摘 要：煤层瓦斯抽采是保证煤炭安全开采的重要措施，也是提高煤炭资源利用率的重要途径。目前瓦斯抽采多是通过抽采钻孔来完成的，因此钻孔的施工对于保证瓦斯抽采的效率具有重要作用。根据抽采钻孔的层位，钻孔可以分为本煤层钻孔、穿层钻孔以及顶板高位钻孔。钻孔的类型不同，施工方式及技术装备都会有所不同。本文分析了各类抽采钻孔的施工技术特点，可以为技术人员提供一定的参考。

关键词：瓦斯抽采;安全开采;资源利用率;钻孔施工技术

1 引言

我国是一个发展中国家，是一个能源消费大国。在我国的一次能源消费中，煤层占60%以上，而且在今后相当长的时间内，仍将占有很大的比例。我国煤矿的开采多是通过矿井开采完成的，由于极其复杂的煤层地质条件，在开采过程中地质灾害事故频发，带来了极其恶劣的社会影响。瓦斯被誉为煤矿安全的头号杀手，防治瓦斯灾害是安全工作的重点内容。为了防治煤矿瓦斯事故，国家煤矿安全监察局提出了“先抽后采，监测监控，以风定产”的十二字方针，国务院办公室也提出“坚持先抽后采，治理与利用并举”的方针。为了有效的控制煤层的瓦斯，先对煤层中的瓦斯进行抽采，然后再进行煤层开采[1]。

目前瓦斯抽采多是通过钻孔来抽采煤层中的瓦斯。对于突出矿井，在治理瓦斯时需要施工的抽采钻孔的数量更多，有的突出矿井每万吨瓦斯抽采钻孔的工作量就达一千多米，这就增加了瓦斯治理的难度。从抽采钻孔的层位来划分，抽采钻孔可以分为本煤层钻孔、穿层钻孔以及顶板高位钻孔。从钻孔的深度来看，可以分为浅孔（长度小于300m）、中深孔（长度300～500m）以及深孔（长度超过500m）。根据钻孔的直径来看，可以分为常规钻孔（孔径小于110mm）和大直径钻孔（孔径大于150mm）。在实际的工程中，要从地质条件，瓦斯含量，抽采方式工作条件等各种方面考虑选用钻孔直径和钻孔深度。

2 顶板高位抽采钻孔施工技术

为了提高瓦斯抽采的效率，大部分矿区开始采用高位钻孔来抽采煤层中的瓦斯。在工作面推进过程中，采空区上方会形成冒落带和裂隙带，这个区域内瓦斯的流动性很好，浓度很高。随着钻孔技术水平的提高，这个技术应用的越来越广泛。

2.1 高位钻孔层位的选择

开采过程中岩层移动规律表明，在采空区上方的岩体中可以分为冒落带，裂隙带和弯曲下沉带，也是我们俗称的“三带”。上覆岩层的三带对瓦斯的运移产生了重要的影响，岩层的离层裂隙是瓦斯聚集的空间，也是瓦斯运移的通道。瓦斯由工作面进入采空区上覆岩层的通道也就导气带。根据上覆岩层运动的规律和瓦斯流动的情况来看，在裂隙带的中下部裂隙会充分发育，这有助于瓦斯的流动和聚集，在这个区域内瓦斯的浓度高，是抽采的理想区域。因此，高位抽采钻孔应该布置在采空区三带的裂隙带中[2-3]。为了保证抽采钻孔的稳定性，能有效的抽采采空区中的瓦斯，抽采钻孔应该受到采动的影响较小，以保证抽采钻孔的完整性。

2.2 钻孔直径的确定

由于顶板高位抽采钻孔的长度较大，施工难度较高，因此，为了提高抽采的效果，顶板高位抽采钻孔的直径一般比较大。在进行钻孔时，要考虑岩层的状况、钻机的能力以及钻孔的深度，这样有助于抽采钻孔的快速施工。当煤层的上覆岩层条件比较好时满足打长钻孔的要求时，这时可以选择先进的长钻孔钻机来进行施工。反之，当地质构造较为复杂时，长钻孔施工不可能实现时，应根据施工的具体情况来选择合适的钻进设备以及钻孔深度。同等条件下，钻孔的直径越大瓦斯的渗透有效面积越大，抽采效果越好。但是选择钻孔直径时，要综合考虑抽采的周期和施工条件是否满足。在应用中，要根据不同地形采取不同孔径钻孔进行抽采效果的对比和分析 ，选择技术和经济合理的钻孔直径。

2.3 钻场的布置形式

在抽采钻孔的施工参数确定以后，要根据工作面的位置布置合适的钻孔，以此来保证钻孔的抽采效果，选择合适的位置布置钻场。由于回风巷的风压要高于进风采的风压，靠近会侧的钻孔抽采效果较好，因此钻孔的布置多靠近回风巷的一侧。在钻孔施工过程中，在回风巷每隔一定的距离就要设计一个钻场，钻场的间距取决于钻孔的长度，每个钻场钻孔都应该呈小扇形分布并且钻孔朝向回采面的方向。当工作面的顶板的岩石稳定性较差时或含有松软泥岩时，钻孔要避开这层岩层而且钻孔的施工长度不能太长。而对于高位钻孔，如果地层条件许可应该选择能力大的钻机来进行大直径、长深度的瓦斯抽采钻孔。

3 本煤层钻孔施工技术

在高瓦斯矿井及突出矿井开采之前，为了保证开采的安全性，通常需要在煤层中布置钻孔来抽采煤层中的瓦斯。由于本煤层钻孔都位于煤层中，钻孔的有效长度大，掘进速度快，抽采效果好。因此，煤層瓦斯预抽多采用这种方法。

本煤层钻孔按照服务的类型可以分为两类，为回采服务的顺层长钻孔和为巷道掘进服务的防突钻孔。服务于煤层开采的抽采钻孔布置在工作面的上下顺槽之中，钻孔的间距一般在3m到5m左右，而用于巷道掘进的抽采钻孔其钻孔的长度多为工作面长度的一半左右。对于掘进巷道的抽采钻孔，应该沿巷道的两帮每隔一段距离设置一个钻场，在钻场向工作面方向进行施工，钻孔应该呈扇形分布，以此来保证钻孔对煤层瓦斯抽采的有效性。为了使钻孔的方向不偏离掘进方向，在施工时应该采取有效的措施对钻孔进行纠斜。对于有突出危险性的煤层，在钻孔施工时经常会遇到喷孔现象，这对于施工的安全性十分不利。为了保证钻孔施工的安全性，在施工时首先施工较浅的防突钻孔来释放煤层瓦斯压力，这类钻孔的深度通常在10到30m左右，钻孔直径小于100mm，间距和半径通常在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。也有极少数特别的情况下，为了提高掘进的速度，采用直径较大深度超过50m的防突抽采孔。现场实践表明，在地层比较合适的情况下，采用大直径防突钻孔可以起到很好的防突防喷效果，提高了巷道的掘进速度。

4 穿层采钻孔施工技术

由于煤层具有极大的突出危险性，在本煤层施工抽采钻孔显然是不可取的。为此，多采用邻近巷道向煤层来进行钻孔（或是在煤层的顶板或底板施工用于瓦斯抽采的巷道），这类钻孔称之为穿层钻孔。穿层钻孔的长度多是通过巷道的距离抽采煤层的距离来确定。对于要抽采的煤层，抽采钻孔应该呈网格式布置，根据实测的钻孔抽采半径来确定钻孔的间距。为了保证抽采的有效性，在开采前钻孔应该接入抽采管路中足够多的时间。穿层钻孔抽采时，抽采的煤层得到了充分的卸压，裂隙大量发育，在矿井负压和抽采的作用下，瓦斯可以被快速抽走。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。由于穿层钻孔与煤层斜交，钻孔的利用率并不高。而且钻孔要穿透煤层的顶板或底板，这对于工作面的防水十分不利。穿层钻孔只有在地质条件合适的情况下才能应用。

5 小结

煤层瓦斯抽采是保证煤炭安全开采的重要措施，也是提高煤炭资源利用率的重要途径。目前瓦斯抽采多是通过抽采钻孔来完成的，因此钻孔的施工对于保证瓦斯抽采的效率具有重要作用。根据抽采钻孔的层位，钻孔可以分为本煤层钻孔、穿层钻孔以及顶板高位钻孔。钻孔的类型不同，施工方式及技术装备都会有所不同。虽然近几年来，我国的瓦斯抽采技术和工艺都得到了重大的发展，但是与国外还存在着明显的差距。随着科技的进步、理论研究的深化、钻具制作技术断改进、钻孔施工技术的不断优化，未来钻孔施工技术会取得更加突出的成就。

参考文献：

[1]朱奇.煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术分析[J].内蒙古煤炭经济，2018（12）：129+131.

[2]尚群.煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术概述[J].低碳世界，2018（05）：62-63.

[3]和鹏鹏.探究煤矿井下瓦斯抽采钻孔的装备与施工技术[J].山东煤炭科技，2018（04）：127-128+131.

作者简介：

樊阳阳（1983- ），男，汉族，河北省井陉县人，2015年毕业于山西煤炭管理干部学院煤矿开采技术专业，通风助理工程师，现就职于山西新景矿煤业有限责任公司。