下向穿层钻孔条带预抽快速消突技术

摘要：受到排水排渣等因素制约，下向穿层钻孔往往达不到上向穿层钻孔的抽采效果，为确保下向穿层钻孔预抽效果，确保煤巷快速掘进，必须要解决一个难题——下向穿层钻孔如何快速消突？

关键词：下向穿层钻孔 预抽效果、快速消突 喷注浆 深孔爆破 增透

1 工作面概况

17181（1）工作面位于东四采区，工作面标高-706～-783

m，走向长1290m，倾向宽200m，煤层原始瓦斯压力1.5

Mpa，原始瓦斯含量6.7m3/t，处于11-2煤突出危险区，煤层平均倾角7°，平均厚度1.76m，透气性系数0.018m2/MPa2·d。17181（1）瓦斯综合治理巷设计标高-689.4～-755.4m，设计工程量1350m，上覆13-1煤，下伏11-2煤，巷道法距13-1煤底板47～24.5m，法距11-2煤顶板20.5～43m，外错运输顺槽35m平行布置，设计宽*高为5m*3.5m，锚索网喷支护。

2 下向穿层钻孔抽采最大化技术关键

2.1 做钻场、喷注浆、强增透

2.1.1 做钻场

17181（1）瓦斯综合治理巷掘进期间，每45m布置一个钻场，每个钻场布置5组下向穿层钻孔，条带预抽17181（1）运输顺槽瓦斯。

2.1.2 喷注浆

17181（1）瓦斯综合治理巷下向穿层钻孔施工前，由巷道施工单位对钻场喷注浆封堵围岩裂隙和砂巖水，注浆孔覆盖钻场内所有预抽钻孔的封孔影响范围，并在2#、3#钻场进行了注浆半径考察。

①注浆半径考察设计。注浆考察采用SGZ-150型钻机垂直在2#、3#钻场底板各施工1个￠75mm的注浆孔，钻孔施工完毕后，采用￠71mm注浆胶囊封孔，用ZBY3/16-22煤矿用液压注浆泵注浆，注浆结束候凝48小时后，以注浆孔为圆心，以1m、1.5m、2m、2.5m、3m为半径施工5个考察孔，采用内窥镜录像观察孔内情况，以注浆效果确定注浆半径。

②注浆半径考察结果。以3#钻场为例，3#钻场1#注浆考察孔实际注水泥2.5袋，注浆压力4.5Mpa，注浆结束后，采用内窥镜录像的形式，考察了注浆孔周边1m、1.5m、2m、2.5m、3m位置的注浆效果，分析整个录像过程得出，注浆孔周边2.5m范围内的钻孔窥视注浆效果良好，孔壁光滑圆润，注浆孔外3m位置的钻孔在窥视过程中，发现局部段孔壁渗水，注浆效果下降。通过半径考察分析，综合得出￠75mm注浆孔注浆半径以2.5m为宜。

③注浆孔设计。17181（1）瓦斯综合治理巷所有注浆钻场均按照注浆半径2.5m设计，每个钻场设计20个￠75mm注浆钻孔，8个注浆短孔（6m）和12个注浆长孔（15m）；短孔单孔设计注浆压力4Mpa，设计注水泥2袋；长孔单孔设计注浆压力6Mpa，设计注水泥3袋；水灰比0.7：1。短孔控制到钻场底板以下5m及周边2m外，封堵钻场底板裂隙，为长孔带压注浆奠定基础；长孔控制到钻场底板以下13m及周边10m外，封堵泥岩和砂岩裂隙，覆盖钻场内所有预抽钻孔的封孔影响范围。

2.1.3 强增透

掏穴增透：17181（1）瓦斯综合治理巷施工的下向钻孔采用“隔一掏一”的方式进行增透。考虑下向钻孔掏穴受重力影响，掏煤量有限，将钻孔穿煤后多施工15m以上，以便充分沉积掏穴煤粉和打钻岩粉。

深孔松动爆破增透：待下向钻孔抽采流量和浓度衰减后，在每两组间施工两个爆破钻孔，进行爆破增透；钻孔装药爆破段在煤巷法距5m外，其中工作面侧爆破钻孔兼做切顶爆破孔，外移顶板压力，便于回采期间留巷支护。

2.2 钻到位、管到底、孔封严、水放通

2.2.1 钻到位

钻场中线标校由地测科负责，单孔放线由勘探处潘三钻机工区技术人员负责；每个钻场前两个钻孔均进行测斜，以便掌握煤层层位，及时调整钻孔参数，每组钻孔至少测斜两个，钻孔施工期间，抽排队和勘探处潘三钻机工区派人跟班，紧盯现场，加强钻孔施工质量。

2.2.2 管到底

强化下向钻孔护孔质量。所有钻孔1寸半或2寸套管下过止煤点，过煤段下花眼管，套管下不到位的钻孔均作为报废孔处理，重新补孔。为便于套管能够顺利下过止煤点，封孔前采用压风净底。

2.2.3 孔封严

①强化封孔质量。采用“两堵一注”新型封孔工艺封孔，封孔深度12m；利用ZBY3/16-22煤矿用液压注浆泵注浆，额定压力16Mpa，额定流量50L/min，功率22kW；封孔注浆压力4Mpa以上，水灰比0.7：1。

②确保气密性。a抽采干管由生产单位延接至钻场位置，抽排队对延接的瓦斯管路进行气密性试验，确保严密不漏气。b钻场支管及孔口连接软管由抽排队进行合茬，并进行气密性检查，做到孔口到干管连接不漏气。c排水装置的高压软管连接处必须使用密封圈，以保证带压吹水时钻孔的气密性。

2.2.4 水放通

实现钻孔自动排水。套管内下4分无缝螺纹钢排水管，4分排水管与10mm高压胶管风管相连接，压风由每组钻场安装的KDP21GW型号电磁阀自动控制，定时排水，每个电磁阀带50个钻孔，各钻场根据钻孔积水情况适当调整排水时间；排水动力取自系统压风，风压0.6Mpa，每个钻场抽采支管各安装一个自动放水器。

3 效果考察

实现了单孔、单个钻场及干管抽采浓度、抽采纯量等参数的在线监测，单孔抽采69天平均浓度36.5%，平均抽采纯量0.012m3/min；单个钻场抽采69天平均浓度（上接第192页）6.2%，抽采纯量0.6m3/min；干管抽采69天平均浓度35%，百孔抽采纯量1.2m3/min。第一个预抽评价单元（220m）已抽采瓦斯14.91万立方（瓦斯总储量28.9万立方），抽采率达51.5%。干管抽采浓度和抽采纯量趋势见图1、2。

4 结论

4.1 务实坚持“钻到位、管到底、孔封严、水放通”和“做钻场，喷注浆、强增透”方针，把好钻孔施工的每一个环节，就能够实现下向钻孔快速消突目标。

4.2 下向穿层钻孔注浆及封孔是关键，注浆必须将围岩裂隙注实，封孔必须要带压封孔并有切实可行的堵头防止带压后穿孔造成封孔失败或水泥浆将孔堵实。

4.3 加强下向孔日常排水管理，要考察选择好适当的排水时间间隔，最大程度地减少积水对钻孔的影响。

4.4 攻关下向钻孔掏穴效果。下向钻孔受重力影响，掏穴钻孔往往很难打开，且掏穴煤粉不易排出，需要技术攻关，加强增透效果。

参考文献：

[1]张智峰，张瑞林.下向穿层测压钻孔排水与封孔方法[J].煤矿安全，2012（07）.

[2]王京生，贾泉敏，张安，周波，刘丰韬.下向穿层钻孔施工工艺研究[J].科技创新与应用，2013（10）.

[3]方有向，朱亮.下向穿层钻孔瓦斯抽采技术的应用[J].煤矿安全，2007（03）.

作者简介：陈勇（1984-），男，安徽合肥人，现任淮南矿业集团公司潘集第三煤矿通风区助理工程师，2007年6月毕业于安徽理工大学安全工程专业，学士学位。