張蒙遠(yuǎn)

中煤新集地勘公司 安徽淮南 232001

順層預(yù)抽本煤層瓦斯鉆孔是防治煤與瓦斯突出和瓦斯超限的一種有效措施，該方法不僅可以提高鉆孔的抽放量和抽放效率，而且可以降低抽放成本，但在順層預(yù)抽煤層中，由于孔內(nèi)供風(fēng)壓力小，孔內(nèi)煤粉無法及時(shí)排除，導(dǎo)致鉆孔成孔困難及成孔深度較淺，工作面內(nèi)容易出現(xiàn)瓦斯治理空白區(qū)，嚴(yán)重影響了工作面的瓦斯治理效果。目前煤礦井下順層預(yù)抽鉆孔的鉆進(jìn)方法主要為靜水排渣和壓風(fēng)排渣。靜水排渣鉆進(jìn)容易誘發(fā)突出煤層鉆孔噴孔或煤與瓦斯突出，應(yīng)用范圍受到限制；壓風(fēng)排渣雖可大大降低鉆孔煤與瓦斯突出發(fā)生的概率，但目前煤礦系統(tǒng)壓風(fēng)弱，供風(fēng)壓力較低（0.4Mpa 左右），鉆孔深度超過110m 之后煤粉和巖粉排除能力有限，導(dǎo)致鉆桿與煤粉反復(fù)摩擦使孔內(nèi)溫度過高，容易發(fā)生一氧化碳超限事故[1]。

1 試驗(yàn)方案設(shè)備及工作原理

1.1 試驗(yàn)方案

依據(jù)171306 工作面鉆孔施工設(shè)計(jì)、施工條件及地質(zhì)條件，實(shí)驗(yàn)采用了ZDY4300LF（A）全液壓鉆機(jī)、MLGF-16/8 礦用防爆螺桿壓縮機(jī)，使用三棱螺旋鉆桿鉆進(jìn)工藝進(jìn)行施工，采用“兩堵多注”的封孔工藝。

1.2 鉆進(jìn)原理

利用空氣壓縮機(jī)鉆進(jìn)是將礦井壓風(fēng)系統(tǒng)或移動(dòng)壓風(fēng)泵的壓縮空氣，經(jīng)過鉆孔內(nèi)孔、鉆頭進(jìn)入鉆孔孔底，在孔內(nèi)形成高速風(fēng)流，鉆屑懸浮在風(fēng)流中被吹出，從而實(shí)現(xiàn)排渣和鉆頭的冷卻，該鉆進(jìn)方法的特點(diǎn)是對孔壁的沖擊力小，不易破壞孔壁產(chǎn)生垮孔，能夠保持孔內(nèi)暢通，進(jìn)而提高孔內(nèi)抽采管的下置深度，不會堵塞煤層中瓦斯的釋放通道，有利于煤的瓦斯解析和運(yùn)移，使瓦斯能夠自由快速的釋放，而且釋放的瓦斯和壓風(fēng)混合，孔內(nèi)始終只有氣、固兩相移動(dòng)，發(fā)生垮孔、埋鉆等事故的概率大大降低，從而進(jìn)一步提高鉆進(jìn)效率。

2 現(xiàn)場試驗(yàn)

2.1 施工地點(diǎn)概況

171306 工作面為中煤新集劉莊煤礦1713 采區(qū)第六個(gè)掘進(jìn)工作面，該工作面分外段和里段兩部分。171306 外工作面南至軌道順槽外段，西至軌道順槽里段，北至膠帶順槽外段，東至外工作面設(shè)計(jì)停采線。

13-1 煤層：黑色，塊狀為主，片狀次之，少量粉末狀。弱玻璃光澤，成份以暗煤為主，亮煤次之，夾有鏡煤條帶，為半暗半亮型煤，內(nèi)生裂隙發(fā)育，條帶結(jié)構(gòu)明顯，玻璃光澤，屬半亮型煤，局部煤層底部灰分較大；根據(jù)附近實(shí)測及鉆孔分析，13-1 煤在該工作面內(nèi)的平均厚度約為5.67m，煤層f 值約為0.78[2]。

2.2 現(xiàn)場試驗(yàn)

現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)共施工完6 個(gè)實(shí)驗(yàn)鉆孔（詳細(xì)參數(shù)統(tǒng)計(jì)見下表1），正常鉆進(jìn)情況下，0-110 米平均鉆進(jìn)效率2 分鐘/2 米，旋轉(zhuǎn)壓力為2-5MPa，風(fēng)壓為1Mpa；110-170 米平均鉆進(jìn)效率3 分鐘/2 米，旋轉(zhuǎn)壓力為5-8MPa，風(fēng)壓為1Mpa；170-200 米以上平均鉆進(jìn)效率4 分鐘/2 米，旋轉(zhuǎn)壓力為8-10MPa，風(fēng)壓為0.95Mpa。

171306 膠帶順槽采用普通鉆進(jìn)技術(shù)共完成206 個(gè)鉆孔，鉆孔成孔深度平均約170m，成孔率平均約95%，篩管下置率平均約52%，見煤率平均85%，單班鉆進(jìn)效率平均約96m，平均抽采濃度11%[3]。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

本次試驗(yàn)共施工完成6 個(gè)鉆孔，與普通鉆進(jìn)相比較，試驗(yàn)鉆孔在鉆孔深度、成孔率、篩管下置率、見煤率、鉆進(jìn)效率及鉆孔抽采濃度等方面均提高很多。

3 存在問題及建議

（1）鉆孔施工中風(fēng)壓為0.6-1.0Mpa，孔徑φ94mm，排除的煤粉多、粉塵大，孔口除塵噴霧及氣水分離裝置要確保正常使用，同時(shí)還需進(jìn)一步研究使用便捷、有效的除塵技術(shù)方法。

（2）現(xiàn)場空壓機(jī)使用期間需安設(shè)專人負(fù)責(zé)看管和維護(hù)，并且熟悉了解空壓機(jī)的各種性能，能夠根據(jù)現(xiàn)場施工條件及時(shí)調(diào)整供風(fēng)壓力。

4 結(jié)語

空氣壓縮機(jī)在順層預(yù)抽中深鉆孔中的應(yīng)用對煤層瓦斯抽采和防治瓦斯突出具有重要意義，能夠極大提高鉆孔深度、封孔管下置深度及施工效率，并能有效降低瓦斯噴孔、一氧化碳超限、埋鉆、抱鉆等孔內(nèi)事故的發(fā)生，消除了超寬工作面瓦斯治理的盲區(qū)，降低鉆孔偏斜度，提高鉆孔見煤率，增強(qiáng)鉆孔抽采濃度，保障煤礦的安全高效生產(chǎn)。

表1 171306 膠帶順槽外段巷幫A 組（順層）鉆孔詳細(xì)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表