摘要：新疆焦煤（集团）有限责任公司2130煤矿4号煤层为突出煤层，巷道掘进受瓦斯的影响极大，瓦治理瓦斯的成本较高。为降低瓦斯治理成本，提高煤巷掘进速度，在2130煤矿24223运输巷实验定向长钻孔治理瓦斯技术。研究表明：采用定向长钻孔起到了“以孔代巷”的功能，有效降低了瓦斯治理成本，提高了巷道掘进速度，该技术可以在矿井进行推广。
关键词：定向长钻孔；以孔代巷；消突巷；抽采浓度；瓦斯抽采量
1 前言
随着矿井开采深度的增加，瓦斯赋存量越来越大，瓦斯含量和瓦斯压力越来越高，掘进期间的瓦斯涌出量也不断增大，严重影响了矿井的安全生产。由于巷道通风能力及风速等的限制，继续挖掘通风潜力的空间已经非常有限。因此，除利用通风方式稀释巷道采掘空间内涌出的瓦斯以外，需要利用抽采的方式解决煤层瓦斯。但是，采用综合瓦斯治理技术往往需要掘进一条专用的消突巷，并在巷道内施工穿层钻孔预抽煤层瓦斯，其经济成本和时间成本巨大，所以，有必要研究一种新的方法以解决煤巷掘进条带的瓦斯。
新疆焦煤（集团）有限责任公司2130煤矿是突出矿井，4号煤层为突出煤层，巷道掘进受瓦斯的影响较大，采用传统方式解决煤层瓦斯的成本较高。经过考察、研究，决定在4号煤层24223运输巷实验定向长钻孔施工技术解决煤层瓦斯。
井下定向长钻孔施工是一项成熟的技术，精准的钻孔定位施工及良好的抽放效果可以替代消突巷道的施工，以孔代巷，达到节约时间和大幅度降低施工成本的目的。水平定向钻进技术是采用专用工具使水平钻孔轨迹按设计要求延伸钻进至预定目标的一种钻探方法。
定向钻进采用螺杆钻具进行井下水平长钻孔定向施工，钻进过程中整个钻杆不旋转，仅螺杆钻具和钻头回转碎岩钻进。减少了钻杆与孔壁的摩擦阻力，因而在较小动力损失的情况下就能达到较大的钻进能力。
2掘进工作面概况
实验工作面为2130煤矿24223运输巷。24223工作面运输巷开口标高为+1971m水平，巷道揭开煤层后以-5°的坡度施工132.4m后落平至约+1960m水平，巷道设计总长度约为1450m。
4号煤层为2130矿的主要采掘煤层，煤层厚度平均为2.8m，煤层倾角平均为42°。煤层结构复杂，内含2层夹矸及1层煤矸互层，夹矸厚度分别为0.6m、0.3m，煤矸互层厚度为1m。该煤层为25号焦煤。
4号煤层顶板岩性以粗砂岩为主，局部地段夹杂中砂岩，底板岩性以中砂岩为主，巷道顶底板围岩结构为层理面，节理及裂隙发育。煤层距上部3号煤层层间距约为23m，距下部5号煤层层间距平均约为29m。
4号煤层的瓦斯基本参数如下表所示。
3施工设备
钻孔施工主要采用ZYWL-6000DS型煤矿用履带式全液压钻机、定向钻杆和配套测量系统。
钻机的主要参数如下。
4钻孔施工
4.1 钻孔施工参数设计
根据矿井实际情况，在4号煤层集中运输石门内施工钻场，共施工4个钻孔。钻孔从4号煤层底板约25m位置开孔，钻孔主孔及分支孔进入煤层后，顺煤层方向施工，1、3号钻孔施工在巷道中央，2、4号钻孔施工在巷道轮廓线上方12m位置。钻孔控制巷道走向长度为500m。
钻孔设计参数如下表所示。
4.2 钻孔施工
24223运输巷定向长钻孔于2016年11月份开始正式施工。在施工1、2号钻孔时，由于煤层松软，在煤孔段频繁出现塌孔、卡钻等现象。1、2号钻孔施工完毕后，根据实际的施工情况，结合工作面地质构造、煤层坚固性系数等资料，原施工设计进行了适当修改。设计变更后，施工的钻孔类型为穿层梳状钻孔，3、4号钻孔均设计1个主孔7个分支孔，分支孔间距约为40m。
截止2017年3月份，钻孔施工完毕。共施工定向长钻孔4个，累计进尺为3200m。
5应用效果
5.1 瓦斯抽采情况
钻孔施工完毕后，立即连入抽采系统进行抽采。初始瓦斯浓度在30%以上，纯瓦斯流量约为2.5m3/min。后由于负压的作用，孔内涌水量增大，瓦斯浓度降至15%左右，纯瓦斯流量约为1.5m3/min,日抽放纯量约为1000m3。
截止2017年8月，抽放支管路瓦斯浓度约为12%左右，纯瓦斯流量约为0.5m3/min，日抽放量约为750m3，累计抽放纯瓦斯量为105891m3。
具体如下表所示。
5.2 效果及成本对比
定向长钻孔施工可以在较大的范围内实现对煤层瓦斯的超前预抽。与同等条件下的普通钻孔相比，其瓦斯抽采浓度和抽采量均有较大幅度的提升。与掘进消突巷道治理煤层瓦斯技术手段相比，其经济成本和时间成本又大幅度的降低。
具体的效果对比见下表所示。
6结论
利用定向钻孔施工技术治理煤层瓦斯可以起到“以孔代巷”的效果，与普通钻孔相比，其瓦斯抽采浓度和抽采量也有大幅度的提升。据初步测算，定向长钻孔的施工成本为传统瓦斯治理成本的1/5，节约时间成本10个月。因此，定向长钻孔施工技术可以在矿井进行大范围推广。
参考文献
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论文作者:蒲小兵
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/20
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