松软煤层顺层钻孔分析.docxVIP

1、穿层钻孔抽放煤层瓦斯的防突作用机理

煤层抽放钻孔的施工，造成了钻孔周围煤层的局部卸压；通过抽排煤层中的瓦斯，可以使具有突出危险的煤层中的瓦斯压力和瓦斯含量大幅度降低，使煤体内的瓦斯潜能得到释放并降低；瓦斯的排放可以引起煤层的收缩变形，使煤体的应力降低，煤体的透气性增大，即煤体应力的下降也使煤层中的潜能得到释放。这些都在不同程度上降低了导致突出发生的主动力和能量；同时，煤体中的瓦斯释放后，煤体坚固性系数提高，使得煤体的强度增大，这样就增强了煤体的机械强度和煤体的稳定性，使得发生煤与瓦斯突出的阻力增大。钻孔预抽煤层瓦斯，可以从减弱煤层突出的主动力和增强抵抗突出的能力两个方面起到消除或消弱煤层突出危险性的效果…。

采用穿层钻孔或顺层钻孔预抽煤层瓦斯是突出煤层回采工作面一种重要的区域防突措施。对于松软高瓦斯煤层，由于受煤层起伏、地质构造、煤层瓦斯、煤层力学性质、煤层厚度、钻机具能力、施工工艺等因素影响，在顺层钻孔施工中，钻孔深度往往达不到设计深度，致使采煤工作面经常出现预抽“空白区”，给回采带来极大的突出威胁；另外，采用常规的封孔技术，由于封孔质量难以保证，瓦斯抽放浓度一般偏低，影响瓦斯抽放和防突效果。因此，如何提高钻孔施工深度和成孔率，消除回采工作面顺层预抽“空白区”，如何提高封孔质量、抽放效果，是松软突出煤层亟待解决的两个关键问题。笔者根据矿井瓦斯抽放实践，介绍了提高钻孔施工和抽放效果的新装备、新工艺和新方法。

顺层钻孔预抽或自然排放煤层瓦斯，能够降低突出危险煤层的瓦斯压力和瓦斯含量，并由此引起煤层收缩变形，地应力下降，煤层透气系数增加和煤的强度提高等效应，使被抽采瓦斯的煤体消除或减弱突出危险性。

施工采用杭州煤矿机械厂生产的SGz—EAl50型钻机，淮南煤矿机械厂生产的73型麻花钻杆和“一”字型钻头，系统压缩风配合钻杆排屑，孔内水雾灭尘——在钻杆尾部用“三通管”将压缩风和带压水导入钻杆，解决辅助排屑和灭尘问题。采用这种设备和方法施工时，对于硬度大、地应力较小的煤层施工效果较好；而对于煤层硬度小、地应力大的煤层施工相当困难。一般钻孔深度超过10m就会出现喷孔、夹钻、顶钻、丢失钻杆等现象，经常造成瓦斯超限、钻孔报废等事故。

2、顺层长煤孔施工困难的原因

顺层长煤孔施工困难主要是由于以下几方面的原因造成的：

(1)系统风压不稳。压缩风主干管到各采区后，分成采区支于管，支干管又被分成许多分支进入各采掘工作面。这样，一个工作面的风压就会受到其他采区或工作面用风量的影响。施工顺层煤孔过程中，当风压大时，钻孔排屑正常；当风压突然减少时，钻孔排屑不畅，造成堵孔。当孔底风压达到一定高度后，会突然冲破堵塞钻孔的煤粉，形成喷孔现象，将积聚在孔底的瓦斯在很短的时间内带出钻孔，可能造成瓦斯超限。

(2)孔内灭尘水量控制不准。采用孔口捕尘或巷道内捕尘技术，一方面会影响钻场环境，另一方面捕尘效果不好，对人体健康有较大危害。采用孔内灭尘技术，存在一个水量控制的问题，水量小时，会排出粉尘；水量大时，钻孔排屑不畅，造成堵孔。当孔底风压达到一定高度后，同样会出现喷孔，造成瓦斯超限。

(3)对钻孔前方的应力集中区认识不清。巷道两侧及掘进工作面在一定范围内存在一个应力集中区域，钻孔进人该区域后，排屑量、瓦斯涌出量明显增大，钻孔甚至会向某个方向漂移或错动。如果对钻孔前方的应力集中区没有认识或认识不清，钻进时仍按卸压区的工艺进行钻进，势必会造成夹钻、喷孔、丢失钻杆等问题。

(4)如果钻机固定不牢，钻孔施工到一定深度后，会使钻机轴线与钻孔中心线不在一条线上。如果开孔质量不高，刚打出的钻孔中心线就不在钻机轴线上，造成钻孔扭力增大，影响钻孔质量、钻进深度和速度，甚至会造成丢失钻杆、报废钻孔等问题。

(5)钻杆质量不好，在加上钻孔进入应力集中区后变形或漂移，会造成钻孔变弯，钻杆扭力增大。一套钻杆用2—3次后，接头处变形严重，螺母直径变大，起钻时，易拉脱节，丢失钻杆。

3、解决方法

(1)在压风支管上安设风包。在施工顺层煤孔的工作面压风管路上，安设装有压力表的风包，可以基本解决短时间风压忽大忽小的问题，如果风压下降时间较长，可以暂停钻进，但要保持钻杆旋转，以免夹钻。待风压恢复后，再进行钻进。

(2)孔内灭尘水量要调校准确。既保证孔内灭尘效果，又不会因水量过大造成钻屑堵孔，水量的大小，主要是根据多次观察的经验来决定。要在孔外调校水量，因为孔内调节水量存在很大的盲目性，原则上要予以杜绝。

(3)通过观察瓦斯涌出量、钻屑量和钻杆扭力的大小来确定应力集中区的范围。当孔内瓦斯涌出量、钻屑量和钻杆扭力增大时，可以确定钻孔进入了应力集中区。在应力集中区钻进时要放慢钻进速度，保持