掘进工作面软煤层瓦斯抽采钻孔施工技术研究

李小伟

【摘 要】随着矿井开采深度的增加，瓦斯赋存条件更加复杂，瓦斯涌出量增加幅度较大，矿井瓦斯治理难度较大，对煤矿的安全生产和高产高效生产制约较大。钻孔抽放煤层瓦斯是目前国内常用而行之有效的方法，具有施工速度快、钻孔布置机动灵活等特点。 受煤层硬度较小的影响，钻孔深度和孔径多年来始终处于徘徊状态，没有取得大的突破。近年来的科学研究表明， 通过加大钻孔的直径和深度，提高孔口抽放负压，可以弥补抽放效果较差的不足，提高抽放效果。

【Abstract】With the increase of mining depth， the gas occurrence conditions is more complicated， increases the gas emission， the difficulty of coal mine gas control has greatly restricted the safe production and high efficiency production of coal mine.Borehole drainage gas is a effective method which is commonly used in domestic， with the characteristics of rapid construction speed， flexible borehole layout. Affected by the smaller hardness， drilling depth and diameter have been wandering for years， have not made a major breakthrough. Scientific research in recent years shows that by increasing the hole diameter and depth， increasing the orifice suction pressure， can make up for the poor drainage effect， improve drainage effect.

【關键词】瓦斯抽采；煤层松软；煤层钻孔

【Keywords】gas extraction； soft coal seam； coal seam drilling

【中图分类号】TD712 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）12-0183-02

1 引言

中能源峰峰集团辛安矿位于邯郸市西南50kM，峰峰矿区南端，于1970年4月10日在黄沙井田破土动工，1971年10月1日投产，年设计生产能力30万吨，1976年达到设计能力。经过一系列的矿井改扩建，逐步加大科技投入，提高矿井机械化水平，矿井产量逐年上升， 2009年矿井核定生产能力达到120万吨，迈入国有大型矿井行列。辛安矿开采以来，一直为低瓦斯矿井，随着开采深度的不断加大，2008年辛安矿被定为高瓦斯矿井，矿井建有地面永久瓦斯抽采泵站，2121运料巷掘进期间工作面采用一套2*22kW和一套2*15kW局部通风机通风，配备两趟直径800mm风筒，工作面配风量950m3/min左右，独巷内风量800m3/min左右，工作面回风流瓦斯浓度0.6%左右，工作面瓦斯涌出量达到5m3/min左右。经研究在该掘进工作面采用边掘边抽的瓦斯抽采方法来治理瓦斯，但在工作面边掘边抽打钻过程中，由于工作面煤体破碎，煤层松软，瓦斯涌出量大，瓦斯压力高，当钻机钻进深度达到20m时，经常出现卡钻丢杆现象，造成工作面边掘边抽钻孔无法施工，同时钻杆丢杆造成材料成本浪费，也为回采期间埋下安全隐患。

2 主要内容

2.1 工作面瓦斯抽采工艺

2.1.1 钻场布置

2121运料巷掘进工作面采取本煤层布置钻孔进行边掘边抽的瓦斯抽采方法，管路直径为200mm，钻场管管径为100mm。在运料巷两帮煤层内每隔25m（中线）施工一个钻场，钻场规格为：长×宽×高=3.5m×4.5m×2.2m，呈两帮交替布置。每个钻场施工6个钻孔进行抽采。如图1所示，即为煤层瓦斯抽采局部示意图。

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2.1.2 钻孔施工工艺

钻孔采用ZDY-1900S钻机，配备直径94mm钻头施工，每个钻场施工6个瓦斯抽采钻孔，钻孔沿运料巷掘进方向布置，孔径94mm，钻孔长度80m。

2.2 钻孔施工中存在的问题

工作面边掘边抽打钻过程中，由于工作面煤体破碎，煤层松软，瓦斯涌出量大，瓦斯压力高，当钻机钻进深度达到20米时，经常出现卡钻丢杆现象，造成工作面边掘边抽钻孔无法施工，同时钻杆丢杆造成材料成本浪费，也为回采期间埋下安全隐患。

2.3 解决方案

经过我们现场调查研究采用ZDY-1900S钻机配备钻机自带圆形钻杆施工煤层钻孔，使用3NBB250-52/6-2.5-15型泥浆泵水力冲孔，打钻过程中，由于钻杆为圆形，钻杆与钻孔四周孔隙较小，造成煤粉无法排出，当瓦斯压力大时，易堵钻杆无法施工打钻。

针对这一问题，我们进行了改进，采用ZYW-1900R钻机配备螺旋钻杆施工煤层钻孔，这样煤粉由钻杆旋转带出，不用使用水力冲孔，但在拔杆时，由于煤粉过多和钻孔塌孔造成钻杆无法拔出，易丢钻杆。

经过我们不断现场调查总结和实验，采用ZDY-1900S钻机配备三棱钻杆施工煤层钻孔，使用3NBB250-52/6-2.5-15型泥浆泵水力冲孔，在打钻过程中由于钻杆为三角形，钻杆与钻孔四周孔隙大，易排出煤粉，钻孔深度由原来的20m增加到80m，未出现卡钻丢杆现象，问题得到很好解决。同时采用三棱钻杆钻进过程中，使用水力冲刷打钻过程中产生的煤粉，相比螺旋钻机靠旋转排出煤粉，解决了钻杆在钻进过程中与煤壁摩擦产生高温引起煤层自燃的安全隐患。

3 优点

①解决了高瓦斯压力情况下煤层施工钻孔困难。

②本煤层钻孔施工深度由原来的20m增加到80m。减少了本煤层边掘边抽钻场数量，减少工人劳动强度。

③使用水力冲刷打钻过程中产生的煤粉，相比螺旋钻机靠旋转排出煤粉，解决了钻杆在钻进过程中与煤壁摩擦产生高温引起煤层自燃的安全隐患。

④解决了本煤层钻孔施工过程中卡钻丢杆现象。

⑤钻孔施工深度增加后，增加了瓦斯抽采量，使工作面瓦斯得到有效治理。

4 实施效果

通过采用ZDY-1900S钻机配备三棱钻杆施工煤层钻孔，钻孔深度由原来的20m增加到80m，未出现卡钻丢杆现象，问题得到很好解决。同时采用三棱钻杆钻进过程中，使用水力冲刷打钻过程中产生的煤粉，相比螺旋钻机靠旋转排出煤粉，解决了钻杆在钻进过程中与煤壁摩擦产生高温引起煤层自燃的安全隐患。

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