文档介绍：煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术
作者:姚宁平
摘要:钻孔抽采瓦斯是煤矿生产治理瓦斯灾害的根本措施,我国煤矿每年瓦斯治理的钻孔工程量已超过1亿5000万m,对煤矿安全生产具有不可替代的作用。瓦斯抽采从钻孔层位、抽采目的考虑,主要可分为顶板高位钻孔、沿煤层钻孔和穿层钻孔,对于不同类型的钻孔,可以使用不同型号的钻机和成孔工艺。本文在论述煤矿井下瓦斯抽采钻孔布孔方式、施工技术的基础上,对未来的新技术发展趋势作了展望。
关键词:煤矿井下;瓦斯抽采;钻孔;施工技术
我国煤层气(瓦斯)资源丰富,但地质条件复杂、煤层特征差异很大,煤炭生产多以井工开采为主,瓦斯灾害是造成煤矿安全事故的主要原因之一。近年来,随着采煤范围的扩大和深度的增加,一些原来的低瓦斯矿井也变成了高瓦斯矿井,所以煤矿安全生产形势依然严峻,重特大事故时有发生。生产实践表明,瓦斯钻孔抽采是防治瓦斯灾害事故,实现瓦斯综合治理与利用的根本措施。
为了确保煤矿安全生产,2006年6月,国务院办公厅《关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见》中,再次明确提出“必须坚持先抽后采、治理与利用并举的方针”。所谓先抽后采,就是利用钻孔预抽瓦斯,降低煤层中的瓦斯含量,确保回采时瓦斯不超限,达到安全生产的目的。要达到这个目的,除少数有条件的煤矿可以在地面施工部分预抽放垂直钻孔外,针对瓦斯抽放的大量钻孔必须在煤矿井下进行施工。据推算,每年我国煤矿业用于瓦斯治理的钻孔工作量已超过1亿5000万m。
在煤矿井下瓦斯钻孔抽采治理中,根据钻孔的布置方式,常见方法主要有:高位钻孔抽采;本煤层(顺层)钻孔抽采以及穿层钻孔抽采等。相应地,我们可将煤矿井下瓦斯抽采钻孔分为顶板高位钻孔、沿煤层(顺层)钻孔和穿层钻孔3类。实际施工过程中,我们应根据矿井地质条件、瓦斯含量、抽采方式、井下工作条件、设备能力等因素,综合考虑确定合理的瓦斯抽采钻孔形式。
1 高位瓦斯抽采钻孔施工技术
近年来随着工作面推进速度的加快,以及钻探工艺水平和设备能力的提高,很多矿区开始因地制宜的探索采用顶板高位水平长钻孔进行邻近层瓦斯的抽采工作。顶板高位钻孔抽采瓦斯的理论基础是卸压抽采,主要抽采上邻近层赋存或受采动影响开采煤层涌出的瓦斯,并包括部分采空区瓦斯。
钻孔层位的选择
高位钻孔抽采是根据煤层开采后形成的“竖三带”、“横三区”、“O型圈”的变化规律,以及煤岩覆存条件来确定瓦斯抽采钻孔的布置层位,顶板水平长钻孔主要抽采裂隙带、部分采空区以及受采空影响的上覆邻近层的瓦斯,以减少工作面瓦斯涌出量。根据覆岩移动规律和瓦斯流动规律,裂隙带中下部裂隙发育充分,是邻近层瓦斯和冒落区瓦斯的主要聚集区,具有瓦斯含量高、浓度大的特点,是抽采瓦斯的最佳层位,也是布置高位钻孔的最佳区域。一般而言,这个位置应在3~5倍采高的范围以内。另外,要保证钻孔的抽放效果,首先应保证成孔和后期钻孔的完整性,钻孔布置层位选择时,通过对有效区域内岩层性质和成孔性的分析,尽量使钻孔布置在相对稳定的岩层中。
钻孔参数的确定
从抽放效果和生产效率来讲,一般提倡大直径长钻孔。但是钻孔的深度和直径的确定,要综合考虑地层条件、抽放要求以及施工技术与设备能力。
地层条件是确定钻孔参数的主要依据,抽放要求和设备能力可根据地层条件进行调整和选择。在地层具备打深