浅析下行穿层钻孔水力增透与瓦斯抽采的关键技术

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1、浅析下行穿层钻孔水力增透与瓦斯抽采的关键技术张少科王岳栩郑州煤炭工业集团公司通风管理部郑州煤炭集团公司白坪煤矿摘要：穿层钻孔水力增透后再进行抽放瓦斯的技术，已成为豫西煤矿“三软”煤层瓦斯治理工作的主流方法，该方法主要是通过钻孔的水力增透泄压增加煤层透气性，进而提高瓦斯抽采效率，实现工作面的安全与高效生产。针对下行钻孔执行水力增透后孔内积存大量水煤、严重影响水力增透与瓦斯抽采效果的问题，通过实例叙述了几项关键技术，具有一定的安全价值与社会效益。关键词：下行钻孔;水力增透;瓦斯抽采;关键技术;作者简介：张少科（1976-）,男，工程师，毕业于河南理工大学采矿专业，

2、主要从事矿井通风技术管理工作。收稿日期：2017-06-26Received：2017-06-261背景介绍郑州华辕煤业公司为郑煤集团和华润电力集团共同出资组建，由郑煤集团控股的合资公司。矿井位于新郑、长葛、尉氏三地交界处，屈豫四新密煤田的东南部。矿井设计生产能力2.4Mt/a,服务年限51a,主采煤层为二「煤层，平均厚度为4.88m,二1煤层瓦斯含量0、16・33m/t,平均2.48m/t,该矿井属于煤与瓦斯突出矿井。矿井基建期间施工的西翼轨胶联巷掘进至45m处吋，巷道底板距二「煤层法向距离7m,预计再向前掘进45m将揭露二「煤层。巷道与煤层位置关系如图1所

3、示。巷道掘进方向45m45m32煤层预计揭煤41图1巷道与煤层位置关系下载原图探测显示，揭煤区域内煤炭地质储量8820t,测定原始瓦斯含量为6.69~10.64m/t,平均&5m/t,经预算，揭煤区域内煤层瓦斯储量为7.5万m。按照瓦斯抽采达标规定，至少需抽放瓦斯2.2万肌为确保揭煤工作的安全顺利开展，结合现场实际情况，最终选定采用穿层钻孔水力增透泄压+预抽煤层瓦斯的方法对揭煤区域内进行瓦斯综合治理2问题的提出图1显示，该巷道的揭煤工作属于从煤层顶板揭露，因此，施工的措施钻孔全部为下行方向。按照《煤矿安全规程》与《防治煤与瓦斯突出规定》等相关要求,初期共设计4

4、5个钻孔，布置在巷道断面内。为了增加煤体透气性、提高瓦斯抽放效率，全部执行水力冲孔后再进行瓦斯抽放。但是钻孔在施工过程屮，采用水力排粉，导致钻孔施工完成后大量的岩粉、煤粉与水的混合物全部沉入孔底，造成钻孔堵塞，封孔管不能仲入到钻孔的预定封孔深度，严重影响瓦斯抽放效果，即使勉强封住钻孔，在抽放时残留到孔内的煤岩水混合物仍然会堵塞瓦斯抽放管，并且抽放系统内积水严重，影响后期瓦斯抽放流量、体积分数等相关参数的计量，数据失真，毁坏计量仪器，远远达不到预期的瓦斯治理效果。3水力增透与瓦斯抽采方案制定为了彻底解决上述问题，经过现场考察、反复硏究分析，决定在遵从《煤矿安全规

5、程》与《防治煤与瓦斯突出规定》等相关规定的基础上，从以下几点入手：（1）更改钻孔施工工艺，措施钻孔不再全部执行水力冲孔，而是隔孔执行，以此保证至少有50%的钻孔成孔率，可顺利实现下管封孔与瓦斯抽采。（2）执行水力冲孔的钻孔，水力冲孔完毕后，不再立即退杆，而是去掉钻机后部水管，连接压力在0.8MPa以上的压风进行退杆。（3）在整个抽放系统管网内适当增加自动放水器、除渣器、阀门，同时每班安排专人对抽采系统进行巡查，及时放水、维护等。（4）无需执行水力冲孔的钻孔，在施工完毕必须立即组织封孔。4具体方案实施前期施工过程中，为提高煤层透气性，提高瓦斯抽放效率，所有钻孔均

6、执行水力冲孔措施，导致钻孔施工完毕后孔内煤泥积存较多，封孔管不能下至预计位置，封孔困难，影响瓦斯抽放效果。改变钻孔施工工艺后，措施钻孔不再全部执行水力冲孔，而是按照“三花眼”方式隔孔执行水力冲孔，如图2所示。要求先施工不执行水力冲孔的钻孔，后施工水力冲孔的钻孔。23456789OO•O•O101112131415161718O•O•O•OO192021222324252627O•O•O•O■282930313233343536O•O•OOO3839404142434445O•O•O•O图2水力冲孔钻孔布置下载原图O.不执行水力冲孔的钻孔；••执行水力冲孔的钻

7、孔不执行水力冲孔的钻孔孔径改为規94mm，要求施工岩层段时米用水力排粉，见煤后立即改用风力排粉，保证钻孔成孔效果;成孔退杆后立即组织封孔。封孔时要求全程下管，煤孔段使用带有規3nmi小孔的花管，岩石段采用水泥固管封孔,然后联网、抽放、计量。待所有单独抽放的钻孔施工完毕，组织施工水力冲孔。为保证排粉顺畅，执行水力冲孔的钻孔孔径定为§ail3mm,全程使用水力排粉，并要求煤孔段每钻进lm的冲煤量不小于1to依照钻孔施工顺序，执行水力冲孔的钻孔在水力冲孔过程中，未执行水力冲孔的钻孔处于抽放期间，可根据瓦斯抽放体积分数、流量的变化來判断冲孔效果。比如2号孔、10号孔、

8、12号孔、20号孔的抽放数据受11号孔