下向穿層鉆孔條帶預抽快速消突技術

摘要：受到排水排渣等因素制約，下向穿層鉆孔往往達不到上向穿層鉆孔的抽采效果，為確保下向穿層鉆孔預抽效果，確保煤巷快速掘進，必須要解決一個難題——下向穿層鉆孔如何快速消突？

關鍵詞：下向穿層鉆孔 預抽效果、快速消突 噴注漿 深孔爆破 增透

1 工作面概況

17181（1）工作面位于東四采區，工作面標高-706～-783

m，走向長1290m，傾向寬200m，煤層原始瓦斯壓力1.5

Mpa，原始瓦斯含量6.7m3/t，處于11-2煤突出危險區，煤層平均傾角7°，平均厚度1.76m，透氣性系數0.018m2/MPa2·d。17181（1）瓦斯綜合治理巷設計標高-689.4～-755.4m，設計工程量1350m，上覆13-1煤，下伏11-2煤，巷道法距13-1煤底板47～24.5m，法距11-2煤頂板20.5～43m，外錯運輸順槽35m平行布置，設計寬*高為5m*3.5m，錨索網噴支護。

2 下向穿層鉆孔抽采最大化技術關鍵

2.1 做鉆場、噴注漿、強增透

2.1.1 做鉆場

17181（1）瓦斯綜合治理巷掘進期間，每45m布置一個鉆場，每個鉆場布置5組下向穿層鉆孔，條帶預抽17181（1）運輸順槽瓦斯。

2.1.2 噴注漿

17181（1）瓦斯綜合治理巷下向穿層鉆孔施工前，由巷道施工單位對鉆場噴注漿封堵圍巖裂隙和砂巖水，注漿孔覆蓋鉆場內所有預抽鉆孔的封孔影響范圍，并在2#、3#鉆場進行了注漿半徑考察。

①注漿半徑考察設計。注漿考察采用SGZ-150型鉆機垂直在2#、3#鉆場底板各施工1個￠75mm的注漿孔，鉆孔施工完畢后，采用￠71mm注漿膠囊封孔，用ZBY3/16-22煤礦用液壓注漿泵注漿，注漿結束候凝48小時后，以注漿孔為圓心，以1m、1.5m、2m、2.5m、3m為半徑施工5個考察孔，采用內窺鏡錄像觀察孔內情況，以注漿效果確定注漿半徑。

②注漿半徑考察結果。以3#鉆場為例，3#鉆場1#注漿考察孔實際注水泥2.5袋，注漿壓力4.5Mpa，注漿結束后，采用內窺鏡錄像的形式，考察了注漿孔周邊1m、1.5m、2m、2.5m、3m位置的注漿效果，分析整個錄像過程得出，注漿孔周邊2.5m范圍內的鉆孔窺視注漿效果良好，孔壁光滑圓潤，注漿孔外3m位置的鉆孔在窺視過程中，發現局部段孔壁滲水，注漿效果下降。通過半徑考察分析，綜合得出￠75mm注漿孔注漿半徑以2.5m為宜。

③注漿孔設計。17181（1）瓦斯綜合治理巷所有注漿鉆場均按照注漿半徑2.5m設計，每個鉆場設計20個￠75mm注漿鉆孔，8個注漿短孔（6m）和12個注漿長孔（15m）；短孔單孔設計注漿壓力4Mpa，設計注水泥2袋；長孔單孔設計注漿壓力6Mpa，設計注水泥3袋；水灰比0.7：1。短孔控制到鉆場底板以下5m及周邊2m外，封堵鉆場底板裂隙，為長孔帶壓注漿奠定基礎；長孔控制到鉆場底板以下13m及周邊10m外，封堵泥巖和砂巖裂隙，覆蓋鉆場內所有預抽鉆孔的封孔影響范圍。

2.1.3 強增透

掏穴增透：17181（1）瓦斯綜合治理巷施工的下向鉆孔采用“隔一掏一”的方式進行增透。考慮下向鉆孔掏穴受重力影響，掏煤量有限，將鉆孔穿煤后多施工15m以上，以便充分沉積掏穴煤粉和打鉆巖粉。

深孔松動爆破增透：待下向鉆孔抽采流量和濃度衰減后，在每兩組間施工兩個爆破鉆孔，進行爆破增透；鉆孔裝藥爆破段在煤巷法距5m外，其中工作面側爆破鉆孔兼做切頂爆破孔，外移頂板壓力，便于回采期間留巷支護。

2.2 鉆到位、管到底、孔封嚴、水放通

2.2.1 鉆到位

鉆場中線標校由地測科負責，單孔放線由勘探處潘三鉆機工區技術人員負責；每個鉆場前兩個鉆孔均進行測斜，以便掌握煤層層位，及時調整鉆孔參數，每組鉆孔至少測斜兩個，鉆孔施工期間，抽排隊和勘探處潘三鉆機工區派人跟班，緊盯現場，加強鉆孔施工質量。

2.2.2 管到底

強化下向鉆孔護孔質量。所有鉆孔1寸半或2寸套管下過止煤點，過煤段下花眼管，套管下不到位的鉆孔均作為報廢孔處理，重新補孔。為便于套管能夠順利下過止煤點，封孔前采用壓風凈底。

2.2.3 孔封嚴

①強化封孔質量。采用“兩堵一注”新型封孔工藝封孔，封孔深度12m；利用ZBY3/16-22煤礦用液壓注漿泵注漿，額定壓力16Mpa，額定流量50L/min，功率22kW；封孔注漿壓力4Mpa以上，水灰比0.7：1。

②確保氣密性。a抽采干管由生產單位延接至鉆場位置，抽排隊對延接的瓦斯管路進行氣密性試驗，確保嚴密不漏氣。b鉆場支管及孔口連接軟管由抽排隊進行合茬，并進行氣密性檢查，做到孔口到干管連接不漏氣。c排水裝置的高壓軟管連接處必須使用密封圈，以保證帶壓吹水時鉆孔的氣密性。

2.2.4 水放通

實現鉆孔自動排水。套管內下4分無縫螺紋鋼排水管，4分排水管與10mm高壓膠管風管相連接，壓風由每組鉆場安裝的KDP21GW型號電磁閥自動控制，定時排水，每個電磁閥帶50個鉆孔，各鉆場根據鉆孔積水情況適當調整排水時間；排水動力取自系統壓風，風壓0.6Mpa，每個鉆場抽采支管各安裝一個自動放水器。

3 效果考察

實現了單孔、單個鉆場及干管抽采濃度、抽采純量等參數的在線監測，單孔抽采69天平均濃度36.5%，平均抽采純量0.012m3/min；單個鉆場抽采69天平均濃度（上接第192頁）6.2%，抽采純量0.6m3/min；干管抽采69天平均濃度35%，百孔抽采純量1.2m3/min。第一個預抽評價單元（220m）已抽采瓦斯14.91萬立方（瓦斯總儲量28.9萬立方），抽采率達51.5%。干管抽采濃度和抽采純量趨勢見圖1、2。

4 結論

4.1 務實堅持“鉆到位、管到底、孔封嚴、水放通”和“做鉆場，噴注漿、強增透”方針，把好鉆孔施工的每一個環節，就能夠實現下向鉆孔快速消突目標。

4.2 下向穿層鉆孔注漿及封孔是關鍵，注漿必須將圍巖裂隙注實，封孔必須要帶壓封孔并有切實可行的堵頭防止帶壓后穿孔造成封孔失敗或水泥漿將孔堵實。

4.3 加強下向孔日常排水管理，要考察選擇好適當的排水時間間隔，最大程度地減少積水對鉆孔的影響。

4.4 攻關下向鉆孔掏穴效果。下向鉆孔受重力影響，掏穴鉆孔往往很難打開，且掏穴煤粉不易排出，需要技術攻關，加強增透效果。

參考文獻：

[1]張智峰，張瑞林.下向穿層測壓鉆孔排水與封孔方法[J].煤礦安全，2012（07）.

[2]王京生，賈泉敏，張安，周波，劉豐韜.下向穿層鉆孔施工工藝研究[J].科技創新與應用，2013（10）.

[3]方有向，朱亮.下向穿層鉆孔瓦斯抽采技術的應用[J].煤礦安全，2007（03）.

作者簡介：陳勇（1984-），男，安徽合肥人，現任淮南礦業集團公司潘集第三煤礦通風區助理工程師，2007年6月畢業于安徽理工大學安全工程專業，學士學位。