淺談定向鉆孔在礦井安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

陳沁東

摘 要：高瓦斯礦井在采掘生產(chǎn)過程中，瓦斯制約是最大的難題。利用定向鉆機(jī)在巖巷施工穿層定向鉆孔，在本煤層中施工短間距、長(zhǎng)距離、條帶式鉆孔，以及在采煤工作面順槽巷道施工高位定向鉆孔，根據(jù)鉆孔性質(zhì)及采掘要求，通過定向鉆孔抽放瓦斯，對(duì)于促進(jìn)采掘銜接平衡和礦井安全生產(chǎn)，可以達(dá)到事半功倍的效果。

關(guān)鍵詞：定向鉆孔；安全生產(chǎn)；應(yīng)用

1 巖巷穿層定向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)應(yīng)用

寺河礦新盤區(qū)巖巷工作面在掘進(jìn)過程中，由于開采深度的增加以及3#煤層的瓦斯涌入，使盤區(qū)大巷開采進(jìn)度嚴(yán)重受阻，掘進(jìn)緩慢，針對(duì)此現(xiàn)狀，寺河礦利用現(xiàn)有的巖巷作為抽采巷道，利用定向鉆機(jī)向3#煤層施工巖巷穿層定向鉆孔，進(jìn)行瓦斯抽放，達(dá)到“一巷兩用”的效果，解決了巖巷掘進(jìn)過程中瓦斯對(duì)安全生產(chǎn)的影響這一難題。

1.1 巖巷穿層定向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介

寺河礦原始煤體瓦斯含量高，據(jù)有關(guān)科研院校測(cè)定，某盤區(qū)煤體瓦斯含量最高達(dá)28m3/t，從2010年1月開始，采用穿層定向鉆孔解決瓦斯問題。根據(jù)寺河礦生產(chǎn)銜接規(guī)劃，在當(dāng)時(shí)正在掘進(jìn)的巖巷——盤區(qū)輔助運(yùn)輸巷內(nèi)布置鉆場(chǎng)，向生產(chǎn)規(guī)劃揭煤巷道位置施工穿層定向鉆孔，進(jìn)行瓦斯抽放。

在巖巷兩側(cè)布置鉆場(chǎng)施工定向鉆孔，鉆孔設(shè)計(jì)深度500-800米，每個(gè)鉆孔先在巖層中施工，見煤后根據(jù)生產(chǎn)需要施工一定深度。在巖層中的鉆孔可以攔截瓦斯向巷道涌出，起到掩護(hù)巷道掘進(jìn)的作用，在煤層中的鉆孔可以直接抽放瓦斯，達(dá)到降低瓦斯含量的目的。穿層定向鉆孔布置方式見圖1；穿層定向鉆孔剖面圖見圖2。

圖1 巖巷鉆場(chǎng)定向鉆孔布置平面圖

圖2 穿層定向鉆孔剖面圖

1.2 巖巷穿層定向鉆孔抽采效果

從寺河礦該盤區(qū)巖巷實(shí)施穿層定向鉆孔抽放瓦斯開始，到目前統(tǒng)計(jì)的抽放數(shù)據(jù)分析，每個(gè)鉆場(chǎng)的第一個(gè)鉆孔抽放量在5m3/min以上，最高達(dá)到22m3/min。鉆場(chǎng)施工完畢，在鉆孔未被破壞之前，鉆場(chǎng)抽放量在25-30m3/min，三個(gè)月后逐步衰減。

經(jīng)過半年以上的抽采，揭煤巷道區(qū)域的煤體瓦斯含量降至8m3/t以下，盤區(qū)內(nèi)工作面順槽巷道能夠順利向前掘進(jìn)。

截止2014年3月，寺河礦該盤區(qū)巖巷鉆場(chǎng)瓦斯抽采純量達(dá)到400m3/min，定向鉆孔掩護(hù)的巖巷掘進(jìn)以及定向鉆孔覆蓋8個(gè)月以上的煤巷掘進(jìn)不再受瓦斯的制約，工作面順槽巷道順利掘進(jìn)累計(jì)3000余米。預(yù)計(jì)有兩個(gè)工作面將比計(jì)劃提前一年圈定。穿層定向鉆孔為寺河礦生產(chǎn)銜接起到了至關(guān)重要的作用。

1.3 巖巷穿層定向鉆孔技術(shù)特點(diǎn)

利用穿層定向鉆孔抽放煤層瓦斯，在寺河礦已靈活推廣應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)是能夠解決巖巷掘進(jìn)受瓦斯制約的不利狀況，使煤層大量的瓦斯通過巖巷穿層鉆孔抽出；通過盤區(qū)輔助運(yùn)輸巷向順槽巷道施工穿層定向鉆孔，可以減少揭煤鉆孔的抽采時(shí)間，為揭煤創(chuàng)造條件；定向鉆孔在巖巷中開孔，鉆孔封孔嚴(yán)密，抽放效果較好。

1.4 下一步優(yōu)化措施

1.4.1 加大定向鉆孔孔徑，由原先的Φ96mm增加為Φ99mm，提升抽放效果。

1.4.2 加長(zhǎng)定向鉆孔封孔段長(zhǎng)度，由原先的封8米長(zhǎng)，更改為封孔20米，減少漏氣及塌孔現(xiàn)象。

1.4.3 適當(dāng)增加定向鉆孔分支個(gè)數(shù)，提高抽放量。

1.4.4 定向鉆孔向工作面煤體延伸，提前解決瓦斯制約回采的問題。

2 集中條帶式定向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)應(yīng)用

寺河礦東井區(qū)煤體平均瓦斯含量9.6m3/t，工作面順槽巷道掘進(jìn)受到瓦斯制約嚴(yán)重，導(dǎo)致巷道掘進(jìn)與工作面回采銜接緊張。

2.1 集中條帶式定向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介

掘進(jìn)工作面在某區(qū)域停止掘進(jìn)后，在巷道迎頭及兩側(cè)布置鉆場(chǎng)，利用千米鉆機(jī)施工短間距、長(zhǎng)距離、條帶式的定向鉆孔，施工過程不開分支或少開分支，施工完畢后利用高負(fù)壓集中抽放這些鉆孔，形成高負(fù)壓、高濃度集中型抽放模式，在短時(shí)間內(nèi)將順槽巷道前方400-600米范圍的煤體瓦斯含量降至8m3/min以下，最終保證巷道掘進(jìn)不受瓦斯制約，可以順利掘進(jìn)。集中條帶式定向鉆孔布置見圖3。

圖3 集中條帶式定向鉆孔布置圖

2.2 集中條帶式定向鉆孔抽采效果

集中條帶式定向鉆孔投入抽放后，第一個(gè)孔抽放量約3m3/min，每個(gè)鉆場(chǎng)6-8個(gè)鉆孔，鉆場(chǎng)施工完畢后抽放量約20m3/min，隨著掘進(jìn)工作面向前掘進(jìn)逐步衰減。

鉆場(chǎng)施工完畢后即可掘進(jìn)，掘進(jìn)過程中基本不受瓦斯影響，部分區(qū)域由于割斷鉆孔有瓦斯涌出，需要對(duì)割斷鉆孔進(jìn)行攔截抽放后再掘進(jìn)。

2.3 集中條帶式定向鉆孔抽放的優(yōu)越性

2.3.1 高負(fù)壓抽放效果良好，大幅度減少了瓦斯超限斷電的情況。

2.3.2 解決了施工短鉆孔與掘進(jìn)相互影響的局面，施工定向鉆孔抽放期間，掘進(jìn)隊(duì)伍可在另一個(gè)頭面掘進(jìn)，如此良性循環(huán)。

2.3.3 定向鉆孔施工的精確性，探清了巷道掘進(jìn)前方400-600米之間煤體構(gòu)造情況，使得礦井安全生產(chǎn)進(jìn)一步得到保障。

3 采空區(qū)高位定向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)應(yīng)用

寺河礦由于煤體本身瓦斯含量高，而且部分區(qū)域抽放效果不好，導(dǎo)致工作面回采期間在不同程度上仍受到瓦斯制約的情況。

3.1 采空區(qū)高位定向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介

在工作面回風(fēng)巷橫川布置鉆場(chǎng)，提前向開采煤層上部的圍巖裂隙帶施工鉆孔，鉆孔設(shè)計(jì)深度在400-500米范圍，鉆孔末端位于煤層上方約40米（6-8倍采高），根據(jù)回采進(jìn)度及煤層上部巖體垮落程度，適時(shí)提高負(fù)壓抽放瓦斯，一方面解決工作面回采過程中上隅角以及采空區(qū)的瓦斯問題，另一方面解決工作面回采完成后采空區(qū)瓦斯順利抽放的問題。采空區(qū)高位定向鉆孔布置見圖4；高位定向鉆孔剖面圖見圖5。

圖4 采空區(qū)高位定向鉆孔平面示意圖

圖5 采空區(qū)高位定向鉆孔剖面示意圖

3.2 采空區(qū)高位定向鉆孔抽采效果

寺河礦高位鉆孔在在西一盤區(qū)1305工作面、東四盤區(qū)4302工作面取得成功試驗(yàn)，鉆孔施工完畢，初期不進(jìn)行抽放。當(dāng)工作面推進(jìn)到一定程度，頂板垮落后，開啟負(fù)壓抽放采空區(qū)裂隙帶瓦斯。單孔抽放量可達(dá)3m-63/min，工作面回采完畢后，高位鉆孔抽放量達(dá)到20m3/min。同時(shí)，從回采工作面的回風(fēng)區(qū)域瓦斯監(jiān)測(cè)來看，風(fēng)流瓦斯明顯降低，為工作面的正?；夭蓜?chuàng)造了條件。

3.3 采空區(qū)高位定向鉆孔抽放的優(yōu)越性

3.3.1 上隅角瓦斯問題得到解決，工作面安全生產(chǎn)得到保障，提高了生產(chǎn)效率。

3.3.2 相對(duì)普通鉆機(jī)施工而言，定向精確，抽放效果明顯。

3.3.3 采空區(qū)瓦斯得到有效抽放并加以利用，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益可觀。

4 結(jié)束語

煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)，在很大程度上取決于瓦斯治理的效果。定向鉆孔的施工及抽采技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于煤層瓦斯抽采領(lǐng)域，但隨著開采技術(shù)的進(jìn)步和開采深度地增加，高瓦斯礦井尤其是高突礦井，想要提高產(chǎn)能，瓦斯抽采技術(shù)的創(chuàng)新與突破仍然是安全生產(chǎn)工作的重中之重。如何高效率、低成本的抽采瓦斯，將高瓦斯礦井轉(zhuǎn)變?yōu)榈屯咚归_采，值得技術(shù)人員深層次研究和探索！endprint

摘 要：高瓦斯礦井在采掘生產(chǎn)過程中，瓦斯制約是最大的難題。利用定向鉆機(jī)在巖巷施工穿層定向鉆孔，在本煤層中施工短間距、長(zhǎng)距離、條帶式鉆孔，以及在采煤工作面順槽巷道施工高位定向鉆孔，根據(jù)鉆孔性質(zhì)及采掘要求，通過定向鉆孔抽放瓦斯，對(duì)于促進(jìn)采掘銜接平衡和礦井安全生產(chǎn)，可以達(dá)到事半功倍的效果。

關(guān)鍵詞：定向鉆孔；安全生產(chǎn)；應(yīng)用

1 巖巷穿層定向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)應(yīng)用

寺河礦新盤區(qū)巖巷工作面在掘進(jìn)過程中，由于開采深度的增加以及3#煤層的瓦斯涌入，使盤區(qū)大巷開采進(jìn)度嚴(yán)重受阻，掘進(jìn)緩慢，針對(duì)此現(xiàn)狀，寺河礦利用現(xiàn)有的巖巷作為抽采巷道，利用定向鉆機(jī)向3#煤層施工巖巷穿層定向鉆孔，進(jìn)行瓦斯抽放，達(dá)到“一巷兩用”的效果，解決了巖巷掘進(jìn)過程中瓦斯對(duì)安全生產(chǎn)的影響這一難題。

1.1 巖巷穿層定向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介

寺河礦原始煤體瓦斯含量高，據(jù)有關(guān)科研院校測(cè)定，某盤區(qū)煤體瓦斯含量最高達(dá)28m3/t，從2010年1月開始，采用穿層定向鉆孔解決瓦斯問題。根據(jù)寺河礦生產(chǎn)銜接規(guī)劃，在當(dāng)時(shí)正在掘進(jìn)的巖巷——盤區(qū)輔助運(yùn)輸巷內(nèi)布置鉆場(chǎng)，向生產(chǎn)規(guī)劃揭煤巷道位置施工穿層定向鉆孔，進(jìn)行瓦斯抽放。

在巖巷兩側(cè)布置鉆場(chǎng)施工定向鉆孔，鉆孔設(shè)計(jì)深度500-800米，每個(gè)鉆孔先在巖層中施工，見煤后根據(jù)生產(chǎn)需要施工一定深度。在巖層中的鉆孔可以攔截瓦斯向巷道涌出，起到掩護(hù)巷道掘進(jìn)的作用，在煤層中的鉆孔可以直接抽放瓦斯，達(dá)到降低瓦斯含量的目的。穿層定向鉆孔布置方式見圖1；穿層定向鉆孔剖面圖見圖2。

圖1 巖巷鉆場(chǎng)定向鉆孔布置平面圖

圖2 穿層定向鉆孔剖面圖

1.2 巖巷穿層定向鉆孔抽采效果

從寺河礦該盤區(qū)巖巷實(shí)施穿層定向鉆孔抽放瓦斯開始，到目前統(tǒng)計(jì)的抽放數(shù)據(jù)分析，每個(gè)鉆場(chǎng)的第一個(gè)鉆孔抽放量在5m3/min以上，最高達(dá)到22m3/min。鉆場(chǎng)施工完畢，在鉆孔未被破壞之前，鉆場(chǎng)抽放量在25-30m3/min，三個(gè)月后逐步衰減。

經(jīng)過半年以上的抽采，揭煤巷道區(qū)域的煤體瓦斯含量降至8m3/t以下，盤區(qū)內(nèi)工作面順槽巷道能夠順利向前掘進(jìn)。

截止2014年3月，寺河礦該盤區(qū)巖巷鉆場(chǎng)瓦斯抽采純量達(dá)到400m3/min，定向鉆孔掩護(hù)的巖巷掘進(jìn)以及定向鉆孔覆蓋8個(gè)月以上的煤巷掘進(jìn)不再受瓦斯的制約，工作面順槽巷道順利掘進(jìn)累計(jì)3000余米。預(yù)計(jì)有兩個(gè)工作面將比計(jì)劃提前一年圈定。穿層定向鉆孔為寺河礦生產(chǎn)銜接起到了至關(guān)重要的作用。

1.3 巖巷穿層定向鉆孔技術(shù)特點(diǎn)

利用穿層定向鉆孔抽放煤層瓦斯，在寺河礦已靈活推廣應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)是能夠解決巖巷掘進(jìn)受瓦斯制約的不利狀況，使煤層大量的瓦斯通過巖巷穿層鉆孔抽出；通過盤區(qū)輔助運(yùn)輸巷向順槽巷道施工穿層定向鉆孔，可以減少揭煤鉆孔的抽采時(shí)間，為揭煤創(chuàng)造條件；定向鉆孔在巖巷中開孔，鉆孔封孔嚴(yán)密，抽放效果較好。

1.4 下一步優(yōu)化措施

1.4.1 加大定向鉆孔孔徑，由原先的Φ96mm增加為Φ99mm，提升抽放效果。

1.4.2 加長(zhǎng)定向鉆孔封孔段長(zhǎng)度，由原先的封8米長(zhǎng)，更改為封孔20米，減少漏氣及塌孔現(xiàn)象。

1.4.3 適當(dāng)增加定向鉆孔分支個(gè)數(shù)，提高抽放量。

1.4.4 定向鉆孔向工作面煤體延伸，提前解決瓦斯制約回采的問題。

2 集中條帶式定向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)應(yīng)用

寺河礦東井區(qū)煤體平均瓦斯含量9.6m3/t，工作面順槽巷道掘進(jìn)受到瓦斯制約嚴(yán)重，導(dǎo)致巷道掘進(jìn)與工作面回采銜接緊張。

2.1 集中條帶式定向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介

掘進(jìn)工作面在某區(qū)域停止掘進(jìn)后，在巷道迎頭及兩側(cè)布置鉆場(chǎng)，利用千米鉆機(jī)施工短間距、長(zhǎng)距離、條帶式的定向鉆孔，施工過程不開分支或少開分支，施工完畢后利用高負(fù)壓集中抽放這些鉆孔，形成高負(fù)壓、高濃度集中型抽放模式，在短時(shí)間內(nèi)將順槽巷道前方400-600米范圍的煤體瓦斯含量降至8m3/min以下，最終保證巷道掘進(jìn)不受瓦斯制約，可以順利掘進(jìn)。集中條帶式定向鉆孔布置見圖3。

圖3 集中條帶式定向鉆孔布置圖

2.2 集中條帶式定向鉆孔抽采效果

集中條帶式定向鉆孔投入抽放后，第一個(gè)孔抽放量約3m3/min，每個(gè)鉆場(chǎng)6-8個(gè)鉆孔，鉆場(chǎng)施工完畢后抽放量約20m3/min，隨著掘進(jìn)工作面向前掘進(jìn)逐步衰減。

鉆場(chǎng)施工完畢后即可掘進(jìn)，掘進(jìn)過程中基本不受瓦斯影響，部分區(qū)域由于割斷鉆孔有瓦斯涌出，需要對(duì)割斷鉆孔進(jìn)行攔截抽放后再掘進(jìn)。

2.3 集中條帶式定向鉆孔抽放的優(yōu)越性

2.3.1 高負(fù)壓抽放效果良好，大幅度減少了瓦斯超限斷電的情況。

2.3.2 解決了施工短鉆孔與掘進(jìn)相互影響的局面，施工定向鉆孔抽放期間，掘進(jìn)隊(duì)伍可在另一個(gè)頭面掘進(jìn)，如此良性循環(huán)。

2.3.3 定向鉆孔施工的精確性，探清了巷道掘進(jìn)前方400-600米之間煤體構(gòu)造情況，使得礦井安全生產(chǎn)進(jìn)一步得到保障。

3 采空區(qū)高位定向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)應(yīng)用

寺河礦由于煤體本身瓦斯含量高，而且部分區(qū)域抽放效果不好，導(dǎo)致工作面回采期間在不同程度上仍受到瓦斯制約的情況。

3.1 采空區(qū)高位定向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介

在工作面回風(fēng)巷橫川布置鉆場(chǎng)，提前向開采煤層上部的圍巖裂隙帶施工鉆孔，鉆孔設(shè)計(jì)深度在400-500米范圍，鉆孔末端位于煤層上方約40米（6-8倍采高），根據(jù)回采進(jìn)度及煤層上部巖體垮落程度，適時(shí)提高負(fù)壓抽放瓦斯，一方面解決工作面回采過程中上隅角以及采空區(qū)的瓦斯問題，另一方面解決工作面回采完成后采空區(qū)瓦斯順利抽放的問題。采空區(qū)高位定向鉆孔布置見圖4；高位定向鉆孔剖面圖見圖5。

圖4 采空區(qū)高位定向鉆孔平面示意圖

圖5 采空區(qū)高位定向鉆孔剖面示意圖

3.2 采空區(qū)高位定向鉆孔抽采效果

寺河礦高位鉆孔在在西一盤區(qū)1305工作面、東四盤區(qū)4302工作面取得成功試驗(yàn)，鉆孔施工完畢，初期不進(jìn)行抽放。當(dāng)工作面推進(jìn)到一定程度，頂板垮落后，開啟負(fù)壓抽放采空區(qū)裂隙帶瓦斯。單孔抽放量可達(dá)3m-63/min，工作面回采完畢后，高位鉆孔抽放量達(dá)到20m3/min。同時(shí)，從回采工作面的回風(fēng)區(qū)域瓦斯監(jiān)測(cè)來看，風(fēng)流瓦斯明顯降低，為工作面的正?；夭蓜?chuàng)造了條件。

3.3 采空區(qū)高位定向鉆孔抽放的優(yōu)越性

3.3.1 上隅角瓦斯問題得到解決，工作面安全生產(chǎn)得到保障，提高了生產(chǎn)效率。

3.3.2 相對(duì)普通鉆機(jī)施工而言，定向精確，抽放效果明顯。

3.3.3 采空區(qū)瓦斯得到有效抽放并加以利用，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益可觀。

4 結(jié)束語

煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)，在很大程度上取決于瓦斯治理的效果。定向鉆孔的施工及抽采技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于煤層瓦斯抽采領(lǐng)域，但隨著開采技術(shù)的進(jìn)步和開采深度地增加，高瓦斯礦井尤其是高突礦井，想要提高產(chǎn)能，瓦斯抽采技術(shù)的創(chuàng)新與突破仍然是安全生產(chǎn)工作的重中之重。如何高效率、低成本的抽采瓦斯，將高瓦斯礦井轉(zhuǎn)變?yōu)榈屯咚归_采，值得技術(shù)人員深層次研究和探索！endprint

摘 要：高瓦斯礦井在采掘生產(chǎn)過程中，瓦斯制約是最大的難題。利用定向鉆機(jī)在巖巷施工穿層定向鉆孔，在本煤層中施工短間距、長(zhǎng)距離、條帶式鉆孔，以及在采煤工作面順槽巷道施工高位定向鉆孔，根據(jù)鉆孔性質(zhì)及采掘要求，通過定向鉆孔抽放瓦斯，對(duì)于促進(jìn)采掘銜接平衡和礦井安全生產(chǎn)，可以達(dá)到事半功倍的效果。

關(guān)鍵詞：定向鉆孔；安全生產(chǎn)；應(yīng)用

1 巖巷穿層定向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)應(yīng)用

寺河礦新盤區(qū)巖巷工作面在掘進(jìn)過程中，由于開采深度的增加以及3#煤層的瓦斯涌入，使盤區(qū)大巷開采進(jìn)度嚴(yán)重受阻，掘進(jìn)緩慢，針對(duì)此現(xiàn)狀，寺河礦利用現(xiàn)有的巖巷作為抽采巷道，利用定向鉆機(jī)向3#煤層施工巖巷穿層定向鉆孔，進(jìn)行瓦斯抽放，達(dá)到“一巷兩用”的效果，解決了巖巷掘進(jìn)過程中瓦斯對(duì)安全生產(chǎn)的影響這一難題。

1.1 巖巷穿層定向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介

寺河礦原始煤體瓦斯含量高，據(jù)有關(guān)科研院校測(cè)定，某盤區(qū)煤體瓦斯含量最高達(dá)28m3/t，從2010年1月開始，采用穿層定向鉆孔解決瓦斯問題。根據(jù)寺河礦生產(chǎn)銜接規(guī)劃，在當(dāng)時(shí)正在掘進(jìn)的巖巷——盤區(qū)輔助運(yùn)輸巷內(nèi)布置鉆場(chǎng)，向生產(chǎn)規(guī)劃揭煤巷道位置施工穿層定向鉆孔，進(jìn)行瓦斯抽放。

在巖巷兩側(cè)布置鉆場(chǎng)施工定向鉆孔，鉆孔設(shè)計(jì)深度500-800米，每個(gè)鉆孔先在巖層中施工，見煤后根據(jù)生產(chǎn)需要施工一定深度。在巖層中的鉆孔可以攔截瓦斯向巷道涌出，起到掩護(hù)巷道掘進(jìn)的作用，在煤層中的鉆孔可以直接抽放瓦斯，達(dá)到降低瓦斯含量的目的。穿層定向鉆孔布置方式見圖1；穿層定向鉆孔剖面圖見圖2。

圖1 巖巷鉆場(chǎng)定向鉆孔布置平面圖

圖2 穿層定向鉆孔剖面圖

1.2 巖巷穿層定向鉆孔抽采效果

從寺河礦該盤區(qū)巖巷實(shí)施穿層定向鉆孔抽放瓦斯開始，到目前統(tǒng)計(jì)的抽放數(shù)據(jù)分析，每個(gè)鉆場(chǎng)的第一個(gè)鉆孔抽放量在5m3/min以上，最高達(dá)到22m3/min。鉆場(chǎng)施工完畢，在鉆孔未被破壞之前，鉆場(chǎng)抽放量在25-30m3/min，三個(gè)月后逐步衰減。

經(jīng)過半年以上的抽采，揭煤巷道區(qū)域的煤體瓦斯含量降至8m3/t以下，盤區(qū)內(nèi)工作面順槽巷道能夠順利向前掘進(jìn)。

截止2014年3月，寺河礦該盤區(qū)巖巷鉆場(chǎng)瓦斯抽采純量達(dá)到400m3/min，定向鉆孔掩護(hù)的巖巷掘進(jìn)以及定向鉆孔覆蓋8個(gè)月以上的煤巷掘進(jìn)不再受瓦斯的制約，工作面順槽巷道順利掘進(jìn)累計(jì)3000余米。預(yù)計(jì)有兩個(gè)工作面將比計(jì)劃提前一年圈定。穿層定向鉆孔為寺河礦生產(chǎn)銜接起到了至關(guān)重要的作用。

1.3 巖巷穿層定向鉆孔技術(shù)特點(diǎn)

利用穿層定向鉆孔抽放煤層瓦斯，在寺河礦已靈活推廣應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)是能夠解決巖巷掘進(jìn)受瓦斯制約的不利狀況，使煤層大量的瓦斯通過巖巷穿層鉆孔抽出；通過盤區(qū)輔助運(yùn)輸巷向順槽巷道施工穿層定向鉆孔，可以減少揭煤鉆孔的抽采時(shí)間，為揭煤創(chuàng)造條件；定向鉆孔在巖巷中開孔，鉆孔封孔嚴(yán)密，抽放效果較好。

1.4 下一步優(yōu)化措施

1.4.1 加大定向鉆孔孔徑，由原先的Φ96mm增加為Φ99mm，提升抽放效果。

1.4.2 加長(zhǎng)定向鉆孔封孔段長(zhǎng)度，由原先的封8米長(zhǎng)，更改為封孔20米，減少漏氣及塌孔現(xiàn)象。

1.4.3 適當(dāng)增加定向鉆孔分支個(gè)數(shù)，提高抽放量。

1.4.4 定向鉆孔向工作面煤體延伸，提前解決瓦斯制約回采的問題。

2 集中條帶式定向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)應(yīng)用

寺河礦東井區(qū)煤體平均瓦斯含量9.6m3/t，工作面順槽巷道掘進(jìn)受到瓦斯制約嚴(yán)重，導(dǎo)致巷道掘進(jìn)與工作面回采銜接緊張。

2.1 集中條帶式定向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介

掘進(jìn)工作面在某區(qū)域停止掘進(jìn)后，在巷道迎頭及兩側(cè)布置鉆場(chǎng)，利用千米鉆機(jī)施工短間距、長(zhǎng)距離、條帶式的定向鉆孔，施工過程不開分支或少開分支，施工完畢后利用高負(fù)壓集中抽放這些鉆孔，形成高負(fù)壓、高濃度集中型抽放模式，在短時(shí)間內(nèi)將順槽巷道前方400-600米范圍的煤體瓦斯含量降至8m3/min以下，最終保證巷道掘進(jìn)不受瓦斯制約，可以順利掘進(jìn)。集中條帶式定向鉆孔布置見圖3。

圖3 集中條帶式定向鉆孔布置圖

2.2 集中條帶式定向鉆孔抽采效果

集中條帶式定向鉆孔投入抽放后，第一個(gè)孔抽放量約3m3/min，每個(gè)鉆場(chǎng)6-8個(gè)鉆孔，鉆場(chǎng)施工完畢后抽放量約20m3/min，隨著掘進(jìn)工作面向前掘進(jìn)逐步衰減。

鉆場(chǎng)施工完畢后即可掘進(jìn)，掘進(jìn)過程中基本不受瓦斯影響，部分區(qū)域由于割斷鉆孔有瓦斯涌出，需要對(duì)割斷鉆孔進(jìn)行攔截抽放后再掘進(jìn)。

2.3 集中條帶式定向鉆孔抽放的優(yōu)越性

2.3.1 高負(fù)壓抽放效果良好，大幅度減少了瓦斯超限斷電的情況。

2.3.2 解決了施工短鉆孔與掘進(jìn)相互影響的局面，施工定向鉆孔抽放期間，掘進(jìn)隊(duì)伍可在另一個(gè)頭面掘進(jìn)，如此良性循環(huán)。

2.3.3 定向鉆孔施工的精確性，探清了巷道掘進(jìn)前方400-600米之間煤體構(gòu)造情況，使得礦井安全生產(chǎn)進(jìn)一步得到保障。

3 采空區(qū)高位定向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)應(yīng)用

寺河礦由于煤體本身瓦斯含量高，而且部分區(qū)域抽放效果不好，導(dǎo)致工作面回采期間在不同程度上仍受到瓦斯制約的情況。

3.1 采空區(qū)高位定向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介

在工作面回風(fēng)巷橫川布置鉆場(chǎng)，提前向開采煤層上部的圍巖裂隙帶施工鉆孔，鉆孔設(shè)計(jì)深度在400-500米范圍，鉆孔末端位于煤層上方約40米（6-8倍采高），根據(jù)回采進(jìn)度及煤層上部巖體垮落程度，適時(shí)提高負(fù)壓抽放瓦斯，一方面解決工作面回采過程中上隅角以及采空區(qū)的瓦斯問題，另一方面解決工作面回采完成后采空區(qū)瓦斯順利抽放的問題。采空區(qū)高位定向鉆孔布置見圖4；高位定向鉆孔剖面圖見圖5。

圖4 采空區(qū)高位定向鉆孔平面示意圖

圖5 采空區(qū)高位定向鉆孔剖面示意圖

3.2 采空區(qū)高位定向鉆孔抽采效果

寺河礦高位鉆孔在在西一盤區(qū)1305工作面、東四盤區(qū)4302工作面取得成功試驗(yàn)，鉆孔施工完畢，初期不進(jìn)行抽放。當(dāng)工作面推進(jìn)到一定程度，頂板垮落后，開啟負(fù)壓抽放采空區(qū)裂隙帶瓦斯。單孔抽放量可達(dá)3m-63/min，工作面回采完畢后，高位鉆孔抽放量達(dá)到20m3/min。同時(shí)，從回采工作面的回風(fēng)區(qū)域瓦斯監(jiān)測(cè)來看，風(fēng)流瓦斯明顯降低，為工作面的正?；夭蓜?chuàng)造了條件。

3.3 采空區(qū)高位定向鉆孔抽放的優(yōu)越性

3.3.1 上隅角瓦斯問題得到解決，工作面安全生產(chǎn)得到保障，提高了生產(chǎn)效率。

3.3.2 相對(duì)普通鉆機(jī)施工而言，定向精確，抽放效果明顯。

3.3.3 采空區(qū)瓦斯得到有效抽放并加以利用，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益可觀。

4 結(jié)束語

煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)，在很大程度上取決于瓦斯治理的效果。定向鉆孔的施工及抽采技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于煤層瓦斯抽采領(lǐng)域，但隨著開采技術(shù)的進(jìn)步和開采深度地增加，高瓦斯礦井尤其是高突礦井，想要提高產(chǎn)能，瓦斯抽采技術(shù)的創(chuàng)新與突破仍然是安全生產(chǎn)工作的重中之重。如何高效率、低成本的抽采瓦斯，將高瓦斯礦井轉(zhuǎn)變?yōu)榈屯咚归_采，值得技術(shù)人員深層次研究和探索！endprint