定向鉆進技術在突出礦井大區域瓦斯治理中的應用 兗礦貴州能化有限公司

兗礦貴州能化有限公司 2019 年 10 月 定向 鉆進技術在突出 礦井 大區域瓦斯治理中的應用 Page 2 目 錄 一、公司簡介 二、瓦斯地質概況 三、瓦斯治理模式的演變 四、定向鉆機裝備 五、定向鉆機應用情況介紹 六、 深化瓦斯綜合治理取得的成效 七、長距離定向鉆孔瓦斯抽采技術規范制定情況 八、面臨的問題和打算 ? Page 3 一、公司簡介 ? 兗礦貴州能化有限公司是兗礦集團響應國家“西 部大開發”和貴州省“西電東送”戰略于 2002 年進入 貴州開發建設的二級公司 ，下轄四對生產礦井 （青龍 煤礦、發耳煤礦、小屯煤礦、五輪山煤礦）、 一對基 建礦井 （龍鳳煤礦）， 均為煤與瓦斯突出礦井 ， 并配 套建設了洗煤廠、瓦斯電廠。設計產能規模 630 萬噸 / 年（青龍煤礦設計產能 120 萬噸 / 年、發耳煤礦設計產 能 180 萬噸 / 年、小屯煤礦設計產能 60 萬噸 / 年、五輪 山煤礦設計產能 150 萬噸 / 年、龍鳳煤礦設計產能 120 萬噸 / 年）， 目前 生產規模 420 萬噸 / 年。 ? Page 4 一、公司簡介 ? 兗礦貴州能化有限公司連續 5 年保持全 國安康杯先進單位榮譽稱號，所屬 4 對生產 礦井均為國家一級安全生產標準化礦井、 貴州省煤礦采掘機械化示范礦井。青龍煤 礦、五輪山煤礦為 國家級瓦斯治理示范礦 井。發耳煤礦于 2018 年建成貴州省首個智 能化綜采工作面。 Page 5 二、瓦斯地質概況 能化公司所屬礦井均處于貴州省黔北煤田 、 織納煤 田和水城煤田區域 ， 該區域地處新華夏系第三褶皺帶與 沉降帶和南嶺緯向構造帶的復合部位 ， 構造主要為燕山 運動中晚期形成 ， 北西向復試褶皺 、 斷裂均較發育 ， 使 得各煤田小斷層 、 構造發育更加復雜 。 井田地質類型為 中等偏復雜類型 . 所屬礦井煤與瓦斯突出礦井 ， 且煤層具有煤體松軟 破碎 、 煤層厚度薄 、 透氣性差 、 煤層瓦斯含量高 、 壓力 大 、 煤層層位多 、 巖石軟遇水膨脹變形等特點 。 Page 6 三、瓦斯治理模式的演變 建 井 初 期 瓦 斯 治 理 模 式 掘進工作面順層條帶鉆孔治理瓦斯 采煤工作面順層鉆孔治理瓦斯 2009 年以前，采取本煤層邊抽邊 掘（采）方式治理瓦斯，掘進工作面 月平均進尺 60m ，采煤工作面月平均 50m ，噸煤瓦斯治理成本 80 -90 元 ，瓦 斯治理效果差，成本高主要表現幾個 方面： 一是 瓦斯治理與工作面作業相互 制約； 二是 鉆孔施工不到位存在控制 空白帶； 三是 消耗大量人力和物力， 瓦斯治理成本高且效率低； 四是 不能 布置大工作面； 五是 未對被保護層瓦 斯進行卸壓抽采，被保護層進行采掘 作業受瓦斯制約； 六是 瓦斯治理設備 功率小，抽采路管徑小，抽采效果差； 七是 抽采濃度低； 八是 瓦斯超限頻繁。 Page 7 三、瓦斯治理模式的演變 礦 井 瓦 斯 治 理 主 導 抽 采 模 式 建 立 掘進工作面穿層鉆孔治理瓦斯 采煤工作面順層 +穿層 鉆孔治理瓦斯 2010 年以來， 不斷探索和創新 瓦斯治理模式，通過先施工底 抽巷、再施工工作面順槽的工 序，形成 順層鉆孔 + 穿層鉆孔抽 采 保護層瓦斯、 穿層鉆孔抽采 被保護層卸壓瓦斯 、 高位鉆孔 配采空區埋管抽采 回風隅角瓦 斯 的 抽采立體模式。 Page 8 2015 年之后，研究利用 定向長鉆孔 進行大面積區域消突。采用定向 鉆機選擇合適位置施工煤層 底板梳狀定向長鉆孔 ，進行大面積瓦斯 治理，從而大量 減少底抽巷工程 。 三、瓦斯治理模式的演變 Page 9 四、定向鉆機裝備 （一） ZDY6000LD （ F ）型全液壓履帶式坑道定向鉆機 ZDY6000LD （ F）型全液壓定向鉆機由 中煤科工集團西安研究院 研制生產， 泵站與機架一體分體定向履帶鉆機， 可以實現鉆孔傾角和方位角控制精準 定向施工，在青龍煤礦主要用于 頂板 高位定向鉆孔和底板梳狀定向鉆孔 施 工，在青龍煤礦最大施工長度 651 m。 Page 10 四、定向鉆機裝備 （二） ZDY4000LD(C) 型全液壓定向鉆機 ZDY4000LD(C) 型全液壓定向鉆 機由 中煤科工集團西安研究院 研制生產，泵站與機架一體分 體定向履帶鉆機，可以實現鉆 孔傾角和方位角控制精準定向 施工，主要負責 順層 定向條帶 鉆孔、 順層 定向鉆孔施工 ，在 青龍煤礦最大施工長度 406 m 。 Page 11 五、定向鉆機應用情況介紹 （一）定向長鉆孔采空區瓦斯治理 ( 頂板高位定向長鉆孔 ) （二）定向長鉆孔大區域超前瓦斯治理 （底板梳狀定向鉆孔、 松軟煤層空氣復合定 向鉆進技術 ） （三）定向長鉆孔煤巷條帶順層瓦斯治理 （四）定向鉆進技術推廣應用 Page 12 21602 工作面 11613 工作面 設計長距離 定向鉆孔 12個 竣工鉆孔 13 個 西安煤科院負責 施工總進尺 6145m 最深孔深 601m 治 理 采 空 區 瓦 斯 11615 工作面 （一）定向長鉆孔采空區瓦斯治理 ( 頂板高位定向長鉆孔 ) 設計長距離 定向鉆孔 4個 竣工鉆孔 4個， 累計進 2473m 抽采一區 負責施工 最深孔深 60 8m 五、定向鉆機應用情況介紹 Page 13 21602 軌順高位定向鉆孔布置平面圖 （一）定向長鉆孔采空區