XX煤矿瓦斯抽放钻孔设计及安全技术措施

XX煤矿瓦斯抽放钻孔设计及

安全技术措施

编 制 人：

总 工 程 师：

主 管 矿 长：

六盘水市钟山区XX煤矿

2011年

月 日

XX煤矿瓦斯抽放钻孔设计及

时间：2011年 地点： 主持人： 参加人员：

会审意见：

总工程师意见：安全技术措施

（会审意见）

日

月

学习贯彻情况表

学习贯彻时间 地 点 年 月 日 贯彻人 参加学习贯彻人员签字：

XX煤矿瓦斯抽放钻孔设计及

安全技术措施

一、概况

根据贵州省六盘水市钟山区XX煤矿2008、2009、2010年度瓦斯等级结果见表1 ，本矿井为煤与瓦斯突出矿井。2010年瓦斯鉴定结果表明全矿井瓦斯绝对涌出量为6.21m³/min，相对瓦斯涌出量为50.24m³/t。根据贵州省能源局文件（黔能源煤炭[2011]603号文件）“关于对《关于对六盘水市钟山区汪家镇XX煤矿C504煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告的批复》：六盘水市钟山区XX煤矿C504煤层在鉴定范围 (标高+1532m以上的C504煤层)内没有突出危险性，现开采的一采区位于突出鉴定无突出危险区。

表1 矿井2008、2009、2010年瓦斯等级鉴定结果

年度 2008年度 2009年度 2010年度 结论 单位 绝对瓦斯量（m3/min） 相对瓦斯量（m3/t） 绝对瓦斯量（m3/min） 相对瓦斯量（m3/t） 绝对瓦斯量（m3/min） 相对瓦斯量（m3/t） 六盘水市钟山区XX煤矿 CH4 CO2 3. 0.92 32.72 8.24 5.37 1.52 43.29 12.26 6.21 1.14 50.24 9.22 突出矿井 批复 高瓦斯 突出矿井 突出矿井 本矿现施工的工作面有15041采煤工作面、15042回风巷掘进工作面、15042运输巷掘进工作面。

二、瓦斯来源

1504采区煤层瓦斯的主要来源为C504煤层本煤层瓦斯，另外还有一定数量的围岩瓦斯。

三、通风方式

15041回采工作面采用U形负压通风，新鲜从材料上山进入15041运输巷，经过采面工作面后进入15041回风巷，最后经过15041专用回风巷汇入回风斜井排出地面。

15042回风巷采用在材料上山内安设局部通风机向掘进迎头供风，清洗工作面后沿15042回风巷、1504回风绕道汇入回风斜井。 15042运输巷采用在材料上山内安设局部通风机向掘进迎头供风。 四、矿井瓦斯抽放的必要性与可行性

根据国家煤矿安全监察局2001年颁布的《煤矿安全规程》第145条规定, 如果矿井绝对瓦斯涌出量超过40.0m3/min, 无论井型大小, 也不管煤层有无煤与瓦斯突出危险性, 必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统。虽然XX煤矿的绝对瓦斯涌出量还没有达到40.0m3/min, 但现有的通风系统无法排放回采工作面及掘进工作面所产生的瓦斯。

根据《煤矿安全规程》、《矿井瓦斯抽放管理规范》以及《煤炭工业设计规范》有关条款规定: 当一个回采工作面的绝对瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min, 采用通风方法解决瓦斯问题不可能或不合理时应采用瓦斯抽放措施。

为贯彻生产监督管理局”先抽后采, 以风定产, 监测监控”的安全生产方针, XX煤矿已经在工业场地建立了一个抽放瓦斯泵站，安装了2BEC-40高负压抽放泵两台（一台运行，一台备用）,两台2BEA-303低负压抽放泵两台（一台运行，一台备用）为15041工作面及15042回

风巷、运输巷抽放瓦斯服务。

五、矿井瓦斯抽放 1、抽放方法选择的原则

选择矿井瓦斯抽放方法应根据矿井煤层赋存条件, 瓦斯基本参数, 瓦斯来源, 巷道布置, 抽放瓦斯的目的及瓦斯利用等因素来确定, 并应遵守以下原则:

(1)、抽放方法应适合煤层赋存状况, 巷道布置,地质条件和开采技术条件。

(2)、应根据矿井瓦斯涌出来源及涌出量构成分析, 有针对性地选择抽放瓦斯方法, 以提高瓦斯抽放效果。

(3)、在满足瓦斯抽放的前提下, 应尽可能地利用生产巷道, 以减少抽放工程量。

(4)、选择的抽放方法应有利于抽放巷道的布置和维护。

(5)、选择的抽放方法应有利于提高瓦斯抽放效果, 降低瓦斯抽放成本。

(6)、瓦斯抽放应有利于钻场, 钻孔的施工和抽放系统管网的设计, 有利于增加钻孔的抽放时间。

2、抽放瓦斯方法

XX煤矿抽放瓦斯的目的是消除或缓解瓦斯突出的危险性及使工作面的瓦斯涌出量降低到通风能解决的水平或减轻矿井通风负担。因C504煤层的上覆C601煤层已开采完毕形成采空区，区域防突措施为开采保护层。因此, 确定回采工作面抽放瓦斯的方法为本煤层顺层抽放及采空区

埋管和上隅角瓦斯抽放；掘进工作面采取局部综合防突措施。

（1） 回采工作面顺层抽放

工作面由运输巷顺煤层打抽放钻孔（直接与回风巷贯穿）并封孔埋管进行预抽瓦斯，随着回采面的推进，可起到预抽及采动卸压抽的作用。预抽开采煤层瓦斯，并通过抽放瓦斯管路将抽出的瓦斯排放到瓦斯抽放站，为了确保抽放效果，钻孔直径75-100mm，钻孔间距取3m，钻孔长度85m，封孔采用水泥砂浆作为封孔材料，长度5-8m。见：图1

图1 15041工作面顺层抽放钻孔布置示意图

(2)、采空区埋管及上隅角瓦斯抽放

随着采煤工作面推进，形成采空区后，在回风顺槽敷设抽放管路经上隅角伸入采空区，在管路上每隔30～40m安设一个三通、三通上加闸阀，闸阀上连接一个“T”型迈步网管，必要时可施工高位窝子，将“T”型迈步管伸进高位窝子内抽放上隅角及采空区瓦斯，在三通位

置另接一段5～8m管子至上隅角，不用时先用堵板堵好，当采面推到三通位置时，在三通周边架设木垛将三通短节护住，以防止顶板垮落时压坏三通短节，待采面推到三通位置时，再将堵板取掉，堵上原抽放管，这样在瓦斯抽放泵的作用下就可以直接抽放上隅角的瓦斯。

沿巷道敷设管路、在地面建立抽放泵站、抽放瓦斯排空的瓦斯抽放系统。见图2。

瓦斯抽放管回风顺槽三通、闸阀30m“T”型管运输顺槽 图2 采空区埋管抽放示意图

（3）掘进局部综合防突措施

①、工作面突出危险性预测： 若预测的指标均小于突出危险性临界值时，则该掘进工作面可在采取安全防护措施的情况下掘进；否则，则该工作面认定为突出危险

性工作面，必须采取工作面防突措施，在经效果检验有效后，采取安 全防护措施的条件下进行作业。 I、方法：

采用钻屑指标法预测工作面的突出危险性。

II、指标：K1值、△h2 Smax。

钻屑解吸指标临界值表 煤样 干煤 湿煤 K1值 〉0.5 〈 0.4 △h2 ≥200 ＜200 Smax ≥6 ＜5.4 突出危险性 突出危险工作面 无突出危险工作面 III、预测设备：

使用QHFZ型手持式风动钻机施工预测钻孔，钻机采用压风供风； 使用MD-2测定△h2，WTC测定K1值，弹簧秤测定Smax值。 IV、预测钻孔设计

在掘进工作面迎头施工3个钻孔，钻孔孔径42mm，孔深10m，钻 孔布置如图

预测钻孔布置

预测钻孔参数

钻孔 1 2 3 倾角（°） 与巷道方向平行 与巷道方向平行 与巷道方向平行 孔深孔径 水平角（°） （m） （mm） 左20±5 0 右20±5 10 10 10 10 42 42 42 备注 煤层地质条件变化大 时，参数可适当调整。 钻孔应尽量布置在软分层中。 V、预测钻孔要求：

⑴、预测钻孔施工前，掘进单位要清底，货出尽，压风管路接到 位，后路必须保持畅通。

⑵、钻孔每施工1m测定该段的全部钻屑量S，每隔2m测定一次钻屑解吸指标。根据每个钻孔的最大钻屑量Smax和钻屑解吸指标K1、△h2与表1临界值相比较，预测工作面的突出危险性。

⑶、预测钻孔必须按设计施工，不得随意改动，钻孔必须施工到位。 VI、情况判定

如掘进中煤层遇到构造破坏带，包括断层、剧烈褶曲、火成岩侵 入、煤层赋存条件急剧变化或采掘应力叠加，除已经实施工作面防突措施以外，该工作面认定为突出危险工作面并实施相关措施。 如预测指标等于或大于临界值或工作面出现明显的突出预兆或打钻过程中出现钻孔喷孔、顶钻等动力现象，则该工作面认定为突出危险工作面，执行防突措施。 VII、防治煤与瓦斯突出措施

经上述工作面预测第6条情况判定为突出危险工作面时，则采取施工超前排放钻孔防突措施。

巷道两侧轮廓线外钻孔最小控制范围:上帮距离5m、下帮距离5m，钻孔深度15m，孔径：φ70-100mm。

迎头抽放钻孔布置见下图

迎头抽放钻孔布置

迎头抽放孔参数：

孔号 1 2 3 4 5 6 7 8 孔深(m) 16 15.5 15 15 15 15 15.5 16 坡度(°) 0 0 0 0 0 0 0 0 水平角（°） -110 -104 -99 -93 87 81 76 70 坡度0：表示与煤层巷道掘进方向平行。水平角：表示与巷道掘进方向之间的夹角。 VIII、效果检验

超前排放钻孔施工结束，经过一定的排放时间后，施工效果检验 孔，检验防突解突效果。检验方法仍采用钻屑指标法，检验孔孔深应小于或等于措施孔孔深，并应布置在两个措施孔之间。如果测定的指标都在突出临界值以下，则认为措施有效。反之，措施无效。当措施无效时，不论措施孔还留有多少超前距，都必须采取防治突出的补充措施。并经措施效果检验后，方可在留有足够措施超前距（正常5m地质构造复杂常为7m）并同时保留至少2m检验孔，投影孔深超前距的条件下采取安全措施施工 3、封孔

钻孔封孔可采用膨胀水泥人力进行封孔。封孔材料为膨胀水泥，其配比为：76%硅酸盐水泥，12%矾土水泥，12%石膏粉与水混合搅拌而成。

封孔方法：封孔前用水或压风将孔内残存的煤、岩钻屑清洗干净，然后放入套管(孔内抽采管)。套管直径25～108mm，封孔长度3m以上。往孔内送泥可用专用工具或将水泥做成圆柱形状分次送入，每送泥0.3～1.0m放入一个木塞，并用力捣实，直至封完钻孔。套管顶端应钻5～10直径为10mm的筛孔，以免煤、岩屑及杂物堵塞。挡盘直径要略小于钻孔直径。 4、安全防护措施 I、压风自救系统

①掘进巷道内压风管距每50m安设一组压风自救系统，其安装、维护、看管由掘进单位自己负责，确保完好。巷道长度超过500m时，必须

施工一处避难硐室。

②压风自救系统安设在井下压风管路上，掘进工作面压风管路不低于2寸钢管。

③在以下每个地点都应至少设置一组压风自救装置：距采掘工作面25～40m的巷道内、放炮地点、撤离人员与警戒人员所在的位置以及回风道有人作业处等。其它应根据实际情况增加设置。

④每一组压风自救装置使用人数为6人，压缩空气供给量每人不得少于0.1m3/min。

⑤设置压风自救装置的地点，前后5m的范围内帮、顶必须保持

完好，无淋水或无其它安全隐患。 II、反向风门

①反向风门设在掘进工作面进风侧的巷道内，以控制突出时瓦斯能沿回风道流入回风系统。

②通风工区负责反向风门的安装及维修，反向风门必须牢固，风门墙垛用砖或混凝土砌筑，嵌入巷道周边岩石的深度根据岩石的性质确，但不得小于0.2m，墙垛厚度不得小于0.8m。门框和门可采用坚实的木质结构，门框厚度不得小于100mm，风门厚度不得小于50mm。两道风门之间的距离不得小于5m，并满足过车需求。

③通过反向风门的风筒必须设有防逆流装置，人员进入工作面时必须把反向风门打开顶牢，工作面有人时，反向风门必须关闭。

六、钻孔施工技术安全措施

1、必须按钻孔设计要求施工，严格掌握钻孔角度和开孔位置。 2、打钻时，打钻人员必须衣扣整齐，所有入井人员不得穿化纤衣服，工作时两金属物不准互相撞击，灯带系好，开钻后人与钻机保持一定距离，以保人身安全，钻机、水泵安设必须牢固防止翻倒及下滑伤人。在人工取下钻杆及加钻杆时，钻机的控制开关必须打到停止位置，不得违章作业。

3、在操作钻进过程中严格控制加压量，保证不因压力过大导致钻孔偏斜。

4、在打钻过程中出现动力现象（如顶钻、夹钻、喷孔等），必须停止打钻。

5、打钻过程中必须随时对孔口的瓦斯浓度进行检查，以钻孔为圆心，半径0.4m，距岩壁0.6m以外，瓦斯浓度不得超过0.8%，距岩壁0.2-0.6m以内，瓦斯浓度不得超过2%（距岩壁0.2m以内不做），否则必须停止打钻，撤出人员。

6、打钻地点设专职瓦检员，负责打钻地点的瓦斯检查，必须在打钻地点悬挂便携式瓦斯、一氧化碳、硫化氢报警仪，在每班检查瓦斯的同时，必须随时检查一氧化碳、硫化氢、二氧化硫等有毒有害气体。加强打钻施工地点的气体监测、检查。打钻地点专职瓦检员负责检查瓦斯情况，回风流中瓦斯浓度达到0.8％时立即停止作业，撤出人员并汇报调度室。

7、打钻地点20m范围内严禁存放油类、炸药、雷管等易燃易爆物品。

8、打钻地点压风自救装置无风、风量不足、消防设施、灭火器材及安全设施不到位时，严禁开钻。

9、所有入井设备防爆率必须达到100％。

10、打钻前要检查工作面围岩及顶板支护情况，要做到敲帮问顶，按实际情况，钻机附近及时支护临时支柱，发现有活渣及时进行加固和清理，防止伤人。钻机要摆放平稳，打牢压紧。各类电气设备、管线、钻杆、工具要放在巷道的同一侧，并摆放、吊挂整齐。钻机及附近必须留有不小于0.5m宽的人行避灾通道。

11、每次打钻前后都派一名专职电工负责钻机的维护工作，同时保证打钻地点的所有电气设备、电缆完好，所有电气设备必须防爆。

12、打钻地点设监测探头，并按规定悬挂和调校，当瓦斯超限时能立即断电。打钻地点上齐风电闭锁及瓦斯电闭锁保护。

13、每班打钻人员由当班组长填好打钻记录，并认真填写，做到详细准确。

14、施工地点所有人员必须听从瓦检员指挥，瓦检员不在现场未检查瓦斯不得作业，发现问题及时处理。

15、入井人员必须佩戴隔离式自救器且矿灯完好防爆，防爆率达100％。

16、油泵电机必须达到防爆要求。

17、打钻过程中要注意观察钻孔的返风情况，人员避开钻孔方向，防止喷孔伤人。

18、施工回采工作面顺层钻孔时，必须排专人到15041采面上口及

15041回风巷与101专用回风巷交岔口处站岗警戒，并将所有在15041回风巷内施工的人员撤出，严禁人员进入15041回风巷内，防止钻头贯穿时伤人；施钻完毕后方准撤岗。

19、钻机操作时要严格控制最大钻进量和旋转压力，匀速加压，稳压钻进，避免突然加压或压力忽大忽小，匀速加压，稳压钻进，避免突然加压或压力忽大忽小，严禁为赶进度而强行加压钻进。

20、现场人员（包括瓦检员在内）必须熟知突出预兆，如瓦斯忽大忽小、顶板压力大、有煤炮声、严重喷孔、顶钻夹钻等，发现预兆及时断电撤人并及时汇报调度。

21、机电部门要保证打钻地点电气设备的本质安全，钻机下井前，机电部门负责防爆检查、不合格严禁入井。

22、在施钻地点附近安设一组(6个)压风自救器和一台电话，并保证运行可靠，压风自救系统每班设专人检查，确保可靠后方可作业。

23、打钻地点必须配备两个干粉灭火器、灭火沙箱和黄泥，钻机操作人员必须学会并熟练使用灭火器，在打钻施工中一旦出现冒烟着火等紧急情况，要立即使用灭火器和沙进行灭火，或用黄泥堵塞孔口，当发生大火不能扑灭时，立即沿避灾路线撤离并汇报调度室。

避灾路线为：

①15041运输巷：15041运输巷→材料上山→主斜井→地面。 ②15042运输巷：15042运输巷→材料上山→主斜井→地面。 ③15042回风巷：15042回风巷→材料上山→主斜井→地面。 24、上一班要将钻孔施工情况、存在问题向下一班交代清楚。