潘北礦主井井筒探11-2、11-1煤鉆孔及測(cè)定瓦斯壓力施工安全技術(shù)措施
潘北礦主井井筒探11-2、11-1煤鉆孔及測(cè)定瓦斯壓力施工安全技術(shù)措施
一、工程概況
潘北礦主井井口標(biāo)高為+23.2米，井筒設(shè)計(jì)凈直徑為6m，井筒設(shè)計(jì)總深度為673.2 m，凍結(jié)段設(shè)計(jì)深度為392m,采用凍結(jié)法施工,雙層鋼筋砼復(fù)合井壁支護(hù);基巖段設(shè)計(jì)深度為281.2m,井壁結(jié)構(gòu)為素砼井壁支護(hù)形式，砼井壁厚度為400mm，砼強(qiáng)度等級(jí)為C30，已對(duì)基巖段進(jìn)行了地面預(yù)注漿。
現(xiàn)主井井筒已施工至垂深544.7m位置，根據(jù)《潘北礦主井井筒過11-2、11-1煤層揭煤設(shè)計(jì)》的有關(guān)規(guī)定，當(dāng)主井井筒施工至垂深600.13m(距11-2煤頂板法距10m位置外)，應(yīng)停止井筒施工,進(jìn)行探11-2、11-1煤鉆孔及測(cè)定煤層瓦斯壓力工作，由于11-2、11-1兩層煤相距較近，故將11-2、11-1兩層煤作為一層煤揭開，進(jìn)行聯(lián)合測(cè)壓、分層取芯，采用綜合指標(biāo)D、K值法分別預(yù)測(cè)11-2、11-1兩層煤瓦斯含量和突出危險(xiǎn)性。
二、地質(zhì)及水文地質(zhì)概況
1、工程地質(zhì)
根據(jù)《潘北礦主井井筒地質(zhì)柱狀圖》提供的地質(zhì)資料表明，11-2、11-1兩層煤位于垂深613.38m～628.8m且相距較近，煤層厚度分別為1.60m、1.02m，呈黑色,以粉沫狀為主,少見塊狀,屬半亮型煤；中間夾層巖性為泥巖,層厚4.57m，整體穩(wěn)定性較差，屬極不穩(wěn)定巖層；11-2煤層頂板巖性和11-1煤層底板巖性分別為砂質(zhì)泥巖、泥巖，厚度分別為1.96m、5.21m，砂質(zhì)泥巖、泥巖屬松軟巖層，比較破碎。
2、水文地質(zhì)
11-2、11-1兩層煤主要位于泥巖之中，避開了基巖段幾個(gè)主要的砂巖含水層，基巖段已進(jìn)行了地面預(yù)注漿工作，預(yù)計(jì)該段涌水量不大于6m3/h。根據(jù)《潘北礦井主井井筒地面預(yù)注漿工程施工總結(jié)報(bào)告》分析結(jié)論,認(rèn)為主井井筒井幫四周能夠形成隔水帷幕體,隔水帷幕體封閉了補(bǔ)給水的通道，阻止自然流動(dòng)水體向井筒中心移動(dòng)，同時(shí)也改變了煤與瓦斯的原生狀態(tài)，對(duì)11-2、11-1兩層煤能起到封堵瓦斯通道、增加強(qiáng)度，提高煤層堅(jiān)固性的作用，以達(dá)到降低煤的突出危險(xiǎn)性。
3、瓦斯
該礦暫按高瓦斯礦井管理。目前主井已成功揭穿17煤、16煤、13煤。根據(jù)潘北礦井現(xiàn)有的《井筒檢查孔地質(zhì)報(bào)告》資料表明，風(fēng)檢孔1：11-2煤瓦斯含量為3.04ml/gr，11-1煤瓦斯含量為3.22 ml/gr；副檢孔：11-2煤瓦斯含量為0.954 ml/gr，11-1煤瓦斯含量為1.77 ml/gr。且兩層煤均具有突出危險(xiǎn)性。
三、探11-2、11-1煤及測(cè)定瓦斯壓力的施工方案
根據(jù)《潘北礦主井井筒過11-2、11-1煤層揭煤設(shè)計(jì)》和《潘北礦主井井筒地質(zhì)柱狀圖》資料，確定對(duì)11-2、11-1兩層煤進(jìn)行超前探孔打鉆探煤和聯(lián)合測(cè)壓、分層取芯的施工方案，進(jìn)一步探明11-2、11-1兩層煤的賦存情況及地質(zhì)構(gòu)造，前探孔兼作測(cè)壓孔。加強(qiáng)對(duì)主井井筒11-2、11-1兩層煤層位、煤層厚度、產(chǎn)狀、頂板和底板巖性及地質(zhì)構(gòu)造的控制，準(zhǔn)確掌握井筒掘進(jìn)工作面與11-2煤、11-1煤的間距，并取11-2、11-1兩層煤芯送淮南礦業(yè)集團(tuán)公司實(shí)驗(yàn)室，采用綜合指標(biāo)D、K值法分別預(yù)測(cè)11-2、11-1兩層煤瓦斯含量和突出危險(xiǎn)性。
四、探11-2、11-1煤及測(cè)定瓦斯壓力的施工方法
根據(jù)《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》和《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定，揭穿突出煤層前必須遵守下列規(guī)定：
在主井井筒掘進(jìn)工作面距11-2煤層頂板法線距離10m之外，打2個(gè)穿透煤層全厚的超前探孔，進(jìn)一步探清11-2、11-1兩層煤賦存及地質(zhì)構(gòu)造情況。超前探煤孔兼作測(cè)壓孔,測(cè)定煤層瓦斯壓力或預(yù)測(cè)煤層突出危險(xiǎn)性。測(cè)定煤層瓦斯壓力時(shí)，鉆孔應(yīng)布置在井筒掘進(jìn)工作面巖層比較完整的地方。因此我們針對(duì)11-2、11-1兩層煤制定了進(jìn)行超前探孔打鉆探煤和聯(lián)合測(cè)壓、分層取芯的施工方法。
1、開孔標(biāo)高的確定
根據(jù)《潘北礦主井井筒過11-2、11-1煤層揭煤設(shè)計(jì)》的有關(guān)規(guī)定及《潘北礦主井井筒地質(zhì)柱狀圖》的有關(guān)資料，當(dāng)主井井筒掘進(jìn)工作面施工至距11-2煤層頂板法距10m位置時(shí)，即井筒掘進(jìn)工作面施工到垂深600.13m位置時(shí)，停止井筒施工，在井筒掘進(jìn)工作面巖層傾斜方向的上幫和下幫各布置一個(gè)探煤鉆孔，較為準(zhǔn)確地掌握11-2、11-1兩層煤的賦存情況及地質(zhì)構(gòu)造，同時(shí)兩個(gè)探煤孔兼作測(cè)壓孔，測(cè)定11-2、11-1兩層煤瓦斯壓力。
2、鉆孔布置
當(dāng)主井井筒掘進(jìn)工作面施工至垂深600.13m時(shí)，由專業(yè)工程地質(zhì)人員在井筒掘進(jìn)工作面確定出探煤孔兼測(cè)壓孔的位置，即在沿主井井筒巖層傾向（SW36°）和（NE36°）方位線上分別布置兩個(gè)探11-2、11-1煤層兼測(cè)定煤層瓦斯壓力的鉆孔，分別作為探孔兼測(cè)壓孔1和探孔兼測(cè)壓孔2。探孔兼測(cè)壓孔1布置在SW36°方位線上，距主井井筒凈徑距離為0.4m，打鉆傾角為90°；探孔兼測(cè)壓孔2布置在NE36°方位線上，距主井井筒凈徑距離為0.4m，打鉆傾角為90°。
附：潘北礦主井井筒11-2、11-1煤探孔兼測(cè)壓孔平、剖面布置圖。
3、鉆孔所需的主要設(shè)備及設(shè)施
鉆孔所需主要設(shè)備及設(shè)施一覽表
序 號(hào)
設(shè)備名稱
型號(hào)規(guī)格
數(shù) 量
備 注
1
潛孔鉆機(jī)
YQ-1000
2臺(tái)
一臺(tái)備用
2
風(fēng)筒
膠質(zhì)風(fēng)筒
Ø800mm
一趟
3
光學(xué)瓦斯
鑒定器
AQG-1
6臺(tái)
瓦斯員專用
4
甲烷報(bào)警儀
CJB4
6臺(tái)
班組長(zhǎng)、機(jī)電工用
5
礦燈
60個(gè)
6
瓦斯檢測(cè)
控制系統(tǒng)
KGD2型甲烷
超限斷電儀
2套
探頭為KGJ4型，2個(gè)
7
鉆頭
Ø130mm，Ø 90mm取芯鉆頭
4個(gè)
合金鉆頭
8
鉆桿
Ø50mm
80根
長(zhǎng)為1.0m
4、探煤孔兼測(cè)壓孔深度
由于探煤孔兼測(cè)壓孔1和探煤孔兼測(cè)壓孔2分別布置在主井井筒巖層傾向線上，故兩個(gè)鉆孔打鉆深度不同。每個(gè)鉆孔應(yīng)打穿11-2、11-1兩煤層全厚并進(jìn)入到11-1煤層底板以下法距0.5m的位置, 探煤孔兼測(cè)壓孔1深度約為23.95m，探煤孔兼測(cè)壓孔2深度約為28.47m。
5、打鉆
首先清理凈井筒內(nèi)的浮矸和雜物。以探孔兼測(cè)壓孔1為例，將基巖段施工用模板下放至適當(dāng)高度，在模板相應(yīng)位置上加工四個(gè)與鉆機(jī)相對(duì)應(yīng)的小孔，用螺栓將模板與鉆機(jī)連接在一起，螺絲上緊，將鉆機(jī)固定牢固與模板形成一整體。調(diào)節(jié)鉆機(jī)角度，使兩臺(tái)鉆機(jī)分別固定在探孔兼測(cè)壓孔1、探孔兼測(cè)壓孔2位置上。打鉆前將2臺(tái)YQ-1000型潛孔鉆機(jī)分別固定在設(shè)計(jì)探孔兼測(cè)壓孔1、2位置上，并預(yù)埋好Ø108mm×1m的孔口管，由專業(yè)工程地質(zhì)人員全面負(fù)責(zé)探孔兼測(cè)壓孔的打鉆工作。在鉆進(jìn)中，要正確掌握鉆機(jī)鉆速和鉆壓的關(guān)系，嚴(yán)防鉆孔偏斜，同時(shí)要時(shí)刻監(jiān)測(cè)鉆孔內(nèi)涌出瓦斯的含量和實(shí)際揭露的11-2、11-1煤層位置以及11-2、11-1煤層的厚度，并由專業(yè)技術(shù)人員詳細(xì)作好記錄。當(dāng)施工鉆孔距11-2煤層頂板0.5m至穿過11-2煤層底板0.5m及鉆孔距11-1煤層頂板0.5m至穿過11-1煤層底板0.5m時(shí)，由司鉆人員對(duì)11-2、11-1兩層煤進(jìn)行分層取芯。施工探孔兼測(cè)壓孔1直到進(jìn)入11-1煤層底板下法距0.5 m位置，探孔兼測(cè)壓孔1打鉆完畢，取出鉆桿進(jìn)行測(cè)定11-2、11-1煤層瓦斯壓力工作。采用上述同樣的施工方法施工探孔兼測(cè)壓孔2。
6、11-2、11-1煤層瓦斯壓力測(cè)定
⑴測(cè)壓管選擇直徑為8mm紫銅管或Ø4"鍍鋅無縫鋼管，長(zhǎng)度應(yīng)較封孔長(zhǎng)度長(zhǎng)1.0~1.5m，測(cè)壓管長(zhǎng)度約為7m。
⑵測(cè)壓管一端裝壓力表，另一端在測(cè)壓室部分開幾個(gè)切口，切口部分以上焊上一個(gè)直徑略小于鉆孔直徑的小檔盤，檔盤上面放兩層膠墊圈，將測(cè)壓管插入測(cè)壓孔中。
⑶用特制粘土柱送入測(cè)壓鉆孔內(nèi)，一次送0.3 m ~0.5m，并用堵棍搗實(shí)。
⑷當(dāng)填塞粘土柱1.0m后，應(yīng)打入一個(gè)長(zhǎng)度為0.5m的木塞環(huán)，其直徑小于鉆孔直徑10~15mm，即直徑為75~80mm。
⑸孔口段1.0m用快干水泥砂漿封堵，或用較硬的濕性粘土封孔，封孔后立即裝上壓力表（1.5級(jí)以上），應(yīng)確保封孔質(zhì)量和壓力表接頭不漏氣。
⑹詳細(xì)觀察兩測(cè)壓孔壓力與時(shí)間的關(guān)系，直至壓力表穩(wěn)定為止，穩(wěn)定后的壓力即為11-2、11-1煤層瓦斯壓力（表壓）。
⑺測(cè)壓管切口部分應(yīng)用銅絲網(wǎng)或小竹片包上，以防煤粉堵住切口。
瓦斯壓力測(cè)定鉆孔應(yīng)連續(xù)鉆進(jìn)，測(cè)壓鉆孔結(jié)束后，采用壓風(fēng)吹凈鉆孔內(nèi)粉塵，然后封孔進(jìn)行測(cè)壓，封孔材料采用快干水泥砂漿。測(cè)壓過程中，要采用專門表格詳細(xì)作好原始記錄，詳細(xì)觀察兩個(gè)測(cè)壓孔壓力與時(shí)間的關(guān)系，直到壓力表上的讀數(shù)穩(wěn)定后，此讀數(shù)即為測(cè)定的煤層瓦斯壓力。
1、 通風(fēng)、瓦斯管理
（1）打鉆和測(cè)壓期間，加強(qiáng)對(duì)局扇和風(fēng)筒的管理。任何人員不準(zhǔn)隨意停開局扇，局扇必須實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換；風(fēng)筒吊掛垂直，減少漏風(fēng)，風(fēng)筒漏風(fēng)要及時(shí)修補(bǔ)或更換，風(fēng)筒距工作面迎頭的距離不大于5m。
（2）在打鉆和測(cè)壓期間，每班必須設(shè)專職瓦斯檢查員，在11-2、11-1煤層打鉆和測(cè)定瓦斯壓力施工過程中，專職瓦斯檢查員必須實(shí)行24小時(shí)值班，嚴(yán)格遵守交接班制度，認(rèn)真填寫瓦斯報(bào)表和牌板。每班檢查瓦斯次數(shù)不得少于3次。
（3）瓦斯檢查要重視通風(fēng)死角，對(duì)井筒內(nèi)局部易產(chǎn)生瓦斯聚積地點(diǎn)，如井壁刃腳下、吊盤下、封口盤下等位置，均設(shè)點(diǎn)仔細(xì)檢查。
（4）鉆孔施工地點(diǎn)必須懸掛瓦斯便攜儀，并保證靈敏可靠，由專職瓦斯檢查員對(duì)井筒和鉆孔內(nèi)瓦斯含量進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)向礦調(diào)度所及有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)。
（5）當(dāng)井筒工作面回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瘸^1.0%或二氧化碳濃度超過1.5%時(shí)，必須停止作業(yè)，切斷電源，撤出人員。
（6）對(duì)因瓦斯?jié)舛瘸薇磺袛嚯娫吹碾姎庠O(shè)備，必須在瓦斯?jié)舛冉档?.8%以下時(shí)，方可通電起動(dòng)。
（7）打鉆前，必須核實(shí)局扇性能是否完好，瓦斯?jié)舛仁欠癯蓿?.0%），否則不得開鉆。
（8）每班檢查并記錄井下探頭及瓦斯自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警裝置的工作狀況，T1探頭距工作面不大于5m，T2探頭距封口盤下10m~15m，T1、T2探頭設(shè)定參數(shù)如下表：
探頭
報(bào)警點(diǎn)
斷電點(diǎn)
復(fù)電點(diǎn)
斷電范圍
T1
≥1.0%
≥1.3%
＜1.0%
井筒內(nèi)及井口20m范圍內(nèi)所有非本質(zhì)安全型電器設(shè)備
T2
≥0.8%
≥0.8%
＜0.8%
備注
復(fù)電方式：人工復(fù)電
2、機(jī)電管理
（1）井下鑿井設(shè)備嚴(yán)禁使用非防爆設(shè)備。為確保安全，并規(guī)定非經(jīng)瓦斯檢查人員準(zhǔn)許，不準(zhǔn)啟動(dòng)任何電氣設(shè)備。
（2）井筒及井口20m范圍內(nèi)的電器設(shè)備必須是本安型或防爆型，必須經(jīng)潘北礦機(jī)電科檢查并簽發(fā)防爆合格證后，方準(zhǔn)入井，并要按標(biāo)準(zhǔn)化掛牌管理。
（3）井下電纜選用阻燃電纜，電纜選擇標(biāo)準(zhǔn)符合《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。
（4）井筒通訊采用一臺(tái)防爆型電話。
（5）井下動(dòng)力供電必須采用檢漏保護(hù)裝置，保證自動(dòng)切斷漏電的饋電線路。
（6）井下照明和信號(hào)裝置應(yīng)采用具有短路、過載和漏電保護(hù)的照明信號(hào)綜合保護(hù)裝置。
（7）停電時(shí)，在開關(guān)上需掛上“有人工作，不準(zhǔn)送電”的停電牌并加鎖。
（8）供風(fēng)局扇“三專兩閉鎖”裝置必須可靠，局扇由專人看管，備用局扇取自另一路電源并處于熱備狀態(tài)。
3、避災(zāi)路線
若在井下遇到緊急或異常情況,可以采取以下兩種方式升井：
（1）工作人員立即乘坐吊桶，通過井上下信號(hào)或機(jī)械信號(hào)升井。
（2）工作面人員通過鋼絲繩梯爬到吊盤，通過吊桶或吊盤上的安全梯升井。
1、參加主井井筒打鉆探煤、測(cè)壓的所有施工及管理人員，都必須認(rèn)真學(xué)習(xí)《潘北礦主井井筒過11-2、11-1煤層揭煤設(shè)計(jì)》和《潘北礦主井井筒探11-2、11-1煤鉆孔及測(cè)定瓦斯壓力施工安全技術(shù)措施》，明確施工方案及工藝，嚴(yán)格按措施施工，保證鉆孔的施工質(zhì)量，保證施工安全。
2、施工地點(diǎn)要設(shè)置專線防爆型電話或機(jī)械信號(hào)裝置，以便及時(shí)進(jìn)行井上、下聯(lián)系，并向潘北礦調(diào)度所匯報(bào)。
3、打鉆期間，生產(chǎn)單位及項(xiàng)目部生產(chǎn)技術(shù)科、工程管理科、通風(fēng)隊(duì)安排人員現(xiàn)場(chǎng)跟班，做好11-2、11-1煤層取芯工作。
4、鉆孔施工前需要測(cè)量人員校核井筒總深度及在鉆孔施工地點(diǎn)給出井筒邊線。
5、每班要有專人負(fù)責(zé)觀察井壁、井幫穩(wěn)定情況，必要時(shí)要進(jìn)行井圈、背板等加強(qiáng)井筒臨時(shí)支護(hù)，確保施工安全。
6、井下使用的大、小錘一律改成銅錘，杜絕一切火源。
7、工作面因停電或其他原因造成停風(fēng)時(shí)，必須撤出人員，切斷電源?；謴?fù)通風(fēng)前，必須檢查瓦斯，在停風(fēng)區(qū)域內(nèi)瓦斯?jié)舛刃∮?.0%時(shí)，且局扇及其開關(guān)20m范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛刃∮?.5%時(shí)，才能人工啟動(dòng)局扇。
8、打鉆測(cè)定瓦斯壓力期間，井底下隨時(shí)備有一吊桶停在工作面上方，遇有緊急情況或瓦斯異常時(shí)，立即切斷井筒內(nèi)一切電源，井下所有人員迅速撤離升井。
9、測(cè)壓表經(jīng)檢驗(yàn)校核合格后，方可使用。
10、測(cè)定瓦斯壓力結(jié)束后，測(cè)壓鉆孔必須用特制的粘土柱封堵?lián)v實(shí)。
11、司鉆人員應(yīng)按如下規(guī)程操作：
（1）司鉆人員必須接受專門探、揭煤培訓(xùn)，學(xué)習(xí)本安全技術(shù)措施。
（2）施工人員入井前嚴(yán)禁飲酒及穿化纖衣服，嚴(yán)禁攜帶引火火源；施工人員必須配戴安全帽，工作服要穿戴整齊；施工人員必須配帶礦燈、自救器，并能熟練使用。
（3）每班開鉆前，專人檢查鉆機(jī)是否安全穩(wěn)固，安全設(shè)施、防水、防電、防火、通風(fēng)設(shè)施等是否齊全完好。
（4）開始鉆進(jìn)時(shí)，用Ø130mm的鉆頭鉆進(jìn)1m時(shí)停止，埋設(shè)Ø108mm長(zhǎng)度不小于1.0m孔口管，孔口管高出底板100mm，然后改用Ø 90mm鉆頭鉆進(jìn)。
（5）打鉆時(shí)“三不下”（絲扣不合格不下、鉆具磨損嚴(yán)重不下、鉆桿彎曲嚴(yán)重不下），鉆進(jìn)時(shí)，操作人員必須做到“三看”（看鉆機(jī)壓力表、看進(jìn)尺情況、看孔口返水情況），“兩聽”（聽機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)聲、聽孔內(nèi)震動(dòng)聲），“一及時(shí)”（發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)處理）。
（6）在工作面的中間挖一個(gè)罐窩，利用供水管供打鉆用水至工作面，并在罐窩里放風(fēng)泵一臺(tái)，保證打鉆循環(huán)水能全部排至吊桶內(nèi)，提至地面。
（7）臨時(shí)停鉆時(shí)，要將鉆頭退離孔底一定距離，防止巖粉卡死鉆頭及鉆桿。
（8）鉆進(jìn)過程中發(fā)現(xiàn)有片幫、來壓，特別是鉆孔見煤后，有頂鉆、噴孔、跨孔、瓦斯異常涌出等現(xiàn)象時(shí)，就立即停止鉆進(jìn)，但不得拔出鉆桿，同時(shí)切斷電源，停止作業(yè)，撤出人員，并迅速向有關(guān)部門匯報(bào)，采取安全合理措施后，方可繼續(xù)鉆進(jìn)。
（9）鉆桿提出孔口后，應(yīng)將孔口蓋好，嚴(yán)防掉落雜物。
（10）司鉆人員要正確填寫班報(bào)表，做到字跡工整、清晰，所取煤樣要按要求密封裝好。下鉆前或提鉆后要丈量鉆具長(zhǎng)度，校核孔深。
（11）鉆孔見煤時(shí)必須進(jìn)行煤芯取樣工作，將煤樣送到指定實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行煤層突出危險(xiǎn)性指標(biāo)檢驗(yàn)。
（12）時(shí)刻監(jiān)測(cè)鉆孔內(nèi)涌出瓦斯的濃度，準(zhǔn)確掌握實(shí)際揭露的煤層位置及煤厚，并作好記錄。
（13）測(cè)壓鉆孔應(yīng)連續(xù)鉆進(jìn)，鉆孔施工結(jié)束后采用快干快硬水泥砂漿封孔進(jìn)行測(cè)壓。
12、其它未盡事宜必須嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》、《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
附圖：
1、 潘北礦主井井筒11-2、11-1煤層預(yù)想剖面圖。
2、 潘北礦主井井筒11-2、11-1煤探孔兼測(cè)壓孔平、剖面圖。
3、 潘北礦主井探11-2、11-1煤施工用鉆機(jī)安裝及固定圖。
4、 潘北礦主井井筒11-2、11-1煤封孔測(cè)定瓦斯壓力示意圖。
