一、采面預(yù)抽煤層瓦斯的目的和意義
根據(jù)瓦斯綜合治理工作體系，為提高抽采率，降低瓦斯含量，消除采面空白帶達(dá)到消突目的，切實(shí)實(shí)現(xiàn)“不采突出面”，從根本上保證礦井的安全生產(chǎn)，特對(duì)該采面區(qū)域瓦斯治理方案進(jìn)行
設(shè)計(jì)。 二、平禹四礦二1煤層賦存情況
根據(jù)四礦安全生產(chǎn)的工作安排和集團(tuán)公司瓦斯區(qū)域治理工作部署，對(duì)井田范圍內(nèi)的煤層賦存狀況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)摸底
分析。由于我礦現(xiàn)只開(kāi)采二1煤層，根據(jù)原生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)際揭露的情況及有關(guān)的鉆孔資料，我們對(duì)二1煤層進(jìn)行了分析研究，詳細(xì)了解了其分布規(guī)律，分布范圍、面積、煤層厚度變化等基本情況，現(xiàn)敘述如下： 從四礦的鉆孔資料及實(shí)際揭露情況來(lái)看，四礦二1煤層煤層厚度變化不一，賦存不穩(wěn)定。
三、12190采面基本情況
12190采面位于Ⅱ采區(qū)下山東翼，北鄰11090采面、11100采面防水煤柱，南靠12210采面(未掘)，東接Ι采區(qū)斷層上盤斷煤交線，西靠Ⅱ下采區(qū)軌道下山保護(hù)煤柱，采面標(biāo)高-314.20m～-364.121m，對(duì)應(yīng)地面標(biāo)高240.8m～259m。該采面開(kāi)采二1煤層，從風(fēng)、機(jī)巷揭露的情況來(lái)看，該采面煤層賦存不穩(wěn)定，自西向東煤層厚度逐漸增厚，厚度1.8～7.3m，從傾向上看，煤層厚度自北往南逐漸增厚，厚度1.2m～3.5，東部煤層厚度在3.5m～6.5m之間，平均厚度4m。
該采面
設(shè)計(jì)長(zhǎng)度走向長(zhǎng)度980米，可采走向長(zhǎng)720m，采長(zhǎng)170米，可采儲(chǔ)量52萬(wàn)噸。目前機(jī)巷已施工至設(shè)計(jì)位置，全長(zhǎng)978米，切眼剩余工程量170米。 1、預(yù)抽條帶煤層瓦斯設(shè)計(jì)方案
12190切眼高抽巷設(shè)計(jì)外錯(cuò)12190切眼平距20米布置，位于煤層頂板以上垂距10m的大占砂巖中。高抽巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度170m，施工完畢后，在高抽巷內(nèi)穩(wěn)放鉆機(jī)打設(shè)穿層鉆孔，利用穿層鉆孔預(yù)抽切眼煤巷瓦斯。高抽巷設(shè)計(jì)斷面形狀為半圓拱形，凈斷面積8.3m2;巷道凈寬3.0m，墻高1.4米，拱高1.5米，支護(hù)形式為錨桿、錨網(wǎng)支護(hù)。
高抽巷施工過(guò)程中采取物探和鉆探相結(jié)全，編制探測(cè)煤層層位和掘進(jìn)頭前方地質(zhì)構(gòu)造情況的防誤揭煤
措施，同時(shí)地測(cè)科根據(jù)探測(cè)情況繪制出高抽巷距煤層的預(yù)想剖面圖，以便及時(shí)掌握層位，合理調(diào)整穿層鉆孔角度。 利用高抽巷向煤巷施工位置打穿層鉆孔，并利用水力壓裂技術(shù)對(duì)煤層進(jìn)行水力壓裂，增加煤層的透氣性性系數(shù)，提高穿層孔抽放效果，對(duì)施工過(guò)的鉆孔及時(shí)聯(lián)網(wǎng)抽放，做到提前預(yù)抽瓦斯，保證高抽巷超前煤巷100m，從而達(dá)到消突目的后再施工煤巷。
2、穿層層鉆孔預(yù)抽條帶煤層瓦斯技術(shù)設(shè)計(jì)方案
根據(jù)《
煤礦瓦斯抽放規(guī)范》第八章第六節(jié)第四條規(guī)定，預(yù)抽煤層瓦斯的鉆孔量當(dāng)采用穿層孔抽放時(shí)，鉆孔見(jiàn)煤點(diǎn)的間距可參照：容易抽放煤層15～20米，可以抽放煤層10～15米，較難抽放煤層8～10米。我礦的二1煤層透氣性差，介于0.0292 m2/(MPa2.d)～0.0956 m2/(MPa2.d)之間，屬較難抽放煤層，鉆孔見(jiàn)煤點(diǎn)的間距應(yīng)控制在8米以下，同時(shí)，根據(jù)我礦的實(shí)際情況，為切實(shí)起到抽放效果，結(jié)合抽放半徑(1米)，并參照目前平煤十礦、十三礦水力壓裂效果，12190切眼高抽巷穿層抽放鉆孔的見(jiàn)煤間距確定為4米。高抽巷在打設(shè)穿層鉆孔之前先期進(jìn)行水力壓裂，增加抽放半徑，提高煤層透氣性，可有效提高抽放效果。 (1)在12190且眼高抽巷內(nèi)西幫距巷道底板1.3米以下布置鉆孔，沿巷道掘進(jìn)方向每間隔4米布置一組，每組布置7個(gè)，鉆孔與高抽巷掘進(jìn)方向垂直，落底位置控制切眼煤巷左右?guī)透?5m，總控制寬度范圍為34米， (切眼設(shè)計(jì)凈寬4.0米)。7個(gè)鉆孔的俯角及長(zhǎng)度、見(jiàn)煤點(diǎn)、穿煤層長(zhǎng)度根據(jù)不同的落底位置具體計(jì)算設(shè)計(jì)，詳見(jiàn)穿層鉆孔設(shè)計(jì)剖面圖。鉆孔見(jiàn)煤后，穿透全煤層并進(jìn)入煤層底板0.3米。
(2)穿層抽放鉆成交錯(cuò)布置，不得打穿、打重，否則視為無(wú)效;
(3)抽放
鉆孔施工完畢后進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)抽放，必須打一個(gè)聯(lián)一個(gè)，堅(jiān)持抽放的連續(xù)性; 鉆孔布置及設(shè)計(jì)見(jiàn)附表
為了增加煤層的透氣性，增加煤層瓦斯抽放效果，對(duì)高抽巷內(nèi)沒(méi)有施工穿層鉆孔的區(qū)域先實(shí)施穿層孔進(jìn)行水力壓裂，之后再按原設(shè)計(jì)施工穿層鉆孔，并對(duì)穿層鉆孔進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)抽放，從而提高防突效果。
(1)壓裂鉆孔布置方式
12190切眼高抽巷設(shè)計(jì)施工170m，因考慮12190機(jī)巷突出點(diǎn)孔洞， 1號(hào)孔距高抽巷下口132m，2號(hào)孔距高抽巷上口8m，共設(shè)計(jì)施工2個(gè)穿層壓裂孔。詳見(jiàn)鉆孔布置圖。
鉆孔位置在12190切眼高抽巷西幫，中腰線以下施工鉆孔，垂直于巷道上幫，距巷道地板0.4m處，俯角270，采用Ф50mm的鉆桿，配Ф89mm的鉆頭，鉆過(guò)煤層，進(jìn)入底板0.3m。
(2)鉆孔孔深
壓裂對(duì)象為12190切眼煤層段壓裂，鉆孔進(jìn)入煤層段7.0m、進(jìn)入巖石段18.6m，壓裂孔孔深共計(jì)25.9m。壓裂鉆孔落底位置位于12190風(fēng)巷煤巷施工輪廓線以內(nèi)。(見(jiàn)下圖)
(3)壓裂孔封孔深度
本次試驗(yàn)選擇封孔深度為18.6m，要求壓裂管進(jìn)入煤層1m，從煤巖交界面開(kāi)始封孔，巖封孔段長(zhǎng)度為全巖孔段，采用水泥砂漿封孔。
(4)注水泵、管路的選型
選用額定壓力為
20Mpa、額定流量為80L的PRB5A-80/20型煤礦用乳化液泵。為便于操作和控制，注水泵安裝有壓力表、水表及卸壓閥門等附件，水箱容積2m3。壓力表采用YHY60(B)礦用本安型數(shù)字壓力計(jì)。?
?
(5)壓裂泵的設(shè)定位置
壓裂泵放置在12190切眼高抽巷下口外100m處，確定巷道無(wú)積水、支護(hù)形式良好，便于人員操作。
(6)壓裂參數(shù)
采用動(dòng)壓注水，從開(kāi)始注水到水力壓裂措施結(jié)束大約需要4個(gè)小時(shí)左右。起始?jí)毫Τ醪皆O(shè)定為10MPa，每5min升壓2 Mpa，泵壓達(dá)到20 Mpa左右，穩(wěn)定一段時(shí)間后，壓力迅速下降，并持續(xù)加壓時(shí)壓力無(wú)明顯上升，瓦斯?jié)舛让黠@升，此時(shí)即可停泵，關(guān)閉卸壓閥，壓裂程序結(jié)束。
壓裂措施實(shí)施過(guò)程中，由防突
科技術(shù)員連續(xù)記錄注水壓力和流量，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，報(bào)與井下總指揮經(jīng)地面總會(huì)批準(zhǔn)后可適時(shí)調(diào)整壓裂參數(shù)。 壓裂措施實(shí)施過(guò)程中，由防突
科技術(shù)員連續(xù)記錄注水壓力和流量，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，報(bào)與井下總指揮經(jīng)地面總工批準(zhǔn)后可適時(shí)調(diào)整壓裂參數(shù)。 五、區(qū)域瓦斯治理措施防突效果檢驗(yàn)
按照《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第三章第四節(jié)第五十五條規(guī)定，對(duì)穿層孔預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯防突措施進(jìn)行效果檢驗(yàn)時(shí)，在煤巷條帶每間隔30-50m至少布置1個(gè)檢驗(yàn)測(cè)試點(diǎn)，根據(jù)我礦實(shí)際，在12190切眼高抽巷每50m布置一個(gè)檢驗(yàn)測(cè)試點(diǎn)鉆孔，測(cè)試鉆孔的殘存瓦斯壓力。測(cè)試鉆孔具體布孔要求：測(cè)試鉆孔成三花眼形式排列，1號(hào)孔落底于煤巷掘進(jìn)工作面中心，2號(hào)孔落底于煤巷輪廓線上幫13m處，3號(hào)孔落底于煤巷廓線下幫13m處，測(cè)試鉆孔間距50m，交錯(cuò)式布置，全方位測(cè)試。
當(dāng)測(cè)定的殘存煤層瓦斯含量小于0.74MPa時(shí)，說(shuō)明該措施有效，否側(cè)認(rèn)為該措施無(wú)效，或前后100m范圍內(nèi)加密鉆場(chǎng)按設(shè)計(jì)要求施工穿層孔并進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)抽放，直至消除突出危險(xiǎn)。詳見(jiàn)12190切眼高抽巷測(cè)壓鉆孔示意圖
測(cè)壓鉆孔布置平面圖
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1、鉆機(jī)入井前必須經(jīng)過(guò)防爆檢查，確保鉆機(jī)和配套電器設(shè)備完好無(wú)失爆。
2、鉆機(jī)接電應(yīng)經(jīng)機(jī)電科同意，并同施工單位聯(lián)系后，方可進(jìn)行接電。
3、嚴(yán)格接線工藝、接頭及裸露長(zhǎng)度應(yīng)符合規(guī)程規(guī)定，杜絕出現(xiàn)“雞爪子、羊尾巴、明接頭”等失爆現(xiàn)象。 4、電纜吊掛整齊，并使用電纜鉤，開(kāi)關(guān)等電氣設(shè)備要上架。
5、井下作業(yè)時(shí)，不準(zhǔn)帶電檢修和搬遷所用的電氣設(shè)備，設(shè)備包機(jī)到人，杜絕失爆現(xiàn)象。
6、對(duì)電機(jī)、開(kāi)關(guān)等電氣設(shè)備要注意防潮，定期放入干燥劑。
7、定期遙測(cè)電機(jī)開(kāi)關(guān)、電纜絕緣;電氣設(shè)備要定期檢修，確保設(shè)備完好，加強(qiáng)防爆檢查，杜絕電氣失爆。
8、沖塵時(shí)，不得對(duì)著電機(jī)開(kāi)關(guān)、電纜等電氣設(shè)備沖塵。
9、必須安設(shè)風(fēng)電、瓦斯電兩種閉鎖裝置且能保證正常使用。
