定向长钻孔瓦斯超前预抽技术在2130煤矿的应用.docx

定向长钻孔瓦斯超前预抽技术在2130煤矿的应用 摘要：随着焦煤集团2130煤矿煤炭开采强度的增大，矿井开采水平逐渐向深部延伸，煤层埋藏深度越来越深，地应力、煤层瓦斯压力、瓦斯含量也呈现出增高的趋势，发生煤与瓦斯突出事故的机率与强度随之增强，瓦斯治理难度越来越大，严重影响了矿井正常的生产接续与生产安全1．引言焦煤集团2130煤矿为突出矿井，4、5、6号煤层均为突出煤层，煤质松软，煤层瓦斯压力大，瓦斯含量高，瓦斯因素对掘进及回采的影响较大，已成为影响矿井安全生产的重大隐患为了有效治理煤层瓦斯，焦煤集团在充分调研、考察疆内外瓦斯治理新工艺、新技术的基础上，引进了定向长钻孔瓦斯超前预抽技术取得了良好的应用效果2．技术介绍与传统的瓦斯抽采钻孔相比，定向钻孔可实现钻孔轨迹的精准定位，确保钻孔能施工至设计位置，避免了钻孔控制空白带的存在另外，由于钻孔轨迹可控，在煤矿井下远距离探放水应用方面也具有明显的技术优势定向长钻孔钻进主要依靠螺杆钻具和钻头，螺杆钻具实现定向钻进主要基于两个原因：一是螺杆钻具工作时钻头回转破碎岩石，而钻杆不发生回转；二是通过调节螺杆钻具方向轴上的小角度弯接头（弯角多在2以下）实现定向造斜。

根据钻孔施工工艺及瓦斯治理的目的划分，定向长钻孔灾害治理可分为以下三类：2.1顶板走向高位定向长钻孔（主要治理回采工作面上隅角及采空区瓦斯）2.2掘进条带顺层定向长钻孔（主要治理掘进工作面条带瓦斯，适用于硬度系数高、煤层透气性高、成孔效果好的煤层）2.3梳状穿层定向长钻孔（主要治理掘进工作面条带瓦斯，适用于硬度系数低、煤层透气性差、煤层成孔效果差的煤层）3.工程应用2130煤矿为突出矿井，4号煤层为突出煤层煤层倾角39～42，平均40，煤厚平均2.8m，煤层瓦斯含量最大为14m3/t，煤层坚固性系数为0.54，煤层顶底板均赋存有1m左右的煤矸互层，且煤层中含有一层约0.1m厚的软煤分层，煤孔段成孔效果较差煤层埋深约为540m左右3.1钻孔设计及施工24223运输巷第一单元（0～500m）钻孔竣工平面图24223运输巷第一单元共施工梳状穿层定向长钻孔4个，其中2个短钻孔（1号、2号）、2个长钻孔（3号、4号），钻孔进尺为3195m，控制巷道走向长度为500m；钻孔施工完成后对2个长钻孔（3号、4号）采取了水力压裂增渗措施，3、4号钻孔压裂封孔长度为110m，最小注水压力为10MPa，最大注水压力为12MPa，累计注入压裂液约3000m3。

24223运输巷第二单元（500～930m）钻孔竣工平面图24223运输巷第二单元共设计施工梳状穿层定向长钻孔3个，控制巷道走向长度为500m～930m，钻孔总进尺4161m，钻孔施工完成后对3个长钻孔采取水力压裂增渗措施一号钻孔已经压裂完成，累计注入压裂液约900m3，压裂封孔长度为125m，最小注水压力为14MPa，最大注水压力为22MPa现正在对3号孔进行压裂，预计压裂5天时间由于三个钻孔主孔间距较近，且压裂期间存在串液现象，因此，当前孔压裂时，其他两个孔均应可靠封堵，防止卸压三个钻孔均完成压裂、排水后，同时接抽3.2瓦斯治理效果瓦斯抽采参数折线图巷道掘进期间瓦斯涌出量根据计算，24223运输巷500m范围内煤体赋存量约为6.85万吨；截止2018年10月底累计抽采纯瓦斯量为33.8万m3，平均吨煤瓦斯抽出量约为4.9m3/t巷道掘进期间绝对瓦斯涌出量平均为0.87m3/min，平均瓦斯浓度为0.22%第二单元钻孔施工完成后进行了临时接抽，根据瓦斯抽采参数监测情况，瓦斯抽采浓度约为5%左右，平均纯瓦斯抽采量为280m3/d由于第二单元施工的三个梳状穿层钻孔正在进行水力压裂，因此，瓦斯抽采效果需等待压裂完成且接抽后进行考察、对比。

3.3效果对比1）经济成本对比经济成本对比表对比项目顶、底板穿层钻孔定向长钻孔巷道掘进按8m2断面、0.8万元/m计算，巷道掘进费用为400万元不需要掘进巷道钻场施工按照30m间距设计，共需施工钻场17个，费用约70万元施工钻场一个，费用约5万元钻孔施工钻孔工程量约为8.5万米，按照120元/m计算，费用约1020万元合同总金额为303万元其他需使用封孔材料、管路接抽、钻机及材料长距离运输、巷道通风、排水、监控、抽采系统维护、设备损耗及电费等，预计费用为300万元无总计1790万元308万元2）时间成本对比时间成本对比表对比项目顶、底板穿层钻孔定向长钻孔备注巷道及钻场约10个月0.5钻孔施工约12个月实际5个月（含水力压裂和春节放假时间）岩巷掘进200m后同步施工穿层钻孔瓦斯抽采约6个月根据实际情况，接抽3.5个月后开始掘进含两循环空白带钻孔施工时间），截至目前，累计抽采时间约7个月预计后期尚需抽采约3个月，累计10个月消突巷钻孔需整体评价合格后方可掘进，定向长钻孔可分循环检验掘进其他0.50.2封孔接抽、设备及材料运输、通风及排水管路安装等时间总计约24个月15.7个月不含煤巷掘进时间3）安全管理成本对比安全管理成本对比表对比项目顶、底板穿层钻孔定向长钻孔巷道掘进安全涉及巷道爆破、出渣、支护等工序，安全管理压力大不需要掘进消突巷道钻孔施工安全煤层为突出煤层，钻孔工程量大、瓦斯治理难度高。

使用长钻孔施工，孔口连接有防喷装置，瓦斯管理难度小安全管理涉及掘进、钻孔施工、瓦斯治理、排水、通风等工作，安全管理环节较多仅涉及钻孔施工及瓦斯防治环节，安全管理环节少，压力小评价安全管理难度及压力较大安全管理难度及压力较小4.结论通过从普通钻孔施工和定向长钻孔施工的经济、时间、安全管理成本等方面进行的对比，定向长钻孔施工的经济成本、时间成本、安全管理成本均低于普通钻孔，因此，定向长钻孔治理瓦斯工程具有较大的优越性参考文献：[1]贾明魁,李学臣,郭艳飞,李国栋.定向长钻孔超前预抽煤层瓦斯区域治理技术[J].煤矿安全,2018,49(12):68-71.[2]陈殿赋.厚煤层顶板定向钻孔技术研究与应用[J].煤矿安全,2015,46(04):122-124+127.[3]吕旭明.采动裂隙带高位定向长钻孔瓦斯抽采技术的应用探析[J].技术与市场,2020,27(04):106-107.[4]郭云涛,郭金刚.高位定向长钻孔抽采采空区瓦斯技术应用[J].煤炭与化工,2020,43(01):108-113.[5]陈功华,魏泽云,梁道富,李希建,李明,王凯.近距离煤层群高位定向长钻孔瓦斯抽采实践[J].矿业安全与环保,2019,46(05):66-69+74.[6]王勇,马金魁.顶板定向长钻孔“以孔代巷”抽采瓦斯技术研究[J].矿业安全与环保,2019,46(05):95-98+103.-全文完-。