千米定向钻孔在联通采空区瓦斯治理中的研究与应用

千米定向钻孔在联通采空区瓦斯治理中的研究与应用

崔广永

陕西长武亭南煤有限责任公司

摘要：通过在205皮带机头硐室向二盘区联通采空区高冒区施工高位钻孔，进行瓦斯抽采，可有效治理采空区瓦斯，保证各密闭内外压差平衡，不仅减少采空区对临近工作影响，同时利用抽采的高浓度瓦斯进行发电，增加企业经济效益。

关键词：采空区瓦斯治理；高位千米钻孔

一、项目立项的背景

亭南矿井位于黄陇侏罗纪煤田彬长矿区中部，陕西省咸阳市长武县亭口镇。井田面积35.5484km2,地质储量3.8亿吨，可采储量1.9亿吨。2006年10月1日，矿井正式投入生产，生产能力500万吨/年。全井田共划分4个盘区，二盘区共10个工作面，已经回采4个工作面，目前正回采207工作面。随着工作面推采，联通采空区面积不断扩大，采空区内集聚了大量高浓度瓦斯，如果得不到有效治理，将给安全生产带来隐患。利用岩石定向千米钻机方向可调、精准度高的优势，施工高位瓦斯抽采钻孔，对204、205、206采空区高冒区瓦斯进行抽采，减少采空区对临近工作面瓦斯涌出影响，同时为瓦斯发电稳定气源，增加企业经济效益。

二、现有施工条件

1、施工设备

ZDY12000LD型煤矿用全液压坑道钻机是有煤矿集团西安研究院自主研发，集主机、泵站、操作台、防爆电脑、流量计、电磁起动柜、急停开关等于一体的中硬煤层大功率深孔定向钻机，适用孔底马达定向钻进、孔口回转钻进以及复合钻进等多种施工工艺。钻机采用钻车和泵车两体式布局结构，分别具备独立行走能力，搬迁方便、现场布置灵活。同时回转器主轴采用φ135mm大通孔结构，具备12000Nm输出转矩，回转能力大，能够进行大角度钻进施工，并可配套使用多种规格的普通钻杆、通缆钻杆、螺旋钻杆和打捞钻具，具有较强的工艺适应性。即可用于煤矿瓦斯抽采钻孔施工，也可用于井下探放水、地质构造和煤层厚度探测、煤层注水、顶底板注浆等各类高精度定向钻孔的施工。

三、项目的实施基本情况

1、钻孔位置

在205皮带机头硐室门口安设钻机，从巷道顶板开孔布置1#、2#、3#高位岩石定向千米钻孔，在巷道顶板开孔，水平布置，孔间距1.5m。

2、钻孔参数

1#孔：开孔方位角24°，倾角18°，钻孔施工到130m处时，逐步将方位角调为0°，水平钻进170m，直到设计位置，终孔位置位于205工作面停采线以里100m，巷道顶板以上54m处，与205运输顺槽水平距离100m。

2#孔：开孔方位角356°，倾角18°，钻孔施工到130m处时，逐步将方位角调为0°，水平钻进130m，直到设计位置，终孔位置位于205运输顺槽和206回风顺槽煤柱以上54m处，水平距离在205工作面停采线以里100m。3#孔：开孔方位角332°，倾角18°，钻孔施工到130m处时，逐步将方位角调为0°，水平钻进170m，直到设计位置，终孔位置位于206工作面停采线以里100m，巷道顶板以上54m处，与206回风顺槽水平距离100m。

四、技术创新点

通过在205皮带机头硐室向二盘区联通采空区高冒区施工高位钻孔，进行瓦斯抽采，可有效治理采空区瓦斯，保证各密闭内外压差平衡，不仅减少采空区对临近工作影响，同时利用抽采的高浓度瓦斯进行发电，增加企业经济效益。

五、项目效益分析

1、钻孔施工费用：在205皮带机头硐室向二盘区采空区方向，共设计施工顶板高位瓦斯抽采长钻孔3个，累计孔深1050米，每米施工费用为237元，则钻孔施工费用为：1050米×237元/米=24.89万元。

2、发电盈利：施工的千米钻孔每天可抽采混合气体31680m3，每个千米钻孔抽采的瓦斯平均浓度为42%左右，则每天可抽采纯瓦斯13305.6m3，每方瓦斯可发3度电，则每天可多发电39916.8度，每度电盈利0.34元，每天可盈利13571.712元，则四季度可增加发电盈利13571.712元×30×3=122.14万元。

3、可获纯利润为：122.14万元-24.89万元=97.25万元。

六、推广应用

通过对回采工作面临近的联通采空区瓦斯治理，解决了采空区瓦斯向回采面渗漏的问题，值得推广和应用。

参考文献：

[1]李广义，许彦鹏《采空区顶板超长定向高位钻孔瓦斯抽采技术研究》2017.08

[2]谢生荣，温百根《顶板大直径千米钻孔抽采瓦斯技术》2009.01