综采工作面顺层预抽钻孔的新工艺.pdf

第 1 期2022 年 8 月铁法科技综采工作面顺层预抽钻孔的新工艺大隆矿吴琼摘要对东二 1509 工作面两顺本层预抽钻孔在设计、封孔工艺、连结方式及抽采效果上进行了分析，为今后本煤层瓦斯预抽总结了宝贵的经验。关键词本煤层预抽钻孔设计抽采效果1东二 1509 工作面概况1.1工作面范围东二 1509 综采工作面东侧以东二 1507 运顺为界；西侧以东二 1509 运顺保护煤柱为界；南侧以F9-1 断层为界；北侧以 566 火成岩体为界。工作面走向长 445m,面长 260m,可采面积为 113845m2。1.2地质条件本工作面所采煤层为 15 煤层，复合煤层，煤层厚度最大为 4.20m，最小厚度为 1.80m,平均厚度3.30m,为中厚煤层，煤类为不粘煤，煤质较好。煤层含多层夹石，单层最大厚度 0.15m，煤层中夹石平均厚度 0.12m。15 煤层上覆为 14 煤层，平均层间距为38.1m。14 煤层最大厚度为 1.43m，最小厚度为1.16m，平均厚度为 1.29m。下伏 16 煤层，平均层间距为 19.28m，最大厚度为 2.12m，最小厚度为 1.94m，平均厚度为 1.98m，局部不可采。1.3瓦斯地质根据 大隆矿二水平东二采区 15 煤层煤与瓦斯突出危险性预测报告（II 号地质单元），大隆矿二水平东二 1509 工作面为无突出危险区。回采期间执行局部“四位一体”综合防突措施。预计回采期间绝对瓦斯涌出量 19.3m3/min,煤尘爆炸指数 36.39%。2本层预抽钻孔设计2.1钻孔设计工作面两顺施工顺层钻孔，顺层钻孔间距 5m，运顺布置 80 个，回顺布置 99 个，由工作面至采止线外30m均匀布置（图 1、图 2）。图 1 东二 1509 工作面顺层钻孔剖面图窑窑78问题探讨通风与安全图 2东二 1509 顺层钻孔平面图第 1 期2022 年 8 月铁法科技窑窑792.2钻孔施工说明（1）钻孔方位角以指北方向为“0”顺时针夹角所呈的夹角。（2）钻孔倾角根据煤层坡度所确定，施工过程中，均以 2倾角为基础施工参数，钻孔钻进过程中，根据钻孔岩性情况，调整钻孔施工倾角，保证煤段距离大于 80%。依据钻孔实践，根据煤层倾角变化，合理调整钻孔施工参数。（3）钻孔孔径 94mm。（4）钻孔施工完毕后，采用“两堵一注”封孔工艺进行封孔，封孔长度 20m 以上。2.3原有本层预抽钻孔设计及存在问题大隆矿综采工作面顺层预抽钻孔原来主要在钻场内施工，钻孔呈扇形布置（如南一 1207 工作面）主要有以下几方面优缺点：（1）受钻场空间限制，钻孔开孔布置集中，造成钻孔开孔间距小，封孔不严。（2）各钻孔外段之间间距小，抽采期间相互影响较大，受钻场临近松动圈影响，只要有一个钻孔漏气，会影响整个钻场钻孔的抽采浓度。（3）扇形布置钻孔分布不均匀，易出现钻孔抽采空白带。（4）随工作面推进，终孔点在钻场前方的钻孔在工作面揭露后抽采浓度会明显下降，同时工作面推进至钻场后，终孔点在钻场后方的钻孔也不能进行抽采，大大减少了钻孔的有效抽采时间。（5）工作面推过钻场后，暴露于煤壁上的残孔排放的瓦斯，也成为割煤作业的一个隐患。扇形钻孔其优势主要是施工钻孔、连孔集中工作量小，同时不影响两顺拉放车等生产作业。3封孔、连孔改进工艺3.1封孔工艺钻孔采用“两堵一注”工艺进行封孔，封孔长度由原来 12m 增加到 20m，有效的增加了封孔的严密性。3.2钻孔连接工艺每 10 个预抽钻孔为一个抽采单元，两顺抽采干管为直径 200mm抽采管路，单元抽采干管为直径108mm 管路，单个钻孔用直径 65mm 抽采胶管连接。每单元钻孔形成上下两排闭合直径 75mm 抽采管路，上方管路与钻孔连接进行抽采，下方管路作为容水器与自动放水器连接，及时排除钻孔涌水，确保钻孔抽采效果连续、稳定。4抽采效果分析东二 1509 运顺（120 号）本层预抽孔抽采浓度变化详见附表。附表 东二 1509 运顺本层预抽孔抽采浓度变化东二 1509 运顺（7 号、8 号）本层预抽孔抽采浓度变化曲线详见图 3、图 4。钻孔序号平均抽采浓度（%）距工作面10m 范围内抽采浓度（%）平均浓度变化（%）距工作面10m 外平均抽采浓度（%）1990241.441.4038.638.630425.741.1+15.410.6525.242.5+17.36.2635.457.9+22.516.9716.637.2+20.65.5813.734.2+20.53.8917.354.4+37.14.0106.63.35-3.257.51143.468.4+2537.11212.218.2+610.91317.561.9+44.45.21414.639.2+24.68.8156.832.5+25.72.71647.8854.3+6.4246.7177.826.3+18.53.31810.142.7+32.61.9196.425.7+19.32.1201429.8+15.88.2平均18.9936.4+17.4210.67图 3运顺 7 号孔浓度变化曲线图（下转第 116 页）（上接第 79 页）作者简介：吴琼(1970-)，男，2015 年毕业于辽宁科技学院煤矿开采技术专业，现任大隆矿抽采队副队长。联系电话：[phone]。图 4运顺 8 号孔浓度变化曲线图以上为大隆矿东二 1509 运顺 1 号至 20 号预抽钻孔，截至到 11 月 25 日每班抽采浓度变化情况。各孔总平均抽采浓度 18.99%，钻孔距工作面 10m 范围内平均抽采浓度 36.4%，只有 10 号孔在距工作面10m 范围内抽采浓度下降，其它均为上升趋势，各钻孔距工作面 10m范围内抽采浓度平均增长 17.42%。从以上钻孔抽采观测数据变化上可以看出，预抽钻孔进入工作面 10m 范围内，平均抽采浓度由10.67%上升至 36.4%，说明受工作面回采超前动压影响，预抽钻孔透气性增加，增加了抽采浓度，提高了抽采效果，是本层钻孔预抽的最佳时期。如果采用原有扇形布置钻孔，受钻孔布置方式影响，本层预抽钻孔在最佳预抽时期抽采时间大大缩短，起不到应有的抽采效果。另外通过增加封孔长度至 20m，有效的增加了钻孔封孔严密性，使本层预抽钻孔平均浓度达到10.67%，提高了抽采浓度。同时每单元设置两排管路，采用抽采和放水分流方式，有效的控制了钻孔涌水、管路积水影响瓦斯抽采问题，保证了抽采连续、稳定。5结语大隆矿东二 1509 工作面运、回顺本层预抽钻孔，通过在设计、封孔工艺、连孔抽采等方面采取的一些改进，取得了较好的抽采效果，为本煤层瓦斯预抽积累了宝贵的经验。第一作者简介：吕巍（1984-），男，高级工程师。2007 年毕业于辽宁工程技术大学安全工程专业，现任小康矿保安区主任工程师。联系电话：[phone]。第 1 期2022 年 8 月铁法科技4结 语“一通三防”管理，通风是基础，小康矿近些年来一直在矿井通风系统优化上努力。从更换主要通风机，到根据矿井生产实际，施工多条回风巷道，解决了限制矿井安全生产的实际问题，提升了矿井通风管理水平。另外，需要强调：（1）通风系统优化是随着矿井生产变化随时进行的，没有终点，不能停滞不前。（2）小康矿为极软岩矿井，巷道压力大、变形快，需要合理组织队伍进行巷道维修，保证巷道通风断面满足通风要求。（3）矿井通风仿真系统在矿井通风系统优化调整中可起到很好的辅助、参考作用，应充分利用仿真系统进行系统优化调整方案模拟，从而选择最优的通风系统优化调整方案。窑窑116