煤与瓦斯突出防治工程设计与施工原则.ppt

各位领导、各位朋友，上午好！,瓦斯防治工程设计 施工原则与关键事项,淮北矿业集团公司通防处 连昌宝 联系电话：05614956502 E-mail: ,重点谈二个方面的内容,矿区历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,瓦斯防治工程设计与施工的关键事项,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,淮北矿区瓦斯灾害非常严重，1970今年，先后发生较大以上煤与瓦斯突出50余次，重特大瓦斯事故8起，一般事故多起。仅瓦斯事故亡146人。 特别是19932003年，前后10年时间，先后发生6起重特大瓦斯事故，而且一起比一起惨重，现就这一起起事故教训与启示，向各位领导、朋友，逐一汇报。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示（1）,（1）淮北“10、23”特大瓦斯爆炸事故 1970年10月23日，岱河矿（当时为低瓦斯矿井）， 发生了瓦斯爆炸事故,致使12人死亡(矿),19人重伤。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,“10、23”事故原因： 掘进头停风(已停风四天),瓦斯积聚,未制定瓦斯排放措施,擅自向掘进头延接风筒供风。供风前回风流也没有撤人、警戒，因矿灯失爆,引发瓦斯爆炸。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,“10、23”事故启示： 瓦斯爆炸，不是高瓦斯、突出矿井的专利。低瓦斯矿井，若管理不到位，同样也可能引发重特大瓦斯灾害事故； 局部通风管理，供电关键；不论是低瓦斯矿井、高瓦斯矿井、突出矿井，局部通风应尽可能减少或避免停风； 排放瓦斯是瓦斯事故的多发、易发时期； 排放瓦斯必须制定严密的措施认真贯彻，排放瓦斯斯间，回风系统中必须停电、撤人、警戒； 井下所有电器必须实现防爆，人员佩戴的安全电器，严禁在井下打开。 随身携带的小型电器，要集中管理、定期维护。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,（2）淮北“1.6”瓦斯爆炸事故 1974年1月6日,烈山矿1号井, 因采区上山电缆吊挂不正规，被链板机挤破短路着火，点着风筒,风筒又点爆瓦斯, 致使8人死亡。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,“1.6” 事故原因： 局部通风管理混乱,工作面瓦斯处于临界状态; 电缆吊挂不正规,与风筒吊挂在巷道的同一侧, 且没有与风筒保持一定的安全距离; 掘进工作面风流瓦斯因风筒着火停风，瓦斯浓度升高至爆炸浓度; 井下风筒没有采用抗阻燃风筒,因风筒燃烧火焰引爆瓦斯。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,“1.6” 事故启示： 安全生产，细节决定成败；临时吊挂电缆，也应有设计，并认真按设计吊挂； 风筒、电缆吊挂，要保持一定的安全距离； 井下所用材料，必须选择抗静电、抗阻燃材料（要加强对：放水器联接管、洒水管、孔口管等的管理，防止不安全材料入井）； 风电、瓦斯电闭锁，运行正常、性能可靠、断电有效，是防止瓦斯爆炸的最关键防线； 瓦斯防治工程施工前，瓦斯传感器要安装到位。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,93年“1.7”煤与瓦斯突出事故 1993年1月7日, 芦岭煤矿821-6号溜煤眼（埋藏深度445米）, 在石门揭穿煤过程中,发生了煤与瓦斯突出事故,突出煤量120吨，瓦斯量1890立方米，因突出煤岩碎屑掩埋,使3人窒息死亡。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,821-6号溜煤眼,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,“1.7”突出事故原因: 溜煤眼在穿过9号煤层顶板，进入8号煤层3.5m处，由于巷道顶部没有消除突出危险,在架棚时，因漏顶诱导，发生煤与瓦斯突出。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,“1.7” 事故启示 突出煤层石门揭煤前，必须先消除突出危险，经效果检验有效后，方可揭穿煤层； 石门揭开突出煤层后，未进入煤层顶（底）板前，仍存在突出危险； 在石门揭煤前虽然已进行了防治突出措施、防治效果检验，但是，在穿煤过程中，掘进每一循环前，仍要再次进行防突效果检验，只有检验有效后，方可向前掘进，直致完全揭开煤层； 松软特厚突出煤层石门揭煤，应增加金属骨架与煤体固化措施； 钻孔设计与施工，事关煤矿安全生产，必须严格管理，认真做好。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,“6.10”瓦斯爆炸事故 1995年6月10日（全国瓦斯治理现场会在淮北召开刚结束），杨庄矿一个掘进工作面，因局部通风机掉电，在送电过程中，发生瓦斯爆炸，致使7人死亡。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,“6.10”瓦斯爆炸事故原因: 掘进工作面局部通风机掉电停风，工作面瓦斯浓度达到爆炸浓度，瓦斯电、风电闭锁失效、工作面电煤钻失爆，工人违章送电，发生瓦斯爆炸。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,“6.10”瓦斯爆炸事故启示： 掘进工作面是瓦斯爆炸的多发、易发地带; 保持工作面正常通风,是预防瓦斯事故的关键手段; 风电闭锁、瓦斯电闭锁、电器防爆性能可靠与否，事关矿井重大安全； 掘进工作面因故障停风，送风前必须先检查瓦斯情况，具备安全送风条件后，方可恢复通风； 掘进工作面，尽可能减少小型电器设备，应尽可能优先选择压风作为动力； 安全周期长的时期，要重点防范“一通三防”重特大恶性事故； 应教会现场施工人员，学会及时判断风电闭锁、瓦斯电闭锁运行状态，发现无效，相关部门应及时处理。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,“2.10” CO中毒窒息事故 1997年2月10日（年初四），朱仙庄矿在启封火区打钻时,发生CO中毒窒息事故，致使包括矿总工程师、安全矿长、通风区长等8人死亡。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,“2.10” CO中毒窒息事故原因: 矿准备启封火区。启封前，于独头巷道 向原火区打钻探查，因对危险原危险程度判断失误，也没有采取控制性措施，因钻孔导通高浓承压CO积聚区，CO大量涌出，快速进入巷道风流，致使空气中CO浓严重超标，没有建立CO监测系统，也没有对CO进行人工监测。当人员感到严重不适时，已失去逃生能力。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,“2.10” CO中毒窒息事故启示： 启封火区等特殊瓦斯治理工程施工，应在矿山救护队的监视下进行，没有佩戴针对性个人防护用品，任何人不得进入； 瓦斯防治钻孔工程设计，尤其是特殊地带钻孔施工设计，应遵循：由低灾害地带，向严重灾害地带逐渐靠近，以降低危险物质涌出强度； 瓦斯防治钻孔工程设计，不仅要给定钻孔的孔口位置，孔径、方位、仰角、俯度、孔深等参数，还应明确施工顺序； 瓦斯防治工程设计，要包括安全监控方面的内容； 施工前，各类传感器要安装到位，并确保正常运转； 钻孔施工不仅要按照设计参数进行严格标定开孔，还应按照计明确的施工顺序进行施工。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,“12.5” 煤与瓦斯突出事故 1997年12月5日，芦岭煤矿，在814-2溜煤眼揭煤到位，在石门拔门准备做机巷期间，发生了煤与瓦斯突出，突出煤量278吨，瓦斯5000立方米；突出导致6人死亡。 注:突出地点开采深度为490米，比93年“1.7”煤与瓦斯突出事故发生地点的埋藏深度,仅加深了45米。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,“12.5” 煤与瓦斯突出事故原因: 石门两侧，实际措施钻孔控制范围没有达到设计要求，机巷拔门处安全屏障不够； 机巷拔门地点，有一条小断层，措施孔施工中没有发现，也没有及时填图分析； 因断层致使该地点突出危险性增强，没有采取补充措施； 在机巷拔门前，没有对拔门处的前方、两侧地质条件进行认真分析； 石门刚到位，处围岩集中应力调整时期，没有给应力调整提供时间条件，为追赶施工进度，当即就进行了拔门架棚。 以上多种因素，最终导致突出事故的发生。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,“12.5” 煤与瓦斯突出事故启示： 石门揭煤防突钻孔设计，要为机巷拔门施工提供足够的安全屏障；施工要严格按设计标定、施工要实行过程控制； 钻孔施工要及时填图分析，凡遇断层等异常情况，应制定补充措施； 突出煤层拔三叉门、四叉门前，防治突出措施的范围应适当扩大； 突出煤层掘进的三叉门、四叉门拔门，应避开巷道集中应力调整期； 突出危险强度与埋藏深度并非呈线性关系，开采深度略增加，其突出灾害严重程度可能增加几倍或几十倍； 钻孔能否严格按设计施工、能否及时填图分析，事关防突工作成败。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,“4.7”煤与瓦斯突出事故 2002年4月7日，芦岭矿818-3号眼，在岩巷施工过程中,发生了历史上罕见的特大瓦斯突出事故。突出煤(岩) 10500吨，瓦斯量123万m3,风流逆转3000m。其突出强度，位居世界突出强度的第三位,位居中国突出强度的第二位。 突出发生后，矿立即下令，从井下中央变电所切断井下电源，消除了次生灾害，因突出煤岩冲击、掩埋，造成13人死亡，多人重伤。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,“4.7” 煤与瓦斯突出事故原因: 石门施工前，没有施工钻孔对煤层位置进行准确控制，依据底板等高线图推测煤层位置; 在施工过程中，没有实施“边探边掘、先探后掘、不探不掘”； 石门施工过程中，根据巷道见的标志层，大胆采用了一般煤层巷道掘预计方法；因隐伏断导致煤层提前靠近巷道，强突出煤层在地应力和瓦斯压力的共同作用下，自行冲破围岩，发生特大突出。标志层不标志,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,突出煤(岩)充填巷道700余米,突出瓦斯搬运的最大岩块重达6.3吨，总突出煤量达10500吨。,突出时风流逆转3000余米，突出发生半个小时左右, 12000m3/min的回风量的南风井，风流瓦斯浓度升到18%，总突出瓦斯量123万立方米。,突出发生地点,突出煤与瓦斯流动方向,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,“4.7” 事故启示： 突出煤层石门揭煤，突出强度最大、危险性最强，灾害最严重，是防突的重点、难点，必须给与高度关注； 突出煤层石门揭煤、近突出煤层顶底板岩巷掘进，要强化地质工作，坚持有凝必探、无凝也探、超前控制、先探后掘、不探不掘； 一旦井下出现大面积瓦斯超限，应当机立断，立即切断井下电源； 大型以上突出的警示：井下的火源，在突出发生时，人们只能有限控制； 我认为，这次历史罕见特大突出，没有使灾害扩大的主要原因应该归属二个方面的因素：一是，瓦斯、煤流强度太大，处在爆炸浓度界线瓦斯浓度空间太小；二是，及时果断地切断了电源；其他类型的突出，很难保证每次都这么幸运； 加强瓦斯地质研究，是事关煤矿安全生产的重大问题，必须抓紧抓好。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,“5.13”特大瓦斯爆炸事故 2003年5月13日，芦岭矿发生一起特大瓦斯爆炸事故，造成86人死亡，28人受伤，直接经济损失1940万元。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,“5.13”事故主要原因: 保护层工作面开采，老空尚未冒落充分，即进行沿空掘巷； 抽采能力不足，使老空区瓦斯积聚，老顶突然下落使老空瓦斯突然喷出； 电工带电打开开关防爆盖；开关接线柱电火花引爆喷出的瓦斯，爆炸产生的大量CO使人中毒死亡； 不合理的通风系统（机风联巷等），使灾情进一步扩大。,“5.13”特大瓦斯爆炸事故平剖面示意图,芦岭矿1048风巷毗邻采空区（1046采空区）积存 瓦斯喷出的孔洞照片（8）,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,“5.13”事故启示： 保护层开采不得留设残余煤岩柱，确需留设，必须强化跳采里段的瓦斯抽采，以消除采空区瓦斯积聚； 矿井同一煤层、同一翼、同一采区相邻正在开采的采煤工作面沿空送巷时，采掘工作面严禁同时作业； 相邻块段，不得施工机风联巷（机风联巷使得瓦斯灾害波及至1046回采工作面，使得在1046工作面的46人，无1人生还）； 保护层开采防治煤与瓦斯突出，效果确实十分显著，在保护层开采的过程中，必须加强抽采系统能力建设，强化瓦斯抽采管理； 煤矿瓦斯防治必须落实好治本措施，采场动压，对瓦斯涌出起着重要的控制作用，必须高度关注，加强研究。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,2007年4月2日，朔里矿启封334风巷，在排除巷道中部积水后，继续向里排放过程中，发生瓦斯熏人事故，死亡2人。,，,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,事故原因: 启封巷道遇积水，救护队交矿排水，没有实行全程监视； 矿排完积水后，因巷道里段风筒在封闭时没有回收，工人无知违规将正在供风风筒与原风筒对接，使巷道里段无氧气体整体推出，使处在回风流中的人员窒息； 对特殊工程施工，矿没有实行全程跟踪监督。,历史瓦斯灾害事故对瓦斯防治工程设计与施工的启示,事故启示: 瓦斯防工程，不得越位施工； 特殊工程施工，必须强化管理，实行过程控制； 单兵作业场所，是违章作业的高发、易发地点，在加强监督管理的同时，尽可能按排高素质人员作业； 职工素质高低，事关矿井重大安全问题（试想，若巷内瓦斯浓度处在爆炸浓度，回风流存在电气失爆，后果不不堪设想）。,2007年4.2瓦斯熏人事故,事故图（现场有3人，有1人生还，2人死亡）,淮北矿区历史重大瓦斯灾害事故回顾与启示（10）,海孜矿4.25煤与瓦斯突出事故简介 2009年4月25日，海孜1023机巷迎头（已掘进600m），发生了煤与瓦斯突出，突出煤600t，瓦斯13000m3。当班出勤13人，12人安全撤离逃生，1人被煤岩掩埋死亡。 该煤层为非突出煤层，突出前矿井未发现预测指标超限，煤层较坚，f一般均大于0.5，突出前瓦斯涌出量在23m3/min。 在清理煤岩碎屑时，仅有少量煤粉，大多呈块状。清理突出物至迎头时，实测煤体温度55度；突出前实测煤层放散初速度P均小于10，突出后实测最大P达22。,淮北矿区历史重大瓦斯灾害事故回顾与启示（10）,事故主要原因： 因上覆巨厚岩浆岩活动诱导煤与瓦斯突出； 深部区域开采，没有找出适合本矿井实际的敏感指标，采用浅部传统的预测指标，预测无效； 突出发生时，现场人员在应急撤退逃生途中，一位矿工被注水泵绊倒，被突出煤岩掩埋窒息死亡。,4.25事故平面图,4.25事故剖面图,淮北矿区历史重大瓦斯灾害事故回顾与启示(10),非常规突出给我们的启示 1、随着开采深度的增加，传统的防突理论难以指导防突实践，必须不断探索适合各自矿情的防突对策。 2、突出预测，不仅要研究开采目的煤层，还要研究控制突出的关键地质体。,历史教训告诉我们，瓦斯防治，细节决定成败；没有科学合理的设计，就无法保障煤矿安全生产；没有过硬的施工队伍，再优秀的设计也枉然；瓦斯防治，必须齐抓共管，齐抓共管，考核、落实是关健。 下面就瓦斯治理工程设计与施工关键事顶向各位做一介绍。,瓦斯防治工程设计与施工的关键事项,瓦斯防治，贯穿于矿井勘探、设计、建设、生产全过程;关系到矿井建设安全与生产。如何优化设计？如何实现安全高效？如何保障设计落实？如何及时发现、及时处理新问题？如何评估防治效果？是煤矿瓦斯防治的重点和难点，也是在座的各位，为之不懈努力的方向。,一矿一策、一面一策 的原则,瓦斯防治 “一矿一策、一面一策” 的原则，就是从矿井和工作面煤层瓦斯地质规律、开采技术条件、生产布局等现实条件出发，制定出“治得准、治得住、治得快、治得省”的防治方案。,一矿一策、一面一策 的原则,防治煤矿瓦斯，尤如对敌作战。“知己知彼，方能百战不殆”。实现治的准，必须清晰矿井瓦斯地质规律，清晰控制采掘工作面瓦斯赋存、涌出的主导因素、控制因素，才能制定出针对性强的、防治效果好的对策。,一矿一策、一面一策 的原则,我认为，煤与瓦斯突出，实际上就是能量的超常规突然释放，其释放强度超出了我们的控制能力，释放物质主要为煤和瓦斯。 要实现治的住，必须清晰能量积聚形式、可能释放的最大强度；所谓的防突措施，我认为，实际上就是在采掘前，降低地下已积蓄能量，实现在采掘工作面接近或进入能量积蓄区时，其能量释放强度降至在人们控制能力范围以下。,一矿一策、一面一策 的原则,要实现治的快，必须清晰能量积聚形式、可能释放的方式。采取的措施要有利于地下能量在较短的时间内降低或消除！实现在采掘工作面接近或进入能量积蓄区时，其能量释放强度降至在人们控制能力以下，并非是彻底消除能量。,一矿一策、一面一策 的原则,我认为，要实现治的省。一要，使早期已经存在的能量，实现在采掘工作面接近或进入能量积蓄区时，能量强度降至在人们控制能力以内，绝非彻底消除能量；二要，避免能量重新积蓄。 如何实现“治得准、治得住、治得快、治得省”，是本次培训的中心；如何避免能量重新积蓄，是本次培训的重点。由于时间制约，本节不作展开介绍。,巷道设计施工原则,一、石门、进回风大巷、采区上下山设计 原则 二、采掘工作面设计原则,石门、进回风大巷、采区上下山设计 原则 巷道布置尽可能少揭煤、或不揭突出煤层；巷道布置应尽可能远离突出煤层，确实需要在突出煤层顶底板岩石中设计巷道，巷道距离突出煤层最近法线距离不应小于20m。,巷道设计原则,为什么要减少突出煤层石门揭煤次数？ 突出煤层石门揭煤安全风险最大，事故发生频率最高，治理难度最难，法规要求最严、最细。突出危险区揭煤，按照现行相关法规，多1次揭煤，矿井或采区投产工期一般要推迟5个月以上；1处突出危险区石门揭煤，措施工程直接投入将达几万至几十万元。 淮北矿业集团公司历史上共发生的4起突出死亡事故，死亡24人中，有3起事故23人丧生于石门揭煤工序中。,巷道设计原则,巷道设计原则,巷道距离突出煤层最近法线距离为什么不应小于20m？ 根据矿区地质构造复杂程度和勘探精度，淮北矿区以小于20m落差断层最为发育，在生产准备和生产中，隐覆未探明的，小于20m落差的断层多处可见；若设计巷道距煤层法线距离小于20m，则可导致巷道突然接近突出煤层，或突出煤层突然进入巷道，发生误揭煤层事故。,巷道设计原则,为什么要保持钻孔有一定的超前距？为什么钻孔超前距不应小于20m? 为防止前探钻孔失控，导致巷道突然接近突出煤层或突然揭煤。20m超前距，是根据矿区地质条件和巷道布置而决定，因淮北矿区底板巷道大多布置在煤层底板或顶板法距20m 左右，断层倾角为50度左右的居多。为防止低角度断层，导致钻孔失去对断层的控制而误揭煤层。,巷道设计施工原则,采掘工作面设计原则,采掘工作面设计前，要先进行瓦斯防治设计；采掘设计要优先考虑瓦斯治理需要，要为瓦斯防治提供时间、空间条件。 采掘设计前为什么要先进行瓦斯防治设计？ 瓦斯防治需要大量的防治工程，防治工程落实离不开时间、空间条件，采掘工作面只有充分考虑瓦斯防治的时、空条件，防治工程才能真正落实到位，才能实现抽采达标。,巷道布置施工原则,石门、进回风大巷、采区上下山施工原则 突出煤层与巷道空间关系不清，不施工；突出煤层与巷道法线距离没有得到控制，不施工；巷道突出煤层距巷道法距20m、构造复杂地带、瓦斯涌出异常地带，没有实现钻孔超前控制，不施工；突出煤层距巷道法距7m，没有消除突出危险不施工。 同类巷道，距突出煤层远的巷道先施工，距突出煤层近的巷道后施工。,巷道布置施工原则,回采工作面巷道施工原则 应尽可能按照瓦斯灾害低的区域先准备，瓦斯灾害重的区域后准备；尽可能使巷道布置在相邻采场卸压范围，避免出现条带式跳采（突出煤层条带式跳采，实际上就等同于人为增加瓦斯防治难度，实际上也就是人为制造能量重新积蓄。,巷道布置施工原则,为什么要先准备灾害轻的区域，后准备灾害严重区域？ 新矿井、新水平、新采区的煤层不确定因素多，不确定因素本身就是安全生产的一大隐患，必然也将降低瓦斯防治的针对性；另一方面，灾害越严重、治理所需的时间越长，在灾害程度小的区域生产时期，同时可对灾害严重区域进行灾害防治，可使得矿井、采区投产工期缩短，保障灾害重的区域有理想的治理时间；再一方面，在灾害程度小的区域生产时期，同时可利用生产准备巷道空间，对灾害重的区域进行治理，创造空间条件。,巷道布置施工原则,突出煤层为什么要避免条带式跳采？ 条带式跳采，必然增大后开采条带瓦斯防治难度，后采的条带两侧必然形成采场附加应力区，采场附加应力实际上为后采掘工作面提供了能量积蓄条件，使突出危险性增强，防治难度增大，还可能致使顺层钻孔难以穿越采场附加应力区，导致工作面内部出现顺层孔控制盲区。 若采用无煤柱连续开采，相邻工作面还可有一条巷道布置在开采卸压区内，显著降低防治工程。,巷道布置施工原则,巷道验收原则,巷道不能满足瓦斯防治空间要求，应视为不合格巷道；巷道不能满足瓦斯防治时间要求，就是采掘失衡。,钻孔设计施工原则,一、钻孔设计原则 二、钻孔施工原则 三、钻孔验收原则,钻孔设计施工原则,一、地质探查钻孔设计施工原则 1、孔数，2、方向，3、终孔层位，4、标定 5、监督验收、6、评价，7、允许进尺数,钻孔设计施工原则,一、地质探查钻孔设计施工原则 1、孔数，每组有效孔应不少于3个； 2、不仅要查明前方，还要控制两侧；,钻孔设计施工原则,一、地质探查钻孔设计施工原则 3、终孔层位，要穿过具有标志性的层位； 4、标定，方位角、钻孔倾角务必认真准确；,钻孔设计施工原则,一、地质探查钻孔设计施工原则 5、监督验收，探查期间管理干部应跟班代班，地质人员跟班记录； 6、评价报告，必须认真编制，并按审批程序进行审签； 7、允许进尺数，必须小于准确控制数，应不小于20m超前距。,钻孔设计原则,二、单一煤层石门揭煤孔设计 （一）钻孔设计步骤 设计前先设计地质钻孔对措施孔控制范围内的煤层赋存进行地质控制,应先分左、中、右设计施工三条地质剖面,每条地质剖面有效地质探查孔不应少于3个。 每列地质探查孔的方位应尽可能保持相同。,钻孔设计原则,（二）钻孔方位确定 一）依据探查结果分别绘左中右地质剖面。 二）依据法规要求，绘制措施孔控制上、下界线。,钻孔设计原则,三） 根据左中右地质剖面图，绘制控制上、下限界线煤层的切面及投影平面图。,钻孔设计原则,四）依据法规分别绘两侧措施孔控制范围界线。,钻孔设计原则,五）分别标注措施孔控制边界线与煤层顶板交点、特征点；特征点所围成的范围即为钻孔控制范围 平面投影。注：若先揭开煤层底板，则特点应为煤层底板的交点 。,钻孔设计原则,六）连线 连接巷道迎头顶排最左侧钻孔（1，1）与号点，得直线Lz；连接巷道右帮钻场顶排最右侧钻孔（1,x）与号点，得直线Ly；连接巷道迎头底排最左侧钻孔（1，Y）与号点，得直线Lzd; 连接巷道右帮钻场底排最右侧钻孔（x，y）与号点，得直线Lyd。,钻孔设计原则,确定左右钻场顶底孔方位 分别测量Lz、Lzd、Ly、Lyd与巷道中轴线的夹角，Za、Za1、Ya、Ya1，可绘右图。,钻孔设计原则,七）确定顶、底排特征钻孔方位 由图可知，顶排最左侧钻孔与巷道中轴线的夹角则为Za，相邻钻夹角应为Xz=Za/y;顶排最右侧钻孔与巷道中轴线的夹角则为ya，相邻钻孔夹角应为Xy=Ya/y。 注：Za顶排最左侧钻孔与巷道中轴线夹角， Xz顶排左侧相邻钻孔间夹角， y左侧设计钻孔列数；Ya顶排最右侧钻孔与巷道中轴线夹角，Xy顶排右侧相邻钻孔间夹角，y右侧设计钻孔列数。,钻孔设计原则,八）其它孔方位确定 底排钻孔方位确定方法 由图可知，底排最左侧钻孔与巷道中轴线的夹角则为Za+Za1，相邻钻夹角应为Xzd=(Za+Za1)/ y;；底排最右侧钻孔与巷道中轴线的夹角则为ya+ya1，相邻钻孔夹角应为Xyd=（Ya+ya1）/y。 注：Za1顶排最左侧钻孔与底排最左侧钻孔夹角；Ya1顶排最右侧钻孔与底排最右侧钻孔夹角。,钻孔设计原则,从左向右第二列各孔方位确定 （1,2）方位ZaZa/y； （2,2）方位（Za +Za1/y）（Za +Za1/y）/y; （3,2）方位（Za +2Za1/y）（Za +2Za1/y）/y; (4,2)方位= (Za +3Za1/y) （Za +3Za1/y）/y; .; (i,2) 方位= Za +( i-1) Za1/y)（Za +( i-1)3Za1/y）/y。,钻孔设计原则,左侧各排钻孔方位确定 最左列各孔方位确定： （1,1）方位Za （2,1）方位Za +Za1/y; (3,1)方位= Za +2Za1/y; (4,1) Za +3Za1/y; . (i,1) 方位= Za + ( i-1) Za1/y。 注：i钻孔行（排）数,钻孔设计原则,从左向右第三列各孔方位确定： （1,3）方位Za2Za/y； （2,3）方位（Za +Za1/y）2(Za +Za1/y）/y; （3,3）方位（Za +2Za1/y）2(Za +2Za1/y）/y; (4,3)方位= (Za +3Za1/y) 2(Za +3Za1/y）/y; . (i,3) 方位= Za +( i-1)Za1/y)2Za +( i-1)Za1/y）/y。 用同样方法，可分别计算出各钻方位。,钻孔设计原则,综合上式,经推算整理,左侧钻孔方位可由下列公式求得： （i,n）方位（与巷道中线夹角） Za +( i-1)Za1/y(n-1)Za +( i-1)Za1/y/y。 注：i代表行数，自上而下递增，n代表列数，自左向右递增。,钻孔设计原则,右侧各钻孔方位确定 最右列各孔方位确定： （1,y）方位Ya; (2,y) 方位Ya+ Ya1/(i-1); (3,y) 方位Ya+2Ya1/(i-1); (4,y)方位Ya+3Ya1/ (i-1) ; (i,y) 方位= Ya+(i-1)Ya1/(i-1) 。 注：y右侧钻孔列数 用同样的方法，可推算出右侧各钻孔方位公式。也可利用上述方法，采用逐行图解法计算法。,钻孔设计原则,（三）钻孔仰角、俯角的确定 钻孔间距，是指钻孔在煤层中两孔的最大轴线距离，绝不是孔底间距。 根据地质探查结果，分别绘制巷道中轴线方向、巷道两侧的剖面图，先确定中轴线剖面方向钻孔数、各孔的角度；再利用三角几何分别计算两侧顶排最左、最右孔，底排最左、最右孔角度，再按照插入法，计算各孔的仰角、俯角。 也可以采用图解法分别确定各孔角度,钻孔设计原则,（四）孔口断面图绘制要求 孔口按照行列布置，命名也要按照行列命名。孔口间距应保持相等，横成行，竖成列。间距不得小于0-4m,抽放孔间距，要尽可能增大。为增大孔口间距和多台钻机平行作业提供条件，巷道两侧应增加抽放或排放钻场。,钻孔设计原则,（五）多煤层层间距小于5m石门揭煤设计 若相邻煤层法线间距小于5m时，则应先设计远侧煤层孔，后补充设计近侧孔。,钻孔设计原则,（三）钻孔设计附表要求 孔号按行列式进行编号，补孔也要按所在行列式位置编号并在其后加“补”作后缀（或者用b作后缀,若第二补孔，则用b2作后缀，-）。实现，由孔号知孔位。,钻孔施工流程,钻孔施工原则,一、钻机、钻具选择关键事项 （一）要根据设计需要选择相应的钻机，绝不能凑合。 （二）强突出煤层操作台与动力部分,必须实现分离；钻机功率大、转速高、起拔力大的钻机。 （三）钻杆强度高、钻具级配合理、对孔壁扰动小。 （四）若采用螺旋钻杆，螺旋叶片应适当降低，芯杆应适当加大，钻头与钻杆级配应视煤层松软情况确定，煤层越软级差应越小。,二、钻孔标定原则 （一）钻孔方位、仰俯角要精准，孔口位置可小范围调整的原则。 （二）钻孔标定顺序 先标定方位，再稳固钻机，最后调整仰、俯角。,钻孔施工原则,（三）方位标定是措施落实的关键的关键 方位标定方法； 1、巷道迎头标定点不少于三根中线； 2、利用巷道中线，固定垂直巷道测钉（测钉固定要牢固，要保持两测钉连线垂直巷道、水平）； 3、用细线绳连接两测钉，用度尺可直接测量钻杆与巷道的夹角。 仰角、俯角可用度尺直接测量。,方位标定方法图示,钻孔施工稳钻的原则,三、稳钻关键事项 （一）稳钻是能否保证安全施工的关键，也是能否实现按设计施工的关键；还是能否使钻机发挥其应有能力的关键。要求做到六不稳： 安全设施不健全不稳钻； 顶板、迎头煤岩壁支护不完整，不稳钻； 基底浮矸活石没有清理净，不稳钻； 后路不畅，不稳钻； 迎头没有中线点，不稳钻； 钻机有故障没排除稳钻设施不齐全、稳钻丈量器具不齐全，不稳钻。,（二）稳钻步骤,钻孔施工稳钻关键与判断方法,（三）用压车柱固钻关键 1、固定钻机生根点不得少于4个，绝不能少于3个； 2、固定点接触面应尽可能增大，顶无活石、底无浮矸； 3、流水不得冲刷钻机底座。,（四）判断钻机稳固的方法 1、运转时判别方法（听机器的运转声、看钻机运转时状态、压车柱是否有劲）； 2、停钻时判别（观测孔口形状、观测钻杆磨损情况、拍大压车柱观测颤动情况）。,钻孔施工先后顺序的原则,四、钻孔施工顺序 （一）水排碴钻孔施工必须遵循的原则 用水作为排碴介质的钻孔，必须遵循先上后下顺序施工的原则。 绝不可自下而上施工。 若自下而上施工，必然导致孔内事故。,钻孔施工先后顺序的原则,（二）高瓦斯穿层孔施工顺序 从已施工钻孔附近，逐渐向外递进有序施工，可显著降低喷孔强度、减少孔内事故、提高施工效率。,钻孔施工先后顺序的原则,（三）水排碴仰角孔施工顺序的原则 先顶行后中行再下行的顺序原则（仰角岩孔施工） 应自上而下顺序施工，违反这一原则，钻孔事故率必然显著增高。,违反原则原则的实例,违反施工顺序后果实