排水装置在石门揭煤附孔中的应用

排水装置在石门揭煤附孔中的应用

欧洲

（重庆千牛建设工程有限公司，重庆 400700）

摘要:在石门和巷道揭煤的预抽钻孔中，俯孔施工存在孔内容易积水，严重影响瓦斯抽采效果等问题，为提高瓦斯抽采效果，本课题应用了一种专门的排水装置，解决了附孔的积水问题，缩短了瓦斯抽采实践，提高了瓦斯抽采效果，取得了较好的安全效益和经济效益。

关键词：揭煤、瓦斯抽采、附孔、下行钻孔、排水

1.引言

瓦斯治理一直以来都是煤矿行业需要重点攻克的难题，特别是在矿井建设过程中，巷道与石门揭煤频繁、工作量大、安全风险高，是矿井建设施工单位安全管理的重中之重。巷道与石门瓦斯治理技术常用预抽煤层瓦斯作为区域防突措施，该措施常规设计多采用在巷道左右两帮开设与巷道同一标高的钻场施工预抽钻孔，然后对煤层进行区域预抽。

在施工的预抽钻孔中，尤其以俯孔（下行钻孔）施工难度最大，孔内岩(煤)粉难排出，钻孔慢，易塌孔，孔内容易积水，阻挡了瓦斯涌出通道，大大降低瓦斯抽采效果，但由于防突细则对于控制范围的要求，在揭煤区域防突钻孔中，正常情况下，附孔是不可避免的，为提高瓦斯抽采效果，急需改进钻孔工艺，尤其是排水措施。

2.工程简介

贵州马依西一井一采区北回风斜巷工程，巷道设计全长为276.5m（其中246.3m为斜巷），坡度-11.7°，巷道设计高为4.1m，宽为5.2m，采用锚网喷支护形式。该工程掘进前方将揭露25-2#煤层（平均煤厚1.0-1.6m）和26#煤层（平均煤厚0.4m），煤层倾角均约16°，且存在地质构造情况。

根据区域防突措施，在工作面巷道距25-2#煤层法向7.7m、距26#煤层法向距13.4m时，施工左右钻场对两层煤层进行同时治理。设计抽放钻孔共72个，孔径94mm。抽采钻孔开孔布置图如下：

附图1 瓦斯抽放钻孔开孔布置图

3.现场存在的主要问题及解决思路

3.1主要问题

（1）在附孔施工过程中，孔内岩(煤)粉很难排出，导致钻孔施工慢，钻孔易塌孔，残渣存在孔底，孔内容易积水，返水异常或不能返水，阻挡了瓦斯涌出的通道，大大降低了瓦斯抽采效果。

（2）设计总钻孔数量72个，其中俯孔60个，占总数的83%，由于单孔抽放浓度都不能得到保证，附孔数量增多，整个工作面的抽放效率大大降低，进一步加大了瓦斯治理的难度。

（3）该揭煤段位于地质构造段，裂隙水比较发育，加大了附孔的积水，再次叠加影响瓦斯治理效果。

3.2初步解决思路

为保障抽采效果，必须要解决孔内积水的难题，最终准备选择一款俯孔排水装置进行孔内排水，以提高单孔瓦斯抽放浓度。

3  现场实施方案

3.1装置原理

该俯孔排水装置与配套的双层PVC瓦斯抽放管进行封孔接抽，主要是利用压风从内层小管注入，利用风压将抽放孔内积水通过外层大管排出，从而降低孔内积水。

3.2装置结构

该装置主要由进风管、抽放管和排水管组成，具体如下：

（1）排水装置采用进风管和抽放管“管中管”的结构，其中进风管采用直径32mm的PVC管，配同规格高压球阀用以控制压风，进风管的出风端置于抽放管内部，与抽放管形成整体；

（2）抽放管规格与抽放系统管路配套，其中连接钻孔的一端可直接快速连接孔内瓦斯管，连接抽放系统软管的一段加工丝扣，可快速连接抽放软管，抽放管配同规格高压球阀，控制瓦斯抽放，并设置瓦斯观测孔，孔径12mm；

（3）出水管采用直径50mm的PVC管，联通抽放管，同样配同规格高压球阀用以控制排水。该装置结构示意如下：

附图2：排水装置结构示意图

附图3 排水装置照片

3.3该装置使用时的其他配套设施

（1）抽放钻孔内封孔材料，如马丽散、PVC抽放管、筛孔管、注浆管、排气管等；

（2）瓦斯抽放软管，采用直径50mm型波纹管；

（3）气水分离器，采用钢管、铁板、高压球阀等进行的自制加工件；

（4）主抽放系统，主要有DN200mm的抽放主管，2BEA-305抽放泵，负压测定装置，瓦斯监测装置等。

3.4具体实施

（1）安装流程

下埋PVC瓦斯抽放筛孔管→接PVC瓦斯抽放管→注浆管、排气管→封孔马丽散→连接排水装置→瓦斯抽放软管→气水分离器→抽放主管→地面抽放泵。

（2）使用流程

排水时:关闭单孔抽放管高压球阀→开启排水管高压球阀→开启进风管高压球阀→连接19#高压软风管→开起压风→排水。

抽放时:关闭压风→取下19#高压软风管→关闭进风管高压球阀→关闭排水管高压球阀→开启单孔抽放管高压球阀。

3.5 其他技术措施

（1）施工附孔时，全程采用压风，风和水采用风、水联动三通控制，钻孔时，岩孔采用水排渣施工，见煤后立即改用压风排渣施工。

（2）增加封孔长度，严格采用两堵一封封孔工艺保证封孔效果；在煤层破碎、塌孔严重的地点采用全程下套管工艺，对防止塌孔造成瓦斯抽采效果取得了很好效果。

（3）钻孔施工完毕后，用压风将下向钻孔孔底钻屑和水吹干净，防止连抽后堵孔。

（4）提高下向钻孔的放水效果，采用自动放水器和人工放水相结合，保证及时放水，提高管路抽采流量。

（5）进行培训，提高施工人员技能，防止因操作不当造成塌孔、堵孔。

4.实施效果

（1）在该工艺实施前后各10天内，根据现场实际数据统计，抽采瓦斯浓度增加了约70%，

（2）抽采率从原来的约20%左右提高到现在的60%左右，排水率从原来的约15%左右提高到现在的85%左右，效果显著。

（3）抽采时间由原来的30天左右缩短至现在的10天左右。

（4）且在整个揭煤过程中，最大K1值为0.22mL/g .min1/2 ，大大促进了煤矿井下瓦斯抽放俯孔的效果，有显著的技术进步。

（5）尽管材料费用略有增加，但由于抽采时间大大缩短，为项目节约成本约24万元。

附图3 主要指标对比表

5  结语

该排水装置结构简单，操作便捷，安全经济，通过该装置的应用，能大大提高煤矿井下瓦斯抽放俯孔的抽放效果，减少抽放时间，提高揭煤期间施工安全，减少煤与瓦斯突出事故的发生。

参考文献：

【1】国家煤矿安全监察局.防治煤与瓦斯突出细则解读.北京：煤炭工业出版社，2019

【2】李青松.石门快速揭煤防突工艺技术及应用【J】.煤矿安全，2014，41（6）

作者简介:

欧洲（1980- ）男，本科学历，矿建高级工程师，长期从事煤矿基本建设行业，擅长矿井建设施工与技术管理、煤矿瓦斯防治等专业。