钻孔抽放半径测定方案

钻孔抽放半径测定方案为合理选择抽放钻孔的间距，确定适宜的抽放时间，在-600东翼运输大巷进行了瓦斯抽放半径的实验，特制定本方案。一、-600东翼运输大巷的煤岩层赋存特征-600m水平延深东翼运输大巷为穿层全岩巷道，该地层为一单斜构造，地层走向35°～61°，倾向北西，平均倾角8～10°，-600m水平东翼运输大巷按5‰上坡掘进，巷道开门点七层煤位于巷道顶板以上1.5m处，巷道掘进1160m范围内巷道将沿七层煤底板砂岩掘进，剩余740m为穿层掘进，将先后穿过粉砂岩、细粒砂岩、粉砂岩、八层煤、细粒砂岩、粉砂岩、二灰、九层煤。煤7：厚1.0米，黑色,条痕黑褐色,成分主要为亮煤,镜煤和暗煤,玻璃光泽,阶梯状断口,内生裂隙发育，属半亮型煤，中间夹含黄铁矿结核，容重1.53t/m3。粉砂岩：厚1.3m，深灰色,薄层状，含植物根及茎部化石。硬度系数ｆ=5。细粒砂岩，厚度约6.0米，浅灰～灰色,夹线理状及薄层状粉砂岩,断面见叶片化石发育水平,缓波状及波状层理,成分以石英为主,长石次之,含植物化石，钙质胶结，厚层状，裂隙被方解石充填，较坚硬，硬度系数ｆ=６～７。粉砂岩：厚度为5.5米，深灰色，含植物根化石，下部夹细砂岩薄层条带，含少量植物碎片化石，硬度系数f=3.0。8煤：厚度0.3m。细粒砂岩：厚度约为7.0米，浅灰-灰色，致密、坚硬，成份以石英、长石为主，暗色矿物次之，具水平层理，含炭化植物碎片化石，f=5～6.0。粉砂岩：厚度约为7.6米，灰色,平坦,参差和贝壳状断口,有泥岩细砂岩夹层,有生物扰动构造,具水平纹理,含少量动植物碎屑化石。f=5～6.0。二灰：厚度2.0m，灰色,含海百合茎,珊瑚及腕足动物碎片化石,顶,底部不纯,含泥质,裂隙较发育,被方解石充填。9煤：厚度0.3m。二、施工设计1、施工器具：Ф89mm冲击钻头、ZQS-100B型潜孔钻机。2、施工钻孔参数：在-600运输大巷两帮内底板以上1.2m处，施工12个穿层钻孔，每3个钻孔为一组，以穿过煤层0.5m为止。每帮施工两组6个钻孔。左帮第一组钻孔：间距分别为1m、0.5m，仰角6°。左帮第二组钻孔分别为：1.5m、2.0m，仰角6°。两组钻孔间距10m。右帮第一组钻孔：间距分别为1m、0.5m，仰角14°。左帮第二组钻孔分别为：1.5m、2.0m，仰角14°。两组钻孔间距10m。具体参数及示意图如下：测压孔参数表组号编号钻孔仰角（°）钻孔与巷道中心线的水平夹角（°）开空位置距离7煤层距离（m）煤层倾角（°）煤层厚度（m）岩石段长度（m）钻孔施工长度（m）左帮一组18904.3m8115.920.528904.3m8115.920.538904.3m8115.920.5左帮二组48904.3m8115.920.558904.3m8115.920.568904.3m8115.920.5右帮一组726904.6m8115.520.3826904.6m8115.520.3926904.6m8115.520.3右帮二组1026904.6m8115.520.31126904.6m8115.520.31226904.6m8115.520.3-600东翼运输大巷7煤左帮测压钻孔侧视图单位（m）图1-600东翼运输大巷7煤右帮测压钻孔侧视图单位（m）图2左帮测压钻孔开孔位置示意图右帮测压钻孔开孔位置示意图单位（m）单位（m）图3Y31-600变电所左帮一组钻机位置-600东翼运输大巷测压钻孔平面示意图左帮二组右帮一组右帮二组图4三、实验1、实验原理根据瓦斯压力测定的方法来对钻孔内进行封孔观测，每组钻孔中间的钻孔实施抽放，通过观测周围钻孔压力的变化来判定，钻孔抽放的影响范围，进而确定钻孔的抽放半径。应用速凝膨胀水泥封孔测定煤层瓦斯压力基本原理是：水泥浆直接封孔，通过水泥膨胀渗入钻孔周边裂隙，杜绝瓦斯泄漏，从而使测出的瓦斯压力值等于真实的煤层瓦斯压力。1）钻孔施工：钻孔的开孔位置按前期设计的钻孔参数进行钻孔施工。保证钻孔平直、孔形完整，穿透被测煤层。在换钻头过程中，要求保持钻孔的中心点一致，并保持一致的钻孔倾角、方位角度。钻孔打过煤层顶板约0.5m后停止打钻。在钻孔施工中，应准确记录钻孔参数、钻孔见煤深度，煤层厚度，以及钻孔开孔时间、见煤时间及结束时间。并按表2所示格式详细记录。表2测压钻孔施工参数记录表钻孔编号钻孔参数岩孔长度（m）煤孔长度（m）施工时间倾角(°)方位角(°)孔长(m)开孔见煤终孔2）提高封孔质量是确保钻孔准确测定煤层瓦斯参数的重要因素。为了提高封孔质量，可以采用机械注水泥砂浆封孔，同时增大封孔长度，以提高封孔的效果。为确保封孔质量，注浆长度应不小于15m，水泥沙浆可配制成能输送的最大浓度。在钻孔施工完成，将准备好的材料和设备输送到钻孔位置后就可以封孔，整个封孔过程需要3～5人协作完成，其中包括一名专业技术人员。钻孔施工完成后立即封孔。封孔示意图如图1所示。7煤环形测压管压力表注浆管可视放水器水泥砂浆马丽散图1测压封孔示意图3）封孔前期准备封孔前应有电工到场以保证在封孔期间不断电、掉电、电器设备完好及线路连接正常。调整封孔泵的位置，尽量水平放置，保证其稳定性，放置在安全位置，不严重影响巷道行人。接引水路，正常供水。封孔材料准备完全。封孔前应制定相关安全技术措施。4）向钻孔送环形测压管环形管在最前端，并在外层用铁丝扎紧包裹一层纱窗布，一定将测压管立放排水管在下、气管在上。依次连接测压管，并用管钳上紧，逐步送入钻孔内。在连接测压管过程中，管接头处要缠生料带以加强气密性。在送入测压管的过程中，既要保证管路连接正常，又要注意安全，防止测压管沿钻孔掉下伤人、损坏设备等。当全部管路送入钻孔后，要用钻杆或木条等支撑住孔口木塞，地面用木板垫实。一方面是保证管路稳定，不下滑；另一方面是加强支护，保证注浆后的钻孔及管路稳定性。支撑钻杆或木条要维持到水泥浆凝固后方可撤去，其间不要随意移动。可以用聚氨脂代替木塞，每个孔用6～8支。若同一地点有多个钻孔需要封孔，可以先将所有钻孔的测压管输送完毕后再注浆。5）注浆在搅拌桶中将足量水泥、“U”型膨胀剂、速凝剂与清水均匀混合，搅拌成糊状，“U”型膨胀剂的用量为水泥的10％左右，速凝剂的用量为水泥量的2～4％左右。水泥、水膨胀剂、速凝剂的用量比值一般情况下为，水泥：水：膨胀剂＝2：1：0.2。水泥浆的粘度根据钻孔倾角、封孔长度、注浆泵类型及能力等具体情况和现场经验而定。水泥浆的注入量大概在50Kg/10m钻孔左右。用泥浆泵一次连续将水泥浆注入钻孔内。当估计到注入的水泥浆快达到筛孔管位置时，应由技术人员或资深熟练工人观察测压管口是否有清水回流现象，这个现象被称为回浆或反浆。如果回浆成功则立即停止封孔泵的电源，本孔注浆完毕。完全关闭注浆管球阀，拆卸高压注浆管。钻孔封完后要及时清洗，防止水泥浆在泵及高压输浆管中凝固或沉淀。2、全部施工完毕后，将2#、5#、8#、11#钻孔连入抽放管路进行抽放。其中2#、5#抽采负压通过调节控制阀门将负压调节至15kpa；8#、11#钻孔抽采负压通过调节控制阀门将负压调节至20kpa。并记录抽放开始时间。3、瓦斯压力及瓦斯浓度变化观测方法1）测压管理①必须设专人负责瓦斯压力的测定工作。②在瓦斯压力测定过程中，应作好各种参数及施工情况的记录。③被动测压法应每天观测一次。④在观测中发现瓦斯压力值变化较大，则应增加观测次数。⑤每天通过液位观察管观察放水器内的水量，保证水量不超过容器的1/4。2）瓦斯压力观测时间观测记录时间为50天。3）瓦斯压力及瓦斯浓度的确定将观测结果绘制在以时间(d)为横坐标，瓦斯压力(MPa)为纵坐标的坐标图上，当测压时间达到50天时，如压力变化小于0.005MPa/d，瓦斯浓度变化小于1%/d，测试工作即可结束；否则，应延长时间。表3瓦斯压力及抽采负压变化记录格式表矿井名称赵官能源煤层名称煤层厚度时间表压力（Mpa）抽采负压（kpa）1＃3＃4＃6＃7＃9＃10＃8＃12＃2#5#8#11#备注表4瓦斯浓度变化记录格式表矿井名称赵官能源煤层名称煤层厚度时间瓦斯浓度（%）抽采瓦斯浓度（%）1＃3＃4＃6＃7＃9＃10＃8＃12＃2#5#8#11#备注4、抽放半径的确定方法根据瓦斯压力、钻孔内瓦斯浓度的变化情况分别绘制每一个钻孔的变化曲线。钻孔压力测定值成为0或者负压状态且钻孔内瓦斯浓度与相邻钻孔内抽放浓度相同的钻孔，为抽采影响范围内的钻孔。受影响的钻孔与抽放钻孔的最大距离则为钻孔的抽放半径。5、瓦斯抽放时间的确定分析抽采半径内的钻孔压力及浓度的变化曲线，确定瓦斯抽放的合理时间段。附件：抽采半径实验数据表矿井名称赵官能源煤层名称煤层厚度时间表压力（Mpa）抽采负压（kpa）1＃3＃4＃6＃7＃9＃10＃8＃12＃2#5#8#11#备注瓦斯浓度变化记录表矿井名称赵官能源煤层名称煤层厚度时间瓦斯浓度（%）抽采瓦斯浓度（%）1＃3＃4＃6＃7＃9＃10＃8＃12＃2#5#8#11#备注