1 概况
顾北矿北一1煤层原始瓦斯压力为1.32Mpa（含水压），瓦斯含量为4.29m3/t。煤层顶板含水层为砂岩裂隙水和灰岩水。
在北翼1煤回风斜巷高抽巷施工下向穿层钻孔时，由于煤层顶板含水量高，仅采用吹水等单一增透措施，钻孔抽采浓度仍大多在10%以下，抽采效果差，预抽评价达标所需时间在4～5个月以上。
为了提高抽采效果，在北翼1煤矸石胶带机斜巷高抽巷采用深浅孔注浆堵漏、下向钻孔吹水、加强抽采管理等措施，创新瓦斯治理工艺技术。研究矿井高赋水条件下向钻孔的成孔工艺、封孔工艺、排水工艺、抽采精细化管理工艺等关键技术, 通过现场试验拟解决下向钻孔抽采瓦斯的技术难点, 实现下向钻孔抽采瓦斯并获得很好的瓦斯抽采效果。
2 主动排水
由于北一1煤采区顶板存在砂岩裂隙水, 钻孔内沉积水对瓦斯抽采将产生很大影响, 因此, 需要解决排水问题, 以提高瓦斯抽采率。若大规模实行下向钻孔抽采瓦斯, 必须解决好下向钻孔的集中排水问题。
2.1 下向穿层钻孔吹水
目前在北一1煤采区施工的北翼1煤回风斜巷高抽巷、北一1煤胶带机石门揭1煤、北翼1煤矸石胶带机斜巷高抽巷3个抽采单元全部采取了下向穿层钻孔吹水措施。
2.1.1吹水工艺：采用4分PE管，从1吋PVC抽采管内下至孔底，前端为花管，孔口与吹水变头连接（吹水变头详见附图）后，再与压风管路联通，并通过控制闸阀，进行压风排渣排水。钻孔临时合茬时吹水装置要一并安装到位。
2.1.2 压风吹水技术要点
临时合茬阶段：新施工穿层钻孔，在封孔完毕之后，第一时间就实行压风吹水，吹水时间不少于30分钟。之后每小班进行吹水两次，两次间隔时间不少于4小时，每次时间不少于30分钟。
正式合茬阶段：每小班吹水一次，每次时间不少于30分钟。压风吹水实行带负压，分组逐次吹水，并注意观察出水量和钻屑量，根据出水量实时调整吹水次数和吹水时长。
2.2 集水孔泵水
2.2.1 集水孔布置
在北翼1煤回风斜巷高抽巷穿层钻孔施工区域每隔20m施工一个大孔径集水孔。单孔孔深39~56m。钻孔设计倾角：-90°，孔径：Ф94mm~Ф246mm。钻孔均施工至穿过1煤层，并进入底板10m左右。
2.2.2 集水孔泵水
2吋PVC管下至孔底作为集水孔抽水管（吹水管），用隔膜泵连接抽水管，进行泵水。泵水前期，2吋抽水管亦可连接压风管进行压风吹水排渣，防止沉淀的煤岩粉堵塞抽水管。
3 底板注浆堵漏
3.1 施工地坪
钻机进点施工前，先在打钻位置施工100mm厚地坪。初步形成止浆层，防止浅孔注浆时跑漏浆。
3.2浅孔注浆
浅孔注浆主要防止深孔注浆和抽采钻孔封孔高压注浆时通过底板裂隙跑浆。
浅孔注浆孔布置：参数按1.5m×4个布置，孔深2m，下φ20mm注浆管。浆液水灰比为1:1，注浆压力不小于2MPa。
3.3 深孔注浆
利用穿层预抽钻孔兼作深孔注浆孔，主要目的进一步封堵围岩深部裂隙。即在每组穿层钻孔设计中“隔一选一”作为深孔注浆孔。深孔注浆结束后，再进行透煤，作为抽采钻孔。
3.4 钻孔补注
钻孔施工完毕后如果发现抽采浓度底，有漏气现象，则采取重新注浆和加厚地坪措施。
3.5注浆效果分析
北一1煤回风斜巷高抽巷未采用深浅孔注浆措施，由于围岩裂隙发育，大部分钻孔抽采浓度均在15%以下，造成评价单元的抽采浓度仅有14%左右。
图3-2 两单元下向钻孔瓦斯抽采浓度变化曲线图
4钻孔封孔工艺和验收
钻孔封孔质量作为影响抽采效果的关键环节，一直是下向穿层钻孔的难点和重点。为确保封孔质量，提高抽采效果，对封孔工艺中的关键步骤进行强化和革新。主要体现如下几个方面：
4.1 钻孔封孔工艺
4.1.1座底囊袋须下至见煤前2m处，孔口囊袋下至距离孔口2m处。1吋PVC花管必须下过煤段，若是达不到要求，就重新透孔。
4.1.2座底囊袋和孔口囊袋分开注浆，并且座底囊袋爆破阀须延接至孔口外。
4.1.3 中间段下入一注一返两路注浆管，其中注浆管下至座底囊袋上方。在返浆管返浆后改从返浆管继续注浆至稳压2MPa。
4.1.4 孔口2m采用聚氨酯浇注棉纱进行二次封堵，进一步加强封孔强度，确保不漏气。
5强化动态抽采管理
5.1 新施工钻孔执行“打一、封一、注一、合一”
采用临时合茬和永久整体合茬分开管理模式。当一组钻孔全部施工完毕后采用永久整体合茬，一次成型的方式合茬。
5.2整体合茬抽采效果好
整体合茬抽采多通主体为1根1.6米长DN150铁质焊管，简单轻巧；其中2吋抽采拨头的位置视各组钻孔的实际施工位置而定，能便于合茬操作而且能很大程度上提高合茬的美观度；各抽采拨头上均加设有测嘴螺帽，便于安设铜测嘴，以方便对各单孔抽采浓度的考察。
通过采用整体合茬抽采多通，改善分组合茬美观度，减少了合茬连接漏气点，大大提高了合茬工作效率，对提高抽采钻孔抽采效果起到了重大的作用。
6结论
经过对北翼1煤回风斜巷高抽巷钻孔吹水考察，钻孔吹水出水量较小。采用隔膜泵对集水孔进行泵水，泵出水量较大，但钻孔影响范围内的水量补给较快。因此单一采用排水措施对效果提高不明显。而在北翼1煤矸石胶带机斜巷高抽巷采用深浅孔注浆配合规范的封孔方法能大大提高抽采效果。
为能充分体现积水井、底板注浆、集中排水等工艺带来的抽采效果，选取北一1煤两个抽采评价单元分别进行比较，结果如图：
第一单元：北翼1煤胶带机石门揭1煤抽采单元，共有抽采钻孔185个，于2019年5月15日抽采至今，该单元未采用底板注浆、积水井等措施；
第二单元：北翼1煤矸石胶带机斜巷揭1煤单元，共有抽采钻孔172个，于2019年7月1日抽采至今，该单元采用底板注浆、积水井等措施。
从图中可以看出，通过采用底板注浆、积水井等综合措施，给抽采效果带来了较大的提高，其中抽采浓度提升效果约3.28倍，百孔纯量提升约2.34倍。
论文作者:李保全
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/16
标签：钻孔论文; 注浆论文; 瓦斯论文; 吹水论文; 效果论文; 底板论文; 单元论文; 《基层建设》2019年第26期论文;