110902工作面瓦斯抽采设计及安全技术措施
宣威市慈罡矿业有限责任公司田坝镇海子煤矿
110902回采工作面
瓦斯抽采设计及安全技术措施
技术科
2020年9月10日
审批意见表
宣威市慈罡矿业有限责任公司田坝镇海子煤矿
110902回采工作面
瓦斯抽采设计及安全技术措施
认真贯彻执行国家和云南省安全生产的方针政策，牢固树立“以人为本”、“安全发展”理念，认真贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针，做到“先抽后采、监测监控、以风定产，通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”，建立科学合理的瓦斯抽采系统、有效管用的监测监控网络，借鉴当地煤矿安全生产的先进经验，力争把本矿井建设成为技术先进、安全基础牢固、经济效益好的本质安全型煤矿。
一、基本情况
1、矿井条件
矿区总体为一向南东倾斜的单斜构造，属中等倾斜地层，总体断层较发育，褶皱不发育，除详细查明和基本查明的断层外，局部见隐伏小断层多条，因此，矿区构造复杂程度为属中等类型；根据“生产勘探报告（2018年）”、“矿井水文地质类型划分报告”、“隐蔽致灾因素普查报告”内容，结合矿井生产实践和水害情况分析，矿井以往的采掘工程基本没有受到水害影响，矿井防治水工作简单易行。根据《煤矿防治水细则》第十三条表2—1的分类依据，矿区水文地质条件属以裂隙含水层充水为主的中等类型；矿2010、2011、2012、2020四年的矿井瓦斯等级鉴定结果：矿井最大相对瓦斯涌出量为 6.58～15.22m3/t，最大绝对瓦斯涌出量为0.62～1.29m3/min，矿井属高瓦斯矿井；矿井和相邻矿井多年来未发生煤的煤尘爆炸现象。根据云南省煤炭质量检验站以及陕西煤田地质化验测试有限公司（生产勘探报告提供）对海子煤矿区内开采煤层煤尘爆炸性鉴定结果煤层均有煤尘爆炸性；本矿井和相邻矿井多年来未发生煤的自燃发火现象。
根据。根据云南省煤炭质量检验站以及陕西煤田地质化验测试有限公司（生产勘探报告提供）对海子煤矿区内开采煤层自燃倾向性鉴定报告的结果：煤的自燃倾向性为Ⅱ类，属自燃煤层。
2、矿井瓦斯涌出量
根据《宣威市慈罡矿业有限责任公司田坝镇海子煤矿改造升级项目瓦斯抽采初步设计》（表4—1—6采煤工作面瓦斯抽采量计算表）计算结果为：矿井投产开采K9煤层时，K9煤层绝对瓦斯涌出量0.56m3/min。
3、抽采系统、主要抽采方式及泵站位置
抽采系统采用高、低负压抽采系统。
抽采方式采用回采工作面本煤层预抽和采空区瓦斯抽采相结合的综合瓦斯抽采方法。
矿井已经建立地面永久瓦斯抽采系统，瓦斯抽采站场地位于主斜井工业场地西北面。
6、抽采设备
高负压抽采泵利用原有高负压2BE1-303-0型瓦斯抽采泵2台，1台工作，1台备用，电机功率75kw。
低负压抽采泵利用原有低负压2BE1-303-0型瓦斯抽采泵2台，1台工作，1台备用，电机功率75kw。
7、工作面基本情况
110902回采工作面可采走向长220m、倾斜长140m、倾角38°。
8、编写依据
（一）《煤矿安全规程》2016版
（二）《防治煤与瓦斯突出细则》2019版
（三）《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》
（四）《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026-2006）
（五）《煤矿瓦斯抽放规范》（AQ1027-2006）
（六）《宣威市慈罡矿业有限责任公司田坝镇海子煤矿K9煤层抽采半径考察报告》
（7）《海子煤矿瓦斯抽采设计》
二、瓦斯抽采机构
(一)瓦斯抽采领导小组
组长：浦仕锐
副组长：浦同运、赵发权
成员：徐广锋、黄照生、浦同汝、敖成康、包广昊、浦同尚、敖成兴、杨广泽、李顺晋、刘双金、吴封涛、黄照安
领导小组下设办公室在煤矿技术室，由赵发权同志兼任办公室主任，负责瓦斯抽采方面的业务和资料整理。
职责：
1、技术科是矿井瓦斯抽采工作的主管业务科室，负责瓦斯抽采监督、管理方面的全面工作；并设立专职煤矿瓦斯抽采技术人员，负责瓦斯抽采期间的日常工作，定期分析研究、预测预报、钻孔验收，解决瓦斯抽采过程中出现的问题；负责编制瓦斯抽采计划及工程设计，组织落实各项工作内容，并负责监督、检查工程和验收工程质量工作；观测井下各钻场瓦斯涌出量、瓦斯压力及抽放负压等数据，收集整理各种资料，瓦斯抽采管理人员要经常分析瓦斯抽采过程中出现的新问题、新情况，有针对性的采取瓦斯抽采安全技术措施。
2、机电组负责地面抽放泵房专用线路的维护工作，对井下钻机的接线和日常维护工作，吴封涛对地面泵房、井下监测仪器的维护工作；保证瓦斯抽放泵正常运行。
3、黄照安负责瓦斯抽采的各项工程：抽放管路的铺设、瓦斯钻场的掘进与支护、钻机打眼等工作。在进行工程设计施工时必须严格按照设计要
求施工。
4、运输队协调井下生产运输，保证瓦斯抽采相应设备、材料运输畅通，负责地面泵房的相关问题并安排解决，在此期间应确保矿井内通讯畅通，做好记录，若发生突发情况应立即向矿领导报告，并积极采取相应安全技术措施。
5、孔令平负责瓦斯抽放相关设备的购置，并配合机电组做好井下钻机及其它设备的选型工作。瓦斯抽采领导小组要定期召开瓦斯抽采防治工作专题会议，及时向领导小组汇报瓦斯抽采工作进展情况，研究解决工作中存在的问题，安排和落实各项工作任务，领导小组成员要按照各自业务的分工，认真做好协调和处理瓦斯抽采工作中遇到的各类问题。
（二）瓦斯抽采专业队伍
1、成员：
一组：黄和勇、李龙虎、徐宏飞、吴广逵
二组：浦仕甲、张飞、刘贵平、刘传东
三组：孔令贵、崔光健、刘传果、吴锋锐
2、职责
（1）必须了解工程的设计目的、施工方案和工程量,严格按作业规程进行钻孔的施工和封孔。
（2）严格执行“三大规程”,持证上岗。
（3）施工时严格按照设计的方位角度深度等参数进行,不得擅自更改。
（4）拒绝违章指挥,禁止违章作业。
（5）操作人员要熟知钻机的结构、性能和使用方法,不得任意调节钻机的液压控制系统,钻机在出现故障时,不得带病运转。
（6）施工过程中发现问题要及时汇报,并立即处理,如在场人员都不能处理的问题,及时请示有关领导派人处理。
（7）下班前应将本班工作情况及各种数据,如钻孔角度、进尺、设备运转情况等全面准确的记录在交接本记录本上。
（8）不弄虚作假,虚报数据。
（9）钻孔竣工后,应在班组长的指挥下做好各种善后工作,为下次施工作好各种准备工作。
三、危险辨识：
（一）打钻工危险辨识
1、危险源：操作人员随身衣物不合身并束紧；预控措施：操作人员随身衣物合身并束紧，禁止带手套。
2、危险源：钻机工作时，固定不牢固，致使倒下伤人；预控措施：钻机工作时，保证固定牢固，发现松动立即停机处理。
3、危险源：钻机钻孔过程中加接钻杆时，夹持器没有夹紧钻杆，致使钻杆从钻孔中滑落伤人；预控措施：钻机钻孔过程中加接钻杆时，夹持器必须夹紧钻杆。
4、危险源：钻机钻孔过程中，操作人员正对钻杆操作；预控措施：钻机钻孔过程中，钻机前方严禁站人，操作人员站在钻机的侧面，严禁操作人员正对钻杆操作。
5、危险源：钻机钻孔过程中，操作人员靠近钻机外露转动部件时。预控措施：钻机钻孔过程中，操作人员与钻机外露转动部件保持安全距离。
6、危险源：油位下降到标定位以下时，没有停机加油；预控措施：观察油箱的油位，当油位下降到标定位以下时，必须停机加油。
7、危险源：工作地点前后不悬挂便携式报警仪；预控措施：工作地点前后要悬挂便携式报警仪。
8、危险源：打钻工不随身携带自救器：预控措施：打钻工必须随身携带自救器。
9、危险源：不加强工作地点的安全支护的；预控措施：加强现场的安全支护。
10、危险源：不及时封堵钻孔造成有毒有害气体涌出；预控措施：施工完毕后及时封孔连接。
（二）施钻工危险辨识：
1、危险源：作业前未对操作现场和周围环境进行检查；预控措施：作业前检查现场瓦斯、顶板、巷帮，符合规定方可作业。
2、危险源：携带工器具不完好；预控措施：入井前对工具、仪器认真检查，确认可靠后入井作业。
3、危险源：未按规定进行取样、测定；预控措施：严格按照措施操作，“一通三防”管理人员现场监督。
4、危险源：未按规定对相关知识进行培训、未进行考试上岗；预控措施：上岗前经过相关培训，经考试合格后持证上岗。
5、危险源：未按规定安设、检查设施；预控措施：每周定期开展检查，发现不按规定安设防突设施要求立即整改，并按规定处罚。
6、危险源：未按规定填报突出危险性预测预报通知单；预控措施：及时安排测K1值，要求技术员及时上报突出危险性预测预报通知单。
7、危险源：不监督、执行防突措施。预控措施：安排“一通三防”管理人员现场监督。
8、危险源：不熟悉避灾路线。预控措施：掌握规程措施，熟悉避灾路线。
9、危险源：作业前对仪器没有进行防爆检查。预控措施：施工前对所用仪器进行防爆检查。
（三）瓦斯抽放工危险辨识：
1、抽放管运输过程中捆绑不牢固。预控措施：抽放管运输过程中必须
捆绑牢固。
2、抽放管路安装过程中没有对安装地点进行检查，没有进行“敲帮问顶”。预控措施：检查安装地点的顶板稳定情况，严格执行“敲帮问顶”制度。确认安全后方可安装管路。
3、连接抽放管时，连接头漏气。预控措施：连接头必须安装稳固，加管道密封胶，必须保证连接头不漏气。
4、抽放管路出气口未安设甲烷传感器。预控措施：抽放管路出气口安设甲烷传感器。
5、抽放管路放水器安装位置不正确。预控措施：正确安装抽放管路放水器。
6、抽放管路安设不符合要求。预控措施：抽放管路与电缆必须分开悬挂在巷道两侧。
7、没有定期检查瓦斯抽放系统。预控措施：定期检查瓦斯抽放管路的气密性，定期对抽放管路进行放水。
8、没有定期对抽放流量进行测量。预控措施：定期对抽放流量进行测量。
四、瓦斯抽采方针及基本原则
严格遵循国家产业政策和有关规范、规定、规程、标准；牢固树立“以人为本”、“安全发展”理念，严格贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针和“先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯治理工作方针，切实建立健全“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的瓦斯综合防治工作体系；紧紧抓住矿井通风系统、抽采抽放、监测监控、现场管理四个环节。严格贯彻落实“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产工作方针，坚持标本兼治，重在治本的原则。合理生产布局，确保抽、掘、采关系平衡；加大瓦斯抽采力度，实现“多措并举、应抽尽抽、
抽采平衡、效果达标”的要求；严格管理，完善制度、落实责任、认真执行、严格监督；建立有效的安全监测监控系统，确保装备齐全、数据准确、断电可靠、处理迅速。夯实安全基础，全面改善煤矿安全作业条件，遏制瓦斯事故的发生，促进煤矿安全生产形势好转。
五、抽采计划
预计在110902运输巷布置63个顺层抽采钻孔，钻孔深度平均为90m，在110902回风巷布置63个顺层抽采钻孔（下插孔），钻孔深度平均为50m，钻孔的工程量约为8820m。
110902回风石门支管用φ200的PVC管接直接经过110902回风巷直达110902工作面上隅角在采空区抽放。
六、抽采巷管路及钻孔布置
（一）抽采管路布置
110902回采工作面采空区瓦斯抽放管布置：瓦斯抽放泵站至风井入口处已安设φ250的钢管，总回风段主管用φ250的PVC管，在110902回风石门与总回风巷交接处用三通直接引出，110902回风石门支管用φ200的PVC管直接经过110902回风巷直达110902工作面上隅角在采空区抽放，采空区布置见（半封闭采空区瓦斯抽采管路布置示意图）。
110902回采工作面顺层抽采瓦斯抽放管布置：瓦斯抽放泵站至风井入口已安设φ200的钢管，总回风巷主管用φ200的PVC管，在1970回风石门用三通直接用φ110的支管安设到110902运输巷内。119002运输巷每10个顺层钻孔安装一组钻孔收集器。
（二）钻孔布置
1、本煤层抽采钻孔布置
根据昆明煤炭科学研究院对宣威市慈罡矿业有限责任公司田坝镇海子煤矿出具的《K9煤层抽采半径考察报告》中，K9煤层抽采半径确定为3.5m,海子煤矿采煤工作面设计采用倾斜钻孔预抽本煤层瓦斯。钻孔直接由工作
面运输巷沿煤倾角施工，钻孔基本考虑垂直于煤壁，不设钻场。上述钻孔在掘进、工作面安装期间，预抽需要抽采煤层内瓦斯，在工作面生产时，边采边抽需要抽采煤层内的瓦斯。运输巷钻孔长度平均90m，回风巷钻孔长度平均50m,钻孔终孔间距为3.5m。实际生产中可根据实测积累的有效抽采半径，确定合理的布孔参数。
2、采空区瓦斯抽采布置
煤矿使用采空区埋管抽放。
埋管抽采的方法为：在回采工作面回风巷安设焊缝钢管作为瓦斯抽采管，在抽采管的末端设一弯管，使抽采管口抬高至回风巷顶部，并设木垛对其管口进行保护。在工作面后部抽采管上每隔50m安装一组三通、控制阀门及埋管组件，在工作面推进过程中，将埋管口保留在工作面的采空区，通过抽采管路对邻近层卸压瓦斯和采空区瓦斯进行抽采。半封闭采空区瓦斯抽采管路布置见下图。
3、钻孔布置应按照以下要求：
（1）钻孔场的布置应避开地质构造带，便于维护，利于封孔，保证抽
采效果。
（2）尽量利用现有的开拓、准备和回采巷道布置钻孔。
（3）对开采层未卸压抽采，除按钻孔抽采半径确定合理的孔间距外，应尽量增大钻孔的见煤长度。
（4）布孔方式除考虑应取得好的抽采效果外，还应考虑措施施工方便。
（5）边采边抽钻孔的方向应与开采推进方向相迎，避免采动破坏孔口。
（6）钻孔方向应尽可能正交煤层层理。
4、抽采达标效果检验孔布置
抽采48天后，在工作面运输巷每隔30m沿煤层倾角布置一个取芯钻孔，测定该工作面的瓦斯残余含量和瓦斯残余压力，该工作面一共布置7个取芯钻孔。钻孔长度设计90m，孔径90mm，倾角38°。
（三）抽采钻孔施工
1、钻机
选择钻机需要考虑的因素包括：①钻进深度；②钻进速度；③钻孔直径；④给进、起拔能力；⑤钻机体积；⑥液压系统；⑦性价比。
结合矿井瓦斯抽采方法、钻场布置及钻孔参数，利用ZDY750型矿用液压钻机，数量4台，3台工作，1台检修、备用。
详见： ZDY750型矿用液压钻机主要技术参数特征表
ZDY750型钻机主要技术参数特征表
钻杆：设计选用φ50mm钻杆。
钻头：设计选用φ75mm钻头。
2、封孔工艺
抽采钻孔封孔方法的选择应根据抽采方法及孔口所处煤（岩）层位、岩性、构造等因素综合确定。封孔应满足密封性好、操作方便和材料经济的要求。封孔质量影响着抽采瓦斯的浓度、孔口负压、甚至整个抽采系统的效果。110902采煤工作面顺层抽采采用聚氨脂（马丽散）封孔；封孔长度：封孔段在煤层，封孔长度≥8m，封孔段在岩层，封孔长度≥5m。
聚氨脂（马丽散）是一种新型的化学封孔材料，混合反应生成硬质泡沫体。该法孔内抽采管的结构如附图所示。抽采管选用直径25mm的焊接钢管和25mm的瓦斯抽放管，长度2.5m，套管使用，在管前端固定棉纱，并用铁线缠紧固定，还要在0.8m间距内的抽采管上固定棉纱（详见附图）。
将成袋的马丽散封孔剂隔离条抽离，使两种液体均匀混合后和棉纱缠绕在抽放管上，然后塞入抽放孔内，大约5min后药液开始发泡膨胀，20min停止发泡，逐渐硬化固结。按照煤矿现有马丽散袋装重量，一个孔需放5袋马丽散。
为了避免抽采管内因碰撞晃动而影响封孔质量，降低抽采效果，孔口需用棉纱、风筒布或用木楔塞紧，固定长度0.2～0.5m。钻孔结构及封孔工艺见附图。
七、钻孔施工要求及安全技术措施
（一）瓦斯抽采钻孔施工工艺
第一步：钻机的稳设
1.查看设计图，找出本班所打抽采钻孔的开孔参数；
2.在施工断面上根据设计标定出孔口开孔位置；
3.再次查看设计图中该孔参数；
第二步：施工抽采钻孔
1.接通电源，试转电动机，注意其转向是否与油泵的转向要求一致。
2.启动电动机，观察油泵是否正常运转(应无异常声响，操纵台上的回油压力表应有指示)，检查各部件有无渗漏油现象。油泵连接水管必须正确使用冷却水装置，防止油温升高造成油管密封圈等损坏。
3.使主、副油泵空载运转3～5分钟后再进行操作。如油温过低，空转时间应加长，待油温升高至20℃左右时，才可调大排量进行工作。
4.在钻杆末端接上压风，开孔钻进。
5.先将给进压力调到最小，把给进手把推到给进位置，再缓慢增加给进压力。当钻具开始移动时，停止增加给进压力，让钻头旋转慢慢钻进。
6.待钻头接触煤壁后，将给进压力调节到规定值的50％左右钻进约10分钟后，将给进压力调到规定值，开始正常钻进。
第三步：停钻及起钻
1.减小给进压力，停止给进和回转。
2.用压风连续向孔内吹10分钟，使孔内煤渣排净。
3.后退回转器，将钻具提离孔底一定距离，打开夹持器，夹紧钻杆。
4.将起下钻转换手把置于起钻位置，回转器马达排量调到最大。
5.操作给进／起拔手把，后退回转器向孔外倒钻杆，待欲卸的钻杆接头处于回转器和夹持器之间、距夹持器250～300mm时停止倒钻杆
(当钻杆单根较长时要倒几次)，马达反转拧松钻杆。
6.操作给进／起拔手把，继续向外倒钻杆，当已拧松的钻杆全部退出回转器主轴后，人工卸下钻杆。
7.重复上述操作，拉出下一根钻杆，直到拔出孔内全部钻杆。
8.在拉出最后一根钻杆时，仍需在夹持器前方人工卸下钻头。
9.施工完钻孔后及时封孔连抽。
（二）钻孔施工注意事项
1.施工前，该措施必须给施工人员贯彻学习并签字。
2.职工必须使用量具（地质罗盘、坡度规），正确把握钻孔各项参数。
3.钻孔布置位置及方向要严格按设计参数施工。
4.施工地点，必须悬挂施工图板。
5.钻工上岗前，必须衣帽穿戴整齐，袖口衣扣要扣好，禁止戴手套，防止打钻中钻机绞人。
6.打孔的作业地点前后20m范围内必须将杂物清理干净，禁止有易燃、易爆物品放置。
7.打钻地点回风侧2m范围内，必须悬挂便携式甲烷报警仪。
8.打钻地点，必须有瓦斯检查员经常检查打钻地点的瓦斯情况。风流中的瓦斯浓度超过1%或局部瓦斯超过规定，若超过规定时应停钻停风，切断电源，迅速撤离到安全地点，并立即向矿调度室和通防负责人汇报。
9.打钻人员必须熟悉瓦斯突出预兆。打钻过程中，若遇煤与瓦斯突出预兆，如：瓦斯喷孔顶钻严重、响煤炮，瓦斯忽大忽小、巷道瓦
斯超限等，必须通知工作面人员停止工作，迅速撤离到安全地点，并立即向矿调度室和通防负责人汇报，执行区域防突措施。
10.每个钻孔施工前，钻机架要固定牢固，打好压柱，严禁人员站在钻机正后方。
11.钻机附近至少配备两具不少于8kg的干粉灭火器，干粉灭火器必须达到合格要求（灭火器上的压力表用红、黄、绿，表示压力情况。指针指向绿色区域表示可以正常使用、指针指向黄色区域表示警告、指针指向红色区域表示失效。）并且打钻人员必须能够正确操作灭火器。
12.打钻地点必须有消防水管。
13.打孔使用风力排渣。排渣的顺序：开钻时先送风后送电，停钻时先停钻后停风。
14.打钻地点必须安装风、水三通，要确保能够随时切换向钻机供风、供水。
（三）钻孔施工过程中要求
1.施工钻孔时，人员禁止将身体任何部位正对钻孔方向，禁止人员往孔里看，防止钻孔发生喷孔飞渣时伤人。
2.施工钻孔时，严禁铁对铁敲击。
3.施工钻孔时，操作钻机人员精力要集中，做到操作稳、准。钻机在运转过程中，任何人不准触摸钻杆及机器旋转部位，防止钻机绞住衣服伤人。
4.施工钻孔时，如遇到钻机夹持器出现故障,无法固定钻杆时，必须停机排除故障，钻机严禁使用牙钳咬钻杆钻机带转接切钻杆，必须
人工接切钻杆。
5.施工钻孔时，发现钻头不利、脱落、钻杆滑扣或断裂、压风小等情况时，要立即停止钻进，进行处理。防止长时间摩擦发热引起着火。
6.钻进过程中发现有卡钻、顶钻、排渣不利、打不进或钻进速度慢等异常情况时，应立即停止钻进，及时向调度室汇报，查明原因，进行处理。
7.施工钻孔时，一旦发现钻孔温度升高、一氧化碳超限等情况时，必须立即停钻停风，切断电源，向钻孔内供水；如果发现明火时，现场作业人员务必立即采用灭火器、水、等材料进行直接灭火，灭火时人员要站在火源的上风侧风流中；若直接灭火无效时，同时要迅速向矿调度室进行汇报，并及时通知该地点受火灾威胁的人员沿避灾路线进行撤退。所有灾区人员，要根据情况采用自救器、压风自救装置、避难硐室等进行自救。
8.施工钻孔时，操作台与钻机安全距离不得小于2m。钻机司机必须和接切钻杆人员配合好，钻机司机只有接到接切钻杆人员发出的信号后，方可操作钻机，否则，严禁操作钻机。
9.钻机停钻，每次启动前，操作人员确认安全后，方可点送开钻。防止盲目开钻，出现钻具带转打人及钻机绞人事故发生。
（四）收尾工作
1.钻孔施工结束后，必须及时清理本班所打抽采钻孔的浮煤。
2.钻孔施工结束后，现场作业人员必须将所有电气设备停电。
3.下班前应将本班工作情况及各种数据（如钻孔角度、进尺、设