底抽巷穿层钻孔泄压瓦斯技术课件

课程目标：古城矿将于2017年下半年开始施工S1310工作面底抽巷。本课程通过了解先进煤炭企业使用底抽巷治理瓦斯的理念、思路和做法，为古城矿底抽巷的设计与施工提供思路。培训对象：本课程适应于从事抽采工作的员工培训学习使用，为S1310工作面底抽巷的施工提供培训。课程概要

瓦斯超前治理提纲底板抽放巷区域防突技术现场应用区域瓦斯治理概况1

穿层钻孔水力冲孔234

预期目标5

一、瓦斯超前治理11、新版煤矿安全规程二百一十条2、瓦斯超前治理工程措施一、瓦斯超前治理1、新版煤矿安全规程新增内容

第二百一十条有下列条件之一的突出煤层，不得将在本巷道施工顺煤层钻孔预抽煤巷条带瓦斯作为区域防突措施:（一）新建矿井的突出煤层。（二）历史上发生过强度大于500t/次的突出的。（三）开采范围内煤层坚固性系数小于0.3的；或煤层坚固性系数为0.3～0.5，且埋深大于500m的；或煤层坚固性系数为0.5～0.8，且埋深大于600m的；或煤层埋深大于700m的；或煤巷条带位于开采应力集中区的。一、瓦斯超前治理地面井预抽2、瓦斯超前治理工程措施一、瓦斯超前治理千米钻机定向长钻孔预抽2、瓦斯超前治理工程措施一、瓦斯超前治理迎头条带预抽2、瓦斯超前治理工程措施一、瓦斯超前治理相邻巷道预抽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层钻孔预抽一、瓦斯超前治理抽排类巷道对比巷道类别治理方式高抽巷治理回采期间采空区的瓦斯低抽巷瓦排巷治理回采期间工作面及上隅角的瓦斯底抽巷超前治理巷道掘进前方或回采工作面前方煤层的瓦斯

二、区域瓦斯治理概况11、我国区域瓦斯治理现状2、古城矿瓦斯地质概况二、区域瓦斯治理概况1、我国区域瓦斯治理现状我国矿井500m以浅1000m以浅1、逐渐到达生命末期2、瓦斯含量低1、逐渐成为主力矿井2、瓦斯含量、地应力大3、传统的顺层钻孔治理瓦斯已不能有效地解决施工和掘进相集中的问题，致使采掘失调二、区域瓦斯治理概况怎么办？？地面井预抽底抽巷二、区域瓦斯治理概况2、古城矿瓦斯地质概况二、区域瓦斯治理概况

井田地质构造除安昌与中华断层之间及其附近较为复杂外，其它绝大部分区域均属简单类。总体为NNE～NEE走向，倾向西、倾角4°左右的单斜构造，但波状起伏普遍发育。参数名称3#煤层北一采区南一采区北二采区煤层瓦斯含量m³/t10～1213～158～10残存瓦斯含量m³/t2.37（瓦斯地质图）瓦斯含量梯度（m³/t）/100m1.0511（突出危险性评估报告）瓦斯压力MPa0.5～0.7（瓦斯地质图）瓦斯压力梯度MPa/100m0.11（突出危险性评估报告）煤的破坏类型Ⅱ煤的坚固性系数0.5～0.6（实测）瓦斯放散初速度mL/s15～24（参照相邻矿井）15～24（参照相邻矿井）15～24（参照相邻矿井）工业分析值水分（%）0.94灰分（%）16.62挥发分（%）13.47煤尘爆炸性有

三、底板抽放巷区域防突技术现场应用

12、穿层钻孔条带区域预抽1、条带区域防突机理3、S1310工作面底抽巷（1）古城矿区域防突措施目前区域防突技术只有开采保护层和预抽煤层瓦斯两大类。

开采保护层是最有效的防突措施，但古城矿煤层为单一厚煤层，缺乏开采保护层的条件。

所以古城矿区域防突措施目前采用预抽本煤层瓦斯措施。

17三、底板抽放巷区域防突技术应用1、条带区域防突机理。（2）底板抽放巷穿层钻孔条带区域预抽18三、底板抽放巷区域防突技术应用底抽巷穿层钻孔使煤体泄压抽采瓦斯瓦斯压力、含量降低煤收缩变形透气系数增高地应力下降普氏系数增加消除突出危险19三、底板抽放巷区域防突技术应用2、穿层钻孔条带区域预抽。

现根据已使用底板抽放巷穿层钻孔条带区域预抽的鹤壁矿区长期的抽放资料对底抽巷穿层钻孔泄压瓦斯技术进行分析1）鹤壁矿区2145底板抽放巷距煤层岩柱厚度10～20m的老底灰黑色、细粒砂岩中；2）底抽巷断面为3．6m×3．4m；3）钻场间距15～20m，钻场为深5m、宽4m、高2．8m；4）钻孔沿倾向布置控制巷道位置以及其上帮轮廓线外至少20m，下帮至少10m；5）每组钻场内布置抽放钻孔7排，每排5个，共35个钻孔，钻孔终孔间距5m。鹤壁矿区穿层钻孔效果1）穿层钻孔施工有效抽放煤孔长度为13307．5m，2）累计抽出瓦斯143．22万m3，3）穿层钻孔吨煤瓦斯抽放量为2．74m3/t，4）瓦斯抽放率为55%，5）单组瓦斯抽放浓度在30%以上，较本煤层预抽钻孔提高近2倍，6）抽放负压保持在20kPa以上单组钻孔混量为0．3m3/min，瓦斯浓度长期稳定在15%以上。20三、底板抽放巷区域防突技术应用21三、底板抽放巷区域防突技术应用3、S1310工作面底抽巷（一）施工位置矿井桃园区S1310工作面两回风顺槽之间底板岩层中。22三、底板抽放巷区域防突技术应用（二）初步施工方案巷道布置计划在南一采区S1310工作面先行开掘S1310底抽巷，在底抽巷施工穿层预抽孔，掩护该工作面S1310回风顺槽1和S1310回风顺槽2掘进。S1310底抽巷布置在距3#煤层底板垂距约7-10m的砂质泥岩层中，断面为矩形。23三、底板抽放巷区域防突技术应用3、S1310工作面底抽巷。

穿层孔设计底抽巷中每5m施工一组穿层钻孔，施工位置为巷帮及顶部，钻孔数量18个，分别施工至S1310回风顺槽1和S1310回风顺槽2掘进区域，掩护工作面巷帮轮廓线外15m范围。穿层钻孔布置示意图如后图所示。古城煤矿S1310工作面底抽巷设计总长度1904.5m，按照终孔间距5m进行设计，则需要施工穿层钻孔381排，钻孔总进尺23.73万m，其中岩孔13.77万m，煤孔9.96万m。24三、底板抽放巷区域防突技术应用3、S1310工作面底抽巷。

四、穿层钻孔水力冲孔11、水力冲孔工作原理2、水力冲孔工艺设备及流程3、S1310底抽巷高效钻冲一体化增透抽采初始设计1、水力冲孔工作原理：四、穿层钻孔水力冲孔1、钻冲一体化增透机制：

高压水力冲孔造穴措施是依靠高压水的冲击能力，造成煤体的破碎，逐渐形成一个较大尺寸的孔洞。对于硬度较低的煤与瓦斯突出煤层，高压水射流会冲击煤体诱导可控的钻孔喷孔，在排出大量煤渣的同时，释放大量的瓦斯。这一过程显著增加了水力造穴的尺寸，引起穴道周围应力的显著改变。在较高应力的作用下穴道周围煤体出现蠕变损伤、沿孔洞发生径向移动，导致穴道影响范围内煤体应力降低，煤层孔隙张开、裂隙贯通，从而大幅度增高煤层透气性。四、穿层钻孔水力冲孔2、水力冲孔工艺设备及流程：高瓦斯突出煤层安全高效钻冲一体化设备见下图，包括履带式液压钻机、锥面耐高压密封钻杆、钻进冲孔两用双喷嘴钻头、高压旋转接头以及高压水泵站。履带式液压钻机通过转动盘以及调角油缸，可以实现锥面密封钻杆在水平面内±180°旋转以及竖直面内±90°的角度调节，从而使得履带式液压钻机完成球面布孔，对低巷道或者巷道低位钻孔具有明显优势。四、穿层钻孔水力冲孔根据已使用底板抽放巷穿层钻孔条带区域预抽的鹤壁矿区长期的抽放资料分析：1）冲孔水压保证在10MPa以上，2）冲孔过程中出现剧烈的喷孔现象，瓦斯涌出量增大，冲出煤量平均6．75t，3）抽放浓度有原来的10%～15%变为35%～40%，提高了3倍左右。4）冲孔后钻孔孔径变位0．5m，孔径扩大至原来5倍左右。5）抽放半径由原来的2．5m变为8m。

四、穿层钻孔水力冲孔3、S1310底抽巷高效钻冲一体化增透抽采初始设计鉴于古城煤矿尚未应用过穿层钻孔高压水力冲孔技术，结合前期在其它矿区的应用经验，制定了古城煤矿底抽巷高压水力钻冲一体化增透抽采技术的试验方案，拟定选择100m巷道开展底抽巷钻冲一体化技术试验，完成水力冲孔工艺参数和钻孔布设间距等的考察优化工作。

四、穿层钻孔水力冲孔3、S1310底抽巷高效钻冲一体化增透抽采初始设计

四、穿层钻孔水力冲孔五、预期目标五、预期目标

底板抽放巷条带预抽防突技术使煤层地应力下降、瓦斯含量与瓦斯压力梯度减小和抽放率大幅