丁6—32050機(jī)巷瓦斯抽放鉆孔高效施工技術(shù)的研究與應(yīng)用

王要偉

內(nèi)容摘要：如何提高施工軟煤層鉆孔效率，一直是困擾我礦瓦斯抽采打鉆作業(yè)的技術(shù)難題。通過(guò)對(duì)軟煤層瓦斯抽放鉆孔高效施工技術(shù)的研究與應(yīng)用，提高施工鉆孔的效率，對(duì)瓦斯抽采具有重要作用。最終達(dá)到防突效果，不但提高了原煤產(chǎn)量，更重要的是確保了礦井的長(zhǎng)治久安，具有很大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：軟煤層；鉆機(jī)應(yīng)用與改造；瓦斯抽放鉆孔

礦井瓦斯是煤礦安全生產(chǎn)嚴(yán)重災(zāi)害之一，也是礦井安全生產(chǎn)的重大隱患，因此，防治礦井瓦斯是煤礦安全生產(chǎn)的首要任務(wù)，瓦斯抽放鉆孔的施工是礦井瓦斯抽采治理瓦斯的重要手段，研究與掌握礦井瓦斯抽放鉆孔的施工技術(shù)，對(duì)保障煤礦安全生產(chǎn)具有重要意義。我礦是煤與瓦斯突出礦井，且煤層賦存條件，煤層屬于低透性煤層，煤層透氣性較差，煤層較軟，如何提高施工軟煤層鉆孔效率，一直是困擾我礦瓦斯抽采的技術(shù)難題。本論文簡(jiǎn)要介紹在我礦丁6-32050機(jī)巷軟煤層中高效施工瓦斯抽放鉆孔技術(shù)的研究與應(yīng)用，具有很大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

一、工作面概況

丁6-32050工作面位于三水平丁二采區(qū)東翼中部，西起三水平丁二皮帶下山，向東至丁6煤層薄煤帶，南鄰丁6-32030采空區(qū)，向北未采掘。西段位于滑角山北坡，中段位于竹園水庫(kù)下部，東段位于張寨山西北坡。其地面標(biāo)高為+170～+220m，工作面標(biāo)高為-608～-685m。工作面機(jī)、風(fēng)巷及瓦斯治理巷呈平行布置，風(fēng)巷與丁6-32030機(jī)巷沿空送巷（中對(duì)中9m，凈煤柱4m），瓦斯治理巷與丁6-32050風(fēng)巷中對(duì)中70m，凈煤柱65m。瓦斯治理巷與丁6-32050機(jī)巷中對(duì)中80m，凈煤柱75m。

該工作面沿丁6煤層頂板施工，工作面地層為一北東傾斜的單斜構(gòu)造，地層傾角13～22°/15°。丁6煤層上有丁4、丁5兩個(gè)鄰近層，丁4、丁5煤層厚度分別為0.5～0.8/0.65m、0.7～1.1/0.85m。丁4與丁5煤層相距1.0～3.5/2.8m，丁5與丁6煤層相距5.0～9.7/6.5m。

該工作面總工程量：7637.6m，其中：機(jī)巷2627m，機(jī)片151.8，機(jī)巷回風(fēng)川32.0m，風(fēng)巷2395.4m，風(fēng)巷聯(lián)絡(luò)川12.2m，機(jī)巷高抽巷1920m，機(jī)巷高抽巷聯(lián)絡(luò)巷94m，切眼高抽巷161.6m，切眼143.6m。可采走向長(zhǎng)度2422m，采長(zhǎng)143.6m，采高2.4m?？刹蓛?chǔ)量121.33萬(wàn)t。

二、瓦斯抽放鉆孔設(shè)計(jì)

根據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)對(duì)三水平丁二采區(qū)丁6煤層瓦斯突出危險(xiǎn)性區(qū)域劃分，該工作面位于突出危險(xiǎn)區(qū)，為突出危險(xiǎn)工作面。該工作面首先執(zhí)行區(qū)域防突措施且瓦斯抽采達(dá)標(biāo)后方可施工。因此，丁6-32050機(jī)巷需要施工本煤層瓦斯抽放鉆孔，并布置在軟煤層中，根據(jù)河南理工大學(xué)測(cè)得我礦丁6煤層Φ89mm鉆孔瓦斯抽放半徑2.6m，丁6-32050采面區(qū)域防突措施按Φ89mm鉆孔孔間距4m進(jìn)行布孔，孔深80m，孔徑Φ89mm，方位90°，傾角平均15°（13°～22°，實(shí)際傾角平行巷道施工點(diǎn)煤層傾向）。施工完畢及時(shí)封孔、聯(lián)網(wǎng)抽放。

三、使用新型煤礦用履帶式液壓鉆機(jī)施工瓦斯抽放鉆孔

原先在丁6-32050機(jī)巷施工本煤層鉆孔主要使用ZDY2000、 ZDY4000型液壓鉆機(jī)施工本煤層鉆孔，鉆機(jī)采用分組式布置，整機(jī)分主機(jī)、泵站、操縱臺(tái)三大部分，各部分之間用軟管連接，搬遷運(yùn)輸非常不方便，施工一個(gè)80m的鉆孔，從移鉆機(jī)、油泵、操作臺(tái)、開(kāi)關(guān)、沙箱、黃土箱等，到打鉆結(jié)束，需要約8個(gè)小時(shí)，若施工過(guò)程中遇到夾矸或巖石，則施工時(shí)間更長(zhǎng)，造成施工勞動(dòng)強(qiáng)度大，成孔效率低，影響丁6-32050機(jī)巷的消突工作。

通過(guò)對(duì)打鉆現(xiàn)場(chǎng)條件、煤層情況的資料收集研究，我隊(duì)組織人員和鉆機(jī)廠家聯(lián)系溝通，查看各種鉆機(jī)參數(shù)、資料，研究各種鉆機(jī)特性。采用新型履帶式液壓鉆機(jī)施工軟煤層鉆孔，并積極組織專業(yè)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)盯崗寫實(shí)。新型鉆機(jī)工作機(jī)構(gòu)與動(dòng)力系統(tǒng)合為一體，該鉆機(jī)寬度小于1m，并經(jīng)改造后將開(kāi)關(guān)、沙箱、黃土箱等物品也能放置在鉆機(jī)上同時(shí)移動(dòng)，達(dá)到結(jié)構(gòu)緊湊、全液壓控制、操作方便靈活、履帶行走、移位方便、機(jī)動(dòng)性好、省時(shí)、省力。且新型履帶式液壓鉆機(jī)，給進(jìn)、起拔能力大，能夠有效提高瓦斯抽放鉆孔深度，保證抽放效果。

四、優(yōu)化瓦斯抽放鉆孔施工技術(shù)

在丁6-32050機(jī)巷本煤層瓦斯抽放鉆孔施工期間，由于煤層較軟，新型煤礦用履帶式液壓鉆機(jī)也會(huì)出現(xiàn)鉆孔排粉不暢、鉆不進(jìn)、卡鉆、鉆桿斷裂、鉆具損壞等情況，為了解決問(wèn)題，積極組織專業(yè)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)盯崗寫實(shí)，采用新型三棱鉆桿，直徑73mm，長(zhǎng)1m，擴(kuò)大了排出煤粉和瓦斯的通道，結(jié)果表明，三棱鉆桿在軟煤層順層瓦斯抽放鉆孔施工中能夠高效成孔，排粉順暢，解決傳統(tǒng)鉆桿在軟煤層順層瓦斯抽放鉆孔施工時(shí)的卡鉆、埋鉆、排渣效率低等問(wèn)題，保證瓦斯抽放效果。

為了不斷優(yōu)化鉆孔施工功效，我隊(duì)專業(yè)人員和鉆機(jī)廠家溝通聯(lián)系，對(duì)鉆機(jī)施工期間容易損壞出故障、不方便操作的部位進(jìn)行了改進(jìn)：新型煤礦用履帶式液壓鉆機(jī)原動(dòng)力頭卡盤內(nèi)膠桶容易損壞，造成動(dòng)力頭漏油，影響打鉆施工，為解決此難題，采用無(wú)膠桶液壓卡盤代替現(xiàn)有卡盤，更換后3個(gè)月內(nèi)施工將近200個(gè)本煤層深孔，沒(méi)有出現(xiàn)卡盤漏油情況，效果明顯。另外新型煤礦用履帶式液壓鉆機(jī)導(dǎo)軌進(jìn)行調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)水平±180°旋轉(zhuǎn)，俯仰-50°～+90°調(diào)角，垂直900mm升降距離，所有功能全部實(shí)現(xiàn)液壓控制，穩(wěn)鉆調(diào)整快速靈活。

為了不斷優(yōu)化鉆孔施工功效，也要不斷提高鉆機(jī)司機(jī)的操作水平，鉆孔施工過(guò)程中，要密切注意打鉆過(guò)程中鉆機(jī)操作臺(tái)上壓力表讀數(shù)變化情況，當(dāng)壓力表讀數(shù)發(fā)生急劇變化，或者出現(xiàn)排粉量急劇減少，鉆進(jìn)困難，出現(xiàn)鉆孔出風(fēng)、排粉不暢時(shí)，必須將鉆桿退出兩根以上，然后送風(fēng)查看排粉情況，應(yīng)充分排粉，如果排粉仍不正常，需繼續(xù)退、卸鉆桿，嚴(yán)禁在不排粉的情況下鉆進(jìn)，防止孔

五、效果分析

在丁6-32050機(jī)巷本煤層鉆孔施工期間，從原來(lái)施工一個(gè)80m的鉆孔需要約8個(gè)小時(shí)，到現(xiàn)在，施工一個(gè)同樣深度的鉆孔僅需要4個(gè)小時(shí)，大大縮短了施工時(shí)間，提高了功效，特別是皮帶機(jī)頭及皮帶機(jī)頭以里30m處，由于施工單位需要安設(shè)皮帶機(jī)頭，就需要我隊(duì)先施工此處瓦斯抽放鉆孔，提前預(yù)抽，而其它鉆機(jī)無(wú)法施工，所以我隊(duì)就利用新型履帶式液壓鉆機(jī)體積小、移動(dòng)方便、施工高效的特點(diǎn)，采用此鉆機(jī)3天時(shí)間將該處瓦斯抽放鉆孔施工完畢，為生產(chǎn)提供有利條件。

采用新型鉆進(jìn)技術(shù)后，鉆孔全部采用“兩堵一注”帶壓封孔并聯(lián)網(wǎng)抽放，單孔瓦斯?jié)舛扔稍瓉?lái)的10%～40%變?yōu)?5%～55%，抽放系統(tǒng)濃度由原來(lái)的平均21%變?yōu)?9%，系統(tǒng)流量由原來(lái)的44m?/min提高到110 m?/min，抽放效果大幅提高，有效的預(yù)抽了煤層中的瓦斯，保證了高突工作面的安全生產(chǎn)。

六、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)我礦打鉆施工工作面丁6-32050機(jī)巷的現(xiàn)場(chǎng)條件、煤層情況的資料收集研究，不斷改進(jìn)鉆機(jī)性能，使鉆機(jī)更符合我礦軟煤層瓦斯抽放鉆孔的施工，并不斷優(yōu)化施工工藝，提高操作技能，實(shí)現(xiàn)了軟煤層深孔鉆孔的高效施工，鉆孔成型好，質(zhì)量高，抽放效果明顯，符合抽放規(guī)范要求，又能夠解決采面煤層中瓦斯制約生產(chǎn)的目的，達(dá)到防瓦斯、防突效果，不但提高了原煤產(chǎn)量，更重要的是確保了礦井的長(zhǎng)治久安。現(xiàn)已在我礦丁6-32050機(jī)巷工作面得到很好的應(yīng)用，下一步準(zhǔn)備在其它施工本煤層瓦斯抽放鉆孔的工作面推廣使用，對(duì)提高礦井產(chǎn)能意義重大，具有很大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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