魏涛
淮河能源控股集团煤业公司地质勘探工程分公司，安徽淮南 232001
摘要：在煤矿生产作业中，瓦斯的钻孔采抽属于治理瓦斯灾害的最主要对策，基于采抽目的以及钻孔层位等进行考虑，瓦斯抽采可以分为多种，主要有穿层钻孔、顶板高位钻孔以及沿煤层钻孔，而根据钻孔类型的不同，施工中所应用的成孔技术也会有所差异。本研究通过分析煤矿井下抽采瓦斯的施工技术，以期为该项工作提供帮助，并对未来的新技术发展趋势作了展望。
关键词：煤矿井下；瓦斯抽采；钻孔；施工技术
在煤矿井下瓦斯钻孔抽采治理中，根据钻孔的布置方式，常见方法主要有：高位钻孔抽采；本煤层 ( 顺层 ) 钻孔抽采以及穿层钻孔抽采等。相应地，我们可将煤矿井下瓦斯抽采钻孔分为顶板高位钻孔、沿煤层 ( 顺层 ) 钻孔和穿层钻孔 3 类。实际施工过程中，我们应根据矿井地质条件、瓦斯含量、抽采方式、井下工作条件、设备能力等因素，综合考虑确定合理的瓦斯抽采钻孔形式。
1 高位瓦斯抽采钻孔施工技术
近年来随着工作面推进速度的加快，以及钻探工艺水平和设备能力的提高，很多矿区开始因地制宜的探索采用顶板高位水平长钻孔进行邻近层瓦斯的抽采工作。顶板高位钻孔抽采瓦斯的理论基础是卸压抽采，主要抽采上邻近层赋存或受采动影响开采煤层涌出的瓦斯，并包括部分采空区瓦斯。
1.1 钻孔层位的选择
在布置高位瓦斯的钻孔层位时，需要对两个方面进行考虑，一是煤层在开采后所形成的变化规律，二是煤岩的赋存条件。顶板岩石水平长钻孔抽采的瓦斯位置主要有部分采空区、采空区所影响到的上覆邻近层、裂隙带，缩减瓦斯在工作面的涌出量。从覆岩以及瓦斯的相关规律看，裂隙带下方充分发育的裂隙处属于冒落区瓦斯、邻近层瓦斯等主要的聚集处，为高位钻孔最佳布置区域。在选择钻孔层位时，需要分析相关区域的岩层性质、成孔性，以保障钻孔层位的稳定性。?
1.2 钻孔参数的确定
从抽放效果和生产效率来讲，一般提倡大直径长钻孔。但是钻孔的深度和直径的确定，要综合考虑地层条件、抽放要求以及施工技术与设备能力。
地层条件是确定钻孔参数的主要依据，抽放要求和设备能力可根据地层条件进行调整和选择。在地层具备打深孔的条件下，可相应提高抽采要求和选择适当的钻进技术施工深孔，使钻孔覆盖整个工作面。如果地层条件复杂，钻进成孔性差，根本不具备长钻孔施工条件，要根据实际情况调整设计参数，确定更合适的钻孔深度。钻孔直径的大小直接影响到瓦斯抽采的效果，一般直径越大，瓦斯渗透面积越大，抽放效果越好，但是实际中，应综合考虑瓦斯含量、抽放周期和施工成本问题。目前水平长钻孔的设计孔径主要有 Ф 113 mm 、 Ф 133mm 、 Ф 153mm 、 Ф 193mm 。在实际生产中，可首先因地制宜的通过采用不同孔径钻孔进行抽采效果对比和分析，选择最经济有效的钻孔直径。
1.3 钻孔的布置形式
以走向长度为1000米，倾斜宽度为200米的工作面举例，若顶板岩石具备良好的成孔性、完整性，钻孔对设计的深度在800米～1000米之间，可取距离回采终止线近10米处，由回风巷道处往顶板的方向设置顺抽放巷，接着从工作面中点往采面的方向设置一道高位走向的钻孔。此外，在矿井通风压的作用下，使回风侧钻孔处在抽放效果上相比进风侧钻孔更为显著，所以在布置钻孔时，应尽可能向回风侧靠近，或是加大钻孔的直径或密度[4]。基于此情况，通常在顺着回风巷道布置钻窝时，各个钻窝中的钻孔在朝着回采面方向进行分布时，应呈现出小扇形状，且对于回风侧工作面的覆盖面不应少于一半，确保钻孔在抽放瓦斯时刻实现抽放量大、抽放周期长等优势。?
?? 2煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术
?? 2.1顺层瓦斯抽采钻孔施工技术
???在煤矿生产的时候，尤其是高突矿井，从利用和治理瓦斯的角度来考虑，经常要在煤层中布置好钻孔来抽采和释放瓦斯，用来确保生产活动中的安全。在钻孔中一般根据目的分为两类，分别是：为煤层回采服务的预抽瓦斯顺层长钻孔和为巷道掘进服务的预抽瓦斯顺层长钻孔。前者一般沿采煤工作面上、下顺槽向工作面中间施工布置长钻孔，其间距一般为3～5m，巷道掘进边缘和钻孔的距离一般为工作面长度的一半以上。后者一般沿掘进巷道两帮每隔一定距离布置一个钻场，通过钻场向工作面前方及两帮一定范围内施作顺层长钻孔抽采瓦斯，钻孔为扇形布置，保证掘进工作面瓦斯含量安全达标。想要不使钻孔施工中偏离掘进的方向，确保掘进安全，应该采取可靠的测斜和纠偏措施。
??在有突出危险的煤层中，为了确保掘进工作安全，防止煤和瓦斯突出的危险，经常会在掘进工作面施工较浅深度防突钻孔，用来释放地层和瓦斯的压力，降低瓦斯的含量来保证施工的安全。而这类钻孔的深度一般在10~30m，半径会小于50mm，间距和排距都在1m左右，有些煤层的瓦斯含量特别高，有时候排放孔设在煤巷两侧，确保煤巷正常的掘进，这类防突钻孔设备比较简单，而且钻孔深度还比较浅。在少数情况下，为了提高掘进工作的防突、防喷，施工时常常采用直径大，深度超过50m的抽采孔。实践证明，只要有条件合适的地层、配套的设备、正确的方法，这类钻孔可以起到良好的防突、防喷效果，有利的加快了掘进速度。
??2.2穿层瓦斯抽采钻孔施工技术
??穿层钻孔是通过本煤层巷道向邻近煤层施作钻孔（或者在煤层顶板或者底板施作专用瓦斯抽采巷道，通过在专用抽采巷道内钻场向煤层中施工瓦斯抽采钻孔）抽采煤层中的瓦斯，除低煤层的突出危险性。钻孔的长度根据抽采巷道距离煤层（被保护层）的距离确定。在被保护的煤层内钻孔呈网格式均匀布孔，间排距离根据瓦斯抽采半径确定，需进行现场实测。所有抽放钻孔要在保护层开采前结束施工，在接入瓦斯抽放管路前封孔，并保证足够的抽采时间。穿层钻孔抽采邻近被保护层瓦斯时，待开采保护层以后，被保护层相应煤体由于膨胀而变形，煤体卸压，形成了层间裂隙，瓦斯得到了活化，在矿井负压和煤层瓦斯压力的作用下卸压瓦斯得到抽放，由于煤层瓦斯含量降低，所以达到消突瓦斯的突出危险性的目的。
3 未来的发展趋势
纵观多年来的发展历程，我国煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术与装备的更新换代和不断创新都取得了令人可喜的成果，结合煤矿现状及目前设备水平不难看出：一体化操作以及定向测量是未来的发展趋势，改进煤层瓦斯抽采技术以及装备十分重要，是解决煤层的瓦斯抽采和高效开采一大难题的有效方法，也是未来钻探设备发展的目标和方向。除此之外，安全、可靠、有效的远程控制钻机也是将来势不可挡的必然姿态。而在环保大旗下，绿色、节能、环保的装备与技术设计是未来的必经之路。
参考文献：
[1] 石智军．煤矿坑道近水平钻探机具与定向钻进技术 [G]// 煤科总院 50 年院庆论文集．北京：煤炭科学研究总院， 2007 ．
[2] 煤炭工业部安全司．中国煤矿瓦斯抽放技术与管理 [M] ．北京：煤炭工业出版社， 1996 ．
[3] 张铁岗．矿井瓦斯综合治理技术 [M] ．北京：煤炭工业出版社， 2001 ．
［4］郭奉贤，赵发军，杨运峰，等.松软煤层深孔钻进工艺实践[J].中州煤炭，2009（12）：50-51+62.