下向穿层钻孔集中排水

下向穿层钻孔集中排水
发表时间：2018-11-17T15:34:36.880Z 来源：《基层建设》2018年第29期作者：周韬
[导读] 摘要：突出煤层突出危险区域煤巷掘进需采取区域防突措施，部分地点为顶板巷下向穿层孔，常因积水影响抽采效果。

淮南矿业集团通防地质部
摘要：突出煤层突出危险区域煤巷掘进需采取区域防突措施，部分地点为顶板巷下向穿层孔，常因积水影响抽采效果。

常规采用孔内下吹水管，利用压风吹水进行排水排渣，虽取得了一定的效果，但对于出水量较大地点，排水效率依然不能满足抽采要求。

为了提高下向穿层孔排水效果，采用大孔径集中排水孔，进行大量集中排水，有效的提高了下向孔排水效果。

关键词：下向穿层孔；排水；
1基本情况
下向穿层预抽钻孔因孔底积水问题导致钻孔抽采效果差，预抽评价时间长，制约了矿井生产接替，如朱集东矿11-2煤层为突出煤层，井田范围内均为突出危险区域，11-2煤煤巷掘进采取顶板巷巷下向穿层预抽煤巷条带瓦斯区域防突措施，1222（1）、1131（1）、1151（1）等顶板巷，穿层钻孔抽采浓度平均不足5%，百孔抽采纯量低于0.1m3/min。

针对现场存在的问题进行分析，认为主要是岩层裂隙水在钻孔空间内大量沉积，影响了预抽效果，造成抽采浓度低、纯量小。

经过前期钻孔吹水考察，认为钻孔影响范围内的水量是固定的，通过钻孔吹水一次出水量较小，造成钻孔吹水后抽采效果提高不明显。

针对存在的问题进行分析，认为要从解决钻孔影响范围内积水入手，通过提高排水量改善钻孔预抽效果。

选择1262（1）下顺槽顶板巷钻场施工大孔径集中排水孔，进行大量集中排水，取得较好效果。

2下向穿层条带预抽钻孔集中排水技术
2.1工作面概况
1262（1）下顺槽顶板巷位于朱集东矿西一11-2煤盘区，设计长度1438m，与轨顺内错25m，与11-2煤层法距约25～30m。

11-2煤层实测瓦斯压力0.61MPa、瓦斯含量5.18m3/t。

2.2钻孔施工工艺
2.2.1穿层钻孔
11-2煤顶板巷穿层钻孔按7m（组间距）×7m（孔间距）布置。

穿层钻孔采用Φ103mm钻头开孔施工至终孔，全程使用压力水排渣钻进。

若施工地点底板破碎，采用Φ133mm钻头开孔0.8米，撤钻后向孔内下1米Φ127mm岩芯管进行护孔。

采用Φ103mm钻头施工至终孔。

图1 钻孔设计平面图
钻孔采取跟管钻进工艺下套管：从钻杆内下入1吋套管至终孔位置，孔底至11-2煤层顶板为花管，其余为实管。

封孔段长度为20m，使用囊袋封孔。

图2 穿层钻孔封孔示意图
2.2.3集中排水孔
为提高顶板巷下向穿层钻孔排水效果，在每个钻场设计施工一个大孔径集中排水孔，终孔孔径300mm。

集中排水孔采用Φ103mm钻头开孔施工至终孔，撤钻后依次更换Φ133mm、Φ153mm、Φ197mm、Φ300mm钻头逐级扩孔，钻孔施工、扩孔全程使用压力水排渣。

图3 特制Φ300mm扩孔钻头
护孔套管采用自制加工的Φ273mm焊管，下套管前将孔内岩粉吹净，然后下护孔套管。

套管下齐后，孔口上端2m采用水泥进行封堵。

Φ273mm套管内下2吋吹水管，吹水管下至孔底，吹水管上端与Φ51mm压风管连接。

图4 自制集中取水孔护孔套管
2.3集中排水工艺
顶板巷下向穿层钻孔排水分为钻孔分组排水、集中排水孔排水。

2.3.1穿层钻孔分组集中排水
所施工下向穿层孔均按常规排水措施，从孔内下入吹水管，定时进行吹水作业。

抽采管、压风管、排水管均相对独立，实现钻孔分组
集中排水，如图5所示。

图5 钻场抽采、吹水、排水管路连接示意图
2.3.2集中排水孔排水
为减少钻孔孔底和煤层积水，利用顶板巷每个钻场内的集中排水孔进行集中排水，大幅度提高排水量，逐步减少钻孔孔底积水，提高下向穿层预抽钻孔瓦斯抽采效果。

通过观察集水孔内水位情况，可以有针对性的对单个钻场加强吹水，做到排水效果“可视化”。

图6 集水孔示意图
2.3.3集中排水水量分析
集中排水孔深度约25m，有效直径300mm，单孔体积1.77m³。

按积水深度约20m计算，集中排水孔可一次性排出水量1.42m³，集中排水孔一次性排出水量约等于35个抽采钻孔有效体积。

按目前的考察数据，钻场钻孔施工完毕后完善集中排水孔排水设施，进行集中排水。

第一周每班排水三次，水位在底板向下5-8m；第二周每班排水两次，水位在底板向下10m左右；第三周，每班排水一次，水位均在底板向下15m左右；第四周，每天排水一次，从集中排水孔目测看不到水位。

按原工艺的钻孔排水，一条顶板巷每班要安排3-5人，每人负责两个钻场不间断吹水，现在采取集中排水工艺后，一条顶板巷每班安排一人即可完成排水任务，减少了人员投入。

图7 排水体积示意图
3抽采效果考察
3.1抽采浓度
为了比较抽采效果，选取1131（1）轨顺顶板巷下向穿层钻孔抽采情况进行对比。

如图8所示，1131（1）轨顺顶板巷28、29#钻场作为1个评价单元，抽采混量在1m3/min左右，抽采浓度3%。

图8 1131（1）轨顺顶板巷28、29#钻场抽采浓度
如图9所示，1262（1）下顺槽顶板巷第一评价单元采取集中排水孔集中排水技术，抽采浓度稳定在10～15%之间。

图9 1262（1）下顺槽顶板巷第一评价单元抽采浓度
在第一评价单元试验的基础上，对第二评价单元排水工艺进行了优化。

如图10所示，第二评价单元抽采浓度在17%～23%之间，抽采浓度提高明显。

图10 1262（1）下顺槽顶板巷第二评价单元抽采浓度
3.2抽采纯量
如图11所示，1131（1）轨顺顶板巷28、29#钻场、1262（1）下顺槽顶板巷第一评价单元、1262（1）下顺槽顶板巷第二评价单元30天内抽采纯量对比。

1131（1）轨顺顶板巷28、29#钻场抽采纯量在0.03m3/min，1262（1）下顺槽顶板巷评价单元抽采纯量在0.1～
0.2m3/min，抽采纯量提高了约4～5倍。

图11 顶板巷评价单元30天内抽采纯量
考察结果：采取上述技术的1262（1）下顺槽顶板巷第一评价单元抽采浓度稳定在10～15%，优化排水工艺后第二评价单元抽采浓度在17%～23%之间。

同时，在集中排水后抽采浓度能够达到20%以上，且抽采纯量稳定在0.1～0.2m3/min，抽采效率较以往提高了约4～5倍。

4结语
朱集东煤矿11-2下向穿层钻孔集中排水装置排水效果明显，而且经排水后瓦斯抽采效率大大提高，该装置将在集团公司下向穿层预抽钻孔施工地点进行推广应用。

参考文献：
[1]防治煤与瓦斯突出规定.国家安全生产监督管理局.2009（07）
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[3]李栋，卢义玉，王洁，廖识，黄小波.瓦斯抽放孔射流排水排渣方法及实验研究[J].采矿与安全工程学报，2012，29（02）：283-288.。