0310-3111082
3047798688@qq.com今年，潞安化工余吾煤業公司堅持“區域先行、卸壓提升、分類選用、機制保證”的瓦斯治理技術思路，在“空白帶”區域瓦斯治理方面實現了開年新突破。
在采煤工作面施工預抽鉆孔時，由于煤層起伏、地質構造、鉆孔施工工藝、鉆具能力等影響，鉆孔成孔后鉆孔軌跡未能覆蓋到工作面中部區域，這一部分就形成了“空白帶”。“空白帶”區域的瓦斯未得到有效抽采，在回采過程中，就會給安全生產帶來重大隱患。
據了解，該公司各工作面切眼大部分在350m左右，鉆孔深度需達到180m，對鉆孔成孔提出了更高要求。為此，公司先后引進了Φ89mm鉆桿排渣工藝、ZDY-7300LX型大扭矩鉆機、ZYWL-4500D小型定向鉆機，但受煤層傾角、地質構造、鉆進工藝影響，鉆孔成孔深度未能達到設計要求。
S5207工作面呈現“中部高、巷道兩側低”的地質特點，普通鉆孔頻繁見巖軌跡無法施工至既定區域，工作面中部區域出現30-50m“空白帶”，致使該區域煤體瓦斯得不到有效抽采。自2020年開始利用千米鉆機對巷道區域預抽技術進行研究，先后在N3102膠順、S5102膠順兩條順槽掩護掘進中，定向分支長鉆孔條帶預抽技術效果顯著。借鑒其施工經驗，2022年瓦斯治理研究中心將工作重心放在預抽工作面中部“空白帶”這一項目上，提出了使用千米鉆機施工頂底板梳狀分支孔工藝。
“2022年初我們認識到這一問題后，第一時間對S5207工作面的鉆孔成孔情況進行了調研，并收集地質資料、施工鉆孔數據，判斷工作面中部空白帶區域寬度約50m，空白帶區域較大，且工作面走向發育有余吾背斜，鉆孔施工時對工作面煤層頂底板層位判定將變得尤其關鍵。”該公司瓦斯治理研究中心主任李云介紹。“我們既要確保鉆孔軌跡覆蓋至空白帶區，也要保證鉆孔見煤孔后不與已有抽采孔軌跡交錯，出現串孔、塌孔，影響已有抽采孔的抽采效果，因此定向鉆孔布置分支點位置極其關鍵，也是技術難點”。
為了消除工作面中部打鉆空白區域，實現打鉆零空白，瓦斯治理研究中心深入研究定向鉆孔開分支工藝。“羽狀”分支鉆孔是在煤層穩定巖層中施工定向超長主鉆孔作為分支孔的抽采通道，后退式開分支施工短距離“羽狀”煤孔，該技術工藝煤孔分支數量多、距離短；然而考慮到空白帶區域的寬度范圍，相比之下，優先選擇使用“梳狀分支”布孔方式，將鉆孔主孔布置在空白帶區域邊界一側，距煤層頂板2-3m中粒砂巖層位，向空白區一側施工長距離“梳狀”分支煤孔來預抽工作面中部范圍。這樣的鉆孔布置方式與“羽狀”分支孔布孔工藝相比，鉆孔間距更加均勻，鉆孔深度深，減少巖孔段長度，提升煤孔占比。
充分利用已有的邁步鉆場便利條件，使用千米鉆機在S5207膠順施工頂底板分支孔。在施工期間，瓦斯治理研究中心組織對煤層頂底板進行了探測，將主孔設計成仰孔，布置在煤層頂板往上2-3m巖層較為穩定的中粒砂巖區域；采用底板孔時，主孔布置在煤層底板以下2m的粉砂巖區域，并對分支孔間距合理性進行試驗。
在施工過程中，遇到的技術問題主要集中在開孔段塌孔、煤巖交界處憋泵、卡鉆、見煤切入夾角等，在實踐過程中，該中心也找到了恰當的解決辦法。
針對開孔段塌孔情況，該中心先下入6寸封孔管，將封孔管固孔至巖段，形成了良好的返渣通道，鉆孔成孔率明顯提高。在鉆孔主孔施工階段，每隔50m主動對煤層頂板進行探測，及時修改煤層頂底板趨勢線，在即將進入煤層時，將鉆孔傾角與煤層傾角夾角確定為至少3°，避免煤巖交界處塌孔，同時采用“低流速＋快速推進”方式進行施工作業，提升鉆孔鉆進速率。
經過9個月的不懈努力，該中心完成了5個鉆場施工，共計進尺10155m米，煤孔進尺3369m，補充空白帶區域覆蓋范圍為長799.1m×寬53.3m，總計治理煤量33.71萬t，鉆孔抽采純量3.04m³/min。
記者了解到，預計抽采6個月后，整個施工區域累計瓦斯抽采量為62.6萬m³，噸煤瓦斯下降量為1.85m³/t，煤孔萬米抽采量達到9.02m³/min·萬米，標志著公司突破了空白帶區域預抽瓦斯治理難題，也為之后消除工作面中部空白帶區域，實現瓦斯精準抽采做出示范。
“我們將持續深化推進瓦斯高效治理，壓實源頭治理，激發團隊技術創新活力，持續挖掘瓦斯治理潛力，下好先手棋，以瓦斯治理為抓手解放生產力，為公司高質量發展發揮更大作用。”李云說道。
杜軍 武越
