丁6—32050机巷瓦斯抽放钻孔高效施工技术的研究与应用

王要伟

内容摘要：如何提高施工软煤层钻孔效率，一直是困扰我矿瓦斯抽采打钻作业的技术难题。通过对软煤层瓦斯抽放钻孔高效施工技术的研究与应用，提高施工钻孔的效率，对瓦斯抽采具有重要作用。最终达到防突效果，不但提高了原煤产量，更重要的是确保了矿井的长治久安，具有很大的推广应用价值。

关键词：软煤层；钻机应用与改造；瓦斯抽放钻孔

矿井瓦斯是煤矿安全生产严重灾害之一，也是矿井安全生产的重大隐患，因此，防治矿井瓦斯是煤矿安全生产的首要任务，瓦斯抽放钻孔的施工是矿井瓦斯抽采治理瓦斯的重要手段，研究与掌握矿井瓦斯抽放钻孔的施工技术，对保障煤矿安全生产具有重要意义。我矿是煤与瓦斯突出矿井，且煤层赋存条件，煤层属于低透性煤层，煤层透气性较差，煤层较软，如何提高施工软煤层钻孔效率，一直是困扰我矿瓦斯抽采的技术难题。本论文简要介绍在我矿丁6-32050机巷软煤层中高效施工瓦斯抽放钻孔技术的研究与应用，具有很大的推广应用价值。

一、工作面概况

丁6-32050工作面位于三水平丁二采区东翼中部，西起三水平丁二皮带下山，向东至丁6煤层薄煤带，南邻丁6-32030采空区，向北未采掘。西段位于滑角山北坡，中段位于竹园水库下部，东段位于张寨山西北坡。其地面标高为+170～+220m，工作面标高为-608～-685m。工作面机、风巷及瓦斯治理巷呈平行布置，风巷与丁6-32030机巷沿空送巷（中对中9m，净煤柱4m），瓦斯治理巷与丁6-32050风巷中对中70m，净煤柱65m。瓦斯治理巷与丁6-32050机巷中对中80m，净煤柱75m。

该工作面沿丁6煤层顶板施工，工作面地层为一北东倾斜的单斜构造，地层倾角13～22°/15°。丁6煤层上有丁4、丁5两个邻近层，丁4、丁5煤层厚度分别为0.5～0.8/0.65m、0.7～1.1/0.85m。丁4与丁5煤层相距1.0～3.5/2.8m，丁5与丁6煤层相距5.0～9.7/6.5m。

该工作面总工程量：7637.6m，其中：机巷2627m，机片151.8，机巷回风川32.0m，风巷2395.4m，风巷联络川12.2m，机巷高抽巷1920m，机巷高抽巷联络巷94m，切眼高抽巷161.6m，切眼143.6m。可采走向长度2422m，采长143.6m，采高2.4m。可采储量121.33万t。

二、瓦斯抽放钻孔设计

根据中国矿业大学对三水平丁二采区丁6煤层瓦斯突出危险性区域划分，该工作面位于突出危险区，为突出危险工作面。该工作面首先执行区域防突措施且瓦斯抽采达标后方可施工。因此，丁6-32050机巷需要施工本煤层瓦斯抽放钻孔，并布置在软煤层中，根据河南理工大学测得我矿丁6煤层Φ89mm钻孔瓦斯抽放半径2.6m，丁6-32050采面区域防突措施按Φ89mm钻孔孔间距4m进行布孔，孔深80m，孔径Φ89mm，方位90°，倾角平均15°（13°～22°，实际倾角平行巷道施工点煤层倾向）。施工完毕及时封孔、联网抽放。

三、使用新型煤矿用履带式液压钻机施工瓦斯抽放钻孔

原先在丁6-32050机巷施工本煤层钻孔主要使用ZDY2000、 ZDY4000型液压钻机施工本煤层钻孔，钻机采用分组式布置，整机分主机、泵站、操纵台三大部分，各部分之间用软管连接，搬迁运输非常不方便，施工一个80m的钻孔，从移钻机、油泵、操作台、开关、沙箱、黄土箱等，到打钻结束，需要约8个小时，若施工过程中遇到夹矸或岩石，则施工时间更长，造成施工劳动强度大，成孔效率低，影响丁6-32050机巷的消突工作。

通过对打钻现场条件、煤层情况的资料收集研究，我队组织人员和钻机厂家联系沟通，查看各种钻机参数、资料，研究各种钻机特性。采用新型履带式液压钻机施工软煤层钻孔，并积极组织专业人员进行现场盯岗写实。新型钻机工作机构与动力系统合为一体，该钻机宽度小于1m，并经改造后将开关、沙箱、黄土箱等物品也能放置在钻机上同时移动，达到结构紧凑、全液压控制、操作方便灵活、履带行走、移位方便、机动性好、省时、省力。且新型履带式液压钻机，给进、起拔能力大，能够有效提高瓦斯抽放钻孔深度，保证抽放效果。

四、优化瓦斯抽放钻孔施工技术

在丁6-32050机巷本煤层瓦斯抽放钻孔施工期间，由于煤层较软，新型煤矿用履带式液压钻机也会出现钻孔排粉不畅、钻不进、卡钻、钻杆断裂、钻具损坏等情况，为了解决问题，积极组织专业人员进行现场盯岗写实，采用新型三棱钻杆，直径73mm，长1m，扩大了排出煤粉和瓦斯的通道，结果表明，三棱钻杆在软煤层顺层瓦斯抽放钻孔施工中能够高效成孔，排粉顺畅，解决传统钻杆在软煤层顺层瓦斯抽放钻孔施工时的卡钻、埋钻、排渣效率低等问题，保证瓦斯抽放效果。

为了不断优化钻孔施工功效，我队专业人员和钻机厂家沟通联系，对钻机施工期间容易损坏出故障、不方便操作的部位进行了改进：新型煤矿用履带式液压钻机原动力头卡盘内胶桶容易损坏，造成动力头漏油，影响打钻施工，为解决此难题，采用无胶桶液压卡盘代替现有卡盘，更换后3个月内施工将近200个本煤层深孔，没有出现卡盘漏油情况，效果明显。另外新型煤矿用履带式液压钻机导轨进行调整，可实现水平±180°旋转，俯仰-50°～+90°调角，垂直900mm升降距离，所有功能全部实现液压控制，稳钻调整快速灵活。

为了不断优化钻孔施工功效，也要不断提高钻机司机的操作水平，钻孔施工过程中，要密切注意打钻过程中钻机操作台上压力表读数变化情况，当压力表读数发生急剧变化，或者出现排粉量急剧减少，钻进困难，出现钻孔出风、排粉不畅时，必须将钻杆退出两根以上，然后送风查看排粉情况，应充分排粉，如果排粉仍不正常，需继续退、卸钻杆，严禁在不排粉的情况下钻进，防止孔

五、效果分析

在丁6-32050机巷本煤层钻孔施工期间，从原来施工一个80m的钻孔需要约8个小时，到现在，施工一个同样深度的钻孔仅需要4个小时，大大缩短了施工时间，提高了功效，特别是皮带机头及皮带机头以里30m处，由于施工单位需要安设皮带机头，就需要我队先施工此处瓦斯抽放钻孔，提前预抽，而其它钻机无法施工，所以我队就利用新型履带式液压钻机体积小、移动方便、施工高效的特点，采用此钻机3天时间将该处瓦斯抽放钻孔施工完毕，为生产提供有利条件。

采用新型钻进技术后，钻孔全部采用“两堵一注”带压封孔并联网抽放，单孔瓦斯浓度由原来的10%～40%变为25%～55%，抽放系统浓度由原来的平均21%变为39%，系统流量由原来的44m?/min提高到110 m?/min，抽放效果大幅提高，有效的预抽了煤层中的瓦斯，保证了高突工作面的安全生产。

六、结束语

通过对我矿打钻施工工作面丁6-32050机巷的现场条件、煤层情况的资料收集研究，不断改进钻机性能，使钻机更符合我矿软煤层瓦斯抽放钻孔的施工，并不断优化施工工艺，提高操作技能，实现了软煤层深孔钻孔的高效施工，钻孔成型好，质量高，抽放效果明显，符合抽放規范要求，又能够解决采面煤层中瓦斯制约生产的目的，达到防瓦斯、防突效果，不但提高了原煤产量，更重要的是确保了矿井的长治久安。现已在我矿丁6-32050机巷工作面得到很好的应用，下一步准备在其它施工本煤层瓦斯抽放钻孔的工作面推广使用，对提高矿井产能意义重大，具有很大的推广应用价值。

参考文献

[1]《煤矿安全规程》北京：中国法制出版社.2016.

[2]姬光喜.矿井瓦斯抽采[M].徐州：中国矿业大学出版社.2011.

[3]梁爱堂《矿井防止煤与瓦斯突出实用措施》endprint