二1-12190采面順層鉆孔預抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施
一、采面預抽煤層瓦斯的目的和意義
根據(jù)瓦斯綜合治理工作體系，為提高抽采率，降低瓦斯含量，消除采面空白帶達到消突目的，切實實現(xiàn)“不采突出面”，從根本上保證礦井的安全生產(chǎn)，特對該采面區(qū)域瓦斯治理方案進行設計。
二、平禹四礦二1煤層賦存情況
根據(jù)四礦安全生產(chǎn)的工作安排和集團公司瓦斯區(qū)域治理工作部署，對井田范圍內(nèi)的煤層賦存狀況進行了統(tǒng)計摸底分析。由于我礦現(xiàn)只開采二1煤層，根據(jù)原生產(chǎn)過程中實際揭露的情況及有關的鉆孔資料，我們對二1煤層進行了分析研究，詳細了解了其分布規(guī)律，分布范圍、面積、煤層厚度變化等基本情況，現(xiàn)敘述如下：
從四礦的鉆孔資料及實際揭露情況來看，四礦二1煤層煤層厚度變化不一，賦存不穩(wěn)定。
三、12190采面基本情況
12190采面位于Ⅱ采區(qū)下山東翼，北鄰11090采面、11100采面防水煤柱，南靠12210采面(未掘)，東接Ι采區(qū)斷層上盤斷煤交線，西靠Ⅱ下采區(qū)軌道下山保護煤柱，采面標高-314.20m～-364.121m，對應地面標高240.8m～259m。該采面開采二1煤層，從風、機巷揭露的情況來看，該采面煤層賦存不穩(wěn)定，自西向東煤層厚度逐漸增厚，厚度1.8～7.3m，從傾向上看，煤層厚度自北往南逐漸增厚，厚度1.2m～3.5，東部煤層厚度在3.5m～6.5m之間，平均厚度4m。
該采面設計長度走向長度980米，可采走向長720m，采長170米，可采儲量52萬噸。目前機巷已施工至設計位置，全長978米，切眼剩余工程量170米。
1、預抽條帶煤層瓦斯設計方案
12190切眼高抽巷設計外錯12190切眼平距20米布置，位于煤層頂板以上垂距10m的大占砂巖中。高抽巷設計長度170m，施工完畢后，在高抽巷內(nèi)穩(wěn)放鉆機打設穿層鉆孔，利用穿層鉆孔預抽切眼煤巷瓦斯。高抽巷設計斷面形狀為半圓拱形，凈斷面積8.3m2;巷道凈寬3.0m，墻高1.4米，拱高1.5米，支護形式為錨桿、錨網(wǎng)支護。
高抽巷施工過程中采取物探和鉆探相結全，編制探測煤層層位和掘進頭前方地質構造情況的防誤揭煤措施，同時地測科根據(jù)探測情況繪制出高抽巷距煤層的預想剖面圖，以便及時掌握層位，合理調(diào)整穿層鉆孔角度。
利用高抽巷向煤巷施工位置打穿層鉆孔，并利用水力壓裂技術對煤層進行水力壓裂，增加煤層的透氣性性系數(shù)，提高穿層孔抽放效果，對施工過的鉆孔及時聯(lián)網(wǎng)抽放，做到提前預抽瓦斯，保證高抽巷超前煤巷100m，從而達到消突目的后再施工煤巷。
2、穿層層鉆孔預抽條帶煤層瓦斯技術設計方案
根據(jù)《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》第八章第六節(jié)第四條規(guī)定，預抽煤層瓦斯的鉆孔量當采用穿層孔抽放時，鉆孔見煤點的間距可參照：容易抽放煤層15～20米，可以抽放煤層10～15米，較難抽放煤層8～10米。我礦的二1煤層透氣性差，介于0.0292 m2/(MPa2.d)～0.0956 m2/(MPa2.d)之間，屬較難抽放煤層，鉆孔見煤點的間距應控制在8米以下，同時，根據(jù)我礦的實際情況，為切實起到抽放效果，結合抽放半徑(1米)，并參照目前平煤十礦、十三礦水力壓裂效果，12190切眼高抽巷穿層抽放鉆孔的見煤間距確定為4米。高抽巷在打設穿層鉆孔之前先期進行水力壓裂，增加抽放半徑，提高煤層透氣性，可有效提高抽放效果。
(1)在12190且眼高抽巷內(nèi)西幫距巷道底板1.3米以下布置鉆孔，沿巷道掘進方向每間隔4米布置一組，每組布置7個，鉆孔與高抽巷掘進方向垂直，落底位置控制切眼煤巷左右?guī)透?5m，總控制寬度范圍為34米， (切眼設計凈寬4.0米)。7個鉆孔的俯角及長度、見煤點、穿煤層長度根據(jù)不同的落底位置具體計算設計，詳見穿層鉆孔設計剖面圖。鉆孔見煤后，穿透全煤層并進入煤層底板0.3米。
(2)穿層抽放鉆成交錯布置，不得打穿、打重，否則視為無效;
(3)抽放
鉆孔施工完畢后進行聯(lián)網(wǎng)抽放，必須打一個聯(lián)一個，堅持抽放的連續(xù)性; 鉆孔布置及設計見附表
3、12190切眼高抽巷水力壓裂措施
為了增加煤層的透氣性，增加煤層瓦斯抽放效果，對高抽巷內(nèi)沒有施工穿層鉆孔的區(qū)域先實施穿層孔進行水力壓裂，之后再按原設計施工穿層鉆孔，并對穿層鉆孔進行聯(lián)網(wǎng)抽放，從而提高防突效果。
(1)壓裂鉆孔布置方式
12190切眼高抽巷設計施工170m，因考慮12190機巷突出點孔洞， 1號孔距高抽巷下口132m，2號孔距高抽巷上口8m，共設計施工2個穿層壓裂孔。詳見鉆孔布置圖。
鉆孔位置在12190切眼高抽巷西幫，中腰線以下施工鉆孔，垂直于巷道上幫，距巷道地板0.4m處，俯角270，采用Ф50mm的鉆桿，配Ф89mm的鉆頭，鉆過煤層，進入底板0.3m。
(2)鉆孔孔深
壓裂對象為12190切眼煤層段壓裂，鉆孔進入煤層段7.0m、進入巖石段18.6m，壓裂孔孔深共計25.9m。壓裂鉆孔落底位置位于12190風巷煤巷施工輪廓線以內(nèi)。(見下圖)
(3)壓裂孔封孔深度
本次試驗選擇封孔深度為18.6m，要求壓裂管進入煤層1m，從煤巖交界面開始封孔，巖封孔段長度為全巖孔段，采用水泥砂漿封孔。
(4)注水泵、管路的選型
選用額定壓力為20Mpa、額定流量為80L的PRB5A-80/20型煤礦用乳化液泵。為便于操作和控制，注水泵安裝有壓力表、水表及卸壓閥門等附件，水箱容積2m3。壓力表采用YHY60(B)礦用本安型數(shù)字壓力計。
(5)壓裂泵的設定位置
壓裂泵放置在12190切眼高抽巷下口外100m處，確定巷道無積水、支護形式良好，便于人員操作。
(6)壓裂參數(shù)
采用動壓注水，從開始注水到水力壓裂措施結束大約需要4個小時左右。起始壓力初步設定為10MPa，每5min升壓2 Mpa，泵壓達到20 Mpa左右，穩(wěn)定一段時間后，壓力迅速下降，并持續(xù)加壓時壓力無明顯上升，瓦斯?jié)舛让黠@升，此時即可停泵，關閉卸壓閥，壓裂程序結束。
壓裂措施實施過程中，由防突科技術員連續(xù)記錄注水壓力和流量，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，報與井下總指揮經(jīng)地面總會批準后可適時調(diào)整壓裂參數(shù)。
壓裂措施實施過程中，由防突科技術員連續(xù)記錄注水壓力和流量，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，報與井下總指揮經(jīng)地面總工批準后可適時調(diào)整壓裂參數(shù)。
五、區(qū)域瓦斯治理措施防突效果檢驗
按照《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第三章第四節(jié)第五十五條規(guī)定，對穿層孔預抽區(qū)段煤層瓦斯防突措施進行效果檢驗時，在煤巷條帶每間隔30-50m至少布置1個檢驗測試點，根據(jù)我礦實際，在12190切眼高抽巷每50m布置一個檢驗測試點鉆孔，測試鉆孔的殘存瓦斯壓力。測試鉆孔具體布孔要求：測試鉆孔成三花眼形式排列，1號孔落底于煤巷掘進工作面中心，2號孔落底于煤巷輪廓線上幫13m處，3號孔落底于煤巷廓線下幫13m處，測試鉆孔間距50m，交錯式布置，全方位測試。
當測定的殘存煤層瓦斯含量小于0.74MPa時，說明該措施有效，否側認為該措施無效，或前后100m范圍內(nèi)加密鉆場按設計要求施工穿層孔并進行聯(lián)網(wǎng)抽放，直至消除突出危險。詳見12190切眼高抽巷測壓鉆孔示意圖
測壓鉆孔布置平面圖
五、穿層孔打鉆安全技術措施
1、鉆機入井前必須經(jīng)過防爆檢查，確保鉆機和配套電器設備完好無失爆。
2、鉆機接電應經(jīng)機電科同意，并同施工單位聯(lián)系后，方可進行接電。
3、嚴格接線工藝、接頭及裸露長度應符合規(guī)程規(guī)定，杜絕出現(xiàn)“雞爪子、羊尾巴、明接頭”等失爆現(xiàn)象。
4、電纜吊掛整齊，并使用電纜鉤，開關等電氣設備要上架。
5、井下作業(yè)時，不準帶電檢修和搬遷所用的電氣設備，設備包機到人，杜絕失爆現(xiàn)象。
6、對電機、開關等電氣設備要注意防潮，定期放入干燥劑。
7、定期遙測電機開關、電纜絕緣;電氣設備要定期檢修，確保設備完好，加強防爆檢查，杜絕電氣失爆。
8、沖塵時，不得對著電機開關、電纜等電氣設備沖塵。
9、必須安設風電、瓦斯電兩種閉鎖裝置且能保證正常使用。
(二)、鉆孔操作施工安全技術措施
1、定角度
1)、首先松動前支撐架上固定鉆機的螺絲。
2)、利用坡度規(guī)、半圓儀等量具確定鉆孔角度，直至擺動到設計角度。
3)、上緊螺絲，固定好鉆機。
4)、角度定好以后，用不低于4棵的壓柱將鉆機穩(wěn)定牢固，并用鐵絲將壓柱拴好，聯(lián)鎖。
2、開孔
1)、將鉆桿通入回轉器鉆桿孔;
2)、擰上鉆頭;
3)、接上鉆尾，送風;
4)、送電啟動，開始進行鉆進;
3、鉆孔施工
1)、打鉆前，先把各操作手把置于空檔，做空載運行，檢查油泵供油油壓是否正常，油管接頭是否漏油。
2)、除打鉆人員外，其他人員必須遠離鉆機。
3)、風管軋結牢固，避免送風后傷人。
4)、打鉆順序為送風→旋轉→推進。
5)、停鉆時，先停鉆進，再停旋轉，后停風。
6)、接鉆桿時專人檢查鉆桿完好，鉆桿是否變形，接頭絲扣是否生銹或有雜物。
7)、接鉆桿時鉆機應停電。
8)、鉆進過程中，應注意觀察頂板，巷幫情況。
9)、鉆孔打到設計深度后，應用風把孔內(nèi)粉排凈。
10)、卸鉆桿時，必須停電后，才能用管鉗卸。
11)、卸下鉆桿，應碼放整齊。
(三)、穿層孔打鉆安全技術措施
1、防瓦斯噴孔超限措施
1)、預抽鉆孔施工過程中，當班現(xiàn)場施工人員、跟班人員必須認真學習本安全技術措施，而且熟悉掌握逃生避災路線。
2)、保證風筒無破口不漏風，風筒距離掌子頭不得超過5m。
3)、鉆機回風側2米范圍內(nèi)必須懸掛便攜，瓦斯?jié)舛冗_到1.0%必須停止鉆機運行，待瓦斯?jié)舛冉档?.0%以下時方可繼續(xù)作業(yè)。瓦斯?jié)舛冗_到1.5%必須停鉆撤人至反向防突風門以外。
4)、打鉆施工地點50米范圍內(nèi)必須安裝一組不少于打鉆人數(shù)的一組壓風自救裝置，且保證正常供風。
5)、鉆孔施工過程中，必須合理控制鉆進速度，勻速鉆進;人員不能正對著鉆孔、鉆桿站立，防止噴孔傷人。
6)、拔、卸鉆桿時，必須使用前夾持器，當前夾持器不靈敏時，必須停止拔卸鉆桿工作，待夾持器修好后方可繼續(xù)打鉆。
7)、打鉆周圍必須配備有3-4個快速封孔器，如遇到瓦斯噴孔，將立即使用其快速封孔器進行封堵，然后用膠管連接并進行瓦斯抽放，對其封孔器周圍漏氣部位進行水泥封孔。
8)、若鉆孔瓦斯壓力過大封孔器不能插入，不能控制其瓦斯噴孔，且瓦斯猛然上升，必須立即切斷工作面及其回風流中所有電氣設備的電源，由班組長或跟班隊長帶領所有工作人員撤退出工作面，并通過附近電話向通風調(diào)度及生產(chǎn)調(diào)室匯報，聽候調(diào)度室安排處理;
9)、打鉆時，工作面局部通風機必須開雙級運行，確保工作面有足夠的供風量稀釋瓦斯;
10)、掘進工作面必須裝齊壓風自救裝置和抽放系統(tǒng)，抽放管道接到工作面打鉆地點，拔出鉆桿后必須及時連接抽放管道進行抽放;
11)、掘進工作面回風流必須有直接進入采區(qū)總回風的專用回風巷道，?；貎?nèi)嚴禁有電氣設備，工作面必須配備三趟電源，其中主扇、備扇、生產(chǎn)電各一趟，工作面瓦斯傳感器設定瓦斯報警濃度為0.6%，斷電濃度為0.8%，必須具備瓦斯達到0.8%自動斷電功能;同時，礦井通風調(diào)度監(jiān)控室必須具備遠程斷電功能，可以隨時切斷工作面回流所有電氣設備電源;
12)、監(jiān)控系統(tǒng)必須靈敏可靠，并有專人維護。
13)、打鉆應安排技術熟練工操作，并有跟班隊干在現(xiàn)場統(tǒng)一指揮，必須確保施工安全
2、防瓦斯燃燒、防滅火措施
1)、打鉆地點必須有30m長的消防軟管子連接，打鉆前，其施工地點前后20m范圍內(nèi)的巷道必須進行沖塵。
2)、鉆機周圍必須配備兩臺滅火器和一定數(shù)量的沙和黃泥，沙和黃泥必須滿足打鉆需要。
3)、打鉆過程中一旦出現(xiàn)鉆孔冒煙等孔內(nèi)煤或瓦斯燃燒征兆，要立即切斷通往鉆孔的壓風、斷開鉆桿，并根據(jù)具體情況采取相應滅火措施，孔口出現(xiàn)明火時，在切斷壓風的同時，使用滅火器、水、砂等迅速滅火。滅火后必須使用黃泥將鉆孔和鉆桿口封堵嚴實?，F(xiàn)場負責人要及時將現(xiàn)場情況匯報調(diào)度室，并根據(jù)現(xiàn)場情況及時組織人員撤離。如遇火勢較大無法封堵時，必須立即撤出所有人員并向調(diào)度室匯報。
4)、檢修用過的棉絮、破布等易燃物不能亂扔亂放，要集中處理，且遠離鉆機。
5)、當電氣設備著火時，應立即切斷電源，然后進行滅火，未斷電前，嚴禁用水滅火。
3、防滅塵措施
1)、打鉆時孔口必須安裝撲塵器，孔口回風流1～3米處安裝降塵水幕，水幕噴頭不少于3個，并保證霧化效果良好，能控制全斷面，水幕無水時，嚴禁打鉆。
2)、開鉆前，必須對鉆機前后20米范圍內(nèi)進行沖塵。
3)、當班打鉆結束后，必須把所排鉆屑清理干凈，并對鉆孔回風側20米范圍內(nèi)進行沖塵，做到打鉆影響范圍內(nèi)巷道的煤塵不超限。
4、移鉆、穩(wěn)鉆
1)、清除場地上無關的雜物，將各部件有序放在適當?shù)奈恢谩?/p>
2)、移鉆、吊鉆時，要有專人指揮，相互配合。
3)、移鉆時注意不要拉壞油管和電纜。
4)、鉆機移好后，必須按設計要求穩(wěn)固鉆機。
5)、打壓柱時，壓柱頂端和下端應墊木板或木楔，并升緊升牢，此處鉆機壓柱必須不少于2根。
6)、壓柱打牢后，應用繩子或粗鐵絲栓在支架上，并要相互連鎖，防止壓柱松動歪倒傷人。
5、鉆孔施工
1)、鉆機穩(wěn)固后，由班組長對現(xiàn)場一切進行檢查，經(jīng)檢查無問題后，方可開鉆。
2)、打鉆孔前必須作空載運行，檢查管路是否連接正確，油壓、風壓、水壓是否正常，是否有漏油現(xiàn)象。
3)、打鉆時，每班不少于3人，開鉆由技術熟練工操作，其他2人互相配合，完成拉卸鉆桿和其它工作。
4)、打鉆時要有專人觀山，發(fā)現(xiàn)異常及時停機處理，防止傷人。
5)、打鉆時使用的扳手、管鉗不得放在鉆機上，以防傷人。
6)、接鉆桿時，要檢查鉆桿的完好性，對有裂痕、封堵、彎曲、絲扣壞等不完好的鉆桿嚴禁使用。
7)、接鉆桿時，必須停機，人工接鉆桿。
8)、卸鉆桿時，必須使用前夾持器，當前夾持器不好用時，必須停機人工卸鉆桿。
9)、鉆桿運行期間，必須隨時觀察鉆機運轉情況，發(fā)現(xiàn)問題立即停機處理。
10)、打鉆供風所用軟管接頭要扎緊，嚴防送風器脫落甩傷人員。
11)、鉆機工作時，必須使用冷卻水。鉆機供風、供水管必須設置截止伐，嚴禁用握壓軟管來開停風或水。
12)、開鉆過程中，要合理控制鉆進速度，以避免或減少發(fā)生噴孔、夾鉆現(xiàn)象。
13)、卸鉆桿時要防止鉆桿掉入孔內(nèi)，如果掉入孔內(nèi)，應采取措施及時處理，如果撈不出，把孔號和具體情況填在終孔報告單內(nèi)，并在現(xiàn)場做明顯標記。
14)、打鉆時應用壓風充分排粉，嚴防夾鉆。
15)、當發(fā)生嚴重頂鉆時，不能硬打，應充分排粉卸壓后再打。
16)、如果遇到嚴重噴孔、夾鉆等異常情況時要在報告單上注明。
17)、打鉆時人員要衣帽整齊，防止鉆機或鉆桿絞住衣服發(fā)生事故。
18)、打鉆時人員嚴禁正對鉆孔，防止噴孔傷人。
19)、鉆孔打完后，把鉆機、泵箱、操作臺、鉆桿等妥善放在巷道寬敞處，避免影響行人，造成不安隱患。
6、其它安全事項
1)、打鉆人員必須配齊管鉗、錘子等工具，嚴禁把鉆桿當撬杠或錘子使用。
2)、打鉆地點的鉆桿或鉆具要上架或裝箱保存，嚴禁隨地亂放。
3)、對不完好的鉆桿、油管等要及時回收升井。
4)、因巷道停電撤人時，鉆機不準停止供風。
5)、打鉆時必須勻速前進，鉆孔成孔后由當班瓦斯檢查工現(xiàn)場驗收并簽字。
6)、打鉆人員必須佩帶隔離式自救器，且會正確使用。
7)、必須在施工地點安設壓風自救系統(tǒng)，且不少于4人用的壓風自救袋。
8)、打鉆人員必須熟知突出預兆：
有聲預兆：地壓活動劇烈，頂板來壓，不斷發(fā)生掉碴現(xiàn)象，巖層中產(chǎn)生震動，手扶巖壁感到震動和沖擊，聽到煤炮聲或悶雷聲，一般先遠后近，先小后大，單響后連響，突出時伴隨巨大聲響。
無聲預兆：工作面遇地質變化，瓦斯?jié)舛群龃蠛鲂。ぷ髅鏆鉁刈兝?，煤層層里紊亂，硬度降低，光澤暗淡，煤體干燥，煤塵飛揚，有時煤體碎片從煤壁上彈出，打鉆時嚴重頂鉆、夾鉆、噴孔等。
9)、當工作面或鉆場發(fā)生災、瓦斯事故時，迅速沿避災路線撤離。
(四)、安全責任制
1、當班打鉆組長和瓦斯檢查工對鉆孔的質量和施工安全負管理責任。
2、防突科對鉆孔的施工負技術管理責任。
3、當班組長是當班施工的安全第一責任者，負責現(xiàn)場安全和技術措施的落實，嚴禁違章指揮，保證鉆孔質量，并認真填寫終孔報告單。
4、當班出勤職工是當班施工安全的直接責任者，具體落實安全技術措施，保證鉆孔質量，做到自保、護保、聯(lián)保。嚴禁違章作業(yè)。
5、瓦斯檢查工負責鉆孔的驗收，并在終孔報告單上簽字，不得弄虛作假。
(五)、封孔措施
1、防突隊負責鉆孔的封孔工作，穿層鉆孔封孔長度不小于8米。必須用專用封孔劑封閉嚴實。
2、封孔前專人檢查鉆孔，并清除孔內(nèi)雜物和孔口障礙物，確保封孔質量。
(六)、其它
其它仍執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》、《操作規(guī)程》、《抽采規(guī)范》《防突細則》、《平禹煤電公司高突采掘工作面地質構造探測及預報規(guī)定》、《平禹煤電公司采掘工作面水害探測及預報規(guī)定》、《高低抽巷掘進工作面防誤揭煤層專項安全技術措施》中的有關規(guī)定。
12190切眼穿層鉆孔預抽條帶煤層瓦斯設計
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