提高底板岩巷穿层钻孔瓦斯抽放效果的措施

提高底板岩巷穿层钻孔瓦斯抽放效果的措施摘要：为了加大瓦斯矿井区域治理效果，通过对底板抽放巷穿层钻孔布孔、封孔、连孔工艺分析研究，提出了采用大直径钻孔、特制水泡皮-马丽散-铝塑管三组合封孔技术和集气箱连孔技术后，抽放效果明显提高。

应用结果表明：增大钻孔直径可以有效提高瓦斯抽放量；改进和创新封孔工艺、新方法，可以进一步改善封孔效果，使得新钻孔抽放浓度均在50%以上，甚至高达60%，并且持续时间较长；集气箱的使用，解决了抽放钻场和管路积水、连接管接口漏气现象，保证了抽放系统的稳定；多种方法的成功运用，确保了矿井安全生产。

关键词：底板抽放巷穿层钻孔封孔工艺集气箱
1 矿井概况
新铁煤矿位于七台河市茄子河区、铁山乡管辖区内，核定能力为120万t/a，主要可采煤层为49、50、57、59、62、65、88、98、99、119共10层，总厚7.0米，煤层倾角为15°左右，为二类自燃煤层，煤尘有爆炸性。

新铁煤矿为瓦斯矿井，绝对瓦斯涌出量为16.47m3/min，相对涌出量为7.94m3/t；煤层的瓦斯压力为0.29～0.64mpa。

矿井总风量为22058m3/min。

新铁煤矿地面瓦斯抽采系统于2006年建成，正在运行的有二采区地面永久泵站一套，六采区井下移动泵站一套。

二采区地面永久泵站使用广东佛山cbf410-2bv3型水环真空泵，能力130m3/min，电机功率160kw；六采区井下移动泵站使用广东佛山zwy85/160g型
水环真空泵，能力85m3/min，电机功率160kw。

目前新铁煤矿开采的深度已经超过700m了，若在不采取合理的、可靠的措施区域瓦斯治理，就保证不了平衡的矿井采掘，也很难实现矿井安全高效发展，随着采掘工作面向深部地区的转移，瓦斯的含量及压力呈递增趋势增大。

因此，应优先选用底板抽放巷布置穿层钻孔条带预抽瓦斯措施，在没合适的条件保护层和有围岩巷道下。

为实现煤巷安全的掘进，通过穿层钻孔预抽掘进巷道瓦斯。

于此同时，底部抽巷内施工穿层钻孔具有特殊的优点：不会受到煤层采掘工作的干扰，可超前进行钻孔施工和抽放在煤巷掘进和工作面回采之前，且预抽的时间不较长，充分利用了抽巷施工顶板扇形钻孔对整个的工作面进行区域预抽。

2 底板岩巷穿层钻孔布置
2.1 底板抽放巷及抽放钻场布置六采区62#右八片底板抽放巷布置在距煤层法线垂距20m的煤层底板内，巷道断面采用的是锚网喷支护的规格为2.5m（高）×2m（宽）。

为足够的区域抽放力度大，在保证有多余的时间钻孔工程量和预抽时间，采取在掘进底抽巷的同时隔110m 在巷道下帮开掘1个3m深的抽放钻场，钻场断面规格为2m×2.5m，能够满足打钻需要。

2.2 穿层抽放钻孔布置①钻孔应该穿过煤层全厚遇见顶板为
准确，应当在预抽区域内均匀地布置钻孔；应尽可能打的孔径都以提高抽放瓦斯浓度；钻孔和终孔之间应该实测有效的抽放半径为基
础设计；严密的封孔则都以提高抽放效果。

②设计方案。

服务煤巷，主要是掘进的底板抽放巷内的穿层钻孔的设计及施工。

对下底板巷周围煤层瓦斯进行条带区域的预抽，利用已经掘进的抽放钻场打钻，在沿煤层正倾斜方向均匀地布孔，钻孔控制到顺槽轮廓线外上帮30m、下帮10m范围，布置钻场内5排8列共40个孔，钻孔直径94mm。

钻场、钻孔布置如图1所示：
3 提高瓦斯抽放效果的技术措施
3.1 开始实施大直径钻孔从源头上提高瓦斯抽放量要遵遁：“五大一深”抽放模式中的一中原则“大钻孔，开孔的孔径不能低于94mm，”要做到横成排纵成列为封孔后规范的连接，排间距及孔间距为0.3mm，在过去施工的穿层孔的孔径较小直径只有75mm，抽采出不太理想的瓦斯，通过增大钻孔直径，单孔的浓度达到50%以上，抽采效果取得了很好地效果，实践证明了钻孔直径的增大可以很好地提高瓦斯的抽采量。

实践证明了钻孔直径的增大可以很好地提高瓦斯的抽采量，抽采效果取得了很好的效果，通过增大钻孔直径，单孔的浓度达到50%以上。

3.2 封孔工艺改进创新钻孔封孔是直接影响抽采效果的环节，也是瓦斯抽采工作中最为关键的环节。

新铁煤矿以往采用的编织袋缠pvc管注聚氨酯封孔方法效果很不理想，且封孔长度仅为3m，钻孔抽采浓度就不高，大部分在浓度30%以下，抽放一段时间后，浓度很快就衰减到20%以下，极大程度地阻碍了瓦斯抽采工作的开展。

为了解决这一问题，新铁煤矿在封孔工艺改进方面进行了创新，取得了显著效果。

对新施工的瓦斯抽采钻孔封孔工艺全面改进，淘汰过去落后的封孔方法和封孔材料，采用特制冯安特-布袋-聚氯乙烯管三组合封孔技术，封孔深度由3m提高到10m，封孔管径由25mm 提高到40mm，具体做法是在1根聚氯乙烯管上捆绑上特制布袋，布袋呈兜状捆绑，将冯安特按照1：1的比例调配好倒入封孔器内，随即注入到钻孔内，几秒内就可膨胀，完成封孔工作，由于试验时间短，暂未发现问题，待成熟后再进行推广应用。

目前只在六采区62右八片底抽巷两个钻场进行了试验。

根据效果的分析：新钻孔单孔抽采浓度平均都在50%以上，有的甚至60%，通过改进六采区62#右八片底抽巷穿层孔封孔工艺，抽放到5个月后的钻场瓦斯浓度依然保持在30%以上，大大地提高了瓦斯抽放的浓度，抽放的效果甚好。

实践证明：深封孔及大管径是对以后瓦斯抽采工作发展道路上的必然趋势，也是提高瓦斯采取效果最有效、最直接的措施。

3.3 “集气箱”的成功应用在两根并行焊接的短节上焊接多个三通接头与钻孔连接，是新铁煤矿原来使用的钻场连接方式。

若钻孔略有积水就会堵塞管路造成孔口负压低，该矿决定采用抽放钻场“集气箱”，针对这一问题，经过不断探讨、比拟、分析，为了避免影响瓦斯预抽效果。

该装置能够使钻孔内瓦斯、水、煤岩粉三者进行分离，彻底解决了抽放钻场、管路积水问题，瓦斯被抽走，积水和杂物沉淀后通过排水孔排出，保证了预抽效果。

3.3.1 效果分析。

效果十分显著，瓦斯抽放浓度（从10%到50%）通过在六采区62#右八片下底板抽放巷安装集气箱后，保证了抽放系统的稳定，消除了抽放管路积水、连接管接口漏气现象，抽放量明显提高。

3.3.2 连接方式。

集气箱与钻孔连接采用钢丝管连接，这种连接方式优点是：钢丝弹性性能较好，改为钢丝箍—螺丝固定方式，接口处不再使用传统的铁丝捆绑方式，可以保证钻孔时常处于紧密封闭状态，可以定期紧固螺丝，可以有效杜绝漏气现象。

3.3.3 作用原理。

钻孔在抽放过程中，根据三者物理性质，煤岩粉、水会自动沉积到箱体底部，会产生大量的瓦斯、水和少量的煤岩粉，而瓦斯密度小，漂浮在箱体顶部，积水和杂物沉淀后通过排水孔排出，在抽放负压的作用下，随抽放系统被抽走，形成气、水、物自然分离现象。

3.3.4 操作步骤。

在集气箱顶部焊接88个连接钻孔的直通，集气箱由钢板焊接而成，长800mm、宽800mm、高1200mm，在短面1侧焊接1个排气口和放水口，箱体一侧焊接1个短节与抽放管路连接抽放，连抽后安设闸阀进行控制，需要进行放水时，放水结束后，操作顺序反之，关闭钻场阀门，打开放水阀门和排气阀门。

3.4 钻场管理集气箱上每个连接管上都焊接有观测孔，以便对单孔、钻场抽放数据异常情况进行观测，每个钻场汇合处均安设1个孔板流量计进行计量，钻场抽放后，实行挂牌管理，分析、采取有效措施进行处理，它最终实现了单孔观测。

4 结语
①为保证抽采系统的稳定，连接装置的创新消灭了孔与管接口漏气现象；集气箱具有成本低，易操作、无故障、可重复使用的优点，它的应用杜绝了抽采管路积水的问题。

②封闭性都处于最佳状态，封孔工艺的改进，钻孔从封孔到连接整个抽放过程中，为提高瓦斯抽采浓度奠定了坚实的基础，从源头上解决了钻孔漏气现象。

③新铁煤矿通过采取规范钻孔设计与施工抽采效果明显提高，它主要采用创新连接装置、应用集气箱、提高封孔深度、改进封孔工艺、增大钻孔直径等科学方法。

参考文献：
[1]马永庆.提高底板岩巷穿层钻孔瓦斯抽放效果的技术措施[j].煤矿安全，2011（05）.
[2]胡殿明，王钦明.穿层钻孔抽放瓦斯技术的应用[j].煤矿安全.2002（01）.
[3]程远平，付建华，俞启香.中国煤矿瓦斯抽采技术的发展[j].采矿与安全工程学报，2009（06）.
作者简介：庞博（1985-），男，黑龙江七台河人，助理工程师，硕士学历，龙煤集团佳木斯瓦斯地质研究院从事技术管理工作。