浅析下行穿层钻孔水力增透与瓦斯抽采的关键技术
穿层钻孔高压水射流扩孔增透抽采瓦斯技术规范解析
Q/YMCIG 义马煤业集团股份有限公司企业标准Q/YMCIG 003—2011穿层钻孔高压水射流扩孔增透抽采瓦斯技术规范The Construction Technical Specification of Expanding Drift throughDrainage Drilling in Floor Rock Drift by High Pressure Water Jet2011-04-01发布2011-05-01实施目次前言 (II)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 定义及适用条件 (1)4 设计 (1)5 系统及工艺 (2)6 瓦斯抽采 (2)7 效果检验 (3)前言本标准是按照GB/T1.1-2009标准编写要求编写的。
本标准由义马煤业集团股份有限公司技术标准委员会提出。
本标准由义马煤业集团股份有限公司技术标准委员会归口。
本标准由义马煤业集团股份有限公司技术标准委员起草。
本标准主要起草人：武予鲁翟源涛田富军李建新李国旗连金江潘峰薛阙章陈旅任培良吕保民唐耀才本标准委托义马煤业集团股份有限公司技术标准委员会负责解释。
穿层钻孔高压水射流扩孔增透抽采瓦斯技术规范1 范围本标准规定了突出煤层采取穿层钻孔高压水射流扩孔增透抽采瓦斯技术的适用条件、设计、系统装备、工艺流程、现场施工、效果检验等有关技术要求。
本标准适用于松软低透气性煤层的瓦斯抽采。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ 1026－2006）《煤矿瓦斯抽放规范》（AQ 1027－2006）《煤矿安全规程》（国家安全生产监督管理总局）《防治煤与瓦斯突出规定》（国家安全生产监督管理总局）3 定义及适用条件穿层钻孔高压水射流扩孔增透抽采瓦斯技术采掘作业前，在煤层底（顶）板施工岩巷，并施工穿层钻孔，利用高压水射流冲击煤体，冲出若干直径较大的空洞，冲孔过程中排出大量的瓦斯和一定数量的煤炭，造成钻孔两帮和前方煤体充分卸压，提高煤层瓦斯渗透率，大幅度释放瓦斯，在煤体中形成一定的卸压区域，从而消除煤体区域的突出危险。
井下穿层长钻孔水力压裂强化增透技术
井下穿层长钻孔水力压裂强化增透技术牟全斌【摘要】In order to improve the gas drainage effect of the underground coal seam with low permeability,the strengthened permeability enhancement technology by the hydraulic fracturing for underground layer-through long borehole was put for-ward. According to the construction process and key technologies of hydraulic fracturing,the process of hydraulic fracturing was divided into the preparation stage,the high pressure water injection stage and the pressure holding stage,and the key technologies were illustrated with emphasis,including hole sealing,pressure test,water injection and fracturing,data moni-toring,pressure holding,water draining,etc. The permeability enhancement mechanism of hydraulic fracturing for long bore-hole was analyzed,and the strengthened permeability enhancement experiments of hydraulic fracturing were carried out. The experimental effect was comprehensively investigated from the aspects of coal reservoir parameters and borehole gas drainage parameters according to the change laws of fracturing parameters in the fracturing process. The results showed that the perme-ability coefficient of coal seam increased by 2. 67 times after fracturing,the maximum influence radius reached 58 m,the drainage flow and drainage volume fraction was 24. 4 times and 10. 27 times of the ordinary fracturing borehole respectively, and the maximum influence radius of fracturing increased by 2. 32 times.%为了提高井下低透气性煤层瓦斯抽采效果,提出井下穿层长钻孔水力压裂强化增透技术.根据水力压裂施工工艺和关键技术,将水力压裂过程分为准备阶段、高压注水阶段和保压阶段,重点阐述了封孔、试压、注水压裂、数据监测、保压、排水等关键技术.同时分析了长钻孔水力压裂增透机理,并进行了水力压裂强化增透试验.根据压裂过程中压裂参数变化规律,从煤储层参数和钻孔瓦斯抽采参数方面综合考察了试验效果.结果表明:压裂后煤层透气性系数提高了2.67倍,最大影响半径达到了58 m,抽采流量和抽采体积分数分别是普通压裂钻孔的24.4倍和10.27倍,最大压裂影响半径提高了2.32倍.【期刊名称】《中国安全生产科学技术》【年(卷),期】2017(013)008【总页数】6页(P164-169)【关键词】低透煤层;穿层长钻孔;水力压裂;增透;抽采效果【作者】牟全斌【作者单位】中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安 710054【正文语种】中文【中图分类】TD7130 引言低透气性煤层瓦斯高效抽采一直是瓦斯治理面临的关键性技术难题[1]，煤层增透的目的是使煤体产生尽可能多的裂隙，并实现裂隙的高连通率,是提高煤层瓦斯抽采率的根本途径。
煤矿井下钻孔水力压裂增透抽采瓦斯工艺
技术方案
开始注水时，在前3～5分钟内必须缓慢增高水压至设计注水压力，注水泵应当设置卸压阀，调整 该阀可保证压力平缓上升和减压；注水时，高压管路的水压比确定注水压力低30％以上时，可以 结束注水；停泵时，注水泵应缓慢卸压。
改善效果
《煤矿井下钻孔水力压裂增透抽采瓦斯工艺》在不改变原有地应力状态下，通过高压水力作用， 使得煤储层裂缝进一步扩张、延伸、相互联通，达到增透提高抽采效率的目的，增强煤层透气性、 减少采掘工作面瓦斯涌出量，显著提升单孔抽采能力和抽采效果。提高抽放效率、缩短抽放时间、 最大限度消除瓦斯灾害。 井下煤层钻孔水力压裂可以增大煤层透气性，经试验表明，采用钻孔水力压裂后，煤层透气性系 数增大8～10倍。 井下煤层钻孔水力压裂后，钻孔瓦斯涌出量成倍增加，减少了掘进及回采期间的瓦斯涌出量，使 掘进及回采期间的突出危险性几率减少。 实施井下水力压裂后，煤层百米钻孔瓦斯流量成十倍级增长，减少了瓦斯抽放时间，为煤矿安全 高效回采、掘进提供了宝贵时间及安全保障。
瓦斯治理方法众多，如区域治理措施中的保护层开采、地面采动区抽采等，但局限性大，效果差 异悬殊。瓦斯治理主要手段为抽采，最常用的是把煤层作为抽采对象。但是，对于原生结构和碎 裂煤而言，自身裂隙的连通性较差，且钻进过程中井田附近存在污染，如果不采取增透措施，抽 采效果有限。突出煤层往往为渗透性极差、强度极低的碎粒煤和糜棱煤，直接从其中抽采瓦斯不 仅钻进困难，而且抽采效果差，钻孔抽采半径非常小、封孔困难致使抽采瓦斯浓度难以长期稳定。 往往以密集布孔、高工程投入为代价进行抽采。各种水力化措施，特别是水力挤出在煤巷掘进消 突中起到了一定作用，但也存在不尽人意的方面。
技术方案
所述的本煤层穿层钻孔水力压裂为在煤层底板向煤层施工穿层的仰角水力压裂钻孔，当煤层厚度 大于等于2米时，仰角水力压裂钻孔打至穿煤层1米，当煤层厚度小于2米时，仰角水力压裂钻孔 打至刚揭露煤层时；在煤层顶板向煤层施工穿层的俯角水力压裂钻孔，俯角水力压裂钻孔贯穿煤 层至煤层底板5米～10米处。 所述的顶底板穿层钻孔水力压裂为在煤层顶底板巷中向煤层施工放射状的穿层钻孔至接近煤层30 毫米～50毫米。 所述的顶底板顺层钻孔水力压裂为在距煤层30毫米～50毫米的顶底板中与煤层平行施工顺层钻孔。 所述的本煤层穿层钻孔水力压裂应在煤体应力集中集中带以离3米～5米处进行封孔，确保封孔器 与钻孔紧密接触。
分析井下瓦斯抽采钻孔施工技术
分析井下瓦斯抽采钻孔施工技术井下瓦斯抽采钻孔施工技术是指在矿井中利用钻孔来抽采煤层和岩层中的瓦斯（即煤层气）的一种施工技术。
瓦斯是矿井中常见的一种危险气体，具有易燃、易爆等特性，对矿工的生命安全和生产安全造成严重威胁。
瓦斯抽采是矿井安全生产中的一项重要措施。
确定要施工的抽采区域和具体钻孔位置。
抽采区域应根据瓦斯发生的分布情况和产量大小来确定，钻孔位置应选择在瓦斯集中的区域，以提高抽采效果。
然后，对选定的钻孔位置进行钻孔前的准备工作。
包括清理钻孔区域的岩层松软物、煤尘等，确保钻孔区域的安全和通风条件。
接下来，进行钻孔作业。
钻孔采用机械钻机进行，根据需要选择合适的钻头和钻具。
在钻孔过程中，应注意钻孔的深度和直径，并做好冲洗钻孔孔眼的工作，以提高钻孔效率和质量。
完成钻孔后，进行井下瓦斯抽采设备的安装。
包括瓦斯抽采泵、抽采管道、阀门等设备的安装和连接。
瓦斯抽采泵通过管道将瓦斯从煤层中抽出，通过阀门调节抽采速度和压力。
对井下抽采设备进行调试和试运行。
检查设备的运行状态，确认设备正常后，即可开始瓦斯抽采作业。
在抽采过程中，需要定期对设备进行维护和保养，保证设备的正常运行。
井下瓦斯抽采钻孔施工技术的优点是可以有效地抽采瓦斯，降低矿井中瓦斯浓度，减少瓦斯事故的发生。
利用钻孔作业可以在较短时间内完成，并且可以根据需要进行灵活布置和调整。
井下瓦斯抽采钻孔施工技术也存在一些挑战和难点。
井下环境复杂，作业条件恶劣，对操作人员的技术水平和安全意识要求较高。
瓦斯抽采需要连续、稳定的抽采能力，对设备的可靠性和稳定性提出了更高的要求。
瓦斯抽采过程中产生的煤尘和瓦斯需要妥善处理，以减少对环境的污染和危害。
井下瓦斯抽采钻孔施工技术是一种重要的瓦斯防治措施，可以有效地降低瓦斯浓度，提高矿井的安全生产水平。
在实际应用中，需要根据具体矿井的情况和实际需要选择合适的抽采技术和设备，确保施工效果和安全。
分析井下瓦斯抽采钻孔施工技术
分析井下瓦斯抽采钻孔施工技术井下瓦斯抽采钻孔施工技术是煤矿安全生产中非常重要的环节之一。
随着煤矿深度开采的不断加深，瓦斯突出、瓦斯爆炸等矿井瓦斯事故频发，矿工们对井下瓦斯抽采钻孔施工技术的要求也越来越高。
下面就详细介绍一下井下瓦斯抽采钻孔施工技术的分析。
井下瓦斯抽采钻孔施工技术需要进行详细的勘察工作。
在钻孔施工之前，需要对矿区的地质情况、矿井瓦斯分布情况等进行详细的勘察和分析。
只有充分了解矿区的地质情况和瓦斯情况，才能够有针对性地进行钻孔施工，提高瓦斯抽采的效果，确保矿工的安全。
井下瓦斯抽采钻孔施工技术需要选择合适的钻孔位置。
在进行钻孔施工之前，需要根据瓦斯分布情况和需要抽采的瓦斯量选择合适的钻孔位置。
钻孔位置的选择对于后期的瓦斯抽采效果至关重要，必须要仔细慎重地选择合适的位置。
然后，井下瓦斯抽采钻孔施工技术需要选用合适的钻孔设备。
钻孔设备的选择直接关系到钻孔的质量和效率。
在选择钻孔设备时，需要考虑到矿区的地质情况、瓦斯含量、钻孔深度等因素，选择适合的设备进行钻孔施工，确保钻孔施工的质量和效率。
接着，井下瓦斯抽采钻孔施工技术需要进行严格的施工操作。
在进行钻孔施工时，必须严格按照标准操作流程进行施工，确保钻孔的质量和安全。
在施工过程中还需要严格遵守相关的安全操作规定，保障施工人员的安全。
井下瓦斯抽采钻孔施工技术需要进行有效的监测和管理。
钻孔施工完成后，需要及时对钻孔进行监测，确保钻孔的质量和效果。
同时还需要对抽采的瓦斯进行合理的管理，确保矿工的安全。
在井下瓦斯抽采钻孔施工技术中，还需要注意以下几点：一是要根据矿区的瓦斯分布情况、瓦斯压力等因素科学合理地选择钻孔位置和数量；二是要注意钻孔的防水防浆工作，确保钻孔不受水的影响；三是要在瓦斯抽采过程中严格控制瓦斯的浓度，避免瓦斯浓度过高引发事故；四是要对瓦斯进行合理利用，如采用瓦斯发电等方式进行能源转化。
井下瓦斯抽采钻孔施工技术是煤矿安全生产中非常重要的一环，需要在施工的每一个环节都严格把关，确保钻孔施工的质量和效果，为矿工创造出一个安全的工作环境。
分析井下瓦斯抽采钻孔施工技术
分析井下瓦斯抽采钻孔施工技术井下瓦斯抽采钻孔施工技术作为煤矿瓦斯防治的重要技术手段，能够有效地降低煤矿井下瓦斯浓度，确保矿井安全生产。
以下将对井下瓦斯抽采钻孔施工技术进行分析。
井下瓦斯抽采钻孔施工技术的方法有多种。
常见的方法包括直接下钻、侧钻、倾斜钻和水平钻等。
直接下钻是最常用的方法，通过井下钻机直接在煤层中钻孔，然后通过管道将瓦斯抽到地面。
侧钻是在矿井固定的岩壁上倾斜钻孔，然后将钻孔与井筒连接，抽采瓦斯。
倾斜钻和水平钻则是通过连续钻进、延伸钻孔的方式，将瓦斯抽采到地面。
不同的方法适用于不同的地质条件和煤层特点。
井下瓦斯抽采钻孔施工技术需要根据具体的矿井情况进行设计。
施工前需要调查研究煤层厚度、瓦斯含量、瓦斯压力等参数，确定钻孔位置和孔距。
根据煤层特点和井下温度、湿度等环境因素，选用合适的钻机和工艺参数。
施工过程中要注意钻孔的垂直度和直径，保证钻孔直线通透，避免出现咬钻、卡钻等现象。
井下瓦斯抽采钻孔施工技术需要保证施工质量。
在施工过程中，要严格按照设计要求操作，确保钻孔的完整性和抽采效果。
对于复杂地质条件下的钻孔，可以采用先钻导孔，再钻主孔的方式，提高施工效率和成功率。
要定期检查和清洗钻孔，防止堵塞和积水等问题，保证抽采颗粒物和瓦斯的通畅排出。
井下瓦斯抽采钻孔施工技术需要结合其他煤矿瓦斯防治措施进行综合应用。
煤矿瓦斯防治是一个综合性的系统工程，除了井下瓦斯抽采钻孔施工技术外，还需配合使用通风系统、抽采系统、瓦斯抽采站等设施，形成完整的瓦斯抽采系统。
要加强对施工人员的技术培训和安全教育，提高其安全意识和操作技能。
穿层钻孔预抽煤层瓦斯水力增透关键技术研究
２ 试 验 区域 划 分
根 据 １０ １底抽 巷及 上覆 １０ １ 副巷煤 层 １３ １３ 下
孔向煤层压入水 ， 使煤体裂隙畅通 ， 以增大煤体透
气 性 ， 加 瓦斯排 放量 。 增
瓦斯赋存特点 ， １０ １ 将 １３ 底抽巷划分为非增透区 、 水 力 冲孔增 透 区 、水 力 冲孔 ＋水 力压 裂 增 透 区 ３ 个试验考察区。对比考察实施水力增透措施对瓦 斯 抽采 的影 响规律 。
性地进行水力冲孔与水力冲孔 ＋ 水力压裂两种措 施 对 比试验 研究 ，分 析两种 措施 增透 预抽 煤层 瓦
斯效果 。
用中， 由于我国高瓦斯突出煤层透气性低 ， 原始煤
层预抽 瓦 斯抽采 半径 小 ，需 采 用密集 钻 孔强 化抽 采才 能达 到 防治 煤 与瓦 斯 突 出规定 的要 求 …。煤 层 的透气性 是影 响钻 孔抽 采 瓦斯效果 的主要 因 素
煤体透气性进行 了大量的研究 ，如深孔预裂控制
爆破 ， 爆破 孔 周 围形 成 压 缩 粉 碎 圈 和连 通 裂 ］在
隙网； 水力割缝＿， ３利用高压水射流在煤层 中切割 ］ 水平裂缝 ， 使原始煤层产生不均匀变形和破坏 ； 水 力 冲孔 ＿， 过 高压 水 射 流 在 煤 体 中冲 出较 大 直 ４通 ］ 径的孔 洞过程 中排 出大量瓦斯和一定数量 的煤
６７×１ ｍＥ ａ．， 层瓦斯 含量 ９４ｍ３。１０ １ ． ０ ／ ２ 煤 ＭＰ ｄ ． ／ １３ ｔ 下 副巷底 抽 巷 全长 ２ ５Ｉ，与 １０ １ 副 巷平 距 ６ ｎ １３ 下 ２ ， 道 底 板 标 高 一７７Ｉ， 道距 二 煤 层 底 ０Ｉ 巷 ｎ ８． Ｔ 巷 Ｉ
分析井下瓦斯抽采钻孔施工技术
分析井下瓦斯抽采钻孔施工技术
井下瓦斯抽采钻孔施工技术是一种用于控制井下瓦斯的工程技术。
在煤矿、油田等朝
地下深处钻探开采过程中，地下瓦斯是一个常见的安全隐患，采取井下瓦斯抽采钻孔施工
技术可以有效地减少瓦斯危害，提高工作环境的安全性。
1. 钻孔前的准备工作：在进行钻孔施工之前，需要对地下瓦斯进行检测和分析，确
定瓦斯生成、分布和运移情况，以确定钻孔位置和深度。
还要进行井筒设计，确保钻孔施
工的安全性和有效性。
2. 钻孔施工：根据钻孔设计要求，选择合适的钻孔设备进行施工。
施工过程中要根
据地层情况选择合适的钻头、钻杆和钻进液，并根据需要进行钻孔液压平衡控制，以保证
钻孔的顺利进行。
在钻孔过程中，还需要对瓦斯进行连续监测，及时掌握瓦斯浓度和压力
变化情况。
3. 钻孔设施安装：完成钻孔后，需要在钻孔内安装抽采管道和设备。
抽采管道要与
钻孔保持良好的接触，以保证抽采效果。
在安装管道过程中，还需注意管道的排布和连接
方式，确保抽采工艺的畅通和灵活性。
4. 井下瓦斯抽采：完成钻孔设施安装后，可以开始进行井下瓦斯抽采。
根据瓦斯的
特性和管道条件，选择合适的抽采方法，如自然抽采、机械抽采等。
抽采过程中要根据瓦
斯浓度和压力的变化进行调整和控制，确保瓦斯能够有效地被抽采出来，并保证井下工作
环境的安全性。
5. 检测和监控：在井下瓦斯抽采钻孔施工完成后，还需定期进行瓦斯的检测和监控，以确保抽采效果和工作环境的安全性。
在检测和监控过程中，要关注瓦斯的浓度和压力变化，并及时采取相应的措施进行调整和处理。
穿层钻孔掏穴增透强化抽采瓦斯技术研究
意义 。
轨道斜巷
图 １ 掏 穴 效 果 考 察 钻 孔 布 置 图
选 一煤 层赋 存 稳定 区域 施 工 两个 钻孑 ， Ｌ 先施 工 １ ＃钻 孔进 行瓦 斯压力 测 定 ， ＃钻 孔 终孔 间距 ２ ｌ ＃钻 孔 ５ 试验 掏穴 增透 强化 抽采 技术 ， ｍ， 考察 掏 穴后的 １ ＃钻 孔 的压 力 变 化 ， 定 影 响半 径 。在 确 水 平距 离 ２ ＃钻 孔 １ｍ 施 工 ３＃普 通 抽 采钻 孔 ， ０ 施 工参 数 同 ２ ＃钻孔 ， 分别 考察 ２ ３ ＃、 ＃钻 孔瓦斯 抽 采量 ， 比分析 掏穴 增透 强化 抽采效 果 。 对
广应用 。
关键词 ： 掏穴增透 ； 强化 抽采 ； 穿层钻孔 ； 预抽瓦斯 ； 消突技术
中 图分 类 号 ： Ｄ７３ Ｔ １ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６４ ４ （ ０ １ ０—４ —４ １ ０—５ ０ ２ １ ）４０ ７０
Ｃ ＩＲｕ ｆ 。 ＴＯＮＧ ａ － ｈ ｎ Ａ —ａ Ｘｉｏ ｚ ａ ｇ
图 ２ 掏 穴 增 透 扩 孔 钻 头
２ 试 验 工 程 概 况
潘 一煤 矿 ～５０ ３ｍ～ ～６Ｏ 西一 轨道 斜 巷位 ３ｍ
Ａｕｇ ２ １ ． ０１
穿 层 钻 孔 掏 穴 增 透 强 化 抽 采 瓦 斯 技 术 研 究
蔡 如 法 ， 童校 长
（ 淮南矿业 （ 团） 司潘一煤矿 ， 集 公 淮南 ２２８ ） ３ ０ ２
摘
要： 为提 高预抽煤 层瓦斯消突效果 ， 在底板 巷穿层钻孔 中进行 了掏穴增 透强化抽 采技术试 验 。掏穴钻 孔
可 以看 出 ， 抽采 时 间较长 、 在 进入 稳定 流动 状
水力冲孔压裂卸压增透抽采瓦斯技术研究
水力冲孔压裂卸压增透抽采瓦斯技术研究摘要：随着经济的发展和社会的进步，为了提升煤层瓦斯抽采效率，减少矿井瓦斯抽采工程量和抽采时间，讨论了水力冲压卸压增透机制，详细阐述了水力冲压卸压增透技术的工程实施模式，并将该技术应用于贵州新田煤矿煤巷条带瓦斯治理工作中，监测技术实施前后钻孔瓦斯抽采参数，数据分析结果表明：水力冲孔孔洞最大半径在0.23～0.72m，水力压裂时的煤层破裂压力在13～26MPa，冲孔后的平均瓦斯抽采体积分数提高了35%左右、瓦斯抽采纯量提高了1．1～5．0倍，冲压一体化作业后，钻场抽采浓度相较于冲孔后提高了0．8倍以上，钻场抽采纯量再次提高了3～5倍，卸压增透效果较为显著。
工程试验结果证明水力冲压卸压增透技术能够实现煤层卸压增透，大幅提升煤层瓦斯抽采效率，对矿井安全高效生产有着重要的工程意义。
关键词：水力冲孔；压裂卸压增透；抽采瓦斯技术引言我国95%的煤矿开采是井工作业，50%以上的煤炭开采受到与煤伴生伴储的瓦斯困扰，瓦斯灾害已成为制约我国煤矿安全高效开采的重大难题。
各煤炭企业主要采取如预裂爆破、水力压裂、水力冲孔、水力割缝等层内卸压增透措施，以此提高煤层透气性和瓦斯抽采效果，其中水力冲孔卸压抽采技术在各煤炭企业推广应用最为广泛，并取得了良好应用效果。
鉴于此，本文主要围绕煤矿井下水力冲孔卸压抽采瓦斯技术涉及的基础理论、关键技术及装备现状和发展方向与各位同行交流探讨。
1水力压冲技术的作用机理由于井下压裂设备排量有限，难以进行大规模煤层压裂及变排量压裂，压裂产生的有效半径和裂缝形态也基本确定，不易形成瓦斯运移产出的“缝网”。
同时，压裂形成较少数目宽长裂缝往往代替了密集均匀的“小裂缝”，但在煤层渗透率值上却表现一致。
致使宽大裂缝周边的瓦斯得到高效的运移产出，但距离裂缝较远的瓦斯却难以享受高速公路。
相反，密集均匀小裂缝能促就更多瓦斯解吸自由面，加速解吸，提高抽采效率。
水力压裂往往“以一盖全”，无法实现煤层的均匀增透。
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2017年第42卷第6期
V ol.42 No.6
能源技术与管理
Energy Technology and Management19
doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2017.06.006
浅析下行穿层钻孔水力增透与瓦斯抽采的关键技术
张少科S王岳栩2
(1.郑州煤炭工业集团公司通风管理部，河南郑州450006;2.郑州煤炭集团公司白坪煤矿，河南郑州452400)
[摘要]穿层钻孔水力增透后再进行抽放瓦斯的技术，已成为豫西煤矿“三软”煤层瓦斯治 理工作的主流方法，该方法主要是通过钻孔的水力增透泄压增加煤层透气性，进而
提高瓦斯抽采效率，实现工作面的安全与高效生产。
针对下行钻孔执行水力增透后
孔内积存大量水煤、严重影响水力增透与瓦斯抽采效果的问题，通过实例叙述了几
项关键技术，具有一定的安全价值与社会效益。
[关键词]下行钻孔;水力增透；瓦斯抽采;关键技术
[中图分类号]TD712+.62 [文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2017)06蛳0019蛳02
1背景介绍
郑州华辕煤业公司为郑煤集团和华润电力集
团共同出资组建，由郑煤集团控股的合资公司。
矿井位于新郑、长葛、尉氏三地交界处，属豫西新
密煤田的东南部。
矿井设计生产能力2.4 M t/a，服
务年限51 a，主采煤层为二i煤层，平均厚度为
4.88 m，二！煤层瓦斯含量0〜16.33 m3/t，平均
2.48 m3/t，该矿井属于煤与瓦斯突出矿井。
矿井基
建期间施工的西翼轨胶联巷掘进至45 m处时，巷
道底板距二1煤层法向距离7 m，预计再向前掘进
45 m将揭露二1煤层。
巷道与煤层位置关系如图
1所示。
位置揭煤41
巷道掘进方向
45
上肇场图1巷道与煤层位置关系
探测显示，揭煤区域内煤炭地质储量8 820 t，测定原始瓦斯含量为6.69~10.64 m3/t,平均8.5m3/t，经预算，揭煤区域内煤层瓦斯储量为7.5万m3。
按 照瓦斯抽采达标规定，至少需抽放瓦斯2.2万m3。
为确保揭煤工作的安全顺利开展，结合现场实际 情况，最终选定采用穿层钻孔水力增透泄压+预 抽煤层瓦斯的方法对揭煤区域内进行瓦斯综合治理關。
板揭露，因此，施工的措施钻孔全部为下行方向。
按照《煤矿安全规程》与《防治煤与瓦斯突出规定》等相关要求，初期共设计45个钻孔，布置在巷道 断面内。
为了增加煤体透气性、提高瓦斯抽放效 率，全部执行水力冲孔后再进行瓦斯抽放。
但是钻 孔在施工过程中，采用水力排粉，导致钻孔施工完 成后大量的岩粉、煤粉与水的混合物全部沉入孔 底，造成钻孔堵塞，封孔管不能伸入到钻孔的预定 封孔深度，严重影响瓦斯抽放效果，即使勉强封住 钻孔，在抽放时残留到孔内的煤岩水混合物仍然 会堵塞瓦斯抽放管，并且抽放系统内积水严重，影 响后期瓦斯抽放流量、体积分数等相关参数的计 量，数据失真，毁坏计量仪器，远远达不到预期的 瓦斯治理效果。
3水力增透与瓦斯抽采方案制定
为了彻底解决上述问题，经过现场考察、反复 研究分析，决定在遵从《煤矿安全规程》与《防治煤 与瓦斯突出规定》等相关规定的基础上，从以下几 点入手：①更改钻孔施工工艺，措施钻孔不再全部 执行水力冲孔，而是隔孔执行，以此保证至少有 50%的钻孔成孔率，可顺利实现下管封孔与瓦斯 抽米。
②执行水力冲孔的钻孔，水力冲孔完毕后，不再立即退杆，而是去掉钻机后部水管，连接压力 在0.8 MPa以上的压风进行退杆。
③在整个抽放 系统管网内适当增加自动放水器、除渣器、阀门，同时每班安排专人对抽采系统进行巡查，及时放 水、维护等。
④无需执行水力冲孔的钻孔，在施工 完毕必须立即组织封孔。
2问题的提出4具体方案实施
图1显示，该巷道的揭煤工作属于从煤层顶 前期施工过程中，为提高煤层透气性，提高瓦
20
张少科，等浅析下行穿层钻孔水力增透与瓦斯抽采的关键技术
2017年12月
Dec., 2017
2号孔---10号孔
20号孔 + 12号孔
斯抽放效率，所有钻孔均执行水力冲孔措施，导致 钻孔施工完毕后孔内煤泥积存较多，封孔管不能 下至预计位置，封孔困难，影响瓦斯抽放效果。
改 变钻孔施工工艺后，措施钻孔不再全部执行水力 冲孔，而是按照“三花眼”方式隔孔执行水力冲孔， 如图2所示。
要求先施工不执行水力冲孔的钻孔， 后施工水力冲孔的钻孔。
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〇.不执行水力冲孔的钻孔；籲.执行水力冲孔的钻孔
图2
水力冲孔钻孔布置
不执行水力冲孔的钻孔孔径改为094 mm ，要 求施工岩层段时采用水力排粉，见煤后立即改用 风力排粉，保证钻孔成孔效果;成孔退杆后立即组 织封孔。
封孔时要求全程下管，煤孔段使用带有 覬3 mm 小孔的花管，岩石段采用水泥固管封孔，然 后联网、抽放、计量。
待所有单独抽放的钻孔施工完毕，组织施工 水力冲孔。
为保证排粉顺畅，执行水力冲孔的钻孔 孔径定为覬113 mm ，全程使用水力排粉，并要求煤 孔段每钻进1 m 的冲煤量不小于1 t 。
依照钻孔施 工顺序，执行水力冲孔的钻孔在水力冲孔过程中， 未执行水力冲孔的钻孔处于抽放期间，可根据瓦 斯抽放体积分数、流量的变化来判断冲孔效果。
比 如2号孔、10号孔、12号孔、20号孔的抽放数据 受11号孔水力冲孔影响情况如图3所示。
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时间/d
图3
抽放钻孔受水力冲孔影响瓦斯体积分数变化情况
单孔水力冲孔完成后，将钻机末端的水管去 掉，改接压风管。
末端风压大于0.8 MPa ，开始退 杆，以保证孔内残留的煤粉、岩粉与水的混合物降
至最少，保证封孔管顺利送入孔内，为后期封孔抽 放创造最佳条件。
此项措施大大提高了钻孔的成 孔率，使用压风管前退杆时造成钻孔报废的数量 达到23个，而使用压风管退杆废孔数量减少至8 个，效果明显。
由于执行了水力冲孔措施，在按照上述原则 施工的基础上，为进一步保证瓦斯抽放效果，还采 取以下组织措施:①在巷道迎头、瓦斯抽放系统的 低洼处、集流器、变向处等关键地点全部安装自动
放水装置，去掉人工放水装置，保证系统内可随时 放水。
②每班安排专人对系统进行巡查，发现有积 水的地方立即组织处理，以此来减少抽放系统内 的积水问题，同时，检查除渣器的积渣情况，定期 进行清挖。
③由每天的抽放参数计量人员必须携
带2套计量仪器，1用1备，并且升井后将计量仪 器全部送至仪器检修中心，每天对计量仪器全面 检修，发现因积水问题损坏仪器时立即修理。
5结论
通过上述一系列技术措施与组织管理，最终
保证了华辕煤业公司西翼轨胶联巷瓦斯抽采工作 的顺利进行，比预期计划时间减少21 d ，同时抽出 的瓦斯量远远超过设计值。
主要体现在以下几方
面:①根据原方案设计的45个钻孔工程量，使用 2台钻机同时施工，全部执行水力冲孔措施，计划 用时45 d ，通过隔孔冲孔后，共用时24 d ，在满足 瓦斯治理需要的基础上，施工时间节约47%。
② 大大减少废孔率，废孔率由原先的51%降至 17%〜大大提高瓦斯抽采效率。
通过核算，在24 d 内共计抽放瓦斯3.22万m 3，抽采率达到50%，最 终测试残余瓦斯含量只有4.82 m 3/t 。
③由于华辕 煤业公司属于基建公司，打钻工程为外包队施工， 通过上述一系列技术与组织管理，节省工程承包 费用约102万元。
[参考文献]
[1 ]刘明举，赵文武，刘彦伟，等.水力冲孔快速消突技术
的研究与应用[J ].煤炭科学技术，2010( 3) ： 58-61.[2]王兆丰，范迎春，李世生.水力冲孔技术在松软低透突
出煤层中的应用[J ].煤炭科学技术，2012( 10) ： 52-55.[作者简介]
张少科(1976-)，男，工程师，毕业于河南理工大学采 矿专业，主要从事矿井通风技术管理工作。
[收稿日期：2017-06-26]
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