煤矿534工作面井下施工钻孔设计新

神华宁煤集团汝箕沟煤矿534工作面井下定向瓦斯抽放钻孔设计煤炭科学研究院西安分院神华宁煤集团汝箕沟煤矿二OO八年八月1神华宁煤集团汝箕沟煤矿534工作面井下瓦斯抽放钻孔设计设计：审核：技术负责：项目负责：煤炭科学研究院西安分院神华宁煤集团汝箕沟煤矿2目录前言................................................................................................................3一、矿井概况....................................................................................................4（一）矿井地质情况..................................................................................4（二）矿井瓦斯基本情况........................................................................9二、项目区概况..............................................................................................11（一）项目区位置....................................................................................11（二）四邻采掘及工作面接续情况........................................................11（三）地质构造........................................................................................11（四）项目区煤层气（瓦斯）资源量....................................................14（五）抽放方法........................................................................................14三、534工作面井下定向瓦斯抽放钻孔设计...............................................15（一）设计原则........................................................................................15（二）抽采半径的确定............................................................................15（三）钻孔布置........................................................................................17（四）轨迹设计........................................................................................17（五）井身结构设计................................................................................18（六）施工钻场抽放联接........................................................................18（七）主要设备情况................................................................................19四、钻孔施工安全技术措施..........................................................................23五、钻孔工程量统计......................................................................................25六、施工进度计划安排..................................................................................25七、费用概算..................................................................................................27（一）费用明细表....................................................................................27(二)测算说明...........................................................................................293前言汝箕沟煤矿位于贺兰山煤田汝箕沟勘探区最南端，是宁煤集团所属的大中型骨干企业之一。所产煤炭为享誉国内外的太西煤（优质无烟煤），2007年矿井设计生产能力为0.9Mt/a。根据矿井地质构造特点，汝箕沟煤矿向斜有利于瓦斯富集，瓦斯赋存量较大，二2煤、三煤工作面回采期间绝对瓦斯涌出量最高达59.47m3/min，相对瓦斯涌出量最高达15.79m3/t，如果不进行预抽，仅靠矿井通风方法无法解决矿井瓦斯问题。汝箕沟煤矿近年来瓦斯事故时有发生，2001年6月和2003年3月在上五采区二2煤、三煤掘进工作面分别发生了瓦斯突出事故，多年来矿井还发生了井下瓦斯窒息、瓦斯燃烧等事故，矿井瓦斯已严重影响到矿井的安全生产。近年来，随着矿井采掘活动的延伸，地应力、瓦斯压力增大，煤层瓦斯含量增高，瓦斯（包括瓦斯涌出与突出）、火等自然灾害越来越严重。而井下常规钻机能力偏小，施工钻孔长度短、孔径小，同时井下施工空间受限，井下常规钻孔只有在巷道形成后方能进行施工（尤其是下山采区技改方案中瓦斯抽采方式以顺层钻孔为主），预抽期较短，由此造成矿井瓦斯抽采不能满足矿井生产接续需要，矿井掘、抽、采比例严重失调，以目前的抽放工艺，不利于矿井扩大生产规模的长远规划要求。因此，瓦斯问题仍然是制约汝箕沟矿高效、安全生产的根本问题。为解决上述问题，神华宁煤集团经过多方调研和考察采购了煤炭科学研究院西安分院研制和生产的ZDY6000LD型井下定向钻机，该钻机具有施工中长距离（1000米以内）定向钻孔、多分支孔、探顶（底）孔和探明地质构造、采空区、积水区段等先进功能。该钻机2008年8月15日到货后先施工汝箕沟矿534工作面的井下定向钻孔，以实现本工作面超4前本煤层瓦斯预抽，增大瓦斯抽放量，从源头上治理瓦斯，确保安全生产。一、矿井概况（一）矿井地质情况1、矿井基本情况汝箕沟煤矿位于贺兰山北段，地理坐标为东径106。07ˊ,北纬39。04ˊ。距自治区首府银川市98km，距石嘴山市38km，距西大滩火车站48km，距平罗县60km，交通便利。矿井与相邻的大峰露天矿、白芨沟煤矿同属于贺兰山煤田汝箕沟勘探区。井田南北走向3.1km，东西倾斜宽2.43km，井田面积7.53km2。矿井地形山峦起伏，沟谷纵横，悬崖陡壁，地势险峻。全区南高北低，南部大岭子最高标高+2452m，北部白芨沟沟床最低标高+1720m，井田呈小型盆地构造，井田主体构造为闭合式向斜构造，主要褶皱为汝箕沟向斜，褶皱多，断层少，煤层节理裂隙较发育。煤层露头均露出地表，地表仅在山房及山脊处存有少量风化坡积土层外，大部分地表风化基岩出露。井田内岩层裸露良好，沟壑纵横“V”型沟谷发育，切割高差达150m左右，地形最高标高+2451m，最低标高+1919m。截至2005年底，矿井保有地质储量10367.9万吨，剩余可采储量7516.7万吨。矿井剩余可采储量按生产能力180万吨/年计算（储量备用系数1.4），服务年限为29.8年。矿区属于高山大陆性气候，气候干燥，雨量稀少，年平均降水量166.4mm，年最高气温35。C，最低气温－23.5。C，最大冻土带深1.2m，最大风力10级，地震烈度7度。2、地层5井田地层出露良好，自下而上有三叠系上统延长组，侏罗系中统延安组，侏罗系中统直罗组，上覆为第四系冲积、洪积层，具体描述如下（见附图1-1地层综合柱状图）：第四系冲积、洪积层：由砂砾及角砾，砂质风积土构成，位于沟谷和山脚边坡地带，与下覆地层呈不整合接触。侏罗系中统直罗组：以灰白、黄绿粗砂岩为主，并夹有细砾石，巨砾砂岩透镜体以及细砂岩，粉砂岩薄层，出露厚度190m，与下覆地层呈整合接触。侏罗系中统延安组：为本区主要含煤地层，上部灰白色石英厚层粗砂岩，夹主要煤层及粉砂岩，下部为灰白色石英粗砂岩和粉砂岩互层夹中厚及薄煤层，底部为粉砂岩与下覆地层分界，平均厚度265.59m，与下覆地层呈平行不整合接触。三叠系上统延长组：黄绿色巨厚层粗、中粒砂岩、粉砂岩及泥岩，上部泥岩中夹薄煤层及煤线。3、地质构造汝箕沟井田地质构造简单，盆状向斜轴走向北50°东，西翼地层略陡，上部倾角达25°左右；东翼则平缓，倾角在10°以上。落差在4-10m的F16断层为井田内最大断层，其余均为走向短，落差小的断层，而且位于煤层露头边缘，对开采无影响。褶皱：汝箕沟向斜在本井田为一北50°东方向的近似对称向斜（西翼略陡于东翼，由于受地形切割致使西翼翼部略大于东翼翼部）至南部翘起倾向北东而闭合。断层：汝箕沟井田有四条小断层，多系与次级褶皱同时产生的正断层，除F16正断层破坏性较大外，其它影响甚小。F16断层延伸长度1900m，地面所见一般落差10m左右。6断层特点：断距中间大两头小，向SE逐渐尖灭，在二1和二2煤中分两次段落，且中间破碎带较宽，最大宽度40余米。根据生产巷道揭露最大落差二1煤为6.60m，二2煤14.0m，三煤9.0m。断层产状走向120～130。，倾向SW，倾角50～70。。整个采区为向斜构造，向斜两翼倾角0～15。，南翼稍缓。4、水文地质（1）含水层：本井田含水岩层划分为：冲积洪积层；第二含水层（第二层煤顶板至侏罗系中统直罗组底界）；第三含水层（侏罗系下统延安组第二层煤底板隔水层至底界）。其中：冲积洪积层：分布不广，仅在汝箕沟河床及河床阶地有所沉积，岩性为砂砾及角砾等。汝箕沟河床中有少量潜水，潜水系降水及上游基岩裂隙水补给，水量微小。第二含水层：灰白色石英质粗、中、细粒砂岩互层夹煤，厚度64.5m，在向斜中心补2孔进行水文地质试验，单位涌水量q＝0.0023升/秒·米，稳定水位标高1977.53m，渗透系数K＝0.0000828米/昼夜。含水性属于微小岩层。第三含水层：灰白色不同粒度的石英质砂岩，胶结较致密，夹可采煤层，总厚57.6m（121孔），单位涌水量q＝0.000151升/秒·米，渗透系数K＝0.0000551米/昼夜，充水性微弱。（2）小窑及老空水：小窑、老空主要受降雨补给，其次原古拉本煤矿个别小井采用水力运煤，故小窑、老空区有一定积水，由于煤层含水系数小，随时间推移，部分积水将渗入煤层。7附图2-1综合柱状图地层符号柱状1：300厚度（m）最小－最大平均岩性描述J2Z190.086.115.28煤层编号地层累计厚度以灰白黄绿色粗砂岩为主，局部含砾，并夹有巨砾岩透镜体，以及细砂粉砂岩薄层，下部巨厚层粗砂岩，底部粗砂岩局