采面顺层钻孔预抽煤层瓦斯区域防突措施0终端器

2022-06-28 11:35

采面顺层钻孔预抽煤层瓦斯区域防突措施

采面顺层钻孔预抽煤层瓦斯区域防突措施 2016年03月11日 来源: 一、采面预抽煤层瓦斯的目的和意义  根据瓦斯综合治理工作体系,为提高抽采率,降低瓦斯含量,消除采面空白带达到消突目的,切实实现“不采突出面”,从根本上保证矿井的安全生产,特对该采面区域瓦斯治理方案进行设计。  二、平禹四矿二1煤层赋存情况  根据四矿安全生产的工作安排和集团公司瓦斯区域治理工作部署,对井田范围内的煤层赋存状况进行了统计摸底分析。由于我矿现只开采二1煤层,根据原生产过程中实际揭露的情况及有关的钻孔资料,我们对二1煤层进行了分析研究,详细了解了其分布规律,分布范围、面积、煤层厚度变化等基本情况,现叙述如下:  从四矿的钻孔资料及实际揭露情况来看,四矿二1煤层煤层厚度变化不一,赋存不稳定。  三、12190采面基本情况  12190采面位于Ⅱ采区下山东翼,北邻11090采面、11100采面防水煤柱,南靠12210采面(未掘),东接Ι采区断层上盘断煤交线,西靠Ⅱ下采区轨道下山保护煤柱,采面标高-314.20m~-364.121m,对应地面标高240.8m~259m。该采面开采二1煤层,从风、机巷揭露的情况来看,该采面煤层赋存不稳定,自西向东煤层厚度逐渐增厚,厚度1.8~7.3m,从倾向上看,煤层厚度自北往南逐渐增厚,厚度1.2m~3.5,东部煤层厚度在3.5m~6.5m之间,平均厚度4m。  该采面设计长度走向长度980米,可采走向长720m,采长170米,可采储量52万吨。目前机巷已施工至设计位置,全长978米,切眼剩余工程量170米。  四、区域措施设计方案  1、预抽条带煤层瓦斯设计方案  12190切眼高抽巷设计外错12190切眼平距20米布置,位于煤层顶板以上垂距10m的大占砂岩中。高抽巷设计长度170m,施工完毕后,在高抽巷内稳放钻机打设穿层钻孔,利用穿层钻孔预抽切眼煤巷瓦斯。高抽巷设计断面形状为半圆拱形,净断面积8.3m2;巷道净宽3.0m,墙高1.4米,拱高1.5米,支护形式为锚杆、锚网支护。  高抽巷施工过程中采取物探和钻探相结全,编制探测煤层层位和掘进头前方地质构造情况的防误揭煤措施,同时地测科根据探测情况绘制出高抽巷距煤层的预想剖面图,以便及时掌握层位,合理调整穿层钻孔角度。  利用高抽巷向煤巷施工位置打穿层钻孔,并利用水力压裂技术对煤层进行水力压裂,增加煤层的透气性性系数,提高穿层孔抽放效果,对施工过的钻孔及时联网抽放,做到提前预抽瓦斯,保证高抽巷超前煤巷100m,从而达到消突目的后再施工煤巷。  2、穿层层钻孔预抽条带煤层瓦斯技术设计方案  根据《煤矿瓦斯抽放规范》第八章第六节第四条规定,预抽煤层瓦斯的钻孔量当采用穿层孔抽放时,钻孔见煤点的间距可参照:容易抽放煤层15~20米,可以抽放煤层10~15米,较难抽放煤层8~10米。我矿的二1煤层透气性差,介于0.0292 m2/(MPa2.d)~0.0956 m2/(MPa2.d)之间,属较难抽放煤层,钻孔见煤点的间距应控制在8米以下,同时,根据我矿的实际情况,为切实起到抽放效果,结合抽放半径(1米),并参照目前平煤十矿、十三矿水力压裂效果,12190切眼高抽巷穿层抽放钻孔的见煤间距确定为4米。高抽巷在打设穿层钻孔之前先期进行水力压裂,增加抽放半径,提高煤层透气性,可有效提高抽放效果。  (1)在12190且眼高抽巷内西帮距巷道底板1.3米以下布置钻孔,沿巷道掘进方向每间隔4米布置一组,每组布置7个,钻孔与高抽巷掘进方向垂直,落底位置控制切眼煤巷左右帮各15m,总控制宽度范围为34米, (切眼设计净宽4.0米)。7个钻孔的俯角及长度、见煤点、穿煤层长度根据不同的落底位置具体计算设计,详见穿层钻孔设计剖面图。钻孔见煤后,穿透全煤层并进入煤层底板0.3米。  (2)穿层抽放钻成交错布置,不得打穿、打重,否则视为无效;  (3)抽放钻孔施工完毕后进行联网抽放,必须打一个联一个,坚持抽放的连续性; 钻孔布置及设计见附表   3、12190切眼高抽巷水力压裂措施  为了增加煤层的透气性,增加煤层瓦斯抽放效果,对高抽巷内没有施工穿层钻孔的区域先实施穿层孔进行水力压裂,之后再按原设计施工穿层钻孔,并对穿层钻孔进行联网抽放,从而提高防突效果。  (1)压裂钻孔布置方式  12190切眼高抽巷设计施工170m,因考虑12190机巷突出点孔洞, 1号孔距高抽巷下口132m,2号孔距高抽巷上口8m,共设计施工2个穿层压裂孔。详见钻孔布置图。  钻孔位置在12190切眼高抽巷西帮,中腰线以下施工钻孔,垂直于巷道上帮,距巷道地板0.4m处,俯角270,采用Ф50mm的钻杆,配Ф89mm的钻头,钻过煤层,进入底板0.3m。  (2)钻孔孔深  压裂对象为12190切眼煤层段压裂,钻孔进入煤层段7.0m、进入岩石段18.6m,压裂孔孔深共计25.9m。压裂钻孔落底位置位于12190风巷煤巷施工轮廓线以内。(见下图)  (3)压裂孔封孔深度  本次试验选择封孔深度为18.6m,要求压裂管进入煤层1m,从煤岩交界面开始封孔,岩封孔段长度为全岩孔段,采用水泥砂浆封孔。  (4)注水泵、管路的选型  选用额定压力为20Mpa、额定流量为80L的PRB5A-80/20型煤矿用乳化液泵。为便于操作和控制,注水泵安装有压力表、水表及卸压阀门等附件,水箱容积2m3。压力表采用YHY60(B)矿用本安型数字压力计。  (5)压裂泵的设定位置  压裂泵放置在12190切眼高抽巷下口外100m处,确定巷道无积水、支护形式良好,便于人员操作。  (6)压裂参数  采用动压注水,从开始注水到水力压裂措施结束大约需要4个小时左右。起始压力初步设定为10MPa,每5min升压2 Mpa,泵压达到20 Mpa左右,稳定一段时间后,压力迅速下降,并持续加压时压力无明显上升,瓦斯浓度明显升,此时即可停泵,关闭卸压阀,压裂程序结束。  压裂措施实施过程中,由防突科技术员连续记录注水压力和流量,根据现场实际情况,报与井下总指挥经地面总会批准后可适时调整压裂参数。  压裂措施实施过程中,由防突科技术员连续记录注水压力和流量,根据现场实际情况,报与井下总指挥经地面总工批准后可适时调整压裂参数。  五、区域瓦斯治理措施防突效果检验  按照《防治煤与瓦斯突出规定》第三章第四节第五十五条规定,对穿层孔预抽区段煤层瓦斯防突措施进行效果检验时,在煤巷条带每间隔30-50m至少布置1个检验测试点,根据我矿实际,在12190切眼高抽巷每50m布置一个检验测试点钻孔,测试钻孔的残存瓦斯压力。测试钻孔具体布孔要求:测试钻孔成三花眼形式排列,1号孔落底于煤巷掘进工作面中心,2号孔落底于煤巷轮廓线上帮13m处,3号孔落底于煤巷廓线下帮13m处,测试钻孔间距50m,交错式布置,全方位测试。  当测定的残存煤层瓦斯含量小于0.74MPa时,说明该措施有效,否侧认为该措施无效,或前后100m范围内加密钻场按设计要求施工穿层孔并进行联网抽放,直至消除突出危险。详见12190切眼高抽巷测压钻孔示意图  测压钻孔布置平面图  五、穿层孔打钻安全技术措施  (一)、供电及机电设备管理安全技术措施  1、钻机入井前必须经过防爆检查,确保钻机和配套电器设备完好无失爆。  2、钻机接电应经机电科同意,并同施工单位联系后,方可进行接电。  3、严格接线工艺、接头及裸露长度应符合规程规定,杜绝出现“鸡爪子、羊尾巴、明接头”等失爆现象。  4、电缆吊挂整齐,并使用电缆钩,开关等电气设备要上架。  5、井下作业时,不准带电检修和搬迁所用的电气设备,设备包机到人,杜绝失爆现象。  6、对电机、开关等电气设备要注意防潮,定期放入干燥剂。  7、定期遥测电机开关、电缆绝缘;电气设备要定期检修,确保设备完好,加强防爆检查,杜绝电气失爆。  8、冲尘时,不得对着电机开关、电缆等电气设备冲尘。  9、必须安设风电、瓦斯电两种闭锁装置且能保证正常使用。

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