煤礦井下瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)

和鵬鵬

（山西潞安工程有限公司， 山西 長治 046102）

1 當(dāng)今煤礦井下瓦斯抽放鉆孔施工裝備

1.1 瓦斯抽放鉆井中裝備的鉆機(jī)

在施工作業(yè)中，由于地理環(huán)境多樣且十分特殊，工作人員要應(yīng)用各種鉆機(jī)來適應(yīng)不同的環(huán)境要求。根據(jù)煤礦企業(yè)的特殊性，廠家也對鉆機(jī)有了很多的改進(jìn)來應(yīng)對瓦斯的抽放作業(yè)，這些鉆機(jī)通常移動性好，功率高，鉆孔的效率也很高。

1.2 瓦斯抽放鉆井中裝備的鉆頭與鉆桿

當(dāng)今社會隨著制造工藝的提高，現(xiàn)在的鉆頭實(shí)用性強(qiáng)，壽命長，效率高，結(jié)構(gòu)完善，種類多種多樣反切割，防噴以及自排粉這樣的功能很多鉆頭都已經(jīng)具備，面對復(fù)雜的地形也能夠高效地應(yīng)對。一般都是以煤層為主的松軟的地層，這種低硬度的地層中，要使用硬質(zhì)的合金鉆頭，這就需要工作人員在施工過程中進(jìn)行分析。井下鉆桿規(guī)格通常有光面鉆桿、刻槽鉆桿、麻花鉆桿、三棱鉆桿等，長度通常為1 米、1.5 米。鉆桿原材料通常為R780，屬于地質(zhì)鉆探管，耐磨堅固。

2 煤礦井下的瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)

2.1 循環(huán)式

瓦斯抽采鉆孔技術(shù)作為新型技術(shù)最突出的特點(diǎn)就是它將鉆頭與鉆桿之間的配合更加協(xié)調(diào)化，鉆頭與鉆桿之間利用的是一種動力傳輸技術(shù)，能夠直接將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為動能，方便機(jī)器直接投入使用進(jìn)行鉆孔，并且這項(xiàng)技術(shù)有一個優(yōu)勢，就是它可以保證機(jī)械能轉(zhuǎn)動能源源不斷地傳送，減少功能傳輸過程中的損耗。鉆孔技術(shù)的運(yùn)行是需要介質(zhì)的，循環(huán)式鉆孔技術(shù)一般將水作為介質(zhì)，目的是實(shí)現(xiàn)動力系統(tǒng)的周期循環(huán)。

2.2 穿層鉆孔

這種抽采技術(shù)，一般都是用于巷道內(nèi)向鄰近煤層的鉆孔抽瓦斯用的。它可以有效的在抽采時，預(yù)防噴孔和塌孔現(xiàn)象的發(fā)生。采用這種技術(shù)的一般都是在透氣性能比較好或者松軟的煤層內(nèi)，所以在運(yùn)用的過程中要求的也會更加嚴(yán)格，這也就導(dǎo)致開采的成本增高，需要做很多的準(zhǔn)備工作。比如：鉆孔的布置、準(zhǔn)確的計算時間、保證準(zhǔn)確的預(yù)制時間、最重要的就是煤層底部的打巖巷。巷道內(nèi)一般每50 米就要設(shè)一個鉆場，每一個鉆場的要求也非常嚴(yán)格：需要對瓦斯含量、濃度、間距等等來確定鉆孔的數(shù)量。確定好數(shù)量之后，還需要注意每一個鉆孔都要呈放射的形狀排列。一般情況下，是每一個鉆場打孔的數(shù)量都不會低于10 個的。正常情況下的鉆孔深度是一百米至一百五十米之間，直徑一百毫米內(nèi)。

2.3 高位瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)

1） 鉆孔層位的選擇，根據(jù)采場覆石移動規(guī)律研究表明，在豎直方向覆巖移動破壞通?？蓜澐譃槊奥鋷В严稁Ш蛷澢鲁翈N。其中的裂隙帶又可分為微小斷裂帶和嚴(yán)重斷裂帶三種。煤層開采了以后，不同的分布狀態(tài)的覆巖將對瓦斯的流動產(chǎn)生很大的影響，離層裂隙是瓦斯積聚的空間，同時它還是瓦斯的流動通道。瓦斯進(jìn)入采空區(qū)的通道是豎向裂隙，也被稱為導(dǎo)氣裂隙。由覆巖移動的規(guī)律和瓦斯流動的規(guī)律來看，裂隙發(fā)育充分的部位一般位于裂隙帶的中下部，是瓦斯的主要集中區(qū)，這個地方的瓦斯含量高，瓦斯的濃度大，是瓦斯抽采的最佳位置，同時也是高位鉆孔布置的最佳位置。而要保證鉆孔抽采的最佳效果的話首先應(yīng)該保證鉆孔和成孔的完整性，選擇鉆孔布置的層位時，應(yīng)對施工區(qū)域巖性進(jìn)行分析，鉆孔應(yīng)布置在比較穩(wěn)定的巖層中。

2） 鉆孔直徑的確定，鉆孔參數(shù)的選取首先要分析煤巖層的賦存條件，以此來選擇和調(diào)整抽采的要求、設(shè)備的能力。當(dāng)煤巖層具備了打深孔的條件時，抽采的要求可相應(yīng)提高，也可以選擇相應(yīng)的鉆進(jìn)技術(shù)施工深孔，如果地形條件過于復(fù)雜，較長的鉆孔根本不能施工要根據(jù)實(shí)際的情況來進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，來確定鉆孔的深度是否合適。同等條件下，瓦斯的滲透面積越大說明鉆孔的直徑越大，抽采效果越好。選擇鉆孔直徑時要綜合考慮瓦斯的含量、抽放的周期和施工的成本等因素。在應(yīng)用中，要根據(jù)不同地形采取不同孔徑鉆孔進(jìn)行抽采效果的對比和分析，選擇技術(shù)和經(jīng)濟(jì)合理的鉆孔直徑。

3） 鉆孔的布置形式，鉆孔的參數(shù)確定了以后，為了保證鉆孔的抽采效果良好，要根據(jù)工作面布置的情況來合理的布置鉆孔。由于礦井通風(fēng)壓差靠近回風(fēng)的抽采效果要好于進(jìn)風(fēng)側(cè)鉆孔，因此鉆孔的布置一般都靠近回風(fēng)側(cè)。一般在回風(fēng)巷道每隔一定距離(根據(jù)鉆孔實(shí)際施工長度確定) 設(shè)計一個鉆場，每個鉆場的分布都應(yīng)該呈小扇形并且鉆孔朝向回采面的方向。如果頂板巖石的穩(wěn)定性差或者成分中含有松軟泥巖，鉆孔的布置要避免這層，而且設(shè)計不能太深。而對于高位鉆孔，如果地層條件許可應(yīng)該選擇能力大的鉆機(jī)來進(jìn)行大直徑、長深度的瓦斯抽采鉆孔。

2.4 順層長鉆孔

順層長鉆孔很簡單的一個名字，按字面理解就是順著煤層的長長的鉆孔抽采技術(shù)。這種技術(shù)可以即能提高抽采效率，又能降低瓦斯能量。但是需要注意一點(diǎn)的是，它的鉆機(jī)、鉆具、排渣方式的選擇都是非常的重要的。首先，鉆機(jī)一定要滿足鉆孔的長度，而且要求是可以控制到整個回采的采煤區(qū)域。鉆桿就簡單很多，能夠隨鉆孔的加長和推動力即可。但鉆頭方面就需要注意了，要選擇組合的鉆頭，這種鉆頭可以減少噴孔頻率和次數(shù)。

3 結(jié)語

煤礦井下瓦斯抽采鉆孔抽放技術(shù)種類，裝備種類繁多，為保證正常安全綠色的施工作業(yè)，我們對其施工技術(shù)和裝備進(jìn)行研究，對施工技術(shù)和裝備進(jìn)一步發(fā)展。