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大兴矿应用机械式煤层造穴泄压技术实现增透消突

一、存在的问题

南二采区9煤层具有突出危险性,瓦斯高含量、低透气、强吸附、高衰减等特征。矿井瓦斯治理措施以穿层、顺层钻孔预抽为主,受地质和瓦斯赋存条件的影响,钻孔施工过程中存在钻孔工程量大,且成孔后抽采浓度低、纯量小等问题,瓦斯抽采效果差的难题。

由于S2906运顺范围内受火成岩侵入影响,再加上断层等地质构造影响,具备了“瓦斯高含量、低透气、强吸附、高衰减”等特征。掘进工作面的瓦斯抽采效果差,钻孔抽不出瓦斯,瓦斯解吸指标△h2降不下来,严重影响了井下瓦斯抽采效率。

二、试验区概况

S2906工作面位于南二采区中部。上邻7-2煤层,均未采动,7-2煤层厚度在0.75~6.89m之间,一般为4.75m,与9煤层间距在36.73~45.77m之间,一般为37.50m。工作面下邻10-1煤层,煤层厚度在0.45~0.94m之间,一般为0.50m,不可采,与9煤层间距在2.70~13.06m之间,一般为10.65m。煤的工业牌号为长焰煤和气煤,南部有少量不粘煤,煤层厚度在1.04~5.98m之间,一般为4.50m。

三、机械造穴方案

1.造穴工艺流程

钻探设备采用KXJ-7300-500型造穴钻机,首先施工Ф133mm常规钻孔,记录孔深、岩性等数据。然后冲孔、退钻、接装造穴设备,利用钻机送入孔内,达到预定位置,造穴切割臂借助支撑钻杆反作用力开始张开。旋转给进,实施切削造穴,控制给劲速度,使截割齿保持在孔壁塑性区内。孔口返水由清澈逐渐变浑浊,可见大量5~20mm粒径的煤块随水流冲出孔口。30min后,造穴设备给进形成结束,孔口返水无煤粒冲出,钻孔造穴结束。

2.施工钻孔技术要求

工作面掘进至416m位置时,利用KXJ-7300-500造穴钻机在工作面迎面布置造穴钻孔1个,在6#钻场布置造穴钻孔3个。

⑴ 开孔的方位角确定:以面向工作面方向为0度,钻孔顺时针旋转夹角为负,钻孔逆时针旋转夹角为正。

⑵ 方位角允许偏差正负2°,倾角允许偏差正负1°。

国产富二代下载⑶ 封孔要求:钻孔内下2寸PE管12m,用“两堵一注”方式封孔,封孔后立即连抽。

国产富二代下载⑷ 根据现场情况,跟班干部可随时调整开孔位置及参数。

⑸ 钻孔施工完毕后,及时填写终孔记录,原始记录存档管理。

四、造穴效果分析与评价

(一)造穴施工完成情况

1.工作面造穴情况

国产富二代下载造穴钻孔于3月31日四点班开始施工至4月1日四点班结束,施工期间大隆矿技术人员到现场指导,共成功施工造穴钻孔2个。

国产富二代下载1#造穴孔:长度64 m(0-63煤-64岩),造穴孔径0.5-1m,造穴长度1m。造穴8处:61-60m、55-54m、50-49m、45-44m、40-39m、35-34m、30-29m、25-24m。

2#造穴孔:长度81 m,造穴孔径0.5-1m,造穴长度1m,钻孔岩性:0-6岩-81煤。造穴共计5处:70-69m、60-59m、50-49m、40-39m、30-29m。

平均单个穴位返煤屑量1.5 m3。两孔返煤屑总量19.5立方m3

图1  906运顺工作面造穴钻孔竣工图

2.6#钻场造穴情况

6#钻场造穴钻孔4月13日白班开始施工至4月21日四点班结束,共成功施工造穴钻孔2个,其中2#造穴孔因火成岩侵入未能造穴成功。

1#造穴孔:长度81m全煤,造穴孔径0.5-1m,造穴长度1m。造穴位置共计6处: 79-80m,69-70m,59-60m,49-50m,39-40m,29-30m;

国产富二代下载3#造穴孔:长度81 m全煤,造穴孔径0.5-1m,造穴长度1-2m。造穴位置共计4处:60-62m,45-46m,35-36m,30-29m。

平均单穴返煤屑量1.5 m3左右。两孔造穴孔返煤屑总量15mm3

图2  906运顺6#钻场造穴钻孔竣工图

(二)抽采效果及评价

目前南二906运顺施工的平行顺层预抽钻孔累计7552m/83个(最长162m,普遍87m,平均91m),抽采纯流量仅为0.32m3/min。

机械造穴钻孔平均抽采纯量是普通钻孔抽采纯量的22.6倍。按万米抽采量比较,机械造穴钻孔为14.66m3min,是普通钻孔仅有0.42m3/min,35倍。

表1  906运顺不同类别钻孔抽采瓦斯参数对比表

 

地点

孔号

抽采浓度(%)

抽采混量(m3/min)

抽采纯量(m3/min)

总进尺

(m)

万米抽采量(m3/min)

平均单孔抽采量(m3/min)

工作面造穴孔

1

30

0.52

0.16

307

14.66

0.113

2

10

0.52

0.05

6#钻场造穴孔

1

10

1.17

0.12

3

10

1.17

0.12

平行预抽钻孔

63个

2-5

8.46

0.32

7552

0.42

0.005