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 42煤层，42 煤层单斜构造，煤层稳定，较坚硬，煤层倾角 524，平均厚度 1012米，属特厚易自燃煤层，发火期一般为 36个
2、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 .1 216 综放准备面 42 煤 层 瓦 斯 含 量 测 定 结 果工业分析（%）测点测定地点 Mad(%)Ad(%)Vdaf(%)瓦斯含量（m 3/t.r）瓦斯含量（m 3/t）1216 工作面施工斜巷2.81 14.15 34.32 7.21 5.992 216 运输巷 1.94 13.67 33.68 8.24 6.95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
3、-1)煤层透气性系数（m 2/MPa2.d）容易抽放 10可以抽放 0.003-0.05 10-0.1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 0.5742 m2/MPa2d 和 0.2363 d-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日三、施工参数
4、孔号 倾角（） 方位角（）终孔孔径（mm）深度（m）1# 9.8 19 194 8002# 9.5 23 194 8003# 11.0 70 194 800四、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 113 内凹式钻头钻进完成主孔，再采用 113/153、153/194 扩孔钻头分两次扩孔至孔底。钻杆采用 89 摩擦焊接
5、型钻杆，接头采用内加厚方式局部增加壁厚，管体内径为 71mm，而两端接头的内径为 54mm，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。确 定 钻 孔 方 位 、 倾 角钻 进 至 终 孔确 定 是 否 出 现 孔 内 事 故扩 孔NY提 钻处 理 事 故选 定 试 验 场 地调 整 开 孔 方 位 角 、 倾 角判 断 地 层 变 化 ， 调 整 工 艺 参 数正 常 钻 进 设 备 搬 迁 安 装 固 定钻 机 测 试图 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
6、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孔号 施工日期 倾角（） 方位角（） 终孔孔径 （mm） 深度（m）1# 2.3-2.10 9.8 19 193 6802# 2.11-2.17 9.5 23 193 7063# 2.18-2.28 11.0 70 193 806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
7、。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150mm，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（m 3/minhm）衰减系数（d -1）透气性系数（m 2/MPa2d） 煤层1 26.222 0.16389 0.2571 0.6415 4-22 16.9116 0.02008 0.0439 0.2106 4-23 11.463 0.07164 0.0925 0.7158 4-2自 2007 年 2 月 20 号连孔抽放开始
8、，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 万方，平均抽出率 36.8%。216 绕道单孔浓度 1050%） 。负压 200280 mmH2O，混合流量 5075m 3/min。216 工作面瓦斯涌出量 27.2 m3/min，其中风排 2.4 m3/min，风排占工作面瓦斯涌出量的 8.8；采面瓦斯抽放率 91%，工作面上隅角瓦斯浓度
9、稳定在 0.30.5，一般在 0.4左右。七、社会经济效益分析在矿用瓦斯发电中，这三个抽放孔用 325 抽放管连接，直到瓦斯发电厂，按每方瓦斯发 3 度电，共发电 1263 万度，每度电 0.5 元计算 600 多万元收入。大孔径抽放孔在瓦斯治理工作中起到很大的作用，216 工作面瓦斯含量大，但是在整个的开采期间工作面瓦斯从未超限过，和214 相比，通过预抽工作面上逾角瓦斯减少，明显降低了工作面瓦斯涌出量。大孔径预抽在整个瓦斯治理中占相当大的作用，为 216工作面的开采提供了可靠的安全保证，使开采工作顺利进行。真正体现了应抽尽抽的原则。并为今后的高瓦斯矿井瓦斯治理指明了方向，取得了较好的社会经济效益。八、结语：大孔径长钻孔在高瓦斯矿井中是适宜的，为瓦斯治理提供了很好的方法，不仅为矿山的安全生产提供了条件，并且变废为宝，为社会创造了财富。使工作面瓦斯得到充分抽放，减少煤层中瓦斯含量，消除不安全隐患。216 工作面采用大孔径长钻孔进行瓦斯抽放，可以大幅度提高瓦斯抽放效果，同时为发电提供了能源，创造了价值，使瓦斯变害为宝。
