吳鑫 陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號煤礦

一、625工作面概況

根據(jù)《625綜采工作面回采地質(zhì)說明書》、625綜采工作面煤層頂?shù)装寰C合柱狀圖及實(shí)際施工鉆孔情況，625綜采工作面所采煤層為2號煤層，屬于較穩(wěn)定煤層。煤層厚度2.1-2.6m，平均2.4m，開采深度301-457m。煤層屬低中灰，中高揮發(fā)分、特低-低硫，中-高磷，特高-高發(fā)熱量的弱粘煤。煤系地層為中下侏羅紀(jì)延安組，煤層呈單一傾向，煤層傾角1-5°。根據(jù)巷道實(shí)際揭露情況及三維地震勘探成果，回采過程中，距停采線290～430m范圍為向斜軸部。625工作面上覆地表為低林山區(qū)，溝壑縱橫?；夭珊罂赡軐?dǎo)致地表局部出現(xiàn)裂縫。

二、鉆機(jī)介紹及鉆進(jìn)原理

長距離大孔徑高位裂隙鉆孔抽采瓦斯是瓦斯治理的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。但要想達(dá)到理想的瓦斯治理效果，須有一套合適的瓦斯抽采設(shè)備。

（一）鉆機(jī)具介紹

黃陵礦業(yè)一號煤礦所使用的鉆機(jī)為ZDY12000LD型履帶式液壓定向鉆機(jī)，該鉆機(jī)具有扭矩大、操作簡單、性能先進(jìn)、搬移方便、安全等優(yōu)點(diǎn)，主要用于煤礦井下探查孔、區(qū)域預(yù)抽鉆孔、高位裂隙鉆孔、本煤層預(yù)抽鉆孔、煤層注水孔等。

（二）工作原理

ZDY12000LD型定向鉆機(jī)采用泥漿脈沖深孔測量定向鉆進(jìn)技術(shù)，已成為一項(xiàng)很成熟的鉆機(jī)技術(shù)，該鉆機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵部位在于螺桿馬達(dá)、驅(qū)動短接、測量短接和脈沖發(fā)生器裝置。

使用配套的泥漿泵（BLY390/12型）給鉆機(jī)供水壓力為4-8MPa，通過高韌性鉆桿送至螺桿馬達(dá)，螺桿馬達(dá)內(nèi)的轉(zhuǎn)子在水壓的輸送中進(jìn)行順時針旋轉(zhuǎn)，螺桿馬達(dá)的前端軸承帶動鉆頭轉(zhuǎn)動，從而起到破煤、破巖的作用，在鉆進(jìn)過程中，鉆桿不進(jìn)行轉(zhuǎn)動，只進(jìn)行輸送以及信號傳輸，從而有效的降低了鉆桿的負(fù)載和磨損，螺桿馬達(dá)的接頭處是一處特殊的部件，接頭帶有1.25°的角度，對鉆孔可以進(jìn)行造斜功能，鉆孔的軌跡不再是直線軌跡，而成為一條偏向螺桿馬達(dá)接頭的三維曲線。使用（1.25°，這個角度指的是鉆桿每鉆進(jìn)3m造斜的最小值）的彎頭可以改變鉆孔彎曲率半徑（改變造斜的快慢程度），并且在鉆孔軌跡的最低點(diǎn)或最高點(diǎn)還可以作為分支鉆孔開孔的鉆進(jìn)。

ZDY12000LD型定向鉆機(jī)，扭矩大，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)寬，適合巖巷施工條件，使用Φ89mm高韌性鉆桿，以提高其承受更大扭矩的能力。鉆孔最大長度約為450m?？讖溅?20mm，擴(kuò)孔孔徑為Φ153mm。

三、長距離大孔徑高位裂隙鉆孔的布置

（一）技術(shù)原理

高位鉆孔瓦斯抽放又稱頂板高位裂隙抽放?；夭晒ぷ髅嬷車膲毫?，在垂直方向上形成冒落帶和下沉帶，在水平方向上形成煤壁支撐影響區(qū)及重新壓實(shí)區(qū)。根據(jù)采空區(qū)頂板巖層移動“三帶”理論和采空區(qū)內(nèi)瓦斯運(yùn)移規(guī)律，在“O”形圈周邊是裂隙區(qū)域，該區(qū)域則是瓦斯抽采的通道。“O”形圈是采空區(qū)四周離層裂隙發(fā)育區(qū)域的形象描述。由于“O”形圈的存在，為采空區(qū)以及上覆巖層裂隙帶的瓦斯流動和貯存提供了通道和空間，是采空區(qū)瓦斯聚集的地方。高位鉆孔的抽放負(fù)壓，加速了裂隙帶內(nèi)瓦斯的移動，從而高位鉆孔能夠抽出裂隙內(nèi)高濃度瓦斯。

表1 北二東翼綜采工作面回采期間高位裂隙瓦斯抽采情況

（二）鉆孔設(shè)計

從表1中可以看出北二東翼綜采工作面回采時高位裂隙瓦斯抽采量為28.1m3/min左右，依此作為625綜采工作面高位裂隙應(yīng)抽瓦斯量，根據(jù)623綜采工作面高位裂隙抽采濃度平均為18%。按照下式可以計算出625綜采工作面高位裂隙抽采流量。根據(jù)一號煤礦北二盤區(qū)工作面高位鉆孔施工及瓦斯抽采經(jīng)驗(yàn)，可以推斷出裂隙層位在30m左右。

（三）鉆孔施工軌跡

結(jié)果表明，工作面回采期間，由于煤層厚度2.2m左右，通過大孔徑長鉆孔抽采鉆孔的應(yīng)用，抽采效果比較明顯，單孔瓦斯?jié)舛茸罡哌_(dá)88%，單孔瓦斯混合量在8.4 ～12.6m3/min之間，鉆場內(nèi)的8個鉆孔混合流量為120.5m3/min，平均瓦斯?jié)舛葹?8.5%，抽采瓦斯量為18.55m3/min.占工作面瓦斯絕對涌出量的46.24%。鉆場內(nèi)的2～7號鉆孔處于煤層頂板以上24m～36m，抽采濃度和流量效果較好，而1號鉆孔位置較高，雖然有高濃度，但高位裂隙發(fā)育不好，抽采流量不大，而8號鉆孔位置較低，瓦斯?jié)舛扔懈邼舛?，但是持續(xù)抽采周期較短。為保證最佳抽采效果，鉆孔終孔點(diǎn)的范圍為距煤層頂面往上24m～36m 處。

四、結(jié)語

長距離大孔徑高位裂隙鉆孔替代普通個哦為裂隙鉆孔時煤礦瓦斯治理的必然趨勢，通過8個鉆孔的施工可以替代普通高位10個鉆場，為今后上隅角瓦斯治理積累了大量經(jīng)驗(yàn)。后期須解決好地質(zhì)條件復(fù)雜的鉆孔施工軌跡，及掉鉆塌孔等現(xiàn)象，并減少隨鉆測量系統(tǒng)的誤差。