刘庄煤矿西一轨道石门俯角孔穿层钻孔排水技术应用.pdf

总715期第十七期 2020年6月 河南科技 Journal of Henan Science and Technology 刘庄煤矿西一轨道石门俯角孔穿层钻孔 排水技术应用 雷贺贺正茂 （中煤新集能源股份有限公司刘庄煤矿， 安徽阜阳232600） 摘要 因孔底积水， 下斜钻孔的孔内瓦斯不能及时被抽出， 孔内瓦斯瞬间涌出并积聚。揭煤预抽期间， 刘庄 煤矿西一轨道石门利用抽排一体化装置， 开展了抽排孔内积水和瓦斯试验， 并对试验原始数据进行了记录和 搜集。试验结束后， 技术人员对原始数据进行了整理、 分析， 并与原始抽排方法进行对比， 发现使用该工艺 后， 抽采效果得到了明显的提高。俯角穿层钻孔排水技术的应用， 减少了俯角孔内积水对抽采的影响， 缩短 了石门揭煤预抽时间， 为揭煤期间瓦斯管理奠定了安全基础。 关键词 俯角穿层钻孔； 俯角孔排水； 抽采 中图分类号 TD712.6文献标识码 A文章编号 1003-5168 （2020） 17-0082-03 The Application of Drilling and Drainage Technology of Depression Angle Hole in Stone Gate of West No. 1 Track of Liuzhuang Coal Mine LEI HeHE Zhengmao （Liuzhuang Coal Mine, China Coal Xinji Energy Co., Ltd.， Fuyang Anhui 232600） Abstract Due to water accumulation at the bottom of the hole, the gas in the hole of the downward drilling could not be drawn out in time, and the gas in the hole instantly gushed and accumulated. During the pre-extraction of coal, stone gate of west No. 1 track of Liuzhuang Coal Mine conducted an experiment on water accumulation and gas in the extraction hole by using the integrated extraction and drainage device, and recorded and collected the original data of the experiment. After the test, the technicians sorted and analyzed the original data and compared it with the original extraction , and found that after using this process, the extraction effect was significantly improved. The appli⁃ cation of the drainage technology of the borehole through the depression angle reduced the impact of the water accu⁃ mulated in the depression hole on the extraction, shortened the pre-drainage time of the stone gate coal mining, and laid a safe foundation for gas management during coal mining. Keywords depression angle through-hole drilling； depression angle drainage； drainage 西一轨道石门西临西一胶带、 回风二石门及F22断 层， 北临9煤、 8煤及其他所穿煤层， 南临西一11-2煤胶带 石门及西一11-2煤轨道石门， 东临151101胶带顺槽外 段， 上方为151301工作面采空区及151101工作面采空 区。该巷道设计长度为1 256 m， 断面设计为直墙半圆拱 形， 掘进宽度为 5 900 mm， 掘进高度为 4 550 mm， S掘 23.11 m2。该巷道含多层厚细砂岩， 局部赋含砂岩裂隙 水， 掘进过程中正常涌水量为3.2 m3/h， 预计最大涌水量 为7.4 m3/h。 1概述 西一轨道石门向前施工期间将由巷道底板揭露 8 煤， 该次揭煤为采区首次揭开 8 煤。预计揭煤点标高 为-740 m， 煤厚为3.5 m。巷道距离8煤层顶板法距10 m 前测定最大瓦斯压力 0.44 MPa， 最大原始瓦斯含量为 4.174 3 m3/t， 可解吸瓦斯含量为2.947 3 m3/t。 西一轨道石门掘进至距8煤层顶板法距7 m位置停 头， 2017年4月14日由地勘钻机队进点， 施工穿层预抽钻 收稿日期 2020-05-18 作者简介 雷贺 （1989） ， 男， 本科， 安全工程师， 研究方向 瓦斯治理。 矿业与水利 第17期83 孔作为区域防突措施。设计区域措施钻孔88个 （8排11 个） ， 工程量为4 840 m， 控制范围为揭煤处巷道轮廓线外 12 m， 同时保证预计前方揭煤段巷道顶板轮廓线向上 5 m， 底板轮廓线向下5 m的全部煤体。2017年5月13 日， 钻孔施工完毕， 实际施工钻孔量为5 425 m。西一轨 道石门揭煤预抽钻孔平面布置图如图1所示， 西一轨道 石门揭煤预抽钻孔设计剖面图如图2所示。 2俯角孔排水技术应用 2.1应用背景 西一轨道石门揭煤区域预抽措施孔， 1～4排共有44 个钻孔， 均为俯角孔。钻孔实际施工过程中， 受煤层结 构、 煤体含水、 水文地质条件及水力排渣施工工艺等因素 影响， 下向钻孔的孔内积水极大地影响了钻孔瓦斯抽采 效果， 因此如何将孔内积水排除干净是俯角钻孔施工急 需解决的问题。 2.2俯角孔排水原理 考虑到俯角孔施工产生的岩粉沉积不能完全排出， 在设计上， 钻孔穿过煤层继续向前施工3～5 m， 用作岩粉 沉积， 已施工完毕的钻孔封孔采用Φ63 mm封孔管， 封孔 结束后下Φ32 mm 聚乙烯管至孔底，Φ63 mm 套管和 Φ32 mm聚乙烯管的侧壁之间具有作为气流通道的环形 腔， 外接的高压管与Φ32 mm聚乙烯管连通。排水期间， 压风通过Φ32 mm聚乙烯管引至孔底， 利用压风将钻孔中 的积水通过环形腔排至孔口， 再经气水分离器排至水泱内。 2.3使用情况 2.3.1使用地点及概况。使用地点选在西一轨道石 门， 钻孔施工具体位置在F23断层上盘8煤法距7 m处， 钻孔类型为穿层钻孔， 选取2排钻孔进行抽采效果对比， 一组 （12～21钻孔） 安装抽排一体化装置， 另一组 （1～11 钻孔） 正常连接抽采装置， 然后根据封孔后24 h瓦斯抽采 浓度进行效果对比。 2.3.2使用方法。施工前， 现场必须具备供风、 供水 及瓦斯抽采条件， 现场所供风压不低于0.5 MPa， 保证试 验工作的顺利开展； 钻孔施工至终孔深度后停止钻进， 供 风并转车将孔内煤 （岩） 粉冲洗干净， 保证孔内畅通； 在下 斜钻孔封孔完成后， 将抽排一体化装置与孔内Φ32 mm PE管相连接，Φ32 mm PE管距孔底约1 m， 待一排孔封 孔完成后， 横向安设一根3寸抽排管 （一端封闭实， 另一 端与供风主管路连接， 并焊接供风接头） 用于供风， 将抽 排一体化装置与3寸抽排管用软管相连， 保证通风畅通， 定期开启阀门， 用压风排水。钻孔快速排水孔口连接管 示意图如图3所示， 西一轨道石门俯角孔排水示意图如 图4所示， 西一轨道石门俯角孔排水示意图如图5所示。 此处连接钻孔 ϕ63 mm套管 测气孔 钻孔快速排水 孔口连接管 此处连接ϕ32 mm 聚乙烯管 （封孔管 伸至钻孔底部） 此处连接供 风高压胶管 图3钻孔快速排水孔口连接管示意图 11 22334455667788 112 23344556 6778 -750 -740 -730 12 mm 12 mm 0.5 mm 图1西一轨道石门揭煤预抽钻孔平面布置图 1-11 23-33 45-55 56-66 67-77 78-88 36329003633000 9煤 厚1.1 m 8煤 厚3.4 m 7.0 m 图2西一轨道石门揭煤预抽钻孔设计剖面图 刘庄煤矿西一轨道石门俯角孔穿层钻孔排水技术应用 84第17期 Φ108 mm供风管 闸阀三 俯角孔排水孔口连接管 6.35 cm压风多通 气水分 离器 自动 放水器 水泱 闸阀二 闸阀一 7.62 cm抽水软管 Φ219 mm 抽采管路 Φ10 mm高压软管 图4西一轨道石门俯角孔排水示意图 6.35 cm压风多通 Φ63 mm封孔管 Φ94 mm穿层预抽孔 2.54 cm压风输送管 封孔段 压风孔 巷道迎头山墙 俯角孔排水孔口连接管 观测孔 图5俯角孔排水孔口连接管示意图 2.3.3抽采效果对比。选取2排钻孔进行抽采效果 对比， 一组安装抽排一体化装置， 一组正常连接抽采装置， 选取封孔后24 h实测抽采浓度， 具体情况如表1、 表2所示。 表1未使用抽采一体化装置封孔后24 h实测抽采抽采浓度 孔号 浓度 （） 1 3 2 5 3 6 4 2.2 5 3 6 4 7 2.6 8 3.5 9 4.2 10 2.2 11 2.6 注 平均浓度为3.5。 表2使用抽采一体化装置封孔后24 h实测抽采抽采浓度 孔号 浓度 （） 12 6 13 8 14 9 15 6.8 16 10.5 17 9 18 11.2 19 11 20 10.4 21 12 注 平均浓度为9.4。 3使用效果及不足之处 3.1效果分析 对比发现， 使用抽采一体化装置的钻孔单孔浓度均 大于不使用装置的钻孔单孔浓度， 平均浓度提高了约 5.9， 下斜孔抽采效果提升近3倍。由此可见， 在俯角孔 排水技术应用过程中， 抽采一体化装置对孔内积水的排 出效果较好， 根据现场观察， 孔内还有少许钻屑随积水排 出， 减少了俯角孔孔内积水对抽采的影响， 明显提升了抽 采效果， 缩短了石门揭煤预抽时间约10 d， 为揭煤期间瓦 斯管理奠定了安全基础。在一定时间内， 西一轨道石门 共计抽采瓦斯1.388 6万m3， 预抽率达31.8。抽采一体 化装置制作简单， 操作方便， 使用效果良好， 值得矿井推 广使用。 3.2存在不足 压风多通与俯角孔排水孔口连接器之间使用Φ10 mm 高压胶管连接， 影响供给压风流量， 需要进一步改进。 参考文献 ［1］ 王京生， 贾泉敏， 张安， 等.下向穿层钻孔施工工艺研究 ［J］ .科技创新与应用， 2013 （10） 169. ［2］ 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 （3） 12-14. ［3］ 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 （7） 66-68. 刘庄煤矿西一轨道石门俯角孔穿层钻孔排水技术应用