7113工作面高位抽放钻孔专项设计

7113工作面高位钻场

及钻孔设计

编制单位：通防工区

单位技术主管：徐德林

单位负责人：

2013年元月20日

审批意见

通防科长：年月日调度室：年月日安监处长：年月日地测副总：年月日采煤副总：年月日掘进副总：年月日通防副总：年月日总工程师：年月日

本措施学习人员签字

7113工作面高位钻场及钻孔设计

一、7113工作面概况

绿塘煤矿7煤厚度为0.8～1.1m，采用综采采煤方法，采高平均1.2～1.3m，经重庆煤科院对7煤层煤与瓦斯突出鉴定为：绿塘煤矿7煤层在南一采区+1799m标高以上无突出危险性。在开采过程中，本煤层瓦斯涌出较正常，初期开采回风流瓦斯浓度在0.3%以下，初次来压后，回风流瓦斯明显增高，可达0.7%左右，随着推采进度采空区面积越来越大，回风隅角瓦斯浓度明显涌出增加，回风隅角切顶排处瓦斯浓度可达2.0%～3.0%，严重影响了安全生产，虽然采取了利用两路D280PE管路高、低负压对回风隅角瓦斯进行敞口抽放，但效果仍然达不到《煤矿安全规程》下限值标准。经分析主要原因如下：

二、工作面瓦斯来源分析

7113工作面采用“U”型通风，因工作面部分风流经历切顶线较近的采空区，将采空区内的瓦斯带至回风隅角，造成回风隅角

瓦斯积聚。

7113综采工作面回风隅角瓦斯涌出来源为上邻近煤层、本煤层和围岩裂隙三种，分析如下：

1、邻近层瓦斯涌出情况分析

7113综采工作面上覆6m左右为6下下煤层、煤厚平均为0.64m, 上覆12m左右为6下煤层、煤厚平均为0.9m, 上覆25m左右为6中煤层、平均厚度3m。根据计算本区域开采后冒落带高度约6.5m，

裂隙带按照顶板中硬岩性计算其高度为33m,按照顶板软弱岩性计算其高度为17m ，本面选用裂隙带高度为25m。由于6下下煤层在垮落带内造成全部垮落，瓦斯解吸后，赋存于垮落带内并向外涌出；6下、6中煤层处于裂隙带区域，瓦斯解析后处于裂隙带并向垮落带涌入。根据煤炭勘探报告提供的资料，6下下、6下与6中煤层原始瓦斯含量分别为：9.0 m3/tr、8.4 m3/tr、9.88m3/tr。

按照矿井瓦斯涌出量预测方法（AQ1018-2006），邻近层瓦斯涌出量计算方法以及现场实测数据进行计算瓦斯涌出量，目前瓦斯抽放管内经实测平均抽放浓度CH412%，两趟D280PE管高低负压同时抽放，其标况混合流量合计为Q150 m3/min，邻近层瓦斯绝对涌出量计算得：

Q CH4=QCH4=150×12%=18m3/min。赋存采空区内造成回风隅角瓦斯积聚并向外涌出。

2、本煤层瓦斯涌出情况分析

7113综采工作面现开采煤层为7号煤层，由于该煤层平均厚度为0.8～1.1米，工作面采用一次采全高的方式进行开采，根据工作面实测生产过程中工作面最高风量为1000 m3/min，回风流瓦斯浓度为0.3%，计算其绝对瓦斯涌出量为3.0m3/min（1000 m 3/min×0.3%=3.0m3）。该瓦斯通过风排大部分经回风巷排出，仅有少量瓦斯进入回风隅角。

3、围岩裂隙瓦斯涌出量情况分析

根据实际检测围岩内瓦斯含量极低，工作面顺槽瓦斯在掘进

时已充分释放，7煤受采动影响有少量瓦斯溢出，可忽略不计。

综上所述7113综采工作面绝对瓦斯涌出量合计为：18+3=21 m3/min。回风隅角瓦斯来源主要是上覆邻近层6下下、6下、6中煤层。

三、高位钻场钻孔抽放设计

1、主要目的：

高位钻场钻孔直接进入采空区，高位钻场钻孔终孔位置距7煤高度为20米，抽放采空区瓦斯，减少采空区卸压区域高浓度瓦斯向回风隅角的涌出，确保安全生产。

2、钻场设计：

在7113工作面回风巷内侧施工高位钻场，钻场位于7煤层顶板2米处。钻场规格为：长×宽×高﹦12m×3m×2.6m，第一钻场距工作面切眼70m，高位钻孔平距80m，进入采空区10m ；第二钻场距第一钻场65m ，第二钻场钻孔与第一钻场钻孔重合15m；其余钻场间距为65m。详见高位钻场布置图(图1、图2、图3)。

3、钻孔布置：

每个钻场设计5个钻孔，孔径85mm，呈平面扇形布置，每孔水平夹角为4度，仰角13度。水平孔深80m至82m，钻孔终孔垂高18.5m至18.9m，终孔相距5.0米。钻孔设计参数详见“钻孔设计参数表”

钻孔设计参数表：

图1

图2

图3

4、封孔工艺

钻孔经检验合格后，利用封孔机作动力进行水泥浆封孔，封孔深度5米，钻孔内抽放管使用1.5寸钢管，长8m，前段自制2.0米的筛孔管，钻孔口处套1.0m￠108孔径，利用麻布、海带等缠绕，然后在用快速锚固剂锚固。

5、联孔方式

封孔固定后、利用￠50钢筋骨架橡胶管与1.5寸钢管口用8号铁丝拧紧，另一端与集气器口用8号铁丝拧紧连接。集气器与D280PE抽放支管连接进行抽放。

6、钻场保护方式

当钻场内钻孔与联管完毕后，在上部三叉门处用黄泥墙封口，黄泥墙宽度为1.0m，黄泥墙必须封实封严，防止钻孔向外泄露瓦斯，斜巷段用木垛支护，木垛必须使用扒钉固定牢固，保证回采安全。

7、钻场通风方式

钻场施工时安装气动风机（180 m3/min），利用压风对钻场施工进行供风，斜巷段设2根￠50钢筋骨架橡胶管进行瓦斯抽放，

防止瓦斯积聚。该两根￠50钢筋骨架橡胶管与低负压支管连接，每班由瓦检员对斜巷段内瓦斯进行检查三次并做好记录，当检查发现巷道内瓦斯浓度超过1%应加大抽放量，当检查发现瓦斯浓度超过1.5%应停止采煤工作，对钻场斜巷内排放瓦斯处理或利用气动风机通风。

高位抽放打钻措施

松树镇煤矿二井 3211面钻场高位瓦斯抽放钻孔、 预抽钻孔打钻安全技术措施 技术井长： 通风井长： 安监站长： 通风队长： 机电队长： 安全井长： 瓦斯管理科： +206 东二采区 采队长：

2007 年10 月19 日

松树镇煤矿二井+206东二采区3211面钻 场咼位瓦斯抽放钻孔、斜交预抽钻孔 打钻安全技术措施 说明：为了解决+206东二采区3211工作面回采时瓦斯超现制约生产和降低煤层瓦斯含量，经矿井有关领导研究决定在 + 206东二采区3211面布置5个钻场28个高位瓦斯抽放钻 孔，抽取空区内的高浓瓦斯，以解决回采时瓦斯超限制约生 产问题。同时在3211面回风巷布置本煤层预抽钻孔40个 进行预抽煤层瓦斯降低煤层瓦斯含量，确保安全回采。打钻使用的钻机为ZDY1200/30型、MYB-150型钻机，施工队 组为瓦斯管理科抽采队，具体措施如下: 1、打钻之前，由综采队负责支护钻场，打钻人员在支 架的掩护下操作，严禁在空顶下作业。 2、必须按测量人员给定的方位、仰角施工。本煤层预 抽钻孔在回风巷布置斜交抽放钻孔每隔10米1个孔，2个 孔为一组其中第一个与煤层夹角为65°第二个为75°形成 交叉抽放，控制到煤层深度70米范围内。（钻孔布置详见后钻孔布置平面图） 1号钻场高位钻孔参数

2号钻场高位钻孔参数 3号钻场高位钻孔参数 4号钻场高位钻孔参数 5号钻场高位钻孔参数

本煤层斜交钻孔技术参数表 3 、打钻人员必须熟悉突出预兆，如发现顶钻、卡钻、 瓦斯浓度突然增大等现象时， 必须立即停止打钻工作， 电源，撤出人员，设置栅栏，揭示警标，并汇报调度，待稳 定后，方可正常作业。 4、打钻前必须把钻场附近及后方巷道的杂物进行处 理，确保退路畅通无阻。 查打钻地点及附近 20米内的瓦斯、顶板支护情况，只有瓦 斯浓度小于1%和顶板支护无安全隐患时，方可进行打钻工 作。 能强行拔出钻杆，应立即停止打钻，切断电源，撤出人员， 设置栅栏，揭示警标，并汇报矿、井调度。 7、延接钻杆或撤钻杆时，打钻操作人员必须站在钻杆 侧面，以防钻杆被喷出或滑出伤人。 8打钻工作完毕后，钻机必须停电，移出打钻工作面， 严禁带电检修或搬运钻机。 切断 5 、打钻的钻机必须执行瓦斯电闭锁， 打钻时必须先检 6、打钻过程中 ，如发现顶钻、 卡钻等突出预兆时，不

大矿高位孔瓦斯抽放介绍

大水头矿瓦斯抽放工作经验介绍 一、瓦斯抽放工作现状 大水头矿现有2台SKA－420型抽采泵，一台运行，一台检修，另外一台SK-60型瓦斯泵备用，并联二趟?400mm和?245mm大管径抽采主管路。全矿井现抽放钻孔总数845个,抽放总浓度为25％－35％，纯流量为23m3/min左右，当前井下的主要抽放区域有东一采区和中二采区。 在工作面回采过程中，为了解决上隅角及第二回风巷的瓦斯超限问题，在回风顺槽施工高位抽放孔和上隅角埋管进行采空区开放式抽放。高位钻孔抽放对钻孔的施工参数要求较高，钻孔最佳抽放层位一般要高于回采冒落带高度，在裂隙带中。当前我矿中201工作面和东115工作面都利用这种抽放方法解决上隅角瓦斯超限问题。 二、采煤工作面回风顺槽高位钻孔抽放和上隅角埋管抽放 1、回风顺槽高位钻孔抽放工艺 图1 高位钻孔抽放示意图

当工作面向前推进时，在开采层上部一定空间范围内就会形成一个网状分布的岩石裂隙带，高位钻孔的抽放层位就布置在瓦斯来源较广、瓦斯释放较活跃、浓度较高的这一区域。高位钻孔施工布置如图2所示，钻孔参数如表1所示。 图2 工作面高位钻孔布置图 表1 高位钻孔参数

当煤层条件变化时，高位孔参数也应做适当调整，如可适当调整钻孔倾角，但孔底距煤层顶板法距不变、内错平距不变。 钻孔在回风顺槽的水平投影长度以70米为宜，鉴于高位钻孔抽放浓度随工作面推进波动较大，且考虑保证老顶冒落之前的抽放效果，保持稳定的抽放量，须多个钻场共同抽放，故须保持较长的搭接长度。因此钻场间距为10米,保持60米的搭接长度。 2.工作面上隅角埋管抽放工艺。 如图3所示，随着工作面向前推进，在回风顺槽将￠89mm钢管配接抽放三通埋入采空区较深的位置，可用两条管路交替埋入采空区，当一条埋入超过有效抽放深度时，开启另一条管路并同时间割10m重新铺设另一条管路，交替进行抽放。每隔一段距离打一小木垛，并尽可能将抽放三通管架到最高，以得到较好的抽放效果。抽放三通管上必须割出花眼，随工作面推进埋入采空区，抽放有效深度为10～50米。当埋入达到40米深时，再预埋第二趟抽放管，待埋入10米深后与主管联通抽放，同时停止第一趟预埋管路的抽放。 图3 采空区埋管抽放示意图

高位抽放打钻措施

松树镇煤矿二井+206东二采区3211面钻场高位瓦斯抽放钻孔、 预抽钻孔打钻安全技术措施 技术井长：通风井长： 安全井长：瓦斯管理科： 安监站长：通风队长： 机电队长：抽采队长： 编制：隽柏军 2007年10月19日

松树镇煤矿二井+206东二采区3211面钻 场高位瓦斯抽放钻孔、斜交预抽钻孔 打钻安全技术措施 说明：为了解决+206东二采区3211工作面回采时瓦斯超现制约生产和降低煤层瓦斯含量，经矿井有关领导研究决定在+ 206东二采区3211面布置5个钻场28个高位瓦斯抽放钻孔，抽取空区内的高浓瓦斯，以解决回采时瓦斯超限制约生产问题。同时在3211面回风巷布置本煤层预抽钻孔40个进行预抽煤层瓦斯降低煤层瓦斯含量，确保安全回采。打钻使用的钻机为ZDY1200/30型、MYB-150型钻机，施工队组为瓦斯管理科抽采队，具体措施如下： 1、打钻之前，由综采队负责支护钻场，打钻人员在支架的掩护下操作，严禁在空顶下作业。 2、必须按测量人员给定的方位、仰角施工。本煤层预抽钻孔在回风巷布置斜交抽放钻孔每隔10米1个孔，2个孔为一组其中第一个与煤层夹角为65°第二个为75°形成交叉抽放，控制到煤层深度70米范围内。（钻孔布置详见后钻孔布置平面图） 1号钻场高位钻孔参数

2号钻场高位钻孔参数 3号钻场高位钻孔参数 4号钻场高位钻孔参数 5号钻场高位钻孔参数

本煤层斜交钻孔技术参数表 3、打钻人员必须熟悉突出预兆，如发现顶钻、卡钻、瓦斯浓度突然增大等现象时，必须立即停止打钻工作，切断电源，撤出人员，设置栅栏，揭示警标，并汇报调度，待稳定后，方可正常作业。 4、打钻前必须把钻场附近及后方巷道的杂物进行处理，确保退路畅通无阻。 5、打钻的钻机必须执行瓦斯电闭锁，打钻时必须先检查打钻地点及附近20米内的瓦斯、顶板支护情况，只有瓦斯浓度小于1%和顶板支护无安全隐患时，方可进行打钻工作。 6、打钻过程中，如发现顶钻、卡钻等突出预兆时，不能强行拔出钻杆，应立即停止打钻，切断电源，撤出人员，设置栅栏，揭示警标，并汇报矿、井调度。 7、延接钻杆或撤钻杆时，打钻操作人员必须站在钻杆侧面，以防钻杆被喷出或滑出伤人。 8、打钻工作完毕后，钻机必须停电，移出打钻工作面，

高位钻孔瓦斯抽放技术的研究与应用解析

大直径长距离高位钻孔瓦斯抽放技术的 研究与应用 棘理想 ： （河南平煤集团四矿） 摘要平煤集团四矿为解决突出的煤层安全开采问题，实现瓦斯治理由局部治理向区域治理转变，四矿在具备条件的戊组和己组煤层大力推广了保护层开采，并取得良好的效果，近距离保护层开采后，被保护层大量的瓦斯涌入保护层，导致工作面上隅角瓦斯积聚，回风流瓦斯浓度处于临界状态，给保护层工作面瓦斯治理带来很大的难题，通过大直径长距离高位钻孔的研究及试验，取得了良好的瓦斯抽放效果与瓦斯治理效果，工作面实现了高产高效，对同类矿井保护层开采瓦斯防治，具有较高推广应用价值。 关键词高位钻孔瓦斯抽放参数优化 矿井概况 平煤集团四矿位于平顶山矿区中部，１９５８年投产，经过５０年来矿井改扩建，实际生产能力试验工作面概况 四矿井田内畲煤地层为太原组、山西组和石盒子组，共含煤层１０余层，戊。煤层平均煤厚２．１ｍ，瓦斯含量为６．８ｍ３／ｔ，煤层的透气性系数０．００６ｍ２／（ＭＰａ２?ｄ）；戊，。。煤层大部分为合层，平均煤厚 ＭＰａ，戊。煤层与戊，。。煤层间距２—１２ｍ。为典型的近距离 戊。一１９１５０工作面位于戊九采区东翼中下部，是戊九采区东翼回采的第二个工作面，工作面标瓦斯涌出规律及特点 上部戊。煤层保护层开采后，采场周围受采动影响煤、岩层产生卸压，膨胀变形，产生裂隙，被?－——３３８．－——１３．ＯＭｔ／ａ。井田东西走向长约２．５ｋｍ，南北倾向长约５．５ｋｉｎ，面积１４ｋｍ２，２００７年度矿井瓦斯等级鉴定结果，全矿井相对瓦斯涌出量为９．９７ｍ３／ｔ，绝对瓦斯涌出量为５３．０７ｍ３／ｍｉｎ。近年来，随着开采深度的不断延伸，机械化程度不断提高，矿井压力及煤层瓦斯含量急剧增加。为解决突出的煤层安全开采问题，实现瓦斯治理由局部治理向区域治理转变，该矿在具备条件的戊组和己组煤层大力推广了保护层开采，并取得良好的效果，但在近距离上保护层开采过程中，大量被保护层瓦斯涌出，导致工作面上隅角瓦斯浓度较高，严重影响了工作面的安全回采。为此在保护层工作面实施了大直径长距离高位钻孔抽放技术研究，取得了良好的瓦斯抽放效果与瓦斯治理效果，确保了安全生产。２３．５ｍ，瓦斯含量１２．６ｍ３／ｔ，瓦斯压力０．９５煤层，客观上为保护层开采提供了条件。高一４４０～一４９０ｍ，垂深６８０～９００ｍ，平均走向长１

采空区高位钻孔抽采瓦斯技术创新与应用

采空区高位钻孔抽采瓦斯技术创新与应用 【摘要】7137工作面作为我矿主采工作面，开采期间，邻近层及采空区瓦斯大量涌向工作面，导致工作面上隅角及回风流瓦斯濒临临界值，严重制约矿井生产。根据采空区内瓦斯流动规律，考虑工作面与瓦斯抽采巷之间存在的“立体空间关系”，充分利用邻近巷道向采空区施工高位钻孔抽采采空区瓦斯，有效降低了工作面上隅角以及回风流瓦斯，为工作面安全、高效回采提供了有力的保障。 【关键词】高位钻孔；抽采巷；瓦斯抽采；效益 1 瓦斯抽采区概况 祁东煤矿71煤为突出煤层，7137工作面处于突出危险区，上距保护层61煤约41m，工作面采取上保护层开采，同时利用底板瓦斯抽采巷抽采被保护71煤层卸压瓦斯防突措施。7137工作面瓦斯涌出主要来源：一是邻近层（上覆63煤、下伏82、9煤）及采空区瓦斯；二是本煤层瓦斯涌出。本煤层预抽后，残余瓦斯含量为6.31m3/t；回采期间绝对瓦斯涌出量为18.58m3/min。 2 实施方案 传统高位钻孔是在风巷高位钻场向工作面方向施工顶板走向钻孔，钻孔呈扇形布置。该类瓦斯抽采钻孔随着工作面的推进，钻孔垂高变小，接近并逐步进入冒落带内。钻孔后期，主要抽出上隅角瓦斯，这时抽放浓度逐渐变小，直至钻场钻孔拆除失去作用。考虑到三采区东翼2#瓦斯抽采巷与7137工作面的位置及空间关系，利用2#瓦斯抽采巷向7137工作面采空区施工钻孔，抽采采空区及邻近层卸压瓦斯。此类钻孔控高稳定，受工作面采动影响小，抽采时间长，抽采效率高。 2.1 钻孔布置 根据顶板裂隙带发育形态、工作面推进度等因素，确定透7137工作面采空区钻孔每10m施工1个，孔径108mm，钻孔滞后工作面煤壁5～10m施工，终孔位置位于7137风巷下帮20m处，控高16～20m。 2.2 施工工艺 高位钻孔施工地点位于71煤底板层位的瓦斯抽采巷，平面位置外错工作面130m，开孔标高高于风巷25m，根据控高应施工俯角孔，现场施工过程中，存在钻孔穿煤排渣困难等难题，经讨论采用仰角孔施工，利用长钻孔施工跑偏的规律，改进施工工艺，增加钻孔向下偏移的概率，利用71煤顶板20m处63煤层作为标志层，对钻孔控高进行分析，以便有效抽采采空区瓦斯。 钻孔采用￠91mm钻头施工20m，然后用￠153mm钻头扩孔，退钻后采用￠