精編煤礦工作面井下施工鉆孔設(shè)計新

1、（精編）煤礦工作面井下施工鉆孔設(shè)計新神華寧煤集團(tuán)汝箕溝煤礦534 工作面井下定向瓦斯抽放鉆孔設(shè)計煤炭科學(xué)研究院西安分院神華寧煤集團(tuán)汝箕溝煤礦二 OO 八年八月神華寧煤集團(tuán)汝箕溝煤礦534 工作面井下瓦斯抽放鉆孔設(shè)計設(shè)計：審核：技術(shù)負(fù)責(zé)：項目負(fù)責(zé)：煤炭科學(xué)研究院西安分院神華寧煤集團(tuán)汝箕溝煤礦目錄、/.亠前言 3、礦井概況 4（一）礦井地質(zhì)情況 4（二）礦井瓦斯基本情況 9二、項目區(qū)概況 10（一）項目區(qū)位置 10（二）四鄰采掘及工作面接續(xù)情況 10（三）地質(zhì)構(gòu)造 10（四）項目區(qū)煤層氣（瓦斯）資源量 13（五）抽放方法 1314三、534 工作面井下定向瓦斯抽放鉆孔設(shè)計（一）設(shè)計原則 14（二）

2、抽采半徑的確定 14（三）鉆孔布置 16（四）軌跡設(shè)計 16（五）井身結(jié)構(gòu)設(shè)計 17（六）施工鉆場抽放聯(lián)接 17（七）主要設(shè)備情況 17四、鉆孔施工安全技術(shù)措施 22五、鉆孔工程量統(tǒng)計 23六、施工進(jìn)度計劃安排 23七、費用概算 25（一）費用明細(xì)表 25（二 ）測算說明 27、八 、-前言汝箕溝煤礦位于賀蘭山煤田汝箕溝勘探區(qū)最南端，是寧煤集團(tuán)所屬 的大中型骨干企業(yè)之一。 所產(chǎn)煤炭為享譽國內(nèi)外的太西煤 （優(yōu)質(zhì)無煙煤）， 2007 年礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為 0.9Mt/a 。根據(jù)礦井地質(zhì)構(gòu)造特點，汝箕溝煤礦向斜有利于瓦斯富集，瓦斯賦 存量較大，二 2 煤、三煤工作面回采期間絕對瓦斯涌出量最高達(dá) 59

3、.47m 3/min ，相對瓦斯涌出量最高達(dá) 15.79m 3/t ，如果不進(jìn)行預(yù)抽， 僅靠礦井通風(fēng)方法無法解決礦井瓦斯問題。汝箕溝煤礦近年來瓦斯事故時有發(fā)生， 2001 年 6 月和 2003 年 3 月在上五采區(qū)二 2 煤、三煤掘進(jìn)工作面分別發(fā)生了瓦斯突出事故， 多年來 礦井還發(fā)生了井下瓦斯窒息、 瓦斯燃燒等事故， 礦井瓦斯已嚴(yán)重影響到礦 井的安全生產(chǎn)。近年來，隨著礦井采掘活動的延伸，地應(yīng)力、瓦斯壓力增大，煤層 瓦斯含量增高， 瓦斯（包括瓦斯涌出與突出） 、火等自然災(zāi)害越來越嚴(yán)重。 而井下常規(guī)鉆機(jī)能力偏小， 施工鉆孔長度短、 孔徑小，同時井下施工空間 受限，井下常規(guī)鉆孔只有在巷道形成后方能

4、進(jìn)行施工 （尤其是下山采區(qū)技 改方案中瓦斯抽采方式以順層鉆孔為主） ，預(yù)抽期較短，由此造成礦井瓦 斯抽采不能滿足礦井生產(chǎn)接續(xù)需要， 礦井掘、抽、采比例嚴(yán)重失調(diào)，以目 前的抽放工藝， 不利于礦井?dāng)U大生產(chǎn)規(guī)模的長遠(yuǎn)規(guī)劃要求。 因此，瓦斯問 題仍然是制約汝箕溝礦高效、安全生產(chǎn)的根本問題。為解決上述問題，神華寧煤集團(tuán)經(jīng)過多方調(diào)研和考察采購了煤炭科 學(xué)研究院西安分院研制和生產(chǎn)的 ZDY6000LD 型井下定向鉆機(jī)，該鉆機(jī) 具有施工中長距離（ 1000 米以內(nèi)）定向鉆孔、多分支孔、探頂（底）孔 和探明地質(zhì)構(gòu)造、采空區(qū)、積水區(qū)段等先進(jìn)功能。該鉆機(jī) 2008 年 8 月 15 日到貨后先施工汝箕溝礦 534

5、工作面的井下定向鉆孔， 以實現(xiàn)本工作 面超前本煤層瓦斯預(yù)抽， 增大瓦斯抽放量， 從源頭上治理瓦斯， 確保安全 生產(chǎn)。一、礦井概況（一）礦井地質(zhì)情況1、礦井基本情況汝箕溝煤礦位于賀蘭山北段，地理坐標(biāo)為東徑 106 07 / ,北緯9。 04 距自治區(qū)首府銀川市98km，距石嘴山市38km，距西大灘火車站 48km ，距平羅縣 60km ，交通便利。礦井與相鄰的大峰露天礦、白芨溝煤礦同屬于賀蘭山煤田汝箕溝勘 探區(qū)井田南北走向 3.1km ，東西傾斜寬 2.43km ，井田面積 7.53km 2 礦井地形山巒起伏，溝谷縱橫，懸崖陡壁，地勢險峻全區(qū)南高北低，南 部大嶺子最高標(biāo)高 +2452m ，北部白

6、芨溝溝床最低標(biāo)高 +1720m ，井田 呈小型盆地構(gòu)造， 井田主體構(gòu)造為閉合式向斜構(gòu)造， 主要褶皺為汝箕溝向 斜，褶皺多，斷層少，煤層節(jié)理裂隙較發(fā)育煤層露頭均露出地表，地表 僅在山房及山脊處存有少量風(fēng)化坡積土層外，大部分地表風(fēng)化基巖出露 井田內(nèi)巖層裸露良好，溝壑縱橫“V”型溝谷發(fā)育切割高差達(dá)150m左右，地形最高標(biāo)高 +2451m ，最低標(biāo)高 +1919m 截至 2005 年底，礦井保有地質(zhì)儲量 10367.9 萬噸，剩余可采儲量7516.7 萬噸。礦井剩余可采儲量按生產(chǎn)能力 180 萬噸/ 年計算（儲量備 用系數(shù) 1.4 ），服務(wù)年限為 29.8 年。礦區(qū)屬于高山大陸性氣候，氣候干燥，雨量稀

7、少，年平均降水量166.4mm，年最高氣溫35 C,最低氣溫23.5。C,最大凍土帶深1.2m , 最大風(fēng)力 10 級，地震烈度 7 度。2 、地層井田地層出露良好, 自下而上有三疊系上統(tǒng)延長組, 侏羅系中統(tǒng)延安組, 侏羅系中統(tǒng)直羅組,上覆為第四系沖積、洪積層,具體描述如下 （見附圖 1-1 地層綜合柱狀圖）：第四系沖積、洪積層：由砂礫及角礫,砂質(zhì)風(fēng)積土構(gòu)成,位于溝谷和山 腳邊坡地帶,與下覆地層呈不整合接觸侏羅系中統(tǒng)直羅組：以灰白、黃綠粗砂巖為主,并夾有細(xì)礫石,巨礫砂 巖透鏡體以及細(xì)砂巖, 粉砂巖薄層, 出露厚度 190m ,與下覆地層呈整合 接觸侏羅系中統(tǒng)延安組： 為本區(qū)主要含煤地層, 上部

8、灰白色石英厚層粗砂巖, 夾主要煤層及粉砂巖, 下部為灰白色石英粗砂巖和粉砂巖互層夾中厚及薄 煤層,底部為粉砂巖與下覆地層分界,平均厚度 265.59m ,與下覆地層 呈平行不整合接觸三疊系上統(tǒng)延長組：黃綠色巨厚層粗、中粒砂巖、粉砂巖及泥巖,上部 泥巖中夾薄煤層及煤線3 、地質(zhì)構(gòu)造汝箕溝井田地質(zhì)構(gòu)造簡單，盆狀向斜軸走向北 50東，西翼地層略 陡，上部傾角達(dá) 25左右；東翼則平緩， 傾角在 10以上。落差在 4-10m 的 F16 斷層為井田內(nèi)最大斷層，其余均為走向短，落差小的斷層，而且位 于煤層露頭邊緣，對開采無影響。褶皺：汝箕溝向斜在本井田為一北 50 東方向的近似對稱向斜（西 翼略陡于東翼，

9、 由于受地形切割致使西翼翼部略大于東翼翼部） 至南部翹 起傾向北東而閉合。斷層：汝箕溝井田有四條小斷層，多系與次級褶皺同時產(chǎn)生的正斷層，除Fi6正斷層破壞性較大外，其它影響甚小。Fi6斷層延伸長度1900m , 地面所見一般落差 10m 左右。斷層特點：斷距中間大兩頭小，向SE逐漸尖滅，在二i和二2煤中 分兩次段落，且中間破碎帶較寬，最大寬度 40 余米。根據(jù)生產(chǎn)巷道揭露 最大落差二i煤為6.60m，二2煤14.0m，三煤9.0m。斷層產(chǎn)狀走向120 130。，傾向SW，傾角5070。整個采區(qū)為向斜構(gòu)造，向斜兩翼傾角0 15 。，南翼稍緩。4、水文地質(zhì)（1 ）含水層： 本井田含水巖層劃分為：沖

10、積洪積層；第二含水層（第二層煤頂板 至侏羅系中統(tǒng)直羅組底界） ；第三含水層（侏羅系下統(tǒng)延安組第二層煤底 板隔水層至底界）。其中：沖積洪積層： 分布不廣， 僅在汝箕溝河床及河床階地有所沉積， 巖性 為砂礫及角礫等。 汝箕溝河床中有少量潛水， 潛水系降水及上游基巖裂隙水補(bǔ)給，水量微小第二含水層： 灰白色石英質(zhì)粗、 中、細(xì)粒砂巖互層夾煤， 厚度 64.5m ， 在向斜中心補(bǔ)2孔進(jìn)行水文地質(zhì)試驗，單位涌水量 q = 0.0023升/秒米, 穩(wěn)定水位標(biāo)高1977.53m，滲透系數(shù)K= 0.0000828米/晝夜。含水性屬 于微小巖層。第三含水層： 灰白色不同粒度的石英質(zhì)砂巖， 膠結(jié)較致密， 夾可采煤層，

11、總厚57.6m (121孑L),單位涌水量q = 0.000151 升/秒米，滲透系 數(shù)K = 0.0000551米/晝夜，充水性微弱。(2)小窯及老空水：小窯、老空主要受降雨補(bǔ)給， 其次原古拉本煤礦個別小井采用水力運 煤，故小窯、老空區(qū)有一定積水，由于煤層含水系數(shù)小，隨時間推移，部 分積水將滲入煤層。5、煤層賦存井田主要煤層特征如下：第一層煤：上距直羅組底部砂巖86.11m ,分布于刈勘探線以北和以南的 向斜東翼部分，平均有益厚度 0.37m ，屬于不可采煤層，僅 3 號孔以西 上五采區(qū)局部可采。第二1層煤：上距第一層煤5.28m，為穩(wěn)定厚煤層，一般為單一結(jié)構(gòu)，此 煤層全井田已基本采空，平均

12、有益厚度 5.74m ，傾角 815。第二2層煤：上距第二1層煤30.10m ,為穩(wěn)定厚煤層，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以G2、G3夾矸層位較穩(wěn)定，且 G3夾矸厚度0.92 8.20m，平均2.78m。煤層 平均有益厚度 12.63m ，傾角 815。第三層煤：上距第二2層煤26.90m ,屬于較穩(wěn)定的中厚煤層，結(jié)構(gòu)復(fù)雜,厚度及結(jié)構(gòu)變化大，含主要夾矸一層于煤層中部，巖性為砂質(zhì)泥巖-粉砂巖與煤線互層，煤層平均厚度 2.92m，傾角8 - 15。各煤層變化情況見表1-1表1-1各煤層變化情況表煤層有益真厚m結(jié)構(gòu)情況距上層間距穩(wěn)定程度頂板巖性底板巖性-一-0 5.100.37結(jié)構(gòu)簡單不穩(wěn)定，不可米粉砂巖粉砂巖二 1

13、2.05 12.135.74結(jié)構(gòu)簡單1.80 13.55.28穩(wěn)定，可采粉砂巖至細(xì)砂巖粉砂巖至砂質(zhì)泥巖二 26.53 20.38結(jié)構(gòu)較復(fù)雜含0.32 60.44穩(wěn)定，可采XIII線以北多為粉砂巖12.63主要夾矸兩層30.10中、粗砂巖，以三0.45 6.242.92結(jié)構(gòu)較復(fù)雜含主要夾矸一層12.90 43.426.9較穩(wěn)定，可采粉砂巖粉砂巖至砂質(zhì)泥巖表1-2煤樣吸附瓦斯試驗與工業(yè)分析編號采樣地點煤層吸附常數(shù)灰分A ad(%)水分Mad(%)發(fā) w%) 揮份(0真密度(t/m 3)假比重(t/m 3)孔隙率(%)滲透率a(m 3/t)b(Mpa)132211 集運 9-10 -三41.230.

14、63125.171.0411.061.791.616.240.06723229集運16-21 -三40.230.59339.591.3417.541.801.5210.236、煤質(zhì)汝箕溝煤礦井田煤質(zhì)優(yōu)良，不僅國內(nèi)早已聞名，而且國際市場上 也久負(fù)盛名，頗具競爭力。各層煤質(zhì)單一，均屬低灰、特低硫、低磷、高發(fā)熱量優(yōu)質(zhì)無煙煤。 其含碳量在93% 96%之間，揮發(fā)分在6%以下，原煤灰分由南向北、 由淺入深逐漸增高，其灰分在 6.86%12.67%之間。原煤含硫在0.18%0.33%之間，屬特低硫分煤。原煤含磷一般低于0.02%，屬低磷煤。煤的變質(zhì)程度依據(jù)煤的凝膠化基質(zhì)的顏色和反光率的對比結(jié)果， 是由北向

15、南、由淺入深逐漸增高。煤的可磨性系數(shù)為4953。原煤發(fā)熱量為32.5135.97MJ/kg。原煤工業(yè)分析列于表1-3。表1-3原煤工業(yè)分析表煤層灰分Ag(%)硫分發(fā)熱量揮發(fā)分二 17.11Sg2c(%)Qg8MJ/kg)Vr3%):二 28.970.1832.525.25三8.340.2532.515.07四6.860.2535.974.78五9.640.3332.615.24七12.674.97機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，由南向北、由淺入深有所下降。機(jī)械強(qiáng)度25mm級的含量為6486%,熱穩(wěn)定性（850 C） 13mm級的含量為8095%。（二）礦井瓦斯基本情況1、礦井煤層氣（瓦斯）資源量汝箕溝煤礦

16、瓦斯資源豐富，賦存量大，屬煤與瓦斯突出礦井，礦井地質(zhì)構(gòu)造汝箕溝煤礦向斜有利于瓦斯的富集，井田內(nèi)的煤種屬變質(zhì)程度較 高的優(yōu)質(zhì)無煙煤。煤層賦存穩(wěn)定，煤的風(fēng)化、氧化帶二 2煤僅為20m， 三煤僅為17m，隨著礦井逐步向深部開采，造成瓦斯涌出量越來越大。2002年經(jīng)中國礦業(yè)大學(xué)在上三采區(qū) 3227工作面測定礦井各煤層瓦 斯基本量數(shù)為：二2煤原始瓦斯11.062m 3/t、三層煤原始瓦斯含量為 13.326m 3/t ;二2煤原始瓦斯壓力為 0.9MPa、三煤原始瓦斯壓力為 0.7MPa，礦井主抽煤層為二2煤、三煤。2、瓦斯抽采現(xiàn)狀汝箕溝煤礦自1998年建立地面永久抽放系統(tǒng)后，經(jīng) 2004年和2006年

17、 改造，現(xiàn)有 2BEC 67型水環(huán)式真空泵3臺，最大額定抽放能力317m 3/min ; 2BEF 50水環(huán)式真空泵2臺，2BEC 42水環(huán)式真空泵1 臺，最大額定抽放能力 185m 3/min ;配備 BJW44YJ型、ZWY85/110 型移動抽放泵各2臺，最大額定抽放能力110m 3/min ;敷設(shè)抽放管路 20562m。目前，礦井瓦斯抽采方式主要采用在煤層底板集中巷中施工穿 層鉆孔進(jìn)行預(yù)抽、采空抽放和工作面上下順槽施工順層鉆孔抽放，近5年井下抽放鉆孔進(jìn)尺及抽放瓦斯量見表1-4。表1-4近5年井下抽放鉆孔進(jìn)尺及抽放瓦斯量年度瓦斯抽放鉆孔進(jìn)尺m瓦斯抽放量萬m3礦井抽放率%備注2002 年4

18、9250.5919.634.02003 年60769.41240.037.22004 年78048.01602.340.02005 年42222.82029.047.02006 年84305.02911.249.02007 年3938.8二、項目區(qū)概況（一）項目區(qū)位置項目區(qū)534工作面位于334工作面與大嶺平峒延伸巷之間，并與大 嶺平峒處在同一水平，與334工作面機(jī)巷相距67m，與大嶺平峒延伸巷 相距30m。534工作面走向長955m，傾向長190m。（二）四鄰采掘及工作面接續(xù)情況534工作面西鄰334工作面采空區(qū)，東鄰大嶺平峒延伸巷，工作面 南部是井田邊界，北部鄰334工作面下段運輸聯(lián)巷。在

19、2008年下半年至2010年采掘接續(xù)計劃中，534工作面未列入開 采計劃中，預(yù)計2010年以后開采。（三）地質(zhì)構(gòu)造534工作面開采的三層煤為中厚煤層，煤層平均厚度為2.3m，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，從已經(jīng)揭露的工作面探巷和周邊巷道剖面情況得知， 工作面中部沿傾向方向有一褶皺和一個斷層，且此處恰逢汝箕溝向 斜軸部西翼。褶皺：在工作面中部沿傾向方向有一褶皺， 褶皺向斜軸部距534 工作面設(shè)計運順73m，距工作面設(shè)計回順117m ;工作面中部處在 汝箕溝向斜軸西翼。斷層：根據(jù)已經(jīng)揭露的工作面探巷情況，推斷在 534工作面，距設(shè)計運順105m處有一個沿走向方向的斷層（見探巷剖面圖）本工作面煤層距底0.3m有一厚

20、0.15m的黑色炭質(zhì)泥巖，遇水變軟，所以由于工作面中部的地質(zhì)條件及地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜和有嚴(yán)重的 破碎帶，導(dǎo)致鉆探施工難度很大。影響鉆機(jī)施工的其它地質(zhì)情況見下表:表2-1影響鉆機(jī)施工其它地質(zhì)情況表裂隙發(fā)育情況較發(fā)育頂?shù)装迕Q巖石名稱厚度巖性特征煤的硬度f系3老頂粉砂巖細(xì)砂巖8m灰黑色粉砂巖-細(xì)砂巖。直接頂粉砂巖砂質(zhì)泥巖）13. 50灰黑色砂質(zhì)泥巖，局部相變?yōu)榛液谏凵皫r直接底粉砂巖3.25灰黑色粉砂巖，局部相變?yōu)榛液谏百|(zhì)泥巖圖2-1三層煤柱狀圖（四）項目區(qū)煤層氣（瓦斯）資源量項目區(qū)534工作面走向長955m，傾向長190m，項目區(qū)煤層 氣資源量計算如下：1、基礎(chǔ)參數(shù)情況煤層瓦斯壓力：0.7MPa。噸

21、煤瓦斯含量（X）： 13.326m 3/t。L-工作面走向長度L=955m S-工作面傾斜長度 S=190m r 煤的容量 r=1.41t/m3 H- 煤層厚度 H=2.3m2、計算方法瓦斯儲量按下式計算： W = AX X, A=L x sx HX r。式中： A-534 工作面三層煤煤炭儲量， W-534 工作面三層煤 瓦斯儲量代入上述基礎(chǔ)參數(shù)得：A = 955 X190 X2.3 X 14仁58.84 萬 tW = 58.84 X13.326=784.16 萬 m3（五）抽放方法項目區(qū)采用本煤層瓦斯充分預(yù)抽的方法， 534 工作面目前還沒 有掘進(jìn)出回運順巷道，要想使抽放鉆孔有充分的預(yù)抽期

22、，就必須在 回采巷道施工前，對工作面進(jìn)行預(yù)抽。 534 工作面下鄰大嶺平峒延 伸巷且延伸巷就布置在煤層中，使用 ZDY6000LD 鉆機(jī)在大嶺平峒 延伸巷內(nèi)直接鉆進(jìn)至 534 工作面，在工作面內(nèi)沿傾向方向均勻地布 置鉆孔，以達(dá)到本煤層充分預(yù)抽。三、534 工作面井下定向瓦斯抽放鉆孔設(shè)計（一）設(shè)計原則1 、解決項目區(qū)瓦斯治理問題，確保煤礦安全開采。2、發(fā)揮 ZDY6000LD 型鉆機(jī)定向優(yōu)勢，在中厚煤層（項目區(qū)平 均煤厚 2.3m ）中精確定位，確保鉆孔軌跡沿煤層走向，達(dá)到最佳抽放效果。3、選擇合理的軌跡設(shè)計，達(dá)到最佳抽放效果。4、根據(jù)計算和汝箕溝煤礦多年抽放經(jīng)驗選取合理抽放半徑， 到科學(xué)地設(shè)計

23、鉆孔間距。5、新鉆機(jī)ZDY6000LD首次試鉆，本著先易后難的原則， 取一次試鉆圓滿成功。(二)抽采半徑的確定1、理論計算鉆孔施工設(shè)計的瓦斯抽采影響半徑按滲流理論的方法進(jìn)行計rInaP / 2 2、a 1 2問式中p 匚(P0 P1)2P于7?嚴(yán)r處的瓦斯壓力，P0 煤層的原始瓦斯壓力，Mpa ；pi 鉆孔內(nèi)混合氣體的壓力，Mpa ；pa標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，Mpa ；a煤層吸附瓦斯的最大值，m3/t ；b煤吸附瓦斯常量；r煤的質(zhì)量密度,t/m 3 ；R0 鉆孔抽采的影響半徑,mm ;c煤值指標(biāo)，c = 1 - Ad - Mad ;做以爭Mpa ;Ad 煤的灰份；Mad 煤的水份；入一煤層的透氣性系數(shù)；

24、t 鉆孔的抽放時間， min ；n 單位體積煤中所含游離瓦斯體積或為煤體孔隙率。根據(jù)鉆孔周圍的瓦斯壓力分布規(guī)律，當(dāng)r趨近于R0時，p趨近于 p0 即當(dāng) r 趨近于 R0 時趨近于 0，將鉆孔預(yù)抽放時間帶入上述公 式，就可以求得 R0 的值，從而可以確定鉆孔間合理的布孔間距。汝箕溝煤礦三層煤的具體參數(shù)如下：po = 0.7Mpa、p = 0.7Mpa、pi = 0.7Mpa、pa = O.IMpa、a =40.23、b = 0.597、r = 1.41、c = 0.59、Ad = 39.59 %、Mad = 1.34 %、 入=0.067、n = 10.23 %、t = 525600min。代入

25、計算，得出鉆孔瓦斯抽采半徑為 10.15m 。2、抽采經(jīng)驗 由于汝箕溝煤礦瓦斯含量大，難治理，根據(jù)煤礦多年的抽采經(jīng) 驗，適當(dāng)縮小抽采半徑，以保證瓦斯抽放充分，確保開采安全。3 、抽采半徑的確定根據(jù)上述理論計算和汝箕溝煤礦多年抽放經(jīng)驗 534 工作面瓦斯 抽采鉆孔設(shè)計抽采半徑為 7.5m 。（三）鉆孔布置由于在 534 工作面探巷附近已經(jīng)查明地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，分布有一個褶皺和一個斷層，且此處恰逢汝箕溝向斜軸部西翼，因此，工作面中部的地質(zhì)情況非常復(fù)雜并且有很嚴(yán)重的破碎帶，非常不利 于鉆孔施工，綜上考慮，避開地質(zhì)構(gòu)造帶，把項目區(qū)分成兩段，在 中部向工作面兩端布置井下定向鉆孔，定向鉆孔布置覆蓋工作面設(shè)

26、 計運順向西151m,避開了斷層和斷層破碎帶（在斷層以西工作面范 圍內(nèi)，可以在回順掘進(jìn)后，在回順內(nèi)打瓦斯抽放直孔，解決瓦斯治 理問題）。在大嶺平峒延伸巷的探巷附近布置兩個長6m、寬6m、高3m鉆場，根據(jù)取得的抽放半徑，在534工作面南段1號鉆場均布置12個主孔，5個分支孔，主孔的編號依次為 1#、2#、3#、4#、 5#、6#、7、8#、9#、10#、11#、12#，工作面北段2號鉆場均布置 8個主孔，7個分支孔，主孔的編號依次為1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#。為保證534工作面設(shè)計運順掘進(jìn)時的安全生產(chǎn)，南、 北段的1#鉆孔都布置在534工作面設(shè)計運順中部，鉆孔設(shè)計終孔間 距均

27、為15m，沿工作面傾斜方向布置，每個鉆孔沿走向設(shè)計為 300-540m。項目區(qū)鉆孔總進(jìn)尺為 9408m （鉆孔布置見汝箕溝煤礦 534工作面井下定向瓦斯抽放鉆孔布置圖）。（四）軌跡設(shè)計項目區(qū)布置鉆孔的軌跡在平面上沿煤層走向延伸，沿煤層傾向 布置在工作面內(nèi)（見汝箕溝煤礦 534工作面井下定向瓦斯抽放鉆孔 布置圖）。在三維空間中，軌跡設(shè)計是根據(jù)已經(jīng)揭露的 334工作面運 順剖面、334工作面下段運輸聯(lián)巷、大嶺平峒延伸巷剖面和探巷剖 面及其斷面，分析煤層產(chǎn)狀變化情況，以及相關(guān)的測點坐標(biāo)，先計算出鉆孔軌跡中每個控制點和鉆孔靶點的X、Y 值和軌跡方位， 根據(jù)拐點和靶點附近的巷道測點的參數(shù)計算出 Z 值和

28、鉆孔軌跡傾角，再 根據(jù)每個控制點和靶點的值，運用插值計算方法，設(shè)計中間點的各 參數(shù)值。這種設(shè)計計算方法，充分考慮到了煤層的各種變化情況， 依據(jù)煤層的實際變化情況設(shè)計鉆孔軌跡，這就在設(shè)計上最大程度的 保證了鉆孔軌跡是在煤層中延伸（鉆孔的設(shè)計參數(shù)見附表） 。（五）井身結(jié)構(gòu)設(shè)計1、第一次開鉆：采用 96mmPDC 鉆頭鉆至10米，退鉆換153mmPDC 擴(kuò)孔鉆頭擴(kuò)至5米退鉆，下入5米長的 133mm 護(hù) 孔管，用聚氨酯固井。2、第二次開鉆：米用 96mmPDC 鉆頭+孔底馬達(dá)+下無磁鉆 桿+隨鉆測量儀器+上磁鉆桿+73mm 通纜鉆桿鉆具組合，開始正 常定向鉆進(jìn)。3、正常定向鉆進(jìn)時，每施工 6 米對孔

29、底進(jìn)行一次參數(shù)測定，根 據(jù)測定的參數(shù)和已掌握的現(xiàn)場實際地質(zhì)情況，調(diào)整鉆進(jìn)方向，力求 鉆孔按照設(shè)計軌跡和要求鉆進(jìn)。（六）施工鉆場抽放聯(lián)接鉆孔開始正常施工時 ,必須在氣水分離器上口連接鋼絲膠管,在鋼絲膠管上安裝一個閥門控制抽放負(fù)壓，根據(jù)鉆孔瓦斯涌出量大小 調(diào)節(jié)閥門，實行邊施工邊抽放 ,杜絕瓦斯噴孔事故的發(fā)生。（七）主要設(shè)備情況本項目的主要設(shè)備為 ZDY-6000LD（A）井下定向鉆機(jī)，它主要包 括鉆機(jī)系統(tǒng)、鉆具組合和隨鉆定向系統(tǒng)，具體如下：1 .鉆機(jī)系統(tǒng)施工所用鉆機(jī)采用西安煤炭科學(xué)研究院鉆探研究所研制生產(chǎn)的ZDY-6000LD（A）履帶式全液壓鉆機(jī)。該鉆機(jī)具有搬遷方便、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍寬、扭矩大、結(jié)構(gòu)

30、合理、技術(shù)性能先進(jìn)、工藝適應(yīng)性強(qiáng)、操 作省力、安全可靠等優(yōu)點。主要用于煤礦井下地質(zhì)勘探孔、抽放瓦 斯孔、注水孔等。其主要技術(shù)參數(shù)見表 1。表1ZD Y-6000LD（A）型鉆機(jī)主要技術(shù)參數(shù)一覽表鉆孔傾角（）-10 -20 鉆機(jī)質(zhì)量（kg）7000回轉(zhuǎn)速度（rpm ）50 190最大回轉(zhuǎn)扭矩（Nm ）6000 1600主軸額定制動轉(zhuǎn)矩（Nm ）650給進(jìn)能力（kN ）190起拔能力（kN ）190行走速度（m/s ）0-2.5給進(jìn)/起拔行程（mm ）1000最大爬坡能力（）20電機(jī)功率（kW）90運輸狀態(tài)外行尺寸(mm )3500 X2200 X18002 .鉆具組合(1) 鉆桿鉆具組合有兩種鉆

31、桿：第一種是73mm中心通纜鉆桿。該鉆桿具有以下特點：a. 鉆桿接頭采用內(nèi)加厚方式局部增加壁厚，通過摩擦焊與鉆桿相連，鉆桿外徑為 73mm，內(nèi)徑為59mm，而兩端接頭的內(nèi)徑為 55mm，這樣增加了鉆桿易損部位的強(qiáng)度而又不浪費材料。b. 在測量鉆孔軌跡的過程中，有纜鉆桿與YHE1-35礦用有線隨鉆測斜儀配合使用能夠?qū)崿F(xiàn)孔底鉆孔參數(shù)的即時隨鉆測量。c. 該鉆桿剛性好、抗彎扭能力強(qiáng)，該鉆桿設(shè)計強(qiáng)度既可滿足孔底 馬達(dá)鉆進(jìn)要求又可滿足孔口動力回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)要求。第二種是73mm 無磁鉆桿，材料選用無磁性的鈹銅。主要用 于鉆孔測斜時放置測量儀器，以避免普通鋼性鉆桿對測量方位角造 成的干擾，保證測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。(2

32、) 螺桿馬達(dá)螺桿鉆具主要由旁通閥、螺桿馬達(dá)(定子、轉(zhuǎn)子)總成、萬向 軸總成、傳動軸總成四大部分組成如圖3所示。圖3螺桿鉆具的結(jié)構(gòu)特征示意圖1 旁通閥總成；2 螺桿馬達(dá)總成；3 萬向軸總成；4 傳動軸總成；5 鋼管；6 橡膠襯套；7 轉(zhuǎn)子 采用螺桿馬達(dá)進(jìn)行鉆進(jìn)時 ,不需要鉆桿旋轉(zhuǎn)，泥漿泵輸出的沖洗液經(jīng)旁通閥進(jìn)入螺桿馬達(dá)，在馬達(dá)的進(jìn)出口形成一定壓差，推動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，通過萬向軸和傳動軸將轉(zhuǎn)速和扭矩傳遞給鉆頭，從 而達(dá)到碎巖的目的。這樣減少了鉆桿與孔壁的摩擦阻力，因而在較 小動力損失的情況下就能達(dá)到較大的鉆進(jìn)能力。（3）鉆頭第一種是96mm 平底燒結(jié)胎體式金剛石復(fù)合片鉆頭，該鉆頭利用粉末冶金原理燒

33、結(jié)而成，其耐磨性較強(qiáng)，鉆頭保徑效果好，碎 巖能力強(qiáng)、通水排渣流暢。試驗中該鉆頭配合螺桿鉆具鉆進(jìn)取得了 很好的效果，如圖 4（ 1）所示。第二種是113mm 四翼刮刀金剛石復(fù)合片鉆頭。該鉆頭共有16 個復(fù)合片均勻分布在鉆頭的四個翼片上，每個翼片上的四個復(fù)合 片呈階梯狀布置。這種鉆頭通孔大、排粉流暢，在軟巖或煤層中鉆 進(jìn)具有高效長壽命的特點，同時鉆頭的四翼結(jié)構(gòu)設(shè)計，發(fā)生卡埋鉆 時，有利于鉆頭順利提離孔底，以避免鉆桿拔斷事故。試驗中主要 利用此鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔，如圖 4（2）所示。第三種是94mm/153mm 擴(kuò)孔鉆頭，由于試驗區(qū)煤層瓦斯大，瓦斯噴孔嚴(yán)重，所以在鉆進(jìn)過程中必須安裝封孔裝置，以便鉆 進(jìn)的同

34、時進(jìn)行抽放瓦斯，此鉆頭主要用于在開孔時擴(kuò)孔，以便安裝 孔口裝置，如圖 4（3）所示。(1) 96mm 胎體式金剛 石復(fù)合片鉆頭(2) 113mm 四翼刮刀 金剛石復(fù)合片鉆頭(3) O94mm/153mm 擴(kuò)孔鉆頭圖4實驗用鉆頭實物圖(4) YHD1-1000 隨鉆測量系統(tǒng)YHD1-1000 型隨鉆測量系統(tǒng)主要用于近水平定向鉆孔施工過 程中的隨鉆監(jiān)測，可隨鉆測量鉆孔傾角、方位、工具面等主要參數(shù)， 同時可實現(xiàn)鉆孔參數(shù)、軌跡的即時孔口顯示，便于施鉆人員隨時了 解鉆孔施工情況，并及時調(diào)整工具面方向和工藝參數(shù)，使鉆孔盡可 能的按照設(shè)計的軌跡延伸。四、鉆孔施工安全技術(shù)措施1、人員必須認(rèn)真學(xué)習(xí)煤礦安全規(guī)程、

35、操作規(guī)程和本抽放 設(shè)計。2、人員必須按照設(shè)計參數(shù)進(jìn)行施工，方位、傾角誤差土3、10m 范圍內(nèi)必須保持清潔，巷道無片幫冒頂現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)不 安全預(yù)兆必須及時維修。4、必須安裝平穩(wěn)、牢固，鉆進(jìn)過程中鉆機(jī)后方嚴(yán)禁站人，以免30發(fā)生意外5、施工高仰角鉆孔過程中，裝卸鉆桿時，必須將夾持器卡牢， 以防鉆桿下滑傷人；6、所有電器設(shè)備必須完好，班班有專人檢查，嚴(yán)禁失爆及失爆 作業(yè)。7、過程中，如發(fā)生鉆孔噴氣、噴水、噴煤等異常現(xiàn)象時，必須 立即停電、撤人，不準(zhǔn)提鉆，并立即向調(diào)度室和隊領(lǐng)導(dǎo)匯報。8、施工時，作業(yè)人員必須集中精力，配合得當(dāng)，由跟班干部統(tǒng) 一指揮。9 、所有施工人員必須認(rèn)真學(xué)習(xí) ZDY6000LD 型井下

36、定向抽放 鉆機(jī)操作規(guī)程 。10 、鉆孔過斷層時，根據(jù)第一個鉆孔探測到的斷層情況，及時 調(diào)整鉆孔軌跡。11 、如果施工過程中鉆遇底板炭質(zhì)泥巖，立即停鉆后撤，根據(jù) 鉆孔方位、傾角調(diào)整工具面，使鉆孔軌跡沿煤層延伸。12 、過褶皺時，根據(jù)鉆機(jī)施工能力，適當(dāng)穿巖層。13 、鉆機(jī)施工必須制定專門的安全技術(shù)措施。五、鉆孔工程量統(tǒng)計汝箕溝煤礦534工作面瓦斯鉆抽放鉆孔進(jìn)尺量統(tǒng)計表1號鉆場2號鉆場孔號孔深(m)孔深 *1.15(m)孔號孔深(m)孔深 *1.15(m)1420.0483.0孔號孔深(m)孔深 *1.15(m)2420.0483.01420.0483.03420.0483.02438.0503.7

37、4420.0483.03462.0531.35438.0503.74486.0558.96456.0524.45516.0593.46 - 1378.0434.76540.06217456.0524.46 - 1468.0538.28468.0538.27516.0593.48 - 1414.0476.18498.0572.78 - 2408.0469.28 - 1414.0476.18 - 3420.0483.08 - 2378.0434.78 - 4408.0469.28 - 3336.0386.4合計(m)6354.9合計(m)6637.8總鉆孔進(jìn)尺(m)12992.7六、施工進(jìn)度計劃安

38、排根據(jù)項目區(qū)中部的地質(zhì)構(gòu)造情況，依據(jù)工作面開切眼方向，先施工1號鉆場1#至12#孔，有利于瓦斯充分抽放，計劃工期為 106 天；再施工2號鉆場1#至9#孔，計劃工期為111天。項目區(qū)計劃工 期為217天，井下定向瓦斯抽放鉆孔施工進(jìn)度計劃安排如下：2008 年8月2008 年9月2008 年10月2008 年11月2008 年12月2009 年1月2009 年2月2009 年3月2009 年4月534工作面南段1號鉆場試生產(chǎn)試生產(chǎn)1#至8 - 4#孔534工作面北段2號鉆場試生產(chǎn)試生產(chǎn)1#至8 - 4#孔1、由于鉆場準(zhǔn)備由礦方負(fù)責(zé)，因此本施工進(jìn)度計劃表的時間安排不包括鉆場準(zhǔn)備。備2、由于設(shè)備為新

39、采購設(shè)備，投入使用時設(shè)備存在安裝、調(diào)試、磨合及試運轉(zhuǎn)階段，人員存在注培訓(xùn)和上機(jī)熟悉階段,因此8月份、9月份不安排工程量。3、總工程量為12992.7米，計劃每月工程量為1800米，計劃用7個半月完成。七、費用概算（一）費用明細(xì)表1#鉆場鉆孔概算附表1序號項目單位工程量單價（元）金額（萬元）備注-一一鉆井工程費456.6311#孔米483.00623.1930.1022#孔米483.00623.1930.1033#孔米483.00623.1930.1044#孔米483.00623.1930.1055#孔米503.70650.9832.7966#孔米524.40678.1135.5676 - 1#

40、 孔米434.70715.6731.1187#孔米524.40678.1135.5698#孔米538.20695.0937.41108 - 1# 孔米476.10756.9836.04118 2# 孔米469.20790.9237.11128 3# 孔米483.00825.6739.88138 4# 孔米469.20849.9639.8813鉆井技術(shù)工作費%445.743310.89按復(fù)雜程度取費固井費17.61固井材料費口820001.6包括聚氨酯、速凝劑、高強(qiáng)度2固井工程費口82000016二測井費13.951測井實物費占八、1059108.0011.44煤層每6米測一個點2測井技術(shù)工作費

41、%11.4422.002.52四設(shè)備拆卸、安裝費處135000.003.50五新設(shè)備費%491.6825122.92六稅金%614.63.412620.97七|合計|I| 635.57|單價為1000.13元/米2#鉆場鉆孔概算附表2序號項目單位工程量單價（元）金額（萬元）備注一一一鉆井工程費661.0411#孔米483.00666.0532.1722#孔米503.70688.5134.6833#孔米531.30719.7438.2444#孔米558.90752.3742.0555#孔米593.40791.5446.9766#孔米621.00833.8251.7876 1# 孔米538.206

42、59.2335.4887#孔米593.40790.3646.9098#孔米572.70775.9744.44108 1# 孔米476.10750.2635.72118 2# 孔米434.70914.4239.75128 3# 孔米386.40671.8425.96138 4# 孔米345.00663.1922.8814鉆井技術(shù)工作費%497.0233.00164.02按復(fù)雜程度取費-二固井費17.601固井材料費口82000.001.60包括聚氨酯、速凝劑、2固井工程費口820000.0016.00咼強(qiáng)度復(fù)合材料三測井費14.581測井實物費占八、1106.30108.0011.95煤層每6米

43、測一個點2測井技術(shù)工作費%11.9522.002.63四設(shè)備運榆費處135000.03.50五新設(shè)備費%696.7125174.18六稅金%870 . 893.412629.72七合計900.61單價為1356.79 元/（二）測算說明1、鉆井工程費用根據(jù)國家發(fā)改委價格司二 00四年頒布的工程勘察設(shè)計收費 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行取費。鉆探工程施工費取費依據(jù)1、設(shè)備拆卸、安裝、平整場地費：依據(jù)P7頁1.0.12規(guī)定，為鉆探工程施工提供必要條件發(fā)生的費用。、鉆井工程施工費：依據(jù) P52頁5.4規(guī)定，鉆探實物工作費 收費基價=130 （元/米）X自然進(jìn)尺（米）X巖土類別系數(shù)X孔深系 數(shù)X孔徑系數(shù)2、固井費用固井工

44、程費：根據(jù)國家發(fā)改委價格司二 00四年頒布的工程 勘察設(shè)計收費標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行取費，依據(jù) P59頁5.6固井實物工作收費 基價表。固井材料費：本項目每孔固井段為0至6米，采用的材料為普通425水泥、速凝劑和高強(qiáng)度復(fù)合材料管。V=0.785 X（D2-d2） XL X1.5（孔徑系數(shù)），式中:D為鉆孔外徑，本項目為0.153米；d為高強(qiáng)度復(fù)合材料管外徑，L為固井長度，本項目為 5 米。經(jīng)計算，每口井共用 4 袋水泥、 4 袋速凝劑和 1 根 5 米高強(qiáng)度 ( 4MPa )復(fù)合材料管，合計價格為 2000 元。3、測井費用根據(jù)國家發(fā)改委價格司二 00 四年頒布的 工程勘察設(shè)計收費 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行取費。本項目依據(jù)

45、 P78 頁續(xù)表 7.2-1 序號 16 測井斜項目取費。在煤層中每 6 米進(jìn)行一次井斜測量。4、最后依據(jù)合同按照實際工程量進(jìn)行結(jié)算。5 、項目區(qū) 534 工作面 1 號鉆場和 2 號鉆場鉆孔工程施工費計 算如下：1鉆場 1 8鉆孔工程施工費1鉆場共布置 8 個主孔和 5 個分支孔，總進(jìn)尺為 6354.9 米，全部 為煤層鉆孔，各鉆孔鉆井工程費如下：(1)1 #孔、2#孔、3#孔、4#孔鉆井工程施工費1#孔、 2#孔、 3#孔、 4#孔自然進(jìn)尺均為 483 米，代入公式中，得出：鉆孔鉆探實物工作費：130 X5 X2.6 X1.2 X1.0+130 x(45 X1.2+50 X1.0+50 X

46、 1.2+50 X 1.4+50 X 1.7+50 X 2.0+50 X 2.4+50 X 2.9+50 X3.4+33 X3.9)X2.6X0.9=2028+130 x(54+17 X50+33 X3.9 )X2.6 X0.9=2028+130 X(54+850+129 ) X2.6 X0.9=2028+130 X1033 X2.6X0.9=30.10( 萬元) 5#孔鉆井工程施工費5#孔自然進(jìn)尺為 503.7 米，代入公式中，得出：5#孔鉆探實物工作費： 130X5X2.6X1.2X1.0+130 X(45X1.2+50 X1.0+50 X1.2+50 X1.4+50 X1.7+503.4

47、+50 X3.9+3.7 X4.4)X2.6X0.9=2028+130 X(54+21.1 X50+4.4=2028+130 X(54+1055+16.28)=2028+130 X1071.28 X2.6X0.9X 2.0+50 X 2.4+50 X 2.9+50 XX3.7)X2.6X0.9X2.6X0.9=32.79( 萬元)6#孔鉆井工程施工費6#孔自然進(jìn)尺為 524.4 米，代入公式中，得出：6#孔鉆探實物工作費： 130X5X2.6X1.2X1.0+130 X(45X1.2+50 X1.0+50 X1.2+50 X1.4+50 X1.7+50 X2.0+50 X2.4+50 X2.9

48、+50 X3.4+50 X3.9+24.4 X4.4)X2.6X0.9=2028+130 X(54+21.1 X50+4.4 X24.4)X2.6X0.9=2028+130 X(54+1055+107.36) X2.6X0.9=2028+130 X1162.36 X2.6X0.9=35.56( 萬元 )6 1#孔鉆井工程施工費61#孔自然進(jìn)尺為 434.7 米，從主孔 6# 孔 78 米處開始施工分支 孔，代入公式中，得出：6 1# 孔鉆探實物工作費：130 x(22 X1.0+50 X1.2+50 X1.4+50 X1.7+50 X2.0+50 X2.4+50 X2.9+50 X3.4+50

49、 X3.9+12.7 X4.4) X2.6 X0.9=130 X(22+18.9 X50+4.4 X12.7)X2.6X0.9=130 X(22+945+55.88) X2.6X0.9=130 X1022.88 X2.6X0.9=31.12( 萬元)7#孔鉆井工程施工費7#孔自然進(jìn)尺為 524.4 米，代入公式中，得出：7#孔鉆探實物工作費： 130X5X2.6X1.2X1.0+130 X(45X1.2+50 X1.0+50 X1.2+50 X1.4+50 X1.7+50 X2.0+50 X2.4+50 X2.9+50 X 3.4+50 X3.9+24.4 X4.4)X2.6X0.9=2028

50、+130 X(54+25 X50+4.4 X24.4)X2.6X0.9=2028+130 X(54+1250+107.36)X2.6X0.9=2028+130 X1266.28 X2.6X0.9=38.72( 萬元)8#孔鉆井工程施工費8#孔自然進(jìn)尺為 538.2 米，代入公式中，得出：8# 孔鉆探實物工作費：130 X5 X2.6 X1.2 X1.0+130 x(45 X1.2+50 X 1.0+50 X 1.2+50 X 1.4+50 X 1.7+50 X 2.0+50 X 2.4+50 X 2.9+50 X 3.4+50 X3.9+38.2 X4.4)X2.6X0.9=2028+130

51、X(54+25 X50+4.4 X38.2)X2.6X0.9=2028+130 X(54+1250+168.08)X2.6X0.9=2028+130 X1418.08 X2.6X0.9=43.34( 萬元)8-1#孔鉆井工程施工費8-1# 孔自然進(jìn)尺為 476.1 米，從主孔 8#孔 72 米處開始施工分支孔， 代入公式中，得出：8-1# 孔鉆探實物工作費： 130 X(28X1.0+50 X1.2+50 X1.4+50 X1.7+50 X2.0+50 X2.4+50 X2.9+50 X3.4+50 X3.9+48.1 X4.4)X2.6X0.9=130 X(28+18.9 X50+4.4 X

52、48.1) X2.6X0.9=130 X(28+945+211.64) X2.6X0.9=130 X1184.64 X2.6X0.9=36.04( 萬元)8-2#孔鉆井工程施工費8-2# 孔自然進(jìn)尺為 469.2 米，從主孔 8#孔 90 米處開始施工分支孔， 代入公式中，得出：8-2# 孔鉆探實物工作費： 130 X(10X1.0+50 X1.2+50 X1.4+50 X 1.7+50 X2.0+50 X2.4+50 X2.9+50 X3.4+50 X3.9+50 X4.4+9.2 X4.9)X2.6 X0.9=130 x(10+23.3 X50+4.9 X9.2) X2.6 X0.9=130 x(10+1165+128.48)X2.6 X0