4#皮带巷澳钻瓦斯抽采设计Word下载.docx

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6、抽采钻孔封孔6

7、排水系统6

8、主要设备情况6

七、钻孔施工安全技术措施7

八、避灾路线9

一、情况说明

贺西煤矿是高瓦斯矿井，根据集团公司汾煤通发（2011）784号文件要求，经研究决定在三采4#皮带巷开设钻场使用澳钻（VLD-1000型钻机）沿煤层走向方向施工长距离钻孔对4#皮带巷前进方向右帮未掘区域提前进行区域预抽，以降低该区域内煤层瓦斯含量，确保在以后巷道的安全掘进。

二、1#钻场煤层地质概况

本工作面开采山西组4#煤层,煤层结构简单,总厚度为3.0—3.13米厚度平均3.06米,煤层倾角4°

—8°

平均6°

。

煤层可采指数为1，较稳定。

煤层结构1.90m=0.2（0.05）1.65夹矸泥岩,煤层条状结构，暗煤与亮煤互层，属半暗型—半亮型煤。

4#煤层老顶为细粒砂岩，厚度为9.2米，岩性特征为均匀层理，巨厚层状，平坦断口，成份以石英为主，长石次之，硅质胶结，坚硬。

直接顶为砂质泥岩，厚度为1.94米，岩性特征为均匀层理，中厚层状，平坦断口，含植物化石碎片，裂隙发育，半坚硬。

伪顶为泥岩，厚度为0.71米，岩性特征为均匀层理，薄层状，含少量植物化石，平坦断口，泥质充填。

煤层直接底为浅灰色砂质泥岩，平均厚度5.42米，岩性特征为浅灰色，均匀层理，中厚层状，平坦断口，含植物化石碎片，裂隙发育，泥质充填，半坚硬。

（附图一煤层柱状图）

三、工作面瓦斯来源分析

4#皮带巷1#钻场瓦斯主要来源为本煤层瓦斯涌出。

四、钻场瓦斯抽采管及抽采系统

根据实际情况，临时将3313底抽巷的Φ200mm瓦斯抽采支管通过4#轨道巷连接至4#皮带巷1#钻场处，长度100米左右，构成临时瓦斯抽采系统。

待314底抽巷回风系统构成后，重新敷设一趟Φ300mm瓦斯抽采管路由4#回风巷经314底抽巷回风联巷、4#皮带巷连接至1#钻场处。

管路敷设要求：

抽采管路沿皮带巷前进方向左帮顶部铺设，管路安装应无破损、无泄露、无积水，吊高不低于1.8米，每节管路中至少选两个吊挂点，管路平、直、稳，拐弯处设弯头。

安装完毕后，投入运行前进行气密性试验，必须符合：

压力达到30Kpa，千米漏气量小于3m3/min。

为防止管路被碰撞，抽放管路与最外缘的间隙必须大于700mm。

在铺设Φ300mm瓦斯抽采管路时必须在抽采支管上安装瓦斯在线监测装置，以便实时监测钻场瓦斯抽采参数

在瓦斯抽采管路敷设时，现场施工人员必须根据现场条件在管路连接低洼处加设支管人工放水器。

临时瓦斯抽采流程：

1#钻场钻孔→高压胶管→水箱→3313底抽巷瓦斯抽采支管→三采4#瓦斯抽采主管路→薛家岭瓦斯抽采泵站→发电站。

314底抽巷回风系统构成后抽放流程：

1#钻场钻孔→高压胶管→水箱→孔板流量计→314底抽巷回风联巷瓦斯抽采支管→三采4#回风巷瓦斯抽采主管路→薛家岭瓦斯抽采泵站→发电站。

五、抽放方法

采用本煤层抽采瓦斯的方法。

本次施工钻孔是使用澳钻在开口巷道正前方向施工5个主孔，钻孔覆盖钻场两帮80米，钻孔间距为800mm，沿煤层走向方向施工，钻孔长度设计为500m，钻孔施工完毕后对1#钻场正前500米、两帮80米范围内的未开掘区域进行充分预抽。

（附图二：

4#皮带巷1#钻场钻孔设计示意图）

六、4#皮带巷1#钻场施工设计

1、钻孔设计目的

对4#皮带巷1#钻场正前500米、两帮80米范围内的未开掘区进行充分预抽，提前对正前500米范围进行消突。

发挥澳钻的定向优势，在煤层中精确定位，确保钻孔轨迹沿煤层走向，达到最佳抽放效果。

③、在首个钻孔施工中每隔50米探顶一次，掌握巷道走向变化，为生产提供准确的地质资料。

2、钻孔设计

1#钻场钻孔设计。

1、在1#钻场采用澳钻施工本煤层钻孔，本煤层施工5个主孔，每个主孔深度500米左右，钻孔倾角沿煤层走向布置，（详见钻孔轨迹参数设计）。

开孔高度距底板1.2米。

三采4#皮带巷1#钻场钻孔设计参数

孔号

开孔方位角（°

）

孔深（m）

1#主孔

121

500

2#主孔

111

502

3#主孔

101

506

4#主孔

131

5#主孔

141

钻孔施工完毕后及时封孔并与抽采支管路相连接，每个钻孔必须通过加设的放水箱再进行连接抽采。

4#皮带巷1#钻场5个钻孔总设计孔深为2516米。

各主孔终孔间距为20米。

3、轨迹设计

布置钻孔的轨迹在平面上沿煤层倾向延伸，沿煤层倾向布置在工作面内。

在三维空间中，轨迹设计是根据煤层底板等高线，分析煤层产状变化情况，以及相关的测点坐标，先计算出钻孔轨迹中每个控制点和钻孔靶点的X、Y值和轨迹方位，根据拐点和靶点附近的巷道测点的参数计算出Z值和钻孔轨迹倾角，再根据每个控制点和靶点的值，运用插值计算方法，设计中间点的各参数值。

这种设计计算方法，充分考虑到了煤层的各种变化情况，依据煤层的实际变化情况设计钻孔轨迹，这就在设计上最大程度的保证了钻孔轨迹是在煤层中延伸。

后附设计钻孔轨迹参数。

4、钻孔结构设计

1、第一次开钻：

采用Φ96mmPDC钻头钻至10米，退钻换Φ153mmPDC扩孔钻头扩至7米退钻，下入5米长的Φ133mm护孔管，用水泥固定。

2、第二次开钻：

采用Φ96mmPDC钻头+DGS+无磁钻杆+Φ73mmCHD（中心通缆钻杆）钻具组合，开始正常定向钻进。

3、正常定向钻进时，每施工6米对孔底进行一次参数测定，根据测定的参数和现场实际地质情况，调整钻进方向，力求钻孔按照设计轨迹和要求钻进。

5、施工钻场抽放连接

钻孔开始正常施工时,必须在抽放支管上加设放水器，在气水分离器排水口安设”U”型管，在气水分离器钻杆入口进行法兰盘→皮带→短节→皮带进行连接，减少抽放漏气，当瓦斯涌出异常、出现喷孔现象等，迫使瓦斯通过抽放支管被抽走。

在气水分离器上口连接高压胶管,在高压胶管上安装一个阀门控制抽放负压，根据钻孔瓦斯涌出量大小调节阀门，实行边施工边抽放。

另外，在孔口施工4根稳固锚杆（由调度室安排生产组队施工），用铁丝将封孔管与锚杆栓牢绑紧，杜绝因瓦斯喷孔，涌出异常等造成的人员事故的发生。

6、抽采钻孔封孔

钻孔施工完毕后，立即进行封孔，封孔方法采用液压动力水泥封孔泵封孔，封孔深度8米。

封孔前应将孔内积水、岩屑清理干净，以保证封孔质量。

7、排水系统

在4#皮带巷1#钻场施工地点往外，施工一长*宽*深=2m*1m*1m并在水仓中间砌筑一道分隔墙，一道用于沉淀煤泥，在第二道中安设排水泵，接排水管与三采4#皮带行内排水系统接通。

在钻孔施工中由抽放队安排专人排水。

8、主要设备情况

本项目的主要设备为VLD-1000井下定向钻机，它主要包括钻机系统、钻具组合和随钻定向测量系统，具体如下：

1．钻机系统

施工所用钻机采用VLD-1000型定向钻机。

其主要技术参数见表

表1VLD-1000型钻机主要技术参数一览表

外形尺寸（长×

宽×

高）mm

3742×

2100×

1666

钻机质量t

约12.5

最大额定转矩/N.m

1000

主轴制动扭矩/N.m

2286

额定转速/r/min

1200

最大给进/起拔力/kN

160

主轴倾角

-10o～20o

电动机功率/kW

75

行走速度/km/h

0～2.5

最大爬坡能力

20°

2．钻具组合

（1）钻杆

钻具组合有两种钻杆：

第一种是Φ73mmCHD（中心通缆）钻杆。

第二种是Φ73mm无磁钻杆，材料选用无磁性的铍铜。

主要用于钻孔测斜时放置测量仪器，以避免普通钢性钻杆对测量方位角造成的干扰，保证测量数据准确。

（2）DGS测量套管

DGS测量套管主要由旁通阀、马达（定子、转子）总成、万向轴总成、传动轴总成四大部分组成。

（3）钻头

第一种是Φ96mm平底烧结胎体式金刚石复合片钻头。

主孔及支孔最后成孔孔径均为Φ96mm。

第二种是Φ113mm四翼刮刀金刚石复合片钻头。

主要利用此钻头进行扩孔。

第三种是Φ153mm扩孔钻头，在钻进过程中必须安装封孔装置，以便钻进的同时进行抽放瓦斯，此钻头主要用于在开孔时扩孔，以便安装孔口装置。

（4）随钻测量系统

随钻测量系统主要用于近水平定向钻孔施工过程中的随钻监测，可随钻测量钻孔倾角、方位、工具面等主要参数，同时可实现钻孔参数、轨迹的即时孔口显示，便于施钻人员随时了解钻孔施工情况，并及时调整工具面方向和工艺参数，使钻孔尽可能的按照设计的轨迹延伸。

七、钻孔施工安全技术措施

1、施工前必须先检查钻机及其它设备，如发现有问题及时处理。

2、施工人员必须按照设计参数进行施工，方位角误差±

1°

3、钻场10m范围内必须保持清洁，巷道无片帮冒顶现象，发现不安全隐患必须及时维修。

4、必须安装平稳、牢固，钻进过程中钻机后方严禁站人，以免发生意外。

5、施工高仰角钻孔过程中，装卸钻杆时，必须将夹持器卡牢，以防钻杆下滑伤人；

6、所有电器设备必须完好，班班有专人检查，严禁失爆及失爆作业。

7、施工过程中，如发生钻孔喷气、喷水、喷煤等异常现象时，必须立即停电、撤人，不准提钻，并立即向调度室和队领导汇报。

8、施工时，作业人员必须集中精力，配合得当，由跟班干部统一指挥。

9、所有施工人员必须认真学习《VLD-1000型井下定向钻机操作规程》和本抽采设计。

10、如果遇到钻孔过断层时，根据第一个钻孔探测到的断层情况，及时调整钻孔轨迹。

11、如果施工过程中钻遇底板炭质泥岩，立即停钻后撤，根据钻孔方位、倾角调整工具面，使钻孔轨迹沿煤层延伸。

12、过褶皱时，根据钻机施工能力，适当穿岩层。

13、在第一个钻孔施工中每隔50米探顶一次，施工人员在施工中要根据探顶、探底情况分析顶板变化并绘制实钻钻孔轨迹图，根据实钻情况及时调整钻孔角度，防止钻孔沿煤层顶底板或穿透顶底板，为钻场内其它钻孔施工提供依据。

14、施工时，施工人员至少携带一台便携式瓦检仪，监测队在钻场下风侧5米内安设瓦斯监控传感器和CO监控传感器，断电范围为钻机施工处及回风范围内所有电气设备电源，并在钻场处安设专用电话。

15、施工时，施工人员每监测完一次数据必须保存，并把监测数据填写到钻孔施工台帐上记录详细清楚。

16、在钻孔施工时由澳钻厂家进行现场培训指导，在作业过程中施工人员要配合厂家做好自保、互保、联保确保安全施工。

17、交接班时，必须交接清楚钻孔进尺、钻机运行情况及使用工具情况。

当下班时，带班长必须汇报队领导及通风调度钻孔进尺、钻机运行情况。

18、钻场钻孔施工完毕后，由通风区、探放区组织相关人员对工程质量进行验收。

八、避灾路线

1、避灾原则

水灾：

人员应由低处往高处撤退，找最近的安全出口，不得停留在危险地点。

火灾、瓦斯煤尘爆炸：

应遵循就近进入新鲜风流巷的原则。

2、避灾路线

4#皮带巷钻孔施工地点→三采4#轨道巷→3#-4#联巷→三采3#

副立井

轨道巷→主斜井→地面

副斜井