机械造穴技术对石门揭煤瓦斯治理的应用

机械造穴技术对石门揭煤瓦斯治理的应用

黄军,陈文龙，罗飞

贵州松河煤业发展有限责任公司，贵州省六盘水市 553526

摘要：针对贵州盘江精煤股份公司松河矿123201采面32#煤层采用机械造穴技术治理采面瓦斯取的成效后，把机械造穴技术推广应用至松河矿112专用回风中石门揭煤中。松河矿机械造穴钻孔对123201采面32#煤层的应用结果表明机械造穴效果对顺层钻孔抽放效果明显，现将机械造穴技术推广应用在石门揭煤穿层钻孔中。采用机械造穴技术能够高效地治理低透气性煤层瓦斯，且施工时间和经济成本也略有降低，可在同类煤层条件的矿井进行推广应用。

关键词：机械造穴；卸压增透；造穴孔；揭煤

  引言

瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理的主要手段，传统的瓦斯治理主要就是施工顺层或者穿层钻孔对瓦斯进行预抽，要求施工钻孔数量多但抽采效果不佳，企业浪费大量资金和时间来治理瓦斯。瓦斯灾害严重制约着松河矿的安全生产和经济发展，只有引进新技术才能提高瓦斯治理的成本和时间。本文针对机械造穴技术在松河矿123201采面治理单一煤层并取得成果后，将机械造穴技术在112专用回风中石门揭煤过程中推广应用，希望机械造穴技术能够在揭煤中也能取的良好的效果。

1 松河矿112专用回风中石门概况

松河矿112专用回风中石门设计以方位210°向前掘进，前方揭17+18#煤层（17#煤层与18#煤层合并为一层），17+18#煤层平均煤厚4.3m，目前112专用回风中石门工作面距17+18#煤层法向距为7.3m,112专用回风中石门东翼为112运输中石门，与112运输中石门平距30m。本次揭煤区域未受开采影响，属于原始应力区揭煤。17+18#煤层平均倾角为30°，平均厚度为4.3m，埋深为450～510m，黑色，亮煤居多，黑次之，并含镜煤透镜体，半亮形状。17#煤层透气性为1.1774~2.4552m2/MPa2.d，18#煤层透气性为0.9764~4.1834m2/MPa2.d。

2 机械造穴技术在石门揭煤的推广

2.1机械造穴钻孔

在121专用回风中石门工作面使用1台ZDY—7300型钻机施工5个设计深度为26-35m长的穿层钻孔，根据121专用回风中石门揭17+18#煤层揭煤实际情况的要求，采用造穴直径300mm的造穴刀对前方17+18#煤层进行造穴。设计1个钻孔控制揭煤前方，4个钻孔分别控制揭煤左右两边揭煤区域。

图1 112专用回风中石门造穴钻孔设计

3.机械造穴技术在揭煤中的应用

3.1施工技术原理

造穴钻孔利用ZDY—7300型钻机施工钻孔，等到钻孔施工结束后，退杆对钻孔进行清洗。重新将钻杆推进至揭煤见煤段调整水压打开机械造穴刀，并在穿层孔见煤段开展造穴工作，利用机械造穴刀在煤层中扩大孔洞，使煤体的暴露面积增加有效释放瓦斯。利用松河矿现有的“囊袋带压封孔”工艺和“两堵一注”封孔方法保证钻孔抽放质量保证瓦斯能有效的得到治理。

图2 112专用回风中石门造穴钻孔原理示意图

3.2施工工艺

根据松河矿在123201运输巷使用机械造穴技术，现将该技术应用到松河矿112专用回风中石门揭17+18#煤层处。利用ZDY—7300型履带钻机对钻孔进行施工，采用直径为94mm长为1m的高压密封三棱钻杆施工。造穴时需要保持钻机动力头原地低速旋转，在根据钻进情况缓慢调整BQWL200/31.5-XQ200/12清水泵站压力，调整压力为4-6MPa使机械扩孔钻头开启，缓慢推进待机械扩孔钻头完全打开后可将水压调整至6-8MPa，直至造穴段扩孔完成，最终完成造穴。

4机械造穴瓦斯治理工程

4.1造穴钻孔竣工情况

112专用回风中石门按照设计施工5个造穴钻孔，1#造穴钻孔倾角为0°，水平夹角为-51°，见煤深度为25-32m，孔深为32m；2#造穴钻孔倾角为9°，水平夹角为52°，见煤深度为21-25m,孔深为30m；3#造穴钻孔倾角为0，水平夹角为-45°，见煤深度为35-47m,孔深为48m；4#造穴钻孔倾角为0°，水平夹角为0°，见煤深度为28-36m，孔深为36m；5#造穴钻孔倾角为0°，水平夹角为42°，见煤深度为34-40m,孔深为42m；每段造穴直径不少于300毫米，钻孔控制揭煤位置左右各15m和石门掘进前方。

4.2机械造穴在石门揭煤中的成果

4.2.1钻孔流量系数对比

通过在112专用回风中石门对采用造穴钻孔技术施工抽采钻孔与普通抽采钻孔瓦斯流量衰减情况进行对比，对两种钻孔的抽采纯量进行测定分析得出以下结论，机械造穴钻孔的瓦斯流量衰减系数分别为0.0528、0.0884、0.0949、0.0813、0.1085，平均为 0.08518；使用普通工艺力施工的钻孔的瓦斯流量衰减系数分别为 0.0023、0.0142、0.0028，平均为 0.0066； 分析以上数据可得：使用机械造穴的钻孔平均抽采纯量衰减速度大于普通工艺施工的钻孔。

4.2.2揭煤进尺期间对比

在松河矿112运输中石门揭17+18#煤层时瓦斯难以治理，需在工作面施工穿层钻孔80多个，预抽时间至少要在4个月才能达到有效的抽采效果，钻孔预抽结束掘进进尺时经常出现瓦斯异常导致还需采取局部防突措施钻孔进行补充才能顺利掘进。在112专用回风中石门施工造穴钻孔之后有效的缩短了钻孔施工预抽时间，总的钻孔只预抽了2个月就可以顺利进尺，钻孔只施工了60个节约了不少成本，在进尺过程中未使用局部防突措施钻孔就揭过17+18#煤层。造穴钻孔施工后有效的对17+18#煤层进行预抽瓦斯治理难度降低。

5.结语

本文通过在123201采面施工造穴钻孔，对采面回采期间瓦斯进行治理和探索去的成效后将造穴技术推广到112专用回风中石门揭煤中实践表明：

（1）机械造穴技术同样适用于石门揭煤等穿层钻孔的预抽，机械造穴技术可以有效的增加17+18#煤层等透气性较差的软煤层的透气性，通过造穴刀对煤体形成孔洞，使煤体瓦斯得到有效的释放，与普通钻孔对比造穴钻孔缩短了钻孔施工周期和预抽时间。

（2）通过在松河矿112专用回风中石门采用机械造穴技术工作面瓦斯抽采浓度明显提高，实现了安全快速揭煤，对揭煤区域消突及瓦斯治理具有重大的指导意义。

参考文献：

（1）李付安.高压水力冲孔造穴增透抽采技术的应用研究.河南科技.2018年03月总633期第三期.

（2）梁 杰.ZDY7300LX造穴钻机的分析与应用.机械管理开发.2021年第10期.

（3）王亮，廖晓雪，褚鹏，瓦斯抽采穿层钻孔钻扩造穴卸压增透机理研究［j］. 煤炭科学技术.2021,49（5）:75.82.