中天合创能源有限责任公司葫芦素煤矿 煤仓下口井下探查施工 安全技术措施
施 工 单位： 徐州大屯工程咨询有限公司 施工负责人： 孙照引 审 核： 刘泰雄 编 制： 从兆路 编 制 时间： 2014年02月17日 目 录 一、工作面位置 ................................................................................................... 1 二、水文地质条件 ............................................................................................... 1 三、施工目的 ....................................................................................................... 1 四、设计依据 ....................................................................................................... 1 五、钻孔设计及技术要求 ................................................................................... 1 六、施工技术措施 ............................................................................................... 5 七、施工组织 ....................................................................................................... 6 八、施工安全措施 ............................................................................................... 7 九、环保及职业健康要求 ................................................................................. 12
附图 1
一、概述 主井一号井底煤仓仓顶距离上部直罗组中砂岩含水层底板约为4m。根据矿方前期勘探资料和井下实际揭露情况，仓体范围内含水层富水性相对较弱，水压较低。根据临近母杜柴登煤矿实际揭露的直罗组中砂岩含水层情况分析，直罗组底部中砂岩含水层富水性较强，单孔达到100 m3/h以上，水压较高，约为6MPa。为了确保煤仓安全施工，需要对煤仓施工期间仓体范围内含水层和直罗组底部板含水层进行探预疏放。 二、水文地质条件
1、地质构造情况：根据主井实测地质柱状图及矿井水文地质资料资料分析，一号煤施工过程中多为砂岩、砂质泥岩，煤仓上部为直罗组中砂岩。 2、水文地质情况：根据矿方前期勘探资料和井下实际揭露情况，仓体范围内含水层富水性相对较弱，水压较低。根据临近母杜柴登煤矿实际揭露的直罗组中砂岩含水层情况分析，直罗组底部中砂岩含水层富水性较强，单孔达到100 m3/h以上，水压较高，约为6MPa。 三、施工目的
1、通过钻探过程中对涌水量变化的观测，判断仓体范围内含水层以及仓顶直罗组底部砂岩含水层的富水层位和富水性； 2、采取直罗组底板岩芯，进行物理力学参数测试，作为计算煤仓顶板安全隔水层厚度的依据；并根据岩芯的情况判断煤仓顶板隔水层的隔水性能； 3、根据一孔多用的原则，可作为放水试验孔或注浆试验孔使用。
四、设计依据
1、《煤、泥炭地质勘察规范》（DZ/T0215-2002）； 2、《煤炭地质钻探规程》（MT/T1076-2008）； 3、《煤矿安全规程》（2012版）； 4、《 煤矿防治水管理规定》以及国家相关标准、规范、规程。
五、钻孔设计及技术要求
（一）钻场设计 煤仓探放水思路主要为先探查后疏放的原则，即先施工一定数量的探查孔，探查仓体范围内含水层以及仓顶直罗组底部砂岩含水层的富水层位和富水性，并根据需要对含水层进行预疏放工作。 具体的探放水技术路线如下： 1）施工探查钻孔 优先施工一个穿透仓顶直罗组底部砂岩含水层的钻孔（1号钻孔），要求至少进入该中 2
砂岩含水层10m，并对直罗组底部取芯，做岩石物理力学性质。然后根据该孔在钻探过程中的出水情况和出水层位，确定仓体范围内含水层以及仓顶直罗组底部砂岩含水层的富水层位和富水性。 2）预疏放 （1）仓顶直罗组底部砂岩含水层的疏放 根据1号钻孔探查的情况，如果仓顶隔水层厚度较大，且隔水性能较好，通过计算，隔水层厚度足够抵挡仓顶直罗组底部砂岩含水层的威胁，则不用预疏放；如果仓顶隔水层的厚度通过计算不足以抵挡仓顶直罗组底部砂岩含水层的威胁，则需要进行预疏放，则增加一个钻孔2号钻孔进行疏放工作，可将2号钻孔延伸至仓顶直罗组底部砂岩含水层即可。 （2）仓体范围内含水层的疏放 煤仓仓体需要探放仓体范围内含水层水，该含水层富水性有限，主要的思路就是对其进行预疏放工作。为此设计3号钻孔、4号钻孔和5号钻孔三个钻孔预疏放仓体内的含水层水。 煤仓施工完毕，可进行关孔试验，如果关闭疏放水钻孔后，煤仓未出现滴淋水现象，则可将疏放水钻孔注浆封闭；如果出现了滴淋水现象，则需要保留疏放水钻孔，作为长期的疏放孔。 （二）探放水钻孔布置 共设计5个探放水钻孔。钻孔平面布置及剖面布置见附件。钻孔实际施工位置可结合现场施工条件进行调整。根据疏放水效果另行确定是否需要补充施工钻孔进一步探放水。 钻孔设计参数一览表
钻孔 方位角(°） 仰角(°） 钻孔斜长（m） 终孔层位 目的
1号钻孔 -90 78 77 直罗组底部含水层10m 取芯钻孔；探查直罗组底部富水特征，隔水层厚度等，根据实际情况，可作为放水孔
2号钻孔 ＋90 78 77 直罗组底部含水层10m 根据TC1探查的情况确定是否延伸至直罗组底部，根据实际情况，可作为放水孔
3号钻孔 90 48 2煤组顶板 探查仓体富水特征，放水孔
4号钻孔 -90 78 50 2煤组顶板 探查仓体富水特征，放水孔
5号钻孔 ＋90 78 50 2煤组顶板 探查仓体富水特征，放水孔 3
（三）单孔结构
探水孔经过三次换径，采用三级结构（见附件钻孔结构图）： （1）0-6m孔段：采用孔径Ф159mm钻头钻进至6m，安装Ф146mm孔口管6m。法兰外露不大于0.2m，用钢丝与锚杆拉固。安装注浆装置进行固结孔口管。采用水泥浆（0.75～1）及水玻璃（波美度38Be）的双液浆（双液比（C：S）1:（0.1～0.2））进行固结。等凝时间为24h。孔口管注水耐压试验；注水耐压4MPa持续30分钟，孔口管周围及岩壁无渗漏水，检验合格。 （2）6-20m孔段：采用Ф127mm钻头扫开0-6m孔口管内水泥，之后钻进至20m，安装Ф108mm孔口管20m。法兰外露不大于0.2m，用钢丝与锚杆拉固。安装注浆装置进行固结孔口管。采用水泥浆（0.75～1）及水玻璃（波美度38Be）的双液浆（双液比（C：S）1:（0.1～0.2））进行固结。等凝时间为24h。孔口管注水耐压试验；注水耐压9MPa持续30分钟，孔口管周围及岩壁无渗漏水，检验合格。 （3）20m至终孔段：采用Ф91mm钻进至终孔，结合水压、涌水量情况对钻探长度进行了适当调整。 （四）孔口安全装置 探水钻探所需的孔口装置包括孔口套管、高压阀门、孔口防喷装置、三通阀门等。孔口套管应选用壁厚为Ф108mm*6mm的无缝耐压地质钢管。孔口套管应采用注浆固结法进行固定，确保固结质量，严防漏水和套管鼓出。 套管孔口处应用棉纱或黄麻缠绕后再下入孔内，孔口法兰距离孔口平面不小于0.1m；注浆用水泥标号为526号，采用水泥浆（0.75～1）及水玻璃（波美度38Be）的双液浆（双液比（C：S）1:（0.1～0.2））进行固结。封闭注浆时注浆压力不小于10MPa，时间不小于10min。 孔口套管注浆固结后，待凝24小时进行扫孔，扫孔深度应超过孔口管0.5m，然后用清水进行打压试验，试验压力不小于9MPa，持续保压时间不小于30min，确保孔口套管不松动、不漏水后方可继续钻进，否则重复注浆固结。 当孔口返水压力超过正常循环水压力进行钻进或起下钻时，应防止因卡盘松开，高压水顶钻造成钻杆外射事故。 钻探结束后，根据需要安装孔口三通及阀门。高压阀门保留，三通阀门可经常启闭，观测水压、水量，以防单阀门失效而难以更换。 （四）排水能力 在钻场附近安设一台排水泵，安设水泵能力不能小于100m3/h。采用高压软管排至主井井筒。主井井筒下口水仓排水能力应满足300m3/h。 钻场附近需施工2个临时水窝，第1个水窝规格：2m×1.5m×0.6m（长×宽×深），第2个水窝规格： 1.0m×1.0m×0.6m（长×宽×深）。用彩条布铺底，并用木板固定水窝边帮，周围垛一圈0.2m挡水墙。从水窝用彩布条引致主井井筒。施工钻孔时，挖设排水