顾桥矿—760～—975北翼二水平回风斜巷技术

冯首翔

摘要：在顾桥矿-760～-975北翼二水平回风斜巷揭6-2煤段揭煤钻孔施工过程中，为了实现“钻到位、管到底”，提高钻孔的成孔率和施工效率，本文通过阐述施工中出现的问题，研究分析跟管钻进施工工艺和钻孔封孔工艺，进而为巷道掘进和瓦斯治理提供参考依据。

关键词：跟管钻进 钻孔封孔 创新

1 概述

顾桥矿-760～-975m北翼二水平回风斜巷揭6-2煤段，6-2煤顶板标高约-945m，6-2煤层瓦斯压力5.18Mpa，瓦斯含量8.14m3/t，揭煤区段内6-2煤层平均厚4.0m，煤层倾角约1°～3°。因6-2煤瓦斯压力较大，采用巷道揭煤法。距6-2煤法距12.9m平行于-760m～-975m北翼二水平回风斜巷施工顶板巷，供揭煤钻孔施工专用。巷道内进行喷注浆和打地坪，地坪厚度不小于300mm。6-2煤顶板巷采用“U”型棚支护，巷道坡度为2.4°，巷高3.4m，宽4.2m，长95m。

2 钻孔设计

2.1 抽采钻孔设计。抽采钻孔共设计494个，分为31组布置，每组钻孔间距为3m，每组钻孔总工程量约19650m。揭6-2上煤线钻孔控制范围是揭煤处-760～-975m北翼二水平回风斜巷巷道轮廓线周围不小于15m煤体。揭6-2煤钻孔控制范围是揭煤处-760～-975m北翼二水平回风斜巷巷道轮廓线周围不小于20m煤体，控制范围不足20m的需施工减压钻孔，以消除巷道轮廓线周围20m范围内的煤层突出危险。

2.2 效检钻孔设计。效检钻孔共设计6个，总工程量约210m。

3 施工设备

钻机：ZDY3200S钻机4台

钻头：Φ113mm、Φ94mm复合片钻头及Φ108mm可开臂式符合片钻头

钻杆：Φ63.5/73mm肋骨钻杆和Φ89mm大通径肋骨钻杆。

4 施工过程中出现的问题

4.1 由于该地点瓦斯压力大（瓦斯压力5.18Mpa）、地应力大，钻孔在过煤时，孔内排渣量较大，且煤渣大部分呈粉末状，导致钻孔过煤段施工过程中抽采管路、负压除尘器容易堵塞。过煤段时，施工180～200个钻孔时平均每米排出煤粉量约105kg。施工280～300个钻孔时平均每米排出煤粉量约64.6kg。施工380～400个钻孔时平均每米排出煤粉量约50kg。

4.2 钻孔施工过程中，部分钻孔孔内有水，造成孔内煤粉程稀泥状，增加了孔内排渣难度，起钻结束后煤段易垮孔，导致套管难以下到位。钻孔施工结束后，经过反复扫孔，套管仍很难下到位。

5 跟管钻进施工工艺

为解决套管下不到位这个难题。经集团公司、处领导和工区领导研究决定，将两部钻机更换跟管钻进的方法进行施工，部分钻孔按照放水孔施工，施工每组钻孔时，必须先施工放水钻孔。2013年1月29日将1#钻机和3#钻机更换成大通径动力头，使用Φ89mm大通径肋骨钻杆，采用跟管钻进施工。钻孔在施工过程中，岩石段采用普通复合片钻头施工，施工至见煤后，起钻更换跟管钻进钻头施工，钻孔施工到位后，从钻杆内向孔内下套管，套管下到位后，起出钻杆。放水孔施工后，单独采用一路抽采管路进行放水，使用钻孔施工过程中孔内的水量明显变小，煤段容易垮孔的问题也得到了明显的改善，普通钻头施工的成孔率也逐步地提升。2013年2月1日至5月4日两种施工工艺对比施工情况见下表：6 钻孔封孔工艺

封孔严格执行打一、封一、注一，施工结束后未能及时合茬的钻孔必须安设弯头。钻孔施工结束后，采用专用封孔器带压封孔，封孔长度不小于20m。不穿过6-2煤的钻孔，若见煤点（6-2煤上煤线）低于22m的钻孔，封至见煤点前2m；穿过6-2煤的钻孔，若见煤点（6-2煤）低于22m的钻孔，封至见煤点前2m。

6.1 跟管钻进施工封孔工艺。①钻孔施工到位，从钻杆内全程下1吋PVC管，煤段采用花管，1吋套管内全程下4分注浆管（内外丝），待捣开钻头后，起出钻杆。②从孔口下2吋PVC套管24m，孔口1根下2吋铁套管，在距孔口17m-20m处扎封孔袋，将塑料软管一端固定在封孔袋内，另一端顺延至孔口，利用封孔器向通过塑料软管向封孔袋内吹入聚氨酯进行座底；待座底结束后，将聚氨酯充分混合后倒入封孔袋内进行封堵孔口。③距孔口17-20m处扎封孔袋，将塑料软管一段固定在封孔袋内，采用封孔器通过塑料软管向孔内注入聚氨酯座底，聚氨酯用量不少于1组（黑、白药各5kg），若见煤点低于22m的钻孔，则位于见煤点前2-5m处扎封孔袋。

6.2 普通钻进施工封孔工艺。①钻孔施工结束后，孔内全程下1.5吋PVC管，孔口1根下2吋铁管，铁管与套管之间采用变头连接，1.5吋套管内全程下4分管。②距孔口17-20m处扎封孔袋，将塑料软管一段固定在封孔袋内，采用封孔器通过塑料软管向孔内注入聚氨酯座底，聚氨酯用量不少于1组（黑、白药各5kg），若见煤点低于22m的钻孔，则位于见煤点前2-5m处扎封孔袋。③孔口下入两路4分管，每路4m，一路作为注浆管，一路作为返浆管，返浆管在孔口一端安设截止阀。采用注浆压力不小于4MPa的注浆泵注浆，通过4分注浆管向孔内注入水泥浆。待返浆管返浆后，关闭返浆管上的截止阀继续向孔内注浆。注浆压力不小于2MPa。水泥浆按水：水泥≤0.7：1配制（质量比）；聚氨酯由A、B药组成，按1：1比例配比使用（每孔A、B药各1.5组（7.5kg））；搅拌桶使用油桶自制（不小于100升，内有刻度。25kg水在搅拌桶内深度约110mm）。前期封孔过程中，由于6-2煤上面有两道煤线，座底段有时避不开煤线，容易造成座底不严，由于该施工地点瓦斯压力为5.18Mpa，一旦出现钻孔漏气，留有漏气通道，很难进行堵漏。为提高封孔质量，确保钻孔抽采效果，对加强封孔采取以下措施：①座底段由原来的2m更改为3m，座底段应尽量避开煤线。②座底结束后通过向孔内吹压风的方式检查座底是否严实。③孔口2m必须扎封孔袋进行封堵，并预留200mm采用安尔特或锚固剂进项封堵。④注浆压力不得小于2Mpa。通过这四道保障措施，能够确保钻孔封孔质量，提高抽采效果。

7 下向钻孔带压注浆

本次揭6-2煤过程中，为解决钻孔封孔质量问题，我单位大胆尝试了下向钻孔带压注浆方案。一改以往下向钻孔不能带压注浆的思想（害怕带压把底注穿了）。带压注浆时不能急于一次性把压带上，可以先注0.5～1袋水泥，下向钻孔由于水泥自重的影响，水泥可以在孔底凝固而且不会堵实注浆管。等水泥凝固过一个圆班后，座底的强度得到了很大的提高。再通过点注的方式缓慢带压注浆。直至注浆管和返浆管的注浆压力均不小于2Mpa。通过带压注浆的方案，使钻孔的封孔质量得到很大提高，杜绝了钻孔漏气的现象。

8 钻孔抽采效果

根据对施工钻孔实测浓度结果显示，采用跟管钻进施工的钻孔孔内瓦斯浓度较高，实际考察钻孔520个，钻孔封孔注浆后孔内瓦斯浓度小于40%的钻孔共26个，抽采24小时后，孔内瓦斯浓度小于40%的钻孔共34个。措施钻孔干管浓度平均达40%以上，干管纯量在1.6 m3/min～

2.5m3/min之间，平均2.16m3/min，百孔抽采纯量达1m3/min。

9 总结

①跟管钻进施工能够充分做到“钻到位，管到底”。大大提高了钻孔的成孔率。由于跟管钻进钻头在岩石段施工时，钻头的损坏程度大，钻头不易捣开。岩石段采用普通复合片钻头施工，施工至见煤后，起钻更换钻头。②高瓦斯、高地压的施工地点，可以先采用跟管钻进的方式施工一部分钻孔进行抽采，使瓦斯压力和地压得到了释放，有利于后面的钻孔施工。③普通钻头施工的钻孔，钻孔施工结束后，由于部分孔内有水，煤段易垮孔，导致套管无法下到位，需反复透孔。从而影响施工效率。专门指定一部分钻孔当作放水孔的施工，使钻孔施工段孔内水量减少，提高钻孔成孔率。④钻孔封孔质量必须重视，只有提高封孔质量才能提高抽采效率。要提高封孔质量，必须得带压注浆，只有带压注浆的钻孔，才能达到长时间抽采不漏气。

参考文献：

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[2]倪刚.煤炭开采中的部分技术研究[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2012，04.

[3]申宝宏，郭玉辉.我国综合机械化采煤技术装备发展现状与趋势[J].煤炭科学技术，2012（02）.