二1-12190采面顺层钻孔预抽煤层瓦斯区域防突措施

2019-09-30 作者:研发中心   |   浏览(134)

高突工作面打钻管理规定 1 目的 为了进一步加强瓦斯综合治理,吸取打钻瓦斯燃烧事故教训,按照质量标准化要求,使高突工作面打钻执行制度化、装备规范化、操作程序化,以防止各类事故的发生,特制定本规定。 2 适用范围 本规定适用于井下所有抽放钻孔的施工地点和施工人员。 3 职责 3.1 防突队是本规定的执行单位。 3.2 防突科是本规定执行情况的管理部门。 3.3 安全科是本规定执行情况的监督、检查部门。 4 内容 4.1 打钻装备规范化 4.1.1 每个突出工作面必须配备一定数量的ZYJ—380/280型防突钻机或风动防突轻便钻机及与之相配套的专用供电设备和钻架。 4.1.2 每个突出工作面必须配备Ф85mm 排放钻杆和一定数量的Ф89mm二级钻头。 4.1.3 必须配备开启U型卡的专用手钳和铜锤、铜锹(或木锹)及管钳。 4.1.4 配备Ф85mm 注水封孔器(突出采煤工作面)。 4.1.5 打钻地点必须配两台以上的灭火器、沙箱,打钻人员要配风镜和防尘口罩。 4.2 打钻操作程序化 4.2.1 打钻前准备工作 4.2.1.1 打钻负责人做到“五带、一熟悉”:携带钻孔参数表、终孔报告单、半圆、皮尺、笔等,并熟悉瓦斯综合治理措施 4.2.1.2 领取灵敏可靠、准确的便携式瓦斯报警仪。 4.2.1.3 开好班前会,要将打钻工作纳入班前会,必须强调打钻的安全技术措施。 4.2.1.4 携带锐利的Ф89mm二级钻头和专用工具及个人防尘用具。 4.2.1.5 打钻前必须检查安全退路是否畅通。通讯、风筒、监测探头、压风自救、防突风门等设施是否完好或符合各项规定。风、水、电是否正常。电器有无失爆。灭火设施是否齐全。工作面是否按规定位置吊挂便携仪。工作面顶板和巷道两帮的支护是否到位。钻机、钻具等设备是否完好,确保一切正常后方可进行打钻。 4.2.2 打钻操作 a 瓦检员检查瓦斯并确认正常后,当班打钻负责人下达开始打钻命令,并要分工明确,责任到人,要做到“六专,即专人开机、专人送风水电、专人观山指挥、专人清钻屑及上下钻杆、专人检查钻具、专人填写打钻记录及打钻情况描述。 b 开机顺序:接钻杆,定开孔位置方位等参数、开水幕、开机、钻进、清钻屑、起钻。 c 开孔顺序:先打上排孔,再打下排孔,且钻孔尽量布置在软分层中。 d 钻孔结束后,用专用封孔器注水。 e 打钻负责人现场如实填写终孔报告单,并描述打钻过程中的 异常现象,同时当班第一责任者,要按措施要求对钻孔的深度、方位、孔间距、排距等参数进行验收,并在终孔报告单上签字,瓦检员要对打钻进行监督,并在终孔单上签字,升井后由打钻负责人将终孔报告单送通风调度。 f 打钻过程中若有异常现象、突出预兆等,要立即停机、停电,组织人员撤到安全地带并及时向通风调度汇报,等候处理。 4.2.3 升井后,打钻负责人将终孔报告单上送防突调度,向队值班干部汇报。 4.3 打钻安全技术措施 4.3.1 施工单位作业规程中必须编制打钻安全技术措施、操作规程、防突岗位责任制、考核验收制度、防止瓦斯燃烧措施等内容,否则不予审批、不准开工。防突措施要做到“六纳入”:纳入设计、纳入计划、纳入生产工序、纳入班前会、纳入验收、纳入考核。 4.3.2 在执行措施必须将堆放在工作面的闲杂铁器处理干净,以避免正在钻进的钻杆与工作面的其他铁器发生碰撞而产生火花。 4.3.3 工作面必须配备两台灭火器、沙箱和黄泥。 4.3.4 执行措施时严禁用铁器敲打钻杆或连接处,必须敲打时用铜锤敲打。钻孔处钻屑必须用铜锹或目锹清理,禁止用铁锹清理钻屑。 4.3.5 执行措施时,便携仪必须吊挂在工作面,当出现喷孔、夹钻、顶钻、响煤炮或周围出现瓦斯超限时,必须停止打钻或停电撤人,并向有关部门汇报,听候处理。 4.3.6 在打钻时,不允许平行进行其他作业,如吊挂风筒,打锚锁、开溜子及霍煤等。 4.3.7 必须坚持打钻注水措施,同时打钻时除孔口洒水降尘外,还要将工作面以外的第一道水幕开启。 4.3.8 若工作面煤层软或上山掘进的工作面,打钻前必须打背板(综采工作面必须打开掩护板)防止片邦伤人。 4.3.9 打钻时,钻机后方严禁站人,同时要保证退路畅通,以防喷孔伤人,风动打钻时,人人皆知供压风阀门位置,发生瓦斯燃烧

一、采面预抽煤层瓦斯的目的和意义

事故时,及时关掉供压风阀门。 4.3.10 打钻时,瓦检员必须现场盯岗,监督防突措施的执行,严把措施关,凡未按措施规定执行措施的,有权制止施工队的违章行为,直至停头,当出现突出预兆时,瓦检员有权组织现场人员进行撤离,并及时通知有关部门。 4.3.11 工作面打钻完毕后,要待瓦斯释放一定时间后,施工单位方可通知防突调度,防突调度再通知防突队效检,同时防突测试工效检前,必须对照钻孔参数表抽查钻孔的深度、方位、倾角等参数,不合格的必须重打,否则不予效检。

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,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、锚网支护。

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网抽放,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,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。

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。

穿层抽放钻成交错布置,不得打穿、打重,否则视为无效;

钻孔施工完毕后进行联网抽放,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平台首页 1

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网抽放,从而提高防突效果。

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。

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)

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。

注水泵、管路的选型

选用额定压力为20Mpa、额定流量为80L的PRB5A-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矿用本安型数字压力计。

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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。

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。

平台首页,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防突措施进行效果检验时,在煤巷条带每间隔30-50m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网抽放,直至消除突出危险。详见12190切眼高抽巷测压钻孔示意图

测压钻孔布置平面图

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五、穿层孔打钻安全技术措施

、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。

、钻孔操作施工安全技术措施

1、定角度

1)、首先松动前支撑架上固定钻机的螺丝。

2)、利用坡度规、半圆仪等量具确定钻孔角度,直至摆动到设计角度。

3)、上紧螺丝,固定好钻机。

4)、角度定好以后,用不低于4棵的压柱将钻机稳定牢固,并用铁丝将压柱拴好,联锁。

1)、将钻杆通入回转器钻杆孔;

2)、拧上钻头;

3)、接上钻尾,送风;

4)、送电启动,开始进行钻进;

3、钻孔施工

1)、打钻前,先把各操作手把置于空档,做空载运行,检查油泵供油油压是否正常,油管接头是否漏油。

2)、除打钻人员外,其他人员必须远离钻机。

3)、风管轧结牢固,避免送风后伤人。

4)、打钻顺序为送风→旋转→推进。

5)、停钻时,先停钻进,再停旋转,后停风。

6)、接钻杆时专人检查钻杆完好,钻杆是否变形,接头丝扣是否生锈或有杂物。

7)、接钻杆时钻机应停电。

8)、钻进过程中,应注意观察顶板,巷帮情况。

9)、钻孔打到设计深度后,应用风把孔内粉排净。

10)、卸钻杆时,必须停电后,才能用管钳卸。

11)、卸下钻杆,应码放整齐。

、穿层孔打钻安全技术措施

1、防瓦斯喷孔超限措施

1)、预抽钻孔施工过程中,当班现场施工人员、跟班人员必须认真学习本安全技术措施,而且熟悉掌握逃生避灾路线。

2)、保证风筒无破口不漏风,风筒距离掌子头不得超过5m。

3)、钻机回风侧2米范围内必须悬挂便携,瓦斯浓度达到1.0%必须停止钻机运行,待瓦斯浓度降到1.0%以下时方可继续作业。瓦斯浓度达到1.5%必须停钻撤人至反向防突风门以外。

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