水力冲孔钻孔在不同瓦斯赋存区域的优化与实施

靳亚兵 王振兴

（平煤股份勘探工程处，河南 平顶山 467000）

自2010年水力冲孔技术在八矿投入试验以来，已初步达到了预期试验目的，各项工作开展正常有序，水力冲孔技术已纳入正规生产作业循环，在提高瓦斯抽放和局部泄压方面发挥了积极的作用。然而，水力冲孔是一项新兴的技术，针对八矿突出煤层松软和透气性低的特点，如何达到最佳的冲孔效果，事半功倍的将工作进一步开展下去，还有很多诸如单孔岀煤量，冲孔钻孔布置方式、控制范围等问题需要确定。尤其是煤层瓦斯具有条带分布的规律，这就要求我们针对不同条件下的瓦斯赋存状态，采取不同的冲孔方案，已达到事半功倍的效果。为此，八矿打钻工区联合八矿防突区就水力冲孔技术的进一步优化改进，结合现场制定针对性方案，逐步实现冲孔方案的科学化、合理化、最优化。以科学试验为依据，确定水力冲孔影响半径和单孔最佳冲出煤量；制定具有针对性较强的不同瓦斯赋存条件下的冲孔钻孔。

一、解决的关键问题和创新点：

（一）采用压降法对目的煤层进行现场试验，指导现场

通过现场施工试验、观察钻孔，经过抽采观察压力表衰减变化情况，确定冲孔影响半径；经过多次冲出不同的煤量后，对观察钻孔压力造成的影响程度，确定单孔最佳冲出煤量，为冲孔钻孔的优化提供依据。

（二）开发一套针对不同瓦斯赋存条件下的冲孔钻孔布置方案，由于水力冲孔技术是新兴的技术范畴，多数矿井都在持尝试、甚至持观望态度，八矿近年来一直在采用并加以完善优化，不久的将来势必推动平煤集团突出矿井的使用，最终形成完整、全面的瓦斯治理模式，必将对整个集团公司的瓦斯防治起到共同指导的作用。

（三）八矿煤层地质条件与平煤集团东五矿地质条件基本吻合，而平煤地质条件与众多矿区矿井开条件异曲同工，项目的实施成功，势必对平煤乃至全国煤炭企业产生巨大影响，为煤矿企业找到一条开创性的瓦斯治理渠道做出巨大贡献。具不完全统计，八矿采用水力冲孔技术后，每年产生的经济效益将达到近千万元，同时在安全生产、矿区稳定和绿色能源开发等方面都将产生巨大的社会效益。

二、推广应用情况：

（一）试验钻孔布置要求

试验位置：低抽巷抽10点前30m位置（142-4抽采孔位置）巷道上帮开孔，如图3和图4所示，试验长度共20m。要求在测试段附近20m范围之内不允许向巷道上帮施工钻孔。

钻孔垂直于巷道帮布置，如图3和图4所示，每个钻孔轨迹都相互平行，禁止施工“扇形”钻孔组；

测试孔孔径为75mm，割缝钻孔按照常规割缝钻孔尺寸施工；

测试孔岩石段长度不少于20m，要求每个测试孔施工完毕之后尽快采用水泥砂浆封闭全部岩石段钻孔，并连接煤气表测试。

（二）测试过程工艺

1.依次施工完成所有测试孔，并在每个测试孔施工完成之后尽快封闭钻孔全部岩石段，并先连接煤气表测瓦斯流量一天读数后换瓦斯压力表测试瓦斯压力；要求记录钻孔开孔时间、见煤长度和时间、见顶板时间、封孔时间、连接煤气表时间、更换压力表时间。

2.在所有测试孔施工完毕、瓦斯压力稳定之后，施工割缝钻孔，钻孔施工完毕后在不割缝的条件下连接管路抽采瓦斯，观测周围钻孔瓦斯压力变化，直至瓦斯压力稳定，观测周期一般1～2个星期；

3.在割缝钻孔内套孔再次施工钻孔，并在孔内煤孔段均匀实施水力割缝，控制水压（低于10MPa），割缝出煤量1～2吨时，停止割缝，并退出钻杆，再次封闭钻孔实施瓦斯抽采，观测各个测试孔瓦斯压力变化规律，直至瓦斯压力稳定；

4.再次施工水力割缝钻孔并实施水力割缝，再次出煤1～2吨时停止割缝，并退出钻杆，封孔抽采瓦斯，观测各个测试孔瓦斯压力变化规律，直至瓦斯压力稳定；

5.重复上述的过程3～4，分别观测测试孔瓦斯压力变化规律，并在最后一次割缝瓦斯压力稳定后换煤气表测一天流量记录读数。

三、通过上述测试研究钻孔不同出煤量条件下的水力割缝钻孔有效影响半径。

由于水力冲孔影响半径确定后，对水力冲孔钻孔布置进行了科学、合理的优化，对单孔最佳冲出煤量进行了确定。优化后的钻孔布置和单孔岀煤量更具科学性，瓦斯治理效果更加明显，使得预抽达标时间提前实现。每个单元的区域校检基本一次通过，省却了重新加密施工钻孔的工作。同时因为钻孔布置的优化，现场对冲孔劳动组织也进行调整，原来每班次只能冲孔一个，现在可以每班次冲孔两个，提高劳动效率2倍。相应的瓦斯治理速度也提高了2倍，使得被掩护巷道提前一半时间实现预抽达标。

由于水力冲孔技术是新兴的技术范畴，多数矿井都在持尝试、甚至持观望态度，八矿近年来一直在采用并加以完善优化，不久的将来势必推动平煤集团突出矿井竞相效仿，最终形成完整、全面的瓦斯治理模式，必将对整个集团公司的瓦斯防治起到共同指导的作用。

八矿煤层地质条件与平煤集团东五矿地质条件基本吻合，而平煤地质条件与众多矿区矿井开条件异曲同工，项目的实施成功，势必对平煤乃至全国煤炭企业产生巨大影响，为煤矿企业找到一条开创性的瓦斯治理渠道做出巨大贡献。

具不完全统计，八矿采用水力冲孔技术后，每年产生的经济效益将达到近千万元，同时在安全生产、矿区稳定和绿色能源开发等方面都将产生巨大的社会效益。

总结：

通过现场施工试验、观察钻孔，经过抽采观察压力表衰减变化情况，确定冲孔影响半径；经过多次冲出不同的煤量后，对观察钻孔压力造成的影响程度，确定单孔最佳冲出煤量，为冲孔钻孔的优化提供依据；以科学试验为依据，针对瓦斯条带分布的特点，制定相应的冲孔布孔方案，增强瓦斯治理的针对性，在提高瓦斯治理效果、减少作业人员劳动强度和提高劳动效率等方面发挥积极作用。同时，优化后的冲孔钻孔布置方案具有规范性和模式化等特点。