高瓦斯厚煤层综放工作面长钻孔大孔径瓦斯预抽技术

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1、高瓦斯厚煤层综放工作面长钻孔大孔径瓦斯预抽技研究与实践白永筱方亚杰霍小泉摘要：高瓦斯矿井瓦斯治理是保证矿井安全生产的重要环节，下石节煤矿在216工作面通过实验、分析、论证采用了大孔径、长钻孔预抽技术，经过在216工作面的具体实践与应用，效果显著，保证了工作面的正常安全生产。关键词：综放面；大孔径、长钻孔；预抽技术；应用与实践一、矿井概况下石节煤矿位于铜川市北部，井田走向长4.0km，倾斜度3.3km，面积约13.46km2。采用平峒—斜井综合，主采侏罗纪4—2＃煤层，4—2＃煤层单斜构造，煤层稳定，较坚硬，煤层倾角5°—24°，平均厚度10—12米，属特厚易自燃煤层，发火期一般

2、为3—6个月，最短28天，煤尘爆炸指数44.37%。矿井属高瓦斯矿井，瓦斯鉴定的情况：2008年瓦斯鉴定为：绝对瓦斯涌出量45.05m3/min，相对涌出量14.10m3/T.d属于高瓦斯矿井。表.1216综放准备面4－2煤层瓦斯含量测定结果测点测定地点工业分析（%）瓦斯含量（m3/t.r）瓦斯含量（m3/t）Mad(%)Ad(%)Vdaf(%)1216工作面施工斜巷2.8114.1534.327.215.992216运输巷1.9413.6733.688.246.95表2开采层预抽瓦斯难易程度分类表抽放难易程度钻孔瓦斯流量衰减系数(d-1)煤层透气性系数（m2/MPa2.d）容

3、易抽放<0.003>10可以抽放0.003-0.0510-0.1较难抽放>0.05<0.1下石节煤矿目前开采和延伸水平对4-2号煤层的抽放难易程度指标进行测定并计算，得出其透气性系数和钻孔瓦斯流量衰系数分别平均为0.5742m2/MPa2·d和0.2363d-1。从煤层的透气性系数来看，4-2#煤层属于可以抽放煤层。而且根据在有条件的地点延长抽放时间和增大钻孔孔径的条件下，完全可以提高和确保抽放效果。二、钻孔施工位置216工作面回风绕道口，钻场规格：6.5米×3米×3米。施工时间：2007年2月3日-----2007年2月28日

4、三、施工参数孔号倾角（°）方位角（°）终孔孔径（mm）深度（m）1#9.8191948002#9.5231948003#11.070194800四、施工工艺1、本煤层预抽长钻孔（800m）的施工情况本煤层预抽长钻孔（800m）由下石节煤矿抽放队负责施工，煤炭科学研究总院西安分院根据钻进需要改进机具，并现场指导完成钻孔的施工，所用钻机为煤炭科学研究总院西安分院研制的MK-7型全液压坑道钻机，该钻机属于低转速、大扭矩类型。本次施工钻进方法采用三次成孔工艺，先用φ113内凹式钻头钻进完成主孔，再采用φ113/φ153、φ153/φ194扩孔钻头分

5、两次扩孔至孔底。钻杆采用φ89摩擦焊接型钻杆，接头采用内加厚方式局部增加壁厚，管体内径为φ71mm，而两端接头的内径为φ54mm，这样增加了钻杆易损部位的强度而又不浪费材料，解决了大能力钻机的钻杆配套问题。施工工艺流程如图1所示。图1钻孔施工工艺流程本煤层预抽长钻孔（800m）施工分三个阶段进行。第一阶段施工钻孔两个，由于地质构造原因，钻孔最深进尺仅680m；第二阶段施工钻孔三个，超过800m钻孔一个，其钻孔深度达806m；钻孔施工从2007年2月3日至2月28日历时25天，共计钻孔3个，其中3#钻孔孔深达到806m。钻孔成孔具体参数如表3所示。表3.第二阶段钻孔实际成孔参数表

6、孔号施工日期倾角（°）方位角（°）终孔孔径（mm）深度（m）1#2.3-2.109.8191936802#2.11-2.179.5231937063#2.18-2.2811.070193806钻孔间距1.5米，开口高度距巷道底板1.5米。钻孔方向与工作面方向平行。五、封孔方式采用聚氨酯化学材料与水泥砂浆相结合封孔。封孔管为φ150mm，长度10米的铁管进行封孔，孔口采用水泥砂浆封严堵实。六、抽放方式采用6寸混合器和软管连接于SK-85泵进行抽放，瓦斯抽放效果分析：钻孔钻孔初始瓦斯流量(l/min)百米煤孔瓦斯流量（m3/min·hm）衰减系数（d-1）透气性系数（m2/MPa2

7、·d）煤层126.2220.163890.25710.64154-2216.91160.020080.04390.21064-2311.4630.071640.09250.71584-2自2007年2月20号连孔抽放开始，起初采用2BEC72泵抽放，瓦斯单孔浓度在15%左右，随之改用SK85泵抽放，开始浓度慢慢上升，单孔浓度最高可达80%，流量加大，三孔综合浓度30%左右，持续时间较长，直至216工作面回采结束，瓦斯抽放效果一直很好，2008年7月25号，回收这三个钻场，共抽放纯瓦斯421万