松软破碎低透气性煤层打钻方法探讨

绝对涌 出量 相对涌出量
国内外罕见 ；不具备开采上下解放层 ，煤层上下都 有不可采煤层 ，而且距离较近 ，所以邻近层和围岩 的瓦斯涌出对 Ⅲ 煤层影响很 大 ；煤层透气性低 （
０１９ Ｍ ａ ・ ） ． ｍ ／ Ｐ ２ ｄ ；自燃发火期短 （ １ ； ２ ４ｄ） 瓦斯
２ ｏ１ ７９６ ０ ． ２ ｏ ６ ． ０２ ８３ ２０ ８ ｏ３ ３ ２ ｏ４ ７ ０ ８ ２ ５ １ ６１ ∞ ０．
文章编 号 ：１０ — ０３（００ Ｏ —０ ３０ ０７ １８ ２ １ ） １０ ０— ２
Ｄｉｃ ｓ ｉｎ ｏ ｅｄ ｉ ｉ ｇｍｅｈ ｄ ｏ ｆ ｂ ｏ ｅ ｎ ｗ ｓ ｕ ｓｏ ｎ ｔ ｒｌ ｎ ｔ ｏ ｆ ｏｔ ｒ ｋ ｎ ａ ｄ ｌ ｈ ｌ ｓ ｏ
ｐ ｒ ｅ ｂ ｌ ｙｓ ａ ｅ ｍ ａ ｉ ｔ ｅ ｍ ｉ
出现响煤炮 ，钻渣急剧增加或出现喷孔 ， 钻扭矩增
加 ，钻杆转 速变慢 ，如果 不 及 时退 出外钻杆 ，就 会
出现夹钻现象。 出现上 述现象 的 主要原 因是 松软 破碎低 透气性 煤层、高压瓦斯、集中应力三个因素综合作用的结 果。当钻孔钻进到松软破碎低透气性煤层时，后部 钻孔壁会出现局部垮塌 ，钻渣不能及时排出。钻孔 前方高压瓦斯大量解吸 ， 形成局部集 中应力，造成
可采煤层赋存特点 ，将矿井划分为 ２ 个开采水平 ，
距离较近的 Ⅲ， 、Ⅳ。 、Ⅳ： 、Ⅳ， 煤层划分为上开采 煤组 ，水 平标 高 为 一 ３ Ｖ ： 层 为 下 开 采 煤 ２ ０ｍ； 煤
组 ，水平标高为 一 ５ ３０ｍ，ｍ 和 Ｖ： 煤层为主采煤 层 ，Ⅳ。 、Ⅳ： 、Ⅳ， 煤层为局部 可采煤层 。２ ０ 年 ０１ 矿井投产至今主要开采 Ⅲ 煤层 ，从 ２ ０ 年掘进开 ０１
２０ ０４年建立 了矿井 瓦斯抽放 系统 ，曾采用多种抽 放治 理瓦斯 的方 法 ，对 采空 区瓦斯及 邻 近层 瓦斯 进
行抽放 ，如 ：采 用顶 板平 行 高位 钻 孔抽放 、走 向高 位 钻孔 抽 放 、高 位 扇 形 钻 孔抽 放 等抽 放 采 空 区瓦
斯 、ｕ型通风 ＋ 管抽放隅角瓦斯 、采用 Ｕ Ｌ型 埋 ＋ 通风解决了隅角及 回风巷瓦斯超限问题 ， 均取得 了 较好的效果 。但是 ，对本煤层 钻孔抽放煤层瓦斯 ，
年份
矿井 瓦斯等 级鉴定 和二 氧化 碳 测定 汇 总见 表 １ 。 经过 几年 的开采 ，Ⅲ。 层 工 作 面 存 在 以下 问 煤
题 ：工作面 瓦斯涌 出量 大 （ ０—１０ｍ ｍ ｎ） ８ ０ ／ ｉ ，为
年产量
／ ｔ 万
瓦斯 涌出量
二 氧化璇涌出量 绝对涌出量 相对涌出量
／（ｅｒｎ９ ／（ ・９ ，（’ｍｎ） ／（， ０ ｍ ・ｉ－ ａ ｔ ＇ 舶・ ｉ＇ － ｍ． ｆ 高瓦斯 高 瓦斯
高瓦斯
高瓦斯 高瓦斯
赋存复 杂 ，开采 Ⅲ， 煤层 时 ，本 煤层 涌出瓦斯 占
３％左右 ，采空 区及邻近层 占７ ％ ０ ０ 左右。为 了解决 Ⅱ， Ｉ煤层 开采 过程 中瓦斯 涌 出对综 采 工作 面 的影 响 ，
Ｕ ｈ－ｔ Ｓ ｉｊｎ ｉ
冀中能源张家口矿业集 团有 限公司宣东二号煤 矿 ，采 用立 井 开 拓 方 式 ， 中 央边 界 抽 出式 通 风 系
统 ，由井 田 中央 的主 、副 井 进 风 ，边 界 立 井 回风 ， 原设 计 生产 能力 为 ９ ０万 ｔ ａ ／ ，服 务 年 限 为 ６ ．ａ ４３ ， 矿井地 质报告 提供 属低 瓦斯 矿井 。矿 井可 采煤 层 自 上而 下有 ： ｍ， Ｖ 、Ｉ： １ 、 ｖ： ，根 据 井 田 、Ｉ Ｖ 、 ｖ。 层
量 钻渣不 能及 时排 除 ，造成 夹钻 。 第 三次 实验 于 ２０ ０ ７年 在 Ⅲ３０ ２６工作 面 ，用钻 机 为 ＭＫ Ｄ一５ Ｓ液压 坑 道 钻 机 ，钻杆 长 为 １ ｍ，直 径 ７ ｉ 螺 旋 叶 片 钻 杆 ，排 渣 方 式 为 水 力 排 渣 ， ３ｍｌ ｌ 结 合螺旋 叶 片排渣 ，共计 打 孔 ３ ，平 均深 ４ 个 ０ｍ。 实验 失败 的 主要原 因是 ：螺 旋叶 片钻杆 和排渣
由于煤层透气性系数不高 ，煤层打钻困难 ，抽放量 仍不理想 ，回采工作面采煤时瓦斯经常超限，仍然
限制 了回采 的推进 速度 ，要彻底解决瓦斯超限问 题 ，必须进行本煤层瓦斯抽放 ，为此 ，从 ２０ 年 ０５ 开始 ，对 本煤 层进 行 打钻 实验 ，经过 不断地 总结 摸
始 已经发现Ⅲ， 煤层瓦斯含量越来越大 ，后经鉴定 为 高瓦斯 矿井 。并经 抚顺wenku.baidu.com院对 Ⅲ， 煤层 进行 了测 定 ，
瓦 斯 含 量为 ７ ｔ ． ｍ ／ ，瓦 斯 压 力 为 １ ａ ２ ． ＭＰ ，历 年 ６
索和改进 ，终于在 ２０ 年 ６月份实验成功 ，钻孔 ０８ 深 度 由原 来 的 ５ 突破 了 １０ｍ大 关 ，达到 了设 ０ｍ ２ 计 的要 求 。
表 １ 宣东二号煤矿历年矿井瓦斯等级鉴定和二氧化碳测定报告汇总
２１年 期 ０ 第１ ０
河 北 煤 炭
３
松 破碎低 性 层打 法 讨 软 透气 煤 钻方 探
李 士 军
（ 冀中能源 张矿集 团公 司，河北 张家口 ０ ５ １ ） ７３３
摘 要 ：文章提 出 了解决松软破碎低透 气性煤层打钻方法 ，并通过改进钻杆和排渣方法， 使钻进 深度 达到 了设 计 要求 。 关键词 ：松软破碎煤层；打钻方法；探讨 中图分类 号 ：Ｔ ４ １２５ Ｄ ２ ．＋ 文 献标识 码 ：Ｂ
２ ｏ 儿４． ｏ６ １
２ ｏ ｌ】 ． Ｏ７ ３１
２０ ０８ 】８ ４
高瓦斯
高瓦斯
高瓦斯
４
河 北 煤 炭
２１年 期 ０ 第１ ０
１ 松软破碎低透气性煤层成孔 困难的原因
在 打钻 过 程 中 ，钻 孔 深 度 达 到 １ 左 右 时 ， ０ｍ
排渣能力 ，水力排渣使松软煤层孔壁垮塌严重 ，大