定向长钻孔在瓦斯治理中的应用
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摘 要：针对袁店一井煤矿1015工作面瓦斯治理的需求，提出并实施了在工作面收作线外施工定向长钻孔替代在机、风巷施工高位、拦截钻孔治理工作面瓦斯，避免了工作面过高位钻场时的瓦斯隐患，提高了钻孔利用率。
关键词：定向长钻孔；瓦斯治理；高位钻孔；拦截钻孔
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.091
1 引言
随着瓦斯治理设备、技术的不断进步，瓦斯治理的方式也不断发生着变化。大孔径超长定向钻孔综合瓦斯抽采技术是治理工作面瓦斯隐患的一项新的技术途径[1]。
2 工作面概况
袁店一井煤矿属突出矿井，1015工作面位于10煤层突出危险区，实测最大瓦斯压力4MPa，实测最大瓦斯含量8.9974 m3/t。煤层厚度平均4.0m，属于赋存稳定厚煤层。工作面里段走向长80 m，倾斜宽115 m；外段走向长276m，倾斜宽225m。回采上下限标高-742.1～-658.1m。
1015工作面开采10煤层，上覆有72、81、82煤层（中组煤），与10煤层间距平均84 m，具有瓦斯压力大、含量高的特点。工作面回采期间中组煤卸压瓦斯可通过裂隙涌入工作面，对回采瓦斯管理带来较大难度。
3 工作面瓦斯综合治理措施
煤矿瓦斯灾害治理是一个综合的过程，往往需要多种抽采方法的配合才能保证煤矿的安全回采[2]。基于瓦斯应抽尽抽的理念，结合1015工作面实际情况，前期预抽煤层瓦斯消除突出危险性，后期综合治理相结合的采煤工作面“全方位立体式”瓦斯综合治理措施，采用“地面与井下抽采相结合，穿层和顺层抽采相结合、保护层开采与卸压抽采相结合”的瓦斯综合抽采模式[3]。即采用不同形式对回采工作面原始瓦斯预抽以及回采期间的瓦斯抽采，包括穿层钻孔、顺层钻孔、高位钻孔、拦截钻孔、地面井和上隅角埋管抽采等[4-5]。下面重点介绍高位、拦截钻孔的施工及创新措施。
3.1 传统瓦斯治理措施
突出危险区域10煤层工作面高位、拦截钻孔均在机、风巷施工。在工作面机、风巷自切眼向外每隔100m各施工一个高位钻场，在钻场内施工高位、拦截钻孔。高位钻孔在风巷施工，压茬30m；拦截钻孔在机、风巷均施工，压茬40m。当工作面回采至高位钻场10-15米时，必须将该处抽采钻孔管路拆除，对钻孔进行封孔注浆，同时打开下一个高位钻场的钻孔抽采工作面瓦斯。该方式存在以下几个问题：（1）钻孔在机、风巷施工与工作面回采平行作业，安全管理难度大；（2）钻孔利用率低，工作面回采至钻场前10-15米，钻孔必须拆除封孔；（3）工作面过两组钻孔搭茬期间，抽采效果差，可能导致工作面瓦斯超限事故；（4）工作面过拦截钻孔时要求钻孔封孔至冒落带以上，实际封孔效果不理想，拦截钻孔进入采空区后形成瓦斯通道，易将中组煤卸压瓦斯导入工作面，给工作面瓦斯管理带来难度。
3.2 创新瓦斯治理措施
为避免工作面回采过程中出现上述4种问题，在工作面收作线外施工定向长钻孔替代在机、风巷施工高位、拦截钻孔治理工作面瓦斯，避免了工作面过高位钻场时的瓦斯隐患，提高了钻孔利用率。
（1）定向高位钻孔抽采。在1015工作面收作线外的10煤层顶板上2m处施工一个高位钻场，采用千米定向钻机施工4个定向长钻孔作为高位钻孔，钻孔终孔位于10煤顶板20～30 m，抽采工作面采空区瓦斯，单孔深度300m，总工程量1200m。
（2）定向拦截钻孔抽采。在1015工作面收作线外10煤层顶板上2m处施工一个拦截钻场，利用大功率千米定向钻机按照30m×30m的钻孔间距施工定向拦截钻孔，抽采中组煤卸压瓦斯，单孔深度最大400m，总工程量13500m。
4 综合瓦斯治理效果
回采过程中通过监测系统自动计量显示及人工测定获得工作面高位钻孔、上向拦截孔抽采参数，具体参数如表1所示。
根据上表可知，1015工作面在回采期间定向高位、拦截钻孔累计抽采瓦斯469.7万m?，瓦斯抽采纯流量最大达57.65m?/min。
在工作面收作线外的高位、拦截钻场施工定向高位、拦截钻孔，抽采效果好，且工作面回采时还减少了高位钻场工程量及避免了工作面过高位钻场时的瓦斯隐患。
5 結论
（1）针对袁店一井煤矿1015工作面瓦斯治理的需求，提出并实施了在工作面收作线外施工定向长钻孔替代在机、风巷施工高位、拦截钻孔治理工作面瓦斯，避免了工作面过高位钻场时的瓦斯隐患，取得了良好的效果。
（2）定向高位、拦截钻孔可以长期发挥作用，钻孔利用率大大提高，有利于中组煤瓦斯抽采，为下一步中组煤安全开采创造了条件。
（3）为下一步千米定向钻机施工长距离定向钻孔积累经验，具有积极的推广运用价值。
参考文献：
[1]王明，方新秋，许瑞强，et al.大孔径超长定向钻孔综合瓦斯抽采技术[J].煤炭工程，2011（05）：46-48.
[2]程远平等.煤矿瓦斯治理“先抽后采”的实践与作用[J].采矿与安全工程学报，2006（23）：389-392.
[3]程远平等.煤矿瓦斯防治理论与工程应用[M].徐州：中国矿业大学出版社，2010.
[4]孙明闯等.高瓦斯突出工作面瓦斯治理措施及效果分析[J].煤炭工程，2013（05）：59-61.
[5]陈中.立体、多层次瓦斯综合治理技术在高瓦斯综采工作面的应用[J].煤矿现代化，2006（02）：31.
作者简介：袁冬冬（1985-），男，河南洛阳人，本科，研究方向：煤矿瓦斯治理。
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