5号煤运输大巷瓦斯抽采钻孔设计及安全技术措施

5号煤运输大巷瓦斯抽采钻孔设计及安全技术措施

第一章 概 况

第一节 概括

炭窑坪煤业 10号煤层三条采区大巷已掘进660m,其中运输大巷超前轨道大巷76m,目前10号煤三采大巷掘进工作面地段均处于小向斜构造地段轴部，其中10号煤运输大巷正处于向斜轴部位置，该段顶板较破碎，顶板水和顶板的瓦斯涌出量较大，给掘进带来不利影响，据分析，巷道的顶板水均来自于7号煤层顶板的L4灰岩水，顶板瓦斯则来自于7号煤层内。为尽快降低10号煤层顶板的瓦斯涌出量，经研究决定在5号煤运输大巷YZK5-4号钻场内施工钻孔预抽10号煤运输大巷巷道顶板裂隙及上覆7号煤层瓦斯。

第二节 煤岩地质分析

10号煤层平均厚度8m左右，上覆L1灰岩，L1灰岩属弱含水层。上覆依次有一层中粒砂岩、L2、L3灰岩，L2与L3灰岩之间含有一次泥岩，泥岩厚度约2.5m，L3灰岩上覆一层厚度约3m泥岩，该泥岩为7号煤层直接底板，7号煤层厚度约0.6~0.75m，7号煤层上覆为L4灰岩，L4灰岩厚度6m，岩层破碎，富水性较强。10号运输大巷的充水主要是L4灰岩水通过岩层裂隙、滑面或断层面将水引入掘进工作面的，在巷道涌水的同时瓦斯随涌水通过岩层裂隙涌入工作面，是造成掘进瓦斯较高的主要原因。

第三节 10号煤运输大巷地质分析

10号煤运输联络巷前方12m处有一正断层，断层走向158°，倾向65°，落差1m,该断层预计与7号煤层连通，在10号煤层运输大巷初期揭露该断层时，断层面涌水约20m3/h,且瓦斯涌出量也较高。通过与已揭露的5号煤层采区大巷对比分析，10号煤运输大巷工作面目前正处于地质构造向斜轴部地段，一般情况，向斜轴部煤层顶板压力较高，煤岩层裂隙发育，水、瓦斯含量较高，为解决10号煤层运输大巷掘进期间瓦斯含量较高，涌出量大的现象，以瓦斯气体较轻，以瓦斯钻孔预抽的方式抽取10号煤层运输大巷前方上覆岩层裂隙及7号煤层瓦斯。

第二章 瓦斯钻孔设计

第一节 钻探设备

为了保证瓦斯钻孔工作顺利进行，决定采用以下专用探水设备。

探放水设备统计表

设备名称设备型号数量功率(kw)备 注

钻机ZLJ-2350型 1台18.5

泥浆泵23ZB-6/10-22型1台22.5

钻杆￠50mm×1.6m100根

钻头Φ108mm/Φ93mm/φ89mm各一个

止水套管Φ108mm×1.0m8根

压力表4MPa、10MPa各一个

第二节 瓦斯钻孔设计

一、设计的目的及任务

预抽10号煤层运输大巷顶板岩层裂隙和7号煤层瓦斯。

二、钻探设计

①钻孔布置

目前，10号煤层运输大巷超前运输联络巷70m,巷道工作面迎头因瓦斯超限已停头，在运输联络巷与运输大巷交叉处进行了密闭工作，为预抽运输大巷上覆煤岩层瓦斯，计划在5号煤运输大巷YZK5-4钻场内进行瓦斯钻孔设计施工。

②单孔设计及钻孔参数

瓦斯钻孔设计参数表

位置孔号方位倾角孔深孔径(mm)套管规格mm套管长度用途

开孔终孔

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

③单孔设计

本次瓦斯钻孔设计WSCF-1号钻孔为俯角孔，预抽岩层裂隙和7号煤层瓦斯。首先在YZK5-4钻场东帮距5号运输大巷2m和顶板向下2m处，采用Ø108mm合金钻头钻进8.5m，退出钻具，完成后安装Ø94mm止水套管，要求套管长度不得小于8m，并按照要求进行耐压试验。试验合格后更换Ø89mm合金钻头钻钻探至终孔。

附：5号煤运输大巷WSCF-1号钻孔平面布置图

5号煤运输大巷WSCF-1号钻孔剖面图

5号煤运输大巷WSCF-1号钻孔布置断面图

第三节 孔口管安装设计

孔口止水套管采用的下置安装及固管方式和打压标准

1、尽可能选择在岩层中开口，开孔位置岩体应完整，开孔孔径采用Ф108mm/Ф93mm筒状合金取芯钻头。钻进至8.5m后，将孔内冲洗干净。

2、将孔口管依次连接安装，连接时必须要满扣，管钳拧紧。装入钻孔内最后一节的孔口管焊接与放水闸阀相配套的法兰盘。

3、在最后一节孔口管距法兰盘0.2～0.7m处，缠绕麻线。麻线缠绕成锥形体，缠绕高度略大约孔口直径5～8mm，人工或钻机推进至孔口能返出浆液时停止推进。

4、在孔口管安装带压力阀的实心挡板法兰盘，高压胶管连接至泥浆泵，注浆工作必须由有经验的人员进行，待注浆液从孔口返浆时采用钻机钻杆将孔口管推入孔内，留孔口至法兰盘0.1～015m时停止推进，当注浆压力达到预定压力，注浆管有轻微跳动或手握有震动感时，即可停止注浆，关闭注浆压力阀门。注浆液必须符合钻孔内体积量。撤除注浆软管，清洗注浆泵和附属装置。

5、待双液浆凝固48h后，退开钻杆，拆除注浆挡板法兰盘。采用Ф89mm合金钢材钻头扫孔。扫孔时，扫孔深度必须要穿过注浆水泥的0.5m～1.0m后退出钻杆、钻具，进行打压试验。

6、打压试验可采用静压水或注浆泵进行打压试验，打压试验时间为不少于30min，压力2.0MPa～2.5MPa。孔口周围煤岩壁无渗水、漏水现象即为合格;反之为不合格，必须重新注浆、重新打压。

7、打压试验经合格后，在孔口管安装相同型号4吋闸阀2个和测压三通，方可钻进。

第三章 瓦斯钻孔施工安全技术措施

第一节 施工前的安全技术措施

1、开工前组织全体施工人员认真学习本次施工设计和安全措施，领会施工目的、施工方法和施工要求。施工过程中必须严格按《煤矿安全规程》、《钻探工操作规程》及安全措施施工。

2、打钻人员必须了解钻孔的施工方法和质量要求。

3、施工前先检查钻场内巷道支护情况，确定无安全隐患后方可施工。

4、地测科测量组严格对巷道进行控制测量，保证巷道坐标、高程测量、现场标注的精度。

5、每台保证钻机操作人员不少于3人。

6、认真检查探水、排水设备、设施、水沟、水仓，有问题及时排查，确保钻孔施工期间排水不出现问题。

8、本设计探水初期采用清水冲孔，以便判断岩粉，钻孔施工回水经沉淀后流入水沟。

9、钻场内或附近10m范围内要安设专用电话，以便与调度室和中央水泵房联系。

10、钻孔施工地点必须准备好出水和瓦斯涌出后的应急准备工作，否则不准开钻。

14、依据设计，确定探水孔位置及方位时，由测量技术人员进行标定，负责钻探人员亲临现场，共同确定钻孔的方位、倾角、深度和钻孔数量。

15、运输、安装钻机人员，要互相配合好，防止钻机翻到伤人和挤伤手脚事故的发生。

16、钻场在稳钻前，应清净浮煤。钻场巷道支护要符合质量要求，禁止有空帮、空顶现象;如在工作面迎头施工钻孔应打好立柱和拦板。钻机要稳劳、稳平，钻机标定倾角不能按设计位置开孔时，必须在钻场内砌筑工作台后四角采用地锚固定。将钻机稳定牢固后，方准开钻。

17、钻具、控是设备应统一放在钻场内，禁止在巷道内乱放。

第二节 施工中的安全技术措施

1、按地测科给定的方位线摆放钻机，钻机摆放必须地面平整，压柱或地锚固定可靠，无偏移现象。

2、在钻场内开孔时，开孔直径应大于套管直径，钻至8.5m后，将孔内冲洗干净安装止水套管。安装时，应用木楔或麻绳把止水套管周围背住，然后注浆使套管与孔壁间充满水泥浆。待止水套管周围水泥浆凝固48h后扫孔、打压进行耐压试验，其压力要求2.5MPa，耐压试验不得低于30分钟。止水套管1m范围内不漏水时，方可开始施工探水钻孔。

3、止水套管的长度不得小于8m,止水套管外必须安装两个相同型号4吋闸阀和测压三通，方可开始施工瓦斯钻孔。

4、钻探司机应站在钻机侧后方施工，并与其他施工人员密切配合，保证钻机液压压力达标，防止加减钻杆或钻进过程中伤人事故的发生，其他人员在其他安全地点按规定工作，钻进运行期间严禁任何人员站在钻杆正后方停留和工作。

5、安检科指定专职或兼职安监员对钻探工作的过程进行全过程的监督，发现隐患及时进行现场处理，现场未能处理的必须及时汇报主管领导和矿调度值班中心，并填写隐患台帐，对班与班之间存在的安全隐患必须进行监管。

6、施工过程中，要时刻注意现场巷道支护情况，当有冒顶和片帮前兆时，应停止钻进，及时解决现场安全隐患。

7、必须认真做好打钻、打压记录，及煤岩层情况，发现异常情况及时报告。

8、操作钻机时，必须注意以下事项：

(1)、发现煤壁松动、偏帮、来压、出现雾气，煤壁挂红挂汗，见水或孔内水量、水压突然加大或减小以及顶钻时，必须立即停止钻进;

(2)、钻孔钻进时出现瓦斯急剧增大、忽大忽小、顶板来压、响煤炮、片帮、顶钻、夹钻等瓦斯突出现象时，要及时断电撤人，或采取加强通风等措施进行处理;

(3)、禁止用手和脚直接制动机械的运转部件;

(4)、在钻机后面和前面的给进手把活动范围内，不准站人，防止高压水将钻具顶出伤人或给进手把翻起伤人;

(5)、钻机施工时应有预防电机受潮的措施。

9、钻机操作中，要做好“三看、两听、一及时”，仔细判断孔内情况，“三看”即看转速及钻进速度，看泵压表和孔口返水返渣情况，看钻杆接头情况;“两听”即听机器运转声音，听孔内震动声;“一及时”即发现情况及时处理。

第三节 预透和终孔处理技术措施

1、提升钻探人员素质，进一步加强业务水平，钻探前进行一次出水和瓦斯涌出后模拟演练，分工负责，各司其职。钻探队长在每次班前会议必须教育职工爱岗敬业，将每个人都是我们队组的主人翁精神渗透到每一名员工骨子里，从而在其工作岗位上尽心尽责。

2、预透当班。钻探队长在班前会议上必须教育工人必要的预透征兆和避险撤离路线，分别安排工人各自的岗位职责。各工人必须履行职责，密切配合，做到忙而不乱，充分发挥队组精神。

3、钻孔预透尽可能安排在早班进行，预透当班该探水巷禁止停电，防止钻孔透水期间钻机因停电造成钻机不能正常运转，引起工作面瓦斯超限和出水后不能处理事故。

4、预透当班，带班矿长蹲点负责安全工作。钻探队长、瓦斯技术管理人员必须分别跟班作业，派专人负责钻场工作。

5、钻孔终孔有透水现象时，钻探现场空气因透水变冷，现场温度下降，出现雾气，均属正常现象，现场工作人员不要惊慌失错，应在队长的带领下有条不紊的，按照原计划分配工作，各施其职，以免造成其它伤害。

6、如钻孔终孔瓦斯涌出较大时，钻场内瓦斯超限时，必须有专职瓦斯员现场测定瓦斯，撤出甲烷传感器，以免造成掘进工作面断电，同时派人汇报矿调度室。待控制瓦斯涌出后，再将甲烷传感器复位。

7、钻探过程中如有异常，应立即固定钻杆，切忌旋动起拔。待问题处理后在进行施工。

第四节 钻孔施工期间通风安全技术措施

目前5号运输大巷为全压通风，为了能有效防治钻探过程中出现的有害气体，根据我矿实际生产情况，特制定瓦斯钻孔施工防治有毒有害气体安全技术措施，具体如下：

1、确保正施工地点常通风，严禁无风和微风作业。

2、钻探中必须湿式钻进，严禁无水作业，防止火花引燃瓦斯发生事故。

3、通风队安排专职瓦斯员对探放水点及其20m范围内的瓦斯进行循环检查，每次启动钻机时瓦斯浓度必须在0.5%以下时方可启动钻机。作业地点20m范围内，瓦斯浓度超过0.8%时必须停止施工，及时加强通风。探水钻场设瓦斯检查点，并按规定检查。

4、瓦斯监控，钻场内或机电设备处必须安装瓦斯传感器和一氧化碳传感器，一旦瓦斯超限，能自动切断电源，并发出报警，打钻人员应立即撤出施工地点，由通风部门制定方案，采取加强通风等措施。

5、钻探过程中，钻探司机要配备便携式瓦检仪，便携式瓦检仪悬挂在钻场下风侧，便携式瓦检仪窗口必须正对施工人员。防止巷道中瓦斯超限和造成事故。

6、应对钻孔中的有害气体(瓦斯、一氧化碳、硫化氢)浓度进行检查，超过《煤矿安全规程》规定时，不得拔出钻杆，加强通风，控制有毒有害气体浓度，保证作业地点各种有毒有害气体浓度不超过规定。

9、终孔当班，瓦斯检查员必须在现场当班，当钻孔出水或有瓦斯气体涌出时能及时测定钻场内空气温度和瓦斯浓度，当有毒有害气体浓度超过«煤矿安全规程»规定浓度时，瓦检员应履行职责，停止现场一切与通风无关的工作，指导现场人员躲避在上风侧安全避灾，严禁人员站在下风侧发生人员中毒事件。

10、对施工的钻孔孔口有异味时，应由通风部门及时委派专人对孔口附近的有毒有害气体进行测定，测定结果及时上报相关领导并存档。

11、钻孔施工期间，通风科要加强钻场内瓦斯检查次数和空气质量的检查工作，预防发生瓦斯积聚和有毒气体窒息事故的发生。

第五节 安全避灾

当钻孔突然发生透水和终孔后瓦斯涌出事故时，如果情况危急，现场人员除立即报告矿调度室外，要采取以下应急措施：

一、行动原则

发生透水时，在场人员应判断事故的灾害程度，在保证人员安全的条件下，迅速组织抢救，尽可能就地取材，设法堵住出水点，加固钻场支护，以防止事故的继续扩大。如果无法抢救，则应根据当时的实际情况，有组织地沿着规定的避灾路线，避开压力水头，迅速撤退到主、副斜井或地面;同时汇报矿调度室，撤出其它受害地点人员。立即通知泵房人员开启备用水泵，尽可能将水仓水位降到最低程度，以争取较长的缓冲时间。矿井技术人员要分析判断突水来源和最大突水量，测量涌水量大小及其变化，判断发展趋势，采取必要的措施，防止淹没矿井。

发生瓦斯涌出较大时，在场人员应判断事故的灾害程度，在保证人员安全的条件下，迅速组织抢救，尽可能就地取材，设法堵住钻孔，以防止瓦斯超限事故的继续扩大。同时汇报矿调度室，撤出回风流至回风大巷人员。

二、应急措施

1、检查安全退路。即避灾路线内人行侧达0.7m以上，要时刻保证畅通无阻，钻探期间，钻场内严禁闲杂人员进入。

2、钻探地点至避灾路线上必须畅通无阻，避灾路线标志悬挂位置务必醒目的地点。

3、钻探地点必须安装专用电话与相邻地区的工作地点保证通讯畅通，一旦出水要马上通知水害威胁地区的工作人员撤到安全地点，如果不能保证相邻地区工作人员的安全，钻探期间直接受水威胁的地区禁止施工。

4、在钻探过程中，受水、瓦斯威胁地区的所有施工人员都必须掌握透水、瓦斯避灾线路和自救常识。

5、钻孔透孔和终孔后可能会有有毒有害气体涌出，其回风流内严禁其他人员作业，现场工作人员在瓦检员的指导下躲避在上风侧，待现场空气浓度达到«煤矿安全规程»规定浓度以下后，方可组织施工。

6、掘进顺槽报警方式采用电话联系和人工传话的方式进行，其他地点报警方式由矿调度室电话联系通知。

7、矿级领导接到报警电话后，应准确地检查当班井下人员，如果发现尚有人员被堵于井下，应迅速采取营救措施。

8、避水灾路线：

钻探地点→5号运输大巷(轨道大巷)→井底车场→主斜井→地面

9、排水路线图

钻探地点→5号运输大巷水沟→主斜井水沟→井底车场水沟→中央水仓→中央水泵房→副斜井排水管路→地面

附：避灾路线示意图

排水路线示意图

第六节 钻探结束

1、钻探工作结束后应清理钻机、钻杆等设备的注意事项：

(1)、所有液压油缸的活塞都应缩回缸内，不能缩回的活塞杆应用油纸包好，以防划伤。

(2)、卸开的油管接头必须用堵头堵住，防止污物进入管内。

(3)、不需拆下的油管应堵好管口并牢固盘扎在运输钻机的车辆上，严禁在运输过程中松散、损坏。

(4)、将清点好的钻机零部件、工具、配套设备和拆下来的油管(拆下来的油管必须在两端用油布包裹封堵)，装入专用回收箱中，防止丢失任何器件。

(5、)清理好钻场，钻机放在指定位置，钻杆收集摆放整齐，接头丝扣上油保护。采用旧风筒包裹钻探设备。

2、整理钻孔资料

钻探完毕后，必须认真整理填写钻探记录表，包括开孔打压试验、钻孔方位、倾角、钻进深度、钻孔钻出的岩屑情况、钻孔内水及瓦斯情况，做到全面、准确、详细和整洁。记录需当班组长审核，由钻探队队长签字。待整个钻孔工程结束后，将所有收集资料汇总成工作总结交瓦斯防治中心存档。

3、当钻孔钻探结束后，经瓦斯防治中心抽采队连接至瓦斯抽放支管进行瓦斯预抽。

4、本设计方案与安全措施未尽事宜，严格按《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》等有关规定执行。

第四章 附 图

附图一：5号煤运输大巷WSCF-1号钻孔平面布置图

附图二：5号煤运输大巷WSCF-1号钻孔剖面图

附图三：5号煤运输大巷WSCF-1号钻孔布置断面图

附图四：避灾路线示意图

附图五：排水路线示意图