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1、技术#创新(2011-10)#25#大孔径长钻孔替代高抽巷瓦斯抽采技术12周亚东,耿耀强(1.华晋焦煤有限责任公司,山西柳林033300;2.中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州221116)摘要:为解决沙曲煤矿高抽巷掘进工程量大,投入大,消除瓦斯事故隐患需要花费较多的时间、空间和费用等问题,结合从德国引进的大孔径长距离定向钻机,在14205工作面顶板布置了大孔径长距离钻孔替代走向高抽巷抽采瓦斯,在24207工作面试验了大孔径长距离钻孔替代倾向高抽巷抽采瓦斯。结果表明,大孔径长距离钻孔抽采瓦斯效果显著,抽采浓度在6
2、0%以上,平均抽3采量达4.2m/min,3~4个长距离钻孔能够代替走向高抽巷。预测5个ADR-250型钻机钻孔能够替代倾向高抽巷,实现了大孔径长距离钻孔替代高抽巷抽采瓦斯,为瓦斯抽采提供新的技术途径。关键词:大孔径长钻孔;高抽巷;以孔代巷+中图分类号:TD712.62文献标志码:B文章编号:1003-496X(2011)10-0025-03沙曲煤矿属高瓦斯且具有煤与瓦斯突出危险的表1DDR-1200型钻机的主要性能参数##矿井,首采煤层为4煤层,4煤层回采时,除本煤层机型DDR-12000#钻孔最大长度/m12
3、00瓦斯涌出外,邻近煤层瓦斯也大量涌出,造成4煤钻孔直径范围/mm5170~5195层瓦斯涌出量大增,限制机械化采掘设备的效用,煤扩孔直径/mm5222巷掘进速度通常都难以超过100m/月,回采工作面钻机对钻杆的最大给进推力/kN1000钻机对钻杆的最大向后拉力/kN1000产量通常难以超过100万t/a。高抽巷抽采瓦斯效钻机对钻杆的最大扭矩/N#m23500果较好,但巷道掘进量大,投入大,消除瓦斯事故隐电压级别/V1140患需要花费较多的时间、空间和费用。因此针对沙总装机容量/kW550曲煤矿地质条件和瓦斯赋存
4、特征,结合德国先进的DDR-1200型和ADR-250型钻机,进行了用大孔径长钻孔代替高抽巷抽采瓦斯技术研究,取得了良好的瓦斯抽采效果。1钻机具及钻进机理图1孔内马达驱动装置大孔径长钻孔瓦斯抽采技术是安全高效的治理工作面瓦斯隐患的一项新的技术途径。但必须有一承带动钻头旋转,达到破煤的目的,在钻进过程中,整套适合煤矿钻孔抽采瓦斯的装备,才能达到理想钻杆本身不转,只作钻头的旋转运动,从而有效地降〔1-3〕的抽采效果。沙曲矿采用德国RBBH发明的低了钻机的负载。孔内马达的弯接头是一个关键部DDR-1200和ADR-25
5、0大孔径长钻孔钻机。其件,它和钻杆之间有一定的夹角,由于弯接头的作中DDR-1200型钻机的主要性能参数见表1。用,钻孔的轨迹将不再是传统钻机所形成的略带抛DDR-1200定向钻机采用深孔定向钻进技术,物的直线轨迹,而成为一条偏向弯接头方向的空间在诸如美国、澳大利亚、德国等主要产煤国家,已成曲线。当然,通过选择不同规格(通常为0.75b、1b、为一项很成熟的钻进技术,并广泛应用于煤矿瓦斯1.25b、1.5b、2b,这个度数指的是钻杆每前进3m所抽采、地质探测等领域,该技术的关键部位在于孔内能变化的最小值)的弯接头
6、可以改变钻孔曲率半径马达驱动装置。孔内马达驱动装置见图1。(即改变拐弯的快慢),并且在适当的位置还可以作高压水通过钻杆输送至孔内马达,孔内马达内分支钻孔钻进。部的转子在高压水的冲击作用下转动,通过前端轴ADR-250型强力钻机,其尺寸较小,适合煤巷#26#(第42卷第10期)技术#创新施工条件。使用螺旋钻杆,经整体调质处理的42Cr置在靠近回风侧。钻孔的数目设计为4条,在靠近合金高强度钻杆,以提高其承受更大扭矩的能力。回风侧钻孔的布置尽量密集一些,则设计的替代走钻孔最大长度约250m,孔径为250mm,扩径孔径向
7、高抽巷的大孔径长钻孔布置如图3所示。为320mm。2大孔径长钻孔替代高抽巷布置方式2.1技术原理煤层开采后将引起上覆岩层的移动和破断,从而在覆岩中形成采动裂隙。按采动裂隙性质可以分为2类:一类为离层裂隙,是随岩层下沉在层与层之间出现的沿层面裂隙,它使煤层产生膨胀变形而使瓦斯卸压,并使卸压瓦斯沿离层裂隙涌出;另一类为竖向破断裂隙,是随岩层下沉破断形成的穿层裂隙,图3走向大直径长钻孔平面布置示意图这类裂隙沟通了上下岩层间瓦斯的通道。随着工作2.3ADR-250型钻机钻孔替代倾向高抽巷面的推进,采空区中部趋于压实,而在
8、采空区2侧仍倾向高抽巷是在工作面尾巷或回风巷沿工作面各自保持1个离层区,其最大宽度和高度仅为初次倾向方向掘进的1条巷道,巷道经过爬坡到工作面破断前的1/3左右,从平面看,在采空区四周存在着顶板裂隙带再沿工作面倾向掘进一定长度的巷道抽一沿层面横向联通的区域,称之为采动裂隙/O0型放瓦斯。抽放瓦斯巷道的数量根据巷道抽放瓦斯有圈。煤层瓦斯在浓度梯度和压力梯度作用下以扩散效距离和
