以孔代巷技術(shù)的應(yīng)用

【摘 要】2016年淮南礦業(yè)集團提出了創(chuàng)新瓦斯治理模式，決定開展大直徑定向長鉆孔“以孔代巷”瓦斯治理技術(shù)試驗；顧橋礦在1123（3）綜采工作面開展了大直徑定向長鉆孔技術(shù)攻關(guān)。在集團公司指導下，完成了技術(shù)攻關(guān)任務(wù)。應(yīng)用結(jié)果表明，利用以孔代巷技術(shù)進行頂板瓦斯抽采是可行的，研究可為井下瓦斯高效抽采與治理提供借鑒

【關(guān)鍵詞】以孔代巷；瓦斯治理；設(shè)計；施工

概況

顧橋煤礦1123（3）工作面走向長2190m，面長260m，工作面煤厚4.2米，為大采高工作面，煤層原始瓦斯含量5.3m3/t。1123（3）綜采工作面為13-1煤層被保護工作面，回采期間主要瓦斯來源為上鄰近層瓦斯涌出。傳統(tǒng)的瓦斯治理方式是采用高抽巷或高位鉆場頂板走向鉆孔抽采。

該面前期瓦斯治理采用高位鉆場頂板走向鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯；根據(jù)集團公司安排，我礦在該面收作線500米范圍內(nèi)瓦斯治理進行大直徑定向長鉆孔抽采技術(shù)試驗。在工作面停采線外施工專用鉆場，施工大直徑定向長鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯。

1 大直徑定向長鉆孔設(shè)計與施工

1.1 專用鉆場

礦在1123（3）軌順收作線外施工了專用鉆場，鉆場規(guī)格為寬12m×深5m×高3.4m，并對鉆場頂板、幫進行噴注漿加固，底板施工地坪和水漾。鉆場內(nèi)風、水、排等設(shè)施完全按照鉆孔施工需要進行安設(shè)，保證了鉆孔的正常施工。

1.2 鉆孔設(shè)計

由于該面大采高工作面，煤厚為4.2米，工作面13-1煤層頂板為復(fù)合頂板，含13-2煤層、14煤、15煤、泥巖、花斑泥巖。為確保鉆孔成孔質(zhì)量和抽采效果，在集團公司的指導下，我們根據(jù)礦大采高工作面采空區(qū)頂板“三帶”的分布規(guī)律及高抽巷最佳抽采效果層位的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，結(jié)合大直徑定向長鉆孔必須布置在穩(wěn)定砂巖層的技術(shù)要求。經(jīng)研究確定，將大直徑定向長鉆孔目標層位選擇布置在13-1煤層頂板分別為22.93～26.83m、35.58～39.33m兩層細砂巖中。

1.3 鉆孔施工

鉆孔采用ZDY12000LD履帶式全液壓坑道鉆機施工。具體施工由勘探處和西安煤科院負責，礦全力做好保障。在鉆孔過斷層、破碎帶需要采取注漿改造時，礦負責按設(shè)計要求組織實施。經(jīng)過三方共同努力，成功完成了設(shè)計的10個大直徑定向長鉆孔的施工任務(wù)。

2 抽采效果

2.1 抽采考察方案

為了準確考察大直徑定向長鉆孔的抽采效果，對鉆場內(nèi)的抽采系統(tǒng)進行了專門設(shè)計。鉆場布置一路φ325mm抽采干管，總干管及每個鉆孔安裝了自動計量裝置和孔板流量計，可以實現(xiàn)對每個鉆孔單獨計量考察。

鉆場內(nèi)1#～7#孔單孔安設(shè)DN150mm自動計量裝置，實現(xiàn)單孔考察。1#～7#孔共用1套DN150mm孔板，對單孔自動計量進行調(diào)校。8#～10#孔利用單獨1路φ325mm管路抽采，單獨進行抽采和效果考察。

2.2抽采效果對比

目前大直徑定向長鉆孔已經(jīng)正常進行抽采，為了對比分析其抽采效果，我們分別對本工作面前期軌順高位鉆場頂板走向鉆孔及鄰近的1116（3）工作面高抽巷的抽采效果進行了統(tǒng)計分析。

2.2.1單孔考察對比

大直徑定向長鉆孔效果最好的2#鉆孔與1123（3）工作面11#高位鉆場抽采效果最好的4#、11#孔抽采效果見表1，。

抽采效果分析結(jié)果，定向鉆孔單孔抽采濃度與高位鉆場鉆孔差別不大，單孔抽采混合量平均達到7m3/min，是高位鉆場單孔的5倍；抽采純量平均達到4.5m3/min，是高位鉆場單孔的4.5倍。

2.2.2 鉆場抽采效果分析

統(tǒng)計了定向鉆孔鉆場內(nèi)全部鉆孔抽采情況（其中9月1日前工作面未采到8～10#鉆孔，僅1～7#鉆孔抽采）及本工作面前期軌順高位鉆場及鄰近的1116（3）工作面高抽巷抽采數(shù)據(jù)，對比分析抽采效果。具體見表2。

通過分析可以看出，定向鉆孔鉆場抽采濃度與高抽巷抽采效果基本相當。抽采濃度為20%～30%，抽采混合量均達到40m3/min以上，抽采純均達到10m3/min以上。抽采混量和純量約為高位鉆場的2倍。

3 經(jīng)濟效益分析

通過對比分析，大直徑定向長鉆孔瓦斯治理技術(shù)具有管理簡單、用人少、工期短，可靠性高等特點，成本約為高抽巷20%，經(jīng)濟效益也十分顯著。

4 結(jié)論

4.1 確定了定向長鉆孔合理的層位

從抽采效果分析，布置在煤層頂板向上38m位置的1#～3#鉆孔抽采效果優(yōu)于布置在煤層頂板向上25m位置的鉆孔。主要原因為上分層砂巖中更位于采空區(qū)裂隙帶中上部，可以穩(wěn)定抽采高濃度瓦斯。

4.2 確定了定向長鉆孔合理的方位

考察期間，2#、4#鉆孔抽采流量一直較穩(wěn)定。2#、4#鉆孔分別位于距離軌順巷幫26m、23m。鉆孔位于“O”型圈邊緣，抽采效果最佳，與我礦高抽巷實際布置位置基本一致。

4.3 堅定了大直徑定向長鉆孔替代高抽巷的信心

通過考察定向鉆孔、高抽巷抽采效果，定向鉆孔與鄰近工作面高抽巷抽采效果基本相當。1123（3）工作面在采用大直徑定向鉆孔抽采治理瓦斯期間，平均日產(chǎn)量12691t，最高日產(chǎn)量14698t，回采期間工作面上隅角及回風瓦斯均不超過0.2%。完全滿足了高產(chǎn)高效工作面瓦斯治理需要。

作者簡介：

李應(yīng)輝（1965.3---），男，安徽淮南人，高級工程師，1993年淮南礦業(yè)學院通風安全系畢業(yè)，現(xiàn)任淮南礦業(yè)集團有限公司顧橋礦副礦長。

（作者單位：淮南礦業(yè)集團顧橋煤礦）