松软突出煤层顺层抽放钻孔施工及封孔技术研究

封孔

２－０石；年学术研讨会论文集

中国煤炭学会煤矿安全专委会

第３６卷增刊

．

矿业安全与环保

２００９年８月

松软突出煤层顺层抽放钻孔施工及

封孔技术研究

雷洪波，周政林，王荣超

（松藻煤电公司渝阳煤矿，重庆綦江４０１４４８）

摘要：针对松软突出煤层顺层钻孔预抽瓦斯中存在的钻孔施工困难和瓦斯抽放浓度偏低等关键问题，介绍了渝阳煤矿在提高钻孔深度、成孔率和封孔质量方面所采用的新装备、新工艺和新方法。通过选择合适的钻机具、钻孔施工技术、工艺和改进钻孔布置方式等，提高了顺层孔的施工深度、成孔率、孔径和钻进效率，不仅解决了突出煤层采煤工作面顺层预抽中存在“空白区”的难题，还提高了单孔抽放量；通过改进顺层抽放孔封孔工艺，提高了封孔质量和瓦斯抽放浓度。通过解决钻孔施工和封孔质量问题，有力保证了工作面预抽防突效果。

关键词：松软突出煤层；顺层钻孔；钻孔施工；封孔中图分类号：ＴＤ７１３

文献标志码：Ｃ

文章编号：１００８—４４９５（２００９）Ｓ１—０１３６—０３

垂直于煤壁沿煤层走向施工，孑Ｌ间距３—１２ｍ。采用ＺＹＧ一１５０或ＭＹＺ一１５０型液压钻机配合多８０

ｍｍ

采用穿层钻孔或顺层钻孔预抽煤层瓦斯是突出煤层回采工作面一种重要的区域防突措施。对于松软突出煤层，由于受煤层起伏、地质构造、煤层瓦斯、煤层力学性质、煤层厚度、钻机具能力、施工工艺等因素影响，在顺层钻孔施工中，钻孑Ｌ深度往往达不到设计深度，致使采煤工作面经常出现预抽“空白区”，给回采带来极大的突出威胁；另外，采用常规的封孔技术，由于封孑Ｌ质量难以保证，瓦斯抽放浓度一般偏低，影响瓦斯抽放和防突效果。因此，如何提高钻孔施工深度和成孔率，消除回采工作面顺层预抽“空白区”，如何提高封孔质量、抽放效果，是松软突出煤层亟待解决的两个关键问题。笔者根据矿井瓦斯抽放实践，介绍了提高钻孔施工和抽放效果的新装备、新工艺和新方法。

螺旋钻杆（烈２

ｍｍ地质钻杆外绕螺纹叶片）施工，

ｍ

螺旋加压风排粉。钻孔孔径８６ｍｍ，平均孔深６０左右，个别钻孔深度可达８０

ｍ。

顺层抽放钻孔采用水泥砂浆机械封孑Ｌ，设计封孔深度为１０ｍ，但由于钻孔孔口段容易垮塌，实际封孔深度仅为４～５ｍ；另一方面水泥砂浆凝固后收缩变形，导致钻孑Ｌ封堵不严，抽放过程中出现漏气现象，抽放钻孔平均抽采浓度仅为１０％～２５％，平均单孔抽放纯量为０．００９全生产和采掘部署。１．２存在的问题

１）由于渝阳煤矿突出煤层软分层普遍发育且煤层瓦斯含量大，在钻孑Ｌ施工中常出现喷孔、塌孔现象，加上钻机能力和排渣等问题，经常产生卡钻、抱钻现象，致使钻孔往往施工不到设计深度，从而给工作面中部留下预抽“空白区”。以Ｎ２７０７工作面为例，工作面长度为１６５ｍ，从运输巷和回风巷双向施工顺层钻孔，钻孔深度必须普遍达到８０ｍ以上，方能实现对整个工作面的控制。但采用原来的施工技术和装备，平均钻孔深度仅为６０ｍ左右，难以满足要求。

２）采用１５０型液压钻机配合少８０ｍｍ螺旋钻杆施工，由于钻机动力头活动范围较大，施工过程中加上钻杆自重影响，钻杆摆动幅度大，导致钻孔定向

７

ｍ３／ｍｉｎ，抽放浓度低，抽放效

果差，防突预处理时间长、效果差，直接影响矿井安

１顺层钻孔预抽瓦斯现状及问题

渝阳煤矿隶属于重庆能投集团松藻煤电公司，煤层突出危险性严重，除了开采保护层外，瓦斯抽放是防突的另一个重要区域性防突措施。采煤工作面顺层预抽钻孔的施工现状及问题如下。

１．１

现状

顺层抽放钻孔布置于煤层软分层煤中，钻孔均

收稿日期：２００９—０７—１７

基金项目：国家２００６年煤矿瓦斯治理与利用示范工程资助作者简介：雷洪波（１９８２一），男，重庆涪陵人，主要从事煤

与瓦斯灾害治理方面的技术研究工作。Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｅｉｂ００１２２＠

ｓｉｎａ．１３０１１１０

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万方数据

封孔

中国煤炭学会煤矿安全专委会２００９年学术研讨会论文集

第３６卷增刊

矿业安全与环保

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钻进能力差，容易跑偏。由于煤层较薄，钻孔常因进入煤层顶底板而终孔，一次成孔率较低。

３）由于钻进能力、卡钻和成孔率等问题，钻机的钻进效率较低，台机月进度仅为４

５００

ｍ左右。

４）钻孑Ｌ布置于软分层中，钻孔施工结束后，孔口段易垮塌封闭，封孔难度大，封孔深度达不到设计要求，导致封堵不严，漏气现象时有发生，抽放瓦斯浓度低，效果不好。

２顺层钻孔施工及封子Ｌ改进方案

针对钻孑Ｌ施工和封孔中存在的主要问题，改进方案要从钻机施工能力、排渣工艺、钻杆强度、巷道施工条件、布孔方式、封孔材料等多方面综合考虑，才能达到预期日的。２．１选用大功率钻机

分析认为，大部分抽放钻孔施工不到设计深度，主要原因是原来的钻机（ＺＹＧ一１５０型）功率小（１５ｋＷ）、输＿｝ｆ｛转距小（额定输出转距６５０Ｎ ｍ），转速低，一旦钻孑Ｌ出现垮孑Ｌ，钻机负荷加大时，钻机旋转较慢，易导致排粉不畅通，造成卡钻、抱钻现象。所以，钻机的旋转转距、推进力和转速应大幅度增加。同时考虑到施工巷道断面较小，且搬运距离长、环节多，又要求钻机外形尺寸小、易搬运。鉴于这种情况，从更高的打钻能力和适合顺层钻孔施工的要求出发，采用了重庆煤科院生产的ＺＹ一１２５０型液压钻机，其主要性能参数见表ｌ。

表１

ＺＹ一１２５０型液压钻机主要技术参数

类别性能参数

额定功率／ｋＷ额定电压／Ｖ输出转速／（ｒ／ｍｉｎ）最大输出转矩／（Ｎ ｎ１）

最大给进力／ｋｒｑ正常给迸速度／（ｍ／ｒａｉｎ）

最大钻进深度／ｍ

笼一～伽～∞一州姗瑚

２．２增大钻杆直径

提高钻杆强度，确保定向钻进。将ｑＭ２ｍｍ地质钻杆外绕国８０ｍｍ螺纹叶片的钻杆，改为４’５０ｍｍ

地质钻杆外绕中８５ｍｍ螺纹叶片的钻杆。这样，一方面提高了钻杆强度，减少钻孑Ｌ施工过程的钻杆绕度，确保钻孔定向钻进；另一方面减小钻杆折断事故的发生。

将顺层钻孔布置于煤层硬分层中。因硬分层煤的坚固性系数相对较大，钻孑Ｌ施工后不易造成钻孔万方数据

型封孑Ｌ材料马丽散进行封孔，提高封孔质量和减轻劳动强度。

３实施情况

３．１试验地点基本情况

Ｎ２７０７工作面为７４煤层综采工作面，沿倾斜方向布置，仰斜开采，工作面长１６５ｍ，运输巷倾斜长

８６２ｍ，回风巷倾斜长８７３ｍ。煤层平均厚度０．９０

ｍ，中间发育有０．２～０．４ｍ的软分层，煤层瓦

斯含量为１５．０８

ｍ３／ｔ。

３．２钻孔施工情况

Ｎ２７０７工作面顺层抽放钻孔采用ＺＹ一１２５０型钻机配套４巧Ｏｍｍ地质钻杆外绕咖８５ｍｍ螺纹叶片的钻杆施工，采用螺旋加压风排粉，并将钻孔布置在硬分层煤中。钻孑Ｌ布置方式：工作面切割巷以南

１５０

ｍ范围孔间距为３．０ｍ，其余段孔Ｉ’日Ｊ距为６．０

ｍ，

设计孔深８５ｍ，预抽：ｆＬ：ｆＬ径均为９６ｍｍ。２００７年８月开始施工，到２００８年６月下旬全部施 …… 此处隐藏：2641字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……