综采工作面超前钻孔预裂安全技术措施(2021年)Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management.( 安全管理 )单位：______________________姓名：______________________日期：______________________编号：AQ-SN-0555综采工作面超前钻孔预裂安全技术措施(2021年)一、工程概述为提高块煤率、瓦斯抽采率及降低煤尘，根据12407综采工作面钻孔预裂设计方案及矿方相关要求，结合现场实际，需在12407综采工作面，对煤层进行超前钻孔预裂。
为确保超前钻孔预裂施工安全，特编制本施工安全技术措施。
二、钻孔布置技术参数及要求、施工工艺1、钻机技术参数采用ZDY3200S型煤矿用全液压坑道钻机，其主要技术参数：钻孔深度：350/100m，钻杆直径：63.5/73mm，钻杆长度1.5m，额定转速：50~175r/min，主轴倾角：0~±900，给进行程：600mm。
泵电动机型号：YBK2-225S-4，泵电压660/1140，适用钻孔深度：350/100m，终孔直径：150/200mm。
2、预裂钻孔布置参数（1）预裂单排钻孔布置参数在回风顺槽钻机及预裂设备布置，从回风顺槽画好的点位置及角度向运输顺槽钻孔，沿平行工作面方向布置一组钻孔，在回风顺槽1600米，布置1#钻孔，依次向外布置2#、3#……，根据煤层薄厚起伏变化，当采高为2.4m时，钻孔布置在采高中间位置，即1.2m 处，当采高为3m时，钻孔布置在采高中间位置，即1.5m处。
实验阶段1600m（1#钻孔离停采线距离），钻孔预裂应超前工作面不低于150m。
根据地质资料，在实施区域内，当遇到断层不能打预裂钻孔，可避开断层10m外继续布置预裂钻孔。
根据工作面周期来压步距，当遇到来压区域，不打钻孔预裂，利用矿山压力作用，对煤壁进行破碎，有效节约成本。
钻孔布置参数如表4-1所示。
1）孔间距：设计高压预裂的有效切割半径是5m，预裂孔平均间距10m。
2）钻孔数量：沿垂直于煤层倾向方向布置钻孔，试验区域共10个钻孔。
3）预裂孔长度：预裂钻孔设计长度为126m。
4）钻孔直径：113mm。
5）钻孔角度：如表4-24-1钻孔布置参数表钻孔直径113mm钻孔间距10m钻孔长度126m封孔长度20m预留保护线20m钻孔数量10个12407工作面回风巷高程高于运顺，存在一定角度。
由于12407回顺与运顺的高程测点存在20m的错距，因此在计算过程中需纠正错距引起误差。
4-2钻孔布置参数12407回顺12407运顺正切值角度测点标高测点错距测点标高15000.22154仰角15100.144765仰角1520910.71315201500910.8910.001190.06799仰角15300.056818仰角15400.045645仰角15500.034473仰角1560907.33115701550907.3920.000410.0233仰角15700.22899仰角15800.20569仰角15900.296885仰角1600904.79515951575905.8110.006770.38808仰角（2）预裂双排钻孔布置参数在距离单排眼钻孔10#孔向外10m处，打双排钻孔的1#钻孔，依次布置2#、3#……，在回风顺槽钻机及预裂设备布置，从回风顺槽画好的点位置及角度向运输顺槽钻孔，沿平行工作面方向布置双排钻孔，呈三角型布置，底排钻孔与底板间距1m，顶排钻孔与顶板间距1m，顶排钻孔间距为12m，底排钻孔间距为12m，顶排钻孔与底排钻孔错距投影距离为6m。
具体如下图：12407回风巷双排钻孔布置示意图根据地质资料，在实施区域内，当遇到断层不能打预裂钻孔，可避开断层10m外继续布置预裂钻孔。
根据工作面周期来压步距，当遇到来压区域，不打钻孔预裂，利用矿山压力作用，对煤壁进行破碎，有效节约成本。
钻孔布置参数如表4-3所示。
1）孔间距：设计高压预裂的有效切割半径是5m，预裂孔平均间距10m。
2）钻孔数量：沿垂直于煤层倾向方向布置钻孔，12407工作面初步设计预裂区域长度为1600m，试验区域共266个钻孔。
3）预裂孔长度：预裂钻孔设计长度为126m。
4）钻孔直径：113mm。
5）钻孔角度：根据测得高程计算得。
表4-3钻孔布置参数钻孔直径113mm钻孔间距6m钻孔长度126m封孔长度20m预留保护线20m预计钻孔数量250个二、煤层预裂技术参数及要求、施工工艺1、预裂泵的技术参数（1）预裂泵驱动功率：160KW，最大排出压力66MPa，最大排出流量：7.1m3/h。
（2）水箱规格：2m×1m×1m，与预裂泵直接相连，内有水质过滤装置，可保证水质。
（3）超高压软管：超高压软管规格：16×6S-80(内径钢丝层数-压力)，每根长度可根据需求定做。
（4）液压卷管器：液压卷管器对预裂深度、速度进行控制，起到给进、后撤作用。
（5）封孔器：采用FKS-80/15型号系列超高压煤层注水封孔器，封孔器外径88mm，封孔长度最大2.2m，承压40MPa；或者，采用钻孔封孔设备用煤炭科学研究总院重庆分院生产的KFB型矿用封孔泵，封孔长度8米，封孔距离20m。
（6）管路附属装置：配套材料包括配套法兰、阀门、连接胶管及螺栓、胶垫等。
2、高压脉冲预裂技术参数（1）预裂方式：根据工作面煤层赋存条件，通过高压预裂冲击波破岩工艺方式，在超前工作面不低于150米，实施预裂。
（2）预裂压力：预裂出口压力66MPa，可以自行控制。
（3）预裂半径：5米。
（4）预裂时间：高压预裂预裂器运行速度2m/min，预裂时间1h。
（5）巷道保护煤柱：20m。
3、水压致裂裂化技术参数（1）预裂方式：根据工作面煤层赋存条件，通过高压预裂软化工艺方式，在超前工作面不低于150米处，实施高压预裂。
预裂液让煤体充分预裂、破碎，煤层间隙进一步裂化，采用多孔单泵水平混合预裂裂化工艺。
（2）预裂压力：预裂压力控制在8~10MPa。
（3）预裂渗透半径：10米。
（4）单孔预裂时间：0.5～1h。
（5）单孔压裂时间：不少于预裂时间2/3。
（6）单孔预裂量：水平长轴5m，垂直短轴1m。
（7）煤岩活性水的比例，根据现场煤层软化系数实际而定。
（8）预裂量：单孔0.7m3，累计1m3。
（9）预裂流量：根据经验，动压预裂时应为0.7～2.0m3／h。
（10）预裂超前工作面开采位置的距离，不低于150米。
（11）封孔长度：20米。
4、钻孔超前预裂工艺根据红石岩煤矿综采工作面煤层赋存条件、构造特征，煤岩物理力学性质、综采工艺和开采技术条件等因素，综合分析，红石岩煤矿2#煤层超前预裂实施方案：采取第一步高压脉冲预裂法，第二步水压致裂预裂法与综采工艺协调时，相配套的综合预裂技术方案。
12407工作面超前预裂分为三部分预裂区域，第一实验方案：钻机及预裂设备布置在回风顺槽，从回风顺槽向运输顺槽钻孔预裂。
从切眼后退1600米处开始布置1#钻孔，钻孔间距为10米，到1500米即长度100m，共计布置10个钻孔，采用单排钻孔超前预裂工艺，进行预裂。
第二实验方案：钻机及预裂设备布置在回风顺槽，从回风顺槽向运输顺槽钻孔预裂。
从第一实验区10#钻孔处，向外6米处布置双排1#钻孔，钻孔水平投影间距长度6米，从1500米到1400米共计100m长度，共布置16个钻孔，采用双排钻孔超前预裂工艺，进行预裂；若第一实验方案，钻孔预裂效果比较，就采用第一方案，对12407综采工作面剩余1500m分成三个预裂区进行预裂施工。
若第一实验方案效果不好，则实施第二实验方案，从两个实验方案中选择最佳方案，对12407综采工作面剩余1400m分成三个预裂区进行预裂施工。
（1）三个预裂区单排钻孔超前预裂工艺第一预裂区从1500m至1300m处，长度200m，共布置钻孔20个，钻孔平行与工作面，钻孔直径113mm，间距10m，钻孔长度126m，端头封孔长度10m。
第二预裂区从1300m至距开切眼900m区域内，长度400m，煤层中布置40个钻孔，顶板岩石中布置17个钻孔，钻孔直径113mm，钻孔长度126m，端头封孔长度10m，间距10m，钻孔平行与工作面水平布置。
第三预裂区从距开切眼900m至12407工作面停采线，长度1000m。
煤层中布置90个钻孔，钻孔直径113mm，钻孔长度126m，端头封孔长度10m，间距10m，钻孔平行与工作面水平布置。
（2）三个预裂区双排钻孔超前预裂工艺第一预裂区从1400m至1300m处，长度100m，共布置钻孔16个（依据现场工作面实际推进情况钻眼数量可做调整），钻孔平行与工作面，钻孔直径113mm，错间距6m，钻孔长度126m，端头封孔长度10m，钻孔水平夹角以钻眼布置参数表为准。
第二预裂区从1300m至距开切眼900m区域内，长度400m，煤层中布置66个钻孔，钻孔直径113mm，钻孔长度126m，端头封孔长度10m，错间距6m，钻孔平行与工作面水平布置。
第三预裂区从距开切眼900m至12407工作面停采线，长度1000m。
煤层中布置150个钻孔，钻孔直径113mm，钻孔长度126m，端头封孔长度10m，错间距10m，钻钻孔角度以钻眼布置参数为准。
四、多功能煤岩水力预裂设备安装使用、技术参数及要求采用XKRFS-Ⅱ-1型煤岩层多功能水力预裂Ⅱ代1型设备，它是煤岩层的内部、外部水力预裂、煤岩层的定向切割裂化的专用设备。
具体使用方法如下：1、安装（1）、根据综采工作面煤层预裂设计，超前工作面采用ZDY3200S 钻机，布置钻孔。
（2）、将设备以整机状态搬运到设计的煤层预裂钻场，选准要预裂的钻孔，布置设备，将液压卷管器上的高压胶管出口对准选准的钻孔。
（3）、将设备固定好，保证设备稳定、平稳。
2、连接（1）、将高位水箱出水口软管与高压泵组过滤器入水口连接。
（2）、将高压泵组回流管与高位水箱回流口连接。
（3）、向高位水箱内注满水，可通过高位水箱液位指示管查看。
水箱中的水在整个预裂过程中必须保证多于1/2水箱，最好保持水箱中水量完全充满，保证压力。
（4）、将高压泵组防爆电机与液压卷管器防爆电机分别与660/1140V高压电连接，确保电机转向与指示方向一致。
（5）、高压泵注入15W-40柴机油，油位不低于油窗的2/3。
液压卷管器液压油箱注入液压油，不低于18L。
（6）、将侧向90°预裂器与高压胶管连接，预裂器需配带上特制帽套。