礦井超前探水設(shè)計(jì)施工方案一、工程概況本工程為煤礦井下掘進(jìn)工作面超前探水施工項(xiàng)目，旨在通過系統(tǒng)性鉆探與水情監(jiān)測(cè)，預(yù)防巷道掘進(jìn)過程中的突水風(fēng)險(xiǎn)。施工區(qū)域位于礦井8102回風(fēng)順槽，該巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度860m，穿越砂巖裂隙發(fā)育帶及F8斷層影響區(qū)，水文地質(zhì)條件復(fù)雜。根據(jù)地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)，工作面最大涌水量預(yù)計(jì)達(dá)150m3/d，水壓峰值0.8MPa，需采取"預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有掘必探、先探后掘"的防治水原則，確保施工安全。二、水文地質(zhì)條件分析（一）地層巖性特征施工區(qū)域揭露地層自上而下依次為：第四系松散覆蓋層（厚0-5m）：含水性弱，透水性差二疊系砂巖（厚60-80m）：中粒結(jié)構(gòu)，裂隙發(fā)育，局部含承壓水煤層（厚2.5-3.2m）：目標(biāo)開采層，頂?shù)装宕嬖诰植繉?dǎo)水裂隙石灰?guī)r（厚>100m）：巖溶發(fā)育，為主要充水含水層（二）地質(zhì)構(gòu)造影響F8斷層走向NE30°，傾角75°，落差8-12m，斷層破碎帶寬3-5m，充填物以糜棱巖為主，透水性強(qiáng)。斷層上盤發(fā)育牽引褶皺，導(dǎo)致巖層裂隙密度增加2-3倍，構(gòu)成主要導(dǎo)水通道。（三）水患類型識(shí)別老空積水：井田范圍內(nèi)歷史采掘形成的3處老窯積水區(qū)，積水量約8000m3斷層導(dǎo)水：F8斷層可能溝通上覆石灰?guī)r含水層砂巖裂隙水：二疊系砂巖含水層靜儲(chǔ)量約1.2萬(wàn)m3巖溶突水：預(yù)測(cè)施工區(qū)域存在3個(gè)隱伏溶洞，體積約500-1000m3/個(gè)三、施工組織設(shè)計(jì)（一）組織機(jī)構(gòu)及職責(zé)成立探放水工作領(lǐng)導(dǎo)小組：組長(zhǎng)（礦長(zhǎng)）：全面負(fù)責(zé)防治水工作決策，審批專項(xiàng)投入副組長(zhǎng)（總工程師）：分管技術(shù)工作，審核探放水設(shè)計(jì)方案成員：地測(cè)科長(zhǎng)（水文地質(zhì)分析）、安檢科長(zhǎng)（安全監(jiān)督）、機(jī)電科長(zhǎng)（設(shè)備保障）、施工隊(duì)長(zhǎng)（現(xiàn)場(chǎng)組織）（二）施工隊(duì)伍配置崗位人數(shù)主要職責(zé)施工隊(duì)長(zhǎng)1現(xiàn)場(chǎng)施工組織與協(xié)調(diào)技術(shù)負(fù)責(zé)人1鉆孔參數(shù)設(shè)定與質(zhì)量控制鉆機(jī)操作工3鉆機(jī)操作與維護(hù)水文觀測(cè)員2涌水量、水壓監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)記錄安全員2施工全過程安全監(jiān)督排水工2排水系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)（三）設(shè)備配置方案鉆探設(shè)備：ZDY-4000S型全液壓鉆機(jī)2臺(tái)（額定扭矩4000N·m，鉆進(jìn)深度300m）Φ73mm鉆桿150m，Φ91mm金剛石鉆頭10個(gè)孔口管（Φ108mm×6mm無(wú)縫鋼管，單根長(zhǎng)3m）排水系統(tǒng)：200D-43×3型離心式水泵3臺(tái)（流量280m3/h，揚(yáng)程129m）Φ159mm排水鋼管500m，形成三級(jí)排水系統(tǒng)水倉(cāng)容積500m3，配備自動(dòng)清淤裝置監(jiān)測(cè)設(shè)備：YTL-130型礦用水壓表（量程0-2MPa，精度0.2級(jí)）WTC型瓦斯突出參數(shù)儀（同步監(jiān)測(cè)瓦斯?jié)舛龋┏暡髁坑?jì)（測(cè)量范圍0-500m3/h）四、鉆探工程設(shè)計(jì)（一）鉆孔布置原則采用"三花形"布孔方式，每循環(huán)布置5個(gè)探水孔，具體參數(shù)如下：孔號(hào)方位角傾角設(shè)計(jì)深度終孔直徑控制范圍1#巷道中線+3°80mΦ75mm巷道前方2#中線左15°0°70mΦ75mm左幫上方3#中線右15°0°70mΦ75mm右?guī)蜕戏?#中線左30°-5°60mΦ75mm左幫下方5#中線右30°-5°60mΦ75mm右?guī)拖路剑ǘ┿@探施工工藝開孔作業(yè)：使用Φ130mm鉆頭鉆進(jìn)3m，下入孔口管并注漿固定孔口管外露長(zhǎng)度0.5m，安裝高壓閘閥和防噴裝置注漿材料采用水泥-水玻璃雙液漿，水灰比1:1，凝膠時(shí)間控制在30-60s鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓：巖層硬度≤f6時(shí)取8-10kN，f>6時(shí)取12-15kN轉(zhuǎn)速：開孔階段50-80r/min，正常鉆進(jìn)150-200r/min泵量：清水鉆進(jìn)時(shí)200-250L/min，取芯時(shí)100-150L/min取芯要求：巖芯采取率：完整巖層≥85%，破碎帶≥65%每5m測(cè)量一次孔斜，孔斜偏差≤1°/100m巖芯按順序編號(hào)、裝箱，拍攝巖芯照片存檔（三）循環(huán)鉆探制度超前距離：探水孔超前掘進(jìn)工作面不少于30m允許掘進(jìn)：每次掘進(jìn)不超過50m，保留20m安全巖柱循環(huán)驗(yàn)證：每循環(huán)施工完成后，繪制實(shí)際鉆孔軌跡圖，與設(shè)計(jì)對(duì)比分析五、施工技術(shù)措施（一）鉆進(jìn)過程控制鉆進(jìn)參數(shù)監(jiān)測(cè)：實(shí)時(shí)記錄鉆壓、扭矩、轉(zhuǎn)速、泵壓等參數(shù)，當(dāng)出現(xiàn)以下情況立即停鉆：鉆速突然加快（>5m/h）泵壓驟降（降幅>0.5MPa）扭矩異常波動(dòng)（變化量>20%）孔內(nèi)事故預(yù)防：鉆桿連接使用雙螺帽緊固，扭矩達(dá)到300N·m每鉆進(jìn)20m進(jìn)行一次提鉆檢查，更換磨損鉆具備用Φ50mm鉆桿30m，處理孔內(nèi)事故使用沖洗液管理：清水鉆進(jìn)時(shí)添加2%膨潤(rùn)土，提高護(hù)壁效果破碎帶采用低固相鉆井液，密度控制在1.05-1.10g/cm3孔口設(shè)置沉淀池（三級(jí)沉淀），循環(huán)利用率≥80%（二）放水降壓工藝放水孔結(jié)構(gòu)：下入Φ108mm孔口管（長(zhǎng)5m）+Φ89mm套管（長(zhǎng)20m）套管采用水泥注漿固結(jié)，注漿壓力1.2倍靜水壓力安裝Φ50mm控制閘閥，配備壓力表和流量計(jì)降壓方案：初始放水量控制在50m3/h以內(nèi)每2小時(shí)觀測(cè)一次水壓，當(dāng)壓力下降至0.3MPa時(shí)穩(wěn)定放水總放水量達(dá)到預(yù)計(jì)儲(chǔ)量80%后，逐步減小放水量水質(zhì)監(jiān)測(cè)：每班次測(cè)定水溫、pH值、礦化度放水初期加密監(jiān)測(cè)（1次/小時(shí)），穩(wěn)定后1次/班次發(fā)現(xiàn)水質(zhì)渾濁度>100NTU時(shí)，分析是否存在泥沙涌入（三）數(shù)據(jù)采集分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)記錄：鉆探班報(bào)：鉆孔深度、巖性描述、涌水量、水壓等水文觀測(cè)：水位、水溫、水質(zhì)變化設(shè)備運(yùn)行：鉆機(jī)工作時(shí)間、故障記錄水情分析：繪制涌水量-時(shí)間曲線，判斷含水層富水性計(jì)算單位涌水量（q），評(píng)價(jià)含水層滲透性建立水文地質(zhì)模型，預(yù)測(cè)后續(xù)掘進(jìn)面涌水趨勢(shì)六、安全保障體系（一）防突水安全措施孔口安全裝置：安裝KJS-100型防噴器，工作壓力≥1.5MPa配備Φ73mm鉆桿防墜器，防止鉆具墜落孔口設(shè)置擋水板，高度不低于1.2m排水系統(tǒng)保障：主排水泵實(shí)現(xiàn)"一用一備一檢修"排水管路設(shè)置2條獨(dú)立回路，管徑Φ159mm水倉(cāng)每周清淤一次，保證有效容積應(yīng)急物資儲(chǔ)備：防水閘門（2道），關(guān)閉時(shí)間<5min快速封堵材料：膨脹水泥500kg，木楔200個(gè)自救器（40臺(tái)），有效期≥3年（二）通風(fēng)瓦斯管理通風(fēng)系統(tǒng)：局部通風(fēng)機(jī)功率2×11kW，風(fēng)量≥200m3/min風(fēng)筒采用Φ800mm阻燃風(fēng)筒，接口嚴(yán)密（漏風(fēng)率<5%）每100m設(shè)置風(fēng)筒傳感器，監(jiān)測(cè)風(fēng)量變化瓦斯監(jiān)測(cè)：T0（孔口）、T1（工作面）、T2（回風(fēng)流）設(shè)置瓦斯傳感器報(bào)警濃度≥0.8%，斷電濃度≥1.0%鉆探作業(yè)時(shí)，瓦斯?jié)舛瘸^0.5%必須停止作業(yè)（三）避災(zāi)路線規(guī)劃避水災(zāi)路線：8102回風(fēng)順槽→8#總回風(fēng)巷→井底車場(chǎng)→副井→地面（全程距離1200m，步行時(shí)間≤20min）路線維護(hù)：避災(zāi)路線保持暢通，無(wú)雜物堆積每50m設(shè)置反光路標(biāo)，箭頭指向安全出口每月組織一次避災(zāi)路線演練，記錄演練時(shí)間和參與人員通訊保障：施工區(qū)域安裝2部本安型電話，間距≤500m配備4臺(tái)對(duì)講機(jī)（頻道單獨(dú)設(shè)置）調(diào)度室24小時(shí)專人值守，保持通訊暢通七、質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（一）鉆探工程質(zhì)量鉆孔質(zhì)量：開孔位置偏差≤100mm終孔位置與設(shè)計(jì)偏差≤1.5m/100m孔深達(dá)到設(shè)計(jì)要求，誤差≤±0.5m巖芯采?。和暾麕r層巖芯采取率≥85%破碎帶巖芯采取率≥65%重要地質(zhì)界面（如斷層、含水層）巖芯采取率≥90%封孔質(zhì)量：封孔材料：42.5級(jí)硅酸鹽水泥，水灰比1:1封孔長(zhǎng)度≥10m，注漿壓力≥1.0MPa封孔后透水率≤0.1Lu（二）放水效果評(píng)估降壓指標(biāo)：含水層水壓降至0.3MPa以下穩(wěn)定涌水量≤30m3/h水位降深達(dá)到設(shè)計(jì)要求的80%以上水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：懸浮物含量≤50mg/LpH值6-9無(wú)明顯泥沙顆粒（粒徑>0.1mm）驗(yàn)收資料：鉆探工程竣工圖（1:500）鉆孔綜合成果表放水試驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量驗(yàn)收簽證單八、施工進(jìn)度計(jì)劃（一）工期安排施工階段工作內(nèi)容工期（天）備注準(zhǔn)備階段設(shè)備安裝、場(chǎng)地布置5含安全技術(shù)交底鉆探施工第1-5循環(huán)鉆探30每循環(huán)6天放水降壓含水層降壓放水15持續(xù)監(jiān)測(cè)水壓掘進(jìn)作業(yè)工作面掘進(jìn)40配合鉆探循環(huán)驗(yàn)收總結(jié)工程質(zhì)量驗(yàn)收5含資料整理（二）進(jìn)度保障措施資源保障：備用鉆機(jī)1臺(tái)，確保故障時(shí)2小時(shí)內(nèi)恢復(fù)施工鉆具配件儲(chǔ)備量滿足10天用量實(shí)行"三八"作業(yè)制，連續(xù)施工技術(shù)保障：地測(cè)科每天提供地質(zhì)預(yù)報(bào)每周召開技術(shù)分析會(huì)，優(yōu)化施工參數(shù)采用定向鉆進(jìn)技術(shù)，提高鉆孔精度考核機(jī)制：設(shè)立進(jìn)度考核獎(jiǎng)勵(lì)基金，與掘進(jìn)進(jìn)尺掛鉤延誤工期分析原因，制定趕工措施關(guān)鍵線路工序優(yōu)先保障資源九、安全管理體系（一）安全責(zé)任制崗位安全職責(zé)：礦長(zhǎng)：防治水第一責(zé)任人，每月組織一次水害隱患排查施工隊(duì)長(zhǎng)：現(xiàn)場(chǎng)安全第一責(zé)任人，每班班前會(huì)強(qiáng)調(diào)安全注意事項(xiàng)鉆機(jī)操作工：嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，拒絕違章指揮安全檢查制度：日常檢查：安全員每班檢查2次專項(xiàng)檢查：每周組織防治水專項(xiàng)檢查季節(jié)性檢查：雨季前開展防洪專項(xiàng)檢查隱患整改：建立隱患排查臺(tái)賬，實(shí)行"五定"原則（定人、定時(shí)間、定措施、定資金、定預(yù)案）重大隱患立即停產(chǎn)整改，整改驗(yàn)收合格后方可復(fù)工隱患整改率必須達(dá)到100%（二）應(yīng)急處置預(yù)案突水應(yīng)急響應(yīng)：報(bào)警：立即發(fā)出警報(bào)，通知受威脅區(qū)域人員撤離截流：關(guān)閉防水閘門，啟動(dòng)全部排水設(shè)備搶險(xiǎn)：成立現(xiàn)場(chǎng)指揮部，組織排水和堵水人員撤離程序：班組長(zhǎng)立即清點(diǎn)人數(shù)，按避災(zāi)路線撤離撤離時(shí)保持秩序，嚴(yán)禁擁擠、奔跑到達(dá)安全區(qū)域后立即向調(diào)度室報(bào)告應(yīng)急演練：每季度組織一次突水應(yīng)急演練演練內(nèi)容包括報(bào)警、撤離、搶險(xiǎn)等環(huán)節(jié)演練后評(píng)估總結(jié)，改進(jìn)應(yīng)急預(yù)案十、環(huán)境保護(hù)措施（一）廢水處理污水處理工藝：采用"沉淀+過濾+消毒"處理工藝處理后水質(zhì)達(dá)到《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中水回用率≥90%，用于井下灑水降塵污泥處置：沉淀池污泥定期清運(yùn)（每周1次）污泥經(jīng)脫水后含水率≤60%運(yùn)至指定矸石場(chǎng)規(guī)范處置（二）噪聲控制降噪措施：鉆機(jī)設(shè)置隔音罩，降噪量≥25dB(A)水泵安裝減震基礎(chǔ)，振動(dòng)速度≤4.5mm/s作業(yè)人員佩戴耳塞，噪聲暴露≤85dB(A)監(jiān)測(cè)要求：每季度監(jiān)測(cè)一次噪聲，記錄監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)噪聲超標(biāo)時(shí)立即采取整改措施建立噪聲監(jiān)測(cè)檔案，保存3年以上