三软厚煤层区域消突钻孔施工技术.pdf

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1、2012年第8期中州煤炭总第200期三软厚煤层区域消突钻孔施工技术刘团委(郑煤集团公司裴沟煤矿，河南新密452382)摘要：针对矿井地质条件，郑煤集团公司裴沟煤矿提出了采取注浆加固钻孔、施工浅孔消突、更新打钻设备等措施，以解决消突过程中成孔率低、成孔深度受限、煤层透气性差带来的一系列问题。该措施的实施提高了瓦斯抽放效果，降低了经济损失，加快了巷道施工进度。关键词：三软厚煤层；区域消突钻孔；煤层注浆中图分类号：TD713．32文献标志码：B文章编号：1003—0506(2012)08—0119一O2裴沟煤矿是郑煤集团公司主力矿井之一，原设有重要意义。2009年12

2、月，该矿购进ZDY4000型计生产能力0．6Mt／尊，后经2次改扩建和技术改造，大功率钻机设备，对31采区首采31071综采工作面目前，矿井核定生产能力2．05Mt／a。2007年10月两巷采取煤层注浆等措施，进行区域消突钻孑L施工，7日32031瓦斯抽采巷掘进期间发生瓦斯突出事取得了明显效果。故，矿井被鉴定为突出矿井，消突打钻工作成为该矿1应用区域概况分析瓦斯治理的必要手段。裴沟煤矿开采二叠系山西组二煤层，透气性系数低，属典型的三软不稳定厚煤31071工作面位于31回风上山东侧，可采走向层。随着矿井向深部开采，煤体瓦斯含量和瓦斯压长1280m，倾斜宽130m。

3、该工作面整体地质构造力均不断增大¨，打钻消突工作任务量大。进行打以单斜为主，西部以向斜为主。工作面东侧有多条钻消突期间，由于煤层松软、钻机设备落后、塌孔、排断层存在，断层可能西延至工作面内，工作面煤厚粉不畅、瓦斯压力大等原因，消突钻孑L很难达到设计4．0～l3．5m，平均厚8．5m，煤层倾角4。～22。，平深度，制约着消突工程的顺利开展。因此，提高三软均17。，该工作面煤层较厚，且位于突出危险区域内厚煤层区域消突打钻技术水平，对瓦斯防治工作具(图1)。图131071综采工作面布置(1)裴沟煤矿开采二叠系山西组二。煤层，属典型的三软不稳定厚煤层，该煤层具有以下特点

4、：①煤层埋藏深，地应力大，瓦斯压力大；②煤质软，消突钻收稿日期：2012—02—29孔易喷孔、夹钻、塌孔，成孑L深度受限；③透气性差，作者简介：刘团委(1983一)，男，河南周口人，助理工程师，2008年瓦斯难抽采，抽采效果差。毕业于河南理工大学，现从事矿井通风与安全工作。·l19·2012年第8期中州煤炭总第200期(2)裴沟煤矿目前使用ZY一150型防突钻机，体粉能力强。两种钻机参数对比见表1。积小，搬运方便，对现场施工条件要求不高，但由于表1两种钻机参数对比受自身能力的限制，钻孔施工速度慢，钻孔施工深度浅，钻孔直径小，不能满足消突打钻的要求，消突工程进展缓

5、慢。2施工方案针对裴沟煤矿的实际情况，改变煤层松软性、增强煤层稳固性、淘汰旧的钻机设备、购进大功率钻机，是在三软厚煤层中实施区域消突钻孔中提高钻进速度、钻孔质量和瓦斯抽采浓度的关键。(1)进行煤层注浆，提高煤层稳定性系数。为了改变三软厚煤层松软性质，采取注浆加固的措施进行处理，利用小钻头对煤体破坏小、易钻进的特点，采用50mm的小钻头在煤层中打钻，用深部副对比2种不同型号钻机的各项技术参数可知，井地面注浆设备向煤层内注入黄泥浆，对煤层进行ZDY4000型钻机在钻进深度、钻杆直径、旋转压力、加固。为提高注浆效果，加快孔内泥浆的凝固速度，输出转速等各项技术参数均高于

6、ZY．150型钻机，理在黄泥浆中加入适量速凝剂等特效材料，以提高注论上解决了钻机设备落后的问题。浆效果，达到增强煤层稳固性的目的。①浆液比例3应用效果按黄土：水=1：3。②注浆压力是浆液在煤体裂隙中扩散的动力，直接影响注浆加固质量及效果。根据(1)经过煤层注浆，施工区域消突打钻段巷道注浆经验，最终确定注浆压力为1～2MPa，注浆过的松软煤体得到有效加固，施工完成的钻孔，在退钻程中必须加强观察，严禁高压浆液破坏煤层原生性后，没有出现塌孔和缩径现象。在抽放期间未发生质。③由于煤体裂隙、松动范围不均匀性等，煤体吃漏气和钻孔串孔现象。浆量存在差别，要注意压力表的变化、煤

7、体是否有浆(2)钻孔钻进期间钻机的给进压力稳定，排粉液流出。快，无夹钻、压死钻杆、塌孔现象。区域消突钻孔施(2)施工小孑L径、浅钻孔预抽瓦斯。在施工工深度由原来的30m提高到80～120m，完全能达深孔消突钻孔期间，由于煤层瓦斯含量高、压力大，到设计深度，钻孔成孔率达100％。出现顶钻、夹钻、喷孑L，导致钻孔不能达到设计要求，(3)钻杆直径由50mm更改为73mm，并合理造成钻孔报废现象，在施工区域消突深孔地段先施调整钻头，将原来使用的(Zj75mm钻头调整为113工小孔径、深度浅的消突钻孔。利用ZQSJ一90型架mm钻头，提高了钻进速度，每部钻机由原来的每班柱

8、支撑气动手持式风动钻机，