下向穿层钻孔瓦斯抽采工艺研究与应用

下向穿层钻孔瓦斯抽采工艺研究与应用

发表时间：2019-12-16T16:11:18.767Z 来源：《基层建设》2019年第26期作者：李保全

[导读]

淮浙煤电有限责任公司顾北煤矿

1 概况

顾北矿北一1煤层原始瓦斯压力为1.32Mpa（含水压），瓦斯含量为4.29m3/t。煤层顶板含水层为砂岩裂隙水和灰岩水。

在北翼1煤回风斜巷高抽巷施工下向穿层钻孔时，由于煤层顶板含水量高，仅采用吹水等单一增透措施，钻孔抽采浓度仍大多在10%以下，抽采效果差，预抽评价达标所需时间在4～5个月以上。

为了提高抽采效果，在北翼1煤矸石胶带机斜巷高抽巷采用深浅孔注浆堵漏、下向钻孔吹水、加强抽采管理等措施，创新瓦斯治理工艺技术。研究矿井高赋水条件下向钻孔的成孔工艺、封孔工艺、排水工艺、抽采精细化管理工艺等关键技术, 通过现场试验拟解决下向钻孔抽采瓦斯的技术难点, 实现下向钻孔抽采瓦斯并获得很好的瓦斯抽采效果。

2 主动排水

由于北一1煤采区顶板存在砂岩裂隙水, 钻孔内沉积水对瓦斯抽采将产生很大影响, 因此, 需要解决排水问题, 以提高瓦斯抽采率。若大规模实行下向钻孔抽采瓦斯, 必须解决好下向钻孔的集中排水问题。

2.1 下向穿层钻孔吹水

目前在北一1煤采区施工的北翼1煤回风斜巷高抽巷、北一1煤胶带机石门揭1煤、北翼1煤矸石胶带机斜巷高抽巷3个抽采单元全部采取了下向穿层钻孔吹水措施。

2.1.1吹水工艺：采用4分PE管，从1吋PVC抽采管内下至孔底，前端为花管，孔口与吹水变头连接（吹水变头详见附图）后，再与压风管路联通，并通过控制闸阀，进行压风排渣排水。钻孔临时合茬时吹水装置要一并安装到位。

2.1.2 压风吹水技术要点

临时合茬阶段：新施工穿层钻孔，在封孔完毕之后，第一时间就实行压风吹水，吹水时间不少于30分钟。之后每小班进行吹水两次，两次间隔时间不少于4小时，每次时间不少于30分钟。

正式合茬阶段：每小班吹水一次，每次时间不少于30分钟。压风吹水实行带负压，分组逐次吹水，并注意观察出水量和钻屑量，根据出水量实时调整吹水次数和吹水时长。

2.2 集水孔泵水

2.2.1 集水孔布置

在北翼1煤回风斜巷高抽巷穿层钻孔施工区域每隔20m施工一个大孔径集水孔。单孔孔深39~56m。钻孔设计倾角：-90°，孔径：

Ф94mm~Ф246mm。钻孔均施工至穿过1煤层，并进入底板10m左右。

2.2.2 集水孔泵水

2吋PVC管下至孔底作为集水孔抽水管（吹水管），用隔膜泵连接抽水管，进行泵水。泵水前期，2吋抽水管亦可连接压风管进行压风吹水排渣，防止沉淀的煤岩粉堵塞抽水管。

3 底板注浆堵漏

3.1 施工地坪

钻机进点施工前，先在打钻位置施工100mm厚地坪。初步形成止浆层，防止浅孔注浆时跑漏浆。

3.2浅孔注浆

浅孔注浆主要防止深孔注浆和抽采钻孔封孔高压注浆时通过底板裂隙跑浆。

浅孔注浆孔布置：参数按1.5m×4个布置，孔深2m，下φ20mm注浆管。浆液水灰比为1:1，注浆压力不小于2MPa。

3.3 深孔注浆

利用穿层预抽钻孔兼作深孔注浆孔，主要目的进一步封堵围岩深部裂隙。即在每组穿层钻孔设计中“隔一选一”作为深孔注浆孔。深孔注浆结束后，再进行透煤，作为抽采钻孔。

3.4 钻孔补注

钻孔施工完毕后如果发现抽采浓度底，有漏气现象，则采取重新注浆和加厚地坪措施。

3.5注浆效果分析

北一1煤回风斜巷高抽巷未采用深浅孔注浆措施，由于围岩裂隙发育，大部分钻孔抽采浓度均在15%以下，造成评价单元的抽采浓度仅有14%左右。

图3-2 两单元下向钻孔瓦斯抽采浓度变化曲线图

4钻孔封孔工艺和验收

钻孔封孔质量作为影响抽采效果的关键环节，一直是下向穿层钻孔的难点和重点。为确保封孔质量，提高抽采效果，对封孔工艺中的

4.1.4