钻孔

工艺研究，因此从钻孔瓦斯抽采源头入手，寻求合理的钻孔抽采工艺和技术是解决松软低透气煤层瓦斯治理问题的关键。本煤层预抽瓦斯是煤层采掘前根据现场抽—掘—采衔接安排，合理选择钻孔布置方式、抽采时间等，提前进行打钻和抽采，并达到预期抽采效果。目前垂直煤壁布置的密集钻孔在现场应用较多，受煤层透气性影响，瓦斯抽采难以达到预期效果[6]。根据弹塑性力学理论研究，在原始应力平衡岩层中，钻孔四周重新分布的应力超越岩体强度时会产生塑性变形，并从周边向岩体深处扩展，产生的塑性区

000）0 引言钻孔灌注桩是指在工程现场采用不同钻孔方法，在地层中按要求形成一定形状的井孔，达到设计标高后，将绑好的钢筋笼吊入其中，再灌注混凝土而做成的桩，是公路桥梁最常用的成桩工艺之一[1]。钻孔灌注桩是一项隐蔽性较强的工程，其施工质量要求高，施工较为复杂，造价在桥梁工程中所占比例高，是桥梁设计和施工中需要重点把控的部分。钻孔灌注桩施工流程和造价组成主要包括以下几个部分：钻孔、钢护筒（分水中和陆上）、工作平台（含水中和陆上）、钢筋、检测管、泥浆外运、灌注

要有：本煤层预抽钻孔、水力造穴钻孔、水力割缝钻孔。1.1 本煤层预抽钻孔2302辅运巷本煤层预抽钻孔于2018年5月开始施工，共施工768个钻孔，进尺11 460 m，2019年9月施工完成；胶带巷本煤层预抽钻孔于2018年8月开始施工，共施工749个钻孔，进尺111 900 m，2019年6月施工完成。1.2 水力造穴钻孔2302工作面仅辅运巷1 412 m处往里200 m范围施工40个水力造穴钻孔，钻孔从孔底开始造穴，然后依次每退5 m造穴1个，造穴段

分学者探讨了不同钻孔半径和不同钻孔布置方式对瓦斯抽采效果的影响，如马建等开展不同钻孔半径对瓦斯抽采效果的试验，确定了瓦斯抽采过程中钻孔最佳半径及最佳布置方式。但以上研究忽略不同钻孔间距对瓦斯抽采效果的影响，而钻孔间距是影响瓦斯抽采效果的主要因素之一。合理的布置钻孔可有效提高瓦斯抽采效率，改善瓦斯抽采效果。因此，本研究从钻孔间距角度出发，分析不同钻孔间距对瓦斯抽采效果的影响，以改善瓦斯抽采效果。1 材料与方法1.1 试验装置及煤样处理本试验选用多场耦合煤层气

技术与装备落后，钻孔施工很难按照设计轨迹钻进，导致煤层出现瓦斯抽放盲区而引发的煤与瓦斯突出事故时有发生。严重威胁煤矿的安全生产，可能摧毁巷道设施，毁坏通风系统，使巷道充满瓦斯与粉尘，造成煤尘和瓦斯爆炸等严重后果。煤与瓦斯突出灾害的发生严重制约了矿井的健康发展。煤层瓦斯预抽是防治煤与瓦斯突出的主要措施，煤层瓦斯预抽主要方法是打钻孔预抽煤层中的瓦斯。影响煤层瓦斯预抽效果的因素主要有钻孔设计的合理性、钻孔成孔情况、钻孔分布、封孔效果等，其中因为钻孔施工不到位而留

预抽主要方法是打钻孔预抽煤层中的瓦斯。影响煤层瓦斯预抽效果的因素主要有钻孔成孔情况、钻孔分布、封孔效果等，其中因为钻孔施工不到位而留有空白带会给煤层瓦斯消突工作带来隐患。刘军[1]等研究了抽采时间、钻孔间距和瓦斯抽采有效影响半径的关系；李克松[2]等研制了回转钻孔轨迹测量系统，通过计算得到实际钻孔轨迹；徐青伟[3]等对钻孔布置方式进行调整，利用“三花眼”布孔方式与缩短抽采钻孔间距布孔方式；董洪凯[4]建立了煤层流-固耦合模拟方程，通过对模拟结果分析确定了抽

钻机施工瓦斯抽放钻孔，通过预先抽采钻孔瓦斯降低煤层瓦斯压力，有效预防煤与瓦斯突出事故的发生[1-2]。目前，煤矿井下钻孔施工方式有定向钻进[3-4]、回转钻进[5-6]。定向钻进技术由于钻孔轨迹可调可控，在煤矿井下取得了良好的应用效果，但其价格昂贵、施工工艺复杂，所以煤矿井下大部分钻孔仍采用回转钻进施工方式。在回转钻进施工中，常常采用随钻轨迹仪进行钻孔轨迹随钻测量，或是钻孔成孔后采用手推式钻孔轨迹仪进行钻孔轨迹测量。轨迹仪将采集到的姿态数据保存在测量探管内

钻机施工瓦斯抽放钻孔，通过预先抽采钻孔瓦斯降低煤层瓦斯压力，有效预防煤与瓦斯突出事故的发生[1-2]。目前，煤矿井下钻孔施工方式包括定向钻进[3-4]和回转钻进[5-6]。定向钻进技术由于钻孔轨迹可调可控，在煤矿井下取得了良好的应用效果，但其价格昂贵、施工工艺复杂，所以煤矿井下大部分钻孔仍采用回转钻进施工方式。在回转钻进施工中，常常采用随钻轨迹仪进行钻孔轨迹随钻测量，或是钻孔成孔后采用手持式钻孔轨迹仪进行钻孔轨迹测量。钻孔轨迹仪将采集到的姿态数据保存在测量

此，针对迈步钻场钻孔与采前预抽钻孔沟通，提出了迈步钻场钻孔注浆技术，提高采前预抽钻孔的抽采效果。1 概 况目前，余吾煤业瓦斯抽采钻孔封孔工艺为“两堵一注”带压封孔工艺，如图1所示。钻孔封孔深度为15.5 m，通过里外两端布囊注浆膨胀后形成注浆空间，对注浆空间进行带压注浆，浆液对封孔段及孔壁裂隙进行充填封堵，从而实现钻孔的密封抽采。图1 “两堵一注”带压封孔工艺采前预抽钻孔施工轨迹与巷道内迈步钻场内的边掘边抽钻孔在设计上存在立体交叉现象，由于钻孔轨迹的不可控

.1 试验区抽采钻孔布置为考察不同孔径、不同工艺钻孔的抽采效果，设计了小孔径平行钻孔瓦斯抽采试验、大孔径平行钻孔瓦斯抽采试验、交叉钻孔瓦斯抽采试验等三种煤层瓦斯抽采工艺对比试验，以优化瓦斯抽采工艺参数。选择在88501综采工作面胶带运输顺槽，布置瓦斯抽采试验钻孔。设计试验抽采钻孔组10组，1～8组为平行钻孔，每组5孔；9～10组为交叉钻孔，每组10孔，相邻钻孔组距离20m，共计施工60个试验钻孔。设计小孔径钻孔94mm、大孔径钻孔133mm；孔间距分别为4

底板岩巷施工穿层钻孔对煤巷掘进瓦斯治理，W23032瓦斯抽放措施巷设计总长度约979.6m，巷道断面为三心圆拱形，巷道拱基线以上净高1.2m，拱基线以下高2.7m，净宽5.0m，净断面19.074m2。现为保障W2303工作面掘进作业是不会出现瓦斯超限现象，利用底抽钻孔解决煤层条件不好，瓦斯较大区域，通过密集钻孔覆盖从而达到降低瓦斯的目的，为工作面掘进提供保障。2 抽采钻孔参数模拟分析在煤巷掘进作业时，采用穿层钻孔对煤层的瓦斯进行预抽作业时，为有效保障穿层

m、每组施工9个钻孔对N2203胶带巷煤体进行预抽。N2203底抽巷单孔抽采瓦斯浓度65%、纯量0.02 m3/min，为进一步提高穿层钻孔抽采效率，快速降低煤体瓦斯含量，在N2203底抽巷穿层钻孔中进行掏穴扩孔技术试验[1]。1 技术原理掏穴扩孔技术是在普通穿层钻孔的基础上对钻孔实施掏穴工艺，使用普通钻具成孔后，更换为掏穴钻头送入煤孔段进行扩孔，在静压水压力达到0.3 MPa时，打开单翼刮刀(见图1)，从而扩大钻孔煤孔段的直径，增大周围煤体裂隙，释放煤体

，467000）钻孔抽采瓦斯是治理煤层瓦斯的主要技术措施，一方面可以降低瓦斯压力和煤层地应力，起到卸压防突的效果，另一方面也可以将抽采出的高浓度瓦斯作为能源利用，保护环境，起到一举多得的效果［1］。但是，在实际生产过程中，瓦斯抽采钻孔会发生偏移的现象，导致钻孔无法打到设计位置，产生抽采空白带，不能有效起到煤层泄压和抽采煤层瓦斯的作用，给煤层开采留下巨大隐患［2-4］。平顶山矿区煤层瓦斯含量东高西低，己组和戊组较丁组和庚组高［5］。因此，为确保瓦斯抽采效果，

目前，除常用传统钻孔抽采，我国提高开采煤层透气性主要有水力增透、爆破致裂及保护层开采等，但受煤层赋存条件、地质构造和成本等因素影响，以上方法现场应用都存在一定局限性，探索有效瓦斯防治措施至关重要。本煤层预抽瓦斯是煤层采掘前根据现场抽-掘-采衔接安排，合理选择钻孔布置方式、抽采时间等，提前布置预抽钻孔。现场以顺层密集钻孔为主，根据弹塑性力学理论研究，在原始应力平衡岩层中，顺层钻孔周围重新分布的应力会超过岩体强度产生塑性变形，塑性变形区内存在大量裂隙，可提高钻

203底抽巷穿层钻孔在整个预抽区域内呈网格式均匀布置，钻孔穿透煤层全厚进入顶板0.5m，孔径为94mm。穿层钻孔在顶板处间距为5m（按5m×5m网格状布置），控制范围为被掩护巷道两侧轮廓线外17m。每组穿层钻孔共布置9个钻孔，其中5个钻孔布置于N2203底抽巷顶板，钻孔间距350mm；4个钻孔分两列布置于巷道右帮上部，钻孔距顶250mm，上下间距300mm，两排钻孔间距400mm。N2203底抽巷中开孔位置详细参数如表1所示。图1 N2203底抽巷与N22