四棵树煤矿八号井B51205综放工作面瓦斯抽采设计研究

罗尊权

摘要：乌苏四棵树煤矿八号井位于乌苏市西南42km处白杨沟镇，于2007年9月竣工投产，核定生产能力为1.2Mt/a。B5煤层全区可采，是矿井主采煤层，B6煤层局部可采。根据工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min的实际情况，为了保证工作面后续回采正常、安全生产，回采期间工作面瓦斯涌出符合要求，编制《八号井B51205综放工作面瓦斯抽采设计》以指导B51205工作面瓦斯抽采工作。

关键词：综放工作面;高瓦斯矿井;瓦斯抽采量;高位钻孔

工作面概述

B51205综放工作面位于二采区轨道上山东侧，南邻B51204综放工作面，地面对应位置在南肖尔布拉克村以北，地表无建筑、水体等，采动范围内无老窑[1]。

根据B51205轨道、运输顺槽煤层柱状图，该工作面回采区域煤层平均厚度9.4m，煤层结构较简单，倾角9°—18°，平均倾角12°，工作面运输顺槽标高+1194—+1210m;工作面轨道顺槽标高+1228—+1238m;工作面垂高28—34m;煤层埋藏深度62—230m;B51205工作面運输顺槽走向长度946.6m，沿B5煤层底板布置，用于进风和煤炭运输，巷道为矩形断面，巷道宽5.2m，高3.8m;断面19.76m2。

B51205工作面轨道顺槽走向长度967.6m，沿B5煤层底板布置，用于回风和设备运送;巷道为矩形断面，巷道宽4.2m，高3.2m;断面13.44m2，该工作面倾斜长度为（中对中）145m。

1矿井瓦斯情况

1.1矿井相对瓦斯涌出量为4.87m3/t，相对二氧化碳涌出量为0.86m3/t，绝对瓦斯涌出量为15.31m3/min，绝对二氧化碳涌出量为2.71m3/min，其中采煤工作面最大绝对瓦斯涌出量为12.81m3/min，掘进面最大绝对瓦斯涌出量为0.83m3/min，为高瓦斯矿井[2]。见表1。

2高位钻孔抽采瓦斯方法

（1）高位钻孔施工选用型号：ZYWL-4000型履带式钻孔机，钻孔直径113mm，行走速度18（m/min），爬坡能力20°，钻孔倾角-5°-+25°，钻机外型尺寸（mm）：2840*1300*2070（长*宽*高），其钻探深度可达400m，钻孔最大扩孔直径可达133mm，钻头直径113mm;钻杆直径Ф73㎜;钻杆长1500㎜。

（2）定向高位长钻孔施工选用型号：ZYWL-6000DS型分体式定向钻机，最大钻进深度>1000m，开孔直径96/133/153mm，终孔直径96mm，通缆钻杆φ73×3000mm，胎体式PDC钻头φ96mm，额定输出转速50～200r/min，额定输出转矩6000～1400N.m，制动转矩

2000N.m，推进/起拔力160/160kN，给进行程1000mm，正常给进速度0～1.5m/min，行走速度22m/min，爬坡能力20°，最大供水压力10MPa，供水流量0～280L/min，电动机功率：75Kw（主车）55Kw（副车），重量9900kg，主车外形尺寸mm：3700×1450×2100（长×宽×高），副车外形尺寸mm：2140×1150×1450（长×宽×高），ZSZ1500随钻测量装置：方位角0～360°（±1.0°），工具面向角0～360°（±1.0°），倾角-90～+90°（±0.1°），孔底马达：规格Φ73mm（岩孔/煤孔），弯头弯度1.25°。

2.2.3封孔

封孔材料：直径90mm煤矿井下用聚乙烯PE管、聚氨酯、大布。套管工艺：每个钻孔施工完毕后，利用压风管吹净孔内煤渣，从孔口向里下两节外径为90mm煤矿井下用聚乙烯管，每节套管长度6m，下套管12m。封孔方法：钻孔套管下完毕后，采用聚氨酯、大布进行封孔，根据围岩松动圈情况，封孔长度为6m。在管前端1米处固定一块大布（长2.6m×宽0.3m），

（1）封孔完成后，利用直径90mm的钢丝骨架胶管与高位钻孔支管收集器上对应的支管连接，完成单孔集结工作，每个层位钻孔连接到一个支管收集器上。如图1

然后将已搅拌均匀的聚氨酯溶液倒在大布上，边倒药液边向封孔管上卷缠大布，并把卷缠好药液的封孔管迅速插入钻孔，等待大约5分钟待聚氨酯膨胀固结后，PE管外露长0.3米，用于连接直径90mm的钢丝骨架胶管，以上工作完成后，封堵管口，以防止钻孔有害气体溢出。

3高位抽采附属装置

阀门：在瓦斯抽采管路（支管和干管）上和钻孔管连接处，均需安设控制阀门（即在Ф159mm支管收集器和Ф355mm干管收集器上每个Ф89mm出口），主要用于调节与控制各个独立抽采瓦斯地点的抽采负压及抽采量，同时维修和更换瓦斯管时可关闭阀门切断回路。气体取样孔：其收集器支管上设置测气孔，在安装管路之前预先焊接留置，平时用螺杆或用细胶管套紧捆绑堵严，以防漏气;设置测气孔以便经常观测抽采管内的浓度，亦可作为取气孔，取出的气体可用于进行气体成份分析。放水器：在收集器支管上安装自动负压放水器或手动放水器，抽采过程中实现管路积水有效排放[4]。

4高位钻孔施工

钻孔施工完毕后，抽采队立即组织人员完成下套管及封孔工作;完成收集器及钢丝骨架软管的安装等工作。抽采钻孔必须实行挂牌管理，由通防科安排人员标明钻场编号、孔号、钻孔施工参数。地测科技术人员做好每个钻孔的实际施工长度记录，通防科技术人员做好每个钻孔的实际封孔长度记录。建立健全瓦斯抽采钻孔施工档案，记录钻孔编号、仰角、打钻实际长度。抽采期间，通防队安排人员每班认真观测，通防科负责收集气体分析，评价抽采效果[5]。

5高位钻孔施工管理

钻孔施工完毕后，抽采队立即组织人员完成下套管及封孔工作;完成收集器及钢丝骨架软管的安装等工作。抽采钻孔必须实行挂牌管理，由通防科安排人员标明钻场编号、孔号、钻孔施工参数。地测科技术人员做好每个钻孔的实际施工长度记录，通防科技术人员做好每个钻孔的实际封孔长度记录。建立健全瓦斯抽采钻孔施工档案，记录钻孔编号、仰角、打钻实际长度。抽采期间，通防队安排人员每班认真观测，通防科负责收集气体分析，评价抽采效果[5]。

6结语

根据B51204工作面采空区瓦斯抽采实际情况，B51205工作面隅角埋管抽采浓度5%左右、高位钻孔抽采浓度30%左右、地面瓦斯抽采泵房抽采浓度9%左右，矿井在抽采过程中应根据工作面的实际情况，加强瓦斯抽采管理，调整瓦斯抽采工艺各参数，提高瓦斯抽采效果。

参考文献

[1]戴丽君.高瓦斯矿井千米定向钻孔瓦斯抽采技术[J].煤矿现代化，2021，30（04）：116-118+122.

[2]高志松，张孝广.矿井通风阻力的统计与分析[J].煤，2021，30（06）：100-102.

[3]郎帅帅.高突矿井瓦斯抽采能力的评价方法及应用[J].机械管理开发，2021，36（06）：77-81.

[4]郭新红，任仲久.多煤层条件下高位钻孔瓦斯抽采层位优选研究[J].煤矿安全，2021，52（06）：194-198.

[5]孙世锋，刘飞.基于三带高度测定的定向长钻孔瓦斯抽采技术[J].山东煤炭科技，2021，39（05）：93-95.

作者简介：罗遵权，1972.1--，男，汉，四川隆昌人，2001.7毕业于新疆煤炭专科学校采矿工程专业，大学专科学历，采矿中级工程师，职称;现在乌苏四棵树煤炭有限责任公司从事煤矿安全生产技术工作。工作单位：新疆乌苏四棵树煤炭有限责任公司。从事工作/研究方向：煤矿安全生产技术及应急救援管理。单位邮编：833019。