摘要：中煤新集地勘公司在新集二矿施工的220108工作面底板穿层钻孔最大仰角达80°，在施工大仰角钻孔期间在防止钻具下窜伤人、钻机设备安全稳固等方面采取一系列安全措施，并将安全施工措施逐步细化，形成较为成熟的大仰角钻孔安全施工流程在新集矿区推广应用。该项工艺成功解决了突出煤层大仰角底板穿层钻孔施工的技术难点，使工作面底板巷穿层钻孔布置得到进一步优化，节省了钻探工作量，为工作面回采前的瓦斯预抽赢取宝贵时间。
关键词：钻孔 大仰角 瓦斯治理 设备 安全施工
前言
中煤新集二矿-650m水平西翼220108工作面是该矿1煤重要备采工作面，220108底板巷及联巷从2201采区轨道上山G10点前29m处拨门，先以方位267°、18°下山施工61.6m左右与2201底板巷贯通，然后自贯通处按方位267°跟1灰顶板施工1361.4m至巷道设计停头位置，巷道设计全长1423m左右。其上部为未采动区，南部为220106未动用面，北部为220110面现已回采结束。根据2201采区运煤、轨道、回风上山及220112风巷实揭地质资料及地面钻孔地质资料分析：该巷道掘进段岩（煤）层整体为单斜构造，倾向N2°W～N17°E，倾角5°～12°，平均9°。该工作面内煤层原始瓦斯含量5.3～5.9m3/t，最大瓦斯压力1.54Mpa，放散初速度8.2～8.5，坚固性系数0.58～0.62，1煤层经鉴定为突出煤层。
1底板穿层钻孔
1.1钻孔布置
220108底板巷穿层钻孔设计控制220108工作面回采区域及风巷条带。其中回采区域按倾向*走向间距20*20m布置，风巷条带按倾向*走向间距10*10m布置，其控制范围为220110工作面风巷上轮廓线外24m至220108风巷条带下轮廓线外35m范围；220108风巷条带下轮廓线外15m至220108风巷上轮廓线外15m范围。
1.2大倾角钻孔
按照《地勘公司大倾角钻孔施工管理规定》要求，仰角≥35°的钻孔均按大仰角钻孔管理。根据新集二矿通防办提供220108底板巷穿层钻孔设计图，该巷道内布置的穿层钻孔多数为大仰角钻孔，最大仰角达80°。
图1 大仰角钻孔设计参数
2大仰角钻孔对施工的影响
2.1对工作面的影响
近年来，中煤新集二矿的矿井生产能力受困于该矿井采掘工作面围面接替紧张，然而工作面回采前的瓦斯预抽是工作面采掘期间不可或缺的安全保障。调大220108底板巷穿层钻孔施工倾角，在不影响瓦斯抽采效果的前提下，直接减少钻孔施工孔深，可大幅降低钻孔工程量，缩短钻孔施工工期，为工作面的回采接替赢取宝贵的时间。
2.2对钻孔施工的安全影响
2.2.1施工人员
因施工地点安全空间偏小，施工大仰角钻孔期间若钻具从孔内窜出会造成钻具损坏，更严重的是会伤及钻孔施工人员。所以，大倾角钻孔施工期间施工人员的安全风险会直接提高数倍。
2.2.2施工设备
钻孔施工倾角增大后，施工设备要承受由钻具自重产生的反向压力，对设备的稳固、钻压造成不利影响。钻孔仰角越大，设备承受的钻具向下压力越大，造成施工设备的加速损耗，提高设备成本。
3钻孔安全施工工艺
3.1施工设备
3.1.1设备选型
中煤新集地勘公司驻二矿项目部在新集二矿220108底板巷施工穿层钻孔期间，选用中煤科工重庆研究院研发的ZWY3000、ZYW3200型全液压钻机，该类型钻机均配备液压卡盘、前夹持器，施工大仰角钻孔期间利用“单动”功能将钻杆夹紧，能有效地防止钻具从孔内窜出。
3.1.2设备维护
钻孔施工期间，该项目部严格按照中煤新集地勘公司的要求，加强对钻机各部位的预防性检修，确保液压卡盘、夹持器的安全性能，为设备的安全运转提供了可靠保障。
3.1.3设备稳固
（1）施工处先施2或3排地锚，地锚必须牢固，每根地梁施工2根地锚锚杆位于地梁的两端，地锚抗拔力不小于100kN，地锚采用Φ20×2000mm锚杆，地锚外露约0.2m。准备好2根3.5m长（巷道不够宽时可将工字钢量长度缩短）矿用12#工字钢做地梁，每根地梁切割出2个孔，将矿用12#工字钢套在地锚锚杆上，上牢螺母，确保牢固。
（2）施工期间正确使用钻机液压支撑，加强钻机稳固。
（3）用扳手上紧钻机立柱上的抱箍螺丝，另在钻场顶板施工2组起吊锚杆，利用2台3T手拉葫芦锁紧钻机跑道两端后牢固挂在起吊锚杆上，为钻机稳固做二次保护。
3.2安全质量标准化
（1）人员站位：钻孔施工期间，钻机正后方严禁人员从事任何活动，防止因孔内钻具窜出造成人身伤害。
（2）操作台摆放：钻机操作台严禁正对钻机正后方。
（3）安装孔口抽放装置期间必须按照要求使用保险带与梯子，孔口抽放装置必须固定牢固，并用双股8#铁丝做二次保护。
4取得的效果及经济效益
4.1安全效果
中煤新集地勘公司在新集二矿220108底板巷运用该项工艺高速、高效施工大仰角钻孔10万余米，为工作面的采掘活动提供了强有力的安全保障。自该项工艺研发应用以来，地勘公司各项目部在施工大仰角钻孔过程中未发生一次钻具下窜伤人及损坏设备事故，安全效果显著。
4.2经济效益
中煤新集地勘公司通过不断摸索，将该项安全工艺逐步细化，形成较为成熟的大仰角钻孔安全施工流程，将其编写入钻孔安全施工技术措施，并在各驻矿项目部推广应用。大仰角钻孔安全施工工艺的成熟应用，提高了钻孔设计布置的灵活性，可以大幅优化底板穿层钻孔的工作量。以新集二矿220108底板巷穿层孔为例，运用大仰角钻孔安全施工工艺可以将钻孔工程量缩减1万余米，按照2016年中煤新集穿层钻孔单价143元/米计，节约钻孔施工费用近150万元。按照钻机台效2500米/月计，若该底抽巷投入4台钻机施工穿层钻孔，可将钻孔施工进度缩短1个月的时间，为工作面的回采接替争取到宝贵时间。
5结论
中煤新集地勘公司作为专业化公司不断利用新技术、研究新工艺，以技术提升促进安全生产管理，通过不断摸索研究出的大仰角钻孔安全施工工艺取得了可观的安全效果及经济效益。地勘公司将该项工艺不断的完善形成较成熟的工艺流程在新集矿区成功推广，为新集矿区的安全生产提供了可靠地保障。
作者简介：
贾磊.男.1984年出生.中煤新集地勘公司二矿项目部副经理。主要从事矿井防治水技术方面的研究。
孟永波.男.1988年出生.中煤新集地勘公司二矿项目部技术员。主要从事矿井瓦斯和防治水技术方面的研究。
论文作者:贾磊,孟永波
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/16
标签：钻孔论文; 仰角论文; 工作面论文; 钻机论文; 底板论文; 新集论文; 设备论文; 《基层建设》2019年第17期论文;