綜采工作面超前鉆孔預裂安全技術措施

1、 綜采工作面超前鉆孔預裂安全技術措施  一、工程概述 為提高塊煤率、瓦斯抽采率及降低煤塵，依據(jù)12407綜采工作面鉆孔預裂設計方案及礦方相關要求，結合現(xiàn)場實際，需在12407綜采工作面，對煤層進行超前鉆孔預裂。為確保超前鉆孔預裂施工平安，特編制本施工平安技術措施。二、鉆孔布置技術參數(shù)及要求、施工工藝1、鉆機技術參數(shù)采納ZDY3200S型煤礦用全液壓坑道鉆機，其主要技術參數(shù)：鉆孔深度：350/100m，鉆桿直徑：63.5/73mm，鉆桿長度1.5m，額定轉速：50175r/min，主軸傾角：0±900，給進行程：600mm。泵電動機型號：YBK2-225S-4，泵電壓660/

2、1140，適用鉆孔深度：350/100m，終孔直徑：150/200mm。2、預裂鉆孔布置參數(shù)（1）預裂單排鉆孔布置參數(shù)在回風順槽鉆機及預裂設備布置，從回風順槽畫好的點位置及角度向運輸順槽鉆孔，沿平行工作面方向布置一組鉆孔，在回風順槽1600米，布置1#鉆孔，依次向外布置2#、3#，依據(jù)煤層薄厚起伏變化，當采高為2.4m時，鉆孔布置在采高中間位置，即1.2m處，當采高為3m時，鉆孔布置在采高中間位置，即1.5m處。試驗階段1600m（1#鉆孔離停采線距離），鉆孔預裂應超前工作面不低于150m。依據(jù)地質資料，在實施區(qū)域內，當遇到斷層不能打預裂鉆孔，可避開斷層10m外連續(xù)布置預裂鉆孔。依據(jù)工作面周期

3、來壓步距，當遇到來壓區(qū)域，不打鉆孔預裂，利用礦山壓力作用，對煤壁進行破裂，有效節(jié)省成本。鉆孔布置參數(shù)如表4-1所示。1）孔間距：設計高壓預裂的有效切割半徑是5m，預裂孔平均間距10m。2）鉆孔數(shù)量：沿垂直于煤層傾向方向布置鉆孔，試驗區(qū)域共10個鉆孔。3）預裂孔長度：預裂鉆孔設計長度為126m。4）鉆孔直徑：113mm。5）鉆孔角度：如表4-24-1鉆孔布置參數(shù)表鉆孔直徑 113mm 鉆孔間距 10m鉆孔長度 126m 封孔長度 20m預留愛護線 20m 鉆孔數(shù)量 10個12407工作面回風巷高程高于運順，存在肯定角度。由于12407回順與運順的高程測點存在20m的錯距，因此在計算過程中需訂正錯

4、距引起誤差。4-2鉆孔布置參數(shù)12407回順 12407運順 正切值 角度 測點 標高 測點錯距 測點 標高 1500 0.22154 仰角1510 0.144765 仰角1520 910.713 1520 1500 910.891 0.00119 0.06799 仰角1530 0.056818 仰角1540 0.045645 仰角1550 0.034473 仰角1560 907.331 1570 1550 907.392 0.00041 0.0233 仰角1570 0.22899 仰角1580 0.20569 仰角1590 0.296885 仰角1600 904.795 1595 1575

5、905.811 0.00677 0.38808 仰角（2）預裂雙排鉆孔布置參數(shù)在距離單排眼鉆孔10#孔向外10m處，打雙排鉆孔的1#鉆孔，依次布置2#、3#，在回風順槽鉆機及預裂設備布置，從回風順槽畫好的點位置及角度向運輸順槽鉆孔，沿平行工作面方向布置雙排鉆孔，呈三角型布置，底排鉆孔與底板間距1m，頂排鉆孔與頂板間距1m，頂排鉆孔間距為12m，底排鉆孔間距為12m，頂排鉆孔與底排鉆孔錯距投影距離為6m。詳細如下圖：12407回風巷雙排鉆孔布置示意圖依據(jù)地質資料，在實施區(qū)域內，當遇到斷層不能打預裂鉆孔，可避開斷層10m外連續(xù)布置預裂鉆孔。依據(jù)工作面周期來壓步距，當遇到來壓區(qū)域，不打鉆孔預裂，利用

6、礦山壓力作用，對煤壁進行破裂，有效節(jié)省成本。鉆孔布置參數(shù)如表4-3所示。1）孔間距：設計高壓預裂的有效切割半徑是5m，預裂孔平均間距10m。2）鉆孔數(shù)量：沿垂直于煤層傾向方向布置鉆孔，12407工作面初步設計預裂區(qū)域長度為1600m，試驗區(qū)域共266個鉆孔。3）預裂孔長度：預裂鉆孔設計長度為126m。4）鉆孔直徑：113mm。5）鉆孔角度：依據(jù)測得高程計算得。表4-3鉆孔布置參數(shù)鉆孔直徑 113mm 鉆孔間距 6m鉆孔長度 126m 封孔長度 20m預留愛護線 20m 估計鉆孔數(shù)量 250個二、煤層預裂技術參數(shù)及要求、施工工藝1、預裂泵的技術參數(shù)（1）預裂泵驅動功率：160KW，最大排出壓力6

7、6MPa，最大排出流量：7.1m3/h。（2）水箱規(guī)格：2m×1m×1m，與預裂泵直接相連，內有水質過濾裝置，可保證水質。（3）超高壓軟管：超高壓軟管規(guī)格：16×6S-80(內徑 鋼絲層數(shù)-壓力)，每根長度可依據(jù)需求定做。（4）液壓卷管器：液壓卷管器對預裂深度、速度進行掌握，起到給進、后撤作用。（5）封孔器：采納FKS-80/15型號系列超高壓煤層注水封孔器，封孔器外徑88mm，封孔長度最大2.2m，承壓40MPa；或者，采納鉆孔封孔設備用煤炭科學討論總院重慶分院生產(chǎn)的KFB型礦用封孔泵，封孔長度8米，封孔距離20m。（6）管路附屬裝置：配套材料包括配套法蘭、閥門

8、、連接膠管及螺栓、膠墊等。2、高壓脈沖預裂技術參數(shù)（1）預裂方式：依據(jù)工作面煤層賦存條件，通過高壓預裂沖擊波破巖工藝方式，在超前工作面不低于150米，實施預裂。（2）預裂壓力：預裂出口壓力66 MPa，可以自行掌握。（3）預裂半徑：5米。（4）預裂時間：高壓預裂預裂器運行速度2m/min，預裂時間1h。（5）巷道愛護煤柱：20m。3、水壓致裂裂化技術參數(shù)（1）預裂方式：依據(jù)工作面煤層賦存條件，通過高壓預裂軟化工藝方式，在超前工作面不低于150米處，實施高壓預裂。預裂液讓煤體充分預裂、破裂，煤層間隙進一步裂化，采納多孔單泵水平混合預裂裂化工藝。（2）預裂壓力：預裂壓力掌握在810MPa。（3）預

9、裂滲透半徑：10米。（4）單孔預裂時間：0.51h。（5）單孔壓裂時間：不少于預裂時間2/3。（6）單孔預裂量：水平長軸5m，垂直短軸1m。（7）煤巖活性水的比例，依據(jù)現(xiàn)場煤層軟化系數(shù)實際而定。（8）預裂量：單孔0.7 m3，累計1 m3。（9）預裂流量：依據(jù)閱歷，動壓預裂時應為0.72.0m3h。（10）預裂超前工作面開采位置的距離，不低于150米。（11）封孔長度： 20米。4、鉆孔超前預裂工藝依據(jù)紅石巖煤礦綜采工作面煤層賦存條件、構造特征，煤巖物理力學性質、綜采工藝和開采技術條件等因素，綜合分析，紅石巖煤礦2#煤層超前預裂實施方案：實行第一步高壓脈沖預裂法，其次步水壓致裂預裂法與綜采工藝

10、協(xié)調時，相配套的綜合預裂技術方案。12407工作面超前預裂分為三部分預裂區(qū)域，第一試驗方案：鉆機及預裂設備布置在回風順槽，從回風順槽向運輸順槽鉆孔預裂。從切眼后退1600米處開頭布置1#鉆孔，鉆孔間距為10米，到1500米即長度100m，共計布置10個鉆孔，采納單排鉆孔超前預裂工藝，進行預裂。其次試驗方案：鉆機及預裂設備布置在回風順槽，從回風順槽向運輸順槽鉆孔預裂。從第一試驗區(qū)10#鉆孔處，向外6米處布置雙排1#鉆孔，鉆孔水平投影間距長度6米，從1500米到1400米共計100m長度，共布置16個鉆孔，采納雙排鉆孔超前預裂工藝，進行預裂；若第一試驗方案，鉆孔預裂效果比較，就采納第一方案，對12407綜采工作面剩余1500m分成三個預裂區(qū)進行預裂施工。若第一試驗方案效果不好，則實施其次試驗方案，從兩個試驗方案中選擇最佳方案，對12407綜采工作面剩余1400m分成三個預裂區(qū)進行預裂施工。（1）三個預裂區(qū)單排鉆孔超前預裂工藝第一預裂區(qū)從1500m至1300m處，長度200m，共布置鉆孔20個，鉆孔平行與工作面，鉆孔直徑113mm，間距10m，鉆孔長度126m，端頭封孔長度10m。其次預裂區(qū)從1300m至距開切眼900m區(qū)域內，長度400m，煤層中布置40個