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【他山之石】集中排水,让抽采效率更高 --朱集东矿创新下向钻孔施工技术调查

鄂尔多斯市华兴能源有限责任公司 2020-04-28 02:56:28


【阅读提示】


    朱集东矿创新技术手段,改过去钻孔“吹水”排水为集中排水,有效改善了钻孔预抽效果,提高了抽采效率,具有较好的推广、复制效应。

   “下向钻孔集中排水施工技术有何特点?如何应用?效果如何?”


   “目前,矿在1262(1)下顺槽顶板巷共施工3类钻孔,即注浆孔、穿层预抽孔、集中排水孔。施工顺序为先施工注浆孔,再施工穿层孔,最后施工集中排水孔。钻孔按7m(组间距)×7m(孔间距)布置;开孔采用Φ103mm钻头,施工至终孔,全孔使用压力水排渣钻进。从单元预抽评价效果来看,瓦斯抽采浓度较以往提高3倍,抽采纯度提高4至5倍……”


    前不久,在朱集东矿1262(1)下顺槽顶板巷钻场,面对前来参观学习的丁集矿相关技术人员的询问,该矿通防科科长丁永一边介绍相关情况,一边回答着大家提出的问题。


    长期以来,井下下向抽采钻孔一直存在着易积水、排水难的问题,严重影响制约着钻孔瓦斯预抽效果。今年以来,朱集东矿创新技术手段,改过去钻孔“吹水”排水为集中排水,有效改善了钻孔预抽效果,提高了抽采效率。集团公司通防地质部相关负责人表示,“朱集东矿下向钻孔集中排水技术,方法简单,效果明显,具有较好的推广、复制效应。”

    下向钻孔排水难难排水
    ——钻孔瓦斯预抽效果差,制约矿井生产接替

    采访中了解到,下向钻孔,施工的角度为俯角向下施工,相对于上向钻孔而言,钻孔存在排渣难、易垮孔、埋钻、孔内积水等问题。其中钻孔排水难难排水问题一直未能得到有效解决,成为影响抽采钻孔瓦斯预抽效果的主要因素之一。


    朱集东矿作为集团公司千米深井及高瓦斯突出矿井,开采保护层,实施高、底抽巷穿层钻孔预抽瓦斯,是矿井治理瓦斯的有效手段和途径。尤其是大量下向穿层钻孔的施工,有效提高了煤层瓦斯治理的质量和效果。


    但近年来,受下向钻孔排水难的影响,导致钻孔瓦斯预抽效果差,制约了矿井生产接替。“目前,矿穿层预抽区域消突钻孔均为下向钻孔,受钻孔排水难的制约,预抽效果不尽人意,如1222(1)、1131(1)、1151(1)等顶板巷穿层钻孔抽采浓度平均不足5%,百孔抽采纯量低于0.1m3/min。”丁永介绍。


    必须创新技术,从源头解决下向穿层钻孔排水难题。该矿针对下向钻孔现场存在的问题进行了分析,认为岩层裂隙水在钻孔空间内大量沉积,是影响预抽效果,造成抽采单元浓度低、纯量小的根本原因。同时,经前期对传统钻孔排水工艺——“吹水”工艺的考察,认为钻孔影响范围内的水量是固定的,由于钻孔“吹水”一次出水量较小,造成钻孔“吹水”后抽采效果不明显。


    能否从解决钻孔影响范围内积水入手,通过提高排水量,改善钻孔预抽效果?方案提出后,该矿经多方论证,决定在1262(1)下顺槽顶板巷钻场试点大孔径集中排水技术。

    变“吹水”为集中排水
    ——钻孔抽采效率提高4至5倍

   “1262(1)下顺槽顶板巷位于该矿西一11-2煤盘区,设计长度1438m,与11-2煤层法距约25~30m。11-2煤层透气性差,实测瓦斯压力0.61MPa、瓦斯含量5.18m3/t。”丁永介绍说,该煤层瓦斯压力及含量都较大,但只要认识到位,方法对路,这类煤层也能抽出瓦斯来。


    传统上,该矿一直采用“吹水”工艺作为下向钻孔排水的主要措施。其做法是在钻孔套管中下入一根细细的塑料管,利用风压将水从套管内吹出,效果较为明显。但随着井下条件的变化,向下钻孔“吹水”工艺已不能满足现场瓦斯抽采需要。相关专业人士分析认为,传统上“吹水”工艺对解决孔内本身的积水很有效,但钻孔影响范围内的水量较大时,采用钻孔“吹水”工艺往往一次出水量较小,无法一次排完钻孔内的积水,直接影响到钻孔瓦斯预抽效果。


    为了达到治标又治本的目的,该矿在1262(1)下顺槽顶板巷钻场试点大孔径集中排水技术时,将钻孔影响范围内的水量全部纳入治理范围,实施“先封堵后排水”的方法。先封堵,即在钻场内先施工底板注浆钻孔,通过注浆封堵围岩裂隙,切断外来补给水源,固定钻孔影响范围内的水量。再施工穿层钻孔,并辅以“隔一冲一”水力冲孔技术,冲孔率不低于50%,努力提高煤层透气性。后排水,即在每个钻场都施工大孔径集中排水孔,采取分组、集中排水:顶板巷每两个钻场为一个抽采评价单元,通过对钻场内抽采管、吹水管、排水管的优化设计,实现抽采管、压风管、排水管的相对独立,实现钻孔分组排水,促进了局部易积水钻孔的排水。同时,利用顶板巷每个钻场内的集中排水孔进行集中排水,逐步减少钻孔孔底积水和煤层积水,源头提高了下向穿层预抽钻孔抽采效果。


    目前,该矿施工的集中排水孔深度约25m,有效直径300mm,单孔体积1.77m3。按积水深度20m计算,可一次性排出水量1.42m3,相当于35个抽采钻孔的有效体积。


    随着钻孔排水量的提高,下向钻孔瓦斯预抽的效果也愈加明显。从该矿1262(1)下顺槽顶板巷钻场第一、第二抽采评价单元的考察结果来看,评价单元内钻孔抽采浓度达20%以上,抽采纯量稳定在0.1~0.2m3/min,抽采效率较以往提高了4~5倍。


   “过去下向钻孔采用‘吹水’工艺排水时,一条顶板巷每班要安排3-5人,每人需负责两个钻场的不间断‘吹水’,现在采用钻孔集中排水技术后,一条顶板巷每班安排一人即可完成排水任务。”谈及下向钻孔集中排水带来的变化,该矿抽采队一职工高兴地说。


    下向钻孔集中排水技术在朱集东矿的成功应用,有效提高了钻孔瓦斯预抽效果。如今,该项技术不仅在朱集东本矿范围内推广应用,还辐射到集团公司其他兄弟矿。丁永表示,下一步将考察集中排水钻孔排水影响半径,进一步优化集中排水钻孔布置。同时对实施水力冲孔增透及集中排水技术的预抽钻孔进行抽采半径考察,不断优化钻孔设计,努力达到技术经济一体化的目标。

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