顺层钻孔设计说明.docx

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顺层钻孔设计说明

顺层钻孔设计说明

第10条采掘工作面瓦斯抽采设计内容应包括：

捌柒陆伍肆叁贰壹

㈠、设计说明书

1、工作面概况

（1）工作面要素：

走向长、倾斜长、煤厚、容重、煤炭储量、标高、倾角、埋深等。

（2）地质构造情况：

断层、褶曲、夹矸情况、软分层厚度、薄煤带等分布情况。

（3）通风、瓦斯情况：

工作面配风量、瓦斯浓度、瓦斯涌出量、原始瓦斯含量或原始瓦斯压力，瓦斯储量，煤层透气性系数、百米钻孔流量等。

（4）四邻开采情况。

（5）支护情况：

支护形式、支护材料、设计断面等。

2、瓦斯抽采方法

瓦斯抽采方法可选择：

穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯、穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯、顺层钻孔或穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯、顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯、浅孔卸压抽采、上隅角埋管抽采、高位抽采等。

3、工作面瓦斯抽采半径确定。

瓦斯抽采钻孔的间距根据该地区瓦斯抽采影响半径确定，没有瓦斯抽采影响半径的应进行测定，未进行测定前，焦作矿区可以参照表1数据选择：

表1瓦斯抽采影响半径

煤层透气性系数

（m2/MPa2.d）

钻孔直径

（mm）

抽采影响半径（m）

30d

60d

90d

120d

180d

0.55～3.6

75

1.47

2.04

2.37

2.58

2.85

150

2.22

3.34

4.2

4.87

5.87

4、钻孔设计参数：

钻孔布置方式、钻孔位置、钻孔倾角、方位角、孔径、孔长、孔间距、总孔数、总孔长、钻孔施工工期、吨煤钻孔量等。

5、钻孔施工组织管理、施工设备与进度计划，有效抽采时间、抽采量、抽采率、预期效果、抽采达标时间等。

6、抽采管路的选择及铺设

（1）管路的选择及铺设

（2）抽采管路附属装置及设施安装要求

（3）计量测点布置：

应满足瓦斯抽采达标评价的需要。

7、钻孔的封孔与连接

（1）封孔工艺：

封孔方式、封孔结构、封孔设备、封孔材料、封孔长度、材料配比、封孔管直径、封孔技术要求等。

封孔深度根据巷道卸压带宽度确定。

（2）钻孔连接方式、观测孔、阀门安设位置等。

8、钻孔施工要求及安全技术措施

㈡、抽采钻孔设计图

1、钻孔设计图以地测部门提供的采掘工程平面图为底图，标明地质构造带、突出点等内容。

2、钻孔设计图，包括钻孔平面布置图，不同断面处的剖面图。

3、抽采钻孔标明设计参数，附钻孔参数表（钻孔排距、间距、直径、开孔位置、钻孔方位角、倾角、深度等）。

㈢、采掘工作面瓦斯抽采设计编制要求：

1、采掘工作面瓦斯抽采设计必须符合《防治煤与瓦斯突出规定》、《煤矿安全规程》、《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》等要求。

2、采掘工作面抽采专项设计应充分考虑打钻区域内的地质构造，并提出针对性的打钻技术措施，保证钻孔施工到位，不留空白带。

技术部门要提供准确的打钻区域巷道布置图，地测部门要提供清晰的地质构造资料。

3、矿井要及时测定瓦斯抽采基础参数，即：

不同地区煤层巷道卸压带宽度；不同地点、不同抽采时间的钻孔抽采影响半径；瓦斯含量、瓦斯压力等，为抽采钻孔设计提供技术依据。

4、采掘工作面瓦斯抽采设计编制完成后，矿总工程师应组织防突、技术、安监、抽采、地测、通风等部门进行会审，并经矿总工程师签字批准后，方可执行。

5、钻孔必须严格按设计施工，如遇特殊情况需要修改设计时，必须经矿总工程师批准。

6、抽采钻孔直径应采用φ89～108mm，煤层内打钻直径超过φ120mm时，必须制定专项安全技术措施。

7、采掘工作面抽采钻孔必须控制全煤厚，孔底间距应小于抽采影响半径的2倍。

实施底（顶）板岩巷穿层预抽煤层瓦斯措施时，岩巷和煤巷应重叠布置，钻孔要控制煤巷中心线以外至少30m。

在地质构造带附近、煤质酥软、透气性差等地区必须加大钻孔密度，加大控制范围。

8、工作面上下风道钻孔的设计方向应斜向工作面切眼方向，与巷道中线夹角70～80º。

9、矿井可以利用沿空留巷、沿空送巷施工顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯，但不允许作为掩护另一回采工作面顺槽掘进时的主要区域防突措施。

采用沿空送巷时钻孔必须控制实体煤壁侧不小于20m，巷道正前不小于60m的范围。

10、煤与突出矿井严禁采用本煤层顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯为主的区域防突措施，但可作为加强性防突措施使用。

㈣、采掘工作面瓦斯抽采工程竣工图绘制要求

1、抽采钻孔施工后要及时绘制钻孔竣工图，竣工图应以地测部门提供的采掘工程平面图为底图，比例1：

500，标明地质构造带、突出点位置等内容。

2、竣工图除必须有与设计对应的内容外，还要包括钻孔开孔时间、竣工时间及钻孔施工过程中的异常现象（见矸情况、瓦斯喷孔、顶钻、卡钻情况）等内容。

3、采掘工作面瓦斯抽采工程竣工图及其它竣工验收资料（钻孔实钻参数、封孔等），相关责任人要签字。

4、工作面抽采钻孔施工结束后，要对有无地质构造、空白带、是否见矸、有无喷孔、卡钻、瓦斯异常等情况进行分析，并有分析报告。

第三章抽采泵站

第11条有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久抽采瓦斯系统或井下临时抽采瓦斯系统。

㈠、一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的。

㈡、矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：

1、大于或等于40m3/min；

2、年产量100～150万吨的矿井，大于30m3/min；

3、年产量60～100万吨的矿井，大于25m3/min；

4、年产量40～60万吨的矿井，大于20m3/min；

5、年产量小于或等于40万吨的矿井，大于15m3/min；

㈢、高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井必须建立地面瓦斯抽采系统。

第12条矿井规划泵站的装机能力和管网能力应满足未来五年规划抽采量的要求。

瓦斯泵及其附属设备至少有一套备用，设置抽采泵软化水池或软化水装置。

运行泵的装机能力应不小于瓦斯抽采达标时应抽采瓦斯量对应工况流量的3～5倍。

第13条高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井应实现以地面抽采系统为主、井下抽采系统为补充的抽采格局，高瓦斯及煤与瓦斯突出采区必须建立采区抽采泵站，实现高低浓度、高低负压分源抽采。

第14条地面瓦斯抽采泵站必须实现双回路供电，井下泵站必须实现双回路、三专供电。

第15条瓦斯抽采泵站要设专人24小时值班，每小时至少记录一次瓦斯抽采参数。

瓦斯抽采泵司机必须了解瓦斯抽采泵及其附属设施的性能，熟悉瓦斯抽采泵的操作规程及注意事项。

第16条瓦斯抽采泵必须连续运转，严禁随意停泵，需要停泵时，必须向矿井生产调度室汇报并启动备用泵。

第17条矿井要加强瓦斯抽采泵的日常维护和管理，配备专业人员定期维护，保证完好。

瓦斯抽采泵的供水量要合理，气水分离器必须安装水位计，做到气水分离充分，防止水量不足或溢出，杜绝回水管串气。

第18条瓦斯抽采泵站必须配有直通矿调度室的电话；必须安装抽采泵停水自动断电和环境瓦斯超限断电装置；按规定设置干粉灭火器和沙箱等消防器材；悬挂抽采泵操作规程、岗位责任制、供电系统图等。

第19条瓦斯抽采泵站必须安设能够检测管道瓦斯浓度、流量、压力、温度等参数的自动计量监测系统。

第20条泵房内不得存放与抽采工作无关的设备和材料，保证整洁卫生。

第21条地面瓦斯抽采泵站应符合下列规定：

1、泵房必须用不燃性材料建筑，并必须有防雷电装置。

其距进风井口和主要建筑物不得小于50m，并用围墙保护。

2、泵房和泵房周围20m范围内，禁止堆积易燃物和有明火。

3、泵房内电气设备、照明和其它电气仪表均应采用矿用防爆型。

4、严禁使用干式瓦斯抽采泵，水环式瓦斯抽采泵吸气侧管路系统中必须装设有防回火、防回气和防爆炸的安全装置，三防装置每月检查一次，保持性能良好，并有记录可查。

瓦斯抽采泵站放空管的高度应超过泵房房顶3m以上。

5、新建瓦斯抽采泵站经焦煤集团组织有关部门验收合格后方可投运。

6、利用瓦斯时，必须在利用瓦斯系统的进气侧装设防回火、防回气和防爆炸的安全装置。

7、在利用瓦斯时，瓦斯抽采泵停止和恢复运转前，都必须通知瓦斯利用单位。

恢复供气前，必须取得利用单位同意，方可供气，并做好记录。

第22条井下瓦斯抽采泵站应符合下列规定：

1、井下瓦斯抽采泵站应设在专用硐室内，实施标准化管理。

2、抽出的瓦斯可引排到地面、总回风巷、一翼回风巷或分区回风巷，但必须保证稀释后风流中的瓦斯浓度不超限。

在建有地面永久抽采系统的矿井，井下泵站抽出的瓦斯也可送到永久抽采系统的管路内。

3、抽出的瓦斯排入回风巷时，在排瓦斯管路出口必须设置栅栏、悬挂警戒牌等。

栅栏设置的位置是上风侧距管路出口5m，下风侧距管路出口30m，两栅栏间禁止任何作业。

4、在下风侧栅栏外1m内必须设置甲烷传感器，巷道风流中瓦斯浓度超限时，实现报警，并自动切断抽采泵站的电源，复电瓦斯浓度<1%。

第四章瓦斯抽采管路选型及敷设

第23条抽采管路必须满足防冻、防腐蚀、阻燃、抗静电的要求。

瓦斯抽采管径应按抽采流量分段选型，可参照公式

（1）进行计算：

R=0.1457

（1）

式中：

R——抽采管内径，m；

Q——管路内的混合瓦斯流量（m3/min），各类管路的流量应按照其使用年限或服务区域内的最大值确定，并应有2～3倍富裕系数；

V——经济流速（m/s），取5～12m/s。

同时必须满足下列规定：

采掘工作面抽采管径不得小于φ300mm；采用高负压、高浓度抽采时，必须采用双管路布置，下排排水管路管径不得小于φ150mm；钻孔封孔管、连接管管径不得小于φ37.5mm。

第24条抽采主管路敷设要求：

1、抽采管路宜安装在回风巷道或矿车不经常通过的巷道内，管路敷设要做到“平、直、牢”，离地高度不小于0.3m。

若设于主要运输巷内，其架设高度不应小于1.8m，并固定在巷道壁上，瓦斯抽采管件的外缘距巷道壁不宜小于0.1m。

2、抽采管路应选用专用支架支撑或吊挂，同一巷道内支撑或吊挂方式必须一致。

管路敷设采用支架支撑时，必须使用规格相同的专用支架，每节至少设两个支点，同一巷道支架间距必须相等，离地高度不小于0.3m。

管路敷设采用吊挂方式时，锚喷巷道应选用不小于φ25mm圆钢做吊挂点，支架巷道可利用支架做吊挂点，要采用直径不小于φ10mm钢丝绳吊挂，每个吊挂绳头不少于两个绳卡，吊挂间距一致。

采用其它方法时，固定方式、材料、高度、间距要一致。

3、同一巷道内抽采管路的管径要统一，拐弯处必须设弯头。

4、抽采管路一律涂成黑色，并从外向里逐节进行编号管理，每5节管路要打上白色的标志：

“抽采管”、“φxxxmm”（管径）、“→”（瓦斯流向）。

5、抽采管路要采用法兰盘连接，螺栓、密封垫要齐全，螺栓规格一致，拧紧后丝扣外漏3～5丝，螺栓安装方向与气流方向一致。

6、井下敷设的瓦斯抽采管路不得与电缆（包括通讯、信号电缆）悬挂在巷道的同一侧，抽采管路与电缆必须交叉时，电缆必须悬挂在抽采管路上部，距离管路不得小于0.3m以上。

第25条采掘工作面支管路敷设要求

1、采掘工作面高负压、高浓度抽采管路应双排敷设，上排抽采管路要高于抽采孔水平；下排放水管要低于抽采孔水平，高于自动放水器和排渣装置，每30～50m将上下排管路连通，连接管管径不小于φ150mm。

为便于安装、撤卸管路，在管路适当位置必须加装截门。

2、采掘工作面低负压、低浓度分源抽采时，应单独敷设管路。

3、管路吊挂采用不小于φ8mm钢丝绳，每节至少设一个吊挂点，每个绳头不少于两个绳卡，吊挂点间距一致。

4、采掘工作面巷道上下帮需要同时进行高负压抽采时，必须在上下帮同时敷设双排管。

第26条顶板抽采巷应在巷道两帮各敷设双排管路。

上排抽采管路高度不低于1.5m，下排放水管高度不低于0.3m；底板抽采巷道可采用单趟管路敷设，高度距底板不少于1.0m。

第27条附属设施安设标准

1、主抽采管路的低洼及容易积水处必须安设自动排渣放水装置。

采掘工作面支管路应根据水量情况合理安装自动排渣放水装置，自动排渣放水装置必须编号管理，底座应硬化或采用专用底座，确保放水器放出的水自动流入水沟，严禁巷道积水。

2、抽采主管路出现分支时，每个分支必须设阀门，并在距分支10～15m处设置观测点，其它地段每隔300～400m设置观测点，以便测定管路抽采负压和浓度。

3、每个抽采钻场应设集气箱，在集气箱底部加装自动排渣放水装置，同一巷道内规格要一致，安设位置应低于抽采孔孔口水平（下向孔钻场除外），每个抽采孔均与集气箱相连。

4、抽采钻场内集气箱与抽采支管之间，要安设计量导流管或标准孔板。

抽采单孔均要设置阀门、观测点。

第五章打钻及封孔连孔

第28条矿井要建立钻孔验收和封孔管理制度，验收人员对验收工作负责，封孔人员对封孔质量负责，验收人员及封孔人员的姓名必须记入钻孔施工台账和钻孔“身份证”。

第29条施工抽采钻孔时要严格执行下列规定：

1、施工抽采钻孔时，必须制定专项措施。

措施内容包括：

钻机操作、打钻防灭火、防喷、防尘、异常情况处理、避灾路线等。

2、打钻地点必须悬挂钻孔施工牌板，钻孔施工前必须挂线，定孔位，确保钻孔成排成行。

钻孔定位时，必须由专人标出方向线，打钻人员必须配备半圆、皮尺等量具，并按设计要求的孔位、方向、角度、孔径、深度等施工，如遇地质构造、煤层赋存条件变化等情况需改变钻孔施工参数时，必须及时修改设计，并经矿总工程师批准后实施。

3、所有施工抽采钻孔的地点，供水管路必须安装到位，供水压力不小于0.5MPa，采用风力排渣时，供风压力不小于0.5MPa。

钻机必须配置风水切换装置，现场备有不少于0.075m3潮湿的黄土和不少于2台8kg泡沫灭火器；钻孔回风流3m范围内必须悬挂甲烷和一氧化碳便携仪，一旦发现着火预兆，立即停止钻进，切换风水转换装置注水灭火。

4、在打钻过程中，发现喷钻、卡钻、顶钻、钻杆脱节、钻头脱落等异常情况时，应立即停止钻进，查明原因进行处理，并向调度室汇报。

5、在易发生喷孔区域施工抽采钻孔时，必须使用打钻防喷装置，将钻孔喷出的瓦斯直接引入抽采管路，防止瓦斯超限。

6、打钻过程中发生喷钻、瓦斯超限时，应立即撤人停电，并向调度室汇报。

第30条打钻人员必须做好施工记录，详细记录钻进过程中发生的塌孔、顶钻、卡钻、喷孔、穿岩等情况，并及时填绘到钻孔竣工图上。

第31条底板岩巷穿层抽采钻孔必须采取水力冲孔增透措施等（采用保护层开采除外）。

冲孔时要编制专项设计和安全措施，并要建立冲孔效果验收制度，认真填写水力冲孔记录牌板、冲孔原始记录表、水力冲孔原始台账。

冲孔煤量不小于钻孔控制范围煤炭储量的3‰。

水力冲孔记录牌板、冲孔原始记录表、水力冲孔原始台账格式详见表2、表3、表4。

表2

水力冲孔记录牌版

年月日

孔号

倾角（度）

孔深（m）

水压（MPa）

出煤量（t）

冲孔时间（min）

冲孔记录人

备注

表3冲孔原始记录表

冲孔日期：

班次：

施工人：

记录人：

序号

组号

孔号

冲孔时间

钻杆长度

（m）

水压

（MPa）

出煤量

（t）

煤质

颗粒度

瓦斯情况

备注

开始

结束

1

2

3

表4

矿水力冲孔台账

日期

班次

孔组

孔号

钻孔参数

开冲时间

终止时间

总时间（min）

最大

水压（MPa）

最小

水压（MPa）

冲出煤量（t）

施工单位

备注

是否密封钻杆

是否冲孔钻头

是否高压水便

总孔深（m）

岩段长度（m）

煤段长度（m）

倾角（°）

孔径（mm）

第32条实施顶板岩巷穿层抽采措施时，必须采取水力压裂、松动爆破等措施提高煤层透气性，并适时采取补孔、冲孔、排水等措施提高抽采效果。

第33条对具备打钻条件的地区要充分利用时间和空间，及时安排钻机进行施工，确保地区不等钻机、钻机不等人。

多台钻机平行作业时，必须制定专项措施，杜绝瓦斯超限。

第34条底（顶）板岩巷掘进时，要优化运输系统，保证打钻和掘进能够平行作业，抽采钻孔施工地点距掘进工作面不大于200m，并制定专项措施。

第35条每个钻孔施工结束后要及时封孔连抽。

第36条矿井必须采用带压封孔技术，并不断研究新工艺、新方法，提高封孔效果。

第37条煤层原始瓦斯含量大于13m3/t的新地区，连抽一个月内单孔抽采浓度不低于40%；煤层原始瓦斯含量8～13m3/t的新地区，连抽一个月内单孔抽采浓度不低于20%。

第38条工作面抽采达标前，钻孔浓度低于10%时，必须采取注浆堵漏、透孔重封、补打钻孔等措施加快抽采速度。

第39条抽采钻孔联接必须有联孔设计，确保质量。

原则上采用软管联接，敷设双排管路时，钻孔与放水管直接相联，敷设单排管路时，钻孔与抽采支管直接相联，减少联接点，联接处必须采用管卡固定，并吊挂整齐。

第40条所有抽采管路上未使用的连接管口，以及抽采管路、抽采钻孔上的观测孔，必须采用标准件封堵。

第41条单孔应在孔口固定过塑的钻孔“身份证”标识牌，规格95×65mm，标识牌内容包括孔号、孔深、水平角、倾角、打钻日期、打钻人员、验收人员、封孔人员。

样式见表5。

表5

钻孔“身份证”标识牌

孔号

孔深

水平角（度）

倾角

（度）

打钻日期

封孔日期

打钻人员

封孔人员

验收人员

第42条在线监测计量测点、孔板计量测点、管路及钻场计量测点要设置抽采参数测定牌板，牌板规格一致，内容包括：

编号、负压、浓度、混合流量、温度、测定日期、测定人等，样式见表6。

表6

抽采参数测定牌板

测点号

负压

（kPa）

浓度

（%）

温度

（℃）

流量（m3/min）

测定

人员

测定

日期

每10～20个抽采孔或每个抽采钻场应设置一个观测牌板，内容包括孔号、负压、浓度、测定日期、测定人等。

具体格式见表7。

表7

抽采钻孔观测牌板

孔号

连抽

时间

孔深

（m）

负压

（KPa）

浓度

（%）

孔号

连抽时间

孔深

（m）

负压

（KPa）

浓度

（%）

测定

人员

测定

日期

第六章分源抽采

第43条矿井要测定掘进、回采与采空区的瓦斯涌出量，确定所占比例，准确判断工作面瓦斯来源。

第44条以下情况应采用地面高负压瓦斯抽采系统进行抽采：

采掘工作面预抽、边采边抽、边掘边抽、顶底板岩巷穿层预抽、石门揭煤工作面预抽、虚拟储层压裂抽采等。

第45条以下情况应采用低负压瓦斯抽采系统进行抽采：

高位钻孔抽采、采空区埋管或插管抽采、钻孔边打边抽、水力掏槽槽硐抽采、巷道抽采、裂隙带抽采、工作面卸压带抽采等。

井下低负压抽采时，抽采瓦斯浓度<5%时，可用管路直接排至专用回风巷；抽采瓦斯浓度≥5%，应接入地面抽采泵站的低负压抽采系统或采取其它措施，进行瓦斯利用。

第七章瓦斯抽采参数测定及在线监测

第46条采掘工作面抽采管路入口必须设置计量点，实施在线监测和标准孔板双