瓦斯抽放順層長鉆孔快速施工技術實踐

武 昊

（潞安集團潞安金源煤層氣開發有限責任公司，山西 襄垣 046204）

1 工程概況

潞安集團常村煤礦1151（3）綜放工作面根據掘進過程中突出危險性預測預報結果，明確指出該面具有突出危險性，如何消突已成為該面能否順利投產的關鍵。該工作面走向長1674m，傾斜長231.8m，煤層傾角12.8°，厚度約5.4m，于2016年1月16日貫通。煤炭研究院太原分院定的消突方案是在工作面上、下順槽相應區域施工一定數量的順層長鉆孔，提前對煤層進行預抽和卸壓（本煤層預抽率須大于30%）。為了提高鉆孔施工深度，推薦采用空壓機供風排渣法從切眼向收作線位置依次施工，鉆孔深度：上順槽100m，下順槽120m。1151（3）工作面平面示意圖見圖1。

2 鉆孔施工方法技術革新

1151（3）工作面從掘進至貫通這段時間內，防突措施一直采用麻花鉆桿系統壓風排渣法鉆進，施工孔深多在17～80m，進尺較為緩慢。由于消突任務重，增加上、下順槽鉆孔施工深度已成為消突工作的首要任務。經過對SGZ-IB鉆機的性能和現場施工情況分析，決定仍采用Ф73mm麻花鉆桿、SGZ-IB型鉆機、井下系統壓風排渣法鉆進，通過技術創新，實現進尺突破。

圖1 1151（3）工作面平面示意圖

2.1 選取合適的鉆頭

改用Ф91mm三翼合金片鉆頭，具有降低埋鉆次數的優點，同時提高打鉆速度。不同規格鉆頭對鉆孔深度的影響見表1所示。

2.2 增加鉆機穩固性

鉆機的穩固性直接關系到成孔的質量和施工的難易程度，安置鉆機前必須將鉆場浮煤雜物清理干凈，以見巷道實底為準，并將穩固鉆機的絲杠由4根增加到6根，在鉆機四角各打上1根，對角再垂直打上2根，各絲杠均要迎山有力，施工過程及時用牙鉗上緊，保證鉆機在施工過程中穩固不動。

表1 不同規格鉆頭對鉆孔深度的影響

2.3 鉆機距開孔點距離適中

以前工人為了節約上鉆桿的時間，將鉆機與煤壁距離拉大到加兩根麻花鉆桿（約2m），但在實際開孔及進尺過程中，由于鉆桿鉆頭擺動幅度大，鉆頭不能按照設計角度開孔，鉆進過程中容易增加鉆機負荷，嚴重影響施工質量。另外，外露鉆桿過長也容易造成孔口煤體破碎。應嚴格控制鉆機與煤壁距離，使得孔口距立軸距離控制在1.5m以內，有利于鉆孔施工。

2.4 加強規范操作管理

（1）加強鉆工操作技能培訓和鉆機的維修保養工作，做到能合理熟練操作，各部分緊固件連接可靠，運轉靈敏。

（2）停鉆前鉆頭要退離孔口一個行程，做到先停機后停風，先開風后開機。

（3）操作人員要動作協調，停鉆卸鉆加尺動作要快，盡量減少停風時間。另外為便于計尺，可一次拿10根鉆桿作為一組施工，易計算總進尺。

（4）鉆進時應隨時注意孔口返風情況，壓力表的指示有異常時要停止鉆進，并且反復進退旋轉排屑，待孔內正常后方可繼續鉆進，嚴禁在鉆孔堵塞或排屑不暢情況下盲目加壓進尺。

（5）孔內有鉆具時實行現場交接班作業，歇人不停機。

2.5 解決孔口降塵問題

孔口設兩個5芯噴霧頭解決粉塵問題，噴霧積水再被干鉆屑吸收，作業環境得到改善。但須防止噴霧降塵用水進入鉆孔內。

2.6 確定最佳鉆進參數

轉速：開孔采用140r/min，開好孔后采用235r/min；鉆進速度：0.5～0.7m/min；給進壓力：1.0～1.5MPa；采用風壓：0.31～0.48MPa；單孔需風量：0.3～1.0m3/min。

2.7 改進封孔工藝

順層孔成孔后下5cm套管8m，采用壓風排聚氨酯法封孔工藝，即用井下壓風將裝在特制容器內的聚氨酯混合液，在沒有發泡前壓進待封鉆孔內，用這種方法封孔，長度可達6m以上，孔口負壓最大達50kPa。

3 效果評價

1153（3）工作面上、下順槽采用新的鉆孔施工方法和革新技術后，打鉆進尺均取得了重大突破，上順槽單孔進尺突破100m，下順槽單孔進尺突破120m。用時9個月完成了該面消突鉆孔施工，評價區域內煤層預抽率平均達到32.4%。太原分院對打鉆及預抽結果評價后，認為預抽區域已經達到了消突效果，可以采用放頂煤法回采。回采期間，消突效果非常明顯，各項預測指標無一超標。