丁6—32050機巷瓦斯抽放鉆孔高效施工技術的研究與應用

王要偉

內容摘要：如何提高施工軟煤層鉆孔效率，一直是困擾我礦瓦斯抽采打鉆作業的技術難題。通過對軟煤層瓦斯抽放鉆孔高效施工技術的研究與應用，提高施工鉆孔的效率，對瓦斯抽采具有重要作用。最終達到防突效果，不但提高了原煤產量，更重要的是確保了礦井的長治久安，具有很大的推廣應用價值。

關鍵詞：軟煤層；鉆機應用與改造；瓦斯抽放鉆孔

礦井瓦斯是煤礦安全生產嚴重災害之一，也是礦井安全生產的重大隱患，因此，防治礦井瓦斯是煤礦安全生產的首要任務，瓦斯抽放鉆孔的施工是礦井瓦斯抽采治理瓦斯的重要手段，研究與掌握礦井瓦斯抽放鉆孔的施工技術，對保障煤礦安全生產具有重要意義。我礦是煤與瓦斯突出礦井，且煤層賦存條件，煤層屬于低透性煤層，煤層透氣性較差，煤層較軟，如何提高施工軟煤層鉆孔效率，一直是困擾我礦瓦斯抽采的技術難題。本論文簡要介紹在我礦丁6-32050機巷軟煤層中高效施工瓦斯抽放鉆孔技術的研究與應用，具有很大的推廣應用價值。

一、工作面概況

丁6-32050工作面位于三水平丁二采區東翼中部，西起三水平丁二皮帶下山，向東至丁6煤層薄煤帶，南鄰丁6-32030采空區，向北未采掘。西段位于滑角山北坡，中段位于竹園水庫下部，東段位于張寨山西北坡。其地面標高為+170～+220m，工作面標高為-608～-685m。工作面機、風巷及瓦斯治理巷呈平行布置，風巷與丁6-32030機巷沿空送巷（中對中9m，凈煤柱4m），瓦斯治理巷與丁6-32050風巷中對中70m，凈煤柱65m。瓦斯治理巷與丁6-32050機巷中對中80m，凈煤柱75m。

該工作面沿丁6煤層頂板施工，工作面地層為一北東傾斜的單斜構造，地層傾角13～22°/15°。丁6煤層上有丁4、丁5兩個鄰近層，丁4、丁5煤層厚度分別為0.5～0.8/0.65m、0.7～1.1/0.85m。丁4與丁5煤層相距1.0～3.5/2.8m，丁5與丁6煤層相距5.0～9.7/6.5m。

該工作面總工程量：7637.6m，其中：機巷2627m，機片151.8，機巷回風川32.0m，風巷2395.4m，風巷聯絡川12.2m，機巷高抽巷1920m，機巷高抽巷聯絡巷94m，切眼高抽巷161.6m，切眼143.6m。可采走向長度2422m，采長143.6m，采高2.4m。可采儲量121.33萬t。

二、瓦斯抽放鉆孔設計

根據中國礦業大學對三水平丁二采區丁6煤層瓦斯突出危險性區域劃分，該工作面位于突出危險區，為突出危險工作面。該工作面首先執行區域防突措施且瓦斯抽采達標后方可施工。因此，丁6-32050機巷需要施工本煤層瓦斯抽放鉆孔，并布置在軟煤層中，根據河南理工大學測得我礦丁6煤層Φ89mm鉆孔瓦斯抽放半徑2.6m，丁6-32050采面區域防突措施按Φ89mm鉆孔孔間距4m進行布孔，孔深80m，孔徑Φ89mm，方位90°，傾角平均15°（13°～22°，實際傾角平行巷道施工點煤層傾向）。施工完畢及時封孔、聯網抽放。

三、使用新型煤礦用履帶式液壓鉆機施工瓦斯抽放鉆孔

原先在丁6-32050機巷施工本煤層鉆孔主要使用ZDY2000、 ZDY4000型液壓鉆機施工本煤層鉆孔，鉆機采用分組式布置，整機分主機、泵站、操縱臺三大部分，各部分之間用軟管連接，搬遷運輸非常不方便，施工一個80m的鉆孔，從移鉆機、油泵、操作臺、開關、沙箱、黃土箱等，到打鉆結束，需要約8個小時，若施工過程中遇到夾矸或巖石，則施工時間更長，造成施工勞動強度大，成孔效率低，影響丁6-32050機巷的消突工作。

通過對打鉆現場條件、煤層情況的資料收集研究，我隊組織人員和鉆機廠家聯系溝通，查看各種鉆機參數、資料，研究各種鉆機特性。采用新型履帶式液壓鉆機施工軟煤層鉆孔，并積極組織專業人員進行現場盯崗寫實。新型鉆機工作機構與動力系統合為一體，該鉆機寬度小于1m，并經改造后將開關、沙箱、黃土箱等物品也能放置在鉆機上同時移動，達到結構緊湊、全液壓控制、操作方便靈活、履帶行走、移位方便、機動性好、省時、省力。且新型履帶式液壓鉆機，給進、起拔能力大，能夠有效提高瓦斯抽放鉆孔深度，保證抽放效果。

四、優化瓦斯抽放鉆孔施工技術

在丁6-32050機巷本煤層瓦斯抽放鉆孔施工期間，由于煤層較軟，新型煤礦用履帶式液壓鉆機也會出現鉆孔排粉不暢、鉆不進、卡鉆、鉆桿斷裂、鉆具損壞等情況，為了解決問題，積極組織專業人員進行現場盯崗寫實，采用新型三棱鉆桿，直徑73mm，長1m，擴大了排出煤粉和瓦斯的通道，結果表明，三棱鉆桿在軟煤層順層瓦斯抽放鉆孔施工中能夠高效成孔，排粉順暢，解決傳統鉆桿在軟煤層順層瓦斯抽放鉆孔施工時的卡鉆、埋鉆、排渣效率低等問題，保證瓦斯抽放效果。

為了不斷優化鉆孔施工功效，我隊專業人員和鉆機廠家溝通聯系，對鉆機施工期間容易損壞出故障、不方便操作的部位進行了改進：新型煤礦用履帶式液壓鉆機原動力頭卡盤內膠桶容易損壞，造成動力頭漏油，影響打鉆施工，為解決此難題，采用無膠桶液壓卡盤代替現有卡盤，更換后3個月內施工將近200個本煤層深孔，沒有出現卡盤漏油情況，效果明顯。另外新型煤礦用履帶式液壓鉆機導軌進行調整，可實現水平±180°旋轉，俯仰-50°～+90°調角，垂直900mm升降距離，所有功能全部實現液壓控制，穩鉆調整快速靈活。

為了不斷優化鉆孔施工功效，也要不斷提高鉆機司機的操作水平，鉆孔施工過程中，要密切注意打鉆過程中鉆機操作臺上壓力表讀數變化情況，當壓力表讀數發生急劇變化，或者出現排粉量急劇減少，鉆進困難，出現鉆孔出風、排粉不暢時，必須將鉆桿退出兩根以上，然后送風查看排粉情況，應充分排粉，如果排粉仍不正常，需繼續退、卸鉆桿，嚴禁在不排粉的情況下鉆進，防止孔

五、效果分析

在丁6-32050機巷本煤層鉆孔施工期間，從原來施工一個80m的鉆孔需要約8個小時，到現在，施工一個同樣深度的鉆孔僅需要4個小時，大大縮短了施工時間，提高了功效，特別是皮帶機頭及皮帶機頭以里30m處，由于施工單位需要安設皮帶機頭，就需要我隊先施工此處瓦斯抽放鉆孔，提前預抽，而其它鉆機無法施工，所以我隊就利用新型履帶式液壓鉆機體積小、移動方便、施工高效的特點，采用此鉆機3天時間將該處瓦斯抽放鉆孔施工完畢，為生產提供有利條件。

采用新型鉆進技術后，鉆孔全部采用“兩堵一注”帶壓封孔并聯網抽放，單孔瓦斯濃度由原來的10%～40%變為25%～55%，抽放系統濃度由原來的平均21%變為39%，系統流量由原來的44m?/min提高到110 m?/min，抽放效果大幅提高，有效的預抽了煤層中的瓦斯，保證了高突工作面的安全生產。

六、結束語

通過對我礦打鉆施工工作面丁6-32050機巷的現場條件、煤層情況的資料收集研究，不斷改進鉆機性能，使鉆機更符合我礦軟煤層瓦斯抽放鉆孔的施工，并不斷優化施工工藝，提高操作技能，實現了軟煤層深孔鉆孔的高效施工，鉆孔成型好，質量高，抽放效果明顯，符合抽放規范要求，又能夠解決采面煤層中瓦斯制約生產的目的，達到防瓦斯、防突效果，不但提高了原煤產量，更重要的是確保了礦井的長治久安。現已在我礦丁6-32050機巷工作面得到很好的應用，下一步準備在其它施工本煤層瓦斯抽放鉆孔的工作面推廣使用，對提高礦井產能意義重大，具有很大的推廣應用價值。

參考文獻

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