山西潞安化工余吾煤业：打钻零空白抽采零盲区

2023-01-30 08:41 杜军武越潞安化工新闻中心

在采煤工作面施工预抽钻孔时，由于煤层起伏、地质构造、钻孔施工工艺、钻具能力等影响，钻孔成孔后钻孔轨迹未覆盖到工作面中部区域，这一部分就形成了“空白带”。“空白带”区域的瓦斯未得到有效抽采，直接影响工作面抽采达标，在回采过程中，给安全生产带来重大隐患。

山西省潞安化工集团余吾煤业公司工作面切眼大部分在350m左右，钻孔深度需达到180m，对钻孔成孔提出更高要求。该公司先后引进了Φ89mm钻杆排渣工艺、ZDY-7300LX型大扭矩钻机、ZYWL-4500D小型定向钻机，但受煤层倾角、地质构造、钻进工艺影响，钻孔成孔深度未能达到设计要求。

今年，余吾煤业公司坚持“区域先行、卸压提升、分类选用、机制保证”的瓦斯治理技术思路，在构建“潞安化工集团瓦斯治理技术应用示范基地”的基础上，建成了辐射长治地区、影响山西省内高水平瓦斯治理与利用技术创新中心。“空白带”区域瓦斯治理是该公司开年的新突破。

据了解，余吾煤业公司S5207工作面呈现“中部高、巷道两侧低”的地质特点，普通钻孔频繁见岩轨迹无法施工至既定区域，工作面中部区域出现30~50m“空白带”，致使该区域煤体瓦斯得不到有效抽采。该公司自2020年开始利用千米钻机对巷道区域预抽技术进行研究，先后在N3102胶顺、S5102胶顺两条顺槽掩护掘进中，定向分支长钻孔条带预抽技术效果显著。借鉴这几个工作面施工经验，2022年瓦斯治理研究中心将工作重心放在预抽工作面中部“空白带”这一项目上，提出了使用千米钻机施工顶底板梳状分支孔工艺。

“我们第一时间对S5207工作面的钻孔成孔情况进行了调研，并收集地质资料、施工钻孔数据，判断工作面中部空白带区域宽度约50m，空白带区域较大，工作面走向发育有余吾背斜，钻孔施工时对工作面煤层顶底板层位判定将变得尤其关键。”李云介绍。“我们既要确保钻孔轨迹覆盖至空白带区，也要保证钻孔见煤孔后不与已有抽采孔轨迹交错，出现串孔、塌孔，影响已有抽采孔的抽采效果，因此定向钻孔布置分支点位置极其关键，也是技术难点。”

为了消除工作面中部打钻空白区域，实现打钻零空白，瓦斯治理研究中心深入研究定向钻孔开分支工艺。该中心优先选择使用“梳状分支”布孔方式，将钻孔主孔布置在空白带区域边界一侧，距煤层顶板2~3m中粒砂岩层位，向空白区一侧施工长距离“梳状”分支煤孔来预抽工作面中部范围。这样的钻孔布置方式与“羽状”分支孔布孔工艺相比，钻孔间距更加均匀，钻孔深度深，减少岩孔段长度，提升煤孔占比。

充分利用已有的迈步钻场便利条件，使用千米钻机在S5207胶顺施工顶底板分支孔。在施工期间，瓦斯治理研究中心组织对煤层顶底板进行了探测，将主孔设计成仰孔，布置在煤层顶板往上2~3m岩层较为稳定的中粒砂岩区域；采用底板孔时，主孔布置在煤层底板以下2m的粉砂岩区域，并对分支孔间距合理性进行试验。

在施工过程中，遇到的技术问题主要集中在开孔段塌孔、煤岩交界处憋泵、卡钻、见煤切入夹角等，在实践过程中，该中心也找到了恰当的解决办法。

针对开孔段塌孔情况，该中心先下入6寸封孔管，将封孔管固孔至岩段，形成了良好的返渣通道，钻孔成孔率明显提高。在钻孔主孔施工阶段，每隔50m主动对煤层顶板进行探测，及时修改煤层顶底板趋势线，在即将进入煤层时，钻孔倾角与煤层倾角夹角至少3°，避免煤岩交界处塌孔。采用“低流速＋快速推进”方式进行施工作业，提升钻孔钻进速率。

经过9个月的不懈努力，今年1月份，瓦斯治理研究中心完成了5个钻场施工，共计进尺10155m，煤孔进尺3369m，补充空白带区域覆盖范围为长799.1m×宽53.3m，总计治理煤量33.71万t，钻孔抽采纯量3.04m³/min。