新田煤矿高压水力冲孔技术在回顺煤巷瓦斯治理中的应用

2018年3月22日10:53:42新田煤矿高压水力冲孔技术在回顺煤巷瓦斯治理中的应用已关闭评论 16 阅读

[摘 要]为加快新田煤矿1402回顺煤巷条带区域瓦斯治理,缩短巷道穿层钻孔预抽时间,加快区域消突,提高抽采效果。在现有穿层钻孔设计方案基础上,增设1402回顺底抽巷水力冲孔技术释放地应力煤体瓦斯压力,提高穿层钻孔瓦斯抽放率,实现突出煤层向非突出煤层转化,确保水力冲孔期间煤巷安全掘进。
[关键词]底抽巷;穿层钻孔;水里冲孔;条带预抽;消突
中图分类号:S834 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)08-0036-01
0.引言
随着煤矿开采深度与强度的增大,煤层瓦斯含量和瓦斯压力也随之增大,加上矿井煤层松软、地应力大,透气性差等特点,使得钻孔抽放浓度衰减速度快,抽采效果差,瓦斯等灾害问题突出。新田煤矿在1402回顺煤巷应用底抽巷穿层钻孔水力冲孔技术,在效果检验超标的局部高瓦斯点采用水力冲孔增透技术,增加煤层透气性,抽采效果明显提升,瓦斯含量大幅降低,有效确保了巷道安全高效掘进。
1.底抽巷穿层钻孔水力冲孔设计与施工
1.1 水力冲孔参数
(1)冲孔钻孔设计:根据1402回顺底抽设计穿层钻场钻孔,每隔一个钻场进行水力冲孔施工。冲孔控制范围:1402回顺底抽预抽煤巷条带穿层钻孔水力冲孔控制巷道轮廓线外20m;(2)冲孔压力:根据《煤科集团重庆研究院2013年9月提交的《永贵能源开发有限责任公司黔西县新田煤矿4号煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》,4#煤层坚固性系数f=0.56,推荐泵压为f值得20倍,既破煤有效压力应≥12MPa,推荐压力15MPa,初期冲孔压力控制在15-20MPa之间(后期可通过冲孔实际施工情况并经试验考察更改冲孔压力范围),冲孔时先低压后高压。冲孔时间可根据现场情况而定。(3)冲孔设备:钻孔选用CMS1-4000履带钻机,BRW200/31.5型乳化液泵和RX200/16A型乳化液箱,乳化液泵最高泵压31.5MPa,额定流量200L/min。
1.2 水力冲孔系统安装
乳化泵站应安装在巷道进风侧,距离冲孔位置应大于30m。钻场内需打好基础,保持水平,并保障补水水源,供电设备选型需由矿机电部门选择。新泵或较长时间未运转的泵要首先检查各部分是否有锈蚀、损坏,密封是否完好,连接是否松动。检查电机与泵的同轴情况,两联轴器应留有2-4毫米的间隙。检查泵内润滑油是否在油标的中间(40号或50号机械油)柱塞腔上滴油是否有足够润滑油。开泵前应打开液箱出液口阀门,然后点动电机,观察电机转向应与箭头标志一致。启动电机,打开放气螺堵,放尽高压腔内空气,然后空转5-10分钟,逐级加载,每20分钟升高额定压力的25%,在升压正常,无泄漏,无抖动异常现象方可投入使用。冲孔系统管路应保证畅通、密封性良好,各管路接头及冲孔钻杆必须严密合缝。加强通风瓦斯管理,冲孔地区要形成独立回风系统。水力冲孔期间,在距掘进迎头向后5m以内安设T1探头;第一回风流交汇点前10~15m处安设T2探头。探头安设位置和悬挂地点必须符合规定,并经常调校,确保灵敏可靠。
1.3 冲孔前准备工作
化泵运转前乳化液泵站和打钻处要安装通信电话,以便及时联系相互协调。水力冲孔前应派人检查高压水系统,乳化泵及管路是否连接捆绑正常,并指定专人操作乳化泵。在钻机操作处,高压管路上要安装泄压阀,以便有何异常情况时可及时打开泄压阀泄压。乳化泵水箱供水管路安装两趟Φ50mm供水管路,保证能满足水力冲孔时的用水需求。在现场用煤袋堆两个长*宽*高:5m*1m*0.5m泵坑,用于收集、过滤冲出的煤渣、积水。及时清理冲出的煤渣,积水经沉淀、过滤后用排水泵抽排走。采用DN108铁管从沉淀池连接至1402回风底抽巷排水管路,保证排水能够畅通。必须检查好高负压抽放管路是否正常,安装好孔口管,保证“四防装置”能正常使用。钻孔回风侧3m范围内必须悬挂便携式甲烷检测仪,3m—5m范围内吊挂一氧化碳传感器,10-20m范围内吊挂甲烷传感器,并确保瓦斯超限时巷道内全部非本质安全型电器设备全部停电。水力冲孔地点必须安装一组压风自救装置,且供气嘴不少于5個,冲孔地点20m范围内严禁存放油类等易燃易爆物品,5m范围内必须配备两个8kg干粉灭火器、消防沙不少于0.2m3,黄泥不少于25kg。冲孔地点要求安设在线监控视频并保证正常使用。
1.4 水力冲孔施工工艺
钻孔采用水力排渣施工至设计深度后,退出原有的打钻钻杆及钻头,组装好水力冲孔器具,包括更换冲孔钻杆、冲孔器。退钻杆时,应在钻孔返水(风)正常时进行,防止憋孔,防止埋钻。重新下冲孔钻杆至钻孔内,同时打开钻机,缓慢将钻杆送入孔内,当冲孔器进入见煤点后,开启静压水把钻孔预先疏通一次,防止钻杆内有煤渣堵塞。之后开启乳化液泵,缓慢转动钻杆,转速不超过120-220转/min,同时来回拉动钻杆。如此循环直至钻孔没有大量煤粉冲出即可。继续加钻杆冲孔,每次只能喂进1根钻杆。加钻杆前,应先来回进退钻杆,若孔内返水变清3分钟后拆卸1节钻杆,然后继续水力冲孔,并记录加钻杆数。冲孔期间,应密切观测返水情况,水量变小时,应加大钻速,避免钻孔进一步堵死,并来回洗孔。每接一根钻杆,一定要检查钻杆接头密封圈,确保密封效果,防止漏水。冲孔过程中如出现串孔时,要及时堵孔解决。整个水力冲孔过程中,保持匀速钻进水力冲孔,钻孔内返清水或冲不出煤和瓦斯时,可视为煤段水力冲孔完毕,停泵并打开泄压阀,在确认高压系统压力完全泄除后,方可拆除高压胶管撤出钻杆。一个孔冲完毕,移孔前,要进行水力冲孔确认,确保冲完煤段。水力冲孔结束后,冲落的煤要及时外运,防止堵塞钻场和巷道。水力冲孔结束后,使用气水分离器进行临时联管抽放,待孔内水排净后再进行永久联抽。
2.冲孔效果评价
评价指标采用相对变形量、预抽率和工作面预测指标总体评价煤体的变形量、瓦斯排放情况。
1、冲孔煤量
冲孔煤量应达到控制范围煤层的3‰。
参数获取方法:统计每个孔冲出煤量,然后累计相加,代替写论文累计冲出煤量与措施控制范围内的煤储量的比值。煤量计量通过沉淀池过滤,装编织袋称重或装矿车统计,应根据煤遇水膨胀情况,考虑一定膨胀系数。
2、预抽率
依据AQ1026《煤矿瓦斯抽采基本指标》、《煤矿安全规程》等相关法规,预抽率应达到30%以上。预抽率的计算应符合《防治煤与瓦斯突出规定》的相关规定,包括风排量和抽放量,不扣除不可解吸量,或原煤瓦斯含量减去实测残存瓦斯含量与原煤瓦斯含量的比值。瓦斯量计算根据T2探头的瓦斯浓度变化,以实测风量为基础,计算时间取冲孔开始到冲孔结束后瓦斯恢复正常为止。
3、工作面效检指标
依据《防治煤与瓦斯突出规定》第七十三条执行
3.结束语
(1)底抽巷穿层钻孔水力冲孔技术使煤层地应力下降、瓦斯含量与瓦斯压力梯度减小和抽放率大幅提高。(2)底抽巷穿层钻孔水力冲孔技术可有效降低煤体瓦斯含量,通过穿层钻孔卸压释放地应力煤体瓦斯压力,增加煤体塑性。(3)底抽巷穿层钻孔水力冲孔具有广泛的适应性,水力冲孔增透技术能够提高局部抽放效果。有利于消除煤与瓦斯突出危险性,提高掘进速度,实现矿井采、掘、抽平衡。
参考文献
[1] 滑俊杰,张明杰,华敬涛.底抽巷预抽煤层条带区域防突技术研究与应用[J].煤矿现代化,2011(1):42-44.
[2] 秦法秋,秦刚伟.突出煤层底板抽放巷区域消突技术实践探讨〔J〕.煤炭科学技术,2010(1):225-227.

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