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1、技術#創(chuàng)新(2011-10)#25#大孔徑長鉆孔替代高抽巷瓦斯抽采技術12周亞東,耿耀強(1.華晉焦煤有限責任公司,山西柳林033300;2.中國礦業(yè)大學礦業(yè)工程學院,江蘇徐州221116)摘要:為解決沙曲煤礦高抽巷掘進工程量大,投入大,消除瓦斯事故隱患需要花費較多的時間、空間和費用等問題,結合從德國引進的大孔徑長距離定向鉆機,在14205工作面頂板布置了大孔徑長距離鉆孔替代走向高抽巷抽采瓦斯,在24207工作面試驗了大孔徑長距離鉆孔替代傾向高抽巷抽采瓦斯。結果表明,大孔徑長距離鉆孔抽采瓦斯效果顯著,抽采濃度在6
2、0%以上,平均抽3采量達4.2m/min,3~4個長距離鉆孔能夠代替走向高抽巷。預測5個ADR-250型鉆機鉆孔能夠替代傾向高抽巷,實現了大孔徑長距離鉆孔替代高抽巷抽采瓦斯,為瓦斯抽采提供新的技術途徑。關鍵詞:大孔徑長鉆孔;高抽巷;以孔代巷+中圖分類號:TD712.62文獻標志碼:B文章編號:1003-496X(2011)10-0025-03沙曲煤礦屬高瓦斯且具有煤與瓦斯突出危險的表1DDR-1200型鉆機的主要性能參數##礦井,首采煤層為4煤層,4煤層回采時,除本煤層機型DDR-12000#鉆孔最大長度/m12
3、00瓦斯涌出外,鄰近煤層瓦斯也大量涌出,造成4煤鉆孔直徑范圍/mm5170~5195層瓦斯涌出量大增,限制機械化采掘設備的效用,煤擴孔直徑/mm5222巷掘進速度通常都難以超過100m/月,回采工作面鉆機對鉆桿的最大給進推力/kN1000鉆機對鉆桿的最大向后拉力/kN1000產量通常難以超過100萬t/a。高抽巷抽采瓦斯效鉆機對鉆桿的最大扭矩/N#m23500果較好,但巷道掘進量大,投入大,消除瓦斯事故隱電壓級別/V1140患需要花費較多的時間、空間和費用。因此針對沙總裝機容量/kW550曲煤礦地質條件和瓦斯賦存
4、特征,結合德國先進的DDR-1200型和ADR-250型鉆機,進行了用大孔徑長鉆孔代替高抽巷抽采瓦斯技術研究,取得了良好的瓦斯抽采效果。1鉆機具及鉆進機理圖1孔內馬達驅動裝置大孔徑長鉆孔瓦斯抽采技術是安全高效的治理工作面瓦斯隱患的一項新的技術途徑。但必須有一承帶動鉆頭旋轉,達到破煤的目的,在鉆進過程中,整套適合煤礦鉆孔抽采瓦斯的裝備,才能達到理想鉆桿本身不轉,只作鉆頭的旋轉運動,從而有效地降〔1-3〕的抽采效果。沙曲礦采用德國RBBH發(fā)明的低了鉆機的負載。孔內馬達的彎接頭是一個關鍵部DDR-1200和ADR-25
5、0大孔徑長鉆孔鉆機。其件,它和鉆桿之間有一定的夾角,由于彎接頭的作中DDR-1200型鉆機的主要性能參數見表1。用,鉆孔的軌跡將不再是傳統(tǒng)鉆機所形成的略帶拋DDR-1200定向鉆機采用深孔定向鉆進技術,物的直線軌跡,而成為一條偏向彎接頭方向的空間在諸如美國、澳大利亞、德國等主要產煤國家,已成曲線。當然,通過選擇不同規(guī)格(通常為0.75b、1b、為一項很成熟的鉆進技術,并廣泛應用于煤礦瓦斯1.25b、1.5b、2b,這個度數指的是鉆桿每前進3m所抽采、地質探測等領域,該技術的關鍵部位在于孔內能變化的最小值)的彎接頭
6、可以改變鉆孔曲率半徑馬達驅動裝置。孔內馬達驅動裝置見圖1。(即改變拐彎的快慢),并且在適當的位置還可以作高壓水通過鉆桿輸送至孔內馬達,孔內馬達內分支鉆孔鉆進。部的轉子在高壓水的沖擊作用下轉動,通過前端軸ADR-250型強力鉆機,其尺寸較小,適合煤巷#26#(第42卷第10期)技術#創(chuàng)新施工條件。使用螺旋鉆桿,經整體調質處理的42Cr置在靠近回風側。鉆孔的數目設計為4條,在靠近合金高強度鉆桿,以提高其承受更大扭矩的能力。回風側鉆孔的布置盡量密集一些,則設計的替代走鉆孔最大長度約250m,孔徑為250mm,擴徑孔徑向
7、高抽巷的大孔徑長鉆孔布置如圖3所示。為320mm。2大孔徑長鉆孔替代高抽巷布置方式2.1技術原理煤層開采后將引起上覆巖層的移動和破斷,從而在覆巖中形成采動裂隙。按采動裂隙性質可以分為2類:一類為離層裂隙,是隨巖層下沉在層與層之間出現的沿層面裂隙,它使煤層產生膨脹變形而使瓦斯卸壓,并使卸壓瓦斯沿離層裂隙涌出;另一類為豎向破斷裂隙,是隨巖層下沉破斷形成的穿層裂隙,圖3走向大直徑長鉆孔平面布置示意圖這類裂隙溝通了上下巖層間瓦斯的通道。隨著工作2.3ADR-250型鉆機鉆孔替代傾向高抽巷面的推進,采空區(qū)中部趨于壓實,而在
8、采空區(qū)2側仍傾向高抽巷是在工作面尾巷或回風巷沿工作面各自保持1個離層區(qū),其最大寬度和高度僅為初次傾向方向掘進的1條巷道,巷道經過爬坡到工作面破斷前的1/3左右,從平面看,在采空區(qū)四周存在著頂板裂隙帶再沿工作面傾向掘進一定長度的巷道抽一沿層面橫向聯通的區(qū)域,稱之為采動裂隙/O0型放瓦斯。抽放瓦斯巷道的數量根據巷道抽放瓦斯有圈。煤層瓦斯在濃度梯度和壓力梯度作用下以擴散效距離和
