高瓦斯矿井厚煤层综放工作面.doc

高瓦斯厚煤层综放工作面 长钻孔大孔径瓦斯预抽技术研究实践 白永筱 方亚杰 霍小泉 摘要：高瓦斯矿井瓦斯治理是保证矿井安全生产的重要环节，下石节煤矿在216工作面通过实验、分析、论证采用了大孔径、长钻孔预抽技术，经过实践与应用，效果显著，保证了工作面的正常安全生产。 关键词：综放面 预抽技术 应用与实践 一、矿井概况 下石节煤矿位于铜川市北部，井田走向长4.0km，倾斜3.3km，面积约13.46km2。采用平峒—斜井综合，主采侏罗纪42煤层，4煤层单斜构造，煤层稳定，较坚硬，煤层倾角5°24°，平均厚度1012米，属特厚易自燃煤层，发火期一般为36个月，最短28天，煤尘爆炸指数44.37%。 2008年瓦斯鉴定为：绝对瓦斯涌出量45.05m3/min，相对涌出量14.10m3/T.d属于高瓦斯矿井。表1 216综放准备面42煤层瓦斯含量测定结果 测点 测定地点 工业分析（%） 瓦斯含量（m3/t.r） 瓦斯含量（m3/t） Mad(%) Ad(%) Vdaf(%) 1 216工作面施工斜巷 2.81 14.15 34.32 7.21 5.99 2 216运输巷 1.94 13.67 33.68 8.24 6.95 下石节煤矿对目前开采和延伸水平4-2号煤层抽放难易程度指标进行测定并计算，其透气性系数和钻孔瓦斯流量衰系数平均为0.5742 m2/MPa2·d和0.2363 d-1。从煤层的透气性系数来看，4-2煤层属于可以抽放煤层。在地点延长抽放时间和增大钻孔孔径的条件下，完全可以提高抽放效果。表2 开采层预抽瓦斯难易程度分类表 抽放难易程度 钻孔瓦斯流量衰减系数(d-1) 煤层透气性系数（m2/MPa2.d） 容易抽放 0.003 10 可以抽放 0.003-0.05 10-0.1 较难抽放 0.05 0.1 二、钻孔施工位置 216工作面回风绕道口长钻孔大孔径，钻场规格：6.5×3×3米。 施工时间： 2007年2月3日2007年2月28日 三、施工参数 孔号 倾角（°） 方位角（°） 终孔孔径（mm） 深度（m） 1 9.8 19 194 800 2 9.5 23 194 800 3 11.0 70 194 800 四、施工工艺 本煤层预抽长钻孔（800m）的施工情况 本煤层预抽长钻孔（800m）由下石节煤矿抽放队负责施工，煤炭科学研究总院西安分院根据钻进需要改进机具，并现场指导完成钻孔的施工，所用钻机为煤炭科学研究总院西安分院研制的低转速、大扭矩MK-7型全液压坑道钻机。本次施工钻进方法采用三次成孔工艺，先用φ113内凹式钻头完成主孔钻进，再采用φ113/153、φ153/194扩孔钻头分两次扩孔至孔底。钻杆采用φ89摩擦焊接型钻杆，接头采用局部增加壁厚内加厚方式，管体内径为φ71mm，两端接头的内径为φ54mm，增加了钻杆易损部位的强度又不浪费材料，解决了大能力钻机的钻杆配套问题。施工工艺流程如图1所示。 图1 钻孔施工工艺流程 本煤层预抽长钻孔（800m）施工分三个阶段进行。第一阶段施工个钻孔，由于地质构造原因，钻孔最深进尺仅680m；第二阶段施工个钻孔，超过800m钻孔一个，其钻孔深度达806m； 钻孔施工从2007年2月3日至2月28日历时25天，共计钻孔3个，其中3#钻孔孔深达到806m。钻孔成孔具体参数如表3所示。 表3第二阶段钻孔实际成孔参数表 孔号 施工日期 倾角（°） 方位角（°） 终孔孔径（mm） 深度（m） 12.3-2.10 9.8 19 193 680 2 2.11-2.17 9.5 23 193 706 3 2.18-2.28 11.0 70 193 806 钻孔间距1.5米，开口高度距巷道底板1.5米。钻孔方向工作面方向。 五、封孔方式 采用聚氨酯化学材料与水泥砂浆相结合封孔。封孔管为φ150mm长度10米的铁管，孔口采用水泥砂浆封严堵实。 六、抽放方式 采用6寸混合器和软管连接于SK-85泵进行抽放自2007年2月20连孔抽放开始，起初采用2BEC72泵抽放，瓦斯单孔浓度在15%左右，随之改用SK85泵抽放，浓度开始慢慢上升，单孔浓度最高可达80%，流量加大，三孔综合浓度30%左右，持续时间较长，直至216工作面回采结束，瓦斯抽放效果一直很好2008年7月25回收这三个钻，共抽放纯瓦斯421万，平均抽率36.8%。216绕道单孔浓度1050%。负压200～280 mmH2O，混合流量50～75m3/min。钻孔 钻孔初始瓦斯 流量(l/min) 百米煤孔瓦斯流量（m3/min·hm） 衰减系数 （d-1） 透气性系数（m2/MPa2·d） 煤层 1 26.222 0.16389 0.2571 0.6415 4-2 2