刘荣国 侯正利
陕西陕煤铜川矿业有限公司玉华煤矿 陕西省铜川市 727015
摘要：根据2403工作面各巷道施工进度、矿井接续实际情况及2017年“一通三防”重点工作要求，决定在2403工作面高抽巷里段120米采用顶板走向钻孔替代高抽巷进行瓦斯抽采，以解决回采期间后落山及回风流瓦斯涌出。
关键词：高位钻场顶板走向钻孔设计；施工；效果
引言
本文介绍了高位钻场顶板走向钻孔设计，做好相关的准备工作，为后续的施工提供保障，以及后续的效果情况，以供参考。
1高位钻场顶板走向钻孔设计简要概况
依据2403工作面掘进期间瓦斯涌出量（2m3/min）、里段120米平均煤厚（平均8米）、回采日产量（10000t）等因素计算，2403工作面里段120米回采期间最大绝对瓦斯涌出量为19.22m3/min。按照相邻工作面2405工作面回采实际情况来看，正常回采期间预计瓦斯涌出量约15m3/min。
2403回顺高抽巷掘进至距切眼120米处停掘，施工高位钻场1个，钻场规格：长3.5米、宽4.0米、高3.5米。钻场内布置3组（高位孔、低位孔、下排孔）21个顶板走向钻孔（孔径133mm），钻孔沿工作面倾向方向控制到回顺向下45.5米，终孔间距为7米，钻孔呈交叉布置。
低位钻孔终孔点，沿倾向平面上距工作面回顺采煤帮0m～42m，终孔高度距4-2#煤顶板10m；高位钻孔终孔点，沿倾向平面上距工作面回顺采煤帮2.5m～45.5m，终孔高度距4-2#煤顶板30m；下排孔沿倾向平面上距工作面回顺采煤帮3m～42m，与切眼右侧巷帮打透。
下排孔孔深120米（误差0--+4.6米），高位孔及低位孔孔深130米（误差0--+5.3米），合计孔深2698.2米。
顶板走向钻孔封孔要求：采用“两堵一注”工艺封孔，封孔深度15米，孔口以里15米范围内为φ900mmPVC实管，15米以里全程下φ75mmPVC筛管。
顶板走向钻孔施工顺序：自上而下，自左而右施工即先施工8#孔，最后施工21#孔。
2403高位钻孔钻孔施工设计图（2#高抽巷正头）如图1所示。
图1
2施工准备工作
为确保2403工作面顶板走向钻孔施工安全、顺利进行及按期完成施工，矿成立以矿长为组长，总工程师、通风矿长为副组长的领导小组，成员由驻矿淮南项目组、通风科、地测科、抽放队相关人员组成；1月4日由总工程师、通风矿长组织召开了施工动员会，会议就该工程施工做出了具体安排，对施工单位提出的相关问题给予解决，并提出了相关要求。
抽放队根据会议要求积极组织、调整施工力量，3日内完成了施工的前期准备工作。
根据顶板走向钻孔设计参数及2403工作面地质条件，决定采用ZDY4000S型矿用液压坑道钻机、BW-350泥浆泵施工顶板走向钻孔。
施工现场人员配备：抽放队现场跟班干部1人，通风科技术人员1人（或淮南项目组），（每当重新开孔时安排）地测科技术人员1人，具体施工、操作钻机人员每班6人。
3施工顶板走向钻孔各项工作计划施工工期
①施工顶板走向钻孔前的各项准备工作。计划工期：2017.1.4—2017.1.6。
②完成各顶板走向钻孔施工、下套管、封孔（不含注浆）工作。计划工期：2017.1.7—2017.3.8；其中2017.1.7—2017.1.31完成7个钻孔施工；2017.2.1—2017.2.28完成9个钻孔施工；2017.3.1—2017.3.8完成5个钻孔施工。
③完成顶板走向钻孔注浆工作。计划工期：2017.3.9—2017.3.12。
④完成连接各顶板走向钻孔抽采分流器、短节、参数测定孔的加工工作。计划工期：2017.2.5—2017.3.10。
⑤完成设备回撤、顶板走向钻孔连接管路抽采工作。计划工期：2017.3.13—2017.3.17。
⑥顶板走向钻孔各孔抽采参数测定工作。顶板走向钻孔完成连接抽采管路工作后，立即（预计2017.3.18）对各钻孔抽采参数进行测定，每天将测定原始记录上报通防科存档。
⑦完成顶板走向钻孔参数测定工作。计划工期：2017.3.18—2017.5.31；完成各钻孔参数测定工作结束时间以工作面将里段120米回采完的时间为准；预计5月31日将里段 120米工作面回采完。
4顶板走向钻孔施工情况说明
按照设计要求，高位孔开孔位置距钻场底板3米，而ZDY4000S型钻机最大开孔高度为2.1米，无法满足高位孔的施工要求；虽通过搭设钻机作业平台能够满足高位孔施工要求，但增加了现场人员操作难度且无法保障安全。据此情况，通风科、淮南项目组及抽放队负责人相互间进行了沟通交流，提出了解决办法。即通过加长固定钻机升降杆、3排钻孔开孔高度均降低0.5米及在施工作业现场搭设作业平台的办法。
4.1施工工期：顶帮走向钻孔开工时间为2017年1月7日8点班，每天8点班、4点班施工钻孔，结束时间为2017年3月6日4点班，共计施工51天（不含春节放假），平均2.4天完成1个钻孔。
4.2实际施工钻孔顺序：结合顶板走向钻孔设计要求及作业现场各种因素，实际施工钻孔顺序为：15#→1#→8#→9#→2#→16#→17#……→7#→21#。
4.3各钻孔成孔工艺：依据设计要求，每个钻孔必须是二次成孔，即先采用φ94mm钻头钻进至设计深度，再使用φ133mm钻头进行二次全程扩孔。根据15#、1#、8#、9#钻孔施工进度及设备运转情况（施工高位孔存在钻机负荷大、钻进速度慢等），对钻孔成孔工艺进行了改进，高位孔施工采用二次成孔，低位孔、下排孔施工采用一次成孔。通过对钻孔施工工艺的改进，大大缩短了钻孔成孔周期。根据施工现场验收单及科室跟班汇报记录，所有钻孔孔深均达到设计要求。
4.4钻孔角度：开工前由地测科依据设计在现场放线，在一定程度上确保了顶板走向钻孔方位角的准确性。具体施工时，钻孔方位角、施工倾角调整均由科室（或淮南项目组）现场跟班人员负责。
人工使用半圆规调整钻孔方位角、倾角，与设计相比肯定存在误差，致使钻孔终孔控制范围与设计相比存在一定偏差。根据实际施工情况，并经淮南项目组人员同意后将下排孔、低位孔施工倾角增大。
下排孔设计要与切眼右侧巷帮打透，现场施工时均未能与切眼打透。
4.5顶板走向钻孔封孔
（1）下套管
设计要求钻孔采用“两堵一注”封孔工艺，封孔长度15m，孔口以里15米封孔管为φ90mmPVC套管，15米以里全程下φ75mmPVC筛管进行护孔。
下护孔筛管前期采用人力，后调整为利用钻机“顶管”，效果很好。高位钻场内下排孔为俯孔，低位、高位两排孔为仰孔。俯孔因孔内积水及岩渣较多，对下护孔筛管影响较大。其中1#（仰孔）、15#（俯孔）均采用人力下管方式，15#下护孔筛管10余根，1#孔下护孔筛管46根；从8#孔开始，调整了下护孔筛管方式，即利用钻机“顶管”，缓慢向孔内推进，一举从46根提升到70根以上，很大程度上预防了“塌孔”现象。
根据钻机“顶管”的成效科室制定了护孔套管深度的要求：必须达70根以上；并要求现场跟班及操作人员必须严格执行。除15#、1#孔外，其他钻孔下护管情况基本满足了设计要求。
（2）封孔
设计要求“施工1个，封孔1个”。封孔要求孔内里段配备3组聚氨酯胶（三黑三白），孔口配备3-4组聚氨酯胶。由于前期施工时采取的是先下
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75mm护孔筛管，后下90mm封孔套管，下90mm封孔套管时因孔内角度、岩渣等因素影响，困难较大，最多塞进孔内3根，达不到封孔15m以上的设计要求，且存在下排俯孔因孔内积水较多影响聚氨酯封孔效果，个别钻孔未能完全封实，封孔后孔口仍有少量积水流出。后经淮南项目组、通风科协商、提出了改进意见，即先用90mm套管封孔10米，再下75mm护孔筛管，解决了封孔长度不够的问题，且未发现孔口有流水现象。
（3）注浆
施工前考虑到作业空间狭小、施工安全等因素，决定待钻孔封孔完成后统一注浆。实际完成高位钻孔注浆工作共计3天，每天8点班施工，施工科室、区队都安排有专人现场跟班、监督。
5顶板走向钻孔抽采工作
2403工作面预计4月30日完成设备安装、调试工作，5月1日开始初采初放，顶板走向钻孔开始抽采工作面采空区瓦斯，预计5月31日左右完成工作面里段120米回采工作，顶板走向钻孔完成采空区抽采瓦斯工作。
回采里段120米工作面期间，每天必须进行各顶板走向钻孔参数测定工作，同时加强工作面上隅角埋管抽采管理工作，以确保工作面正常回采期间，采用顶板走向钻孔+落山埋管抽采替代高抽巷抽采。
6预期效果
如果2403综放工作面顶板走向钻孔替代高抽巷试验成功，则证明了矿井绝对瓦斯涌出量小于20m3/min的工作面在做好区域预抽、采前预抽的前提下，采用高低位顶板走向钻孔+落山埋管抽采的瓦斯治理方式全面替代高抽巷抽采是完全可行的。
后期将参照2403综放工作面试验结果，预先规划，减少高抽巷掘进工程量，改用高、低位顶板走向钻孔替代高抽巷抽采采空区瓦斯的治理，直到最终取消采面高抽巷掘进。
结语
综上所述，本文介绍了高位钻场顶板走向钻孔设计概述，并且还有施工的具体情况和施工工艺，希望能为同行提供一些可靠性的借鉴意义。
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论文作者:刘荣国,侯正利
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/9/30
标签：钻孔论文; 顶板论文; 工作面论文; 走向论文; 高位论文; 瓦斯论文; 钻机论文; 《防护工程》2018年第14期论文;