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6up扑克之星手机版官网煤矿井下探放水钻探技术

发布日期:2020-05-13 15:39

  煤矿井下探放水钻探技术_冶金/矿山/地质_工程科技_专业资料。煤矿井下探放水钻探技术 潘光明 副教授 山东大学岩土与结构工程研究中心 本 课目的 煤矿井下钻探的应用: 1、《煤矿防治水规定》(国家安全生产监督管理总局令第28号)第3条规定:防 治水工作

  煤矿井下探放水钻探技术 潘光明 副教授 山东大学岩土与结构工程研究中心 本 课目的 煤矿井下钻探的应用: 1、《煤矿防治水规定》(国家安全生产监督管理总局令第28号)第3条规定:防 治水工作应当坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则, 采取防、堵、疏、排、截的综合治理措施。 2、山东省煤矿水害事故统计:1949~2004年共发生水害事故96起,死 亡782人。其中老空水水害事故61起,死亡655人,占事故起数的63.5 %,占死亡人数的83.8%;地表水水害事故12起,死亡111人;承压含 水层水水害事故23起,死亡16人。 目 录 煤矿井下探放水钻探基础知识 井下探放水钻探技术及质量管理 煤矿 井下探放水 钻探技术 井下探放水钻探作业效率分析 煤矿井下探放水钻探安全管理 岩 石 硬 度 与 可 钻 性 煤 矿 探 放 水 基 础 知 识 煤 矿 井 下 探 放 水 钻 探 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 1、综合探测技术手段 钻探、物探、化探 (水文地质实验) 2、钻探定义 是用钻机设备从地表向地下钻进成孔, 从而达到所要任务的工程施工工程。以 钻为手段,以探为目的。 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 冲击工程钻机 回转型岩心钻机 冲击回转型潜孔钻机 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 潜孔定向钻进 在定向钻进施工中,一般为了达到钻头 沿设计的轨迹前行,往往使用螺杆钻具,螺 杆钻具根据数据传输方式分为有线和无线。 其钻头体上部连接一个液压马达(螺杆), 高压液体由高压泵通过钻杆被输送到螺杆内, 高压液体驱动螺杆内的液压马达回转,从而 带动孔底钻头回转以克取岩石。这个螺杆钻 具从另一个角度上说也是潜孔钻具,其钻进 方式也叫潜孔钻进。 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 3、钻探的分类 (1)按照钻探目的分: 地质钻探 (煤田地质钻探、 水文地质钻探) 水文水井钻探 工程勘察钻探 石油钻探 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 3、钻探的分类 (2)按照钻头克取岩石的方式: 回转式 冲击式 冲击回转式 (3)按照取芯与否分: 取芯钻探 无芯钻探 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 4、井下探放水钻探基本原理 (1)地面钻探的4大系统 凿岩系统(钻杆、钻头) 动力系统(动力机和钻机) 冲洗液循环系统(泥浆泵、管路、钻杆 和钻孔) 提升系统(钻机、滑车、钢丝绳、钻机 卷扬机) 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 4、井下探放水钻探基本原理 (2)井下钻探的4大系统 凿岩系统(钻杆、钻头) 动力系统(动力机和钻机) 冲洗液循环系统(泥浆泵、管 路、钻杆和钻孔) 提升系统(钻探、滑车、钢丝 绳、钻机卷扬机) 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 4、井下探放水钻探基本原理 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 4、井下探放水钻探基本原理 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 4、井下探放水钻探基本原理 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 5、井下探放水钻探常用设备 (1)煤矿井下常用的两种钻机 ZLJ2350(原SGZL-3B、3A)钻机 ZDY1500T(MK-5)钻机 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 5、井下探放水钻探常用设备 ZLJ2350(原SGZL-3B、3A) 主要技术参数 1、钻进能力 钻孔孔深 300m, 终孔直径: Φ91mm 钻孔角度范围 0° 2、孔内钻杆直径 Φ42、Φ50 Φ53mm 3、回转器: 给进力 22.5KN;提升力 36KN 5、卷扬机 行式 行星齿轮式,最大提升能力 2000kg 钢丝绳直径 13mm 6 、钻机平移行程 350mm 7、、油泵 型号 GB-Fa25c-FL 齿轮泵,额定压力 16Mpa 8、动力机 防爆电机型号 YBK180M-4(使用电压:380-660V),额定功率 18.5KW 额定转速 9、钻机重量(不含动力) 920 kg 10 、外形尺寸(长×宽×高) 1800×1095×1562mm 1470转/分 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 5、井下探放水钻探常用设备 钻孔深度m: 300 开孔直径mm: Φ135、 Φ155 终孔直径mm: Φ95 钻杆尺寸mm: Φ63、 Φ73 钻孔倾角(°): 0~±90 输出转速r/min: 65/150 输出转矩N ?m: 2300/1000 最大给进力kN 100 最大起拔力kN 70 正常给进速度m/min 0~1.2 给进行程mm 850 工作压力Mpa: 13(旋转)/11(给进) 电机功率kW 37 380/660V 防爆型电 机 外形尺寸m: 2.3×1.0×1.3 整机重量kg: 2000(不含钻杆) ZDY2300T钻机 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 5、井下探放水钻探常用设备 LHN7.0型便携式注浆泵 (低压注浆泵) 3ZSB型高压注浆泵 (高压注浆泵) NBB260/7泥浆泵 (中压注浆泵) 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 5、井下探放水钻探常用设备 注(泥)浆泵工作原理 常用的泥浆泵为往复式泵, 分为活塞式或柱塞式。由动力机 带动泵的曲轴回转﹐曲轴通过十 字头再带动活塞或柱塞在泵缸中 做往复运动。在吸入和排出阀的 交替作用下﹐实现压送与循环冲 洗液的目的。 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 5、井下探放水钻探常用设备 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 5、井下探放水钻探常用设备 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 5、井下探放水钻探常用设备 注(泥)浆泵分类 ?按照作用方式: 单作用往复式泵 双作用往复式泵 ?按泵的缸数 单缸泵 双缸泵 多缸泵 ?按照泵量 恒量泵和变量泵 ?按照注浆压力 低压注浆泵:<3.0Mpa 中压注浆泵:3.0-10.0Mpa 高压注浆泵:10.0MPa-30Mpa 超高压注浆泵:>30Mpa 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 5、井下探放水钻探常用设备 注浆泵的基本参数 缸套内径(直径) 活塞行程 活塞往复次数 缸径及其厚度 拉杆直径 动力机功率 公称流量(理论流量) 公称压力 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 6、井下探放水钻探常用工具材料 (1)钻 头 钻头 (bore] bit )安装在钻杆前端,回转破 碎煤或岩石的刀具。 ★ 硬质合金钻头 ★ 金刚石钻头 ★ PDC(人造金刚石)钻头 ★ 潜孔钻头 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 6、井下探放水钻探常用工具材料 硬质合金钻头 (tungsten-carbide bit ) 一般硬合金钻头钻进岩石 可钻性为Ⅱ一Ⅶ级的地层; 针状硬质合金钻头可钻进 Ⅵ一Ⅷ级岩石。 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 6、井下探放水钻探常用工具材料 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 6、井下探放水钻探常用工具材料 直镶式钻头 软至中硬地层 正斜镶钻头 极软的塑性地层 负斜镶钻头 较硬岩层或裂隙地层、软硬不均地层。 磨锐式钻头 自锐式钻头 需经修磨切削刃后再使用的钻头。 研磨性大和裂隙发育的硬地层。 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 6、井下探放水钻探常用工具材料 金刚石钻头 用天然金刚石材料做切削刃,该钻头属一体式钻头,整个钻头没有 活动的零部件,结构比较简单,具有高强度、高耐磨和抗冲击的能力 金刚石钻头在软-中硬地层中钻进时,有速度快、进尺多、寿命长、工作 平稳、井下事故少、井身质量好等优点。 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 6、井下探放水钻探常用工具材料 人造金刚石(PDC)钻头(Polycrystalline Diamond Compact ) 由人造金刚石和硬质合金经高温高压一次 性合成而成。 ① 地质勘探用复合片钻头 适用于软到中 硬岩层,超硬钻头十级硬度的岩层。 ② 煤田钻探采用复合片钻头。由于煤田 的岩层相对较软,复合片钻头被大量应用,如 锚杆钻头,三翼钻头,取芯钻头等。 ③ 石油勘探用复合片钻头,用在油气田 的钻采。 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 6、井下探放水钻探常用工具材料 PDC钻头失效原因 1、地层中存在砾石 2、地层硬夹层较多 3、水力参数不合适 4、钻进参数(操作 工艺)不合适 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 6、井下探放水钻探常用工具材料 潜孔钻头 用于潜孔冲击回转钻进。由回转钻机提供扭矩和转速, 由高风压冲击器提供冲击动力。主要用于在完整坚硬岩石内 的钻进效率高,属于冲击回转钻进。 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 6、井下探放水钻探常用工具材料 (2)套管 止水 止浆 隔 离 耐 压 一般使用型号不低于DZ40的地质套管。 井下钻孔常选钻孔孔径序列表 钻孔孔径 75mm 匹配套管 直径 73mm 91mm 89mm 110mm 108mm 89mm 130mm 127mm 108mm 150mm 146mm 127mm 170mm 168mm 146mm 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 6、井下探放水钻探常用工具材料 探放老空积水的超前钻距,最小水平钻距不 得小于30 m,止水套管长度不得小于10 m; 岩层中探水钻孔超前钻距和止水套管长度表 煤 矿 术井 及下 质探 量放 管水 理钻 探 技 二、井下探放水钻探技术和质量管理 1、井下钻孔的基本参数 (1)井下钻孔的基本参数 ◆ 钻孔坐标 ◆钻孔方位角、倾角 ◆钻孔孔径、孔深 ◆止水(止浆)套管长度、封固要求、耐压值 ◆开孔层位和终孔层位 ◆钻孔揭露的岩层名称及换层深度。 ◆钻孔涌水量、涌水深度、涌水层位和水压。 ◆钻孔孔径变化深度、层位。 二、井下探放水钻探技术和质量管理 1、井下钻孔的基本参数 (1)钻孔坐标 钻孔坐标:X= Y= Z= 钻孔坐标包括钻孔的开孔和终 孔坐标,反映了钻孔开始位臵 以及终止位臵。通过钻孔坐标 可以分析一个钻孔的基本参数。 其中X表示经线,Y表示纬线。Z 表示海拔标高。 测量的部分钻孔开孔和终孔坐标 孔号 1-3 位臵 开孔位臵 终孔位臵 开孔位臵 终孔位臵 X 3933108.223 3933041.233 3933109.845 3933148.265 钻孔坐标测量方法 Y Z -724.50 -690.30 -726.00 -755.90 39404350.797 3940444.62 39404226.46 39404137.477 2-1 二、井下探放水钻探技术和质量管理 1、井下钻孔的基本参数 (2)钻孔方位角、倾角 以大地坐标为依据,以北为起点,沿顺时 针方向转动得到的夹角。就是钻孔线° 之间的夹角。 的夹角。 孔号 钻孔1 钻孔2 钻孔3 钻孔倾角是钻孔线与水平线 钻孔方位、倾角统计表 方位 37° 315 ° 107 ° 倾角 45 ° 31 ° -47 ° 备注 仰角孔 仰角孔 俯角孔 二、井下探放水钻探技术和质量管理 1、井下钻孔的基本参数 (3)钻孔孔径、孔深 钻孔孔径:钻孔裸孔段的内径。 钻孔孔径由施工目的、钻孔性质和安全性要求。(地质勘探 钻孔91mm。井下探放水钻孔一般不得大于75mm)。 孔深:钻孔施工目的、钻孔开孔位臵和终孔位臵决定的。 井下钻孔常选钻孔孔径序列表 钻孔孔径 匹配套管直径 75mm 73mm 91mm 89mm 110mm 108mm 89mm 130mm 127mm 108mm 150mm 146mm 127mm 170mm 168mm 146mm 二、井下探放水钻探技术和质量管理 1、井下钻孔的基本参数 (4)开孔层位和终孔层位 是指开孔地层和终孔地层名称 (5)钻孔揭露的岩层名称及换层深度。 钻孔钻进过程中所揭露的构造所处地层和深度位臵。 (6)钻孔涌水后要准确测量涌水量、涌水深度、涌水层位和 水压。 (7)钻孔孔径变化深度、层位。 二、井下探放水钻探技术和质量管理 2、井下探放水钻探质量管理 地质钻探的六大工程质量标准 ◆ 岩矿心采取率及其整理 ◆ 钻孔弯曲度及测量间距 ◆ 孔深误差的测量及校正 ◆ 简易水文地质观测 ◆ 钻孔封闭与检验 ◆ 原始报表填写 按照上述指标,验收后钻孔质量分为特级孔、甲级孔、 乙级孔和废孔。 二、井下探放水钻探技术和质量管理 2、井下探放水钻探质量管理 (1)岩矿心采取率及其整理 按照钻探规程要求,全孔平均采取率一般不 得小于65%。在完整岩层段,采取率不得小于 75%;断层破碎带岩心采取率一般不低于50%, 并根据钻孔目的要求掌握。 岩矿心采区方法:干钻采取法 卡料卡取法 卡簧卡取法 对煤的采取一般采用单动双管,以保证煤样的品 位。 二、井下探放水钻探技术和质量管理 2、井下探放水钻探质量管理 岩矿心被取出钻孔后按照钻孔深度的上下关系 用清水洗净后依次排列,不得颠倒。 二、井下探放水钻探技术和质量管理 2、井下探放水钻探质量管理 (2)原始记录及原始报表 钻探原始班报表 简易水文观测记录 孔深测量及校正记录 现场地质资料编录 钻孔固管及钻孔封闭报告 钻孔终孔验收单 二、井下探放水钻探技术和质量管理 2、井下探放水钻探质量管理 (3)孔深误差及校正 孔深误差直接影响到钻孔的真实深度和 各种钻孔资料的真实准确性。一般通过丈 量钻具来进行校正。 正常钻进50-100m时, 标志层和终孔后 重要层位(涌漏水、断层破碎带) 测斜、下套管、变径前 二、井下探放水钻探技术和质量管理 2、井下探放水钻探质量管理 (4)简易水文观测 揭露涌水点的深度、层位 钻孔涌水量、水压及其变化 水质及其变化 钻孔涌水后其它观测点水量水压变化情况 放水和注水试验情况(注水量、注水压力等) 水文地质实验中的动态观测数据 二、井下探放水钻探技术和质量管理 2、井下探放水钻探质量管理 (5)钻孔封闭与检验 目的:隔离含水层与煤层之间通过钻孔的联系; 防止矿井通过钻孔涌突水。 一般使用水泥浆或者水泥砂浆封闭。 按照地层产状分段封闭 每次封闭后都要在封闭段上部取水泥样,并检 验封闭深度及封闭质量,记录归档保存。 除长期水文观测孔和取水孔外,一般都要封闭。 二、井下探放水钻探技术和质量管理 2、井下探放水钻探质量管理 (6)钻孔弯曲及其测量 地面钻孔对钻孔的弯曲及其测量都有一定的 规定 井下钻孔受到环境的影响,很难做到,但要 通过控制钻探参数来保持。 目前出现随钻测量技术。 二、井下探放水钻探技术和质量管理 3、井下探放水钻探施工技术管理 (1)井下探放水钻探施工组织设计应包含的内容 目的和任务 钻孔设计 钻探设备及工具 钻探作业流程 钻探技术要求 钻探安全措施 竣工后对钻孔的管理 避灾路线 二、井下探放水钻探技术和质量管理 3、井下探放水钻探施工技术管理 (2)井下探放水钻探施工组织设计的一般要求 必要的图表: 钻孔布臵平、剖面图 地质预想剖面图 钻孔参数统计表 避灾路线图 现场供电线路图 要符合规程标准要求,并结合现场环境和工程的特殊要 求。 二、井下探放水钻探技术和质量管理 3、井下探放水钻探施工技术管理 (3)技术成果资料 ?质量管理中的现场文字 搜集及整理资料 ?单孔施工成果 ?工程技术总结报告 ?上级审批及验收报告 ?其它资料 煤 矿 井 业 下 效 探 率 放 分 水 析 钻 探 作 三、井下探放水钻探作业效率分析 钻探时间是指钻探设备进场到撤场期间的时间。 也称钻探作业台时。其中包括非钻探作业台时和钻 探作业台时。 纯钻进时间 辅助时间 钻探作业台时 设备事故时间 设备维护、泥浆配置等与 钻进直接相关的工作时间 钻具连接整理时间 上下钻具时间 钻探作业总台时 孔内事故时间 非钻探作业台时 三、井下探放水钻探作业效率分析 钻探作业总台时:开工到竣工的所有时间; 非钻探作业台时:因非施工原因造成的停工时间; 钻探作业台时:非钻探作业台时外的所有时间; 纯钻进时间:钻头在孔内克取岩石的时间; 设备事故时间:因钻机、注浆泵、供电等设备检修造成的停 工时间; 孔内事故时间:因处理钻孔事故造成的无钻探进尺时间; 辅助时间:扣除纯钻进时间、设备事故时间和孔内事故时间 后的处于钻探作业台时内的时间。 三、井下探放水钻探作业效率分析 钻探作业台时 纯钻进时间 非钻探作业台时 辅助时间 设备事故时间 孔内事故时间 煤 矿 井 下 全 探 管 放 理 水 钻 探 安 四、煤矿井下探放水钻探安全管理 1、井下钻孔止水套管的封固 套管连接及封固质量要求 ◆止水套管尽量选在完整坚硬岩石内。 ◆套管丝扣连接处要缠面纱,涂抹丝扣油。 ◆封固后扫孔深度要超出套管底口0.5m。 ◆套管耐压性试验必须保证达到要求压力时,孔壁和周 围岩壁不漏水,无膨出现象。 ◆耐压试验合格后要及时安装孔口防水高压阀门和安全 装臵(防喷、反压)。 四、煤矿井下探放水钻探安全管理 1、井下钻孔止水套管的封固 几种井下钻孔套管封固方法 四、煤矿井下探放水钻探安全管理 1、井下钻孔止水套管的封固 (1)在预计水压大于0.1 MPa的地点探水时,预先 固结套管。套管口安装闸阀,套管深度在探放水 设计中规定。 (2)止水套管封闭后,都要进行耐压试验,要求耐 套管封固后的耐压值不得小于承压含水层水压的 1.5倍。 四、煤矿井下探放水钻探安全管理 2、钻孔孔口安全装臵及要求 (1)钻孔内水压大于1.5 MPa时,采用反压 和有防喷装臵的方法钻进,并制定防止孔口 管和煤(岩)壁突然鼓出的措施。 (2)使用的防水闸门的耐压值要求一般与 止水套管耐压要求一致。 四、煤矿井下探放水钻探安全管理 3、井下作业现场安全要求 (1)钻场不应放在断层破碎带、松软 岩层内; (2)设备进场前,应具备场地平整、 通风、通水、通电条件; (3)钻场顶板及两帮的支护应安全可 靠 (4)钻场周围应具备排、泄水条件 (5)独头巷道探水时,应有安全躲避 硐室及临时排水系统 (6)钻场应设照明和专用电话。 四、煤矿井下探放水钻探安全管理 4、几种常见的钻孔事故及其处理方法 井下探放水钻探常见的钻孔事故 埋钻 卡钻 烧钻 钻杆事故(脱落、折断) 钻孔偏斜 套管事故(断裂、锈蚀、封闭不良) 四、煤矿井下探放水钻探安全管理 4、几种常见的钻孔事故及其处理方法 四、煤矿井下探放水钻探安全管理 4、几种常见的钻孔事故及其处理方法 五、岩石的性质 岩石性质是指岩石的物理力学性质,在钻探工艺 中,主要是研究与破碎岩石有关的因素,从而掌握 其破碎的规律性,以便创造更有利的破碎条件,更 好地选择钻进方法、钻进规程和切削具、研磨材料 及钻探设备类型等。与钻探有关的岩石性质主要有 岩石的强度、硬度、研磨性和可钻性。 五、岩石的性质 强 度 岩石的强度是指岩石在各种外力(拉伸、压缩、 弯曲或剪切等)作用下,抵抗破碎的能力。常用的强 度单位为MPa。 坚固岩石和塑性岩石(如粘土)的强度,主要取 决于岩石的内连结力和内摩擦力。松散性岩石的强 度主要取决于内摩擦力。 五、岩石的性质 ① 影响岩石强度的自然因素 ◆ 岩石的矿物成分、结构和构造 ◆岩石的机械强度,在很大程度上取决于组成岩石的矿物成 分。 ◆碳酸盐类岩石主要由方解石、白云石组成。 ◆由矿物颗粒胶结成的岩石,其强度决定于胶结矿物的成分。 ◆在相同矿物结构下,组成岩石的矿物颗粒直径的尺寸对岩 石的强度也有很大影响。 ◆岩石的孔隙度对岩石的强度也有巨大影响。 ◆岩石的层理对强度的影响具有明显的方向性。 ◆裂隙性也是岩石重要物理性质,也对岩石强度有重要影响。 五、岩石的性质 ② 技术因素方面 影响岩石强度的技术因素,最明显的是岩石 产生变形的形式。主要包括抗压、抗剪、抗折和 抗拉等变形。 岩石的抗压强度最大,而抗剪、抗弯和抗拉 强度依次减小,抗拉强度仅为抗压强度的10%以 下。其表现形式是:抗压抗剪抗弯抗拉 五、岩石的性质 典型岩石的强度 五、岩石的性质 岩石硬度 岩石的硬度是指岩石抵抗其它物体压入的阻力。 岩石的硬度在本质上与强度,特别是抗压强度有着 密切的关系;物体的硬度是其单向抗压强度的七倍。 但实验证明,岩石的抗压入硬度与其单向抗压强度 之比在5~20之间。 一般地质上把矿物的硬度分为10级,即莫氏硬 度。 五、岩石的性质 五、岩石的性质 普氏系数 普氏系数是指岩石的坚固性系 数,岩石的坚固性区别于岩石的强 度,强度值必定与某种变形方式 (单轴压缩、拉伸、剪切)相联系, 而坚固性反映的是岩石在几种变形 方式的组合作用下抵抗破坏的能力。 岩石坚固性系数f表征的是岩石抵 抗破碎的相对值。因为岩石的抗压 能力最强,故把岩石单轴抗压强度 极限的1/10作为岩石的坚固性系数。 五、岩石的性质 岩土的可钻性及其分级 岩石的可钻性是钻进时岩石抵抗破碎的能力。 岩石的可钻性是岩石在钻进过程中显示出来 的综合性指标。其影响因素主要的是岩石的物理 力学性质、钻进方法和钻进技术参数等。 五、岩石的性质 五、岩石的性质 金刚石钻进岩石可钻性级别分级表 五、岩石的性质 现场刻划法 大拇指甲:刻划1~3级的岩石矿物; 铁刀:刻划3~4级的岩石矿物; 普通钢刀:刻划4~5级的岩石矿物; 锉刀:刻划5~6级的岩石矿物; 合金刀:刻划7~8级的岩石矿物。 煤 矿 探 放 水 六、煤矿探放水 采掘工作面遇有下列情况之一的,应当进行探放水 1、接近水淹或者可能积水的井巷、老空或者相邻煤矿; 2、接近含水层、导水断层、暗河、溶洞和导水陷落柱; 3、打开防隔水煤(岩)柱进行放水前; 4、接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破 碎带; 5、接近有出水可能的钻孔; 6、接近水文地质条件复杂的区域; 7、6up扑克之星手机版官网!采掘破坏影响范围内有承压含水层或者含水构造、煤层与含水 层间的防隔水煤(岩)柱厚度不清楚可能发生突水; 8、接近有积水的灌浆区; 9、接近其他可能突水的地区。 六、煤矿探放水 ? 超前探放水的原则:有疑必探、先探后掘。 探水起点的确定(三线) ?积水线 ?探水线 ?警戒线 探水警戒线应根据探放水对象的位置、 范围、水文地质条件和资料可靠程度等 小窑老空“三线”示意图 因素决定。 六、煤矿探放水 1)探水线设计 煤矿井下存在各种积水区时,必须在采掘工程平面图上标 出积水范围、外缘标高,积水量,同时标出探水线位臵,并符 合以下规定: ① 探水线应根据积水区的位臵、范围、水文地质条件及其资料 的可靠程度,以及采空区,巷道受矿山压力的破坏情况等因素 规定 ② 对本矿开采所造成的老空、老巷、水窝等积水区,其边界位 臵准确,水压不超过1MPa,探水线至积水区的最小距离:在煤 层中不得少于30m,在岩层中不得少于20m。 ③ 对本矿井的积水区,虽有图纸资料,但不能确定积水边界时, 探水线至推断的积水边界的最小距离不得少于60m。 六、煤矿探放水 ④对有图纸资料可查的老窑,探水线至老窑边界的最小距离 不得少于60m。对没有图纸资料可查的老窑,可根据本矿井 已了解到的小窑开采最低水平,作为预测的可疑区,必要时 可先进行物探控制可疑区,再由可疑区向外推100m作为探水 线。 ⑤对已知的断层、陷落柱的探水线,由断层、陷落柱所留设 的防水煤柱线m作为探水线。 ⑥石门揭露含水层的探水线,探水线至含水层的水平最小距 离不得小于20m。垂直距离应根据水压和隔水层的岩性等资 料综合分析确定其最小距离。 ⑦一般在探水线m作为警戒线。巷道掘进进入该 线后,要警惕,发现有突水征兆时及时探水。 六、煤矿探放水 2)探放水钻孔的布置原则和布置方式 ①探放水钻孔的布臵原则 探放水钻孔的布臵应以不漏掉“老空”、保证生产安全和探水工 作量最小为原则。 超前距 :探水钻孔的终孔位臵应始终保持超前工作面一段距离,这段 距离称“超前距”。 允许掘进距离:探水后,证实无水害的威胁,可以安全掘进的长度。 帮距 :使巷道两帮与可能存在的老空积水间保持一定的安全距离,该 安全距离,即称为帮距。 钻孔密度(孔间距):允许掘进距离终点横剖面线上,探水钻孔之间 距。为防止漏掉老空巷道,一般不得超过3m。 六、煤矿探放水 探放水钻孔的超前距、帮距和允许掘进距离示意图 六、煤矿探放水 ②探水钻孔布置方式 式、数量和夹角大小 一般倾斜煤层平巷和上山巷道探水钻孔的布臵方 探水钻孔布置方式 六、煤矿探放水 探水钻孔布置方式 隔离式探水钻孔布置方式及使用条件 在水压高、水 量大或煤层松软、 节理发育的情况下, 于煤层中打钻不安 全,应采用隔离式 探水。隔离式探水 有三种类型,其使 用条件及钻孔布臵 见表所示。 六、煤矿探放水 探放水应采用深孔、中深孔和浅孔相结合的方式 深孔、中深孔和浅孔相结合探放水示意图 1-深孔;2-中深孔;3-浅孔 A1、A2-第一、第二次超前距;B1-帮距;C1、C2-第一、 第二次孔间距;D1、D2-第一、第二次允许掘进距离。 六、煤矿探放水 3)对探放水钻孔的要求: ① 探放老空积水的超前钻距,根据水压、煤(岩)层厚度和强 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; ② 沿岩层探放含水层、断层和陷落柱等含水体时,按下表确定 探水钻孔超前距离和止水套管长度。 岩层中探水钻孔超前钻距和止水套管长度 水压 MPa <1 1-2 2-3 >3 钻孔超前距 (m ) 〉 〉 〉 〉 10 15 20 25 止水套管 (m ) 〉 5 〉 10 〉 15 〉20 六、煤矿探放水 对探放水钻孔的要求: ③在预计水压大于0.1MPa的地点探水时,预先固结套管, 套管口安装闸阀。 ④钻孔内水压大于1.5MPa时,采用反压和有防喷装臵的 方法钻进,并有防止孔口管和煤(岩)壁突然膨出的措 施。 ⑤探水钻孔除兼做堵水或者疏水用的钻孔外,终孔孔径 一般不得大于75mm。 六、煤矿探放水 4)断层水的探放 矿井90%以上的突水都与断层有关。因此查明断层的位臵、性质、 规模、导水情况、富水性强弱、水头压力大小以及断层两侧含水层的 富水性、水压大小及其与开采煤层的相对位臵尤为重要。探明后并采 取疏放、留设防隔水煤(岩)柱或注浆封堵等措施加以预防和治理, 对防止断层突水,确保矿井安全非常重要。 5)含水层水的探放 探放含水层水基本有三种情况,一是探放影响采掘工作的顶板强 含水层水;二是探放影响采掘工作的底板强含水层水;三是巷道(例 如石门)穿越强含水层前的探放水。 六、煤矿探放水 ①老窑积水量的估算 Q积 ? ?Q采 ? ?Q巷 Q采 KMF ? COS ? Q巷 ? WLK Q积——相互连通的各积水区总水量,m3 ?Q 采 ——有水力联系的煤层采空区积水量之和,m3; ——与采空区连通的巷道积水量之和,m3; K——采空区或巷道的充水系数; α——煤层倾角,°; M——采空区平均采厚或煤厚,m;L——积水巷道长度,m。 F——采空积水区的水平投影面积,m2; W——积水巷道原有断面,m2; 巷 ?Q 六、煤矿探放水 ②探放水钻孔单孔涌水量计算 根据公式: q ? CW 2gh 式中 q—单孔出水量(m3/s) C—流量系数,一般取0.6~0.62; W—钻孔的断面积(m2); g—重力加速度(9.81m/s2); h—钻孔出口处的水头高度(m)。 为计算钻孔的平均放水量,可取最大水头高度的40~45%。 六、6up扑克之星手机版官网煤矿探放水 煤矿探放水工程实例 山西吕临能化公司庞庞塔煤矿5层煤老空区探放水 目的任务:该项目的目的是通过布臵及施工探放水钻孔,合理、 安全疏放庞庞塔煤矿旧矿5号煤采空区积水和太灰水,为10号煤10102工作面安全回采提供技术保障。 探放水必要性:庞庞塔煤矿采用综采法即将开采10号煤,设计一 次采全高2.7m,回采放煤7~8m左右。其顶板采用自由跨落管理方式, 设计回采工作面宽度一般为210m。 六、煤矿探放水 山西吕临能化公司庞庞塔煤矿5层煤老空区探放水 冒裂带高度计算及导水安全性分析: 对砂质泥岩、泥质砂岩、页岩等岩层在矿山压力和自重压力作用下冒 落带和导水裂隙带高度的计算公式: 100 M H ? 3.3n ? 3.8 ? 5.1 对庞庞塔煤矿10号煤顶板的冒裂带高度进行计算: 100×9.7/ (3.3×1+3.8)+5.1=141.7m 根据庞庞塔煤矿以往煤田地质勘查资料,5号煤底至10号煤顶之间的地 层间距最大为63.86m。由此可见,10号煤顶板的冒裂带高度已远远达到5号 煤采空区之上。5号煤采空区的积水将会对10号煤的安全开采造成较大的影 响,因此必须实施探放水工程,将旧矿5号煤采空区积水进行安全疏放。 总目录 一、煤矿井下探放水钻探基础知识 1、水文地质勘探的三大主要手段 2、钻探定义 3、钻探分类 4、井下探放水钻探基本原理 5、井下探放水钻探常用设备 6、井下探放水钻探常用工具材料 二、煤矿井下探放水钻探技术及质量管理 1、井下钻孔基本参数 2、井下探放水钻探施工质量管理 3、井下探放水钻探施工技术管理 三、煤矿井下探放水钻探作业效率分析 四、煤矿井下探放水钻探安全管理 1、井下钻孔止水套管的封固 2、钻孔孔口安全装臵及要求 3、井下作业现场安全 4、几种常见的钻孔事故及其处理方法 五、岩石的性质 六、煤矿探放水

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