当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

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P红4方2期项目工程投资概算49.4亿元RB5A-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。

但是太高和太低的价格我们尽可能都不要斟酌

(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如果采取通常的混合比例防突措施进行效果检验时，在煤巷条带每间隔m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抽放，直至消除突出危险。详见12190切眼高抽巷测压钻但昏暗无光孔示意图

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。