211回风巷定向长距离大孔径高位裂隙抽采钻孔抽采效果评价

高海东 1 张佳龙 2

陕西黄陵矿业二号煤矿有限公司 陕西黄陵 727307

摘要：陕西黄陵二号煤矿在保证工作面安全回采方面选用瓦斯综合治理手段取得良好效果，在二盘区多个工作面使用常规高位裂隙抽采钻孔与定向长距离高位裂隙钻孔相结合的方法治理高位裂隙瓦斯，取得良好效果，为了探究定向长距离钻孔孔径对钻孔抽采效果的影响，在211回风巷施工长距离高位裂隙抽采钻孔并通过二次扩孔，达到153孔径，通过抽采数据对比分析，评判大孔径钻孔优劣性。

关键词：大孔径、定向高位裂隙、综合治理

一、工作面概况

1.1施工区段岩性情况：211工作面区域2号煤层直接顶板为灰色细粒砂岩，以石英长石为主，含植物化石碎片及炭屑，泥钙质胶结，岩层厚度13米至23米；老顶为粉砂岩、粉砂质泥岩，灰黑色，含植物化石及云母片，中夹薄层细粒砂岩，厚度10米左右，岩石普氏硬度f=5～7。

1.2施工区段瓦斯情况：根据211工作面瓦斯含量测定报告单显示，211工作面吨煤瓦斯含量最高为7.7m³/t，最低为0.61m³/t。根据瓦斯含量测点分布及区块划分图，将211工作面瓦斯含量分为三个区块：第三区块为二联巷里840米至切眼，该区块内瓦斯含量急剧升高，瓦斯含量最低为2.49m³/t，最大为7.72m³/t，划分区块长度为2200米。

1.3施工区段抽采能力：定向高位钻孔抽采系统定由二号风井瓦斯抽采泵站三号系统进行抽采，抽采电机功率630KW,标况下额定抽采能力500m³/min。

二、钻孔施工方案

2.11#钻场距离工作面510m（11号钻场），施工钻孔8个，钻场长度360m，合计施工2880m,全段进行扩孔，扩孔孔径φ153mm。（表1）

孔号	开孔夹角（°）	开孔倾角（°）	目标层位与回风巷距离（m）	垂高（m）	回风巷水平投影长度（m）		过渡段实际长度（m）	钻孔长度（m）
					过渡段	目标层位
1	10	11	8	10	70	360	74	360
2	13	14	13	15	116	360	120	360
3	16	17	18	20	120	360	126	360
4	19	19	23	25	138	360	144	360
5	21	21	28	30	158	360	162	360
6	23	23	33	35	168	360	174	360
7	24	24	38	40	162	360	168	360
8	25	25	43	45	168	360	174	360
合计								2880

2.22#-6#钻场间距均为250m，施工钻孔9个，其中9#钻孔开两个分支孔，长度在288～420m之间，单个钻场合计施工4044m。其中1～8#钻孔全段扩孔，9#钻孔只对爬坡段进行扩孔，扩孔孔径φ153mm。其余钻场待1#、2#钻场施工完毕后，看其抽采效果调整设计参数，在施工剩余钻场。（表2）

表1.211回风巷1#钻场定向长距离高位钻孔施工参数

表2.211回风巷2#-6#钻场定向长距离高位钻孔施工参数

孔号	开孔夹角（°）	开孔倾角（°）	目标层位与回风巷距离（m）	垂高（m）	回风巷水平投影长度（m）		过渡段实际长度（m）	钻孔长度（m）
					过渡段	目标层位
1	10	11	8	10	70	288	74	288
2	13	14	13	15	116	324	120	324
3	16	17	18	20	120	360	126	360
4	19	19	23	25	138	378	144	378
5	21	21	28	30	158	384	162	384
6	23	23	33	35	168	400	174	400
7	25	25	38	40	162	410	168	410
8	27	27	43	45	168	420	174	420
9	28	23	48	50	228	360	234	360
9-1			53	55	180	360	186	360
9-2			58	60	216	360	222	360
合计								4044

2.3钻场实际布置及钻孔施工情况：211回风巷总计施工5个定向高位钻场，1#定向高位钻场至4#定向高位钻场间隔为250m,4#定向高位钻场与5#定向高位钻场间隔为200m，在钻孔施工过程中马达钻进至300m左右时施工进度缓慢，严重影响瓦斯治理工作，钻机采用6000LDB型定向钻机配套四级马达及泵车组工况下……，在定置5#定向高位钻场位置时缩小钻场间距，同时在原设计上每钻孔减少钻孔施工长度50m；施工期间1#、2#定向高位钻场施工1#定向高位钻孔受巷道内锚索及带铁器物干扰从而造成磁偏角变化，钻孔施工至巷道内顶板上方出现锚索漏水情况，钻孔偏离造成钻孔报废，在3#-5#钻场未施工1#定向钻孔，具体施工情况参照图1。

图1长距离大孔径定向高位钻孔写实图

三、抽采数据分析：

211回风巷分析5个定向高位钻场抽采数据，通过钻场数据分析选取具有代表性的1#定向高位钻场，下面将钻场内各项数据进行分析以提供相关结论参考。

3.1钻孔抽采浓度分析：表3为定向高位钻场钻孔瓦斯浓度分析，钻场内6#、7#、8#、9#定向高位钻孔相较于其余钻孔抽采浓度较高，工作面推采至钻孔380m位置，钻孔瓦斯浓度出现明显升高趋势，工作面推采至距离钻场50m位置钻孔瓦斯浓度开始下降。在距离钻场50m-300m位置钻孔瓦斯浓度保持在较高浓度范围。

3.2钻孔抽采流量分析：表4为钻孔单孔流量分析，钻孔单孔流量在1m³/min-9.6m³/min,单孔平均流量保持在2.8m³/min，普通高位钻孔单孔流量保持在0.18-2.62之间，是普通高位钻孔流量的2-10倍，通过钻孔抽采流量图形显示钻孔流量会有周期性的上下起伏。

3.3钻孔瓦斯抽采纯量分析：表4为钻孔抽采纯量分析，6#、7#、8#、9#钻孔单孔抽采纯量明显高于其余钻孔，钻孔瓦斯抽采纯量维持在1m³/min-6.2m³/min之间,单孔平均抽采纯量保持在1.36m³/min，距离钻场330m至30m位置内钻孔抽采纯量分析图呈现凸型，在中间区段瓦斯抽采纯量稳定且高。钻孔平行长度布置在330m以内更为合理。

表3 1#定向长距离高位钻场钻孔瓦斯抽采浓度数据分析

表4 1#定向长距离高位钻场钻孔流量抽采浓度数据分析

表5 1#定向长距离高位钻场钻孔瓦斯纯量抽采浓度数据分析

四、抽采效果评价及钻孔优化：

4.1211回风巷高位抽采系统抽采2个普通高位钻场、1个定向高位钻场、30个本煤层钻孔，距离钻场210m位置通过数据检测，定向钻场抽采纯量为10.52m³/min,普通高位钻场抽采纯量分别为3.28m³/min、1.96m³/min，系统抽采纯量为18.36m³/min，6#、7#、8#、9#4个钻孔抽采纯量7.92m³/min，定向长距离钻孔抽采效果。

4.2通过钻孔数据分析，钻孔终孔层位布置在（27，30）～（60，60）区间内可以更加高效的抽采钻孔瓦斯，钻孔长度设计在在330m以内。