【正文】 神華寧煤集團紅柳煤礦 3121工作面 井下定向疏放水鉆孔設(shè)計方案 神華寧煤集團紅柳煤礦 神華寧煤集團能源工程公司環(huán)境安全工程分公司 二〇一一年十一月 2 神華寧煤集團紅柳煤礦 3121工作面 井下定向疏放水鉆孔設(shè)計方案 編 制： 審 核： 分管領(lǐng)導(dǎo)： 神華寧煤集團能源工程公司環(huán)境安全工程分公司 二〇一一年十一月 3 目錄 1 前言 .................................................. 6 2 礦井概況 ............................................. 9 ........................................ 9 .......................................... 9 ......................................... 10 ........................................... 11 ............................................. 11 ............................................. 12 ......................................... 13 ..................................... 13 3 項目區(qū)概況 ........................................... 17 ........................... 17 ............................... 18 ..................................... 18 ........................................... 19 ................................. 19 ..................................... 19 3121工作面頂板直羅組下段粗砂巖含水層靜儲量預(yù)計 ..... 19 4 項目區(qū)疏放水方案 ..................................... 21 ............................. 21 .................. 22 4 ............................. 22 .................... 22 ............................... 23 ....................................... 28 ......................................... 30 ............................... 35 5 方案對比分析 ........................................ 36 ........................................... 36 ........................................... 38 ........................................... 39 結(jié)論 .............................................. 39 6 定向鉆孔施工及安全技術(shù)措施 ........................... 41 ..................................... 41 ........................................... 41 ................................... 41 ............................................... 41 ............................................... 42 ................................. 45 ............................... 45 7 需礦方配合的工作 ..................................... 46 8 提交的資料 ........................................... 46 ........................................... 46 5 ......................................... 46 ....................................... 46 6 1 前言 寧煤集團現(xiàn)有生產(chǎn)及在建礦井 21 對，分布在汝箕溝、靈武、石溝驛、鴛鴦湖、馬家灘、呼魯斯太、石嘴山、石炭井、橫城等 9 個礦區(qū)，所轄 21對生產(chǎn)和建設(shè)礦井分布分散和范圍廣，水害類型多樣，各礦井在地質(zhì)勘探時確定的水文地質(zhì)條件均屬簡單 中等類型，但部分礦井建井和生產(chǎn)揭露的水文地質(zhì)條件卻為復(fù)雜，水害已嚴重影響到正常開采，尤其是鴛鴦湖礦區(qū)、馬家灘礦區(qū)新建礦井。目前主要影響礦井開采的含水層為直羅組砂巖含水層組，含水層厚 , 平均厚度 127 m，該含水層滲透性差，為富水性較強含水層。鴛鴦湖礦區(qū)的紅柳礦、石槽村礦、麥垛山礦在試生產(chǎn)或建設(shè)期間出 現(xiàn)較大涌水，因此，寧煤集團公司所轄的鴛鴦湖礦區(qū)、馬家灘礦區(qū)由于本區(qū) 2 號煤頂板直羅組砂巖含水層沉積環(huán)境復(fù)雜，富水性不均勻且滲透性差可疏性差，隨著井筒和井田開拓揭露，對礦井生產(chǎn)安全和作業(yè)環(huán)境的影響越來越大，防治水工作是當務(wù)之急。 寧煤集團所轄的鴛鴦湖礦區(qū)、馬家灘礦區(qū)目前水害治理主要通過常規(guī)鉆機在井下巷道或石門中向頂板直羅組砂巖含水層施工大角度仰角鉆孔提前疏放頂板水的傳統(tǒng)工藝方法。采用此方法，由于存在井下常規(guī)鉆機能力偏小施工的鉆孔長度短，且井下常規(guī)鉆孔只有在開采巷道形成后方能進行施工，疏放水時間有限，不利于礦井擴大生產(chǎn)規(guī)模的長遠規(guī)劃要求。 為了 探索 寧東各 礦井 效果最佳 的防治水技術(shù) 手段和技術(shù)路線， 7 環(huán)境安全工程分公司借鑒多年施工中長距離 (600800m)定向瓦斯鉆孔的施工經(jīng)驗和治理瓦斯的良好效果， 經(jīng)與中煤科工集團西安研究院多次論證和分析，通過對原中長距離定向鉆機及工藝技術(shù)進行改造后達到有效進行水害治理的目的。 集團公司于 2020 年 10 月決定為環(huán)境安全工程公司采購一臺ZDY6000LD 井下定向探放水鉆機施工井下定向鉆孔進行水害治理，同時，經(jīng)能源工程公司立項，集團公司確定《中長距離定向鉆進技術(shù)在礦井水害治理中的應(yīng)用研究》科 技項目為 2020年科技項目，實施該科技項目共分五個階段，即第一階段準備工作（收集資料及編制方案設(shè)計和采購設(shè)備），第二階段現(xiàn)場施工，第三階段收集數(shù)據(jù)，第四階段綜合分析及編制成果報告，第五階段組織項目驗收。 為了使該科技項目順利實施和達到預(yù)期研究目的，環(huán)境安全工程分公司認真收集鴛鴦湖礦區(qū)各礦井的資料進行對比和綜合分析，根據(jù)各礦生產(chǎn)接續(xù)情況和新購井下定向鉆機到貨時間，經(jīng)與集團公司生產(chǎn)技術(shù)部及礦方溝通后，選擇紅柳煤礦 3121工作面開切眼北端煤層沖刷變薄帶作為井下中長距離定向探放水鉆機施工井下定向疏放水鉆孔的試驗區(qū)。 項 目于 2020 年 8 月 24 日完成了第一階段的全部工作（鉆機采購到位和編制及審定方案設(shè)計），并組織科技發(fā)展部、生產(chǎn)技術(shù)部、紅柳煤礦、能源工程公司召開了該科技項目啟動大會；于 2020年 8 月 25 日開始了第二階段現(xiàn)場施工工作和第三階段收集數(shù)據(jù)工作， 截止 2020年 11月 15日已完成 4兩個下分層含水層鉆孔、 5孔三個上分層含水層鉆孔的施工。從目前施工情況 8 和觀測數(shù)據(jù)情況來看，《 中長距離定向鉆進技術(shù)在礦井水害治理中的應(yīng)用研究》科技項目攻克了許多技術(shù)難題，取得了階段性成果，效果顯著和明顯，可得出以下初步 結(jié)論：一是 中長距離定向鉆機施工中長距離定向探放水鉆孔是可行的；二是可實現(xiàn)在 在中硬完整地層中開分支技術(shù)；三是較常規(guī)鉆孔相比，可縮減大量鉆孔工程量、延長疏放水時間、增加鉆孔在含水層中的穿行距離和高效地超前探放水， 提高疏水效果， 可有效解決神華寧煤集團寧東礦區(qū)煤層頂板低滲透性含水層水常規(guī)鉆孔疏放效果差的問題。 為了將該科技項目推廣應(yīng)用于神華集團，一方面要全力做好本科技項目的后續(xù)工作（第三階段收集數(shù)據(jù)、第四階段綜合分析及編制成果報告，第五階段組織項目驗收），另一方面由于正在實施的試驗區(qū)為煤層沖刷變薄帶，紅柳煤礦對該區(qū) 域煤層不進行回采，無法通過回采可靠驗證所施工井下定向試驗鉆孔對頂板含水層的疏水效果，再加之僅用一個鉆場的井下定向鉆孔進行試驗，收集的數(shù)據(jù)少和結(jié)論不充分。為此， 建議 在 3121工作面整體布置井下定向鉆孔推廣應(yīng)用該成果，最終結(jié)合礦方后續(xù)回采過程中工作面的涌水情況綜合評價井下定向鉆孔疏水效果。 9 2 礦井概況 交通位置 紅柳井田位于寧夏回族自治區(qū)中東部地區(qū)，行政區(qū)劃隸屬靈武市寧東鎮(zhèn)和馬家灘鎮(zhèn)管轄。距銀川市約 66km，在靈武市以東約 50km處，地理極值坐標位于東經(jīng) 106176。 41′ 38″至 106176。 49′ 18″，北緯37176。 47′ 49″至 37176。 56′ 56″之間。 井田呈北西～南東條帶狀展布，北以新堿溝北正斷層和楊家窯正斷層為界，南至第 32勘探線；西以李新莊西側(cè)斷層和長梁山～馮記溝向斜軸為界，東至馬柳斷層。井田南北走向長約 15km，東西傾向?qū)捈s ，面積約 85km2。井田北部與石槽村井田相鄰，西部與麥垛山井田接壤，南至馬家灘鎮(zhèn)駐地，東部為廣袤的毛烏素沙漠。 本區(qū)公路交通方便，經(jīng)過多年建設(shè)已形成較為完善的公路網(wǎng)。北部有國道主干線銀（川）～青（島）高速公路 (GZ25)及國道 307線東西向通過，距 井田約 20km；井田西側(cè)有磁窯堡～馬家灘三級公路南北向通過，從馬家灘向南接于鹽興一級公路，向西與 211 國道相接；鴛（鴦湖）～馮（記溝）一級公路可直接通往井田。區(qū)內(nèi)公路網(wǎng)南北交錯，向西經(jīng)靈武市、吳忠市可接于國道 109 線和包蘭鐵路，向東經(jīng)鹽池縣可達延安、太原等地。包 （ 頭 ） ～蘭 （ 州 ） 國鐵干線于礦區(qū)西部約 85km處南北向通過，與包蘭鐵路接軌于大壩車站的大（壩）～古（窯子）鐵路專用線已延伸至古窯子車站，從古窯子車站通往靈新煤礦和羊場灣煤礦的鐵路支線已建成通車。另外， 10 擬建的太（原）～中（衛(wèi)）～銀（川）鐵路從井田北部約 15km處東西向通過。本區(qū)鐵路網(wǎng)完善，鐵路交通比較便利 (詳見 21 井田交通位置圖 )。 圖 21 井田交通位置圖 地形地貌 紅柳井田位于毛烏素沙漠西緣，呈西北高、東南低的低緩丘陵地貌，最高高程點位于 H1407 孔西邊的山丘上，海拔高程為+，最低高程點位于 H3005孔附近，海拔高程為 +，井田內(nèi)最大相對高差 130m，一般高程在 +1400m 左右。井田內(nèi)大部分地區(qū)為沙丘掩蓋，多系風成壟狀及新月形流動沙丘，間有被植被固定、半固定沙丘，地形低緩平坦，地面起伏不大。