以孔代巷技术的应用

【摘 要】2016年淮南矿业集团提出了创新瓦斯治理模式，决定开展大直径定向长钻孔“以孔代巷”瓦斯治理技术试验；顾桥矿在1123（3）综采工作面开展了大直径定向长钻孔技术攻关。在集团公司指导下，完成了技术攻关任务。应用结果表明，利用以孔代巷技术进行顶板瓦斯抽采是可行的，研究可为井下瓦斯高效抽采与治理提供借鉴

【关键词】以孔代巷；瓦斯治理；设计；施工

概况

顾桥煤矿1123（3）工作面走向长2190m，面长260m，工作面煤厚4.2米，为大采高工作面，煤层原始瓦斯含量5.3m3/t。1123（3）综采工作面为13-1煤层被保护工作面，回采期间主要瓦斯来源为上邻近层瓦斯涌出。传统的瓦斯治理方式是采用高抽巷或高位钻场顶板走向钻孔抽采。

该面前期瓦斯治理采用高位钻场顶板走向钻孔抽采采空区瓦斯；根据集团公司安排，我矿在该面收作线500米范围内瓦斯治理进行大直径定向长钻孔抽采技术试验。在工作面停采线外施工专用钻场，施工大直径定向长钻孔抽采采空区瓦斯。

1 大直径定向长钻孔设计与施工

1.1 专用钻场

矿在1123（3）轨顺收作线外施工了专用钻场，钻场规格为宽12m×深5m×高3.4m，并对钻场顶板、帮进行喷注浆加固，底板施工地坪和水漾。钻场内风、水、排等设施完全按照钻孔施工需要进行安设，保证了钻孔的正常施工。

1.2 钻孔设计

由于该面大采高工作面，煤厚为4.2米，工作面13-1煤层顶板为复合顶板，含13-2煤层、14煤、15煤、泥岩、花斑泥岩。为确保钻孔成孔质量和抽采效果，在集团公司的指导下，我们根据矿大采高工作面采空区顶板“三带”的分布规律及高抽巷最佳抽采效果层位的经验数据，结合大直径定向长钻孔必须布置在稳定砂岩层的技术要求。经研究确定，将大直径定向长钻孔目标层位选择布置在13-1煤层顶板分别为22.93～26.83m、35.58～39.33m两层细砂岩中。

1.3 钻孔施工

钻孔采用ZDY12000LD履带式全液压坑道钻机施工。具体施工由勘探处和西安煤科院负责，矿全力做好保障。在钻孔过断层、破碎带需要采取注浆改造时，矿负责按设计要求组织实施。经过三方共同努力，成功完成了设计的10个大直径定向长钻孔的施工任务。

2 抽采效果

2.1 抽采考察方案

为了准确考察大直径定向长钻孔的抽采效果，对钻场内的抽采系统进行了专门设计。钻场布置一路φ325mm抽采干管，总干管及每个钻孔安装了自动计量装置和孔板流量计，可以实现对每个钻孔单独计量考察。

钻场内1#～7#孔单孔安设DN150mm自动计量装置，实现单孔考察。1#～7#孔共用1套DN150mm孔板，对单孔自动计量进行调校。8#～10#孔利用单独1路φ325mm管路抽采，单独进行抽采和效果考察。

2.2抽采效果对比

目前大直径定向长钻孔已经正常进行抽采，为了对比分析其抽采效果，我们分别对本工作面前期轨顺高位钻场顶板走向钻孔及邻近的1116（3）工作面高抽巷的抽采效果进行了统计分析。

2.2.1单孔考察对比

大直径定向长钻孔效果最好的2#钻孔与1123（3）工作面11#高位钻场抽采效果最好的4#、11#孔抽采效果见表1，。

抽采效果分析结果，定向鉆孔单孔抽采浓度与高位钻场钻孔差别不大，单孔抽采混合量平均达到7m3/min，是高位钻场单孔的5倍；抽采纯量平均达到4.5m3/min，是高位钻场单孔的4.5倍。

2.2.2 钻场抽采效果分析

统计了定向钻孔钻场内全部钻孔抽采情况（其中9月1日前工作面未采到8～10#钻孔，仅1～7#钻孔抽采）及本工作面前期轨顺高位钻场及邻近的1116（3）工作面高抽巷抽采数据，对比分析抽采效果。具体见表2。

通过分析可以看出，定向钻孔钻场抽采浓度与高抽巷抽采效果基本相当。抽采浓度为20%～30%，抽采混合量均达到40m3/min以上，抽采纯均达到10m3/min以上。抽采混量和纯量约为高位钻场的2倍。

3 经济效益分析

通过对比分析，大直径定向长钻孔瓦斯治理技术具有管理简单、用人少、工期短，可靠性高等特点，成本约为高抽巷20%，经济效益也十分显著。

4 结论

4.1 确定了定向长钻孔合理的层位

从抽采效果分析，布置在煤层顶板向上38m位置的1#～3#钻孔抽采效果优于布置在煤层顶板向上25m位置的钻孔。主要原因为上分层砂岩中更位于采空区裂隙带中上部，可以稳定抽采高浓度瓦斯。

4.2 确定了定向长钻孔合理的方位

考察期间，2#、4#钻孔抽采流量一直较稳定。2#、4#钻孔分别位于距离轨顺巷帮26m、23m。钻孔位于“O”型圈边缘，抽采效果最佳，与我矿高抽巷实际布置位置基本一致。

4.3 坚定了大直径定向长钻孔替代高抽巷的信心

通过考察定向钻孔、高抽巷抽采效果，定向钻孔与邻近工作面高抽巷抽采效果基本相当。1123（3）工作面在采用大直径定向钻孔抽采治理瓦斯期间，平均日产量12691t，最高日产量14698t，回采期间工作面上隅角及回风瓦斯均不超过0.2%。完全满足了高产高效工作面瓦斯治理需要。

作者简介：

李应辉（1965.3---），男，安徽淮南人，高级工程师，1993年淮南矿业学院通风安全系毕业，现任淮南矿业集团有限公司顾桥矿副矿长。

（作者单位：淮南矿业集团顾桥煤矿）