2023年《安全技术》之大直径长钻孔瓦斯抽放技术与装备的应用.docx

大直径 长钻孔瓦斯抽放技术与装备的应用 长期以来，瓦斯灾害一直影响着煤矿的平安生产。尤其在高瓦斯矿井，瓦斯治理不仅本钱高，而且常常因不能及时与原煤生产工作相衔接制约着煤矿的生产。因此高瓦斯矿井力求通过高效的抽放技术和先进的装备缓和生产和瓦斯防治工作之间的矛盾，提高煤矿的经济效益。 用钻孔抽放煤层瓦斯是目前国内常用而用效的方法，具有施工速度快，钻场布置机动灵活等特点，但由于钻孔直径小，孔壁产生的裂隙小，抽放效果不如巷道抽放好。通过加大钻孔的直径和数量，提高孔口抽放负压，可以弥补后者的缺乏，但必须有一整套适合我国煤矿钻孔抽放瓦斯的装备，才能到达理想的抽放效果。煤科总院西安分院经多年研究，相继开发研制出一系列能够施工大直径钻孔的钻机及其配套的施工工艺，投入到高产高效的煤矿生产中，在高瓦斯矿井瓦斯防治中发挥了重要作用。 1大直径瓦斯抽放钻机的开发与应用效果 阳泉矿务局属典型的高瓦斯矿井，煤层透气性差，回采工作面瓦斯涌出量高且大局部来源于上邻层及围岩。上个世纪80年代，阳泉矿务局为解决制约煤矿平安生产的瓦斯问题，采取钻进密集的小直径顶板穿层钻孔结合掘进50m长的上斜巷道（高抽巷）抽放瓦斯，来解决上邻层瓦斯问题。这种抽放方式不仅需要消耗大量的人力、物力，而且施工费时，生产本钱高，在时间上往往与工作面衔接不上，影响生产进度。为此，阳泉矿务局提出了通过钻进大直径瓦斯抽放孔代替倾斜高抽巷，并减少小直径瓦斯钻孔密集度和数量的设想，此设想得到了原中国统配煤矿总公司平安局的大力支持，在此前提下西安分院与阳泉矿务局合作研制开发了MKD-5型钻机。该钻机为全液压动力头式钻机，由主机、泵站、操纵台三局部组成，解体性好，搬迁运输方便，可根据钻场情况灵活布置。为防止钻进倾斜孔时跑钻并减轻钻工的劳动强度，该钻机设计了夹转联动、自动拧卸钻杆和液压缸调整角度等功能。MKD-5型钻机的技术参数如下： 钻孔深度：100m 钻杆直径：73mm 开孔直径：250mm 终孔直径：200mm 钻孔倾角：±90° 回转速度：10～320r/min 最大扭矩：1850N·m 给进能力：105kN 起拔能力：73kN 给进行程：600mm 电机功率：30kW 该钻机1992年在阳泉三矿进行了工业性度验，配直径215mm的牙轮钻头，一径到底，施工40°仰角的钻孔100m.阳泉矿务局同时进行了大直径钻孔、密集小直径钻孔和岩石走向巷道的瓦斯抽放比照试验。抽放技术指标比照方表1所示。 表1 几种抽放技术指标比照抽放方式钻孔或巷道间距/m工作面瓦斯量/m3·min-1有效抽放距离/m邻近层抽放率/%回风尾巷抽放小孔103.1420.6710.06732.73小孔74.189.5114.52760.42岩巷2023.506.4717.5423072.24岩巷2023.918.6227.7320576.28大孔1406.2611.1628.2912871.71大孔703.654.7811.98210