大孔径走向裂隙带顺层长钻孔在1226回采工作面应用分析.pdf

2020 13 技术应用与研究 当代化工研究 Modern ChemictU Research 大孔径走向裂隙带j暇层长钻孔在1226回采工作 面应用分析 * 安 邦 山 西 汾西矿业（ 集团）有 限 公 司 通 风 处 山 西 032000 摘 要 瓦斯抽采是高瓦斯、突出矿井治理瓦斯最有效的措施，大孔径走向裂隙带顺层长钻孔瓦斯抽采是通过在钻场内沿工作面走向，在 裂隙带大致高度向采空区施工的长距离钻孔抽采积聚在回采工作面裂隙带附近的大量高浓度瓦斯，从而减少上隅角瓦斯积聚，确保煤矿生 产安全。本文阐明了该技术在曙光煤矿应用的可行性，分析了技术应用后的效果，得出相关结论表明，采用定向钻进技术施工裂隙带顺层 长钻孔对矿井降本增效意义显著。 关键关键词 大孔径；长钻孔；分析 中图分类号中图分类号T 文献标识码文献标识码A Analysis on Application of Bedding Long Borehole with Large Aperture Strike Fracture Zone in 1226 Working Face A n Bang Ventilation Office, Shanxi Fenxi Mining Group C o . , Ltd. , Shanxi, 032000 Abstract Gas extraction is the most effective measure to control gas in high-gas and outburst mines. Gas extraction by long-distance boreholes along the seam zone with large aperture strike is to extract a large amount of high-concentration gas accumulated in the vicinity of the seam zone of the mining face through long-distance boreholes constructed along the direction of the working face in the drilling field at the approximate height of the seam zone to the goaf, in order to reduce the gas accumulation in the upper comer and ensure the safety of coal mine production. This paper expounds the feasibility of the application of the technology in Shuguang coal mine, analyzes the effect after the application of the technology, and comes to the conclusion that the application of directional drilling technology in the construction of fracture zone along the bed length drilling is significantfor cost reduction and efficiency increase. Key words large aperture\ long drillings analysis ____ 刖 5 曙光煤矿1226回采工作面绝对涌出量为9. 04m 3/min, 工 作面瓦斯来源由三部分组成本煤层、采空区、邻近层。本 煤层涌出量约占工作面涌出量的20;采空区瓦斯涌出量约 占总涌出量的60,为主要瓦斯涌出量；邻近层瓦斯涌出量 约占总涌出量的20。为有效解决采空区和邻近层瓦斯对工 作面回采过程中的影响，该矿井采用大孔径走向裂隙带顺层 长钻孔方案进行瓦斯治理。 1 ■工程背景 该矿位于山西省中部，行政区划属吕梁地区孝义市管辖， 矿井设计生产能力90万吨/年，井田面积为58. 7293k m 2。矿井为 高瓦斯矿井，2018年瓦斯等级鉴定绝对涌出量14. 59mVmin、相 对涌出量10. 7mVt。井田内主要含煤地层为石灰系上统太原 组和二叠系下统山西组，平均总厚131. 62m , 含煤17层，可 采煤层平均总厚12. 21m 。山西组可采及局部可采煤层有2、 2*下、3*三层，煤层平均厚度分别为3. 2m 、0.73m 、1.07m 。 1226工作面回采山西组2煤，2号煤层钻孔瓦斯流量衰 减系数属于较难抽放煤层，但是以煤层透气性系数来判定均 属于可以抽放煤层。工作面采用切顶卸压沿空留巷回采方式 及 “ Y”型通风方式（ 如图1 ，本煤层及穿层裂隙带短钻孔 等普通瓦斯抽采方法，对有效解决工作面上隅角瓦斯问题己 力有不逮。 2. 1226工作面走向裂隙带长钻孔效果分析 ⑴ 1226工 作 面 走 向 裂 隙 带 长 站 孔 施 工 方 案 图2 1226工作面钻场布置示意图 1226工作面走向长度1151米，运巷设计施工钻场5个， 其中2个为裂隙带穿层短钻孔钻场，3个为走向裂隙带长钻孔 钻场，走向长钻孔钻场内各布置3个走向裂隙带长钻孔，每 个钻场施工2个高位钻孔，1个低位钻孔，共计9个钻孔，孔 深设计为528-570米，钻孔终孔高度为6倍、8倍采高，其中 高位裂隙带钻孔为8倍 （ 22.8m , 低位裂隙带长钻孔终孔 高度为6倍 （ 17. lm , 钻孔水平分别覆盖15m 、25m 、35m 范 当代化工研究 〇 Modem Chemical Research 技术应用与研究 2020 13 围。走向裂隙带长钻孔使用ZDY-12000LD型定向钻机施工， 开孔孔径为0153111111,扩孔后为250m m , 为保证初采初放期 间瓦斯抽采效果，要求3钻场施工的1、2走向裂隙带长钻 孔终孔位置位于切眼上方（ 6倍、8倍采高），3*走向裂隙带 长钻孔终孔位置位于切眼上方7-10m 范围内，用于工作面初 次来压时切眼内瓦斯的抽采。 （ 如图2、表1 表1 1226运巷走向裂隙带长钻孔参数表 钻场 编号 孔号仰角倾角。方位角。孔径/mm目标层位孔深/m 3 110255153 中砂岩528 V10259153 砂廣泥岩 528 37263153砂质泥岩528 4 113250153粉砂岩620 V13244153 粉砂岩 620 3*10238153 粉砂岩 620 5 111250153 粉砂岩570 211244153 粉砂岩 570 39238153粉砂岩570 2 1226工作面走向裂陳带长钻孔抽采效果 3*钻场监测瓦斯抽采数据显示，1*钻孔瓦斯抽采浓度最 大为70. 00,平均瓦斯抽采浓度为50; 2钻孔瓦斯抽采浓 度最大为80. 00,平均瓦斯抽采浓度为11; 3钻孔瓦斯抽 采浓度最大为80. 00,平均瓦斯抽采浓度为24。3个钻孔平 均单孔瓦斯抽采浓度为28. 4 , 各钻孔瓦斯抽采浓度曲线如 图3所示。 图3 钻场各钻孔瓦斯抽采浓度曲线图 1钻孔瓦斯抽采纯量最大为2. 67mVmin, 平均瓦斯抽采 纯量为1. 66m 3 /min; 2钻孔瓦斯抽采纯量最大为1. 38m 3 /min, 平均瓦斯抽采纯量为0. 57mVmin; 3*钻孔瓦斯抽采纯量最大 为1. 39m 3/min, 平均瓦斯抽采纯量为0. 85m 3/min。3个钻孔平 均单孔瓦斯抽采纯量为1.03m 3/min，如图4所示。 图4 钻场各钻孔瓦斯抽采纯量曲线图 1226综采工作面钻场裂隙带顺层长钻孔于2018年12月开 始施工，2019年4月施工完毕，6月10日正式投入生产，截止 工作面回采至今，1226综采工作面绝对瓦斯涌出量9. 04m 3/ min, 抽放纯量4. 22m 3/min, 风排瓦斯量4. 82m 3/min, 在生 产期间工作面瓦斯浓度为0. 1-0. 22，回风流瓦斯浓度为 0. 24-0. 32,裂隙带顺层长钻孔单孔瓦斯浓度均保持长期稳 定，瓦斯抽采率保持在45以上。 ⑶施工成本对比 根据施工效率对比分析数据，采用普通裂隙带短钻孔 治理采空区及上隅角瓦斯，1226工作面需要布置22个钻场， 154个钻孔，总计进尺20592m , 总工期286d，每米进尺单价 核算为111. 9元/m 。 根据施工效率对比分析数据得出，采用裂隙带顺层长 钻孔治理采空区及上隅角瓦斯，1226工作面需要布置3个钻 场，9个钻孔，总计进尺5040m , 总工期105d, 每米进尺单价 核算为253. 7元/m 。 1226工作面高位钻孔成本比较如下 普通裂隙带短钻孔施工总成本20592mX 111. 9元/m 2304244. 8元; 裂隙带顺层长钻孔施工总成本5040mX257. 3元/m 1296902. 0元; 采用裂隙带顺层长钻孔治理采空区及上隅角瓦斯，1226 工作面可节约成本2304244. 8元-1296902. 0元1007342. 8 元，成本可降低44。 由此可见，裂隙带顺层长钻孔技术可有效降低钻孔施工 成本，采用定向钻进技术施工裂隙带顺层长钻孔对矿井降本 増效意义显著。 3.大孔径走向裂隙带顺层长钻孔应用结论 1 从瓦斯抽采数据曲线中可以看出大孔径走向裂隙 带长钻孔有效抽采孔段长，瓦斯抽采浓度和流量稳定，瓦斯 抽采效果显著。 （ 2 减少工作面抽采工程量，降低了矿井 生产成本，并降低了现场管理难度。 （ 3 保证了工作面回 采期间上隅角、回风流瓦斯浓度至安全值以下，加快了工作 面回采进度、实现矿井安全、高效、高产。 4 结语 综上所述，曙光煤矿1226回采工作面走向裂隙带长钻 孔施工，采用大孔径走向裂隙带顺层长钻孔瓦斯抽采技术措 施，该项技术应用可行性得到认可，取得一定的技术效果， 在1226工作面高位钻孔成本比较中，通过普通裂隙带短钻孔 施工总成本与裂隙带顺层长钻孔施工总成本比较得出，1226 工作面可节约成本44左右，极大的降低了钻孔施工成本， 为煤矿的发展带来经济效益和安全保证。该矿井采用的大孔 径走向裂隙带顺层长钻孔瓦斯治理方案，为同行业内有效解 决工作面回采过程中采空区和邻近层瓦斯治理问题，提供了 有益的借鉴。 【 参考文献】 [1] 芮君.高位定向长钻孔与顶板走向钻孔瓦斯抽采效果的评 价研究[J].中国化工贸易， 2017, 9 036 243, 245. [2] 赵宇鹏.高瓦斯综放工作面瓦斯抽采综合技术研究[J].煤 矿现代化， 2018 05. [3] 武昊.瓦斯抽放顺层长钻孔快速施工技术实践[J].山东煤 炭科技,2019 4. [4] 周亚东， 耿耀强.大孔径长钻孔替代高抽巷瓦斯抽采技术 [J].煤矿安全,2011 10. 【 作者简介】 安 邦 （ 1985-，男，山西汾西矿业（ 集 团 ）有限公司通风 处；研究方向煤矿通风与安全