水力沖孔鉆孔在不同瓦斯賦存區(qū)域的優(yōu)化與實(shí)施

靳亞兵 王振興

（平煤股份勘探工程處，河南 平頂山 467000）

自2010年水力沖孔技術(shù)在八礦投入試驗(yàn)以來(lái)，已初步達(dá)到了預(yù)期試驗(yàn)?zāi)康?，各?xiàng)工作開(kāi)展正常有序，水力沖孔技術(shù)已納入正規(guī)生產(chǎn)作業(yè)循環(huán)，在提高瓦斯抽放和局部泄壓方面發(fā)揮了積極的作用。然而，水力沖孔是一項(xiàng)新興的技術(shù)，針對(duì)八礦突出煤層松軟和透氣性低的特點(diǎn)，如何達(dá)到最佳的沖孔效果，事半功倍的將工作進(jìn)一步開(kāi)展下去，還有很多諸如單孔岀煤量，沖孔鉆孔布置方式、控制范圍等問(wèn)題需要確定。尤其是煤層瓦斯具有條帶分布的規(guī)律，這就要求我們針對(duì)不同條件下的瓦斯賦存狀態(tài)，采取不同的沖孔方案，已達(dá)到事半功倍的效果。為此，八礦打鉆工區(qū)聯(lián)合八礦防突區(qū)就水力沖孔技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)制定針對(duì)性方案，逐步實(shí)現(xiàn)沖孔方案的科學(xué)化、合理化、最優(yōu)化。以科學(xué)試驗(yàn)為依據(jù)，確定水力沖孔影響半徑和單孔最佳沖出煤量；制定具有針對(duì)性較強(qiáng)的不同瓦斯賦存條件下的沖孔鉆孔。

一、解決的關(guān)鍵問(wèn)題和創(chuàng)新點(diǎn)：

（一）采用壓降法對(duì)目的煤層進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工試驗(yàn)、觀察鉆孔，經(jīng)過(guò)抽采觀察壓力表衰減變化情況，確定沖孔影響半徑；經(jīng)過(guò)多次沖出不同的煤量后，對(duì)觀察鉆孔壓力造成的影響程度，確定單孔最佳沖出煤量，為沖孔鉆孔的優(yōu)化提供依據(jù)。

（二）開(kāi)發(fā)一套針對(duì)不同瓦斯賦存條件下的沖孔鉆孔布置方案，由于水力沖孔技術(shù)是新興的技術(shù)范疇，多數(shù)礦井都在持嘗試、甚至持觀望態(tài)度，八礦近年來(lái)一直在采用并加以完善優(yōu)化，不久的將來(lái)勢(shì)必推動(dòng)平煤集團(tuán)突出礦井的使用，最終形成完整、全面的瓦斯治理模式，必將對(duì)整個(gè)集團(tuán)公司的瓦斯防治起到共同指導(dǎo)的作用。

（三）八礦煤層地質(zhì)條件與平煤集團(tuán)東五礦地質(zhì)條件基本吻合，而平煤地質(zhì)條件與眾多礦區(qū)礦井開(kāi)條件異曲同工，項(xiàng)目的實(shí)施成功，勢(shì)必對(duì)平煤乃至全國(guó)煤炭企業(yè)產(chǎn)生巨大影響，為煤礦企業(yè)找到一條開(kāi)創(chuàng)性的瓦斯治理渠道做出巨大貢獻(xiàn)。具不完全統(tǒng)計(jì)，八礦采用水力沖孔技術(shù)后，每年產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益將達(dá)到近千萬(wàn)元，同時(shí)在安全生產(chǎn)、礦區(qū)穩(wěn)定和綠色能源開(kāi)發(fā)等方面都將產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益。

二、推廣應(yīng)用情況：

（一）試驗(yàn)鉆孔布置要求

試驗(yàn)位置：低抽巷抽10點(diǎn)前30m位置（142-4抽采孔位置）巷道上幫開(kāi)孔，如圖3和圖4所示，試驗(yàn)長(zhǎng)度共20m。要求在測(cè)試段附近20m范圍之內(nèi)不允許向巷道上幫施工鉆孔。

鉆孔垂直于巷道幫布置，如圖3和圖4所示，每個(gè)鉆孔軌跡都相互平行，禁止施工“扇形”鉆孔組；

測(cè)試孔孔徑為75mm，割縫鉆孔按照常規(guī)割縫鉆孔尺寸施工；

測(cè)試孔巖石段長(zhǎng)度不少于20m，要求每個(gè)測(cè)試孔施工完畢之后盡快采用水泥砂漿封閉全部巖石段鉆孔，并連接煤氣表測(cè)試。

（二）測(cè)試過(guò)程工藝

1.依次施工完成所有測(cè)試孔，并在每個(gè)測(cè)試孔施工完成之后盡快封閉鉆孔全部巖石段，并先連接煤氣表測(cè)瓦斯流量一天讀數(shù)后換瓦斯壓力表測(cè)試瓦斯壓力；要求記錄鉆孔開(kāi)孔時(shí)間、見(jiàn)煤長(zhǎng)度和時(shí)間、見(jiàn)頂板時(shí)間、封孔時(shí)間、連接煤氣表時(shí)間、更換壓力表時(shí)間。

2.在所有測(cè)試孔施工完畢、瓦斯壓力穩(wěn)定之后，施工割縫鉆孔，鉆孔施工完畢后在不割縫的條件下連接管路抽采瓦斯，觀測(cè)周圍鉆孔瓦斯壓力變化，直至瓦斯壓力穩(wěn)定，觀測(cè)周期一般1～2個(gè)星期；

3.在割縫鉆孔內(nèi)套孔再次施工鉆孔，并在孔內(nèi)煤孔段均勻?qū)嵤┧Ω羁p，控制水壓（低于10MPa），割縫出煤量1～2噸時(shí)，停止割縫，并退出鉆桿，再次封閉鉆孔實(shí)施瓦斯抽采，觀測(cè)各個(gè)測(cè)試孔瓦斯壓力變化規(guī)律，直至瓦斯壓力穩(wěn)定；

4.再次施工水力割縫鉆孔并實(shí)施水力割縫，再次出煤1～2噸時(shí)停止割縫，并退出鉆桿，封孔抽采瓦斯，觀測(cè)各個(gè)測(cè)試孔瓦斯壓力變化規(guī)律，直至瓦斯壓力穩(wěn)定；

5.重復(fù)上述的過(guò)程3～4，分別觀測(cè)測(cè)試孔瓦斯壓力變化規(guī)律，并在最后一次割縫瓦斯壓力穩(wěn)定后換煤氣表測(cè)一天流量記錄讀數(shù)。

三、通過(guò)上述測(cè)試研究鉆孔不同出煤量條件下的水力割縫鉆孔有效影響半徑。

由于水力沖孔影響半徑確定后，對(duì)水力沖孔鉆孔布置進(jìn)行了科學(xué)、合理的優(yōu)化，對(duì)單孔最佳沖出煤量進(jìn)行了確定。優(yōu)化后的鉆孔布置和單孔岀煤量更具科學(xué)性，瓦斯治理效果更加明顯，使得預(yù)抽達(dá)標(biāo)時(shí)間提前實(shí)現(xiàn)。每個(gè)單元的區(qū)域校檢基本一次通過(guò)，省卻了重新加密施工鉆孔的工作。同時(shí)因?yàn)殂@孔布置的優(yōu)化，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)沖孔勞動(dòng)組織也進(jìn)行調(diào)整，原來(lái)每班次只能沖孔一個(gè)，現(xiàn)在可以每班次沖孔兩個(gè)，提高勞動(dòng)效率2倍。相應(yīng)的瓦斯治理速度也提高了2倍，使得被掩護(hù)巷道提前一半時(shí)間實(shí)現(xiàn)預(yù)抽達(dá)標(biāo)。

由于水力沖孔技術(shù)是新興的技術(shù)范疇，多數(shù)礦井都在持嘗試、甚至持觀望態(tài)度，八礦近年來(lái)一直在采用并加以完善優(yōu)化，不久的將來(lái)勢(shì)必推動(dòng)平煤集團(tuán)突出礦井競(jìng)相效仿，最終形成完整、全面的瓦斯治理模式，必將對(duì)整個(gè)集團(tuán)公司的瓦斯防治起到共同指導(dǎo)的作用。

八礦煤層地質(zhì)條件與平煤集團(tuán)東五礦地質(zhì)條件基本吻合，而平煤地質(zhì)條件與眾多礦區(qū)礦井開(kāi)條件異曲同工，項(xiàng)目的實(shí)施成功，勢(shì)必對(duì)平煤乃至全國(guó)煤炭企業(yè)產(chǎn)生巨大影響，為煤礦企業(yè)找到一條開(kāi)創(chuàng)性的瓦斯治理渠道做出巨大貢獻(xiàn)。

具不完全統(tǒng)計(jì)，八礦采用水力沖孔技術(shù)后，每年產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益將達(dá)到近千萬(wàn)元，同時(shí)在安全生產(chǎn)、礦區(qū)穩(wěn)定和綠色能源開(kāi)發(fā)等方面都將產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益。

總結(jié)：

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工試驗(yàn)、觀察鉆孔，經(jīng)過(guò)抽采觀察壓力表衰減變化情況，確定沖孔影響半徑；經(jīng)過(guò)多次沖出不同的煤量后，對(duì)觀察鉆孔壓力造成的影響程度，確定單孔最佳沖出煤量，為沖孔鉆孔的優(yōu)化提供依據(jù)；以科學(xué)試驗(yàn)為依據(jù)，針對(duì)瓦斯條帶分布的特點(diǎn)，制定相應(yīng)的沖孔布孔方案，增強(qiáng)瓦斯治理的針對(duì)性，在提高瓦斯治理效果、減少作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)效率等方面發(fā)揮積極作用。同時(shí)，優(yōu)化后的沖孔鉆孔布置方案具有規(guī)范性和模式化等特點(diǎn)。