【文章內(nèi)容簡介】 高位鉆孔（鉆場不爬坡，鉆孔沿底板）及邊孔采空區(qū)瓦斯涌出量較大高位鉆孔沿回順掘鉆場，向采空區(qū)上方打扇形孔。邊孔不設(shè)鉆場，從回風巷冒落拱上方打鉆孔如上隅角淺部的抽效果不好，再考慮采用。高位鉆孔抽放（鉆場設(shè)在煤層頂板內(nèi)）采空區(qū)瓦斯涌出量較大在回風巷內(nèi)向煤層頂板掘一條小上山，然后返平做鉆場，向采空區(qū)上方打扇形孔。今后考慮試驗應(yīng)用由于亭南煤礦首次進行瓦斯抽放，缺乏經(jīng)驗，抽放方法需通過試驗來確定，因此首先在101工作面采取本層鉆孔抽放與上隅角瓦斯抽放相結(jié)合的方法。本層鉆孔抽放采取邊采邊抽與預(yù)抽相結(jié)合的方式。 抽放瓦斯工藝設(shè)計 抽放鉆孔抽放方法：在工作面回風側(cè)打順層斜向鉆孔，工作面開采前進行煤層瓦斯預(yù)抽，預(yù)抽時間最好6個月以上，開采時進行采動卸壓抽放。抽放鉆孔布置：鉆孔技術(shù)參數(shù)，見表42；抽放鉆孔布置，見圖41。表42 鉆孔技術(shù)參數(shù)表鉆孔類別鉆孔與巷道夾角（ 176。）鉆孔與水平面夾角（ 176。）孔深（m）鉆孔直徑（mm）孔間距（m）回順下向孔45191509110運順上向孔456～91509110亭南煤礦煤層屬于可抽放煤層，透氣性較好，根據(jù)鄰近礦井（下溝煤礦）的抽放經(jīng)驗鉆孔間距先取10m左右，如沒有達到預(yù)期的抽放效果則必須減小鉆孔間距，采用較密集鉆孔抽放。圖41 抽放鉆孔布置圖封孔工藝：鉆孔采用聚氨酯封孔，聚氨酯是聚氨荃甲酸酯的簡稱。它的種類繁多，根據(jù)原料配方不同，可以制成多種不同產(chǎn)品。對于井下封孔而言，主要要求聚氨酯在發(fā)泡后，其內(nèi)所形成的孔為封閉孔，即孔口不漏氣，另外對發(fā)泡時間、發(fā)泡倍數(shù)、固化后的強度，可塑性等均有一定的要求。聚氨酯封孔采用卷纏藥液法及鉆孔內(nèi)封孔管結(jié)構(gòu)，如圖42所示。 抽放管為外徑50mm的抗靜電塑料管，長為5～6m，在管前端固定上鐵檔板，套上木塞和橡膠墊圈，距前端橡膠墊圈1m處，再套上木塞和橡膠墊圈，并用鐵線纏緊固定，在1m間距內(nèi)的抽放管上固定一塊毛巾布（1m）。卷纏藥液法封孔操作程序為：先稱出封一個孔的甲、乙組成藥液，分別裝入兩個容器，再將藥液同時倒入混合桶，立即用棒快速攪拌均勻，當藥液由黃褐色變?yōu)槿榘咨珪r，停止攪拌，將藥液均勻倒在毛巾布上，邊倒藥液邊向抽放管上卷纏毛巾布，并把卷纏好藥液的封孔管迅速插入鉆孔，大約5分鐘后，藥液開始發(fā)泡膨脹，20分鐘后停止發(fā)泡，逐漸硬化固結(jié)。為了避免封孔管晃動影響封孔質(zhì)量，孔口處用木塞楔緊。封一個鉆孔的聚氨酯用量約為1kg左右。 鉆孔與管路的連接聚氨脂封孔1小時后，便可與抽放管路連接，而水泥砂漿封孔需經(jīng)25小時后才可與抽放管路連接。鉆孔與管路連接處應(yīng)設(shè)置流量計和放水裝置。鉆孔封孔器與抽放管路的連接，如圖43所示。圖43 鉆孔與抽放瓦斯管路連接示意圖開掘鉆場抽放：工作面正?；夭梢院?，如皮帶輸送機影響鉆機正常施工，這時可沿運輸順槽每隔70m開掘一鉆場，在鉆場內(nèi)向工作面布置扇形鉆孔進行抽放，深4m，高度與運輸順槽相同，1?！??？着c運輸順槽巷道夾角分別為10176。、20176。、30176。、40176。、50176。，其它參數(shù)，同表42運輸順槽上向孔。鉆場鉆孔布置，見圖44。圖44 鉆場抽放鉆孔布置圖 頂板走向鉆孔抽放采空區(qū)或鄰近層（鉆場設(shè)在煤層頂板內(nèi)）頂板走向水平長鉆孔抽放鄰近層瓦斯技術(shù)就是針對高瓦斯無煤柱（無尾巷），綜采或綜放工作面的特點，為解決瓦斯超限問題，采用沿開采層頂板巖層走向布置迎面定向水平長鉆孔代替頂板瓦斯巷抽放上鄰近層瓦斯或采空區(qū)瓦斯。鉆孔及鉆場布置見圖45 。抽放方法：采用頂板高位鉆孔抽放采空區(qū)及圍巖的瓦斯。鉆場施工：在工作面回風巷，沿回風巷走向每隔80m處開掘一條垂直回風巷的上山，上山寬3m，高2m，坡度約為30度，掘5m后反平，再沿煤層頂板掘2～3m平巷作為鉆場，也可考慮直接在煤層內(nèi)掘鉆場，不掘上山。鉆孔布置：每個鉆場內(nèi)布置4個鉆孔，呈扇形布置，詳見圖45，鉆孔參數(shù)，見表44。 圖45 頂板高位鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯示意圖表44 鉆孔技術(shù)參數(shù)表孔號開徑孔φ（mm）終孔徑φ（mm）方位（176。）傾角（176。）開孔位置鉆孔間距（m）孔深（m）1＃10891031202＃108911031203＃108912031204＃10891253120注：以上技術(shù)參數(shù)只供試驗參考，須根據(jù)效果考察來確定最適合的參數(shù)。封孔工藝：鉆孔施工時，先采用直徑108mm鉆頭開孔，開孔深度6m。開孔后再鉆直徑94mm的鉆孔，孔長度150m。在孔內(nèi)插入直徑73mm的雙抗塑料管作為抽放瓦斯管，封孔采用兩種方法：聚胺脂封孔或水泥封孔。頂板高位鉆孔一般采用水泥封孔，在水泥封孔有困難時，采用聚胺酯封孔。為提高抽放瓦斯鉆孔的抽放瓦斯量，防止鉆孔垮孔、堵孔，影響抽放效果，頂板孔內(nèi)可采用鐵套管固孔，以提高鉆孔的密封性，每施工完成一個鉆孔后立即進行封孔。 頂板走向鉆孔及邊孔抽放采空區(qū)或鄰近層（鉆場不爬坡，即鉆孔沿底板）鉆場、鉆孔及管路布置，見圖46。圖46 　頂板走向長鉆孔及邊孔抽放瓦斯示意圖 采空區(qū)（上隅角）插管抽放上隅角瓦斯抽放的主要原理是在工作面上隅角形成一個負壓區(qū)，使該區(qū)域內(nèi)瓦斯由抽放管路抽走，這可以避免因工作面上隅角處局部位置因風流不暢（或微風）引起的瓦斯超限，還可解決因漏風使采空區(qū)向上隅角涌出瓦斯而造成的瓦斯超限。為操作方便，靠近采面上隅角段管路可采用6m長的鎧裝軟管與主抽放管路連接，將鎧裝軟管插入上隅角，為保證軟管吸入口處于上隅角的上部（上部瓦斯?jié)舛容^高），抽放軟管與木棒綁在一起，用鐵絲吊掛在支架上，為提高抽放濃度，上隅角處應(yīng)采用擋風簾，提高抽放效果。隨著工作的推進，拆下前端一段主管路，移動抽放軟管，如此反復(fù)。抽放工藝，如圖47所示。軟管可采用8吋管，抽放管伸入上隅角長度及位置應(yīng)根據(jù)實際抽放效果，不斷調(diào)整，得到合理的參數(shù)。圖47 上隅角插管抽放瓦斯示意圖上隅角插管瓦斯抽放是制造一個負壓區(qū)，讓周圍瓦斯向負壓區(qū)流動，然后通過排放管路，抽出工作面，負壓區(qū)在什么地方最合適，頂板巖性不同，頂板的冒落程度不同，對負壓區(qū)的選擇都將有較大影響，為確保抽放點的合適位置（使吸入口瓦斯?jié)舛容^高），在抽放管路負壓始端的接一個帶48個分支的一段管路，分支出幾個支管，支管出口接1寸或2寸膠皮軟管，軟管插入上隅角后呈發(fā)散排列，可提高抽放效果，如圖48所示。圖48 上隅角分支插管抽放瓦斯示意圖亭南煤礦掘進工作面瓦斯涌出量較大，需采取抽放瓦斯措施?？梢栽诰蜻M巷道兩側(cè)打鉆場，鉆場內(nèi)向工作面前方打鉆孔邊掘邊抽，深4m，高與掘進巷道相同。抽放方法，見圖49；參數(shù)，見表45。 圖49 掘進面邊掘邊抽瓦斯抽放示意圖表45 邊掘邊抽鉆孔技術(shù)參數(shù)表鉆孔類別鉆孔與巷道夾角（176。）鉆孔仰角（176。）孔深（m）鉆孔直徑（mm）鉆場鉆孔β18176。β215176。106094 抽放施工設(shè)備及施工量一、鉆機煤礦抽放瓦斯鉆機應(yīng)符合下列要求：電動機及附屬電器設(shè)備必須是防爆的；鉆機要體積小，輕便或解體方便，以利于搬遷；鉆機應(yīng)能打水平、上向、下向任意角度的鉆孔。在綜合分析我國煤礦常用鉆機性能和現(xiàn)場實際使用情況的基礎(chǔ)上，考慮亭南煤礦煤、巖硬度以及設(shè)計抽放鉆孔的長度，可以考慮選擇西安或淮南生產(chǎn)的200型全液壓鉆機。根據(jù)鉆孔數(shù)量和鉆孔長度，配備三臺MK4型鉆機。配套鉆桿選用φ73mm空心鉆桿，鉆頭選用三翼鉆頭，直徑94mm。二、施工量本次預(yù)抽煤層孔估計200個左右，鉆孔間距10m，孔深150m，鉆孔總施工長度約30000m。為了保證礦井的瓦斯抽放效果，投入的抽放工程必須達到要求，并且本煤層預(yù)抽時間盡可能長。 瓦斯抽放量的確定由于亭南煤礦首次進行瓦斯抽放，抽放效果未經(jīng)考察，抽放量只能靠估計?？梢罁?jù)其煤層透氣性及鉆孔瓦斯涌出衰減系數(shù)進行估算。對比與亭南煤礦煤層類似的礦井的抽放效果，孔深150m，鉆孔直徑94mm，則200（同時抽放的鉆孔個數(shù)最大值）個鉆孔的瓦斯抽放量為6m3/min，采空區(qū)瓦斯抽放量按1m3/min，總抽放量取7m3/min，抽放管路瓦斯?jié)舛劝?0％計算，抽放的瓦斯混合量應(yīng)在40m3/min左右。5 瓦斯抽放管路系統(tǒng) 抽放管路系統(tǒng)選擇原則抽放管路應(yīng)盡量選擇敷設(shè)在巷道曲線段少和距離最短的線路中，盡可能避開運輸繁忙巷道，首選回風巷內(nèi)鋪設(shè)，還要考慮安裝、檢修方便；井下移動泵站的位置，應(yīng)選擇在進風流中。在稀釋后巷道瓦斯?jié)舛炔怀耷闆r下抽放的瓦斯可排放到總回風巷，并采取相應(yīng)措施，確保安全。 抽放管路敷設(shè)路線亭南煤礦瓦斯抽放在101工作面進行，管路布置在回風巷和運輸巷內(nèi)，抽放泵站選擇在靠近軌道下山的聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)，抽放瓦斯管網(wǎng)敷設(shè)路線如下：預(yù)抽鉆孔（回順）+采空區(qū)（上隅角插管）→101回風巷→聯(lián)絡(luò)巷→抽放泵站→聯(lián)絡(luò)巷→回風下山。預(yù)抽鉆孔（運順）→101運輸巷→回風下山→101回風巷→聯(lián)絡(luò)巷→抽放泵站→聯(lián)絡(luò)巷→回風下山。如抽放的瓦斯排放出到總回風巷后瓦斯?jié)舛瘸?，可延長排放管路，把一部分瓦斯排放到回風立井，如仍然無法解決瓦斯超限問題，則必須通過管道將瓦斯排放到地面，并考慮建地面永久瓦斯抽放系統(tǒng)。抽放管網(wǎng)敷設(shè)系統(tǒng)示意圖，見圖51。 抽放瓦斯管徑選擇瓦斯抽放管徑選擇合理否，對抽放瓦斯系統(tǒng)的建設(shè)投資及抽放系統(tǒng)效果有很大影響。直徑太大，投資費用增加；直徑過細，管路阻力損失大。故一般采用下式計算，并參照抽放泵的實際能力使之留有備用量，同時尚需考慮運輸和安裝方便。D=（Q/V）1/2式中 D—抽放瓦斯管內(nèi)徑，m；Q—瓦斯管中混合瓦斯流量，m3/min；V—瓦斯管中混合瓦斯平均流速，一般V=5～15m/s。當管中瓦斯流速取15m/s，運順抽放管路中混合流量取23m3/min時計算：D=180mm，因此選擇管路直徑為219mm(外徑)。當管中瓦斯流速取15m/s，回順抽放管路中混合流量取17m3/min時計算：D=155mm，因此選擇管路直徑為159mm(外徑)。為說明方便，將抽放鉆孔到抽放泵站段抽放管路稱為負壓段，將抽放泵站至瓦斯排放口段抽放管路稱為正壓段，瓦斯排出口處管道采用篩管。瓦斯抽放管徑選擇，如表51 所示。篩管結(jié)構(gòu)，如圖52所示。 抽放瓦斯管徑選擇結(jié)果 表51類別選擇管徑（mm）壁厚