瓦斯抽采钻孔设计

仁寿县复合能源集团有限公司8237回采工作面瓦斯钻孔设计编制单位：技术科编制人员：姜永正编制日期：2013年8月16日会审签字单单位签名日期编制通风科通风副总安监科总工程师会签意见:仁寿县复合能源集团有限公司8237回采工作面瓦斯钻孔设计一、钻孔布置原则回采工作面瓦斯抽采主要以穿层钻孔抽采布置方式，钻孔从开孔位置呈放射状进入邻近层，边回采边抽采破坏裂隙带。随着煤层开采的推进，在受卸压影响和瓦斯压力作用下向采空大量释放瓦斯。根据柱状图岩层性质和经验数据，破坏裂隙带一般为采高的10—30倍。我矿开采层为1.5m左右，故钻孔终孔层位在垂高30m左右。布置穿层钻孔抽采裂隙的瓦斯时，钻孔的倾斜长度不宜超过70m。以确保抽采钻孔的抽采效果和钻孔覆盖率的要求。钻孔间距应合理确定，一般为30米，布置抽放钻孔。二、工作面穿层钻孔布置方式根据矿井整合工程初步设计的开拓布置，矿井接替工作面布置在290东翼8237采煤工作面。煤层厚1.2～1.5m，平均厚1.35m。工作面倾斜长780m，走向宽100m。根据8237采煤工作面的煤层赋存情况，设计在采煤工作面回风巷中布置穿层向上钻孔抽采煤工作面的破坏裂隙带瓦斯。钻孔具体布置为在采煤工作面运输巷中沿煤层倾向上布置单排钻孔，钻孔方位迎向工作面，与工作面呈10°夹角，钻孔倾角同煤层倾角，钻孔间距3米，单个钻孔长度75m～90m左右。8237采煤工作面走向长约490米，设计钻孔个数164个，实际施工时可根据现场情况对钻孔参数进行适当调整。钻孔布置详见参数表及附图。采煤工作面顺煤层钻孔参数表钻孔地点走向长（m）倾斜宽（m）钻孔编号钻孔长度（m）钻孔方位角（度）钻孔倾角（度）备注（8239）采面回风巷780801＃～164＃70迎向工作面并与工作面呈10°夹角顺煤层倾向根据现场进行调整合计11480三封孔方式、材料及工艺（一）、采用聚氨酯人工封孔1、采用聚氨酯人工封孔。钻孔内抽放管选用长8m直径25mm的抽放管，为防止堵塞，抽放管顶端钻10个直径10mm小孔，最好用双层铁筛网包扎好。用聚氨酯封孔，封孔长度8m。2、封孔材料钻孔采用聚氨酯封孔，对于井下封孔而言，主要要求聚氨酯在发泡后，其内所形成的孔为封闭孔，另外对发泡时间、发泡倍数、固化后的强度，可塑性等均有一定的要求。可选用聚氨酯封孔材料，在钻孔内6.4～7.5m深度封孔，钻孔密封段长度仅1m，既能保证密封严密，又可节省封孔材料。该聚氨酯封孔材料膨胀倍数20倍以上，聚氨酯发泡均匀、细小，孔隙又不联通，还有可塑性，适于动压区封孔；在抽放瓦斯负压60～80KPa、正压2MPa下，钻孔密封严实不漏气。3、封孔工艺聚氨酯封孔采用卷缠药液法,缠药方法及钻孔内封孔管结构如后图所示。抽放管为内径25mm的焊缝钢管，长为8m，在管前端焊上铁档板，套上木塞和橡胶垫圈，距前端橡胶垫圈1m处，再套上木塞和橡胶垫圈，并用铁线缠紧固定，在1m间距内的抽放管上固定一块毛巾布（1m×0.7m）。封孔操作程序为：先称出封一个孔的甲、乙组成药液，分别装入两个容器，再将药液同时倒入混合桶，立即用棒快速搅拌均匀，当药液由黄褐色变为乳白色时，停止搅拌，将药液均匀倒在毛巾布上，边倒药液边向抽放管上卷缠毛巾布，并把卷缠好药液的封孔管迅速插入钻孔，大约5分钟后，药液开始发泡膨胀，20分钟后停止发泡，逐渐硬化固结。为了避免封孔管晃动影响封孔质量，孔口处用木塞楔紧。封一个钻孔的聚氨酯用量约为1Kg左右。（二）、采用水泥浆封孔泵封孔尽可能采用水泥浆封孔泵封孔，其封孔速度快、成本低、操作简便、效果好，优于聚氨酯封孔（三）、钻孔与管路的连接封孔1小时后，便可与抽放管路连接。钻孔与管路连接处应设置流量计和阀门。连接管采用胶管。预抽一定时间后，根据效果检验结果，决定停止抽放时间。四抽放效果预测1、抽放瓦斯量计算矿井相对瓦斯涌出量为20m3/t。矿井瓦斯抽采率必须≥25％，并残余瓦斯量必须在8m3/t以下则为抽采达标。根据煤矿瓦斯抽采基本指标，本设计矿井瓦斯抽放率为30%，满足要求。因此矿井瓦斯抽放量为：1）工作面煤炭储量：490m×80m×0.58m×1.5t/m3=34104t2）瓦斯总储量：34104t×20m3/t=682080m33）需抽采瓦斯量：34104t×（20m3/t－8m3/t）=409248m32、采煤工作面控制范围为：回风巷以下10m范围内。五、预计抽采时间：按抽采混合流量20m3/min、抽放浓度30%计算，409248m3÷（20m3/min×30%×60min×24小时/天）=47天则：预计8237采面需连续抽采47天可达标。仁寿县复合能源集团有限公司2013年8月16日