ICS73.020 CCSD09 中华人民共和国能源行业标准 NB/T11541—2024 顺层定向长钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯 区域防突技术规范 Technicalspecificationsforregionaloutburstpreventionofgaspreextractionin coalroadwaystripsthroughdirectionallongboreholesalongthecoalseam 2024-05-24发布 2024-11-24实施 国家能源局发布 中国标准出版社出版目 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 钻孔设计 1 ………………………………………………………………………………………………… 5 钻孔施工与瓦斯抽采 2 …………………………………………………………………………………… 6 区域防突措施效果检验 4 ………………………………………………………………………………… 7 区域验证 5 ………………………………………………………………………………………………… ⅠNB/T11541—2024前 言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国煤炭工业协会提出。 本文件由中国煤炭工业协会标准化专家组归口。 本文件起草单位:焦作煤业(集团)有限责任公司、河南能源集团有限公司、中国煤炭工业协会生产 力促进中心。 本文件主要起草人:杨恒、贾明魁、魏世义、辛新平、赵社会、俞宏庆、李国栋、唐世界、杨航、李学臣、 郝殿、郭艳飞、王浩昌、侯典臣、张清田、时歌声。 ⅢNB/T11541—2024顺层定向长钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯 区域防突技术规范 1 范围 本文件规定了顺层定向长钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突技术的钻孔设计、钻孔施工与瓦斯 抽采、区域防突措施效果检验、区域验证。 本文件适用于突出煤层采用顺层定向长钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯开展区域防突技术工作。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件。 GB50471 煤矿瓦斯抽采工程设计标准 GB/T23250 煤层瓦斯含量井下直接测定方法 GB/T42638 煤矿井下煤层瓦斯抽采半径直接测定方法抽采量法 NB/T10173 煤矿井下定向钻进技术规程 NB/T11169 煤矿井下瓦斯抽采长钻孔定向钻进技术规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 顺层定向长钻孔 directionallongboreholesalongthecoalseam 在煤层中直接施工并控制钻孔轴线沿设计轨迹在煤层中延伸形成的长距离钻孔。 3.2 主钻孔 mainborehole 钻孔轨迹为主设计位置的顺层定向长钻孔。 3.3 分支钻孔 branchborehole 从主钻孔一定位置处施工分支,用于探测煤层顶底板、控制煤层抽采区域的顺层定向长钻孔孔段。 4 钻孔设计 4.1 一般要求 突出煤层采用顺层定向长钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施应符合但不限于以下要求: a) 应根据已掌握的煤层赋存情况进行钻孔设计; b) 可采用主钻孔均匀布孔,覆盖煤巷条带预抽区域煤层;采用主钻孔无法有效控制时,可采用主 1NB/T11541—2024钻孔加分支钻孔方式进行布孔,但应先设计主钻孔,再设计分支钻孔,预留分支点应设计在地 层相对完整的煤层孔段; c) 钻孔成孔轨迹应有利于排水。 4.2 钻孔参数设计 4.2.1 钻孔的参数设计应根据预抽区域瓦斯地质参数和实际考察的煤层有效抽采半径等合理确定,设 计钻孔布置应覆盖并控制整个煤巷条带区域,且钻孔间距小于2倍的煤层有效抽采半径。 4.2.2 钻孔应当控制煤巷条带煤层前方长度不小于300m和煤巷两侧轮廓线外一定范围,其中倾斜、 急倾斜煤层巷道上帮轮廓线外至少20m(均为沿煤层层面方向距离,下同),下帮至少10m;其他煤层 为巷道两侧轮廓线外至少各15m。顺层定向长钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施示意图见 图1。 a) 倾斜、急倾斜煤层 b) 缓倾斜、近水平煤层 图1 顺层定向长钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施示意图 4.2.3 厚煤层或者煤层明显变厚时,应当对钻孔布置作相应的调整或者增加钻孔。 4.2.4 对距本煤层法向距离小于5m的平均厚度大于0.3m的邻近突出煤层,预抽钻孔控制范围与本 煤层相同。 4.2.5 钻孔孔径、长度设计应综合考虑地质条件、钻机能力等因素,钻孔直径设计应不小于89mm。 5 钻孔施工与瓦斯抽采 5.1 施工设备 施工设备包含定向钻机、随钻测量系统、泥浆泵或制氮机、空压机等,并满足顺层定向长钻孔施工 需求。 5.2 定向钻孔施工 5.2.1 工艺流程 顺层定向长钻孔的施工工艺流程图见图2。 2NB/T11541—2024图2 定向钻孔施工工艺流程图 5.2.2 开孔与固孔 5.2.2.1 钻孔开孔应采取分级钻进方式,孔口套管段可使用取心钻进或稳定组合钻具施工,保证成孔 质量。 5.2.2.2 套管段开孔直径应与钻具配套,固孔深度应超过煤岩层裂隙带及上一轮已施工钻孔孔底位置 且不小于8m,固孔耐压不小于该区域静水压值的1.5倍。 5.2.2.3 固孔达到耐压要求后,安装孔口防喷、气水分离等装置后方可进行定向钻进。 5.2.3 钻孔钻进 5.2.3.1 定向钻进过程中,随钻测量测点间隔应不大于3m。 5.2.3.2 在未准确掌握煤层赋存情况的区域施工时,应利用第一个钻孔开分支探顶、探底的方式探明煤 层层位、倾角、构造等地质情况,并根据实际探测结果及时修改完善定向钻孔设计参数。 5.2.3.3 在地质构造复杂、易塌孔段施工时,应采取防止塌孔措施。 5.2.3.4 在施工过程中应记录钻孔位置、实际参数、见煤见岩情况、钻进异常情况、钻孔施工时间及人员 信息,并绘制防突措施竣工图等。有关信息资料应有施工人员、验收人员和煤矿技术负责人审核签字。 5.2.3.5 钻孔钻进其他技术工艺按照NB/T11169的要求执行。 5.3 施工成果评价 5.3.1 钻孔施工完成后,通过钻孔探顶、探底情况,精细分析煤层层位、地质特征,同时结合探测结果将 实钻轨迹与设计轨迹进行对比分析,钻孔成孔轨迹应符合4.2的要求。 5.3.2 钻孔间距或控制范围未达到设计要求,应重新设计钻孔并组织施工。 5.4 瓦斯抽采 5.4.1 抽采系统应符合GB50471的要求。 5.4.2 钻场应安设放水装置,并保持钻孔封孔严密。 5.4.3 钻孔抽采负压应保持克服沿程负压损失后孔底呈负压状态。 5.4.4 钻场应安设抽采计量装置,定期监测钻孔抽采浓度、负压,以及钻场抽采瓦斯的浓度、负压、流 量、温度及一氧化碳浓度等参数。 5.4.5 钻孔预抽煤层瓦斯的有效抽采时间不应少于20d;如果在钻孔施工过程中发现有喷孔、顶钻等 动力现象的,有效抽采时间不应少于60d。 3NB/T11541—20246 区域防突措施效果检验 6.1 基本要求 6.1.1 对顺层定向长钻孔预抽煤巷条带区域防突措施进行效果检验时,预抽区域内钻孔分布应符合 4.2要求,且预抽煤层瓦斯的有效抽采时间应符合5.4.5的要求。有不符合要求的,不予检验。 6.1.2 对距本煤层法向距离小于5m的平均厚度大于0.3m的邻近突出煤层一并检验。 6.2 效果检验指标 6.2.1 检验指标优先采用残余瓦斯含量指标,根据现场条件也可采用残余瓦斯压力或者其他经试验证 实有效的指标和方法进行检验。检验指标临界值应当根据试验考察确定,在确定前可按照表1指标进 行评判。 表1 区域措施效果检验指标临界值 瓦斯压力 P/MPa瓦斯含量 W/(m3·t-1)区域类别 P<0.74 W<8(构造带W<6) 无突出危险区 除上述情况以外的其他情况 突出危险区 6.2.2 采用残余瓦斯含量或者残余瓦斯压力检验指标时,应当首先根据检验单元内瓦斯抽采及排放量 等计算煤层的残余瓦斯含量或者残余瓦斯压力,达到要求指标后测定残余瓦斯含量或者残余瓦斯压力 指标。 6.2.3 残余瓦斯含量测定按照GB/T23250的要求执行。 6.3 效果检验钻孔布置 6.3.1 区域防突措施检验时,沿煤巷条带每隔(20~30)m至少布置1个检验测试点。也可分段检 验,但每段检验的煤巷条带长度不应小于80m,且每段不应少于5个检验测试点。 6.3.2 各检验测试点应当布置于所在钻孔密度较小、孔间距较大、预抽时间较短的位置,并尽可能远离 各预抽瓦斯钻孔或者尽可能与周围预抽瓦斯钻孔保持等距离,避开采掘巷道的排放范围和工作面的预 抽超前距。在地质构造复杂区域适当增加检验测试点。 6.3.3 效果检验钻孔应掌握钻孔轨迹,对取心位置可靠性进行分析。 6.3.4 检验期间还应当观察、记录在煤层中进行钻孔施工等作业时发生的喷孔、顶钻、卡钻及其他突出 预兆。 6.4 效果检验结果判定 6.4.1 当瓦斯含量或瓦斯压力大