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13.46km2。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45.05m3/min，相对涌出量14.10m3/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测点测定地点工业分析（%）瓦斯含量（m3/t.r）瓦斯含量（m3/t）Mad(%)Ad(%)Vdaf(%)1216工作面施工斜巷2.8114.1534.327.215.992216运输巷1.9413.6733.688.246.95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抽放难易程度钻孔瓦斯流量衰减系数(d-1)煤层透气性系数（m2/MPa2.d）容易抽放10可以抽放0.003-0.0510-0.1较难抽放0.050.1二、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、施工参数孔号倾角（）方位角（）终孔孔径（mm）深度（m）19.81919480029.523194800311.070194800四、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113内凹式钻头完成主孔钻进，再采用113/153、153/194扩孔钻头分两次扩孔至孔底。钻杆采用89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71mm，两端接头的内径为54mm，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孔号施工日期倾角（）方位角（）终孔孔径（mm）深度（m）12.3-2.109.81919368022.11-2.179.52319370632.18-2.2811.070193806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150mm、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200280 mmH2O，混合流量5075m3/min。见表4。钻孔钻孔初始瓦斯流量(l/min)百米煤孔瓦斯流量（m3/minhm）衰减系数（d-1）透气性系数（m2/MPa2d）煤层126.2220.163890.25710.64154-2216.91160.020080.04390.21064-2311.4630.071640.09250.71584-2表4瓦斯抽放效果分析表216工作面瓦斯涌出量27.2 m3/min，其中风排2.4 m3/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0.30.5，一般在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325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