王河煤矿10806工作面底板加固钻探设计

10806工作面底板加固钻探设计

总副主审设

工：总：任：核：计：

王河煤矿防治水中心

10806工作面底板加固钻探设计

一、基本情况

10806工作面位于108采区西翼中部，东部以108采区轨道下山为界，西至矿井边界，上部为10804回采工作面。北部为10808正在准备工作面。该工作面开采标高自-55.9m至-94.8m。工作面设计走向长度885m（直线距离，含煤柱）。该工作面对应地面位置位于刘河镇庄子沟，西段包括花地沟、庵上等地区。标高在+217至+253.9m之间。地势基本呈东部相对较高、西部相对较低的丘陵地带。工作面西部地表有一小型水塘，水源来自于雨季时大气降雨，对工作面开采无影响。

该工作面在掘进过程中所揭露地质构造以顶板裂隙为主，最大发育宽度0.5m，但赋存形态为零星分布。无集束出现。未揭露断层。总体分析该工作面地质条件简单。

该工作面上下顺槽掘进时，在超前钻探过程中对出水钻孔进行注浆处理，由于措施得力，虽然在打钻过程中多次发生钻孔出水现象，但出水量都不大，掘进过程中没有发生过意外出水现象。二、工作面生产条件

10806工作面单一开采一1煤，煤层大体走向NE15º，NE105º煤层直接顶板为灰黑色石灰岩（L1-3），平均厚度10.4m。煤层直接底板灰色、灰白色铝土泥岩（C2b），平均厚度9.18m。老底为灰色石灰岩（O2），平均厚度130m。从上下顺槽已揭露的地质情况分析，本工作面地质状况简单，揭露的顶板裂隙与矿井地质规律基本相同，

多为近南北向，地质构造的影响相对轻微，多见顶板溶蚀或基底不平引起的宽缓褶皱。三、工作面水文地质概况

（1）含水层情况

本煤层顶板石灰岩(L1-3)及底板石灰岩（O2）均为矿井主要充水含水层。特别是底板石灰岩（O2）含水层由于厚度较大富水较强，且顶面以下50m范围内裂隙较为发育突水性较强，开采过程中由于压力的重新分布，底板受到破坏，存在深部O2灰岩含水层垂直导水的可能性。

（2）隔水层情况：

工作面隔水层为直接底板铝土泥岩（C2b）,平均厚度9.18m在底板完整地段具有一定隔水性，但由于其分布不均或受破坏底板松软破碎使失去隔水性能等均可能发生突水。四.设计的目的、依据与钻探的原则、质量要求

1.设计目的：打钻探测煤层底板导水构造，注浆封堵导水裂隙；注浆充填含水层，加固煤层底板，增加有效隔水层厚度及煤层底板抗压强度；切断奥陶系上段灰岩含水层与煤层之间的水力联系。目前矿井静水位标高-56米，按照工作面加固的范围，最大水压0.38Mpa。

2.由于该工作面最大水位压力仅为0.38Mpa，工作面上段水压0Mpa，为此本次底板加固工作仅针对工作面下段。

3.钻孔的落底位置：目前矿井静水位标高-56m,依据《煤矿防治水规定》附录四（4-2）突水系数计算公式：T=p/M（式中：T--突水

系数，MPa/m；p--底板隔水层承受的水头压力，MPa；M--底板隔水层厚度，m）以及《煤矿防治水规定》附录五（5-2）安全水头压力值计算公式P=TsM（式中：M---底板隔水层厚度，m；P---安全水压，MPa；

Ts---临界突水系数，MPa/m）。按照目前静水位压力结合本

工作面水文地质条件，终孔位置、钻孔深度以及钻机所能达到的最大倾角，设计进入底板奥灰20-30米为宜。

4.钻孔方向尽量与构造裂隙带的发育方向垂直或斜交，以尽可能多揭露裂隙。

5.钻孔的控制范围，以钻孔为中心，扩散半径按照15-20米进行设计。

6.钻孔布置以长短深浅相结合，并综合考虑物探结果。7.孔口管：本巷道所有钻孔最终位置水压均在0.5MPa左右，根据《煤矿防治水规定》的要求，水压小于1Mpa时，孔口管长度不低于5米。

8.钻孔方位及倾角允许偏差：

钻孔方位及倾角允许偏差值为±1°，能满足设计要求。8.终孔压力：

按照2-3倍静水位压力计算，但不得低于2.0MPa。

9．施工方法：钻孔用直径Φ113mm的钻头开孔，钻进7米，然后下Φ108㎜的孔口管6米，双液浆固定。孔口管固好后，钻进到10m做耐压试验，压力超过4Mpa，孔口周围没有漏水现象，再用直径Φ75mm的钻头正常钻进。

10．设备、材料选型及材料配比

钻探设备：选用ZYW-3200型全液压钻机，钻头为Φ113mm、Φ75mm的PDC复合片钻头；钻杆为直径63mm、单根长1.5m内置丝扣接头钻杆。

注浆设备：注浆泵选用3NB-250/6-15型往复式泥浆泵；注浆管路：108注浆站至10806上顺槽钻场采用1.2吋无缝钢管，高压软管的接头必须进行可靠的二次保护连接。

注浆材料：注浆材料采用水泥单液浆，水灰比1.5:1，注浆时浆液浓度为稀—稠—稀的原则；在注浆压力接近设计终压时，注浆泵由高档位依次调整到低档位，浆液浓度逐渐变稀。不得人为设定注浆时间，必须保证压力自由上升到设计值，以尽量增加注浆量。

11．注浆钻孔的结构及质量要求：

钻孔用直径Φ113mm的钻头开孔，钻进7米，然后下Φ108㎜的孔口管6米，双液浆固定。固管后至少停12-24小时再进行耐压试验，压力达到4MPa以上，稳定时间达到30min，孔口周围没有漏水现象，再用直径Φ75mm的钻头正常钻进至设计终孔位置。12．探测钻孔的施工顺序：

按钻场钻孔编号的先后顺序施工，并且打一个注一个，以免串浆。

五、钻探施工管理及要求

1．钻孔布置

钻场开始施工之前，在钻场内画钻孔方位线，使用白漆将所有钻

孔的开孔方位画于钻场顶板，并标明孔号，长度不得小于3m，钻孔开口位置画于钻场一帮，并编号，以便于进行验收。

2．开孔

开孔前钻场安设专用电话，电话完好可靠便于汇报。开孔时严格按照顶板标示的方位、位置及倾角稳固钻机，钻机钻杆要正对顶板方位线，以保证钻孔按设计施工，要求方位角、倾角误差控制在±1°以内。根据设计套管长度确定开孔孔深，开孔孔深应比设计套管长度多1m以上，并把孔内岩粉冲净。

3．钻孔岩粉处置

所用钻机排粉方法为水排粉，水源利用防尘管中水。为防止打钻排出的岩粉淤积巷道排水沟，在适当位置挖沉淀池，池中岩粉及时清挖。

4．透孔试压

根据顶板标记的方位及测定的套管倾角调整钻机，对正孔位后方可透孔，严禁目测后透孔，严禁启动钻机用钻杆带动钻机对方位，以防打烂套管或透偏孔。透孔并钻进超过孔口管长度2m左右时，必须进行耐压试验，终压应达到4MPa以上无漏水现象时，方可继续钻进，达不到要求必须再次进行注浆加固，直至注浆加固合格。

5．钻进

每次钻进前必须重新校正钻孔方位是否与顶板方位线相符，倾角是否与套管倾角一致，确定一致后，稳固钻机，防止方位偏斜；钻进时先供水，观察反水水量正常后再钻进，钻进时给压要均匀，匀速钻

进，要保证有足够压力水，不准打干钻；停钻时先提钻后停水；在软硬岩石变化段施工时要减小孔底压力，均匀钻进。

6．注浆

当钻孔施工过程中揭露断层及其破碎带时，易发生塌孔埋钻或出水现象。因此，要进行注浆加固破碎带，封堵导水裂隙，防止在钻孔揭露含水层后，出现断层裂隙带跑水或跑浆现象，并能解决塌孔埋钻问题。

7．封孔

钻孔注浆合格后必须于2日内进行封孔处理，以达到较好的封孔效果，防止由于放置时间过长造成封孔质量下降。采用井下水泥单液浆封孔，压力达到4.0MPa后可适当加入水玻璃，封孔终压必须达到5MPa以上；封孔后必须保证套管内充满水泥，套管内及外壁无渗水、滴水现象，以防钻孔成为导水通道，形成隐患。

8．原始记录及班报表

井下施工的钻孔原始记录内容要求真实、完整。每班原始记录对进尺、岩性、出水层位、出水量、水压、水温、注浆量等情况，要详细记录。

9．钻孔、钻场总结

每个钻孔施工完毕后，地测科组织相关单位验收，合格后再施工其它钻孔；每个钻孔注浆结后束，都要进行总结，内容包括钻孔开孔日期、终孔日期、下套管长度及质量、出水深度、出水层位、出水量、水压、注浆量、封孔质量、施工过程中出现的故障等，对钻孔注浆质

量进行分析评价，对施工的钻孔分段记录，施工负责人和施工人员必须现场签字，并分钻场、工作面建立技术档案。

每个钻场结束后，施工队编写钻场总结，对钻探进尺、注浆量、注浆质量和施工效率进行分析评价，对工程质量达不到要求的钻场进行透孔或补钻，直到合格并对钻场总结进行签字后钻机方可搬运，对钻场未验收擅自搬运的，工程质量按不合格处理。

六、钻探设计1.钻场

共设5个钻场，全部位于10808工作面上顺槽。2.工程量

共计5个钻场，钻孔个，钻探工程量4.钻孔设计：见下表

一钻场

钻孔

孔号

位置

12345678910

10808上顺槽5

#

米。

钻孔

编号1-11-21-31-41-51-61-71-81-91-10

方位（°）141158162172192200214228230243

倾角深度套管长终孔进入奥灰

备注

深度（m）

192817272717

即实际施

25232024

工深度。本表显示钻孔深度均为斜距

（°）（m）-11-6-16-9-9-17-8-8-13-10

81111571011015811611182112

度（m）层位6666666666

O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2

测点处（上帮）

合计93060

二钻场

钻孔

孔号

位置

123456789101112合计

10808上顺槽14测点处（上帮）

2-92-102-112-12

216227230243

-8-14-8-11

10677121971140

666672

O2O2O2O2

25202722

工深度。

#

钻孔编号2-12-22-32-42-52-62-72-8

方位（°）122141154167178181198206

倾角深度套管长终孔进入奥灰

备注

深度（m）

1617282616282517

本表显示钻孔深度均为斜距即实际施

（°）（m）-9-11-7-8-11-11-10-11

10181121106661029666

度（m）层位66666666

O2O2O2O2O2O2O2O2

三钻场

钻孔

孔号

位置

1234567

10808上顺槽20#测点西15米处

钻孔编号3-13-23-33-43-53-63-7

方位（°）137148162182204215224

倾角

深度

套管长

终孔

进入奥灰

备注

（°）（m）-13-15-14-15-15-15-13

90608275805790

度（m）层位

O2

6666666

O2O2O2O2O2O2

深度（m）

26162726271727

本表显示钻孔深度均为斜距即实际施工深度。

8合计

3-8241-1673607

6O2O2

21

四钻场

钻孔

孔号

位置

12345678合计

10808上顺槽25

#

钻孔编号4-14-24-34-44-54-64-74-8

方位（°）143154162171190210220238

倾角深度套管长终孔进入奥灰

备注

深度（m）

2127162728291823

本表显示钻孔深度均为斜距即实际施工深度。

（°）（m）-15-11-14-13-13-12-14-14

80102609085946482657

度（m）层位

O2

66666666

O2O2O2O2O2O2O2O2

测点西4米处

附：10805工作面钻孔布置平面图

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/qcdi.html