第一章　　　地質、水文、瓦斯儲量
第一節(jié)　　煤層地質概況
一、巷道范圍
16122集中運輸巷上部為15123回風巷和15122運輸巷，南側為風井留設的井筒保護煤柱。位于焦煤井中央采區(qū)6#煤層風井以北，水平標高+1685米——+1740米，地面標高+1850米～+1820米。巷道傾向長376米。
二、工作面煤層地質與賦存
16122集中運輸巷位于焦煤井井田中部，6#煤層為單斜構造，賦存條件比較穩(wěn)定，巷道施工范圍內煤層厚度、傾角變化有規(guī)律，施工期間無斷層、褶鄒地質構造帶的影響。
6#煤層特征表：

三、煤質
1、物理性質：
（1）、宏觀特征：呈黑色，條痕棕黑色，玻璃光澤至強玻璃光澤，容重1.31～1.42，硬度2～3級。斷層附近的煤層，由于受擠壓多呈頁片狀。原煤易碎，0～25mm的混末煤較多，塊煤較少。
煤巖類型以光亮型、半光亮型為主，半暗型、暗淡型較少，呈均一狀、條帶狀構。
（2）、微觀特征：在顯微鏡下觀察各層顯微類型基本一致，多為亮煤類，顯微結構多為均勻狀。
煤巖組分：有機質一般以凝膠化物質為主，占72～98.1％，絲炭化物質在6.5％以下。無機質一般占2.4～25.5％，以粘土類為主。
2、煤的化學性質：
（1）、變質程度；屬中變質煉焦煤，各煤層由東向西變質程度增高。
（2）、揮發(fā)份（Vr）：隨變質程度的增高由東向西，由淺而深逐漸降低。
（3）、膠質層（y）：向西、深部及底板方向y值逐漸降低，牌號升高。
四、瓦斯、煤層和煤的自燃性
1、瓦斯
根據(jù)礦井瓦斯鑒定結果，礦井瓦斯等級為低級，絕對瓦斯涌出量0.665m3/min，相對瓦斯涌出量8.87m3/min；絕對二氧化碳涌出量0.773m3/min。根據(jù)16122工作面掘進期間曾多次出現(xiàn)瓦斯異?，F(xiàn)象，主要表現(xiàn)為炮眼內瓦斯壓力過大，有瓦斯噴出的“咝咝”聲，水溝中有氣體溢出氣泡。短時間停風，極易造成工作面瓦斯?jié)舛瘸蕖１揪蜻M工作面劃分為低瓦斯礦井的瓦斯異常區(qū)。
2、煤塵
依據(jù)地質報告提供資料，煤塵爆炸指數(shù)（Vr）一般在54.9％左右，撲滅火焰的最低巖粉量在25％～75％之間，井田內各煤層的煤塵均具爆炸性。
3、煤的自燃
依據(jù)地質報告提供資料，井田各煤層淺部風氧化帶內，燃點溫度306℃～325℃，自燃指數(shù)（T）＝33℃～39.5℃，煤層有自燃發(fā)火傾向。風氧化帶以下煤層燃點溫度381℃～402℃，自燃指數(shù)（T）＝9℃～14℃，煤層不易自燃。
五、工作面通風
礦井通風方法為機械抽出式，選用2臺FBDCZ—No19/185*2型煤礦地面用防爆抽出式對旋軸流通風機（一臺備用、一臺使用），風量42.5—90.5 m3/S，風壓1166—3417Pa，采用變頻器調節(jié)井下供風量。工作面選用2BKJ№6.0/3×22對旋式局扇]型局部通風機，可滿足掘進工作面的風量要求，并符合有關規(guī)定。為保證迎頭正常供風的需要，選擇雙風和雙電源方式供風。

第二章 瓦斯抽放方法設計
一、抽放方法選擇
（一）巷道瓦斯抽放
根據(jù)16122集中運輸上山瓦斯時常超限的現(xiàn)象，需要對巷道瓦斯進行抽放，抽放方法：在掘進好的運輸上山兩幫每隔50米做一個瓦斯抽放硐室，硐室要求能放得下鉆機（長3米、寬3米、高2.5米）；鉆機在硐室內，延煤層傾向，水平轉角6°打一深孔，深孔長度80米,；在偏轉12°延煤層傾角打一深孔，深孔長度80米；對巷道兩側煤壁進行瓦斯抽放。




二）瓦斯抽放管路布置
二、瓦斯抽放管路的敷設
1、敷設管路：根據(jù)瓦斯抽放點布置情況，將移動式瓦斯抽放泵站安設在井底車場，采用Φ100mmPE管做瓦斯抽放管路，鋪設在16122排水聯(lián)絡巷至16122集中運輸上山；另鋪設一趟Φ100mmPE管從移動式瓦斯抽放泵站至風井作為瓦斯排放管路，將抽放的瓦斯通過排放管路排放至風井再排放至地面。
2、匯總管路低洼處要設置放水器；
3、巷道轉彎時，要加設彎頭，彎度要與巷道一致；
4、管路敷設好后，要進行試漏氣試驗，一般用“U”型壓力計。一邊試一邊堵漏氣點，這樣壓力逐漸上升。漏氣量應小于3m3/1000m。

三、瓦斯抽放泵站的選型及打鉆工藝
1、根據(jù)掘進工作面局部瓦斯涌出量異常的特點，選用BJW15YJ型煤礦井下移動式瓦斯抽放泵站。該裝備具有移動、安裝方便、體積小、成本低、效率高等特點。同時具有管道瓦斯檢測、工作環(huán)境瓦斯檢測、超限報警斷電、停水斷電、恒水位控制、流量測定等功能。能夠適于井下各種抽放瓦斯方法。
2、鉆機
根據(jù)對巷道瓦斯抽放需要，使用ZY-650型液壓鉆機能滿足瓦斯抽放的一般要求：
a、電機及附屬電器必須防爆；
b、鉆機體積小、輕便或解體方便，適宜于井下巷道狹窄空間，便于搬遷；
c、鉆機應能打任意角度（水平、上向、下向）的鉆孔；
d、在煤與瓦斯突出煤層打鉆孔，一般選用全液壓或風動鉆孔。
根據(jù)5#煤層運輸巷特點，鉆機選用本設計建議采用重慶生產的ZY-650型液壓鉆機。鉆進深度為150m，鉆孔傾角-90º- +90º，鉆桿直徑42mm。且還可作為探礦、探水等用途使用。
3、鉆桿
采用42mm直徑鉆桿，要求抗裂強度為55～65kg/mm，延展率不小于12％的無縫鋼管制成。
4、鉆頭
根據(jù)焦煤分公司煤巖特點，5#煤層內有夾矸，選用直徑85mm金鑠鉆頭。
四、封孔及連接
1、封孔方法
采用水泥沙漿封孔，即用400號以上的硅酸鹽水泥、砂子與水混合攪拌而成。砂子顆粒直徑為0.15～1.5mm，水泥與砂子的質量比為1：2.5。封孔長度為6 m，使用專用封孔機封孔，沙漿封滿眼口，確保封孔質量。

1—壓力表；2—木楔；3—測壓管；4—煤層；5—水泥漿；6—注漿管；7—注漿泵
圖2 注漿封孔測壓封孔示意圖

圖3 鉆孔木楔加工示意圖

2、鉆孔與管路的連接
水泥沙漿需經24小時凝固后才可與抽放瓦斯管連接。鉆孔與抽放瓦斯管連接方式是Φ108法蘭上焊Φ50管倒叭絲，用Φ80鋼絲管連接。每100m支管路上設置孔板流量計、觀測嘴、閥門及Φ219管道放水器，管道放水器下面接專用放水器（見附圖）。封孔裝置與抽放管路之間用鋼絲管連接，用3mm的扃鐵做的卡環(huán)緊固牢，便于連接裝置的拆裝。

3、打鉆工藝要求
因16122運輸巷水壓0.9MPa，而打鉆需要3-5 MPa壓力，給打鉆工作造成很大困難。打鉆時，必須等返水下來后，才能繼續(xù)往前，不得操之過急。否則，就會堵塞鉆頭出水眼，鉆孔不出渣，卡鉆，退不了鉆，而造成丟失鉆頭和鉆桿。
五、瓦斯抽放管路選擇
1、瓦斯抽放管管徑計算
抽放瓦斯管路經濟管徑采用下列計算公式：
D=0.1457(Q/V)1/2
式中：D----瓦斯管內徑，m；Q----瓦斯流量，1.96m3/min；
V----瓦斯在管路中的平均流速，m/s，一般取5～15m/s。
所以D=0.1457(Q/V)1/2＝0.1457（1.96/5）1/2＝91mm
所以選擇管徑為Φ108 mm。
2、管材選擇
瓦斯抽放管材的選擇，必須考慮運輸、安裝和使用的便利性，同時必須考慮其強度高，耐腐蝕，抗靜電，防阻燃，所以選擇管徑為Φ100 mmPE管。
3、管路接頭
（1）瓦斯管路的連接裝置，包括彎管、三通、放水器、孔板流量計和鋼絲管等。
（2）閥門
在瓦斯主、干管、鉆孔連接裝置以及認為需要的地點，都必須設置閥門。選用長沙閥門廠生產的DX型金屬硬密封蝶閥。
4、測壓嘴
測壓嘴長度為50mm，直徑為10 mm，平時用細膠管套緊，確保與管外空氣隔絕。
5、計量裝置
采用標準孔板流量計（PKL系列）來測定管路瓦斯流量?？装辶髁坑嫲惭b在匯總管到支管路之間。
要求：
a、孔板與管道同心，端面與管道軸線垂直，偏心度<1～2°；開孔的圓筒一側為進氣端面，開孔的圓錐一側為出氣端面；
b、孔板前后要求5m的直線段；
c、孔板前后長度為2D的一段管道內壁上，不得有焊縫和其它突出物；
d、孔板前后D處和孔板后1/2D處預先焊接兩個測壓嘴，直徑≤0.03D。
第三章 勞動組織

瓦斯抽放作業(yè)人員

第四章 鉆孔施工注意事項及安全措施
一、鉆機施工的安全技術措施
鉆機到位后，對鉆場頂板，煤幫要勘察清楚，確實沒有問題，然后安裝固定，一般要打4～6根臨時支柱支護，按設計要求的鉆孔方位角和傾角確定鉆孔開口位置和角度，根據(jù)鉆孔的用途和封孔方法采用相應的施工程序和工藝。一般抽放孔采用全面鉆進，先鉆孔后封孔。在施工期間需要注意的事項：
1、鉆孔施工防止瓦斯涌出事故
(1)鉆機配備的電機必須是防爆型；
(2)配備瓦斯檢定器及警報器，定期檢查瓦斯?jié)舛龋坏┩咚钩?，必須立即停鉆處理；
(3)鉆場內使用的敲擊工具必須用銅制造；
(4)如果鉆孔施工中瓦斯太大，用常規(guī)辦法無法解決，可采用邊鉆進邊抽放瓦斯的辦法；
2．防止煤與瓦斯突出事故
(1)在突出危險煤層打鉆孔時，鉆探工人必須經過專門培訓，掌握煤與瓦斯突出預兆，熟悉避災路線和待避地點，并隨身攜帶自救器；
(2)鉆機與孔口之間應設置擋板或擋攔，以保護鉆工不致被突出的煤、巖粉打傷；
3.防止機械傷人事故
(1)鉆工必須衣著整齊利索，以免被機械絞傷；
(2)鉆機轉動部件的防護裝置及保護外罩必須完整無缺；
(3)開動鉆機前應做好準備工作，分工要明確，操縱鉆機應動作協(xié)調，達到準確無誤。
二、鉆機施工常見的故障
1．塌孔
主要是兩個原因，一是由于鉆孔穿過松軟易碎煤層、地質構造帶、裂隙發(fā)育的煤巖層容易塌孔；另一個是施工工藝過程中鉆桿彎曲，旋轉后發(fā)生劇烈震動引起塌孔。
2.卡鉆
造成卡鉆的原因很多，主要有沖洗液量小，鉆具不符合要求，穩(wěn)定性差，煤巖層松軟，易塌孔掉塊；停鉆或交接班時未及時后退鉆桿，鉆孔瓦斯大等原因易造成卡鉆。
3．斷桿
主要由鉆進過程中卡鉆造成的鉆具阻力過高，旋轉扭矩突然上升，或者卡鉆后強拔硬頂都有可能造成鉆桿折斷。鉆桿折斷后，必須使用公錐或母錐撈取。
4．鉆頭脫落
主要原因是鉆頭與鉆桿接頭螺紋磨損嚴重，鉆機開動后突然倒轉都可能引起鉆頭脫落。
5．鉆桿脫落
鉆桿接頭螺紋磨損嚴重，鉆機鉆進時突然倒轉，或卡鉆后倒轉鉆機等原因引起鉆桿脫落。
防止和及時處理鉆孔施工故障，是礦井抽放瓦斯銜接工程的重要保障，一定要引起足夠的重視。
鉆機工是一個熟練工種，必須具備相當?shù)慕涷?，打鉆過程中要嚴格遵守操作規(guī)程，正確掌握給進速度、正確控制給進壓力、適當調整沖洗液量。當發(fā)現(xiàn)卡鉆后，不應突然停鉆，要根據(jù)情況及時沖洗鉆屑，慢速鉆進或退鉆。一旦發(fā)生斷桿或鉆桿脫落、鉆頭脫落現(xiàn)象，應及時打撈。

三、排放瓦斯安全技術措施
1、將掘進工作面抽出的瓦斯通過管道排放到風井時，在排放瓦斯管路出口必須設置柵欄、懸掛警戒牌等。柵欄設置的位置時上風側距管路出口5m、下風側距管路出口30m，兩側柵欄間禁止任何作業(yè)。
2、在下風側柵欄處必須設甲烷斷電儀或礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的甲烷傳感器，巷道風流中瓦斯?jié)舛瘸迺r，能及時實現(xiàn)報警。