下向穿層鉆孔瓦斯抽采技術的應用
? ?摘要：為了加大下保護層采煤工作面瓦斯治理力度，解決下保護層采煤工作面回采過程中瓦斯對安全生產(chǎn)的威脅，潘一礦在下保護層工作面開采過程中，利用在被保護層工作面底板抽采巷道內(nèi)施工下向穿層鉆孔抽采保護層瓦斯技術，提高了下保護層工作面的瓦斯抽采率。確保了工作面的安全生產(chǎn)，并對其取得的效果進行了分析總結(jié)。
????關鍵詞：下向穿層鉆孔；瓦斯抽采；下保護層
????淮南潘一礦是一座年產(chǎn)400萬t的特大型礦井，井田走向長14.6 km，傾斜寬4.0 km，1983年投產(chǎn)，含煤地層為二迭系中下部山西組及石盒子組，含煤28～42層，可采和局部可采煤層15層。礦井絕對瓦斯涌出量為130 m3/min，相對瓦斯涌出量為20m3/t，目前主采煤層為13-l煤和11-2煤。
????隨著礦井高產(chǎn)高效的發(fā)展需要及“可保盡保，應抽盡抽”戰(zhàn)略方針的實施，保護層工作面的開采力度不斷加大。但保護層工作面在開采過程中，由于開采深度的增加及被保護層工作面的瓦斯涌入，保護層工作面的絕對瓦斯涌出量達到15～20 m3/min。雖然在保護層采煤工作面采取了頂板走向鉆孔、老空區(qū)埋管等方法抽采本煤層采空區(qū)瓦斯及在被保護層底板瓦斯抽采巷道內(nèi)施工上向穿層鉆孔抽采被保護層瓦斯的綜合治理瓦斯技術，但仍難以滿足保護層工作面開采的需要，使保護層工作面的開采進度受到嚴重制約。針對這種現(xiàn)狀，潘一礦決定利用現(xiàn)有的被保護層底板抽采巷道，向保護層工作面施工下向穿層鉆孔抽采保護層瓦斯技術，達到“一巷兩用”，解決了保護層開采過程中瓦斯對安全生產(chǎn)的影響這一難題，并對其取得的效果進行了分析。
????1 下向穿層鉆孔瓦斯抽采技術方案
????1.1 技術方案提出的背景
????為了保障礦井的安全生產(chǎn)，實現(xiàn)礦井的高產(chǎn)高效，潘一礦從1997開始實施了大面積開采遠距離下保護層的試驗研究工作。即先開采突出危險性小的11-2煤層，作為突出危險性大的13-1煤層的下保護層，存13-1煤層的被保護范圍內(nèi)，可以消除煤與瓦斯突出危險性。在實施保護層開采的同時，在被保護層工作面的底板(保護層工作面的頂板)巖層內(nèi)布置一條專用瓦斯抽采巷道，向13-1煤層施工上向穿層鉆孔，利用鉆孔抽采13-1煤層和其附近煤層的瓦斯，使其能夠達到使用綜合機械化采煤方法放頂煤開采的條件。
????但在下保護層工作面開采過程中，受卸壓采動影響，13-1煤層的卸壓瓦斯涌入到下保護層工作面，增大了保護層工作面的瓦斯涌出量，給保護層工作面的瓦斯治理帶來困難。在下保護層采煤工作面雖然采取了頂板走向鉆孔抽采、老空區(qū)埋管抽采等專項瓦斯治理措施，但仍難以滿足保護層工作面開采的需要。
????1.2 下向穿層鉆孔抽采保護層瓦斯技術方案
????為了保證礦井保護層開采的進度，對2171(1)下保護層工作面的瓦斯涌出來源及瓦斯抽采工藝進行了認真的分析。通過分析比較，提出了利用2141(3)被保護層工作面的底板專用瓦斯抽采巷道，向2171(1)保護層工作面施工下向穿層鉆孔，通過下向穿層鉆孔來抽采保護層工作面采空區(qū)瓦斯的技術方案。
????利用下向穿層鉆孔來抽采保護層工作面采空區(qū)瓦斯的技術，不僅能夠解決頂板走向鉆孔、老空區(qū)埋管等瓦斯抽采方法中的各種不利狀況，使得保護層工作面采空區(qū)大量的瓦斯通過下向穿層鉆孔抽出，增加了工作面的瓦斯抽采量；而且改善了鉆孔施工的作業(yè)環(huán)境，保證了鉆孔施工人員的安全。
????2 下向穿層鉆孔抽采瓦斯技術應用
????2.1 2171(1)下保護層工作面概況 2171(1)保護層工作面位于潘一礦東一、東二采區(qū)下部，走向長1680 m，傾斜寬196 m，標高為-691～-727 m，平均煤厚1.8 m，煤層傾角6o~10o，瓦斯含量9~12 m3/t，為保護層采煤工作面。工作面于2005年10月9日開始回采，回采過程中的絕對瓦斯涌出量為25~30m3/min。
????2141(3)底板抽采巷道長度1800 m，為保護層開采專用瓦斯抽采巷道，與被保護層(13-1煤層)法距最小為21 m，最大為32 m，平均27 m，位于2171(1)保護層采煤工作面裂隙帶上方。巷道標高為-649～-663 m，巷道采用錨噴支護，凈斷面為6.16m2。
????2.2 下向穿層鉆孔的施工工藝
????下向穿層鉆孔在2141(3)被保護層工作面底板的專用瓦斯抽采巷道內(nèi)由上向下施工，為了避免鉆孔終孔時出現(xiàn)不返水易埋鉆及防止2171(1)工作面有較大淋水現(xiàn)象，因此設計下向穿層鉆孔終孔層位布置在距2171(1)工作面煤層頂板向上3～5 m的冒落帶內(nèi)，平距為距2171(1)上風巷下側(cè)5～25 m處。鉆孔直徑為91 mm，平均每隔25 m施工1組，每組5個孔。鉆孔施工布置見圖1。
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????下向穿層鉆孔由于在施工過程中常會出現(xiàn)因巖粉不能及時排出孔外易造成埋鉆、鉆孔內(nèi)有積水影響瓦斯抽采效果以及鉆孔不容易封孔等難題，而在現(xiàn)場被放棄使用。為了保證下向穿層鉆孔內(nèi)的巖粉能夠及時排出孔外，不致因巖粉堵塞鉆孔影響瓦斯抽采效果，以及防止埋鉆事故的發(fā)生，對下向穿層鉆孔的施工工藝進行了改進。鉆孔采用ZYG-150型鉆機施工，鉆桿直徑為50 mm，另外鉆進的沖洗液由清水改為泥漿，一方面泥漿能及時地攜帶巖粉，將巖粉排出孔外，另一方面泥漿能及時地護住鉆孔壁，防止鉆孔出現(xiàn)垮孔。在鉆孔施工前先按比例配制好泥漿，選用KBY-50/70型泥漿泵將泥漿送入孔內(nèi)，通過泥漿來攜帶巖粉進行鉆進。為了防止下向穿層鉆孔內(nèi)有積水，我們在鉆孔施工時把鉆孔的終孔位置控制在下保護層工作面的冒落帶內(nèi)，待鉆孔不返漿時方可起鉆終孔。在采用上述鉆孔施工工藝后，有效地解決了下向穿層鉆孔施工過程中的難題，保證了下向穿層鉆孔的成功施工。
