底抽巷穿層鉆孔泄壓瓦斯技術(shù)課件

課程目標(biāo)：古城礦將于2017年下半年開始施工S1310工作面底抽巷。本課程通過了解先進(jìn)煤炭企業(yè)使用底抽巷治理瓦斯的理念、思路和做法，為古城礦底抽巷的設(shè)計與施工提供思路。培訓(xùn)對象：本課程適應(yīng)于從事抽采工作的員工培訓(xùn)學(xué)習(xí)使用，為S1310工作面底抽巷的施工提供培訓(xùn)。課程概要

瓦斯超前治理提綱底板抽放巷區(qū)域防突技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用區(qū)域瓦斯治理概況1

穿層鉆孔水力沖孔234

預(yù)期目標(biāo)5

一、瓦斯超前治理11、新版煤礦安全規(guī)程二百一十條2、瓦斯超前治理工程措施一、瓦斯超前治理1、新版煤礦安全規(guī)程新增內(nèi)容

第二百一十條有下列條件之一的突出煤層，不得將在本巷道施工順煤層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶瓦斯作為區(qū)域防突措施:（一）新建礦井的突出煤層。（二）歷史上發(fā)生過強(qiáng)度大于500t/次的突出的。（三）開采范圍內(nèi)煤層堅固性系數(shù)小于0.3的；或煤層堅固性系數(shù)為0.3～0.5，且埋深大于500m的；或煤層堅固性系數(shù)為0.5～0.8，且埋深大于600m的；或煤層埋深大于700m的；或煤巷條帶位于開采應(yīng)力集中區(qū)的。一、瓦斯超前治理地面井預(yù)抽2、瓦斯超前治理工程措施一、瓦斯超前治理千米鉆機(jī)定向長鉆孔預(yù)抽2、瓦斯超前治理工程措施一、瓦斯超前治理迎頭條帶預(yù)抽2、瓦斯超前治理工程措施一、瓦斯超前治理相鄰巷道預(yù)抽2、瓦斯超前治理工程措施一、瓦斯超前治理2、瓦斯超前治理工程措施底抽巷穿層鉆孔預(yù)抽一、瓦斯超前治理抽排類巷道對比巷道類別治理方式高抽巷治理回采期間采空區(qū)的瓦斯低抽巷瓦排巷治理回采期間工作面及上隅角的瓦斯底抽巷超前治理巷道掘進(jìn)前方或回采工作面前方煤層的瓦斯

二、區(qū)域瓦斯治理概況11、我國區(qū)域瓦斯治理現(xiàn)狀2、古城礦瓦斯地質(zhì)概況二、區(qū)域瓦斯治理概況1、我國區(qū)域瓦斯治理現(xiàn)狀我國礦井500m以淺1000m以淺1、逐漸到達(dá)生命末期2、瓦斯含量低1、逐漸成為主力礦井2、瓦斯含量、地應(yīng)力大3、傳統(tǒng)的順層鉆孔治理瓦斯已不能有效地解決施工和掘進(jìn)相集中的問題，致使采掘失調(diào)二、區(qū)域瓦斯治理概況怎么辦？？地面井預(yù)抽底抽巷二、區(qū)域瓦斯治理概況2、古城礦瓦斯地質(zhì)概況二、區(qū)域瓦斯治理概況

井田地質(zhì)構(gòu)造除安昌與中華斷層之間及其附近較為復(fù)雜外，其它絕大部分區(qū)域均屬簡單類?？傮w為NNE～NEE走向，傾向西、傾角4°左右的單斜構(gòu)造，但波狀起伏普遍發(fā)育。參數(shù)名稱3#煤層北一采區(qū)南一采區(qū)北二采區(qū)煤層瓦斯含量m3/t10～1213～158～10殘存瓦斯含量m3/t2.37（瓦斯地質(zhì)圖）瓦斯含量梯度（m3/t）/100m1.0511（突出危險性評估報告）瓦斯壓力MPa0.5～0.7（瓦斯地質(zhì)圖）瓦斯壓力梯度MPa/100m0.11（突出危險性評估報告）煤的破壞類型Ⅱ煤的堅固性系數(shù)0.5～0.6（實測）瓦斯放散初速度mL/s15～24（參照相鄰礦井）15～24（參照相鄰礦井）15～24（參照相鄰礦井）工業(yè)分析值水分（%）0.94灰分（%）16.62揮發(fā)分（%）13.47煤塵爆炸性有

三、底板抽放巷區(qū)域防突技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用

12、穿層鉆孔條帶區(qū)域預(yù)抽1、條帶區(qū)域防突機(jī)理3、S1310工作面底抽巷（1）古城礦區(qū)域防突措施目前區(qū)域防突技術(shù)只有開采保護(hù)層和預(yù)抽煤層瓦斯兩大類。

開采保護(hù)層是最有效的防突措施，但古城礦煤層為單一厚煤層，缺乏開采保護(hù)層的條件。

所以古城礦區(qū)域防突措施目前采用預(yù)抽本煤層瓦斯措施。

17三、底板抽放巷區(qū)域防突技術(shù)應(yīng)用1、條帶區(qū)域防突機(jī)理。（2）底板抽放巷穿層鉆孔條帶區(qū)域預(yù)抽18三、底板抽放巷區(qū)域防突技術(shù)應(yīng)用底抽巷穿層鉆孔使煤體泄壓抽采瓦斯瓦斯壓力、含量降低煤收縮變形透氣系數(shù)增高地應(yīng)力下降普氏系數(shù)增加消除突出危險19三、底板抽放巷區(qū)域防突技術(shù)應(yīng)用2、穿層鉆孔條帶區(qū)域預(yù)抽。

現(xiàn)根據(jù)已使用底板抽放巷穿層鉆孔條帶區(qū)域預(yù)抽的鶴壁礦區(qū)長期的抽放資料對底抽巷穿層鉆孔泄壓瓦斯技術(shù)進(jìn)行分析1）鶴壁礦區(qū)2145底板抽放巷距煤層巖柱厚度10～20m的老底灰黑色、細(xì)粒砂巖中；2）底抽巷斷面為3．6m×3．4m；3）鉆場間距15～20m，鉆場為深5m、寬4m、高2．8m；4）鉆孔沿傾向布置控制巷道位置以及其上幫輪廓線外至少20m，下幫至少10m；5）每組鉆場內(nèi)布置抽放鉆孔7排，每排5個，共35個鉆孔，鉆孔終孔間距5m。鶴壁礦區(qū)穿層鉆孔效果1）穿層鉆孔施工有效抽放煤孔長度為13307．5m，2）累計抽出瓦斯143．22萬m3，3）穿層鉆孔噸煤瓦斯抽放量為2．74m3/t，4）瓦斯抽放率為55%，5）單組瓦斯抽放濃度在30%以上，較本煤層預(yù)抽鉆孔提高近2倍，6）抽放負(fù)壓保持在20kPa以上單組鉆孔混量為0．3m3/min，瓦斯?jié)舛乳L期穩(wěn)定在15%以上。20三、底板抽放巷區(qū)域防突技術(shù)應(yīng)用21三、底板抽放巷區(qū)域防突技術(shù)應(yīng)用3、S1310工作面底抽巷（一）施工位置礦井桃園區(qū)S1310工作面兩回風(fēng)順槽之間底板巖層中。22三、底板抽放巷區(qū)域防突技術(shù)應(yīng)用（二）初步施工方案巷道布置計劃在南一采區(qū)S1310工作面先行開掘S1310底抽巷，在底抽巷施工穿層預(yù)抽孔，掩護(hù)該工作面S1310回風(fēng)順槽1和S1310回風(fēng)順槽2掘進(jìn)。S1310底抽巷布置在距3#煤層底板垂距約7-10m的砂質(zhì)泥巖層中，斷面為矩形。23三、底板抽放巷區(qū)域防突技術(shù)應(yīng)用3、S1310工作面底抽巷。

穿層孔設(shè)計底抽巷中每5m施工一組穿層鉆孔，施工位置為巷幫及頂部，鉆孔數(shù)量18個，分別施工至S1310回風(fēng)順槽1和S1310回風(fēng)順槽2掘進(jìn)區(qū)域，掩護(hù)工作面巷幫輪廓線外15m范圍。穿層鉆孔布置示意圖如后圖所示。古城煤礦S1310工作面底抽巷設(shè)計總長度1904.5m，按照終孔間距5m進(jìn)行設(shè)計，則需要施工穿層鉆孔381排，鉆孔總進(jìn)尺23.73萬m，其中巖孔13.77萬m，煤孔9.96萬m。24三、底板抽放巷區(qū)域防突技術(shù)應(yīng)用3、S1310工作面底抽巷。

四、穿層鉆孔水力沖孔11、水力沖孔工作原理2、水力沖孔工藝設(shè)備及流程3、S1310底抽巷高效鉆沖一體化增透抽采初始設(shè)計1、水力沖孔工作原理：四、穿層鉆孔水力沖孔1、鉆沖一體化增透機(jī)制：

高壓水力沖孔造穴措施是依靠高壓水的沖擊能力，造成煤體的破碎，逐漸形成一個較大尺寸的孔洞。對于硬度較低的煤與瓦斯突出煤層，高壓水射流會沖擊煤體誘導(dǎo)可控的鉆孔噴孔，在排出大量煤渣的同時，釋放大量的瓦斯。這一過程顯著增加了水力造穴的尺寸，引起穴道周圍應(yīng)力的顯著改變。在較高應(yīng)力的作用下穴道周圍煤體出現(xiàn)蠕變損傷、沿孔洞發(fā)生徑向移動，導(dǎo)致穴道影響范圍內(nèi)煤體應(yīng)力降低，煤層孔隙張開、裂隙貫通，從而大幅度增高煤層透氣性。四、穿層鉆孔水力沖孔2、水力沖孔工藝設(shè)備及流程：高瓦斯突出煤層安全高效鉆沖一體化設(shè)備見下圖，包括履帶式液壓鉆機(jī)、錐面耐高壓密封鉆桿、鉆進(jìn)沖孔兩用雙噴嘴鉆頭、高壓旋轉(zhuǎn)接頭以及高壓水泵站。履帶式液壓鉆機(jī)通過轉(zhuǎn)動盤以及調(diào)角油缸，可以實現(xiàn)錐面密封鉆桿在水平面內(nèi)±180°旋轉(zhuǎn)以及豎直面內(nèi)±90°的角度調(diào)節(jié)，從而使得履帶式液壓鉆機(jī)完成球面布孔，對低巷道或者巷道低位鉆孔具有明顯優(yōu)勢。四、穿層鉆孔水力沖孔根據(jù)已使用底板抽放巷穿層鉆孔條帶區(qū)域預(yù)抽的鶴壁礦區(qū)長期的抽放資料分析：1）沖孔水壓保證在10MPa以上，2）沖孔過程中出現(xiàn)劇烈的噴孔現(xiàn)象，瓦斯涌出量增大，沖出煤量平均6．75t，3）抽放濃度有原來的10%～15%變?yōu)?5%～40%，提高了3倍左右。4）沖孔后鉆孔孔徑變位0．5m，孔徑擴(kuò)大至原來5倍左右。5）抽放半徑由原來的2．5m變?yōu)?m。

四、穿層鉆孔水力沖孔3、S1310底抽巷高效鉆沖一體化增透抽采初始設(shè)計鑒于古城煤礦尚未應(yīng)用過穿層鉆孔高壓水力沖孔技術(shù)，結(jié)合前期在其它礦區(qū)的應(yīng)用經(jīng)驗，制定了古城煤礦底抽巷高壓水力鉆沖一體化增透抽采技術(shù)的試驗方案，擬定選擇100m巷道開展底抽巷鉆沖一體化技術(shù)試驗，完成水力沖孔工藝參數(shù)和鉆孔布設(shè)間距等的考察優(yōu)化工作。

四、穿層鉆孔水力沖孔3、S1310底抽巷高效鉆沖一體化增透抽采初始設(shè)計

四、穿層鉆孔水力沖孔五、預(yù)期目標(biāo)五、預(yù)期目標(biāo)

底板抽放巷條帶預(yù)抽防突技術(shù)使煤層地應(yīng)力下降、瓦斯含量與瓦斯壓力梯度減小和抽放率大幅