掘進工作面軟煤層瓦斯抽采鉆孔施工技術研究

李小偉

【摘 要】隨著礦井開采深度的增加，瓦斯賦存條件更加復雜，瓦斯涌出量增加幅度較大，礦井瓦斯治理難度較大，對煤礦的安全生產和高產高效生產制約較大。鉆孔抽放煤層瓦斯是目前國內常用而行之有效的方法，具有施工速度快、鉆孔布置機動靈活等特點。 受煤層硬度較小的影響，鉆孔深度和孔徑多年來始終處于徘徊狀態(tài)，沒有取得大的突破。近年來的科學研究表明， 通過加大鉆孔的直徑和深度，提高孔口抽放負壓，可以彌補抽放效果較差的不足，提高抽放效果。

【Abstract】With the increase of mining depth， the gas occurrence conditions is more complicated， increases the gas emission， the difficulty of coal mine gas control has greatly restricted the safe production and high efficiency production of coal mine.Borehole drainage gas is a effective method which is commonly used in domestic， with the characteristics of rapid construction speed， flexible borehole layout. Affected by the smaller hardness， drilling depth and diameter have been wandering for years， have not made a major breakthrough. Scientific research in recent years shows that by increasing the hole diameter and depth， increasing the orifice suction pressure， can make up for the poor drainage effect， improve drainage effect.

【關鍵詞】瓦斯抽采；煤層松軟；煤層鉆孔

【Keywords】gas extraction； soft coal seam； coal seam drilling

【中圖分類號】TD712 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）12-0183-02

1 引言

中能源峰峰集團辛安礦位于邯鄲市西南50kM，峰峰礦區(qū)南端，于1970年4月10日在黃沙井田破土動工，1971年10月1日投產，年設計生產能力30萬噸，1976年達到設計能力。經過一系列的礦井改擴建，逐步加大科技投入，提高礦井機械化水平，礦井產量逐年上升， 2009年礦井核定生產能力達到120萬噸，邁入國有大型礦井行列。辛安礦開采以來，一直為低瓦斯礦井，隨著開采深度的不斷加大，2008年辛安礦被定為高瓦斯礦井，礦井建有地面永久瓦斯抽采泵站，2121運料巷掘進期間工作面采用一套2*22kW和一套2*15kW局部通風機通風，配備兩趟直徑800mm風筒，工作面配風量950m3/min左右，獨巷內風量800m3/min左右，工作面回風流瓦斯?jié)舛?.6%左右，工作面瓦斯涌出量達到5m3/min左右。經研究在該掘進工作面采用邊掘邊抽的瓦斯抽采方法來治理瓦斯，但在工作面邊掘邊抽打鉆過程中，由于工作面煤體破碎，煤層松軟，瓦斯涌出量大，瓦斯壓力高，當鉆機鉆進深度達到20m時，經常出現(xiàn)卡鉆丟桿現(xiàn)象，造成工作面邊掘邊抽鉆孔無法施工，同時鉆桿丟桿造成材料成本浪費，也為回采期間埋下安全隱患。

2 主要內容

2.1 工作面瓦斯抽采工藝

2.1.1 鉆場布置

2121運料巷掘進工作面采取本煤層布置鉆孔進行邊掘邊抽的瓦斯抽采方法，管路直徑為200mm，鉆場管管徑為100mm。在運料巷兩幫煤層內每隔25m（中線）施工一個鉆場，鉆場規(guī)格為：長×寬×高=3.5m×4.5m×2.2m，呈兩幫交替布置。每個鉆場施工6個鉆孔進行抽采。如圖1所示，即為煤層瓦斯抽采局部示意圖。

■

2.1.2 鉆孔施工工藝

鉆孔采用ZDY-1900S鉆機，配備直徑94mm鉆頭施工，每個鉆場施工6個瓦斯抽采鉆孔，鉆孔沿運料巷掘進方向布置，孔徑94mm，鉆孔長度80m。

2.2 鉆孔施工中存在的問題

工作面邊掘邊抽打鉆過程中，由于工作面煤體破碎，煤層松軟，瓦斯涌出量大，瓦斯壓力高，當鉆機鉆進深度達到20米時，經常出現(xiàn)卡鉆丟桿現(xiàn)象，造成工作面邊掘邊抽鉆孔無法施工，同時鉆桿丟桿造成材料成本浪費，也為回采期間埋下安全隱患。

2.3 解決方案

經過我們現(xiàn)場調查研究采用ZDY-1900S鉆機配備鉆機自帶圓形鉆桿施工煤層鉆孔，使用3NBB250-52/6-2.5-15型泥漿泵水力沖孔，打鉆過程中，由于鉆桿為圓形，鉆桿與鉆孔四周孔隙較小，造成煤粉無法排出，當瓦斯壓力大時，易堵鉆桿無法施工打鉆。

針對這一問題，我們進行了改進，采用ZYW-1900R鉆機配備螺旋鉆桿施工煤層鉆孔，這樣煤粉由鉆桿旋轉帶出，不用使用水力沖孔，但在拔桿時，由于煤粉過多和鉆孔塌孔造成鉆桿無法拔出，易丟鉆桿。

經過我們不斷現(xiàn)場調查總結和實驗，采用ZDY-1900S鉆機配備三棱鉆桿施工煤層鉆孔，使用3NBB250-52/6-2.5-15型泥漿泵水力沖孔，在打鉆過程中由于鉆桿為三角形，鉆桿與鉆孔四周孔隙大，易排出煤粉，鉆孔深度由原來的20m增加到80m，未出現(xiàn)卡鉆丟桿現(xiàn)象，問題得到很好解決。同時采用三棱鉆桿鉆進過程中，使用水力沖刷打鉆過程中產生的煤粉，相比螺旋鉆機靠旋轉排出煤粉，解決了鉆桿在鉆進過程中與煤壁摩擦產生高溫引起煤層自燃的安全隱患。

3 優(yōu)點

①解決了高瓦斯壓力情況下煤層施工鉆孔困難。

②本煤層鉆孔施工深度由原來的20m增加到80m。減少了本煤層邊掘邊抽鉆場數(shù)量，減少工人勞動強度。

③使用水力沖刷打鉆過程中產生的煤粉，相比螺旋鉆機靠旋轉排出煤粉，解決了鉆桿在鉆進過程中與煤壁摩擦產生高溫引起煤層自燃的安全隱患。

④解決了本煤層鉆孔施工過程中卡鉆丟桿現(xiàn)象。

⑤鉆孔施工深度增加后，增加了瓦斯抽采量，使工作面瓦斯得到有效治理。

4 實施效果

通過采用ZDY-1900S鉆機配備三棱鉆桿施工煤層鉆孔，鉆孔深度由原來的20m增加到80m，未出現(xiàn)卡鉆丟桿現(xiàn)象，問題得到很好解決。同時采用三棱鉆桿鉆進過程中，使用水力沖刷打鉆過程中產生的煤粉，相比螺旋鉆機靠旋轉排出煤粉，解決了鉆桿在鉆進過程中與煤壁摩擦產生高溫引起煤層自燃的安全隱患。

【參考文獻】

【1】劉明舉，崔凱，劉彥偉，等.深部低透氣性煤層水力沖孔措施防突機理分析[J].煤炭科學技術，2012（02）：101.

【2】王兆豐，范迎春，李世生.水力沖孔技術在松軟低透突出煤層中的應用[J].煤炭科學技術，2012（02）：189.

【3】孫玉寧，王永龍，翟新獻，等.松軟突出煤層鉆進困難的原因分析[J].煤炭學報，2012（01）：220.

【4】任培良.水力沖孔卸壓增透技術的研究與應用[D]. 焦作：河南理工大學，2009.

【5】白新華.水力掏槽快速消突技術研究[D]. 焦作：河南理工大學，2009.

【6】胡鵬.煤層瓦斯抽放鉆孔單向流動負壓分布規(guī)律的研究[D]. 焦作：河南理工大學，2009.

【7】潘輝.水力擠出防突機理及注水參數(shù)優(yōu)化研究[D].焦作：河南理工大學，2007.

【8】許彥鵬.水力擠出快速消突措施關鍵技術研究[D].焦作：河南理工大學，2007.

【9】徐阿猛.深孔預裂爆破抽放瓦斯的研究[D]. 重慶：重慶大學，2007.endprint