井底车场探放水设计及安全措施
井底车场探放水设计及安全措施 钻探目的 为预防水患事故的发生，保证矿井安全生产，坚持“预治预报，有疑必探，有掘必探，先探后掘，先治后采，有水必放”的探放水原则，避免水害事故的发生，特制定本探水设计及措施。 概况 副斜井井底车场开砌工作面开口于副斜井井底，（坐标x=4069558.292,y=19609883.965,z=+1070），按方位335°，坡度0°，掘进60 m后变向，按方位40°，坡度0°，掘进46 m与集中轨道巷贯通,总长106m，巷道标高+1070m。 主要服务于矿井的运输、通风、行人及敷设管线等。 地质构造 本区为一走向近南北，倾向SE的单斜构造，地层倾角7°-13°区内断层不发育，只在井田东北边境有一落差15m的断层，局部可能有陷落柱未发现岩浆岩，构造属简单类型。 水文地质 1、根据井田地质报告提供的含水层，自上而下依次： （1）第四系松散层孔隙裂隙潜水含水层（Q） 第四系全新统Q4及上更新统Q3，分布于沟谷地带，岩性为砂质粘土和砂砾石，厚度变化大，层位不隐，渗水性、透水性均好，水位埋藏浅，与地表水水力联系密切，为地下水较丰富的孔隙裂隙潜水含水层。 （2）上石盒子组中部K12砂岩，裂隙含水层。 本组具多层水砂岩，且不稳定，主要含水层K12灰绿色、浅黄色砂岩，平均厚度7.32m，详查勘探区73号孔涌水量0.12L/S，水头高出地面10.02m，静止水位1532.24m广泛分布，该层在区内多出露于山梁、山脊，其补给来源为大气降水，区内泉水流量0.24-0.42L/S，为弱中等裂隙含水层。 （3）上石盒子组中部K10砂岩裂隙含水层 该层含水层较稳定，岩性黄绿色、灰绿色。钻进消耗量达5.5m3/h泉水流量0.22L/s，该层为较弱裂隙含水层。 （4）下石盒子K9、K8砂岩裂隙含水层 砂岩含水层位于1.2号煤以上，为煤层直接充水含水层。岩性为灰白色、灰绿色、黄绿色厚层状石英长石砂岩，多为钙质胶结，裂隙稍发育，为弱富水性裂隙含水层。 （5）太原石灰岩（K4、K3、K2）岩溶裂隙含水层 K4、K3稳定性差，裂隙不发育，弱富水性。K2为9+10号煤层直接充水含水层，也是太原组的主要含水层。石灰岩裂隙稍发育。2052钻孔抽水试验，单位涌水量0.00051L/s.m。为弱富水性溶隙含水层。 （6）中奥陶统石灰岩岩溶裂隙含水层 1）峰峰组上段块状石灰岩含水层。是本区煤系地层下伏的主要含水层，对下组煤的开采可能成为威胁。井田东领钻孔抽水试验，单位涌水量0.00029L/s.m，水位标高1020.51 m，为弱一中等容隙含水层。 2）上马家沟组上段块状石灰岩含水层。岩性为石灰岩或泥质岩，裂隙发育，钻进消耗量明显增大，上马家沟可能成为本区岩溶发育的含水层。 2、隔水层主要有： 2号煤以上各砂岩含水层。含水性不强，为厚度大的粉砂岩、泥岩，各砂岩含水层不发生水力联系。 2号煤至K4石灰岩之间隔水层。由致密的粉砂岩、泥岩组成，具有良好的隔水性能。 峰峰组下段泥灰岩、石膏层隔水层。以石膏为主，多与泥灰岩交织，为相对隔水层。 11号煤至02含水层之间隔水层。由致密的铝土泥岩、粉砂岩、泥岩、石英砂岩组成，具有良好的隔水性能。 钻孔设计 1、钻孔设计长度60米，允许掘进距离为30米，超前距离为30米。 2、孔位布置：扇型布置 一号钻孔：从迎头巷中底板向上0.6米开孔，与副斜井掘进方向相同，沿335°的方位，按0°钻孔。 二号钻孔：从一号钻孔开孔位置水平向左1.0米开孔，沿316°30的方位，按0°钻孔。 三号钻孔：从一号钻孔开孔位置水平向右1.0米开孔，沿353°30的方位，按0°钻孔。 套管开孔直径：89mm 套管直径：70mm 套管长度：5m 钻孔直径：50mm 预计设计钻孔水压1.25Mpa 设计止水套管长度为5m，壁厚不低于5mm，外壁加焊三道钢筋制作的肋骨从低部螺旋绕式至顶部，孔口焊接高压法兰盘，并配备中压闸阀、压力表、泄水短管。钻进6m米后下5m套管，然后注浆固管，凝固后，方可进行打探水眼。 钻机概述 钻机型号为2DY650（MK-3）型，煤矿用全液压坑道钻机具有结构合理、技术先进、操作简便、安全可靠、便于搬运等特点，是煤矿井下钻孔施工的高效设备。该产品采用分组式布局，整机由主机、泵站、操纵台三大部分组成。各部分之间用软胶管相连，以便在井下不同场地灵活摆布，在运输条件很差时，主机还可进一步解体。 钻机机构和工作原理 1、钻机结构 主机 主机由回转器、结进装置、夹持器及机架组成。 回转器由摆红液压马达、变带箱和液压马达带动花键轴上的双联齿轮，变换双轮齿轮与主轴上齿轮的啮合位置，主轴可获得两级转速范围。主轴采用空心结构，钻杆可从中通过，钻杆的长度不受钻机给进行程的限制。 回转器安装在给进装置的拖板上，借助单油缸的直推作用，沿机身导轨往复移动。 液压卡盘由卡盘体、活塞、卡瓦座、卡瓦组、推力轴承、碟形弹簧组、卡盘罩及圆螺母等组成。卡盘体与变速箱体用螺栓联为一体，卡盘采用碟形弹簧夹紧、油压松开的常闭式结构。其作用原理为：当压力油进入卡盘体时，活塞推动卡瓦座压缩碟形弹簧组，同时卡瓦组在卡瓦座梯形槽的作用下沿斜面径向外移，松开钻杆；回油时，受压的碟开弹簧组推动卡瓦座使卡瓦组沿斜面径向内移，夹紧钻杆。 注意：这种结构的卡盘由于受回油阻力和零件之间摩擦力的影响，卡瓦在夹紧时有滞后现象，而在松开时又特别灵活，请操在操作时一定要注意。 给进装置 给进装置由机身、给进油缸及拖板等部件组成。机身用槽钢焊接成矩形壳体，上方有导轨，油缸装在壳体.，油缸的尾座与壳体端部相连，活塞杆通过铰支座与拖板相连，拖板与导轨采用槽式相连，活塞杆的伸缩带动拖板沿机身导轨往复移动。拖板与回转器之间采用合箱式结构，一边用销轴穿在一起，一边用铰接螺栓把回转器紧压在拖板上，松开铰接螺母，回转器可翻向销轴一侧，让开孔口，通过粗径钻具。给进装置用锁紧轴瓦固定在机架的前、后横梁上。 夹持器 采用复合式液压夹持器，采用蝶形弹簧夹紧，油压松开的常闭式结构。夹持器固定在给进装置机身的前端，用于夹持孔内钻具，还可配合回转器实现机械拧卸钻杆。夹持器卡瓦装在卡瓦座上，靠上下两根销杆限制卡瓦的退出。圆周方向靠卡瓦座上的一对平键固定。将两根销杆抽出，卡瓦就可以取出，夹持器通孔即可通过粗径钻具。 机架 机架用于安装钻机及调整钻孔倾角，改变前、后横梁在立柱和撑杆上的位置，可以调整机身的倾角，以适应钻进不同倾角钻孔的要求。 泵站 泵站是钻机的动力源。由防爆电动机、变量液压泵、油箱及各种保护装置组成。电动机通过联轴器驱动变量液压泵给液压系统供压力油。调节液压泵上的手轮。可改变液压泵排量，实现主机回转和给进速度的无级调整。油箱是容纳液压的容器，为保证系统正常工作，油条设置了多种保护装置。如：吸油滤油器、回油滤油器、空气滤清器、冷却器、磁铁、油温表油位指示表。 操作台 操作台是钻机的控制装置。由各种控制阀、压力表、管件及框架等组成。操纵台设有马达回转、给进起拔、起下钻转换、截止阀四个操作手把，增压、背压、调压三个调节手轮，系统压力、给进压力、超拔压力、回油压力表等。控制阀均安装在操纵台的框架内，接头排列整齐，并用指示牌标明连接位置。没管采用A型扣压式高压胶管，密封可靠，装拆方便。操纵台面板标有各手把的操作方法。 2、液压系统工作原理 钻机采用回转和给进并联供油的单泵开式液压系统，其工作原理如下：电动机启动后，变量液压泵经吸油波油器从油箱汲入低压油，输出的高压油进入操纵台的三位六通手动换向阀。换向阀由两联组成，左联阀控制液压马达的正转、反转和停止；右联阀控制给进油缸的前进、后退及停止。两联阀都处于中间位置时液压泵卸荷，马达和油缸处于浮动状态，回油经回油滤油器回到油箱。右联阀与手动换向阀联合控制液压卡盘、液压夹持器的夹紧、松开及同时卡紧。 为了防止系统过载，工作压力由多路换向阀内设的安全阀限定，其值由压力表来监视，调定压力为15Mpa，使用中不超调。 在马达回路中串联一个单向节流阀，可以在马达转时人为地提高系统压力，克服单泵系统在回转转矩较小时，给进压力不足的缺点。 在给进油缸回路中串联一个单向节流阀和一个节流阀，以调节给进压力、速度及背压，给进压力和大小由压力表指示。 通过起下钻换向阀可改变给进油缸与液压卡盘和液压夹持器的联动方式。起、下钻进，先将起下钻转换手把置于相应的位置，然后只需操作给进起拔手把即可完成起钻或下钻，卡盘、夹持器处于一松夹或同进夹紧等状态。 钻机的运输 1、钻机要使用专制的平盘车运至作业地点，钻机在车盘上必须使用铁丝或倒链捆绑结实，不准超长、超高，拆下的螺钉等零件，要用有盖的箱子装好，易于丢失的零件要由钻工自带，不得装车。 2、在拆卸搬运时，设备的气孔、油眼必须堵严，各连接螺栓、螺母、轴座、销子等应装回原处，拆卸部件时必须使用专用工具，不得使用锤子敲打。 3、提升时人员要躲在躲避所内，严禁主斜井内有人行走；要与司机联系好，要缓慢匀速下放，不得速度过快。 4、井下搬卸时，钻机要用绳子或铁丝捆牢，用倒链拉起，然后将平盘车推出，轻轻放下，要有专人统一指挥，行动一致。搬运时严禁下方有人。 5、安装时要摆正钻机架，先将钻机稳固在底梁木上，紧固好螺栓，然后安设在地锚上固定牢固。 6、安装探水设备前必须把主斜井内的耙装机耙斗移出迎头，并切断耙装机所有电源，确保探水设备正常运送及安装。
