能源与交通经济 ｈｔｔＤ：ｌＩ、 ｛ ｅｍｓ８６ ｔｏｍ 提高底板岩巷穿层钻孔瓦斯抽放效果的技术措施及应用效果 华帅韩云刚代琦（河南煤业化工集团永煤集团鑫龙公司龙山煤矿河南安阳４５５１３３） 摘要：为了提高煤与瓦斯突出矿井区域治理效果，通过对底板抽放巷穿层钻孔布孔、封孔、连孔工艺分析研究，提出了采 用大直径钻孔、布袋－冯安特一聚氯乙烯管封孔技术和集气箱连孔技术后，抽放效果明显提高。应用结果表明：增大钻孔直径可以 有效提高瓦斯抽放量；封孔工艺的改进创新，可以提高钻孔密封性，新钻孔抽放浓度均在８０％以上，甚至高达１００％，并且持续 时间较长；集气箱的研制使用，消灭了抽放钻场和管路积水、连接管接口漏气现象，保证了抽放系统的稳定；多种方法的成功运 用，确保了矿井安全生产。 关键词：突出矿井；底板抽放巷；穿层钻孔；封孔工艺；集气箱 １．矿井概况 ３．提高瓦斯抽放效果的技术措施 Ａ．实施大直径钻孔从源头上提高瓦斯抽放量 龙山煤矿位于河南省安阳县水冶镇南约６ｋｍ处，东距安阳市 ２７ｋｍ，南距鹤壁市３５ｋｉｎ。１９６９年建井，１９７８年投产，设计生产 遵循：五大一深抽放模式、大钻孔原则，开孔孔径不得低于 能力５００ｋｔ／年。井田东起Ｆ１６５断层，西至Ｆ３０１、Ｆ３０３两断层， ７５ｍｍ，孔间距、排间距均为０．３ｍ，做到横成排纵成列，以便封 南以煤层露头和老窑开采为界，北部以煤层底板等高线为界。井 孔后规范连接。实践证明：增大钻孔直径可以有效提高瓦斯抽放 田走向长３．６８ｋｍ，倾斜长２．６５ｋｍ，井田面积５．１３８７ｋｍ 。龙山煤 量，过去施工的穿层孔直径只有７５ｍｍ，孔径较小，瓦斯抽放效 矿为煤与瓦斯突出矿井，属于单一煤层开采。由于受地质条件及 果不太乐观，通过提高钻孔直径，单孔浓度达到了８０％以上，取 瓦斯因素制约，自投产以来从未达产。主采煤层二１煤层，煤层 得了很好的抽放效果。 Ｂ．封孔工艺改进创新 平均厚度为４～６ｍ，倾角为７￣２８。；煤层为三类不易自燃煤层，煤 众所周知，钻孔封孔是瓦斯抽放工作中最为关键的环节，也 尘爆炸性指数为９．０４％，无煤尘爆炸性。龙山煤矿为突出矿井，矿 井绝对瓦斯涌出量为１７．６ｍ ／ｍｉｎ，相对涌出量为２１．０６ｍ ／ｔ：煤层 是直接影响抽放效果的环节。龙山煤矿以往采用的编织袋缠ＰＶＣ 的透气性系数为２．９２～８．３６ｍ ／ＭＰａ￣・ｄ，煤层的瓦斯压力为 管注聚氨酯封孔方法效果很不理想，而且封孔长度仅６ｍ，钻孔抽 ０．６７～１．８９ＭＰａ。矿井总风置为５９６６ｍ ／ｍｉｎ。龙山煤矿地面瓦斯抽 放浓度就不高，大部分在浓度４５％以下，抽放一段时间后，浓度 采系统已于２００６年１２月建成。地面抽放站装备瓦斯抽放泵３台， 很快就衰减到２０％以下，极大程度阻碍了瓦斯抽放工作的开展。 ２台２ＢＥＣ．４２型抽放泵，最大抽放能力１２０ｍ ／ｍｉｎ，１台 为了解决这一问题，龙山煤矿在封孔工艺改进方面进行了创新，取 ２ＢＥＡ－３０３．０型抽放泵，最大抽放能力５０ｍ ／ｍｉｎ。主管路为直径 得了显著效果。对新施工的瓦斯抽放钻孔封孔工艺全面改进，淘 布袋．聚氯乙 ｌ６寸的无缝钢管，长度ｌ１３０ｍ。支管为￣１５０ｍｍ或６寸ＰＶＣ管 汰过去落后的封孔方法和封孔材料，采用特制冯安特．烯管三组合封孔技术，封孔深度由６ｍ提高到１０ｍ，封孔管径由 共计５２００ｍ。现瓦斯抽放泵站抽放浓度为ｌ０％～１５％。 龙山煤矿目前开采深度已经超过６００ｍ，随着采掘工作面向深 ２５ｍｍ提高到４０ｍｍ，具体做法是在１根聚氯乙烯管上捆绑上特 部地区转移，瓦斯含量、压力呈递增趋势增大，煤巷掘进突出危 制布袋，布袋呈兜状捆绑，将冯安特按照１：ｌ的比例调配好倒入 险性越来越大，煤与瓦斯突出问题已成为制约采掘工作面单产单 封孔器内，随即注入到钻孔内，几秒内就可膨胀，完成封孔工作。０４１底抽巷４个钻场进行了试验，由于试验时间短， 进和安全生产的主要问题。因此，在没有保护层开采、有围岩巷 目前只在２１ 道的条件下，应优先选用底板抽放巷布置穿层钻孔条带预抽防突 暂未发现问题，待成熟后再进行推广应用。效果分析：通过在对２１０４１底抽巷穿层孔封孔工艺的改进， 措施，保证矿井采掘接替平衡，也很难实现矿井安全高效发展。通 过穿层钻孔预抽，消除工作面运输巷在掘进期间的突出危险性，实 大幅提高了瓦斯抽放浓度，新钻孔单孔抽放浓度均在８０％以上， 现煤巷安全掘进。同时，底抽巷内施工穿层孑Ｌ还具有独特的优点： 甚至高达１００％，抽放６个月后钻场瓦斯抽放浓度仍然保持在５０％ 不受煤层采掘工作干扰，可在煤巷掘进、工作面回采之前超前进 以上，抽放效果较好。实践表明：大管径、深封孔是提高瓦斯抽 行钻孔施工和抽放，且预抽时间长，可充分利用底抽巷施工顶板 放效果最直接、最有效的措施，也是今后瓦斯抽放工作发展的必 然趋势。 扇形钻孔对整个工作面进行区域预抽。 ２．底板岩巷穿层钻孑Ｌ布置 Ａ．底板抽放巷及抽放钻场布置 Ｃ．‘镍气箱，’的成功应用 ２１０４１底板抽放巷布置在距煤层法线垂距２０ｍ的煤层底板 内，巷道断面规格为３．６ｍｘ３．８ｍ，采用锚网喷支护。为加大区域 抽放力度，确保有足够的钻孔工程量和预抽时间，采取在掘进底 抽巷的同时每隔２０ｍ在巷道下帮开掘１个４ｍ深的抽放钻场，钻 场断面规格为３．２ｍ￣３．０ｍ，能够满足打钻需要。 Ｂ．穿层抽放钻孔布置 布孔原则。钻孔应当在预抽区域内均匀布置，钻孔应穿过煤 层全厚遇见顶板为准；钻孔终孔间距应以实测有效抽放半径为基 础设计；孔径应尽可能大，以提高抽放瓦斯浓度；封孔严密，以 提高抽放效果。 龙山煤矿原来使用的钻场连接方式是在２根并行焊接的短节 上焊接多个三通接头用软胶管与钻孔连接。若钻孔略有积水就会 堵塞管路造成孔口负压低，从而影响瓦斯预抽效果。针对这一问 题，经过不断探讨、比拟、分析，成功的研制出抽放钻场“集气 箱”，该装置能够使钻孔内瓦斯、水、煤岩粉三者进行气、水、物 自然分离，瓦斯被抽走，积水和杂物沉淀后通过排水孔排出，彻 底解决了抽放钻场、管路积水问题，保证了预抽效果。 结构特点与操作程序。集气箱由长８００ｍｍ、宽８００ｍｍ、高 １２００ｍｍ的钢板焊接而成，在集气箱顶部焊接６６个连接钻孔的直 通，箱体一侧焊接１个短节与抽放管路连接抽放，在短面１侧焊 接１个排气口和放水口。连抽后安设闸阀进行控制，需要进行放 设计方案。底抽巷内穿层钻孔设计、施工，主要是为煤巷掘 水时，关闭钻场阀门，打开放水阀门和排气阀门，放水结束后，操 进防突服务。利用每隔２０ｍ掘进的抽放钻场打钻对下底板巷周围 作顺序反之。 煤层瓦斯进行条带区域预抽，在钻场内布置６排１１列６６个孔， 作用原理。钻孔在抽放过程中，会产生大量的瓦斯、水和 钻孔直径７５ｍｍ，沿煤层倾斜方向扇形布孔，钻孔控制到顺槽轮 少量的煤岩粉。根据三者物理性质，煤岩粉、水会自动沉积到箱 廓线外上帮２０ｍ、下帮ｌＯｍ范围。 下转第０６３页 一０５０一｛ ２ｏｌ１年第４３期 ＣＮ１１．３４５９／Ｆ ＩＳＳＮ１００５．４９０１
