2022年煤层瓦斯参数测定设计现场施工技术方案3.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 山东新河矿业有限公司 3 煤层瓦斯参数测定现场施工技术方案山东鼎安检测技术有限公司二一五年一月名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 山东新河矿业有限公司 3 煤层瓦斯参数测定现场施工技术方案编写：审核：批准：山东鼎安检测技术有限公司二 0 一五年四月煤层瓦斯基础参数测定工程一览表名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 工程名称依据标准备注名师归纳总结 煤层瓦斯压力直接测定AQ/T1047-2007

2、 煤矿井下煤层瓦斯压第 3 页,共 14 页力地直接测定方法工业分析测试GBT 212-2022 煤地工业分析方法真相对密度测试GBT 217-2022 煤中真相密度测定方法视相对密度测试GB 6949-2022-T 煤地视相对密度测定方法孔隙率测试GBT 23561.4-2022 煤和岩石物理力学性质测定方法瓦斯坚固性系数测试GB_T 23561.12-2022 煤地坚固性系数基础测定参数瓦斯放散初速度 P 测测定AQ 1080-2022 瓦斯放散初速度测定方试法瓦斯吸附常数测试GBT 19560-2022 煤地高压等温吸附实验方法煤地破坏类型AQ1024-2006 煤与瓦斯突出性鉴定规范煤

3、层瓦斯含量井下自然解 吸瓦斯量GB/T 23250-2022 煤层瓦斯含量井下直接测定方法残存瓦斯含 量测定AQ1066-2022 煤层瓦斯含量井下直接测定方法- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 一、简况新河矿业自2000 年 9 月开工建设, 2003 年建成开头联合试运转,2005 年 7 月正式生产 .原设计生产才能 0.3Mt/a , 2022 年后,在对井底车场、主要水平大巷及主提升、通风等矿井主要生产系统进行了扩容与改造地同时,对新河、唐口矿井井田边界进行了优化调整,经山东省国土资源厅批准,将相邻地唐口矿井 630 采区划归新河矿井开采,目前

4、-400m 生产水平处于收尾阶段,-980m 水平正在进行开拓预备 .唐口矿井 630 采区划归新河矿井后,结合现场开采情形,将采区分为 530 采区、 630 采区和 730 采区,为确定新增加采区煤层地瓦斯参数,在 数进行测定 .二、地质及水文地质条件（一）地层产状530 胶带集中巷及轨道集中巷施工瓦斯钻孔对煤层地瓦斯参工作面穿越永东闸向斜两翼,西部处在永东闸西向斜地西翼,受两向斜构造影响,地层产状变化较大,走向 SENESE,倾向 SWSESW,倾角 529,平均 10左右 .（二）褶曲依据矿井延深区三维地震勘探资料,延深区发育有两个褶曲,分别为永东闸向斜、永东闸西向斜,受其影响地层产状

5、变化较大 .其特点如下：1、永东闸西向斜：位于延深区中部,永东闸以西 .轴向 NW ,延展长度约 1.23km ,幅度约 40m.该向斜两翼不对称,西翼倾角较陡可达 30,东翼相对较缓为 11.2、永东闸向斜：位于延深区东部,永东闸北侧,T21-1 孔以西 .轴向不明显,北部为 NNE 、南部转为 NW ,延展长度约 0.58km,幅度约 30m,西翼倾角较缓,在 5左右 .（三）断层依据延深区三维地震勘探资料分析,工作面掘进过程中将揭露断层1 条,落差11m,对巷道掘进影响较大 .该掘进工作面邻近各断层特点见下表：表 3: 断层构造情形表断层名称性 质产状倾角（ ）落差影响程度走向（ ）倾向

6、（ ）（m ）F1正断层3102205011小（4）主要含水层530 胶带集中巷掘进工作面沿3 煤底板掘进,水文地质条件简洁,主要受3 煤顶底板砂岩及三灰含水层影响 .1、3 煤顶底板砂岩含水层依据水文补勘DM-203孔资料, 3 煤顶底板砂岩含水层厚44.76m,主要由浅灰色、灰色和深灰色粗、中、细砂岩组成,发育少量高角度裂隙,岩石较破裂.钻孔抽水试验资料说明,单位涌水量为名师归纳总结 0.004613L/sm ,富水性弱 .另外,从 -980m 水平二节胶带暗斜井掘进揭露3 煤顶板砂岩情形看,掘进过程第 4 页,共 14 页中仅有少量顶板淋水,水量小.- - - - - - -精选学习资料

7、 - - - - - - - - - 2、三灰含水层该区域三灰厚 4.82m,裂隙发育,充填方解石 .水文补勘 DM-201 孔三灰含水层抽水试验资料说明,单位涌水量 0.000551 L/s m,富水性弱 .三灰上距 3 煤层 48.5m,对掘进无直接影响,但由于本区煤层埋藏深,三灰水压较高,构造复杂区域断层带、裂隙发育地段可能成为导通含水层通道,因此三灰为开采 3煤层底板进水型直接充水含水层 .三、工程设计（一） 布置原就钻孔位置充分考虑施工现场对瓦斯钻孔地影响,将施工瓦斯钻孔前后 严密,尽量减小卸压钻孔对其地影响,且不影响井下正常生产 .（二）钻孔结构1 个卸压孔均用水泥进行封堵采纳 S

8、GZ-3B 型煤矿用坑道钻机,钻具组合： 50 5.5mm地质钻杆, 75mm 钻头 .采纳 2ZBQ-10/15型注浆泵,浆液搅拌采纳自制 0.15m3 水泥浆搅拌桶 .钻孔采纳一级结构,采纳 75mm钻头开孔钻进 50m,其中钻进 30M 后取芯 2M. 施工完毕后孔内预留4 分测压管（最里段安设一根花管）,外段 30M 用水泥浆注浆封孔 .（三） 钻孔位置及参数为精确测定煤层瓦斯压力,使测出地瓦斯压力值能够代表煤层地原始瓦斯压力,测定煤层瓦斯压力地点要躲开断层、褶皱、裂隙带等地质构造带,使钻孔四周煤层处于原始状态 . 通过观看矿井相关资料及井下实地考察结合煤层揭露情形,共布置 3 组测点

9、（ 6 个测压钻孔）测定 3 煤层地原始瓦斯压力测定 . 瓦斯钻孔位置示意图见图 1.1#测点布置在 530 胶带集中巷 L8 右侧 50m 处与 7580m 处,与巷道呈 80夹角,倾角 8开孔,终孔位置在 3 煤层顶板；名师归纳总结 - - - - - - -2-1#钻孔布置在530 轨道集中巷向里距离3-1#钻孔50m 左右, 2-2#钻孔布置在2-1#钻孔右侧距其35m 左右处,垂直与巷道左帮开孔,终孔位置在3 煤层顶板；3#测点布置在530 胶带集中巷运输联络巷与530 胶带集中巷交汇处及530 胶带集中巷运输联络巷与530 轨道集中巷交汇处邻近3-1#钻孔在530 胶带集中巷运输联

10、络巷与530 胶带集中巷交汇处向内40m处、 3-2#钻孔在530 胶带集中巷运输联络巷与530 轨道集中巷交汇处,两钻孔均垂直所在巷道侧帮,3-1#钻孔倾角8开孔, 3-2#钻孔倾角7开孔,终孔位置在3 煤层顶板（估计两钻孔孔深均为60.0m 左右） .第 5 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - m 1 1 = H2 5530轨道集中巷530胶带集中巷5303 工 作 面2 530工 作 面1-00 3 56301工作面图 1 瓦斯压力钻孔布置图名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - （四

11、）钻孔施工要求：测压钻孔应挑选在无断层、裂隙等地质构造处,应躲开含水层、溶洞,并保证钻孔与其距离不小于 50m,钻孔四周煤层应处于原始状态,应躲开采动、瓦斯抽采及其他人为卸压影响范畴,并保证钻孔与其距离不小于 50m；同一地点应设置两个测压钻孔,其终孔见煤点或测压气室应在相互影响范畴外,其距离除石门测压外应不小于 20m；挑选合适地测压地点后 , 以 8 地仰角从向煤层打钻 , 钻孔采纳 75mm钻头,钻孔深度保证穿过整个煤层,终孔点为煤层顶板 . 钻孔施工应保证钻孔平直、孔形完整,如钻孔报废应离开报废钻孔至少 20m 重新进行施工；钻孔施工过程中应精确记录钻孔方位、倾角、长度、钻孔在煤层中长

12、度、钻孔开钻时间、见煤顶板距离准时间及钻孔完成时间. 钻孔施工参数示意图见图2.（五）封孔由于煤层瓦斯是粘性很小地气体,其粘度系数 =1.08 10-6Pas,在高压作用下,可以说是无孔不入 .钻孔孔壁内存在微小孔道,在高压瓦斯地作用下很可能连通起来,形成瓦斯泄漏地立体交叉通道 .在具有煤与瓦斯突出危急地煤层中,一般地应力高,煤层透气系数小；因此测压时微量地漏气,就能导致所测压力值地很大降低 .在松软地煤层中测压时,钻孔四周往往具有卸压圈和裂隙网,发生漏气是显而易见地 .页岩、砂质页岩中也往往裂隙发育,所以在页岩、砂质页岩和煤层中测定瓦斯压力要取得牢靠地结果较为困难 .而煤系地层大多为页岩和砂

13、质页岩,这就是测压结果误差较大地主要缘由.实践说明,封堵孔壁裂隙用固体物显名师归纳总结 - - - - - - -然是不行地,只能用粘性液体或流体 ,为了抗击高压瓦斯地排斥,粘性液体压力应始终高于瓦斯压力,这是精确测压地关键.本次压力测定打算采纳水泥浆封堵测压钻孔.测压管均选用 16 1.5mm无缝钢管（一般4 分管）,为便于安装,取每根钢管长1.5m 或 2.0m,依据现场实际情形用接箍联接成需要地长度；测压管依据需要一端位于测压室内（需加工成花管）,其露出钻孔一端接压力表.第 7 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 比例： 1:10图 2 钻孔施工参数示意图名

14、师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钻孔打好以后,应在 24h 内进行封孔 .封孔时将连接好地瓦斯测压管送入测压钻孔内,并送入钻孔内见煤点测压气室 .在钻孔内测压管距孔口满意封孔深度要求处安设一个挡盘（缠绕棉纱）用于阻挡封孔材料堵塞测压气室；依据预留封孔体积运算出所需封孔材料,利用棉纱塞住孔口,并快速注入水泥；封孔完成后,将引出孔外地测压管接上瓦斯压力表 .封孔完成 24h 后关闭压力表阀门即开头进行瓦斯压力测定,每 3d 记录一次瓦斯压力,连续观看 20d 后如瓦斯压力连续 3d 内变化小于 0.015MPa,就可认

15、为这个稳固地压力就是煤层原始瓦斯压力；测压终止后 ,可以回收压力表 .四、煤层瓦斯含量直接测定瓦斯含量直接测定分为现场煤芯取样解读、试验室解读两部分 . 依据现场瓦斯自然解吸量与试验室数据处理后得到地瓦斯解吸量,进行运算得出瓦斯含量 .1、采样前预备煤样罐在使用前必需进行气密性检测；气密性检测可通过向煤样罐内注空气至表压 1.5MPa以上,关闭后搁置 12h,压力不降方可使用 .禁止在丝扣及胶垫上涂润滑油 .解吸仪在使用之前,将量管内灌满水,关闭底塞并倒置过来,放置 10min,量管内水面不动为合格 .2、煤芯采集采样方式：在石门或岩石巷道可打穿层钻孔实行煤样,在新暴露煤巷中应首选煤芯实行器（

16、简称煤芯管）或其他定点取样装置定点采集煤样 .采样深度应按以下两种情形确定：测定煤层原始瓦斯含量时,采样深度应超过钻孔施工地点巷道地影响范畴,并满意以下要求：在采掘工作面取样时,采样深度应依据采掘工作面地暴露时间来确定,但不应小于12m；在石门或岩石巷道采样时,距煤层地垂直距离应视岩性而定,但不得小于 5m.采样时间：采样时间是指用于瓦斯含量测定地煤样从暴露到被装入煤样罐密封所用地实际时间不应超过 5min.3、井下自然解吸瓦斯量测定名师归纳总结 井下自然解吸瓦斯量采纳解吸仪测定.自然解读装置见图3.煤样罐通过排气管5 与解吸仪连第 9 页,共 14 页接后,打开弹簧夹3,立即有从煤样泄出地瓦

17、斯进入量管,用排水集气法将瓦斯收集在量管内.假如量管体积不足以容纳60 min 内从煤样泄出地全部瓦斯,可以中途用弹簧夹3 夹住排气管与解吸仪断开,重新快速给解吸仪补足清水,然后打开弹簧夹3 连通解吸仪连续观测.假如在解吸仪观测中没有瓦斯泄出,应当检查排气管及煤样罐上部排气孔是否堵塞.假如没有堵塞,就是瓦斯含量过小所至,此时,即可终止观测,送试验室测定.- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图 3 解吸装置示意图煤样罐密封运到井上后,要进行试漏,将煤样罐沉入清水中,认真观看 5min,检查有无气泡冒出 .假如发觉有气泡渗出,就要更换煤样罐或胶垫重新取样 行

18、试验 .4、试验室残存解吸.如不漏气,可以送试验室连续进将经过自然瓦斯解吸过地煤样送至试验室,先检查各设备地气密性,如是气密性良好,再 进行以下试验 .将煤样罐与常压自然解读装置（见图4）连接,缓慢打开煤样罐阀门,测定粉碎前自然解读瓦斯量 .测定完毕后,称量煤样总重,从中称取两份二次煤样,进行粉碎,并与常压自然解读名师归纳总结 装置连接,测定粉碎后自然解读瓦斯量.第 10 页,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图 4 常压自然解读测定装置5、瓦斯含量运算依据现场瓦斯自然解吸量与试验室数据处理后得到地瓦斯解吸量,进行运算得出瓦斯含量 .X=X

19、1+X2+X3+X4+Xb式中： X 瓦斯含量, cm3/g；X1 煤样地井下解吸瓦斯量,cm3/g；X2 煤样地瓦斯缺失量,cm3/g；X3 煤样粉碎前解吸瓦斯量,cm3/g；X4 煤样粉碎后解吸瓦斯量,cm3/g；Xb 不行解读瓦斯量, cm3/g.五、煤样地实行名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1、煤样地实行目地此过程为了煤层瓦斯含量和瓦斯放散初速度（ P）地测定 .煤层瓦斯含量地测算可通过采集新奇煤样,先进行工业性分析；然后进行瓦斯含量地测定与运算等步骤来完成 .煤地工业成份直接影响着煤层瓦斯含量地运算

20、分进行工业性分析 .2、煤样地实行步骤.因此,在猜测煤层瓦斯含量时,应对煤地组煤样地取样方法为掏槽取样法,如图 5 所示,在掘进工作面或回采工作面地刷切巷处地煤层断面上掏槽取煤样,掏槽位置巷道断面地中心线处,槽高为巷道高,宽 200mm,深100mm,掏下地煤块地长、宽、高不大于50mm.取样前,先在取样煤壁下方放一块风筒布用于接住掏下地煤块,其大小以能接住掏下地煤块为宜 .掏槽完毕后,将风筒布上地煤块充分混合后,采纳十字对角剔除法取最终留下地约 3.0kg （含大小煤块）作为所取煤样 .图 5 掏槽取样方法示意图十字对角剔除法是指将掏下地煤样充分混合后堆成一个园锥体,并在其上划一个正十字将其

21、分成四分,然后将对角地两部分去名师归纳总结 掉,再将留下地煤样连续进行上述操作,直到留下大约5.0kg 地煤第 12 页,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 样即可 .在矿井测压点邻近地煤层巷道中实行各煤层地全层煤样和软分层煤样,每个约 5.0kg 左右 .本次在该矿测压点邻近地煤层巷道中共实行3 组煤样 .煤样采取后应尽快用密封性好地塑料袋封装,并填写煤样标签 .其中全层煤样用于测试吸附常数a、b 值和进行工业分析,软分层煤样用于测试 p 和煤地硬度 f 值.六、需要配备物资1 16 1.5mm无缝钢管（一般 4 分管） 240m,加工成每

22、根长 2.0m 级部分短接,两端车丝,其中 2m 花管（在钢管上间距 150mm 打对穿眼 11-12 排） 6 根,配套接箍 160 个.2水泥 50 袋,膨胀剂 20 袋,速凝剂（锚杆药）100 支.3棉纱、细铁丝如干 .4采煤样用镐 1 把.5预备工作服 2-4 套（矿灯、靴子、安全帽、毛巾）.6、采纳 ZDY4000S 型煤矿井下全液压钻机,配备55KW 电机 .钻具组合： 73mm凹槽地质螺旋钻杆, 75mm钢体式复合片钻头.采纳 3NB-320/8-30 型泥浆泵,额定压力8MPa,额定流量320L/min.七、安全技术措施1认真制定钻孔施工地安全技术措施,以保证钻孔过程中地施工安

23、全；安全技术措施中要 特殊留意现场压力测试终止拆卸压力表时地人员地防护措施、工作过程中人员应处于压力表地 上风侧,泄压喷口严禁冲向人员；支配专人留意观看卸压孔邻近地状况,发觉反常准时汇报处理.2测试人员应依据井下实际状况,随时留意安全；3测试和施工过程中应留意来往矿车,在保证安全地前提下正规操作；4 加强钻机邻近段地巷道支护,保证施工安全 和角度,造成钻孔偏移 .同时,钻机要安装坚固,以免转变钻孔方向5.钻进过程中如遇塌孔、构造破裂带和显现其它地孔内事故时,不行强行通过,可换径扩孔或注浆护壁后再复钻进 .6.因处理孔内事故而需要扩孔时,须安设使用导向钻头,以防止孔斜,保证钻探工程地质量.7.严格钻具地检查,不合格钻具严禁下入孔内,以防孔内事故发生,因故停钻时,钻具必须提至安全孔段 .8.钻进过程中因故停水、停电,应提前将钻具提出孔口或提至安全孔段,并常常提动钻名师归纳总结 具,并派专人值守,直至复原供水、供电、排水,正常钻进.第 13 页,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 14 页