综采工作面超前钻孔预裂安全技术措施

1、综采工作面超前钻孔预裂安全技术措施一、工程概述为提高块煤率、瓦斯抽采率及降低煤尘，根据12407综采工作面钻孔预裂设计方案及矿方相关要求，结合现场实际，需在12407综采工作面，对煤层进行超前钻孔预裂。为确保超前钻孔预裂施工安全， 特编制本施工安全技术措施。二、钻孔布置技术参数及要求、施工工艺1、钻机技术参数采用ZDY3200S型煤矿用全液压坑道钻机，其主要技术参数：钻孔深度：350/100m,钻杆直径：63.5/73mm,钻杆长度1.5m，额定转 速：50175r/min，主轴倾角：0±900，给进行程：600mm。泵电动机 型号：YBK2-225S-4，泵电压660/1140,适

2、用钻孔深度：350/100m， 终孔直径：150/200mm。2、预裂钻孔布置参数（1）预裂单排钻孔布置参数在回风顺槽钻机及预裂设备布置，从回风顺槽画好的点位置及角 度向运输顺槽钻孔，沿平行工作面方向布置一组钻孔，在回风顺槽1600 米，布置1#钻孔，依次向外布置2#、3#,根据煤层薄厚起伏变化，当采高为2.4m时，钻孔布置在采高中间位置，即 1.2m处，当采高为 3m时，钻孔布置在采高中间位置，即 1.5m处。实验阶段1600m （1# 钻孔离停采线距离），钻孔预裂应超前工作面不低于150m。根据地质资料，在实施区域内，当遇到断层不能打预裂钻孔，可避开断层10m外继续布置预裂钻孔。根据工作面

3、周期来压步距，当遇到来压区域， 不打钻孔预裂，利用矿山压力作用，对煤壁进行破碎，有效节约成本。钻孔布置参数如表4-1所示。1） 孔间距：设计高压预裂的有效切割半径是5m,预裂孔平均间距 10m。2） 钻孔数量：沿垂直于煤层倾向方向布置钻孔，试验区域共10 个钻孔。3）预裂孔长度：预裂钻孔设计长度为 126m。4）钻孔直径：113mm。5）钻孔角度：如表4-24-1钻孔布置参数表钻孔直径113mm钻孔间距10m钻孔长度126m封孔长度20m预留保护线20m钻孔数量10个12407工作面回风巷高程高于运顺，存在一定角度。由于12407回顺与运顺的高程测点存在20m的错距，因此在计算 过程中需纠正错

4、距引起误差。4-2钻孔布置参数12407回顺12407运顺正切值角度测点标高测点错距测点标高15000.22154 仰角15100.144765仰角1520910.71315201500910.8910.001190.0679仰角15300.056818仰角15400.045645仰角15500.034473仰角1560907.33115701550907.3920.000410.023仰 角15700.22899 仰角15800.20569 仰角15900.296885仰角1600904.79515951575905.8110.006770.3880仰 角(2) 预裂双排钻孔布置参数在距离单

5、排眼钻孔10#孔向外10m处，打双排钻孔的1#钻孔，依 次布置2#、3#，在回风顺槽钻机及预裂设备布置，从回风顺槽画 好的点位置及角度向运输顺槽钻孔，沿平行工作面方向布置双排钻孔，呈三角型布置，底排钻孔与底板间距1m,顶排钻孔与顶板间距1m,顶排钻孔间距为12m，底排钻孔间距为12m，顶排钻孔与底排钻孔错 距投影距离为6m。具体如下图：12407回风巷双排钻孔布置示意图根据地质资料，在实施区域内，当遇到断层不能打预裂钻孔，可避开断层10m外继续布置预裂钻孔。根据工作面周期来压步距，当遇 到来压区域，不打钻孔预裂，利用矿山压力作用，对煤壁进行破碎， 有效节约成本。钻孔布置参数如表 4-3所示。1

6、） 孔间距：设计高压预裂的有效切割半径是5m,预裂孔平均间距 10m。2） 钻孔数量：沿垂直于煤层倾向方向布置钻孔，12407工作面初 步设计预裂区域长度为1600m，试验区域共266个钻孔。3）预裂孔长度：预裂钻孔设计长度为 126m。4）钻孔直径：113mm。5）钻孔角度：根据测得高程计算得。表4-3钻孔布置参数钻孔直径113mm钻孔间距6m钻孔长度126m封孔长度20m预留保护线20m预计钻孔数量250个二、煤层预裂技术参数及要求、施工工艺1、预裂泵的技术参数（1）预裂泵驱动功率：160KW，最大排出压力66MPa，最大排出流量：7.1m3/h。（2）水箱规格：2mx1mx1m，与预裂泵

7、直接相连，内有水质过滤装置，可保证水质（3） 超高压软管：超高压软管规格：16>6S-80（内径钢丝层数-压 力），每根长度可根据需求定做。（4）液压卷管器：液压卷管器对预裂深度、速度进行控制，起到 给进、后撤作用。（5）封孔器：采用FKS-80/15型号系列超高压煤层注水封孔器，封孔器外径88mm，封孔长度最大2.2m,承压40MPa;或者，采用钻 孔封孔设备用煤炭科学研究总院重庆分院生产的KFB型矿用封孔泵，封孔长度8米，封孔距离20m。（6）管路附属装置：配套材料包括配套法兰、阀门、连接胶管及 螺栓、胶垫等。2、高压脉冲预裂技术参数（1）预裂方式：根据工作面煤层赋存条件，通过高压预

8、裂冲击波 破岩工艺方式，在超前工作面不低于 150米，实施预裂。（2）预裂压力：预裂出口压力 66MPa，可以自行控制。（3）预裂半径：5米。（4）预裂时间：高压预裂预裂器运行速度 2m/min，预裂时间1h。（5）巷道保护煤柱：20m。3、水压致裂裂化技术参数（1）预裂方式：根据工作面煤层赋存条件，通过高压预裂软化工 艺方式，在超前工作面不低于 150米处，实施高压预裂。预裂液让煤 体充分预裂、破碎，煤层间隙进一步裂化，采用多孔单泵水平混合预裂裂化工艺(2) 预裂压力：预裂压力控制在 810MPa。(3) 预裂渗透半径：10米。(4) 单孔预裂时间：0.51h。(5) 单孔压裂时间：不少于预

9、裂时间 2/3。(6) 单孔预裂量：水平长轴5m,垂直短轴1m。(7) 煤岩活性水的比例，根据现场煤层软化系数实际而定。(8) 预裂量：单孔0.7m3,累计1m3。(9) 预裂流量：根据经验，动压预裂时应为 0.72.0m3/ h。(10) 预裂超前工作面开采位置的距离，不低于 150米。(11) 封孔长度：20米。4、钻孔超前预裂工艺根据红石岩煤矿综采工作面煤层赋存条件、构造特征，煤岩物理 力学性质、综采工艺和开采技术条件等因素，综合分析，红石岩煤矿 2#煤层超前预裂实施方案：采取第一步高压脉冲预裂法，第二步水压 致裂预裂法与综采工艺协调时，相配套的综合预裂技术方案。12407工作面超前预裂

10、分为三部分预裂区域，第一实验方案：钻机及预裂设备布置在回风顺槽，从回风顺槽向运输顺槽钻孔预裂。从切 眼后退1600米处开始布置1#钻孔，钻孔间距为10米，到1500米即长 度100m,共计布置10个钻孔，采用单排钻孔超前预裂工艺，进行预 裂。第二实验方案：钻机及预裂设备布置在回风顺槽，从回风顺槽向 运输顺槽钻孔预裂。从第一实验区10#钻孔处，向外6米处布置双排1#钻孔，钻孔水平投影间距长度 6米，从1500米到1400米共计100m 长度，共布置16个钻孔，采用双排钻孔超前预裂工艺，进行预裂；若第一实验方案，钻孔预裂效果比较，就采用第一方案，对12407 综采工作面剩余1500m分成三个预裂区进行预裂施工。若第一实验方 案效果不好，则实施第二实验方案，从两个实验方案中选择最佳方案， 对12407综采工作面剩余1400m分成三个预裂区进行预裂施工。（1）三个预裂区单排钻孔超前预裂工艺第一预裂区从1500m至1300m处，长度200m,共布置钻孔20个， 钻孔平行与工作面，钻孔直径113mm,间距10m，钻孔长度126m,端 头封孔长度10m。第二预裂区从1300m至距开切眼900m区域内，长度400m，煤层