筛管投放技术在三元煤矿瓦斯提浓工艺中的研究与应用.pdf
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1、第 卷第 期煤炭科技 年月 收稿日期:;:作者简介:彭建辉(),男,河北邢台人,工程师,硕士,年毕业于太原理工大学安全工程专业,现从事瓦斯抽采技术与管理工作。引用格式:彭建辉 筛管投放技术在三元煤矿瓦斯提浓工艺中的研究与应用 煤炭科技,():,():文章编号:()筛管投放技术在三元煤矿瓦斯提浓工艺中的研究与应用彭建辉(晋能控股煤业集团 三元煤矿,山西 长治 )摘要:随着我国煤矿开采进入深部开采,矿井瓦斯事故频发,钻孔抽采瓦斯是解决瓦斯超限问题的根本措施。为了提高井下本煤层钻孔的瓦斯抽采浓度,进而提高单孔瓦斯抽采效率,以三元煤矿 号煤层 工作面回风巷为试验地点,进行筛管下放前后的瓦斯抽采钻孔效果
2、分析。选取 组瓦斯抽采钻孔(每组 个钻孔,总计 个钻孔),分别采取全程未下筛管和下 筛管 种方式进行瓦斯抽采浓度和瓦斯抽采混量的效果对比。结果表明,下筛管比未下筛管单孔抽采纯量可提高 倍,有效解决了瓦斯抽采钻孔因煤层松软和透气性低导致的塌孔及抽采效果不理想的难题。关键词:筛管;瓦斯抽采;瓦斯治理;煤层透气性中图分类号:文献标志码:(,):,(,),:;:钻孔抽采瓦斯是保障高瓦斯矿井安全开采的治本之路,松软煤层钻孔受地质环境、开采及钻进扰动等影响,钻孔易坍塌变形导致瓦斯抽采效果低下 。晋能控股集团三元煤业位于山西省长治郊 年第 期煤炭科技第 卷区沁水煤田东南部,主采 号煤层,隶属高瓦斯矿井,井下
3、治理瓦斯的主要方式为钻孔抽采 。由于高应力、低透气性、煤质酥软等问题,当前三元煤业井下钻孔内塌孔现象频发,严重影响瓦斯抽采效果,制约着矿井的安全生产 。钻孔瓦斯抽采浓度的高低直接决定着煤层瓦斯治理的成效 。为了实现煤矿井下本煤层钻孔瓦斯高效预抽,提出了使用筛管对钻孔内部坍塌区域提前进行护壁的措施,以此解决三元煤业本煤层钻孔塌孔导致瓦斯抽采效果不佳的难题。瓦斯抽采筛管护壁工艺技术筛管护壁工艺技术是利用中空钻杆将筛管置入钻孔中,以起到保护孔壁的效果。具体施工流程为:首先使用中空三菱形钻杆配合中空钻头,在松软煤层中施工瓦斯抽采钻孔,钻孔钻进至设计孔深后,将筛管经由中空三菱形钻杆内下入,筛管固定装置的
4、弹卡张开并锚固在孔壁上,最后退出钻杆,筛管留在孔内。留在孔内的筛管保证了瓦斯抽采通道的畅通,延长了钻孔的抽采时间,提高了瓦斯抽采效率 。筛管悬挂的关键点在于筛管内部固定装置的设计,筛管固定装置连接在筛管最前端,固定装置结果如图 所示。固定装置前端有导向作用,使得筛管可以顺利通过钻杆接头处的台阶;下放筛管时,筛管悬挂装置在中空钻杆退出后,通过弹簧装置展开,牢牢扣住煤壁,进而有效限制筛管滑移,实现筛管的悬挂固定。图 筛管固定装置在中空钻杆中开闭状态 现场工业性试验为了检验筛管护壁工艺在煤矿现场的实施效果,选取晋能控股集团三元煤业 工作面开展现场试验。工作面情况三元煤矿隶属山西晋能集团有限公司,核定
5、生产能力为 。井田内可采煤层为 号、号、号、号煤层,现采 号煤层,煤层厚度为 ,开采深度为 。号煤层吸氧量 ,煤层自燃等级为级,属不易自燃煤层。煤层煤尘爆炸火焰长度 ,抑制爆炸岩粉用量 ,煤尘具有爆炸性。该矿井为高瓦斯矿井,煤层最大瓦斯含量为 ,瓦斯压力较小,不存在突出区域。号煤层瓦斯基础参数见表 。表 三元煤业瓦斯基础参数 最大瓦斯压力 最大瓦斯含量()透气性系数()钻孔瓦斯流量衰减系数 钻孔百米初始瓦斯涌出强度()瓦斯放散初速度坚固性系数抽采半径 号煤层 回采工作面有效推进长度 ,切眼长度 ;绝对瓦斯涌出量 ,相对瓦斯涌出量 。号煤层煤种为贫瘦煤,煤体整体较为破碎,抗剪切力和抗压力差,煤层
6、总厚为 ,中间有一层厚 的稳定夹矸,顶底板为砂质泥岩和细粒砂岩整体岩性较为松软。在进行本煤层瓦斯抽采钻孔钻进过程中,经常遇到塌孔和钻杆不返水情况,解决瓦斯抽采钻孔坍塌问题迫在眉睫。本煤层瓦斯抽采钻孔设计在 进风巷和回风巷终采线范围内施工顺层交叉钻孔,如图 ()所示。运输和回风巷均沿煤层底板掘进,下排孔采用平行钻孔,开孔高度 ,与巷道呈 夹角,钻孔倾角同煤层倾角。上排孔采用斜交钻孔,开孔高度 ,水平方向与巷道成 夹角,钻孔倾角斜向煤层顶板,上、下两 年第 期彭建辉:筛管投放技术在三元煤矿瓦斯提浓工艺中的研究与应用第 卷排孔成三花眼布置,钻孔交叉覆盖区域长度不低于 ,如图 ()所示。图 工作面本煤
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