大興礦應(yīng)用機(jī)械式煤層造穴泄壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)增透消突
一、存在的問(wèn)題
南二采區(qū)9煤層具有突出危險(xiǎn)性，瓦斯高含量、低透氣、強(qiáng)吸附、高衰減等特征。礦井瓦斯治理措施以穿層、順層鉆孔預(yù)抽為主，受地質(zhì)和瓦斯賦存條件的影響，鉆孔施工過(guò)程中存在鉆孔工程量大，且成孔后抽采濃度低、純量小等問(wèn)題，瓦斯抽采效果差的難題。
由于S2906運(yùn)順?lè)秶鷥?nèi)受火成巖侵入影響，再加上斷層等地質(zhì)構(gòu)造影響，具備了“瓦斯高含量、低透氣、強(qiáng)吸附、高衰減”等特征。掘進(jìn)工作面的瓦斯抽采效果差，鉆孔抽不出瓦斯，瓦斯解吸指標(biāo)△h2降不下來(lái)，嚴(yán)重影響了井下瓦斯抽采效率。
二、試驗(yàn)區(qū)概況
S2906工作面位于南二采區(qū)中部。上鄰7-2煤層，均未采動(dòng)，7-2煤層厚度在0.75～6.89m之間，一般為4.75m，與9煤層間距在36.73～45.77m之間，一般為37.50m。工作面下鄰10-1煤層，煤層厚度在0.45～0.94m之間，一般為0.50m，不可采，與9煤層間距在2.70～13.06m之間，一般為10.65m。煤的工業(yè)牌號(hào)為長(zhǎng)焰煤和氣煤，南部有少量不粘煤，煤層厚度在1.04～5.98m之間，一般為4.50m。
三、機(jī)械造穴方案
1.造穴工藝流程
鉆探設(shè)備采用KXJ-7300-500型造穴鉆機(jī)，首先施工Ф133mm常規(guī)鉆孔，記錄孔深、巖性等數(shù)據(jù)。然后沖孔、退鉆、接裝造穴設(shè)備，利用鉆機(jī)送入孔內(nèi)，達(dá)到預(yù)定位置，造穴切割臂借助支撐鉆桿反作用力開(kāi)始張開(kāi)。旋轉(zhuǎn)給進(jìn)，實(shí)施切削造穴，控制給勁速度，使截割齒保持在孔壁塑性區(qū)內(nèi)?？卓诜邓汕宄褐饾u變渾濁，可見(jiàn)大量5～20mm粒徑的煤塊隨水流沖出孔口。30min后，造穴設(shè)備給進(jìn)形成結(jié)束，孔口返水無(wú)煤粒沖出，鉆孔造穴結(jié)束。
2.施工鉆孔技術(shù)要求
工作面掘進(jìn)至416m位置時(shí)，利用KXJ-7300-500造穴鉆機(jī)在工作面迎面布置造穴鉆孔1個(gè)，在6#鉆場(chǎng)布置造穴鉆孔3個(gè)。
⑴?開(kāi)孔的方位角確定：以面向工作面方向?yàn)?度，鉆孔順時(shí)針旋轉(zhuǎn)夾角為負(fù)，鉆孔逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)夾角為正。
⑵?方位角允許偏差正負(fù)2°，傾角允許偏差正負(fù)1°。
⑶?封孔要求：鉆孔內(nèi)下2寸PE管12m，用“兩堵一注”方式封孔，封孔后立即連抽。
⑷?根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，跟班干部可隨時(shí)調(diào)整開(kāi)孔位置及參數(shù)。
⑸?鉆孔施工完畢后，及時(shí)填寫(xiě)終孔記錄，原始記錄存檔管理。
四、造穴效果分析與評(píng)價(jià)
（一）造穴施工完成情況
1.工作面造穴情況
造穴鉆孔于3月31日四點(diǎn)班開(kāi)始施工至4月1日四點(diǎn)班結(jié)束，施工期間大隆礦技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，共成功施工造穴鉆孔2個(gè)。
1#造穴孔：長(zhǎng)度64 m（0-63煤-64巖），造穴孔徑0.5-1m，造穴長(zhǎng)度1m。造穴8處：61-60m、55-54m、50-49m、45-44m、40-39m、35-34m、30-29m、25-24m。
2#造穴孔：長(zhǎng)度81 m，造穴孔徑0.5-1m，造穴長(zhǎng)度1m，鉆孔巖性：0-6巖-81煤。造穴共計(jì)5處：70-69m、60-59m、50-49m、40-39m、30-29m。
平均單個(gè)穴位返煤屑量1.5 m3。兩孔返煤屑總量19.5立方m3。
圖1 ?906運(yùn)順工作面造穴鉆孔竣工圖
2.6#鉆場(chǎng)造穴情況
6#鉆場(chǎng)造穴鉆孔4月13日白班開(kāi)始施工至4月21日四點(diǎn)班結(jié)束，共成功施工造穴鉆孔2個(gè)，其中2#造穴孔因火成巖侵入未能造穴成功。
1#造穴孔：長(zhǎng)度81m全煤，造穴孔徑0.5-1m，造穴長(zhǎng)度1m。造穴位置共計(jì)6處： 79-80m,69-70m,59-60m,49-50m,39-40m,29-30m；
3#造穴孔：長(zhǎng)度81 m全煤，造穴孔徑0.5-1m，造穴長(zhǎng)度1-2m。造穴位置共計(jì)4處：60-62m,45-46m,35-36m,30-29m。
平均單穴返煤屑量1.5 m3左右。兩孔造穴孔返煤屑總量15mm3。
圖2 ?906運(yùn)順6#鉆場(chǎng)造穴鉆孔竣工圖
（二）抽采效果及評(píng)價(jià)
目前南二906運(yùn)順施工的平行順層預(yù)抽鉆孔累計(jì)7552m/83個(gè)（最長(zhǎng)162m，普遍87m，平均91m），抽采純流量?jī)H為0.32m3/min。
機(jī)械造穴鉆孔平均抽采純量是普通鉆孔抽采純量的22.6倍。按萬(wàn)米抽采量比較，機(jī)械造穴鉆孔為14.66m3min，是普通鉆孔僅有0.42m3/min，35倍。
表1 ?906運(yùn)順不同類(lèi)別鉆孔抽采瓦斯參數(shù)對(duì)比表
?
|
地點(diǎn) |
孔號(hào) |
抽采濃度（%） |
抽采混量（m3/min） |
抽采純量（m3/min） |
總進(jìn)尺 （m） |
萬(wàn)米抽采量（m3/min） |
平均單孔抽采量（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#鉆場(chǎng)造穴孔 |
1 |
10 |
1.17 |
0.12 |
|||
|
3 |
10 |
1.17 |
0.12 |
||||
|
平行預(yù)抽鉆孔 |
63個(gè) |
2-5 |
8.46 |
0.32 |
7552 |
0.42 |
0.005 |
?
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