二采区轨道巷、胶带巷9#煤层瓦斯抽放钻孔设计方案

二采区轨道巷、胶带巷9#煤层瓦斯抽放钻孔设计方案建设单位：山西柳林金家庄煤业有限公司施工单位：平煤神马建工集团有限公司2017年8月二采区轨道巷、胶带巷9#煤层瓦斯抽放钻孔设计方案由我单位施工的二采区巷道工程，现正在施工二采区回风巷，目前东回风巷已施工150m，前期已对二采区回风、轨道、胶带巷施工瓦斯抽放孔，打钻距离180m，允许掘进150m。为进一步全方位治理二采区巷道的瓦斯，保证抽掘接替，做到“全覆盖，应抽尽抽”,经研究决定，在二采区回风巷150m位置施工的钻场内，向二采区轨道巷和二采区胶带巷方向施工瓦斯抽放钻孔，实现对二采区轨道巷和二采区胶带巷的瓦斯预抽。为了确保此项打钻工作安全顺利进行，特制本施工方案，望相关人员认真学习并贯彻落实。一、项目部人员组织及职责分工 1、项目部领导小组组 长：王现成副组长：姬国民、崔明远成 员：刘宾、周新成、周国杰2、 职责分工（1） 、组长：全面协调、积极推动此项工作顺利进展。（2） 、副组长：对瓦斯抽放钻孔施工进行技术指导及全面负责，负责方案的审批工作，现场落实钻孔的实施方案。（3） 、成员：对施工现场的工作直接负责（如：清理淤泥、积水、环境卫生等），并按程序进行打钻孔、封孔、连接等工作全面负责；如遇突发情况及时向矿调度室汇报并进行处理；保证打钻工作安全、顺利进行。二、工作面概况1、工程概况二采区轨道巷设计沿9#煤层底板布置，巷道设计掘宽4500mm，掘高3600mm，锚网索喷，坡度3-6，二采区胶带巷设计沿9#煤层底板布置，巷道设计掘宽5000mm，掘高3400mm，锚网索喷，坡度3-6，三条巷道的间距为35m。 2、煤层产状、厚度、结构、坚固性系数、层间距9#煤层位于太原组中下部，上距8-2煤层5.99-11.97m，平均7.32m。煤层厚度为3.01-5.38m，平均4.24m。结构复杂，含1-4层夹矸，夹矸厚度为0.21-1.23m。直接顶板为泥岩、砂质泥岩，厚度为3.34-9.72m，平均7.06m，有时为炭质泥岩伪顶，厚0.28m左右；底板岩性为泥岩、砂质泥岩。煤层厚度变异系数为15.7，可采性指数为1，为稳定的全区可采煤层。3、 煤层瓦斯涌出量、瓦斯自然，发火期、煤尘爆炸指数根据沈阳研究院2014年1月编制的山西柳林金家庄煤业有限公司下组煤层瓦斯涌出量预测报告分析，9#煤掘进时瓦斯相对涌出量为2.99m/t，绝对涌出量为1.07m/min，根据ZK5-3号钻孔采样测试，煤尘具有爆炸性，火焰长度为30mm，煤层自然倾向性等级为III级，属不易自然煤层，地温变化梯度平均为1.07/100m，属低温正常区。4、 地质构造井田位于离柳林矿区西部，三交柳林单斜含煤区中南部，井田地层总体上为一单斜构造，走向为西北东南，倾向西南，地层倾角平缓，一般为37，井田内并未见岩浆岩侵入，未发现有断层等构造，井田构造属简单类。对瓦斯（煤层气）赋存较为有利。5、 含水层分析（1） 、碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组该含水岩组主要指奥陶系中统石灰岩、泥灰岩和白云岩等可溶岩，区域东部和青龙城附近有大面积出露。该组地层厚约450m左右，岩溶裂隙发育，是区域内最主要的含水岩组。该含水岩组的富水性在水平和垂直方向上都有较大差异。在垂直方向上：岩溶裂隙主要发育在上、下马家沟组的石灰岩中，含水介质以溶洞、溶孔为主，溶洞直径10-20cm，溶孔直径1-5cm；峰峰组地层岩溶发育相对较弱。在水平方向上，受区域构造控制补给区富水性较差，径流区富水性逐步增强，在构造发育区和排泄区富水性较强，钻孔单位涌水量在0.694-12.55L/sm，水质类型为HCO3-SO42Ca+Na+型，矿化度0.532g/L。（2） 、碎屑岩夹碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组本含水岩组为上石炭统太原组海陆交互沉积地层，由砂岩、泥岩、煤层及35层石灰岩组成，是区域内主要含水岩组之一。含层间裂隙水，具承压性，但富水性不均一，富水性强弱受构造和埋藏条件所控制，在构造发育和埋藏较浅的部位，岩溶裂隙发育，补给条件好，富水性相对较强，否则富水性弱，与奥灰水有相似性。钻孔单位涌水量0.014-0.792L/sm，水质类型为SO42-HCO3Na+Mg2+Ca2+型。（3）、碎屑岩类砂岩裂隙含水岩组主要包括二叠系一套陆相，过渡相碎屑岩沉积地层，在区域东部沟谷中有出露，由砂岩、砂质泥岩夹煤层等组成。该地层含砂岩裂隙水，含水空间以风化裂隙和构造裂隙为主，泉流量0.1-1.0L/s，钻孔单位涌水量在0.00039-0.0041L/sm之间，水质类型为HCO3-SO42Na+Mg2+型，矿化度0.77g/L。（4）、松散岩类孔隙含水岩组主要由上第三系上新统和第四系中、上更新统及全新统地层组成。上第三系上新统含水层主要为红土下半胶结状砾石层，厚度不稳定，沟谷中多见有小泉水出露，泉流量较小，一般0.001-0.1L/s，富水性较弱。第四系中、上更新统含水层为黄土裂隙和黄土中的砂砾石层，多分布于梁峁之上，且连续性差，储水条件不好，局部含上层滞水，富水性极弱，多为透水不含水岩层。全新统含水层主要分布于区域西北部三川河的河漫滩和较大的沟谷中，含水层为砂卵砾石层，主要受季节性河流补给，富水性较弱。（5）、含水层对矿井开采的影响井田内煤系地层各含水层富水性弱，煤层采动裂隙虽破坏了隔水完整性，导水裂隙带沟通了主要含水层之间，但由于含水层富水性弱，含水层对矿井充水影响不大。（6） 奥灰水对开采煤层影响井田内奥灰水位标高为806809m，4号煤层底板标高在580870m之间，8-1、8-2号煤层底板标高在510-790m之间，9号煤层底板标高在500-700m之间。由此可见，井田内4号煤层西部范围，8-1、8-2、9号煤层全部范围处于奥灰水水位之下，但由于施工的为掘进巷道，不存在破坏奥灰水底板的情况，奥灰水突破底板的可能性较小。6、 瓦斯抽放系统（1）瓦斯抽放通过矿井地面瓦斯抽放泵站进行瓦斯抽放，利用地面瓦斯抽放泵站的两台型号为2BE4720-2BY4型水环式真空泵，流量为510m/min，配用隔爆型电动机功率为800KW。抽放管路采用400不锈钢螺旋焊管。（2）打钻地点抽放管路敷设路线：二采区回风巷辅运石门（400）4#回风联络巷（400）4#回风下山（400）4#回风大巷（400）3#回风巷抽放管（520）地面抽放泵站7、 避灾路线二采区回风巷辅运石门进风行人立井车场绕道4#回风联络巷4#轨道大巷1号副立井地面三、钻孔实施方案1、 钻孔布置采用本煤层预抽煤层瓦斯的方法。即在1、2号钻场工作面布置抽放钻孔，本次设计瓦斯抽放钻孔共布置2排，施工15个钻孔，瓦斯抽放钻孔孔径为94mm，控制距离为150m，允许掘进130m，保留20m超前距离，在施工轨道巷和回风巷时以达到降低巷道瓦斯涌出量的目的。2、钻机的选择为了保证打钻工程顺利施工，选择合适的设备，打钻使用ZYW-3200S液压钻机，该钻机操作简单，具有钻进速度快，使用方便等优点。3、预埋孔口管及管路铺设打钻前预埋孔口管，孔口管规格108mm3000mm ,使用130mm钻头打钻孔预埋，利用囊袋式封孔器进行封孔；由抽放队负责铺设延伸所需的管路，不得与电缆同侧吊挂，抽放管路低凹处应安装放水器，每根管路最少有两个受力点，管路连接安装要求符合规定，便于安装使用。打开的钻孔通过连接装置直接与抽放管路连接。在抽放管路上安装总阀门、监测装置和孔板计量装置，不间断监测管路内温度、负压、浓度、流量等瓦斯抽放参数。4、打钻期间排水系统布置打钻前必须提前设置排水沟及利用排水泵进行排水，钻孔开孔后及时在孔口接设汽水分离装置，孔内流出的水经过汽水分离器流入二采区回风巷水沟，进入辅运石门临时泵窝，再由辅运石门原有排水系统进行排水。5、钻孔的封孔与连接（1）钻孔封孔钻孔施工完毕后，由打钻人员负责及时清理钻孔内的杂物并用63mmPE塑料管利用囊袋式封孔器进行封孔，封孔深度不少于9米。（2） 钻孔连接 单个钻孔封孔施工完毕后，需及时将钻孔连接至主管路上，并开启连接装置上的闸阀，根据钻孔内的瓦斯情况及时进行抽放，连接完毕移交矿抽放队。（3）钻孔观测钻孔连接后，建立瓦斯抽放观测制度，每三天抽放队观测工对支管路、总管路进行一次全面观测，并把结果填写在观测点的牌板上，每次观测都要按时填写抽放日报表，报瓦斯防治中心主任、通风矿长和技术矿长审查。发现抽放瓦斯出现异常（浓度、负压下降）情况，查明原因，及时进行调整。四、钻孔施工注意事项及安全技术措施1、钻孔施工安全措施（1）钻孔施工前，工作面必须支护完好，并将巷道内的杂物清理干净，保证作业空间不收影响。对巷道内的电缆进行吊挂，机电设备进行检修，保证电气设备不失爆。（2）打钻完毕后，钻孔内必须用囊袋式封孔器进行封孔并及时连接进行抽放。（3）打钻过程中必须使用汽水分离器；施工地点安装甲烷传感器或悬挂便携式，数值超过0.8%时，应停止钻进，待瓦斯降至0.8%以下后方可继续施工。如发生瓦斯异常或顶钻、夹钻、水量增加现象，施钻负责人应立即停钻并向调度指挥中心及瓦斯防治中心、地测防治水中心汇报，相关人员现场核实后采取措施进行处理。（4）如遇主扇停风停电时，该地点必须立即停止作业，严格按照主扇停风停电措施的相关规定执行。（5）瓦斯员必须对施工地点不间断巡回检查瓦斯，发现瓦斯浓度超过0.8%时，立即停止作业，进行处理，待瓦斯浓度降至0.8%以下时，方可继续作业。（6）施工人员下井必须佩戴便携式瓦斯报警仪，随时检查瓦斯变化情况，发现瓦斯超限或异常现象，立即停止打钻作业，切断电源，汇报调度指挥中心及瓦斯防治中心进行处理。（7）抽放队必须严格执行瓦斯抽放观测制度，每3天对钻孔相关参数进行观测一次，并对每一个钻孔抽放参数进行分析总结，做好有关记录。 （8）钻孔施工完毕后，必须将钻孔内煤渣清理干净，以防煤粉受负压的影响进入抽放管道系统内，堵塞瓦斯抽放系统。（9）施工期间，跟班队长、安监员必须现场跟班监督施工。2、操作钻机注意事项及安全技术措施（1）进入施工地点，首先要仔细观察工作地点的顶板支护情况，发现问题及时处理，发现下风侧甲烷传感器显示值超过规定要求时不得开机打钻。（2）要定期对设备进行检修，保障各部件无渗、漏油现象；加强所负责的电器设备防爆管理，定期检查，杜绝失爆现象。（3）开机前对钻机外露的转动部位擦拭干净并涂上一层12#机械油，以防开机后产生火花或损坏机器。（4）对钻机要空车试车，发现问题，停机处理，试车要由钻机司机操作。（5）空载试车，确认无问题后，可由钻机司机操作开始打钻。（6）操作钻机必须由考试合格并持证上岗的司机操作，钻机司机必须熟悉本钻机的主要性能，严格按照钻机的技术要求和规定程度进行操作。（7）施工过程中，如遇钻孔瓦斯涌出突然增加，立即停钻，不得拔出钻杆，将人员撤至安全地点并汇报。（8）钻杆全部拔出后，用100%的光干涉瓦斯检查器检查钻孔里的瓦斯，并做好记录然后迅速用封孔器封孔并连接。（9）封孔方法选用囊带式封孔，封孔长度不得小于9米，并做到严密不漏气。（10）瓦斯抽放工程施工必须严格按照设计进行，钻孔角度误差不大于1，开孔位置误差不大于0.2m，开孔要圆滑，终孔要打到设计层位，不得随意改变钻孔设计参数，若确需修改时，必须经矿总工程师批准。（11）钻机在连接钻杆过程中，钻机必须停电，动力头绝对不能运转以免动力运转伤人。（12）注意各运动部件的温升情况；操作阀、油泵、油管、马达、电动机等处的温度不得超过75，油温不得超过60，否则应停机检查加以处理。（13）观察各压力表所指示的压力，判断压力是否过载，出现过载现象应调节溢流阀，降低钻车系统压力，减少负荷。（14）观察钻车钻进过程中的运动状态，若发现有异常声响、动力头震动过大、车身有摆动、支柱有晃动，应停钻检查并加以处理，发现有顶钻等现象时必须及时安装防喷孔装置。（15）各操作手把应按规定的标识和规定的程序操作，换向不能过快，以免造成液压冲击，损坏部件。（16）观察油箱油位，当油位下降到标定的页面以下时，应停机加油。3、防止机械伤人、冒顶片帮事故措施（1）每次施工前，施工人员要认真检查钻机周围工作环境和钻机完好情况。（2）施工人员发现设备不完好，要及时处理，未处理前严禁施工。（3）钻车操作处，水管必须安装截止阀。（4）认真检查钻具，发现不合格的钻具一律不准使用。（5）电缆与钻机的连接应牢固、可靠，严防因电缆接头连接不佳而造成井下重大事故，且钻机在移动时不得依靠机器拖曳电缆。（6）施工期间人员必须衣着整齐、利索、袖口扣严、精力充沛、注意力集中，密切观察钻孔瓦斯及钻机仪表情况，发现异常能随时停机、停电处理，做好自保互保工作，防止机械伤人或喷孔伤人事故。（7）钻进过程中，施工人员必须与钻机旋转部位保持一定的距离，以防止机械绞伤。（8）施工中施工人员要集中精力，认真操作，监视设备的运转情况，发现异常及时停机处理，保证钻机正常运转。（9）接、卸钻杆时，人员要统一指令、分工明确、精力集中、必须停止钻机运转，接、卸钻杆人员离开后方可启动钻机。（10）每次进入作业地点必须敲帮问顶，处理作业地点5米范围的活矸危岩（煤）。（11）施工地点支护必须完好，必要时予以加固支护，否则不得开钻施工。（12）施工点后路不得进行对支护有影响的工作，其后路巷道必须及时清理、疏通，风水管路吊挂整齐靠帮，以保证后路畅通无阻。4、防灭火措施（1）钻机附近配备灭火器不得少于两台；消防沙不得少于0.5m3，消防铁锹不得少于两把；带压水管和消防桶等防灭火设施。每班施工人