陷落柱钻探施工安全技术措施

1********煤业有限公司*******胶带顺槽****陷落柱钻探施工安全技术措施一、施工概况：（一）本次措施编制的任务来源、目的和任务1、*****煤业有限公司*****工作面已经形成。根据地面三维地震勘探资料显示，该工作面胶带顺槽南侧发育有一陷落柱，为探明该陷落柱的位置、产状及导水富水性情况，为将来*****工作面安全施工提供可靠的地质资料，现决定在*****胶带顺槽内对该陷落柱进行打钻探测，特编制*****陷落柱钻探施工安全技术措施。（二）施工地点概况1、******胶带顺槽走向长度1350米；掘进方位角67°08′52″，掘进断面2700mm×4000mm，掘进方式为机掘，工作面四周煤层均未开采。2、该顺槽永久支护巷道顶部采用锚杆+金属网+钢筋托梁+锚索联合支护，巷道帮部采用锚杆+金属网+钢筋托梁支护。本次钻探施工采用巷帮施工，支护强度可以满足施工需要。3、*****陷落柱位于*****工作面外部，胶带顺槽中部南侧，距离该顺槽最近处有34米。因胶带顺槽中部段距离该陷落柱最近，且地势平缓，排水方便，故选取该段为打钻施工段。（三）地质及水文地质情况1、该工作面开采煤层为15#煤，厚度平均为1.8米，一般不含夹矸，局部含一层0.2米的夹矸；根据煤层底板等高线推算，打钻方向煤层倾角平均为-9至-13°，平均为-11°。煤层老顶为K2灰岩，裂隙发育，整体性好；直接顶为砂质泥岩，裂隙发育明显，多处有离层；伪顶为粉砂岩，局部发育，硬度较大；底板为砂质泥岩和粉砂岩，砂状泥质结构。22、根据三维地震勘探报告，该陷落柱编号为*****，最近处距离该顺槽34米，形状近似椭圆形，发育于8煤、9煤、15上煤、15下煤；15上煤、15下煤中陷落柱长轴长153m，短轴长83m，面积11666㎡，不富水。3、15号煤层主要受顶板K2灰岩含水层影响，K2灰岩裂隙较发育,属于弱富水性含水层。掘进过程中局部顶板锚索出现了不同程度淋水，最大涌水量1.5m³/h。二、陷落柱钻探施工技术措施编制依据1、《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》及井下探水技术规范2、*****陷落柱钻探施工设计3、三维地震勘探和地面电法勘探资料所提供的建议、工作面钻探施工的专项设计等相关附件、附图等。三、技术要求（一）钻孔设计打钻地点位于皮轨联络巷与胶带顺槽交叉点前后，共设计2个钻场，4个钻孔，钻孔在平面上呈扇行布置，设计2个钻孔控制陷落柱南北边界，其余2个控制陷落柱东西边界。设计钻孔参数见附表1.表1：钻探施工设计参数一览表钻场钻孔编号方位角倾角开孔位置孔深(m)备注1#钻场P1176°-14°P13测点西20.1米143P2158°-13°150104皮顺P13测点西20.1米1732#钻场P3158°-13°150104皮顺P14测点西37米174P4126°-7°150104皮顺P14测点西37米132合计4个6223（二）钻孔技术要求1、钻孔结构：开孔孔径φ113mm，终孔孔径φ75mm。钻孔钻进10m后，下入φ108mm护孔管10m。2、采用水泥浆对孔口管进行注浆加固，套管凝固时间不小于24h，扫孔深度应大于孔口管长度0.5-1m；透孔后对孔口管进行耐压试验，压力要不小于3Mpa，耐压时间不小于30min，孔口管周围不漏水方可继续钻进。3、试压合格后，孔口安装高压闸阀和防喷装置，选取φ75mm无芯钻头钻进至设计孔深。4、钻孔开孔前，由地测测量人员利用测量仪器现场标定钻孔开孔方位、倾角；钻进过程中，随时对钻孔倾角进行核实，发现钻孔偏移，及时对钻孔倾角进行调整。5、钻进时给压均匀，压力不得忽大忽小，速度、压力根据岩性合理选定。6、根据钻孔施工情况，每个钻孔要填写钻探施工记录表，内容包括打煤深度、出水量等，具体格式见附表2。四、钻孔施工（一）作业前准备1、施工设备施工主要设备有ZDY3200S型全液压坑道钻机一台、3ZB6/10-22型注浆泵一台，配套φ75mm钻杆180米，φ108mm套管100米，φ113mm/φ75mm无芯钻头等钻具。起吊用3T倒链。钻机具体技术性能参数见表3。2、钻机安装及固定①将作业现场清理平整，固定钻机前先铺设道木。4②将钻机用倒链吊起，倒链悬挂于专用吊具上。钻机起吊后平稳放在道木之上，道木与钻机之间要用8#双股铅丝捆绑牢固。③将钻机四角分别用液压支柱垂直于巷道顶板打牢，如顶板不平用小块木板垫平打牢，以防钻机转动过程中发生倾倒（支柱上端要用双股铅丝与顶板可承重处连接牢固）；如果顶底板之间高度超过液压柱垂直起降高度，在打钻处打设4根地锚将钻机固定牢固。④操作司机将油管一端接到操作台上，一端接到钻机本体上，确认各油管连接无误。⑤井下电钳工负责将钻机电源等按完好标准接好。⑥接通电源，启动电机，观察油泵是否正常运转（应无异常声响，操纵台上的回油压力表应有所指示），检查各部件有无渗漏油。⑦把供水胶管一端接到钻机供水器上，一端接到静压水管三通上。3、开钻前准备工作①检查顶支护及点柱打设是否牢固，当确认安全可靠后，方能进行工作。②检查钻机安装是否平稳，防护装置是否完好，各部件连接是否可靠，油管连接是否正确无误。③检查各操纵手把是否灵活，定位是否准确可靠。④检查钻机各部分紧固件是否紧固，在润滑部位加润滑油脂。⑤油箱内的液压油要达到油位的规定位置。⑥油箱上的截止阀要打开，否则不准启动电机。⑦卡盘、夹持器开闭要灵活，动作要可靠。（二）施工工艺1、钻孔工艺①钻进时给压均匀，压力不得忽大忽小，速度压力根据岩性合理选5定。②钻头优选现代较先进的复合片钻头、孕镶钻头等。③每种规格要有3—5个钻头相互交替使用至任务完成，每次更换钻头前禁止出现锥形钻孔段，换径时必须有导向设施。④套管壁后全段封注。⑤下套管要严格把关，配合规范（管端界面平整，接箍丝扣根部界面完整清洁、无伤痕）。⑥下套管连接头必须综合使用油漆、胶类和棉丝等，严防泄露。⑦套管壁后注入高水固化胶结充填材料，凝固时间达到要求后，透孔至孔底，孔口安装测压系统（分水阀、压力表、两通、注水测压阀、孔口法兰盘等），孔口压力要大于3Mpa。稳压时间超过30min，试验周边无卸漏水合格后方可换径Φ75mm继续钻进至终孔。⑧钻至终孔层位时，出现涌水忽大忽小时，钻具前后移动加旋转至涌水量变化稳定方可移钻机。2、钻头使用排序①不管新旧钻头同等规格情况下，在使用前均要进行内外经尺寸丈量，并在钻头上标注清楚，排放顺序按照尺寸大小依次摆放。②使用排序标准首要外径大，内径小逐级依次论推。③每起一趟钻的钻头均要与排序的钻头尺寸进行详细对比，确保质量安全及效率。3、孔口管埋固①孔口管埋设要符合设计要求，高水固化胶结充填材料充填要饱满，透孔钻进前要做压水试验，耐压必须达到要求。②固管高水固化胶结充填材料浆液采用水灰比为0.5：1.压力须达到设计要求，确保固管时孔内浆液饱满。6③按照设计要求，安装好的孔口管与闸阀、防喷装置、法兰联接相配套，以免造成井下突水事故，影响正常生产。4、套管试耐压①凝固时间达要求，扫孔入底，钻进0.5—1m，方可做耐压试验。②安装孔口套管法兰盘和测压装置（包括测压盘、安全三通或四通，分水阀门，压力表，注水连接口）或用泥浆泵综合观测。③要求快速连接插头的U型卡必须规范使用。④压力表的测值标准使用，是大于压力的2-3倍。⑤与泥浆泵连接好后打开分水卸压阀门，启动泥浆泵最低档位视水量稳定时方可开始缓慢关小分水口的出水量。⑥当分水量逐渐变小水压逐步上升至2～3Mpa稳定时，停止分水控制阀。⑦在稳定期间注意观察钻孔周边有无渗透水现象。⑧观测泥浆泵供水池内水位下降稳定情况。⑨稳定压力时间不少于30min。⑩套管未出现位移，无渗漏，周边底板未出现新涌水点，无底鼓、帮鼓、冒顶现象，压力稳定，为合格。5、孔口安全装置①套管固管耐压试验合格后，安装闸阀，闸阀承压能力1.5Mpa以上。②闸阀上安装防喷设施，严防发生钻孔突水事故冲垮钻场及巷道。③防喷密封环状间隙严禁过大。（三）钻机操作过程1、下钻前①调试好钻头、套管、异径接头、丝扣公差配合易紧不易松，扣头7倒角符合要求。界面平整，无伤痕，并且丈量准长度。②重复使用时，注意套管、钻头整体情况。发现磨损严重、有裂痕的禁用。③查看垫叉、夹具，如间隙配合过大，磨损严重，要及时更换。④丈量准所有钻具的长度、根数。⑤所有钻具必须要进行全方位检查，均符合施工要求，方可使用。2、下钻时①从回转器后端插入一根钻杆，穿过卡盘，通过下钻、给进功能手使钻杆进入夹持器，在夹持器前方人工拧紧钻头。②在钻杆的后方人工拧上供水器，接通水管，准备钻进。③先回转，然后通过下钻、给进起拨操作手把，靠回转器的往复移动将钻杆送入孔内，待钻杆尾部接近回转器主轴后端时停止送入。④根据现场具体情况调整回转速度进行加压或减压钻进。⑤一根钻杆终了时，减小孔底压力，先停给进，后停回转，并关闭钻机电源开关，停止供水，人工卸下供水器。⑥从回转器后端插入第二根钻杆，人工对上丝扣，供水器开水，通过下钻、起拨操作手把后退回转器，（重复③、④、⑤）以后依次重复循环，直到送完规定数量的钻杆。⑦钻孔完成后，停下钻机，并停电，供水冲洗钻孔，待返水变清为止。⑧卸钻杆时，将钻机开关停电，停止供水，卸下供水器。启动钻机，通过起钻、给进起拨操作手把，拉出钻杆，待欲卸的接头露出夹持器250mm～300mm时停止，马达反转拧开钻杆即可。⑨人工取下已卸开的钻杆，（重复⑧），拉出下一根钻杆。如此循环往复，直到拨出孔内全部钻杆。8⑩卸钻杆时，跟班队干和班组长要清点钻杆数目，并记录在册。⑪用Ф113钻头进行扩孔11米，将预先准备好的Ф108mm钢管依次推入孔内，待钢管外露余尺约600mm时，人工拧上第二根钢管，钢管与钢管之间利用丝扣对接，待所有钢管对接完毕后在末端安装1个堵盘，堵盘上焊制1个Ф25mm截止阀，与泥浆泵之间用Ф25mm高压管连通。⑫将准备好的水泥倒入拌料桶内，桶内注入适量静压水，充分搅拌（不少于40秒）均匀后，将搅拌好的水泥浆泵入孔内。待凝固24小时后，安装孔口阀门，更换为Ф75钻头（重复①-⑨）钻进。⑬钻孔施工完成后，清理现场，将钻机开关的上级电源停电闭锁，把钻机及开关等设备倒移至下一个钻孔位置。（四）钻孔验收及成果资料每施工完成一个钻孔，均由地测技术人员、安全员、探放水队负责人现场进行钻孔验收，验收数据包括孔深、孔径、方位角、倾角及终孔煤、岩层情况，并及时填写在钻孔验收单上，做好记录。五、主要辅助系统（一）供电系统：1、本次打钻电源引自采区变电所2#KBZ-200型馈电，供电电压660v，经620mMYP-3×50+1×16型电缆线路向*****工作面两台QBZ-80型真空电磁起动器供电，所带负荷为一台ZDY3200S型全液压坑道钻机和一台3ZB6/10-22型注浆泵。2、排水供电电源引自采区变电所4#KBZ-400型馈电，经350mMYP-3×50+1×16型电缆线路向*****工作面两台QBZ-80型真空电磁起动器供电，所带负荷为两台BQW30-160/4-30/N型矿用隔爆型潜污水电泵。3、打钻所用电缆均敷设于巷道右帮，悬挂于专用电缆钩上，必须是“一钩一缆”，不得出现交叉、重叠、打扭、错钩敷设现象，保证电9缆吊挂平直，两端留出防水弯。（二）供水系统：本次打钻所用水直接从*****胶带顺槽原有静压水管三通阀门处接至打钻地点。（三）排水系统：1、从打钻施工地点至顺槽开口300米变坡点段沿线，在巷道右侧砌筑排水沟，并铺设2趟4寸排水管路，在变坡点施工一临时水坑，坑内安设2台BQW30-160/4-30/N型矿用隔爆型潜污水电泵，再经4寸管路将水排至采区水仓。结合现有地质资料，预计钻孔出水量3m³/h，最大5m³/h，以2倍计算最大涌水量为10m³/h＜30m³/h，现有排水系统满足排水要求。2、排水路线：打钻地点→临时水坑→胶带顺槽联络巷→辅助运输大巷→采区水仓→中央水仓→地面六、施工组织1、*****煤业探水队负责该陷落柱钻探施工的工程施工管理，下设队长、技术员各1名，班长3名。2、施工队按“三八”制作业，单台钻机每班配备钻探作业人员3名，钻机班长兼安全负责