高位钻场顶板走向钻孔抽放瓦斯技术在东荣二矿的应用

　

【摘　要】东荣二矿

1808 工作面 8#煤层瓦斯含量高、压力大,具有突出危险性。为确保安全回

采

,实现工作面稳产高产,采用高位钻场顶板走向钻孔抽放瓦斯;为提高钻孔有效长度,达到最

佳抽放效果

,对高位钻场及顶板走向钻孔技术参数进行优化与确定。

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 http://www.xzbu.com/8/view-3355508.htm

　　【关键词】高位钻场；顶板走向钻孔；瓦斯抽放；参数优化东荣二矿

1995 年 10 月建成

投产

,设计生产能力为 150 万 t/a,改扩建后生产能力为 200 万 t/a,2003 年被鉴定为高瓦斯矿井。

煤层开采顺序为先采

8#、11-2#、6-1#煤,最后采 13-1#煤。采用走向长壁综合机械化开采方法,

一次采全高

,全部垮落法管理顶板,边角煤采用走向长壁炮采工艺回采。先期在 1812 工作面回

采过程中

,平均瓦斯涌出量 30.2m3/min,最大可达 41.6m3/min,同时偶尔伴随着瓦斯动力现象

发生

,回风流和上隅角瓦斯经常严重超限,工作面多被迫停产,瓦斯问题成为制约矿井生产能

力、影响矿井安全效益和经济效益的重大问题。
　　为减轻风排瓦斯压力

,防止瓦斯事故,保证工作面安全回采,提高生产能力,决定在 1808 工

作面实施高位钻场顶板走向长钻孔抽放采空区瓦斯。
　　

1.1808 工作面瓦斯地质概况

　　

1808 工作面为一单斜构造,位于矿井东翼,回采面走向长 1630 m,倾向长 160m,煤层倾角

7° ～ 16°, 平 均 12°, 其 煤 层 瓦 斯 含 量 8.51m3/t, 最 大 瓦 斯 压 力 1.40MPa,  煤 层 透 气 性 系
λ=0.1045m2/(MPa2·d),预计该面在回采过程中瓦斯涌出量将达 25.62m3/min,具有突出危险性;
煤尘具有爆炸危险性

,煤尘爆炸指数为 36.94%～38.16%,煤层自然发火期为 3～6 个月。煤以

块状为主

,粉末状次之,内生裂隙发育,半亮型煤,煤层厚度 2.03～4.73m,平均 3.52m,煤厚变化

不大

,结构单一。

　　

2.钻孔施工

　　按照科研单位提供的研究报告要求

,钻场采用顶板石门尽头式,即在工作面回风顺槽向顶

板岩石掘一条倾角

50°的斜巷,斜巷进入顶板垂高 4 m,然后在斜巷末端走向设钻场,钻场规格

为

6m×4m×2.5m,向工作面推进方向打 5～7 个呈扇形分布钻孔,控制上隅角以下 20m 范围,孔

长为

180m 左右,钻场间距为 150m,钻孔终孔与 8#煤层顶板垂距为 20m,位于顶板裂隙带内

1#钻场施工完毕后,先后选用 SGZ-

ⅢA 型钻机和 MK-5A 型钻机,配以 Φ50mm 钻杆,采用带岩

芯管作导向

,硬质合金、复合片钻头或使用潜孔锤钻进,结果孔深最长 118m,最短仅 93m,达不

到设计要求

,后在 1#钻场前增设 0#钻场,补打 7 个钻孔。

　　

3.封孔及抽放系统形成

　　每个钻孔施工完毕后

,采用 Φ108mm 钻头自孔口向内进行扩孔,扩孔深度不小于 6m,并用

木塞将孔口管塞好

,待钻场所有钻孔施工完毕,验收合格后,开始用聚氨酯加固孔口管。封孔加

固孔口管

,采用聚氨酯(PUS-

Ⅱ 型)封孔,封孔时采用 5m 长的 75mm 无缝钢管作为孔口管,在孔

口管上包上

3m 长的聚氨酯封孔材料,快速推入孔内适当位置,待聚氨酯反应、固定好孔口管

后

,在孔口管安装控制阀门,流量测定装置、放水装置的接头,孔口管接头与风巷 Φ219mm 管路

三通接头之间采用

Φ76mm 硬质胶管连接,并绑扎牢固、不漏气。风巷 Φ219mm 管路经 8 煤东

翼回风上山引至

-434m 总回风巷与主干管路相联,从而形成抽放系统(并入地面永久抽放系

统

)。

　　

4.高位钻场顶板走向钻孔技术参数优化与确定

　　顶板走向钻孔抽放实际是通过顶板钻孔抽放采空区冒落带及裂隙带的瓦斯

,进而改变采

空区流场分布

,从根本上解决采空区瓦斯从上隅角一带大量涌出,造成上隅角瓦斯大量积聚和

回风流瓦斯超限的问题。
　　

4.1 钻孔参数确定