一、采面預抽煤層瓦斯的目的和意義

　　根據(jù)瓦斯綜合治理工作體系，為提高抽采率，降低瓦斯含量，消除采面空白帶達到消突目的，切實實現(xiàn)“不采突出面”，從根本上保證礦井的安全生產(chǎn)，特對該采面區(qū)域瓦斯治理方案進行設計。

　　二、平禹四礦二1煤層賦存情況

　　根據(jù)四礦安全生產(chǎn)的工作安排和集團公司瓦斯區(qū)域治理工作部署，對井田范圍內(nèi)的煤層賦存狀況進行了統(tǒng)計摸底分析。由于我礦現(xiàn)只開采二1煤層，根據(jù)原生產(chǎn)過程中實際揭露的情況及有關(guān)的鉆孔資料，我們對二1煤層進行了分析研究，詳細了解了其分布規(guī)律，分布范圍、面積、煤層厚度變化等基本情況，現(xiàn)敘述如下：

　　從四礦的鉆孔資料及實際揭露情況來看，四礦二1煤層煤層厚度變化不一，賦存不穩(wěn)定。

　　三、12190采面基本情況

　　12190采面位于Ⅱ采區(qū)下山東翼，北鄰11090采面、11100采面防水煤柱，南靠12210采面(未掘)，東接Ι采區(qū)斷層上盤斷煤交線，西靠Ⅱ下采區(qū)軌道下山保護煤柱，采面標高-314.20m～-364.121m，對應地面標高240.8m～259m。該采面開采二1煤層，從風、機巷揭露的情況來看，該采面煤層賦存不穩(wěn)定，自西向東煤層厚度逐漸增厚，厚度1.8～7.3m，從傾向上看，煤層厚度自北往南逐漸增厚，厚度1.2m～3.5，東部煤層厚度在3.5m～6.5m之間，平均厚度4m。

　　該采面設計長度走向長度980米，可采走向長720m，采長170米，可采儲量52萬噸。目前機巷已施工至設計位置，全長978米，切眼剩余工程量170米。

　　四、區(qū)域措施設計方案

　　1、預抽條帶煤層瓦斯設計方案

　　12190切眼高抽巷設計外錯12190切眼平距20米布置，位于煤層頂板以上垂距10m的大占砂巖中。高抽巷設計長度170m，施工完畢后，在高抽巷內(nèi)穩(wěn)放鉆機打設穿層鉆孔，利用穿層鉆孔預抽切眼煤巷瓦斯。高抽巷設計斷面形狀為半圓拱形，凈斷面積8.3m2;巷道凈寬3.0m，墻高1.4米，拱高1.5米，支護形式為錨桿、錨網(wǎng)支護。

　　高抽巷施工過程中采取物探和鉆探相結(jié)全，編制探測煤層層位和掘進頭前方地質(zhì)構(gòu)造情況的防誤揭煤措施，同時地測科根據(jù)探測情況繪制出高抽巷距煤層的預想剖面圖，以便及時掌握層位，合理調(diào)整穿層鉆孔角度。

　　利用高抽巷向煤巷施工位置打穿層鉆孔，并利用水力壓裂技術(shù)對煤層進行水力壓裂，增加煤層的透氣性性系數(shù)，提高穿層孔抽放效果，對施工過的鉆孔及時聯(lián)網(wǎng)抽放，做到提前預抽瓦斯，保證高抽巷超前煤巷100m，從而達到消突目的后再施工煤巷。

　　2、穿層層鉆孔預抽條帶煤層瓦斯技術(shù)設計方案

　　根據(jù)《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》第八章第六節(jié)第四條規(guī)定，預抽煤層瓦斯的鉆孔量當采用穿層孔抽放時，鉆孔見煤點的間距可參照：容易抽放煤層15～20米，可以抽放煤層10～15米，較難抽放煤層8～10米。我礦的二1煤層透氣性差，介于0.0292 m2/(MPa2.d)～0.0956 m2/(MPa2.d)之間，屬較難抽放煤層，鉆孔見煤點的間距應控制在8米以下，同時，根據(jù)我礦的實際情況，為切實起到抽放效果，結(jié)合抽放半徑(1米)，并參照目前平煤十礦、十三礦水力壓裂效果，12190切眼高抽巷穿層抽放鉆孔的見煤間距確定為4米。高抽巷在打設穿層鉆孔之前先期進行水力壓裂，增加抽放半徑，提高煤層透氣性，可有效提高抽放效果。

　　(1)在12190且眼高抽巷內(nèi)西幫距巷道底板1.3米以下布置鉆孔，沿巷道掘進方向每間隔4米布置一組，每組布置7個，鉆孔與高抽巷掘進方向垂直，落底位置控制切眼煤巷左右?guī)透?5m，總控制寬度范圍為34米， (切眼設計凈寬4.0米)。7個鉆孔的俯角及長度、見煤點、穿煤層長度根據(jù)不同的落底位置具體計算設計，詳見穿層鉆孔設計剖面圖。鉆孔見煤后，穿透全煤層并進入煤層底板0.3米。

　　(2)穿層抽放鉆成交錯布置，不得打穿、打重，否則視為無效;

　　(3)抽放

鉆孔施工完畢后進行聯(lián)網(wǎng)抽放，必須打一個聯(lián)一個，堅持抽放的連續(xù)性; 鉆孔布置及設計見附表

　　3、12190切眼高抽巷水力壓裂措施

　　為了增加煤層的透氣性，增加煤層瓦斯抽放效果，對高抽巷內(nèi)沒有施工穿層鉆孔的區(qū)域先實施穿層孔進行水力壓裂，之后再按原設計施工穿層鉆孔，并對穿層鉆孔進行聯(lián)網(wǎng)抽放，從而提高防突效果。

　　(1)壓裂鉆孔布置方式

　　12190切眼高抽巷設計施工170m，因考慮12190機巷突出點孔洞， 1號孔距高抽巷下口132m，2號孔距高抽巷上口8m，共設計施工2個穿層壓裂孔。詳見鉆孔布置圖。

　　鉆孔位置在12190切眼高抽巷西幫，中腰線以下施工鉆孔，垂直于巷道上幫，距巷道地板0.4m處，俯角270，采用Ф50mm的鉆桿，配Ф89mm的鉆頭，鉆過煤層，進入底板0.3m。

　　(2)鉆孔孔深

　　壓裂對象為12190切眼煤層段壓裂，鉆孔進入煤層段7.0m、進入巖石段18.6m，壓裂孔孔深共計25.9m。壓裂鉆孔落底位置位于12190風巷煤巷施工輪廓線以內(nèi)。(見下圖)

　　(3)壓裂孔封孔深度

　　本次試驗選擇封孔深度為18.6m，要求壓裂管進入煤層1m，從煤巖交界面開始封孔，巖封孔段長度為全巖孔段，采用水泥砂漿封孔。

　　(4)注水泵、管路的選型

　　選用額定壓力為20Mpa、額定流量為80L的PRB5A-80/20型煤礦用乳化液泵。為便于操作和控制，注水泵安裝有壓力表、水表及卸壓閥門等附件，水箱容積2m3。壓力表采用YHY60(B)礦用本安型數(shù)字壓力計。

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　　(5)壓裂泵的設定位置

　　壓裂泵放置在12190切眼高抽巷下口外100m處，確定巷道無積水、支護形式良好，便于人員操作。

　　(6)壓裂參數(shù)

　　采用動壓注水，從開始注水到水力壓裂措施結(jié)束大約需要4個小時左右。起始壓力初步設定為10MPa，每5min升壓2 Mpa，泵壓達到20 Mpa左右，穩(wěn)定一段時間后，壓力迅速下降，并持續(xù)加壓時壓力無明顯上升，瓦斯?jié)舛让黠@升，此時即可停泵，關(guān)閉卸壓閥，壓裂程序結(jié)束。

　　壓裂措施實施過程中，由防突科技術(shù)員連續(xù)記錄注水壓力和流量，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，報與井下總指揮經(jīng)地面總會批準后可適時調(diào)整壓裂參數(shù)。

　　壓裂措施實施過程中，由防突科技術(shù)員連續(xù)記錄注水壓力和流量，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，報與井下總指揮經(jīng)地面總工批準后可適時調(diào)整壓裂參數(shù)。

　　五、區(qū)域瓦斯治理措施防突效果檢驗

　　按照《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第三章第四節(jié)第五十五條規(guī)定，對穿層孔預抽區(qū)段煤層瓦斯防突措施進行效果檢驗時，在煤巷條帶每間隔30-50m至少布置1個檢驗測試點，根據(jù)我礦實際，在12190切眼高抽巷每50m布置一個檢驗測試點鉆孔，測試鉆孔的殘存瓦斯壓力。測試鉆孔具體布孔要求：測試鉆孔成三花眼形式排列，1號孔落底于煤巷掘進工作面中心，2號孔落底于煤巷輪廓線上幫13m處，3號孔落底于煤巷廓線下幫13m處，測試鉆孔間距50m，交錯式布置，全方位測試。

　　當測定的殘存煤層瓦斯含量小于0.74MPa時，說明該措施有效，否側(cè)認為該措施無效，或前后100m范圍內(nèi)加密鉆場按設計要求施工穿層孔并進行聯(lián)網(wǎng)抽放，直至消除突出危險。詳見12190切眼高抽巷測壓鉆孔示意圖

　　測壓鉆孔布置平面圖

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　　五、穿層孔打鉆安全技術(shù)措施

　　(一)、供電及機電設備管理安全技術(shù)措施

　　1、鉆機入井前必須經(jīng)過防爆檢查，確保鉆機和配套電器設備完好無失爆。

　　2、鉆機接電應經(jīng)機電科同意，并同施工單位聯(lián)系后，方可進行接電。

　　3、嚴格接線工藝、接頭及裸露長度應符合規(guī)程規(guī)定，杜絕出現(xiàn)“雞爪子、羊尾巴、明接頭”等失爆現(xiàn)象。

　　4、電纜吊掛整齊，并使用電纜鉤，開關(guān)等電氣設備要上架。

　　5、井下作業(yè)時，不準帶電檢修和搬遷所用的電氣設備，設備包機到人，杜絕失爆現(xiàn)象。

　　6、對電機、開關(guān)等電氣設備要注意防潮，定期放入干燥劑。

　　7、定期遙測電機開關(guān)、電纜絕緣;電氣設備要定期檢修，確保設備完好，加強防爆檢查，杜絕電氣失爆。

　　8、沖塵時，不得對著電機開關(guān)、電纜等電氣設備沖塵。

　　9、必須安設風電、瓦斯電兩種閉鎖裝置且能保證正常使用。