大直徑鉆機在杜兒坪礦的應用

李曉明

（西山煤電（集團）有限責任公司， 山西 太原 030053）

引言

杜兒坪礦為高瓦斯礦井。由于回采工作面生產強度大，多煤層聯合開采的瓦斯涌出量大的特點，以及回采工作面“U”型通風方式缺陷，導致回采過程中瓦斯問題仍然困擾著工作面的安全回采，尤其是上隅角瓦斯治理更是尤為困難。采用大直徑鉆孔替代聯絡巷埋管抽采治理回采工作面現采空區瓦斯，是一種有效治理回采工作面瓦斯的手段，間接緩解了礦井的采掘接續，減少了聯絡巷的施工[1,2]。大直徑鉆機鉆大直徑鉆孔替代聯絡巷埋管技術也已經在72909巷成功應用，效果明顯。

1 72909工作面概況

72909工作面位于杜兒坪礦南九2號盤區，回采2號煤，東鄰72908工作面（已采），西鄰72910工作面（已掘未采），南鄰杜兒坪礦斷層保護煤柱相距30 m，北鄰南九2號煤盤區回風巷，工作面設計可采走向長度1 595 m，傾斜長240 m，煤層為中厚煤層，煤層厚度1.7～3.6 m，平均3.2 m。

工作面通風方式為“U型”通風（即工作面采用72909機軌合一巷進風，72909回風巷回風），采煤方法為：走向長壁后退一次采全高全部垮落法。

2 大直徑鉆機參數

本次施工采用煤科集團沈陽研究院自主研發的ZLJ11300L型煤礦用履帶式坑道鉆機（見圖1）。

3 大直徑抽采鉆孔施工工藝

3.1 大直徑鉆孔的施工位置

大直徑鉆孔施工在72909瓦斯治理巷進行，由該巷道向72909工作面回風巷施工大直徑鉆孔，每隔30 m布置一個鉆孔。

3.2 大直徑抽采鉆孔參數

大直徑鉆孔管徑為650 mm，垂直于保護煤柱施工，開孔高度為1 100 mm。具體鉆孔參數見表1，鉆孔剖面圖如圖2所示。

圖1 鉆機尺寸圖（單位：mm）

表1 大直徑鉆孔參數表

圖2 鉆孔剖面圖（單位：mm）

3.3 鉆孔護管的參數及施工方法

3.3.1 護管具體加工方式（見下頁圖3）

3.3.2 護管施工的方法

鉆孔施工到位后，退鉆，卸下鉆頭后利用鉆機的推力將護管頂入鉆孔內，具體方法如下：

1）將護管運至72909工作面鄰近巷道大直徑鉆孔鉆透地點，退鉆后將首節護管安裝護管尖頭（插接式連接，并用螺栓固定，具體見下頁圖4），利用鉆機吊裝設備將首節護管水平吊至鉆孔內，貼近鉆桿位置并調整護管平整度，與鉆桿成直線。

圖3 護管總裝配示意圖（長度根據現場確定）

2）無關人員退至安全距離。

3）安裝工人開始安裝第一根護管，通知鉆機司機開動鉆機，利用鉆機推力將護管頂入鉆孔中，待護管推入指定位置后（不要將護管連接頭推入鉆孔），通知鉆機司機退鉆，連接下一根護管，依次循環，直至護管安裝完畢（護管連接為插接式，利用螺栓固定，具體見圖4），護管安裝示意圖見圖4。

圖4 護管安裝示意圖

3.4 鉆孔封孔工藝

鉆孔采用聚氨酯封孔，封孔長度6 m（鉆孔兩端分別封3 m），封孔就是將護管周圍的空隙填堵，將護管先連接到支管上，然后連接到干管上，再連接到主管上，最后到瓦斯抽采系統。為了避免護管內因碰撞晃動而影響封孔質量，降低抽采效果，孔口尚需用水泥砂漿將護管固定牢固或用木楔塞緊[3-4]。

4 抽采管路及敷設

利用變徑通過軟管將支管與Φ426 mm護管連接，并入抽放系統，連接方式見圖5。

圖5 連接方式示意圖

附屬裝置主要為放水器、計量裝置、排渣器等。其中放水器可以采用自動放水器或是加工人工放水器，必要時連接裝置上也可設放水閥門。計量裝置用于觀測抽放鉆孔及管路的抽放濃度、抽放壓力、抽放流量等參數，計量裝置可采用原有管路的孔板流量計[5]。

5 大直徑鉆孔替代聯絡巷埋管比較

5.1 從經濟上進行比較

72909工作面順槽長度1 362 m，共設計44個大直徑鉆孔，單孔長度26 m，共計1 144 m；聯絡巷埋管共需施工44個聯絡巷，單個聯絡巷（橫穿）26 m，共計1 144 m。費用明細如下表2所示：

表2 費用明細表

5.2 從時間上進行比較（見表3）

表3 施工時間對比表

5.3 從安全上進行比較

鉆孔層位在鄰近工作面順槽施工聯絡巷，密閉后進行埋管需投入大量的財力和人力，這種抽采方法不僅要大量的施工聯絡巷和密閉，同時貫通過程中需要調風，且由于聯絡巷處于應力集中區煤柱中，在回采過程中聯絡巷和密閉管理維護困難，增加安全成本，而大直徑鉆孔代替聯絡巷可從根本上解決上述問題，確保安全。

6 推廣與應用

目前，72909工作面大直徑鉆機鉆孔埋管替代聯絡巷埋管技術應用尚屬首次，下一步將在北五2號煤盤區及南九中組煤盤區推廣，以解決工作面上隅角瓦斯問題。

大直徑鉆機鉆孔埋管替代聯絡巷埋管技術的應用，解決了杜兒坪礦以往治理回采工作面現采空區瓦斯施工聯絡巷施工工期長、費用投入大等問題，同時緩解了礦井的采掘接續，減少了聯絡巷的施工費用，對杜兒坪礦回采工作面采空區瓦斯治理方式的改進有良好的借鑒意義及推廣應用價值。