浅谈顺层预抽煤层中深孔的施工

张蒙远

中煤新集地勘公司 安徽淮南 232001

顺层预抽本煤层瓦斯钻孔是防治煤与瓦斯突出和瓦斯超限的一种有效措施，该方法不仅可以提高钻孔的抽放量和抽放效率，而且可以降低抽放成本，但在顺层预抽煤层中，由于孔内供风压力小，孔内煤粉无法及时排除，导致钻孔成孔困难及成孔深度较浅，工作面内容易出现瓦斯治理空白区，严重影响了工作面的瓦斯治理效果。目前煤矿井下顺层预抽钻孔的钻进方法主要为静水排渣和压风排渣。静水排渣钻进容易诱发突出煤层钻孔喷孔或煤与瓦斯突出，应用范围受到限制；压风排渣虽可大大降低钻孔煤与瓦斯突出发生的概率，但目前煤矿系统压风弱，供风压力较低（0.4Mpa 左右），钻孔深度超过110m 之后煤粉和岩粉排除能力有限，导致钻杆与煤粉反复摩擦使孔内温度过高，容易发生一氧化碳超限事故[1]。

1 试验方案设备及工作原理

1.1 试验方案

依据171306 工作面钻孔施工设计、施工条件及地质条件，实验采用了ZDY4300LF（A）全液压钻机、MLGF-16/8 矿用防爆螺杆压缩机，使用三棱螺旋钻杆钻进工艺进行施工，采用“两堵多注”的封孔工艺。

1.2 钻进原理

利用空气压缩机钻进是将矿井压风系统或移动压风泵的压缩空气，经过钻孔内孔、钻头进入钻孔孔底，在孔内形成高速风流，钻屑悬浮在风流中被吹出，从而实现排渣和钻头的冷却，该钻进方法的特点是对孔壁的冲击力小，不易破坏孔壁产生垮孔，能够保持孔内畅通，进而提高孔内抽采管的下置深度，不会堵塞煤层中瓦斯的释放通道，有利于煤的瓦斯解析和运移，使瓦斯能够自由快速的释放，而且释放的瓦斯和压风混合，孔内始终只有气、固两相移动，发生垮孔、埋钻等事故的概率大大降低，从而进一步提高钻进效率。

2 现场试验

2.1 施工地点概况

171306 工作面为中煤新集刘庄煤矿1713 采区第六个掘进工作面，该工作面分外段和里段两部分。171306 外工作面南至轨道顺槽外段，西至轨道顺槽里段，北至胶带顺槽外段，东至外工作面设计停采线。

13-1 煤层：黑色，块状为主，片状次之，少量粉末状。弱玻璃光泽，成份以暗煤为主，亮煤次之，夹有镜煤条带，为半暗半亮型煤，内生裂隙发育，条带结构明显，玻璃光泽，属半亮型煤，局部煤层底部灰分较大；根据附近实测及钻孔分析，13-1 煤在该工作面内的平均厚度约为5.67m，煤层f 值约为0.78[2]。

2.2 现场试验

现场实验共施工完6 个实验钻孔（详细参数统计见下表1），正常钻进情况下，0-110 米平均钻进效率2 分钟/2 米，旋转压力为2-5MPa，风压为1Mpa；110-170 米平均钻进效率3 分钟/2 米，旋转压力为5-8MPa，风压为1Mpa；170-200 米以上平均钻进效率4 分钟/2 米，旋转压力为8-10MPa，风压为0.95Mpa。

171306 胶带顺槽采用普通钻进技术共完成206 个钻孔，钻孔成孔深度平均约170m，成孔率平均约95%，筛管下置率平均约52%，见煤率平均85%，单班钻进效率平均约96m，平均抽采浓度11%[3]。

2.3 试验结果

本次试验共施工完成6 个钻孔，与普通钻进相比较，试验钻孔在钻孔深度、成孔率、筛管下置率、见煤率、钻进效率及钻孔抽采浓度等方面均提高很多。

3 存在问题及建议

（1）钻孔施工中风压为0.6-1.0Mpa，孔径φ94mm，排除的煤粉多、粉尘大，孔口除尘喷雾及气水分离装置要确保正常使用，同时还需进一步研究使用便捷、有效的除尘技术方法。

（2）现场空压机使用期间需安设专人负责看管和维护，并且熟悉了解空压机的各种性能，能够根据现场施工条件及时调整供风压力。

4 结语

空气压缩机在顺层预抽中深钻孔中的应用对煤层瓦斯抽采和防治瓦斯突出具有重要意义，能够极大提高钻孔深度、封孔管下置深度及施工效率，并能有效降低瓦斯喷孔、一氧化碳超限、埋钻、抱钻等孔内事故的发生，消除了超宽工作面瓦斯治理的盲区，降低钻孔偏斜度，提高钻孔见煤率，增强钻孔抽采浓度，保障煤矿的安全高效生产。

表1 171306 胶带顺槽外段巷帮A 组（顺层）钻孔详细参数统计表