高賦水條件下下向穿層鉆孔施工技術(shù)研究

林昌環(huán)　黃學(xué)礦

摘 要：文章以顧北煤礦-600m～-633m南翼1煤回風(fēng)斜巷揭1煤區(qū)域防突措施鉆孔施工情況和預(yù)抽效果為依據(jù)，分塊段統(tǒng)計分析高賦水條件下下向穿層鉆孔施工和封孔工藝對瓦斯預(yù)抽效果的影響，從而給礦井突出煤層的防突打鉆工作提供經(jīng)驗和教訓(xùn)。

關(guān)鍵詞：高賦水；下向；穿層鉆孔；預(yù)抽效果；技術(shù)研究

引言

長期以來，突出礦井通常采用在突出煤層底抽巷施工上向穿層鉆孔、順煤層鉆孔抽采瓦斯，取得較好的消突效果，在瓦斯治理方面發(fā)揮了很大的作用。但是，在石門揭煤工作面中，通常采用施工下向穿層鉆孔的區(qū)域防突措施，且在下向穿層鉆孔施工過程中往往出現(xiàn)排水、排渣的難題，文章主要研究下向穿層鉆孔的排水、排渣和封孔工藝等關(guān)鍵技術(shù)，解決高賦水條件下下向穿層鉆孔抽采瓦斯的技術(shù)難點。

1 顧北煤礦-600m～-633m南翼1煤回風(fēng)斜巷揭1煤概況

1.1 瓦斯地質(zhì)情況

-600m～-633m南翼1煤回風(fēng)斜巷揭1煤段位于-648m井底車場西南，揭煤處1煤層底板標(biāo)高-641m，為礦井首次揭露1煤層。該巷道凈高為4.5m，凈寬為5.8m，以15°下山掘進(jìn)。揭煤處1煤層最大原始瓦斯壓力1.52MPa，最大原始瓦斯含量4.95m3/t。本巷道施工巖性主要為1煤、泥巖及砂質(zhì)泥巖等。主要水害為砂巖、構(gòu)造裂隙水及太原組灰?guī)r巖溶裂隙水，富水性較強，根據(jù)區(qū)域防突措施鉆孔施工過程顯示，單孔最大涌水量為20m3/h。

1.2 區(qū)域防突措施執(zhí)行情況

區(qū)域防突措施：在南一1煤采區(qū)頂板軌道巷內(nèi)（高抽巷）施工下向穿層鉆孔，鉆孔最小控制范圍是揭煤處巷道輪廓線外12m，且控制范圍邊緣到巷道輪廓線最小法距不小于5m，單孔抽采半徑按1.5m布置。實際施工鉆孔數(shù)289個，鉆孔量16800m，最深鉆孔達(dá)95m，平均孔深60m。（如圖1所示）

1.3 鉆孔施工難點重點

一是鉆孔施工長度長，孔內(nèi)巖粉排出困難。因此，解決施工下向孔的排渣問題是下向孔成功與否的關(guān)鍵工藝。二是下向鉆孔（尤其是長鉆孔）施工過程容易發(fā)生埋鉆、掉鉆現(xiàn)象。三是下向鉆孔為了便于封孔，鉆孔傾角應(yīng)該盡量大。四是該區(qū)域有砂巖裂隙水，對封孔效果產(chǎn)生很大影響。因此，必須提高封孔質(zhì)量，封住砂巖裂隙水，減少流入鉆孔中的裂隙水，確保鉆孔瓦斯抽采鉆孔不漏氣，提高抽采效果。五是鉆孔內(nèi)沉積水對瓦斯抽采將產(chǎn)生很大影響，必須解決好下向鉆孔的集中排水問題。

2 區(qū)域防突措施鉆孔施工和抽采情況

-600m～-633m南翼1煤回風(fēng)斜巷揭1煤區(qū)域防突措施鉆孔設(shè)計施工了289個鉆孔，分成A塊段65個鉆孔、B塊段224個鉆孔。A塊段在高抽巷內(nèi)預(yù)先施工，施工日期為2014年7月6日～7月25日，B塊段在南翼1煤頂板軌道巷內(nèi)施工，施工日期為2014年9月24日～11月23日。

2.1 鉆孔施工深度和封孔方式

B塊段：

（1）鉆孔施工深度：過煤層后繼續(xù)向煤層底板施工10m后收鉆。

（2）鉆孔封孔方式：先向孔內(nèi)下入一路1 PVC花管至孔底，然后從1 PVC花管里向孔內(nèi)下入高壓膠皮管（高壓膠皮管前端1～5m之間須打成花管）至孔底。若孔內(nèi)有水，則把下入孔內(nèi)的膠皮管連接系統(tǒng)壓風(fēng)進(jìn)行吹孔，排出孔內(nèi)積水。再從1 PVC花管外向孔內(nèi)孔下入不少于16m1.5 （或2 ）PVC實管（其中孔口一根鐵管）外漏300mm左右，并在距孔口14m處套管上扎1～1.5m長雙層內(nèi)膜礦用編織袋，倒入聚氨酯（A、B各1.5L）進(jìn)行座底，座底段下部PVC管上需綁扎繩索或扎絲并延伸至孔口，下管過程中用以固定PVC管防止封孔管脫落。待座底段聚氨酯凝固后，從孔口向孔內(nèi)注入稠水泥（或速凝膨脹封孔劑）25kg，用于加強座底段強度，水泥必須加入10%的速凝劑。

然后向孔口下入4m4分注漿管和2m返漿管，使用聚氨酯和棉紗封堵孔口長度1.5m左右。待聚氨酯凝固后，向孔內(nèi)注漿，注至返漿管返漿，關(guān)閉返漿管閘閥帶壓注漿至孔內(nèi)憋壓，結(jié)束注漿。1小時后，第二次注漿直至孔內(nèi)憋壓結(jié)束注漿工作。

水泥漿結(jié)束2-3小時后，連接水吹管（即下入孔內(nèi)的高壓膠皮管）吹水。

水泥漿液按水：水泥=0.7：1配制（質(zhì)量比）；聚氨酯由A、B藥組成，按1：1比例配比使用。（B塊段鉆孔施工及封孔工藝示意圖如圖2所示）

A塊段：

（1）鉆孔施工深度：過煤層后繼續(xù)向煤層底板施工0.5m后收鉆。（2）鉆孔封孔方式與B塊段的區(qū)別：無高壓膠皮管，其它相同。

2.2 瓦斯抽采情況分析

影響石門揭煤工期的主要工序在于瓦斯抽采率達(dá)標(biāo)時間，而這是由區(qū)域瓦斯抽采濃度、抽采純流量決定的，為此，我們對A、B塊段的瓦斯抽采濃度和瓦斯抽采純流量進(jìn)行了分析。

A、B塊段抽采瓦斯?jié)舛热鐖D3所示。

從圖3可以看出，A塊段抽采平均瓦斯?jié)舛戎挥?1.17%，而B塊段抽采平均瓦斯?jié)舛?6.21%，是A塊段抽采濃度的2.3倍。

A、B塊段抽采瓦斯純流量如圖4所示。

從圖7可以看出，A塊段抽采平均瓦斯純流量只有0.10m3/min，單孔純流量0.0015m3/min，而B塊段抽采平均瓦斯純流量達(dá)到0.48m3/min，單孔純流量0.0022m3/min，較A塊段抽采效果提高了1.5倍。

3 結(jié)論

一是下向穿層鉆孔施工至過煤層10m后再收鉆，有利于孔內(nèi)鉆屑的排出。即使不能全部排出，也留有足夠的空間，不至于使鉆屑堵住鉆孔過煤段，影響抽采效果。二是通過向孔內(nèi)下高壓膠皮管，連接供風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行壓風(fēng)吹孔，排出了孔內(nèi)積水，實現(xiàn)了下向鉆孔排水難的問題，提高了瓦斯抽采效果，使瓦斯抽采純流量提高1.5倍。三是通過“兩堵兩注”方式進(jìn)行封孔，確保瓦斯抽采鉆孔不漏氣，使抽采濃度提高2.3倍，進(jìn)而縮短瓦斯預(yù)抽達(dá)標(biāo)時間。

4 結(jié)束語

淮南煤礦絕大部分都是高瓦斯和突出礦井，瓦斯治理工作舉足輕重，在瓦斯抽采技術(shù)創(chuàng)新方面做了很多的工作，付出了很大的人力物力，也取得了很好的效果，值得我們驕傲。在當(dāng)今“新常態(tài)”下，唯有不斷創(chuàng)新，才符合現(xiàn)代化礦井建設(shè)和生產(chǎn)的基本要求，作為技術(shù)人員的我們，必須牢牢握住瓦斯治理這根定海神針，為實現(xiàn)礦井的長治久安而不懈努力。

作者簡介：林昌環(huán)（1981-），男，浙江溫州人，2005年畢業(yè)于安徽理工大學(xué)，工程師，從事煤礦一通三防安全管理工作。