5號煤運輸大巷瓦斯抽采鑽孔設計及安全技術措施

5號煤運輸大巷瓦斯抽采鑽孔設計及安全技術措施

第一章 概 況

第一節 概括

炭窯坪煤業 10號煤層三條采區大巷已掘進660m,其中運輸大巷超前軌道大巷76m,目前10號煤三采大巷掘進工作麵地段均處於小向斜構造地段軸部，其中10號煤運輸大巷正處於向斜軸部位置，該段頂板較破碎，頂板水和頂板的瓦斯湧出量較大，給掘進帶來不利影響，據分析，巷道的頂板水均來自於7號煤層頂板的L4灰岩水，頂板瓦斯則來自於7號煤層內。為盡快降低10號煤層頂板的瓦斯湧出量，經研究決定在5號煤運輸大巷YZK5-4號鑽場內施工鑽孔預抽10號煤運輸大巷巷道頂板裂隙及上覆7號煤層瓦斯。

第二節 煤岩地質分析

10號煤層平均厚度8m左右，上覆L1灰岩，L1灰岩屬弱含水層。上覆依次有一層中粒砂岩、L2、L3灰岩，L2與L3灰岩之間含有一次泥岩，泥岩厚度約2.5m，L3灰岩上覆一層厚度約3m泥岩，該泥岩為7號煤層直接底板，7號煤層厚度約0.6~0.75m，7號煤層上覆為L4灰岩，L4灰岩厚度6m，岩層破碎，富水性較強。10號運輸大巷的充水主要是L4灰岩水通過岩層裂隙、滑麵或斷層麵將水引入掘進工作麵的，在巷道湧水的同時瓦斯隨湧水通過岩層裂隙湧入工作麵，是造成掘進瓦斯較高的主要原因。

第三節 10號煤運輸大巷地質分析

10號煤運輸聯絡巷前方12m處有一正斷層，斷層走向158°，傾向65°，落差1m,該斷層預計與7號煤層連通，在10號煤層運輸大巷初期揭露該斷層時，斷層麵湧水約20m3/h,且瓦斯湧出量也較高。通過與已揭露的5號煤層采區大巷對比分析，10號煤運輸大巷工作麵目前正處於地質構造向斜軸部地段，一般情況，向斜軸部煤層頂板壓力較高，煤岩層裂隙發育，水、瓦斯含量較高，為解決10號煤層運輸大巷掘進期間瓦斯含量較高，湧出量大的現象，以瓦斯氣體較輕，以瓦斯鑽孔預抽的方式抽取10號煤層運輸大巷前方上覆岩層裂隙及7號煤層瓦斯。

第二章 瓦斯鑽孔設計

第一節 鑽探設備

為了保證瓦斯鑽孔工作順利進行，決定采用以下專用探水設備。

探放水設備統計表

設備名稱設備型號數量功率(kw)備 注

鑽機ZLJ-2350型 1台18.5

泥漿泵23ZB-6/10-22型1台22.5

鑽杆￠50mm×1.6m100根

鑽頭Φ108mm/Φ93mm/φ89mm各一個

止水套管Φ108mm×1.0m8根

壓力表4MPa、10MPa各一個

第二節 瓦斯鑽孔設計

一、設計的目的及任務

預抽10號煤層運輸大巷頂板岩層裂隙和7號煤層瓦斯。

二、鑽探設計

①鑽孔布置

目前，10號煤層運輸大巷超前運輸聯絡巷70m,巷道工作麵迎頭因瓦斯超限已停頭，在運輸聯絡巷與運輸大巷交叉處進行了密閉工作，為預抽運輸大巷上覆煤岩層瓦斯，計劃在5號煤運輸大巷YZK5-4鑽場內進行瓦斯鑽孔設計施工。

②單孔設計及鑽孔參數

瓦斯鑽孔設計參數表

位置孔號方位傾角孔深孔徑(mm)套管規格mm套管長度用途

開孔終孔

YZK5-4鑽場WSCF-185°-33.5°100mФ108Ф89Ф948抽放瓦斯

③單孔設計

本次瓦斯鑽孔設計WSCF-1號鑽孔為俯角孔，預抽岩層裂隙和7號煤層瓦斯。首先在YZK5-4鑽場東幫距5號運輸大巷2m和頂板向下2m處，采用Ø108mm合金鑽頭鑽進8.5m，退出鑽具，完成後安裝Ø94mm止水套管，要求套管長度不得小於8m，並按照要求進行耐壓試驗。試驗合格後更換Ø89mm合金鑽頭鑽鑽探至終孔。

附：5號煤運輸大巷WSCF-1號鑽孔平麵布置圖

5號煤運輸大巷WSCF-1號鑽孔剖麵圖

5號煤運輸大巷WSCF-1號鑽孔布置斷麵圖

第三節 孔口管安裝設計

孔口止水套管采用的下置安裝及固管方式和打壓標準

1、盡可能選擇在岩層中開口，開孔位置岩體應完整，開孔孔徑采用Ф108mm/Ф93mm筒狀合金取芯鑽頭。鑽進至8.5m後，將孔內衝洗幹淨。

2、將孔口管依次連接安裝，連接時必須要滿扣，管鉗擰緊。裝入鑽孔內最後一節的孔口管焊接與放水閘閥相配套的法蘭盤。

3、在最後一節孔口管距法蘭盤0.2～0.7m處，纏繞麻線。麻線纏繞成錐形體，纏繞高度略大約孔口直徑5～8mm，人工或鑽機推進至孔口能返出漿液時停止推進。

4、在孔口管安裝帶壓力閥的實心擋板法蘭盤，高壓膠管連接至泥漿泵，注漿工作必須由有經驗的人員進行，待注漿液從孔口返漿時采用鑽機鑽杆將孔口管推入孔內，留孔口至法蘭盤0.1～015m時停止推進，當注漿壓力達到預定壓力，注漿管有輕微跳動或手握有震動感時，即可停止注漿，關閉注漿壓力閥門。注漿液必須符合鑽孔內體積量。撤除注漿軟管，清洗注漿泵和附屬裝置。

5、待雙液漿凝固48h後，退開鑽杆，拆除注漿擋板法蘭盤。采用Ф89mm合金鋼材鑽頭掃孔。掃孔時，掃孔深度必須要穿過注漿水泥的0.5m～1.0m後退出鑽杆、鑽具，進行打壓試驗。

6、打壓試驗可采用靜壓水或注漿泵進行打壓試驗，打壓試驗時間為不少於30min，壓力2.0MPa～2.5MPa。孔口周圍煤岩壁無滲水、漏水現象即為合格;反之為不合格，必須重新注漿、重新打壓。

7、打壓試驗經合格後，在孔口管安裝相同型號4吋閘閥2個和測壓三通，方可鑽進。

第三章 瓦斯鑽孔施工安全技術措施

第一節 施工前的安全技術措施

1、開工前組織全體施工人員認真學習本次施工設計和安全措施，領會施工目的、施工方法和施工要求。施工過程中必須嚴格按《煤礦安全規程》、《鑽探工操作規程》及安全措施施工。

2、打鑽人員必須了解鑽孔的施工方法和質量要求。

3、施工前先檢查鑽場內巷道支護情況，確定無安全隱患後方可施工。

4、地測科測量組嚴格對巷道進行控製測量，保證巷道坐標、高程測量、現場標注的精度。

5、每台保證鑽機操作人員不少於3人。

6、認真檢查探水、排水設備、設施、水溝、水倉，有問題及時排查，確保鑽孔施工期間排水不出現問題。

8、本設計探水初期采用清水衝孔，以便判斷岩粉，鑽孔施工回水經沉澱後流入水溝。

9、鑽場內或附近10m範圍內要安設專用電話，以便與調度室和中央水泵房聯係。

10、鑽孔施工地點必須準備好出水和瓦斯湧出後的應急準備工作，否則不準開鑽。

14、依據設計，確定探水孔位置及方位時，由測量技術人員進行標定，負責鑽探人員親臨現場，共同確定鑽孔的方位、傾角、深度和鑽孔數量。

15、運輸、安裝鑽機人員，要互相配合好，防止鑽機翻到傷人和擠傷手腳事故的發生。

16、鑽場在穩鑽前，應清淨浮煤。鑽場巷道支護要符合質量要求，禁止有空幫、空頂現象;如在工作麵迎頭施工鑽孔應打好立柱和攔板。鑽機要穩勞、穩平，鑽機標定傾角不能按設計位置開孔時，必須在鑽場內砌築工作台後四角采用地錨固定。將鑽機穩定牢固後，方準開鑽。

17、鑽具、控是設備應統一放在鑽場內，禁止在巷道內亂放。

第二節 施工中的安全技術措施

1、按地測科給定的方位線擺放鑽機，鑽機擺放必須地麵平整，壓柱或地錨固定可靠，無偏移現象。

2、在鑽場內開孔時，開孔直徑應大於套管直徑，鑽至8.5m後，將孔內衝洗幹淨安裝止水套管。安裝時，應用木楔或麻繩把止水套管周圍背住，然後注漿使套管與孔壁間充滿水泥漿。待止水套管周圍水泥漿凝固48h後掃孔、打壓進行耐壓試驗，其壓力要求2.5MPa，耐壓試驗不得低於30分鍾。止水套管1m範圍內不漏水時，方可開始施工探水鑽孔。

3、止水套管的長度不得小於8m,止水套管外必須安裝兩個相同型號4吋閘閥和測壓三通，方可開始施工瓦斯鑽孔。

4、鑽探司機應站在鑽機側後方施工，並與其他施工人員密切配合，保證鑽機液壓壓力達標，防止加減鑽杆或鑽進過程中傷人事故的發生，其他人員在其他安全地點按規定工作，鑽進運行期間嚴禁任何人員站在鑽杆正後方停留和工作。

5、安檢科指定專職或兼職安監員對鑽探工作的過程進行全過程的監督，發現隱患及時進行現場處理，現場未能處理的必須及時彙報主管領導和礦調度值班中心，並填寫隱患台帳，對班與班之間存在的安全隱患必須進行監管。

6、施工過程中，要時刻注意現場巷道支護情況，當有冒頂和片幫前兆時，應停止鑽進，及時解決現場安全隱患。

7、必須認真做好打鑽、打壓記錄，及煤岩層情況，發現異常情況及時報告。

8、操作鑽機時，必須注意以下事項：

(1)、發現煤壁鬆動、偏幫、來壓、出現霧氣，煤壁掛紅掛汗，見水或孔內水量、水壓突然加大或減小以及頂鑽時，必須立即停止鑽進;

(2)、鑽孔鑽進時出現瓦斯急劇增大、忽大忽小、頂板來壓、響煤炮、片幫、頂鑽、夾鑽等瓦斯突出現象時，要及時斷電撤人，或采取加強通風等措施進行處理;

(3)、禁止用手和腳直接製動機械的運轉部件;

(4)、在鑽機後麵和前麵的給進手把活動範圍內，不準站人，防止高壓水將鑽具頂出傷人或給進手把翻起傷人;

(5)、鑽機施工時應有預防電機受潮的措施。

9、鑽機操作中，要做好“三看、兩聽、一及時”，仔細判斷孔內情況，“三看”即看轉速及鑽進速度，看泵壓表和孔口返水返渣情況，看鑽杆接頭情況;“兩聽”即聽機器運轉聲音，聽孔內震動聲;“一及時”即發現情況及時處理。

第三節 預透和終孔處理技術措施

1、提升鑽探人員素質，進一步加強業務水平，鑽探前進行一次出水和瓦斯湧出後模擬演練，分工負責，各司其職。鑽探隊長在每次班前會議必須教育職工愛崗敬業，將每個人都是我們隊組的主人翁精神滲透到每一名員工骨子裏，從而在其工作崗位上盡心盡責。

2、預透當班。鑽探隊長在班前會議上必須教育工人必要的預透征兆和避險撤離路線，分別安排工人各自的崗位職責。各工人必須履行職責，密切配合，做到忙而不亂，充分發揮隊組精神。

3、鑽孔預透盡可能安排在早班進行，預透當班該探水巷禁止停電，防止鑽孔透水期間鑽機因停電造成鑽機不能正常運轉，引起工作麵瓦斯超限和出水後不能處理事故。

4、預透當班，帶班礦長蹲點負責安全工作。鑽探隊長、瓦斯技術管理人員必須分別跟班作業，派專人負責鑽場工作。

5、鑽孔終孔有透水現象時，鑽探現場空氣因透水變冷，現場溫度下降，出現霧氣，均屬正常現象，現場工作人員不要驚慌失錯，應在隊長的帶領下有條不紊的，按照原計劃分配工作，各施其職，以免造成其它傷害。

6、如鑽孔終孔瓦斯湧出較大時，鑽場內瓦斯超限時，必須有專職瓦斯員現場測定瓦斯，撤出甲烷傳感器，以免造成掘進工作麵斷電，同時派人彙報礦調度室。待控製瓦斯湧出後，再將甲烷傳感器複位。

7、鑽探過程中如有異常，應立即固定鑽杆，切忌旋動起拔。待問題處理後在進行施工。

第四節 鑽孔施工期間通風安全技術措施

目前5號運輸大巷為全壓通風，為了能有效防治鑽探過程中出現的有害氣體，根據我礦實際生產情況，特製定瓦斯鑽孔施工防治有毒有害氣體安全技術措施，具體如下：

1、確保正施工地點常通風，嚴禁無風和微風作業。

2、鑽探中必須濕式鑽進，嚴禁無水作業，防止火花引燃瓦斯發生事故。

3、通風隊安排專職瓦斯員對探放水點及其20m範圍內的瓦斯進行循環檢查，每次啟動鑽機時瓦斯濃度必須在0.5%以下時方可啟動鑽機。作業地點20m範圍內，瓦斯濃度超過0.8%時必須停止施工，及時加強通風。探水鑽場設瓦斯檢查點，並按規定檢查。

4、瓦斯監控，鑽場內或機電設備處必須安裝瓦斯傳感器和一氧化碳傳感器，一旦瓦斯超限，能自動切斷電源，並發出報警，打鑽人員應立即撤出施工地點，由通風部門製定方案，采取加強通風等措施。

5、鑽探過程中，鑽探司機要配備便攜式瓦檢儀，便攜式瓦檢儀懸掛在鑽場下風側，便攜式瓦檢儀窗口必須正對施工人員。防止巷道中瓦斯超限和造成事故。

6、應對鑽孔中的有害氣體(瓦斯、一氧化碳、硫化氫)濃度進行檢查，超過《煤礦安全規程》規定時，不得拔出鑽杆，加強通風，控製有毒有害氣體濃度，保證作業地點各種有毒有害氣體濃度不超過規定。

9、終孔當班，瓦斯檢查員必須在現場當班，當鑽孔出水或有瓦斯氣體湧出時能及時測定鑽場內空氣溫度和瓦斯濃度，當有毒有害氣體濃度超過«煤礦安全規程»規定濃度時，瓦檢員應履行職責，停止現場一切與通風無關的工作，指導現場人員躲避在上風側安全避災，嚴禁人員站在下風側發生人員中毒事件。

10、對施工的鑽孔孔口有異味時，應由通風部門及時委派專人對孔口附近的有毒有害氣體進行測定，測定結果及時上報相關領導並存檔。

11、鑽孔施工期間，通風科要加強鑽場內瓦斯檢查次數和空氣質量的檢查工作，預防發生瓦斯積聚和有毒氣體窒息事故的發生。

第五節 安全避災

當鑽孔突然發生透水和終孔後瓦斯湧出事故時，如果情況危急，現場人員除立即報告礦調度室外，要采取以下應急措施：

一、行動原則

發生透水時，在場人員應判斷事故的災害程度，在保證人員安全的條件下，迅速組織搶救，盡可能就地取材，設法堵住出水點，加固鑽場支護，以防止事故的繼續擴大。如果無法搶救，則應根據當時的實際情況，有組織地沿著規定的避災路線，避開壓力水頭，迅速撤退到主、副斜井或地麵;同時彙報礦調度室，撤出其它受害地點人員。立即通知泵房人員開啟備用水泵，盡可能將水倉水位降到最低程度，以爭取較長的緩衝時間。礦井技術人員要分析判斷突水來源和最大突水量，測量湧水量大小及其變化，判斷發展趨勢，采取必要的措施，防止淹沒礦井。

發生瓦斯湧出較大時，在場人員應判斷事故的災害程度，在保證人員安全的條件下，迅速組織搶救，盡可能就地取材，設法堵住鑽孔，以防止瓦斯超限事故的繼續擴大。同時彙報礦調度室，撤出回風流至回風大巷人員。

二、應急措施

1、檢查安全退路。即避災路線內人行側達0.7m以上，要時刻保證暢通無阻，鑽探期間，鑽場內嚴禁閑雜人員進入。

2、鑽探地點至避災路線上必須暢通無阻，避災路線標誌懸掛位置務必醒目的地點。

3、鑽探地點必須安裝專用電話與相鄰地區的工作地點保證通訊暢通，一旦出水要馬上通知水害威脅地區的工作人員撤到安全地點，如果不能保證相鄰地區工作人員的安全，鑽探期間直接受水威脅的地區禁止施工。

4、在鑽探過程中，受水、瓦斯威脅地區的所有施工人員都必須掌握透水、瓦斯避災線路和自救常識。

5、鑽孔透孔和終孔後可能會有有毒有害氣體湧出，其回風流內嚴禁其他人員作業，現場工作人員在瓦檢員的指導下躲避在上風側，待現場空氣濃度達到«煤礦安全規程»規定濃度以下後，方可組織施工。

6、掘進順槽報警方式采用電話聯係和人工傳話的方式進行，其他地點報警方式由礦調度室電話聯係通知。

7、礦級領導接到報警電話後，應準確地檢查當班井下人員，如果發現尚有人員被堵於井下，應迅速采取營救措施。

8、避水災路線：

鑽探地點→5號運輸大巷(軌道大巷)→井底車場→主斜井→地麵

9、排水路線圖

鑽探地點→5號運輸大巷水溝→主斜井水溝→井底車場水溝→中央水倉→中央水泵房→副斜井排水管路→地麵

附：避災路線示意圖

排水路線示意圖

第六節 鑽探結束

1、鑽探工作結束後應清理鑽機、鑽杆等設備的注意事項：

(1)、所有液壓油缸的活塞都應縮回缸內，不能縮回的活塞杆應用油紙包好，以防劃傷。

(2)、卸開的油管接頭必須用堵頭堵住，防止汙物進入管內。

(3)、不需拆下的油管應堵好管口並牢固盤紮在運輸鑽機的車輛上，嚴禁在運輸過程中鬆散、損壞。

(4)、將清點好的鑽機零部件、工具、配套設備和拆下來的油管(拆下來的油管必須在兩端用油布包裹封堵)，裝入專用回收箱中，防止丟失任何器件。

(5、)清理好鑽場，鑽機放在指定位置，鑽杆收集擺放整齊，接頭絲扣上油保護。采用舊風筒包裹鑽探設備。

2、整理鑽孔資料

鑽探完畢後，必須認真整理填寫鑽探記錄表，包括開孔打壓試驗、鑽孔方位、傾角、鑽進深度、鑽孔鑽出的岩屑情況、鑽孔內水及瓦斯情況，做到全麵、準確、詳細和整潔。記錄需當班組長審核，由鑽探隊隊長簽字。待整個鑽孔工程結束後，將所有收集資料彙總成工作總結交瓦斯防治中心存檔。

3、當鑽孔鑽探結束後，經瓦斯防治中心抽采隊連接至瓦斯抽放支管進行瓦斯預抽。

4、本設計方案與安全措施未盡事宜，嚴格按《煤礦安全規程》、《煤礦防治水規定》等有關規定執行。

第四章 附 圖

附圖一：5號煤運輸大巷WSCF-1號鑽孔平麵布置圖

附圖二：5號煤運輸大巷WSCF-1號鑽孔剖麵圖

附圖三：5號煤運輸大巷WSCF-1號鑽孔布置斷麵圖

附圖四：避災路線示意圖

附圖五：排水路線示意圖