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1、山东省岱庄生建煤矿下组煤水文补勘项目井下钻孔施工组织设计及安全技术措施-、工程概况山东省岱庄生建煤矿始建于1976年，1982年建成投产，原属鱼台县，1984年移交给山东省劳改局，并改为现名。矿井原设计生产能力21万吨/年，1989年进行矿井改扩建，由原来21万吨/年扩建至60万吨/年。2005年12月山东省煤炭工业局核定其年生产能力为100万吨，2006年核定年生产能力为84万吨。现主采3煤层，3煤层储量已基本开采完毕，为矿井生产接续，矿井计划对下组煤进行水文补充勘探工作，针对下组煤层开采所存在的主要水文地质问题，岱庄生建煤矿特委托山东省煤田地质局第一勘探队施工本次岱庄生建煤矿下组煤水文补勘
2、工程。山东省煤田地质局第一勘探队根据山东鲁咨招标咨询服务中心提供的山东省岱庄生建煤矿下组煤水文补勘项目竞争性谈判文件及矿方技术要求,编制山东省岱庄生建煤矿下组煤水文补勘项目井下钻孔施工组织设计及安全技术措施，并组织钻机于施工。二、地质目的1、查明12卜煤层可采区（位于井田西部块段、尹家洼支断层的上盘、21线以南）上覆三灰的富水性分区规律及相关水文地质参数（水位标高、单位涌水量、渗透性系数、影响半径、水质类型）。2、查明12b煤层可采区顶板砂岩的富水性分区规律及相关水文地质参数。3、查明12-煤层可采区八、九灰的富水性分区规律及相关水文地质参数。4、查明十卜灰的富水性分区规律及相关水文地质参数。
3、5、查明16煤层底板至十四灰之间地层的工程地质参数6,查明十四灰的富水性分区规律及相关水文地质参数。7、基本查明十四灰与奥灰的水力联系。8,基本查明奥灰的水文地质参数。9、基本查明尹家洼支断层、欢城断层的富、导水性。10、技术性提交奥灰对开采16煤水患威胁的初步结论性分析。11、技术性提交十四灰对开采16煤水患威胁的初步结论性分析。12、技术性提交奥灰对开采12下煤水患威胁的初步结论性分析。13、技术性提交十四灰对开采12卜煤水患威胁的初步结论性分析。14、技术性提交封闭一二采区大量积水的复排水方窠。15、技术性提交封闭一二采区大量积水对12卜煤层开采的安全评估。三、地层情况本次工程所涉及到的
4、地层自上而下主要有：山西组、太原组、本溪组及奥陶系，各地层岩性及主要特点分述如下：二叠系下统山西组（py*）:上段：由杂色泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩组成，间夹23层灰白色、浅灰色的中砂岩。下段：含煤23层（3上、3下），其中3上、3下煤层为中厚煤层，是本井田的主要可采煤层,之间常为巨厚层状中砂岩或细砂岩,含泥质条带及粉砂岩包体，底部为一层具有浑浊状层理和底栖动物通道的细砂岩、粉砂岩或砂质泥岩。3煤层结构简单，顶板为砂质泥岩、泥质粉砂岩及泥岩，老顶为细砂岩；底板为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩。3下煤层结构较简单，普含一层夹石，岩性为泥岩、炭质泥岩，有时为粉砂岩或砂质泥岩。伪顶为泥岩或砂质泥岩，直接顶为中
5、细砂岩，底板-般为粉砂岩或砂质泥岩。石炭系太原组（C-PyT）:厚度153.80172.99m,平均160.71m。主要由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩、中砂岩、薄层石灰岩和煤层组成。泥岩、砂质泥岩在本组岩石组成中约占65%左右。粉、细、中砂岩约占本组岩石组成的18%左右。石灰岩约占本组岩石组成的15%左右。本组共含石灰岩11层，它们一般多位于泥岩之下，构成煤层顶板，其中以三、五、八、九、十下灰岩层位、厚度稳定，分布普遍，为良好的标志层。煤层约占本组岩石总厚度的2%左右。共含煤16层，均为薄煤层，其中可采、大部或局部可采者3层，即12下、14、16煤层。本组底部为灰色、杂色铝质泥岩，与下伏本溪
6、组呈整合接触。石炭系本溪组(CyB):平均厚15m。岩性主要为青灰色或紫斑杂色的铝质泥岩和铁质泥岩(俗称山西式铁矿)，以此泥岩底作为与下伏奥陶系分界面。本组属滨海平原相、潮坪相及过渡相沉积，与下伏奥陶系呈假整合接触。奥陶系马家沟组(0M)：井田内钻孔最大揭露厚度80.23m。主要是浅灰灰色厚层状石灰岩，质纯致密，含珠角石化石。四、施工技术要求(一)工程布置原则I、研究和分析现有资料基础上，明确矿井存在的水文地质问题，有针对性布置:2、根据勘探过程中出现的新问题，及时调整设计。(二)工程布置收集分析己有的资料，在对岱庄生建煤矿地质条件、水文地质条件分析的基础上，共布设6个井下钻孔，钻探总工程量预
7、计1260m,放水试验19次，采取水样19件。其钻孔各项技术参数见表3-1,钻孔施工位置由矿方进行测放。岱庄生建煤矿井下钻孔设计参数一览表表3-1钻孔编号开孔位置开孔层位终孔层位终孔深度(111)放水任务三灰12煤顶砂八、九灰十下灰十四灰奥灰放1维修洞室3煤层底板十四灰195放2维修洞室3煤层底板奥灰255IV放3维修洞室3煤层底板十：灰180放4-425水仓3煤层底板卜四灰195放5-425水仓3煤层底板奥灰255与放4号孔相结合查明尹家；：:支断层的导水性Y放6-425水仓3煤层底板十二灰180合计1260333343(三)钻孔结构放1号孔：开孔0IOm,孔径中168mm,下入中146mm
8、套管IOm；孔深IOmH四灰含水层顶部，孔径中133mm,下入108mm套管；十四灰含水层顶部至终孔，孔径75mm,裸孔。放2号孔：开孔0IOm,孔径150mm,下入127mm套管10m；孔深IOm至终孔,孔径中91mm,裸孔。放3号孔：开孔0Iom,孔径中150mm,下入127mm套管IOm；孔深IOm至终孔,孔径中91mm,裸孔。放4号孔：开孔015m,孔径中168mm,卜入146mm套管15m；孔深15r-H四灰含水层顶部，孔径中133mm,下入108mm套管；十四灰含水层顶部至终孔，孔径75mm,裸孔。放5号孔：开孔015m,孔径中168mm,下入中146mm套管15m；孔深I5m奥灰
9、含水层顶部，孔径中133mm,下入IOgmm套管；奥灰灰含水层顶部至终孔，孔径75mm,裸孔。放6号孔：开孔015m,孔径150mm,下入127mm套管15m；孔深15m至终孔，孔径中91mm,裸孔。（四）地质技术要求1、钻孔要素：各钻孔严格按照设计施工，因地质条件或井下条件限制，无法达到设计要求的，需经甲乙两方共同协商一致后方可更改。2、岩芯采取：各孔均全孔间断取芯钻进，控制大层界面及主要标志层、断层带，采取岩石物理力学试验样的层段需全取芯钻进。煤系地层取芯段岩芯采取率不小于60%,非煤系地层取芯段岩芯采取率不小于50%,煤层长度、重量采取率分别不小于75%、60%=3、钻进过程中严格控制孔
10、深误差，按规定丈量钻具全长，在大层界面、煤层附近、严重涌（漏）水段及终孔均应丈量钻具，合理平差，并按规定校正孔深。误差大于0.15%则应重新丈量钻具并查明误差原因。4、钻探所取煤层结构清楚、不燃烧不变质、不污染。严格岩芯保管，岩芯洗净后按顺序摆放，严防岩芯倒置。5、设计的钻孔全部为直孔。钻进过程中注意控制钻压，提高钻孔垂直度。6、钻孔终孔时甲乙双方到现场进行验收。7、原始班报表要在现场用黑色铅笔或中性笔及时填写，内容真实，数据可靠；交接班班长和机长要亲笔签字，不得代签；要整洁，终孔后装订成册。各项原始记录按规定的格式和内容认真填写，做到及时准确，清楚完整。8、封孔要求放L放4、放5号孔为水文长
11、观孔，不封孔.其余钻孔均需要全孔封闭，封孔水泥标号不低于P.O32.5#。钻孔如有水，需先注浆堵水，注浆压力大于1.5倍水压，堵水成功后，扫孔至孔底，再下钻具全孔封闭。（五）放水试验技术要求井下放水试验参考地面抽水试验煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准和设计严格执行。1、试验抽（放）水：正式抽（放）水试验前应做一次最大降深试抽，初步了解水位降低与涌水量的关系，以便正式抽水时合理选择水位降深。2、正式抽（放）水：应尽设备能力做最大降深。降深次数一般不少于3次，但如果钻孔含水层单位涌水量小于001Lm.s时，根据规程要求可减少水位降低次数。只进行一次最大降深抽（放）水试验，抽（放）水延
12、续时间应不低于36小时。抽（放）水延续时间与稳定时间要求：第一次水位降深的延续时间不少于24小时，其余各点降深的延续时间不作具体规定，各点稳定时间必须达到8小时。水位与流量必须同时观测。开始一般按每隔5分钟观测一次，连续观测I小时后，可每隔30分钟观测一次。直至抽水结束。水温、气温观测：抽水过程中，每隔2小时同时观测一次（应与流量、动水位观测相应），其精度要求在0.5C。水样应在最后一个降深结束前采取。3、稳定时间内水位与流量的变化幅度要求：水位降深大于5m时，水位变化幅度不大于1%；小于5m时，则要求水位变化幅度小于5cm。流量变化幅度：q20.01时，不大于3%；qV0.01时，不大于5%
13、。4、静止水位与恢复水位观测要求：正式抽（放）水前及正式抽（放）水结束后，抽水孔进行静止水位和恢复水位观测，观测过程中，严禁用注水或提水的方法帮助稳定。观测时间，开始时一般可按1、2,3,4、6、8、10、15、20、25、30分钟的时间顺序观测，以后每隔30分钟观测一次，直到稳定。静止水位和恢复水位，符合下列条件之一时，方可停止观测：a、连续三小时水位不变；b、水位呈单向变化，连续四小时每小时内升降最大差值不超过ICm；c、水位呈锯齿状变化，连续四小时内升降最大不超过5cm；d、采用压力表观测，连续四小时指针不动。e、达不到上述要求，但总观测时间已超过72小时，一般可停止观测。5,钻孔深度的
14、检查：抽（放）水前的静止水位测定后和恢复水位观测结束后，应分别控测孔深。孔内沉淀物不得埋没含水层厚度的1/5。五、施工组织设计（一）设备和循环系统钻机：井下专用XY-2B型岩芯机；试压泵：SGB9-12型注浆泵；清水循环系统接井下高压防尘管路。其它材料：规格中146mm孔口管（厚壁6mm无缝钢管40m）、中127mm孔口管（厚壁6mm无缝钢管35m）、108mm止水套管（壁厚5mm无缝钢管，长度根据钻探实际情况来确定）。孔口管焊接相应法兰盘6套，承压不低于6.4MPa高压闸阀3个，承压不低于4.0MPa高压闸阀3个，相应量程水压表若干。（二）施工工艺井下水文长观孔：开孔010m（15m）,孔径
15、中168mm,下入中146mm孔口管Iom（15m）,水泥固管后，换用91mm钻头间断取芯钻进至中间含水层,进行放水试验；放水试验结束后，进行注浆堵水，堵水成功后继续用91mm钻头间断取芯钻进，遇中间含水层，进行放水试验并注浆堵水，直至目的含水层顶板，用中133mm扩孔钻头扩孔并下入中108mm套管至目的含水层顶部，固管后,换用75mm钻头间断取芯钻进至终孔，进行放水试验，放水试验结束后留作长观孔。井下一般水文孔：开孔010m（15m）,孔径150mm,下入133mm孔口管IOm（15m）,水泥固管后，换用91mm钻头间断取芯钻进至中间含水层,进行放水试验；放水试验结束后，进行注浆堵水，堵水成功后继续用91mm钻头间断取芯钻进，遇中间含水层，进行放水试验并注浆堵水，直至目的含水层，进行放水试验，放水试验结束后进行全孔封闭。（三）施工场地要求1、钻机窝施工钻机窝
