一、工程概況
潘北礦主井井口標(biāo)高為+23.2米,井筒設(shè)計(jì)凈直徑為6m,井筒設(shè)計(jì)總深度為673.2 m,凍結(jié)段設(shè)計(jì)深度為392m,采用凍結(jié)法施工,雙層鋼筋砼復(fù)合井壁支護(hù);基巖段設(shè)計(jì)深度為281.2m,井壁結(jié)構(gòu)為素砼井壁支護(hù)形式,砼井壁厚度為400mm,砼強(qiáng)度等級(jí)為C30,已對(duì)基巖段進(jìn)行了地面預(yù)注漿。
現(xiàn)主井井筒已施工至垂深544.7m位置,根據(jù)《潘北礦主井井筒過(guò)11-2、11-1煤層揭煤設(shè)計(jì)》的有關(guān)規(guī)定,當(dāng)主井井筒施工至垂深600.13m(距11-2煤頂板法距10m位置外),應(yīng)停止井筒施工,進(jìn)行探11-2、11-1煤鉆孔及測(cè)定煤層瓦斯壓力工作,由于11-2、11-1兩層煤相距較近,故將11-2、11-1兩層煤作為一層煤揭開,進(jìn)行聯(lián)合測(cè)壓、分層取芯,采用綜合指標(biāo)D、K值法分別預(yù)測(cè)11-2、11-1兩層煤瓦斯含量和突出危險(xiǎn)性。
二、地質(zhì)及水文地質(zhì)概況
1、工程地質(zhì)
根據(jù)《潘北礦主井井筒地質(zhì)柱狀圖》提供的地質(zhì)資料表明,11-2、11-1兩層煤位于垂深613.38m~628.8m且相距較近,煤層厚度分別為1.60m、1.02m,呈黑色,以粉沫狀為主,少見塊狀,屬半亮型煤;中間夾層巖性為泥巖,層厚4.57m,整體穩(wěn)定性較差,屬極不穩(wěn)定巖層;11-2煤層頂板巖性和11-1煤層底板巖性分別為砂質(zhì)泥巖、泥巖,厚度分別為1.96m、5.21m,砂質(zhì)泥巖、泥巖屬松軟巖層,比較破碎。
2、水文地質(zhì)
11-2、11-1兩層煤主要位于泥巖之中,避開了基巖段幾個(gè)主要的砂巖含水層,基巖段已進(jìn)行了地面預(yù)注漿工作,預(yù)計(jì)該段涌水量不大于6m3/h。根據(jù)《潘北礦井主井井筒地面預(yù)注漿工程施工總結(jié)報(bào)告》分析結(jié)論,認(rèn)為主井井筒井幫四周能夠形成隔水帷幕體,隔水帷幕體封閉了補(bǔ)給水的通道,阻止自然流動(dòng)水體向井筒中心移動(dòng),同時(shí)也改變了煤與瓦斯的原生狀態(tài),對(duì)11-2、11-1兩層煤能起到封堵瓦斯通道、增加強(qiáng)度,提高煤層堅(jiān)固性的作用,以達(dá)到降低煤的突出危險(xiǎn)性。
3、瓦斯
該礦暫按高瓦斯礦井管理。目前主井已成功揭穿17煤、16煤、13煤。根據(jù)潘北礦井現(xiàn)有的《井筒檢查孔地質(zhì)報(bào)告》資料表明,風(fēng)檢孔1:11-2煤瓦斯含量為66.62%,11-1煤瓦斯含量為85.26%;副檢孔:11-2煤瓦斯含量為39.31%,11-1煤瓦斯含量為36.37%。且兩層煤均具有突出危險(xiǎn)性。
三、探11-2、11-1煤及測(cè)定瓦斯壓力的施工方案
根據(jù)《潘北礦主井井筒過(guò)11-2、11-1煤層揭煤設(shè)計(jì)》和《潘北礦主井井筒地質(zhì)柱狀圖》資料,確定對(duì)11-2、11-1兩層煤進(jìn)行超前探孔打鉆探煤和聯(lián)合測(cè)壓、分層取芯的施工方案,進(jìn)一步探明11-2、11-1兩層煤的賦存情況及地質(zhì)構(gòu)造,前探孔兼作測(cè)壓孔。加強(qiáng)對(duì)主井井筒11-2、11-1兩層煤層位、煤層厚度、產(chǎn)狀、頂板和底板巖性及地質(zhì)構(gòu)造的控制,準(zhǔn)確掌握井筒掘進(jìn)工作面與11-2煤、11-1煤的間距,并取11-2、11-1兩層煤芯送淮南礦業(yè)集團(tuán)公司實(shí)驗(yàn)室,采用綜合指標(biāo)D、K值法分別預(yù)測(cè)11-2、11-1兩層煤瓦斯含量和突出危險(xiǎn)性。
四、探11-2、11-1煤及測(cè)定瓦斯壓力的施工方法
根據(jù)《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》和《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定,揭穿突出煤層前必須遵守下列規(guī)定:
在主井井筒掘進(jìn)工作面距11-2煤層頂板法線距離10m之外,打2個(gè)穿透煤層全厚或見煤深度不少于10m的超前探孔,進(jìn)一步探清11-2、11-1兩層煤賦存及地質(zhì)構(gòu)造情況。超前探煤孔兼作測(cè)壓孔,測(cè)定煤層瓦斯壓力或預(yù)測(cè)煤層突出危險(xiǎn)性。測(cè)定煤層瓦斯壓力時(shí),鉆孔應(yīng)布置在井筒掘進(jìn)工作面巖層比較完整的地方。因此我們針對(duì)11-2、11-1兩層煤制定了進(jìn)行超前探孔打鉆探煤和聯(lián)合測(cè)壓、分層取芯的施工方法。
1、開孔標(biāo)高的確定
根據(jù)《潘北礦主井井筒過(guò)11-2、11-1煤層揭煤設(shè)計(jì)》的有關(guān)規(guī)定及《潘北礦主井井筒地質(zhì)柱狀圖》的有關(guān)資料,當(dāng)主井井筒掘進(jìn)工作面施工至距11-2煤層頂板法距10m位置時(shí),即井筒掘進(jìn)工作面施工到垂深600.13m位置時(shí),停止井筒施工,在井筒掘進(jìn)工作面巖層傾斜方向的上幫和下幫各布置一個(gè)探煤鉆孔,較為準(zhǔn)確地掌握11-2、11-1兩層煤的賦存情況及地質(zhì)構(gòu)造,同時(shí)兩個(gè)探煤孔兼作測(cè)壓孔,測(cè)定11-2、11-1兩層煤瓦斯壓力。
2、鉆孔布置
當(dāng)主井井筒掘進(jìn)工作面施工至垂深600.13m時(shí),由專業(yè)工程地質(zhì)人員在井筒掘進(jìn)工作面確定出探煤孔兼測(cè)壓孔的位置,即在沿主井井筒巖層傾向(SW36°)和(NE36°)方位線上分別布置兩個(gè)探11-2、11-1煤層兼測(cè)定煤層瓦斯壓力的鉆孔,分別作為探孔兼測(cè)壓孔1和探孔兼測(cè)壓孔2。探孔兼測(cè)壓孔1布置在SW36°方位線上,距主井井筒凈徑距離為0.4m,打鉆傾角為90°;探孔兼測(cè)壓孔2布置在NE36°方位線上,距主井井筒凈徑距離為0.4m,打鉆傾角為90°。
附:潘北礦主井井筒11-2、11-1煤探孔兼測(cè)壓孔平、剖面布置圖。
3、鉆孔所需的主要設(shè)備及設(shè)施
鉆孔所需主要設(shè)備及設(shè)施一覽表
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序 號(hào) | 設(shè)備名稱 | 型號(hào)規(guī)格 | 數(shù) 量 | 備 注 |
1 | 潛孔鉆機(jī) | YQ-1000 | 2臺(tái) | 一臺(tái)備用 |
2 | 風(fēng)筒 | 膠質(zhì)風(fēng)筒 | ?800mm | 一趟 |
3 | 光學(xué)瓦斯 鑒定器 | AQG-1 | 6臺(tái) | 瓦斯員專用 |
4 | 甲烷報(bào)警儀 | CJB4 | 6臺(tái) | 班組長(zhǎng)、機(jī)電工用 |
5 | 礦燈 | ? | 60個(gè) | ? |
6 | 瓦斯檢測(cè) 控制系統(tǒng) | KGD2型甲烷 超限斷電儀 | 2套 | 探頭為KGJ4型,2個(gè) |
7 | 鉆頭 | ?130mm,? 90mm取芯鉆頭 | 4個(gè) | 合金鉆頭 |
8 | 鉆桿 | ?50mm | 80根 | 長(zhǎng)為1.0m |
4、探煤孔兼測(cè)壓孔深度
由于探煤孔兼測(cè)壓孔1和探煤孔兼測(cè)壓孔2分別布置在主井井筒巖層傾向線上,故兩個(gè)鉆孔打鉆深度不同。每個(gè)鉆孔應(yīng)打穿11-2、11-1兩煤層全厚并進(jìn)入到11-1煤層底板以下法距0.5m的位置, 探煤孔兼測(cè)壓孔1深度約為23.95m,探煤孔兼測(cè)壓孔2深度約為28.47m。
5、打鉆
首先清理凈井筒內(nèi)的浮矸和雜物。以探孔兼測(cè)壓孔1為例,將基巖段施工用模板下放至適當(dāng)高度,在模板相應(yīng)位置上加工四個(gè)與鉆機(jī)相對(duì)應(yīng)的小孔,用螺栓將模板與鉆機(jī)連接在一起,螺絲上緊,將鉆機(jī)固定牢固與模板形成一整體。調(diào)節(jié)鉆機(jī)角度,使兩臺(tái)鉆機(jī)分別固定在探孔兼測(cè)壓孔1、探孔兼測(cè)壓孔2位置上。打鉆前將2臺(tái)YQ-1000型潛孔鉆機(jī)分別固定在設(shè)計(jì)探孔兼測(cè)壓孔1、2位置上,并預(yù)埋好?108mm×1m的孔口管,由專業(yè)工程地質(zhì)人員全面負(fù)責(zé)探孔兼測(cè)壓孔的打鉆工作。在鉆進(jìn)中,要正確掌握鉆機(jī)鉆速和鉆壓的關(guān)系,嚴(yán)防鉆孔偏斜,同時(shí)要時(shí)刻監(jiān)測(cè)鉆孔內(nèi)涌出瓦斯的含量和實(shí)際揭露的11-2、11-1煤層位置以及11-2、11-1煤層的厚度,并由專業(yè)技術(shù)人員詳細(xì)作好記錄。當(dāng)施工鉆孔先后進(jìn)入11-2、11-1煤層頂板下0.5m位置時(shí),由司鉆人員對(duì)11-2、11-1兩層煤進(jìn)行分層取芯。施工探孔兼測(cè)壓孔1直到進(jìn)入11-1煤層底板下法距0.5 m位置,探孔兼測(cè)壓孔1打鉆完畢,取出鉆桿進(jìn)行測(cè)定11-2、11-1煤層瓦斯壓力工作。采用上述同樣的施工方法施工探孔兼測(cè)壓孔2。