高瓦斯矿井厚煤层综放工作面.doc

高瓦斯矿井厚煤层综放工作面 长钻孔大孔径瓦斯预抽技术的研究和实践 白永筱 方亚杰 霍小泉 （铜川矿务局下石节煤矿 陕西 铜川 727101） 摘要高瓦斯矿井瓦斯治理是保证矿井安全生产的重要环节，下石节煤矿在216工作面通过实验、分析、论证，采用了大孔径、长钻孔预抽技术，经过实践与应用，效果显著，保证了工作面的正常安全生产。 关键词综放面 预抽技术 应用与实践 一、矿井概况 下石节煤矿位于铜川市北部，井田走向长4.0km ，倾斜宽3.3km ，面积约13.46km 2。采用平峒斜井综合开拓，主采侏罗纪4-2煤层，4-2煤层单斜构造，煤层稳定，较坚硬，煤层倾角5-24，平均厚度10-12米，属特厚易自燃煤层，发火期一般为3-6个月，最短28天，煤尘爆炸指数44.37。 2008年矿井瓦斯鉴定结果为绝对瓦斯涌出量45.05m 3/min，相对涌出量14.10m 3/T.d，属于高瓦斯矿井。见表1。 表1 216综放准备面4-2煤层瓦斯含量测定结果 下石节煤矿对目前开采和延伸水平的4-2号煤层抽放难易程度指标进行测定并计算，其透气性系数和钻孔瓦斯流量衰变系数平均为0.5742 m2/MPa2d 和0.2363 d -1。从煤层的透气性系数（表2）来看，4-2煤层属于可以抽放煤层。在适宜地点延长抽放时间和增大钻孔孔径的条件下，完全可以提高抽放效果。 表2 开采层预抽瓦斯难易程度分类表 二、钻孔施工位置 根据上述理论分析，矿井决定在216工作面回风绕道口钻场施工长钻孔大孔径瓦斯抽放孔，钻场规格6.533米。 施工时间 2007年2月3日－2007年2月28日 三、施工参数 四、施工工艺 （一）本煤层预抽长钻孔（800m ）的施工情况 本煤层预抽长钻孔（800m ）由下石节煤矿抽放队负责施工，煤炭科学研究总院西安分院根据钻进需要改进机具，并现场指导完成钻孔的施工，所用钻机为煤炭科学研究总院西安分院研制的低转速、大扭矩MK-7型全液压坑道钻机。本次施工钻进方法采用三次成孔工艺，先用φ113㎜内凹式钻头完成主孔钻进，再采用φ113/153㎜、φ153/194㎜扩孔钻头分两次扩孔至孔底。钻杆采用φ89㎜摩擦焊接型钻杆，接头采用局部增加壁厚的内加厚方式，管体内径为φ71mm，两端接头的内径为φ54mm，增加了钻杆易损部位的强度又不浪费材料，解决了大能力钻机的钻杆配套问题。施工工艺流程如图1所 示。 图1 钻孔施工工艺流程 本煤层预抽长钻孔（800m ）施工分三个阶段进行。第一阶段施工2个钻孔，由于地质构造原因，钻孔最深进尺仅680m ；第二阶段施工3个钻孔，超过800m 钻孔一个，其钻孔深度达806m ； 钻孔施工从2007年2月3日至2月28日历时25天，共计施工钻孔3个，其中3钻孔孔深达到806m 。钻孔成孔具体参数如表3所示。 表3 第二阶段钻孔实际成孔参数表 钻孔间距1.5米，开口高度距巷道底板1.5米。钻孔方向垂直于工作面推采方向。 五、封孔方式 采用聚氨酯化学材料与水泥砂浆相结合的封孔方式。封孔管为φ150mm 、长度10米的铁管，孔口采用水泥砂浆封严堵实。 六、抽放方式 采用6寸混合器和软管连接于SK-85泵进行抽放。自2007年2月20日连孔抽放开始，起初采用2BEC72泵抽放，瓦斯单孔浓度在15左右，随之改用SK85泵抽放，浓度开始慢慢上升，单孔浓度最高可达80，流量加大，三孔综合浓度30左右，持续时间较长，直至216工作面回采结束，瓦斯抽放效果一直很好。2008年7月25日回收这三个钻孔时，共计抽放纯瓦斯421万m3，平均抽采率36.8。216绕道单孔浓度10-50。负压200～280 mmH2O，混合流量50～75m3/min。见表4。 表4 瓦斯抽放效果分析表 216工作面瓦斯涌出量27.2 m 3/min，其中风排2.4 m 3/min，风排占工作面瓦斯涌出量的8.8％；采面瓦斯抽放率91，工作面上隅角瓦斯浓度稳定在0.3～0.5％，一般在0.4％左右。 七、社会经济效益分析 216工作面回风绕道钻场内的3个抽放孔用φ325㎜抽放管连接到瓦斯发电厂。按每立方瓦斯发3度电，共计发电1263万度，按每度电0.5元计算可收入600多万元。 216工作面瓦斯含量大，但是在整个的开采期间工作面瓦斯从未超限过。工作面通过预抽，上隅角瓦斯减少，明显降低了工作面瓦斯涌出量。大孔径预抽在216工作面瓦斯治理中起到了相当大的作用，保证了工作面安全顺利的开采，真正体现了应抽尽抽的原则，为今后高瓦斯矿井瓦斯治理指明了方向，取得了较好的社会经济效益。 八、结语 大孔径长钻孔应用于高瓦斯矿井的瓦斯抽采是适宜的，不仅为矿山的安全生产提供了条件，且能变废为宝，为社会创造财富；同时，工作面瓦斯得到充分抽采，减少了煤层中瓦斯含量，消除了不安全隐患，为矿井瓦斯治理提供了一种方法。 作者简介白永筱（1964-），男，陕西宜君人，1985年7月毕业于陕西煤炭工业学校，研究生学历，工程师，铜川矿务局下石节煤矿生产副矿长。