潘北礦主井井筒探11-2、11-1煤鉆孔及測定瓦斯壓力施工安全技術措施
潘北礦主井井筒探11-2、11-1煤鉆孔及測定瓦斯壓力施工安全技術措施
一、工程概況
潘北礦主井井口標高為+23.2米，井筒設計凈直徑為6m，井筒設計總深度為673.2 m，凍結段設計深度為392m,采用凍結法施工,雙層鋼筋砼復合井壁支護;基巖段設計深度為281.2m,井壁結構為素砼井壁支護形式，砼井壁厚度為400mm，砼強度等級為C30，已對基巖段進行了地面預注漿。
現主井井筒已施工至垂深544.7m位置，根據《潘北礦主井井筒過11-2、11-1煤層揭煤設計》的有關規定，當主井井筒施工至垂深600.13m(距11-2煤頂板法距10m位置外)，應停止井筒施工,進行探11-2、11-1煤鉆孔及測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，進行聯合測壓、分層取芯，采用綜合指標D、K值法分別預測11-2、11-1兩層煤瓦斯含量和突出危險性。
二、地質及水文地質概況
1、工程地質
根據《潘北礦主井井筒地質柱狀圖》提供的地質資料表明，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，整體穩定性較差，屬極不穩定巖層；11-2煤層頂板巖性和11-1煤層底板巖性分別為砂質泥巖、泥巖，厚度分別為1.96m、5.21m，砂質泥巖、泥巖屬松軟巖層，比較破碎。
2、水文地質
11-2、11-1兩層煤主要位于泥巖之中，避開了基巖段幾個主要的砂巖含水層，基巖段已進行了地面預注漿工作，預計該段涌水量不大于6m3/h。根據《潘北礦井主井井筒地面預注漿工程施工總結報告》分析結論,認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給水的通道，阻止自然流動水體向井筒中心移動，同時也改變了煤與瓦斯的原生狀態，對11-2、11-1兩層煤能起到封堵瓦斯通道、增加強度，提高煤層堅固性的作用，以達到降低煤的突出危險性。
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。根據潘北礦井現有的《井筒檢查孔地質報告》資料表明，風檢孔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性。
三、探11-2、11-1煤及測定瓦斯壓力的施工方案
根據《潘北礦主井井筒過11-2、11-1煤層揭煤設計》和《潘北礦主井井筒地質柱狀圖》資料，確定對11-2、11-1兩層煤進行超前探孔打鉆探煤和聯合測壓、分層取芯的施工方案，進一步探明11-2、11-1兩層煤的賦存情況及地質構造，前探孔兼作測壓孔。加強對主井井筒11-2、11-1兩層煤層位、煤層厚度、產狀、頂板和底板巖性及地質構造的控制，準確掌握井筒掘進工作面與11-2煤、11-1煤的間距，并取11-2、11-1兩層煤芯送淮南礦業集團公司實驗室，采用綜合指標D、K值法分別預測11-2、11-1兩層煤瓦斯含量和突出危險性。
四、探11-2、11-1煤及測定瓦斯壓力的施工方法
根據《防治煤與瓦斯突出細則》和《煤礦安全規程》的有關規定，揭穿突出煤層前必須遵守下列規定：
在主井井筒掘進工作面距11-2煤層頂板法線距離10m之外，打2個穿透煤層全厚的超前探孔，進一步探清11-2、11-1兩層煤賦存及地質構造情況。超前探煤孔兼作測壓孔,測定煤層瓦斯壓力或預測煤層突出危險性。測定煤層瓦斯壓力時，鉆孔應布置在井筒掘進工作面巖層比較完整的地方。因此我們針對11-2、11-1兩層煤制定了進行超前探孔打鉆探煤和聯合測壓、分層取芯的施工方法。
1、開孔標高的確定
根據《潘北礦主井井筒過11-2、11-1煤層揭煤設計》的有關規定及《潘北礦主井井筒地質柱狀圖》的有關資料，當主井井筒掘進工作面施工至距11-2煤層頂板法距10m位置時，即井筒掘進工作面施工到垂深600.13m位置時，停止井筒施工，在井筒掘進工作面巖層傾斜方向的上幫和下幫各布置一個探煤鉆孔，較為準確地掌握11-2、11-1兩層煤的賦存情況及地質構造，同時兩個探煤孔兼作測壓孔，測定11-2、11-1兩層煤瓦斯壓力。
2、鉆孔布置
當主井井筒掘進工作面施工至垂深600.13m時，由專業工程地質人員在井筒掘進工作面確定出探煤孔兼測壓孔的位置，即在沿主井井筒巖層傾向（SW36°）和（NE36°）方位線上分別布置兩個探11-2、11-1煤層兼測定煤層瓦斯壓力的鉆孔，分別作為探孔兼測壓孔1和探孔兼測壓孔2。探孔兼測壓孔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煤探孔兼測壓孔平、剖面布置圖。
3、鉆孔所需的主要設備及設施
鉆孔所需主要設備及設施一覽表
序 號
設備名稱
型號規格
數 量
備 注
1
潛孔鉆機
YQ-1000
2臺
一臺備用
2
風筒
膠質風筒
Ø800mm
一趟
3
光學瓦斯
鑒定器
AQG-1
6臺
瓦斯員專用
4
甲烷報警儀
CJB4
6臺
班組長、機電工用
5
礦燈
60個
6
瓦斯檢測
控制系統
KGD2型甲烷
超限斷電儀
2套
探頭為KGJ4型，2個
7
鉆頭
Ø130mm，Ø 90mm取芯鉆頭
4個
合金鉆頭
8
鉆桿
Ø50mm
80根
長為1.0m
4、探煤孔兼測壓孔深度
由于探煤孔兼測壓孔1和探煤孔兼測壓孔2分別布置在主井井筒巖層傾向線上，故兩個鉆孔打鉆深度不同。每個鉆孔應打穿11-2、11-1兩煤層全厚并進入到11-1煤層底板以下法距0.5m的位置, 探煤孔兼測壓孔1深度約為23.95m，探煤孔兼測壓孔2深度約為28.47m。
5、打鉆
首先清理凈井筒內的浮矸和雜物。以探孔兼測壓孔1為例，將基巖段施工用模板下放至適當高度，在模板相應位置上加工四個與鉆機相對應的小孔，用螺栓將模板與鉆機連接在一起，螺絲上緊，將鉆機固定牢固與模板形成一整體。調節鉆機角度，使兩臺鉆機分別固定在探孔兼測壓孔1、探孔兼測壓孔2位置上。打鉆前將2臺YQ-1000型潛孔鉆機分別固定在設計探孔兼測壓孔1、2位置上，并預埋好Ø108mm×1m的孔口管，由專業工程地質人員全面負責探孔兼測壓孔的打鉆工作。在鉆進中，要正確掌握鉆機鉆速和鉆壓的關系，嚴防鉆孔偏斜，同時要時刻監測鉆孔內涌出瓦斯的含量和實際揭露的11-2、11-1煤層位置以及11-2、11-1煤層的厚度，并由專業技術人員詳細作好記錄。當施工鉆孔距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，由司鉆人員對11-2、11-1兩層煤進行分層取芯。施工探孔兼測壓孔1直到進入11-1煤層底板下法距0.5 m位置，探孔兼測壓孔1打鉆完畢，取出鉆桿進行測定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壓孔2。
6、11-2、11-1煤層瓦斯壓力測定
⑴測壓管選擇直徑為8mm紫銅管或Ø4"鍍鋅無縫鋼管，長度應較封孔長度長1.0~1.5m，測壓管長度約為7m。
⑵測壓管一端裝壓力表，另一端在測壓室部分開幾個切口，切口部分以上焊上一個直徑略小于鉆孔直徑的小檔盤，檔盤上面放兩層膠墊圈，將測壓管插入測壓孔中。
⑶用特制粘土柱送入測壓鉆孔內，一次送0.3 m ~0.5m，并用堵棍搗實。
⑷當填塞粘土柱1.0m后，應打入一個長度為0.5m的木塞環，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級以上），應確保封孔質量和壓力表接頭不漏氣。
⑹詳細觀察兩測壓孔壓力與時間的關系，直至壓力表穩定為止，穩定后的壓力即為11-2、11-1煤層瓦斯壓力（表壓）。
⑺測壓管切口部分應用銅絲網或小竹片包上，以防煤粉堵住切口。
瓦斯壓力測定鉆孔應連續鉆進，測壓鉆孔結束后，采用壓風吹凈鉆孔內粉塵，然后封孔進行測壓，封孔材料采用快干水泥砂漿。測壓過程中，要采用專門表格詳細作好原始記錄，詳細觀察兩個測壓孔壓力與時間的關系，直到壓力表上的讀數穩定后，此讀數即為測定的煤層瓦斯壓力。
1、 通風、瓦斯管理
（1）打鉆和測壓期間，加強對局扇和風筒的管理。任何人員不準隨意停開局扇，局扇必須實現自動切換；風筒吊掛垂直，減少漏風，風筒漏風要及時修補或更換，風筒距工作面迎頭的距離不大于5m。
（2）在打鉆和測壓期間，每班必須設專職瓦斯檢查員，在11-2、11-1煤層打鉆和測定瓦斯壓力施工過程中，專職瓦斯檢查員必須實行24小時值班，嚴格遵守交接班制度，認真填寫瓦斯報表和牌板。每班檢查瓦斯次數不得少于3次。
（3）瓦斯檢查要重視通風死角，對井筒內局部易產生瓦斯聚積地點，如井壁刃腳下、吊盤下、封口盤下等位置，均設點仔細檢查。
（4）鉆孔施工地點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井筒和鉆孔內瓦斯含量進行檢測，發現異常情況，及時向礦調度所及有關領導匯報。
（5）當井筒工作面回風流中瓦斯濃度超過1.0%或二氧化碳濃度超過1.5%時，必須停止作業，切斷電源，撤出人員。
（6）對因瓦斯濃度超限被切斷電源的電氣設備，必須在瓦斯濃度降到0.8%以下時，方可通電起動。
（7）打鉆前，必須核實局扇性能是否完好，瓦斯濃度是否超限（1.0%），否則不得開鉆。
（8）每班檢查并記錄井下探頭及瓦斯自動檢測報警裝置的工作狀況，T1探頭距工作面不大于5m，T2探頭距封口盤下10m~15m，T1、T2探頭設定參數如下表：
探頭
報警點
斷電點
復電點
斷電范圍
T1
≥1.0%
≥1.3%
＜1.0%
井筒內及井口20m范圍內所有非本質安全型電器設備
T2
≥0.8%
≥0.8%
＜0.8%
備注
復電方式：人工復電
2、機電管理
（1）井下鑿井設備嚴禁使用非防爆設備。為確保安全，并規定非經瓦斯檢查人員準許，不準啟動任何電氣設備。
（2）井筒及井口20m范圍內的電器設備必須是本安型或防爆型，必須經潘北礦機電科檢查并簽發防爆合格證后，方準入井，并要按標準化掛牌管理。
（3）井下電纜選用阻燃電纜，電纜選擇標準符合《煤礦安全規程》的有關規定。
（4）井筒通訊采用一臺防爆型電話。
（5）井下動力供電必須采用檢漏保護裝置，保證自動切斷漏電的饋電線路。
（6）井下照明和信號裝置應采用具有短路、過載和漏電保護的照明信號綜合保護裝置。
（7）停電時，在開關上需掛上“有人工作，不準送電”的停電牌并加鎖。
（8）供風局扇“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。
3、避災路線
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，通過井上下信號或機械信號升井。
（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、測壓的所有施工及管理人員，都必須認真學習《潘北礦主井井筒過11-2、11-1煤層揭煤設計》和《潘北礦主井井筒探11-2、11-1煤鉆孔及測定瓦斯壓力施工安全技術措施》，明確施工方案及工藝，嚴格按措施施工，保證鉆孔的施工質量，保證施工安全。
2、施工地點要設置專線防爆型電話或機械信號裝置，以便及時進行井上、下聯系，并向潘北礦調度所匯報。
3、打鉆期間，生產單位及項目部生產技術科、工程管理科、通風隊安排人員現場跟班，做好11-2、11-1煤層取芯工作。
4、鉆孔施工前需要測量人員校核井筒總深度及在鉆孔施工地點給出井筒邊線。
5、每班要有專人負責觀察井壁、井幫穩定情況，必要時要進行井圈、背板等加強井筒臨時支護，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時，必須撤出人員，切斷電源。恢復通風前，必須檢查瓦斯，在停風區域內瓦斯濃度小于1.0%時，且局扇及其開關20m范圍內瓦斯濃度小于0.5%時，才能人工啟動局扇。
8、打鉆測定瓦斯壓力期間，井底下隨時備有一吊桶停在工作面上方，遇有緊急情況或瓦斯異常時，立即切斷井筒內一切電源，井下所有人員迅速撤離升井。
9、測壓表經檢驗校核合格后，方可使用。
10、測定瓦斯壓力結束后，測壓鉆孔必須用特制的粘土柱封堵搗實。
11、司鉆人員應按如下規程操作：
（1）司鉆人員必須接受專門探、揭煤培訓，學習本安全技術措施。
（2）施工人員入井前嚴禁飲酒及穿化纖衣服，嚴禁攜帶引火火源；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，專人檢查鉆機是否安全穩固，安全設施、防水、防電、防火、通風設施等是否齊全完好。
（4）開始鉆進時，用Ø130mm的鉆頭鉆進1m時停止，埋設Ø108mm長度不小于1.0m孔口管，孔口管高出底板100mm，然后改用Ø 90mm鉆頭鉆進。
（5）打鉆時“三不下”（絲扣不合格不下、鉆具磨損嚴重不下、鉆桿彎曲嚴重不下），鉆進時，操作人員必須做到“三看”（看鉆機壓力表、看進尺情況、看孔口返水情況），“兩聽”（聽機器運轉聲、聽孔內震動聲），“一及時”（發現異常情況及時處理）。
（6）在工作面的中間挖一個罐窩，利用供水管供打鉆用水至工作面，并在罐窩里放風泵一臺，保證打鉆循環水能全部排至吊桶內，提至地面。
（7）臨時停鉆時，要將鉆頭退離孔底一定距離，防止巖粉卡死鉆頭及鉆桿。
（8）鉆進過程中發現有片幫、來壓，特別是鉆孔見煤后，有頂鉆、噴孔、跨孔、瓦斯異常涌出等現象時，就立即停止鉆進，但不得拔出鉆桿，同時切斷電源，停止作業，撤出人員，并迅速向有關部門匯報，采取安全合理措施后，方可繼續鉆進。
（9）鉆桿提出孔口后，應將孔口蓋好，嚴防掉落雜物。
（10）司鉆人員要正確填寫班報表，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度，校核孔深。
（11）鉆孔見煤時必須進行煤芯取樣工作，將煤樣送到指定實驗室進行煤層突出危險性指標檢驗。
（12）時刻監測鉆孔內涌出瓦斯的濃度，準確掌握實際揭露的煤層位置及煤厚，并作好記錄。
（13）測壓鉆孔應連續鉆進，鉆孔施工結束后采用快干快硬水泥砂漿封孔進行測壓。
12、其它未盡事宜必須嚴格按照《煤礦安全規程》、《防治煤與瓦斯突出細則》的有關規定執行。
附圖：
1、 潘北礦主井井筒11-2、11-1煤層預想剖面圖。
2、 潘北礦主井井筒11-2、11-1煤探孔兼測壓孔平、剖面圖。
3、 潘北礦主井探11-2、11-1煤施工用鉆機安裝及固定圖。
4、 潘北礦主井井筒11-2、11-1煤封孔測定瓦斯壓力示意圖。
