顺层钻孔预抽3313工作面区域煤层瓦斯防突措施设计说明书
目录
前言 3
第一章概况 4
一、巷道起止位置与四邻的关系 4
二、地质概况： 5
3、3313工作面瓦斯参数基本情况 6
三、通风系统 6
四、水文地质情况 7
第二章3313机巷顺层钻孔抽采设计 9
一、突出危险性预测 9
二、3313工作面区域防突措施： 9
一)、抽放方法 9
二)、抽放半径确定 9
三)、抽放钻孔布置： 9
四)、顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯钻孔施工设计： 9
五)、抽放及封孔工艺 12
一、实施抽放孔的前期准备工作： 12
三、施工管理及规定 14
四、特殊措施 16
五、抽放封孔技术措施 18
六、管路安装与瓦斯抽放安全技术措施 18
第四章抽采措施效果检验： 19
第五章、区域性验证 19
第六章、组织措施 20
前言
根据《防治煤与瓦斯突出规定》、《瓦斯抽采规范》及有关规定,突出煤层在开掘前必须先进行区域性瓦斯预抽，并保证抽放效果达到抽采指标要求。因此必须对该工作面进行顺层钻孔预抽本工作面区域煤层瓦斯。为确保实施瓦斯抽放钻孔的安全及控制范围，特编制本设计，望有关单位认真贯彻，严格执行。
第一章概况
一、巷道起止位置与四邻的关系
1、巷道的起止位置：开门位置为3313机石门见Ⅰ煤处开门，沿Ⅰ煤向东掘至胡家湾正断层下盘交面线。机巷开门坐标：X：3054386.779，Y:37600978.85,Z：-182.045米。巷道止于坐标：X：3054471.179，Y:37601114.185,Z：-181.2米(详见巷道布置图)
2、与邻近工作面的关系：该巷是从3313机石门见Ⅰ煤处开门沿煤层向东掘平巷至设计位置，巷道的坡度+3‰，该巷上部为待开采的3313东块段Ⅰ煤工作面,下部为还未开采的2314工作面，东边为已开采的22采区2213工作面。西边为已开采的原鲤鱼塘工区2112N工作面内块段。
3、3313工作面走向长度约为250米，倾向长50～65米，工作面平面积为16800m2，地质储量4.2万吨，可采储量3.6万吨。
二、地质概况：
1、巷道布置层位
机巷沿Ⅰ煤层跟顶破底掘进。
掘进技术条件：Ⅰ煤顶板：岩石性为灰黑色薄层状细砂岩及砂质泥岩，具有水平层理，夹多层菱铁矿，较破碎，易垮落，上中部为灰白色中厚层状，中～粗粒长石英细砂岩，钙质胶结，下部近煤处有少量砂质泥岩;平均厚度6.4米。
Ⅰ煤层底板：直接底为灰褐色细砂岩，泥质胶结，结构疏松，遇水易膨胀，易引起地鼓，老底为长石石英砂岩：灰白色，中～粗粒，坚硬，节理发育，成份以石英长石为主，其次为云母及少量黑色矿物，厚26.18～63.35m，平均44.77m。
Ⅰ煤层：黑色，半亮～全亮型块煤;条带状结构，受剧烈的错动而呈叶片状结构，薄片状构造，表面光泽极强，大多见光滑滑动面，其节理裂隙中充填有白色粘土矿物，厚度0.79～2.68m，平均厚1.75m，Ⅰ煤层在此处较稳定，倾向在135°～145°之间，倾角65～80°，煤层平均厚1.75米，煤层内一般无夹矸。
3、地质构造情况
本巷道掘进长度较远，估计有断层影响，详细情况有待在掘进过程中进一步探明。
4、3313工作面瓦斯参数基本情况
表1-1湖南省娄底市娄星区茶元煤矿开采煤层瓦斯基础参数汇总表
| 序号 | 煤层名称 | Ⅰ | Ⅰ |
| 1 | 相对瓦斯压力(MPa) | 1.62 | 1.26 |
| 2 | 煤体坚固性系数f | 0.43 | 0.42 |
| 3 | 瓦斯放散初速度⊿p | 20.4 | 21.7 |
| 4 | 煤的破坏类型 | Ⅲ | Ⅲ |
| 5 | 吸附常数a(m3/t) | 24.01 | 22.30 |
| 6 | 吸附常数b(MPa-1) | 1.25 | 1.06 |
| 7 | 孔隙率（%） | 3.1976 | 2.9576 |
| 8 | 真密度(t/m3) | 1.2353 | 1.2003 |
| 9 | 视密度(t/m3) | 1.1958 | 1.1648 |
| 10 | 分析基水分Mad(%) | 2.09 | 2.10 |
| 11 | 分析基灰分Aad(%) | 22.35 | 20.18 |
| 12 | 分析基挥发Vad(%) | 9.63 | 8.02 |
| 13 | 分析基固定碳FCad(%) | 65.93 | 69.70 |
| 14 | 钻孔瓦斯流量衰减系数β(d-1) | 0.046 | 0.041 |
| 15 | 煤层透气性系数（m2/MPa2·d） | 0.42 | 0.53 |
| 16 | 瓦斯含量(m3/t) | 18.606 | 16.699 |
三、通风系统
通风要素：
(1)风机型号：YBT-11KW双风机双电源局扇;
(2)安装地点：-187东运输大巷风机硐室。
(3)送风方式：压入式，风筒直径Φ400mm，风筒出口距当头不大于5米;当头风量不小于64m3/min，双风机双电源局扇必须要采用“三专供电”。
(4)新鲜风流路线：
主井——>-20上部车场——>新暗主井——>-187中部车场——>-187东大巷——>经局扇——>-187东瓦斯巷——>当头。
(5)泛风路线：
当头——>-187东运输巷——>-187东翼回风上山——>-123总回风巷——>东翼回风上山——>+50东总回风巷——>风井——>地面。
四、水文地质情况
该工作面水文地质条件简单，无老窑水、钻孔水威胁，煤层上下无含水层，仅由于上部工作面老塘水下渗对工作面回采有一定的影响。
第二章 3313机巷顺层钻孔抽采设计
一、突出危险性预测
因煤层具有突出危险性，未采取开拓后煤层突出危险性预测，而直接采取穿层钻孔对Ⅰ煤层机巷条带综合预抽防突措施，现本工作面机巷已掘出，工作面回采区域煤层瓦斯采用穿层钻孔无法控制整个开开采区域，根据《防治煤与瓦斯突出规定》的要求，该工作面回采区域煤层瓦斯仍然有突出危险性。
二、3313工作面区域防突措施：
一)、抽放方法
采用沿煤层倾向顺层钻孔预抽3313工作面开采煤层区域瓦斯。
二)、抽放半径确定
根据茶元煤矿瓦斯参数测定结果，结合洪山矿区周边煤矿瓦斯抽采经验，确定本煤层瓦斯抽采半径为2米。
三)、抽放钻孔布置：
在3313机巷石门见煤处沿煤层倾向布置上向孔，孔间距为4米，即在工作面机巷每隔4米在巷道距煤层顶板0.5米处开孔，终孔深度为45米，控制工作面风巷以下-130米标高处;设计布置钻孔55个，本煤层顺层钻孔总长2475米。
四)、顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯钻孔施工设计：
1、采用ZY-380型液压钻机配∮42mm的地质钻杆套∮60mm的钻头实施抽放孔施工。
2、钻孔设计：
⑴为使开采层瓦斯得到有效的抽采，应根据抽采钻孔的有效范围(或称有效半径)，在煤层中均匀布孔，在与煤层倾斜层面上形成平行式布置。
⑵采用“平行式”布孔顺层抽放(即沿煤层走向孔间距为4米，沿煤层走向每隔4米各布一个钻孔)，所有的钻孔必须沿煤层倾斜面布置，钻孔终孔深度为45米。
⑶单孔抽放半径按2米设定,并依次设计本工作面机巷抽放孔个数，本次设计工作面机巷顺层钻孔为55个
3、抽放钻场及钻孔布置图附后
4、钻孔控制机巷上部沿煤层倾斜面45米。
附图2、顺层钻孔预抽3313工作面煤层区域瓦斯设计图
五)、抽放及封孔工艺
钻孔封孔采用外径∮30mm的PP-R管作封孔器，采用水泥沙浆配聚胺脂进行封孔，封孔长度不小于8米。在所有钻孔封孔后，并入矿井抽放系统进行地面抽放。
第三章 抽放钻孔施工安全技术措施
一、实施抽放孔的前期准备工作：
1、施钻人员必须熟悉钻机使用说明、性能方可上岗。
2、钻机在打钻位置固定、稳钻时要打紧顶柱及左右支撑柱，严防机械运转时震动导致顶柱与支柱倾倒砸伤人员，施工人员不得站立在钻机立柱正后方。
3、开钻前，钻工必须对钻机进行检查和维修，必须对每根钻杆进行仔细检查，不合格的钻具不能使用。检查钻机情况，然后开闸门供风，当风从钻孔外反出了后方准开钻，进钻前开空车试车5分钟，严禁不试车就强行钻进。
4、钻机操作工应由具有丰富操钻经验的人担当。在钻进过程中应注意力集中，能正确判断出施工过程中钻孔动力现象及正常的风压，能合理调节控制转速等。
5、打钻期间，钻孔施工人员必须衣着整齐利索，以免被机械绞伤。施工人员必须观察顶柱、各种仪表的变化情况及顶板和两帮，防止顶柱倾倒、掉顶和片帮伤人或损坏机器。
6、进钻前，施施钻人员必须先敲邦问顶，确保施钻地点施工安全。
7、巷道中的残矸、杂物必须清除干净，矿车推出，保证水沟、通风、行人畅通无阻。
二、 抽放钻孔实施安全技术措施
1、钻孔施工由外往里，每施工完一个钻孔及时封孔，封孔时必须有防突队队长现场把关。
2、采用ZY-380型液压钻机配∮42mm的地质钻杆套∮65mm的钻头钻进，钻机安装必须牢固，由防突队负责施钻。
3、在钻进和撤卸钻杆时，人员不得正对钻杆，必须站在钻杆两侧，以防喷孔退杆伤人;当出现喷孔、瓦斯超限时，立即停止钻进，待瓦斯降至规定值时才可恢复钻孔施工。
4、施工过程中出现油压上升时，应立即停止作业，并检查钻机微调螺栓是否松动和卡钻原因造成负荷增大，及时处理故障，只有在上述征兆消失后，方可恢复正常钻进。
5、钻进过程中要想顺利完成成孔工序，必须选用适合煤层或岩层的钻具、钻头及与其匹配的冲、洗、排条件。例如供风压力(与管道直径有关)、供水水量，其中风量、水量的量的概念尤为重要，没有量的概念，难以避免发生堵孔、卡孔、糊孔，甚至发生钻孔突出的危险;采取“低压钻进，进退结合”的钻进工艺，可保持钻机的稳定性。
6、钻探各班长应注意煤层及顶底板岩性的变化情况，做好现场钻孔资料记录，技术部门收集各种地质资料，为设计作好施工服务。
7、各班必须严格风、水管路的管理的合理安设，发现问题及时处理。在巷道的下帮掏水沟内，水流要畅通，确保巷道无积水。
8、必须严格按钻孔设计要求及布孔施钻，不得擅自改变钻孔参数，记录要详细，做到钻孔设计参数、实际钻孔参数和记录“三对口”，以便查对、分析、作图。如钻孔深度达不到要求时由现场跟班人员根据实际进行调整。
9、当头必须配备专职瓦斯检查员检查瓦斯，严禁瓦斯超限作业。
10、监控员必须在施钻地点退后5~10m内机巷内与全风压风流交汇点往里10~15m处安装瓦斯自动报警断电仪，并进入监测系统正常使用，瓦斯电、风电闭锁齐全，动作灵敏可靠。
11、瓦斯超限时必须加强通风，并停止钻孔的施工，已竣工的钻孔必须及时封孔并网形成抽放，或将钻孔临时封堵，减少瓦斯涌出。
12、加强局部通风管理，风筒要接至钻场内。
13、钻探及封孔设备必须至少15天检查一次，确保设备及开关防爆性能良好。检查钻机是否符合防爆要求，必须实现“风电闭锁”、“瓦斯电闭锁”。电机设备要符合防爆要求，防爆开关必须设置在距离钻机20m以外的进风侧，电缆悬挂整齐，坚决杜绝失爆现象。
14、在临近区域放炮需撤人时，施钻人员必须按要求撤离现场，并将钻机电源停掉。
15、钻进中如发现喷孔预兆(如孔口水量减小、孔内有咕嘟咕嘟声响、瓦斯涌出量忽大忽小)，必须立即停止钻进，停止供风、供电，不得撤出钻孔内钻杆，让钻孔内瓦斯卸压自排。各班机长在发现喷孔预兆后，必须立即到-187东车场用电话向矿领导报告，禁止工作人员从风井入井。
三、施工管理及规定
1、各钻探班班组长是该班工作时的安全第一负责人，有权监督和教育职工遵守各安全规程。
2、提高班前会质量，下班汇报制度。各班要执行现场交接，上不清，下不接，下不接，上不交，当班隐患当班必须处理。
3、严把钻孔工艺质量。当班人员把好四大关：钻探各班组必须严格按设计要求的钻孔方位、倾角、开孔位置、孔径施工钻孔。开孔前按设计要求用罗盘测试准确方位和倾角，稳钻后再进行校对，开钻后进孔0.1～0.2m时再次校对,确保钻孔质量。钻孔终孔后，技术部门负责钻孔施工质量验收，每孔必检。当班机长必须对钻孔方位、倾角、长度及见煤、喷孔等参数准确收集并记录，并如实、及时填写《钻探原始记录表》。
4、防突矿长、抽放技术员必须保证有人现场定时对抽放孔实施进行监督，保证钻孔实施严格按设计进行，所有钻孔必须穿透待抽煤层。
5、每打完一个孔，必须由防突队长组织及时进行封孔。其封孔质量必须符合要求。只有达到设计要求方可允许并网抽放，否则，在现场再次布孔，补充抽放钻孔。
6、钻孔施工前，必须做好施工前的一切准备工作。
(1)钻机移设前必须切断电源，严禁带电搬运钻机。钻机电机电缆、两相按钮电缆待钻机固定后必须悬挂整齐，不得影响钻孔施工。
(2)拆、卸、安装钻机大型部件时，身体站立的位置必须能避免失手的伤害。
(3)每次只准连接或拆卸一根钻杆。
7、进入现场施工前，必须严格检查现场巷道内的瓦斯情况，只有在瓦斯浓度小于1%时，方可进行作业，严禁瓦斯超限作业。
8、进入现场施工前，班组长必须对工作地点的安全情况进行一次全面检查，确认无危险后，方准其余人员进入作业地点，作业人员必须经常认真检查压风管路和压风机附近瓦斯浓度及作业地点的顶板、帮壁、支架，严格敲帮问顶制度等情况，当发现危险时，必须立即采取措施，进行处理。
9、当班作业人员必须携带便携式瓦斯检测报警仪(2台)，分别悬挂在作业地点的进风侧和回风侧。当瓦斯浓度达到1。0%，必须立即停止作业;当瓦斯浓度达到1.5%时，必须撤出人员，切断电源，向调度室汇报;同时通知受钻场回风影响巷道内的工作人员安全撤离。查明超限原因后待施钻地点瓦斯浓度降低到1.0%以下，才准送电开钻。
10、操作人员站立在电机另一侧，不能和给进手把呈一直线，钻进过程中不得翻越钻机，如需则必须停止钻机运转，且与操作台人员联系好后方能翻越。
11、连接、拆卸钻机具必须在钻机停电之后，管钳卡紧背牢方能进行工作，操作人员不得与孔口呈直线，也不得挡住操作台人员视线，操作人员精力要集中，行动一致，预防钻具冲出伤人。
12、钻孔内排出的钻屑，当班必须采取有效办法处理，以防止堵塞水沟、轨道。
13、一个班工作完毕后应断开钻机电源开关，并把开关启动、停止手把打到零位并用螺栓固定。
14、钻孔施工完毕后，先用黄泥堵孔，防止瓦斯压出。并且在24小时内必须完成封孔作业。
四、特殊措施
1、调整通风系统，使施钻地点具有独立的通风系统。开钻以前完成该区域通风系统调整。并设有风电、瓦斯闭锁。
2、施工地点瓦斯超限时，瓦检员必须及时通知瓦斯超限影响区域工作人员撤出超限区。
附图3、顺层钻孔设计参数图
五、抽放封孔技术措施
1、每打完一个钻孔，必须由防突队长负责组
2、 封孔要求：
提高封孔质量是确保钻孔瓦斯抽放效果的重要因素。为了提高封孔质量，确定采用注浆泵进行注浆封孔，注浆长度一般应为5m，封孔管可用Φ32mmPPR管连接而成，前端的第一根管在管壁上钻一定数量的小眼，并将管的前端头塞住，以免送入钻孔时进入杂物，堵塞铁管。两根管之间的连接用胶水认真接好，以防漏气。将抽放管安装到钻孔中预定位置后，送入注浆管。用聚氨酯封钻孔孔口段1m，并在孔口用木楔塞住，即可注浆。
3、水泥沙浆应添加一定比例的膨胀剂，以免凝固后产生裂缝。根据封孔深度确定膨胀不收缩水泥的使用量。在按一定比例配制好封孔水泥浆后，用注浆泵一次连续将封孔水泥浆注入钻孔内。注浆泵的能力应能使水泥浆达到要求的深度。
4、钻孔施工完后1天内应进行钻孔封孔工作。
5、封孔器与抽放耙胶管连接，连接耙接到抽放分管上，要求连接严密不漏气。(封孔工艺图附后)
六、管路安装与瓦斯抽放安全技术措施
1、-187东瓦斯巷安装∮200mm的抽放分管，每一钻场位置设置三通与抽放耙连接，抽放分管与安装到-187的∮200mm抽放支管连接。
2、每施工完一个钻孔，由防突队负责将抽放管进行连接并网，管路安装必须符合规定要求并验收。
3、管路安装必须平直，并每隔5米进行吊挂，在-187东底板瓦斯巷第一钻场处要安装放水器。
5、每大班必须对管路进行检查，每大班将抽放管内的积水进行了一次放水，每三天进行一次全面抽放参数测定，并作好详细记录。如发现抽放浓度达不到30%，必须及时向防突矿长、矿总工程师汇报，由矿总工程师组织进行处理。
6、如若有低浓度条件下进行抽放必须编报专门的安全技术措施报公司总工程师批准。
7、地面抽放泵房必须保证24小时进行抽放，每一小时进行一次抽放参数测定，做好记录台帐。
8、自所有钻孔实施完毕，封孔并入抽放系统进行了抽放起，至整个工作面开采完毕时止。
9、抽放其他规定：煤层瓦斯预抽率应大于30%，达不到时必须采取补救措施。
第四章 抽采措施效果检验：
在该煤层采取区域性抽采措施后(抽采一定时间后)，必须对其进行效果检验，我矿采用直接测定煤层瓦斯压力，间接计算煤层残余瓦斯含量的方法进行区域性措施效果检验，只有当煤层瓦斯压力降到0.74Mpa以下，且瓦斯含量降到8m³/t以下，才判定区域性防突措施效果有效，否则该区域必须采取继续抽放或补打区域性抽放孔。
第五章、区域性验证
当区域性抽采措施效果检验达标后，在3313工作面每推进10～50m(在地质构造复杂区域或采取了预抽煤层瓦斯区域防突措施以及其他必要情况时宜取小值)至少进行两次区域验证;
在工作面必须每隔10m施工一个不小于10米的前探钻孔，和采用钻屑瓦斯解吸指标法进行验证，如果指标Kmax>0.5或△H27>200pa,并且在施工前探钻孔时发现有瓦斯动力现象，则判定该工作面区域性抽采措施无效，立即以局部的“四位一体”综合防突措施作为补充。当区域性验证为无突出危险时，也必须采取安全防护措施进行回采作业。
第六章、组织措施
1、矿长对本矿井的瓦斯抽采管理工作负全面责任。
2、矿总工程师对瓦斯抽采工作负技术责任。
3、瓦斯矿长对抽采措施的施工、贯彻、检查负责。
4、安全矿长负责监督、检查瓦斯抽采措施的执行和落实。
5、瓦斯抽采技术员负责抽采设计的编制、日常抽采工作、抽采管路管理、瓦斯抽采措施工程量的验收工作。
6、安监人员对本措施的落实进行监督。
编制人：谢国亮
2015年8月20日
