程中局部頂板錨索出現(xiàn)了不同程度淋水,最大涌水量1.5m3/h。
二、陷落柱鉆探施工技術措施編制依據(jù)
1、《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦防治水規(guī)定》及井下探水技術規(guī)范
2、*****陷落柱鉆探施工設計
3、三維地震勘探和地面電法勘探資料所提供的建議、工作面鉆探施工的專項設計等相關附件、附圖等。
三、技術要求
(一)鉆孔設計
打鉆地點位于皮軌聯(lián)絡巷與膠帶順槽交叉點前后,共設計2個鉆場, 4個鉆孔,鉆孔在平面上呈扇行布置,設計2個鉆孔控制陷落柱南北邊界,其余2個控制陷落柱東西邊界。設計鉆孔參數(shù)見附表1.
表1:鉆探施工設計參數(shù)一覽表
鉆場 | 鉆孔編號 | 方位角 | 傾角 | 開孔位置 | 孔深(m) | 備注 |
1#鉆場 | P1 | 176° | -14° | P13測點西20.1米 | 143 | ? |
P2 | 158° | -13° | 150104皮順P13測點西20.1米 | 173 | ? |
2#鉆場 | P3 | 158° | -13° | 150104皮順P14測點西37米 | 174 | ? |
P4 | 126° | -7° | 150104皮順P14測點西37米 | 132 | ? |
合計 | 4個 | ? | ? | ? | 622 | ? |
(二)鉆孔技術要求
1、鉆孔結構:開孔孔徑φ113mm,終孔孔徑φ75mm。鉆孔鉆進10m后,下入φ108mm護孔管10m。
2、采用水泥漿對孔口管進行注漿加固,套管凝固時間不小于24h,掃孔深度應大于孔口管長度0.5-1m;透孔后對孔口管進行耐壓試驗,壓力要不小于3Mpa,耐壓時間不小于30min,孔口管周圍不漏水方可繼續(xù)鉆進。
3、試壓合格后,孔口安裝高壓閘閥和防噴裝置,選取φ75mm無芯鉆頭鉆進至設計孔深。
4、鉆孔開孔前,由地測測量人員利用測量儀器現(xiàn)場標定鉆孔開孔方位、傾角;鉆進過程中,隨時對鉆孔傾角進行核實,發(fā)現(xiàn)鉆孔偏移,及時對鉆孔傾角進行調整。
5、鉆進時給壓均勻,壓力不得忽大忽小,速度、壓力根據(jù)巖性合理選定。
6、根據(jù)鉆孔施工情況,每個鉆孔要填寫鉆探施工記錄表,內容包括打煤深度、出水量等,具體格式見附表2。
四、鉆孔施工
(一)作業(yè)前準備
1、施工設備
施工主要設備有ZDY3200S型全液壓坑道鉆機一臺、3ZB6/10-22型注漿泵一臺,配套φ75mm鉆桿180米,φ108mm套管100米,φ113mm/φ75mm無芯鉆頭等鉆具。起吊用3T倒鏈。鉆機具體技術性能參數(shù)見表3。
2、鉆機安裝及固定
①將作業(yè)現(xiàn)場清理平整,固定鉆機前先鋪設道木。
②將鉆機用倒鏈吊起,倒鏈懸掛于專用吊具上。鉆機起吊后平穩(wěn)放在道木之上,道木與鉆機之間要用8#雙股鉛絲捆綁牢固。
③將鉆機四角分別用液壓支柱垂直于巷道頂板打牢,如頂板不平用小塊木板墊平打牢,以防鉆機轉動過程中發(fā)生傾倒(支柱上端要用雙股鉛絲與頂板可承重處連接牢固);如果頂?shù)装逯g高度超過液壓柱垂直起降高度,在打鉆處打設4根地錨將鉆機固定牢固。
④操作司機將油管一端接到操作臺上,一端接到鉆機本體上,確認各油管連接無誤。
⑤井下電鉗工負責將鉆機電源等按完好標準接好。
⑥接通電源,啟動電機,觀察油泵是否正常運轉(應無異常聲響,操縱臺上的回油壓力表應有所指示),檢查各部件有無滲漏油。
⑦把供水膠管一端接到鉆機供水器上,一端接到靜壓水管三通上。
3、開鉆前準備工作
①檢查頂支護及點柱打設是否牢固,當確認安全可靠后,方能進行工作。
②檢查鉆機安裝是否平穩(wěn),防護裝置是否完好,各部件連接是否可靠,油管連接是否正確無誤。
③檢查各操縱手把是否靈活,定位是否準確可靠。?
④檢查鉆機各部分緊固件是否緊固,在潤滑部位加潤滑油脂。
⑤油箱內的液壓油要達到油位的規(guī)定位置。
⑥油箱上的截止閥要打開,否則不準啟動電機。
⑦卡盤、夾持器開閉要靈活,動作要可靠。
(二)施工工藝
1、鉆孔工藝
①鉆進時給壓均勻,壓力不得忽大忽小,速度壓力根據(jù)巖性合理選定。
②鉆頭優(yōu)選現(xiàn)代較先進的復合片鉆頭、孕鑲鉆頭等。
③每種規(guī)格要有3—5個鉆頭相互交替使用至任務完成,每次更換鉆頭前禁止出現(xiàn)錐形鉆孔段,換徑時必須有導向設施。
④套管壁后全段封注。
⑤下套管要嚴格把關,配合規(guī)范(管端界面平整,接箍絲扣根部界面完整清潔、無傷痕)。
⑥下套管連接頭必須綜合使用油漆、膠類和棉絲等,嚴防泄露。
⑦套管壁后注入高水固化膠結充填材料,凝固時間達到要求后,透孔至孔底,孔口安裝測壓系統(tǒng)(分水閥、壓力表、兩通、注水測壓閥、孔口法蘭盤等),孔口壓力要大于3Mpa。穩(wěn)壓時間超過30min,試驗周邊無卸漏水合格后方可換徑Φ75mm繼續(xù)鉆進至終孔。
⑧鉆至終孔層位時,出現(xiàn)涌水忽大忽小時,鉆具前后移動加旋轉至涌水量變化穩(wěn)定方可移鉆機。
2、鉆頭使用排序
①不管新舊鉆頭同等規(guī)格情況下,在使用前均要進行內外經尺寸丈量,并在鉆頭上標注清楚,排放順序按照尺寸大小依次擺放。
②使用排序標準首要外徑大,內徑小逐級依次論推。
③每起一趟鉆的鉆頭均要與排序的鉆頭尺寸進行詳細對比,確保質量安全及效率。
3、孔口管埋固
①孔口管埋設要符合設計要求,高水固化膠結充填材料充填要飽滿,透孔鉆進前要做壓水試驗,耐壓必須達到要求。
②固管高水固化膠結充填材料漿液采用水灰比為0.5:1.壓力須達到設計要求,確保固管時孔內漿液飽滿。
③按照設計要求,安裝好的孔口管與閘閥、防噴裝置、法蘭聯(lián)接相配套,以免造成井下突水事故,影響正常生產。
4、套管試耐壓
①凝固時間達要求,掃孔入底,鉆進0.5—1m,方可做耐壓試驗。
②安裝孔口套管法蘭盤和測壓裝置(包括測壓盤、安全三通或四通,分水閥門,壓力表,注水連接口)或用泥漿泵綜合觀測。
③要求快速連接插頭的U型卡必須規(guī)范使用。
④壓力表的測值標準使用,是大于壓力的2-3倍。
⑤與泥漿泵連接好后打開分水卸壓閥門,啟動泥漿泵最低檔位視水量穩(wěn)定時方可開始緩慢關小分水口的出水量。
⑥當分水量逐漸變小水壓逐步上升至2~3Mpa穩(wěn)定時,停止分水控制閥。
⑦在穩(wěn)定期間注意觀察鉆孔周邊有無滲透水現(xiàn)象。
⑧觀測泥漿泵供水池內水位下降穩(wěn)定情況。
⑨穩(wěn)定壓力時間不少于30min。
⑩套管未出現(xiàn)位移,無滲漏,周邊底板未出現(xiàn)新涌水點,無底鼓、幫鼓、冒頂現(xiàn)象,壓力穩(wěn)定,為合格。
5、孔口安全裝置
①套管固管耐壓試驗合格后,安裝閘閥,閘閥承壓能力1.5Mpa以上。
②閘閥上安裝防噴設施,嚴防發(fā)生鉆孔突水事故沖垮鉆場及巷道。
③防噴密封環(huán)狀間隙嚴禁過大。
(三)鉆機操作過程
1、下鉆前
①調試好鉆頭、套管、異徑接頭、絲扣公差配合易緊不易松,扣頭倒角符合要求。界面平整,無傷痕,并且丈量準長度。
②重復使用時,注意套管、鉆頭整體情況。發(fā)現(xiàn)磨損嚴重、有裂痕的禁用。
③查看墊叉、夾具,如間隙配合過大,磨損嚴重,要及時更換。
④丈量準所有鉆具的長度、根數(shù)。
⑤所有鉆具必須要進行全方位檢查,均符合施工要求,方可使用。
2、下鉆時
①從回轉器后端插入一根鉆桿,穿過卡盤,通過下鉆、給進功能手使鉆桿進入夾持器,在夾持器前方人工擰緊鉆頭。
②在鉆桿的后方人工擰上供水器,接通水管,準備鉆進。
③先回轉,然后通過下鉆、給進起撥操作手把,靠回轉器的往復移動將鉆桿送入孔內,待鉆桿尾部接近回轉器主軸后端時停止送入。
④根據(jù)現(xiàn)場具體情況調整回轉速度進行加壓或減壓鉆進。
⑤一根鉆桿終了時,減小孔底壓力,先停給進,后?;剞D,并關閉鉆機電源開關,停止供水,人工卸下供水器。
⑥從回轉器后端插入第二根鉆桿,人工對上絲扣,供水器開水,通過下鉆、起撥操作手把后退回轉器,(重復③、④、⑤)以后依次重復循環(huán),直到送完規(guī)定數(shù)量的鉆桿。
⑦鉆孔完成后,停下鉆機,并停電,供水沖洗鉆孔,待返水變清為止。
⑧卸鉆桿時,將鉆機開關停電,停止供水,卸下供水器。啟動鉆機,通過起鉆、給進起撥操作手把,拉出鉆桿,待欲卸的接頭露出夾持器250mm~300mm時停止,馬達反轉擰開鉆桿即可。
⑨人工取下已卸開的鉆桿,(重復⑧),拉出下一根鉆桿。如此循環(huán)往復,直到撥出孔內全部鉆桿。
⑩卸鉆桿時,跟班隊干和班組長要清點鉆桿數(shù)目,并記錄在冊。