鉆孔

工藝研究，因此從鉆孔瓦斯抽采源頭入手，尋求合理的鉆孔抽采工藝和技術是解決松軟低透氣煤層瓦斯治理問題的關鍵。本煤層預抽瓦斯是煤層采掘前根據現場抽—掘—采銜接安排，合理選擇鉆孔布置方式、抽采時間等，提前進行打鉆和抽采，并達到預期抽采效果。目前垂直煤壁布置的密集鉆孔在現場應用較多，受煤層透氣性影響，瓦斯抽采難以達到預期效果[6]。根據彈塑性力學理論研究，在原始應力平衡巖層中，鉆孔四周重新分布的應力超越巖體強度時會產生塑性變形，并從周邊向巖體深處擴展，產生的塑性區

000）0 引言鉆孔灌注樁是指在工程現場采用不同鉆孔方法，在地層中按要求形成一定形狀的井孔，達到設計標高后，將綁好的鋼筋籠吊入其中，再灌注混凝土而做成的樁，是公路橋梁最常用的成樁工藝之一[1]。鉆孔灌注樁是一項隱蔽性較強的工程，其施工質量要求高，施工較為復雜，造價在橋梁工程中所占比例高，是橋梁設計和施工中需要重點把控的部分。鉆孔灌注樁施工流程和造價組成主要包括以下幾個部分：鉆孔、鋼護筒（分水中和陸上）、工作平臺（含水中和陸上）、鋼筋、檢測管、泥漿外運、灌注

要有：本煤層預抽鉆孔、水力造穴鉆孔、水力割縫鉆孔。1.1 本煤層預抽鉆孔2302輔運巷本煤層預抽鉆孔于2018年5月開始施工，共施工768個鉆孔，進尺11 460 m，2019年9月施工完成；膠帶巷本煤層預抽鉆孔于2018年8月開始施工，共施工749個鉆孔，進尺111 900 m，2019年6月施工完成。1.2 水力造穴鉆孔2302工作面僅輔運巷1 412 m處往里200 m范圍施工40個水力造穴鉆孔，鉆孔從孔底開始造穴，然后依次每退5 m造穴1個，造穴段

分學者探討了不同鉆孔半徑和不同鉆孔布置方式對瓦斯抽采效果的影響，如馬建等開展不同鉆孔半徑對瓦斯抽采效果的試驗，確定了瓦斯抽采過程中鉆孔最佳半徑及最佳布置方式。但以上研究忽略不同鉆孔間距對瓦斯抽采效果的影響，而鉆孔間距是影響瓦斯抽采效果的主要因素之一。合理的布置鉆孔可有效提高瓦斯抽采效率，改善瓦斯抽采效果。因此，本研究從鉆孔間距角度出發，分析不同鉆孔間距對瓦斯抽采效果的影響，以改善瓦斯抽采效果。1 材料與方法1.1 試驗裝置及煤樣處理本試驗選用多場耦合煤層氣

技術與裝備落后，鉆孔施工很難按照設計軌跡鉆進，導致煤層出現瓦斯抽放盲區而引發的煤與瓦斯突出事故時有發生。嚴重威脅煤礦的安全生產，可能摧毀巷道設施，毀壞通風系統，使巷道充滿瓦斯與粉塵，造成煤塵和瓦斯爆炸等嚴重后果。煤與瓦斯突出災害的發生嚴重制約了礦井的健康發展。煤層瓦斯預抽是防治煤與瓦斯突出的主要措施，煤層瓦斯預抽主要方法是打鉆孔預抽煤層中的瓦斯。影響煤層瓦斯預抽效果的因素主要有鉆孔設計的合理性、鉆孔成孔情況、鉆孔分布、封孔效果等，其中因為鉆孔施工不到位而留

預抽主要方法是打鉆孔預抽煤層中的瓦斯。影響煤層瓦斯預抽效果的因素主要有鉆孔成孔情況、鉆孔分布、封孔效果等，其中因為鉆孔施工不到位而留有空白帶會給煤層瓦斯消突工作帶來隱患。劉軍[1]等研究了抽采時間、鉆孔間距和瓦斯抽采有效影響半徑的關系；李克松[2]等研制了回轉鉆孔軌跡測量系統，通過計算得到實際鉆孔軌跡；徐青偉[3]等對鉆孔布置方式進行調整，利用“三花眼”布孔方式與縮短抽采鉆孔間距布孔方式；董洪凱[4]建立了煤層流-固耦合模擬方程，通過對模擬結果分析確定了抽

鉆機施工瓦斯抽放鉆孔，通過預先抽采鉆孔瓦斯降低煤層瓦斯壓力，有效預防煤與瓦斯突出事故的發生[1-2]。目前，煤礦井下鉆孔施工方式有定向鉆進[3-4]、回轉鉆進[5-6]。定向鉆進技術由于鉆孔軌跡可調可控，在煤礦井下取得了良好的應用效果，但其價格昂貴、施工工藝復雜，所以煤礦井下大部分鉆孔仍采用回轉鉆進施工方式。在回轉鉆進施工中，常常采用隨鉆軌跡儀進行鉆孔軌跡隨鉆測量，或是鉆孔成孔后采用手推式鉆孔軌跡儀進行鉆孔軌跡測量。軌跡儀將采集到的姿態數據保存在測量探管內

鉆機施工瓦斯抽放鉆孔，通過預先抽采鉆孔瓦斯降低煤層瓦斯壓力，有效預防煤與瓦斯突出事故的發生[1-2]。目前，煤礦井下鉆孔施工方式包括定向鉆進[3-4]和回轉鉆進[5-6]。定向鉆進技術由于鉆孔軌跡可調可控，在煤礦井下取得了良好的應用效果，但其價格昂貴、施工工藝復雜，所以煤礦井下大部分鉆孔仍采用回轉鉆進施工方式。在回轉鉆進施工中，常常采用隨鉆軌跡儀進行鉆孔軌跡隨鉆測量，或是鉆孔成孔后采用手持式鉆孔軌跡儀進行鉆孔軌跡測量。鉆孔軌跡儀將采集到的姿態數據保存在測量

此，針對邁步鉆場鉆孔與采前預抽鉆孔溝通，提出了邁步鉆場鉆孔注漿技術，提高采前預抽鉆孔的抽采效果。1 概 況目前，余吾煤業瓦斯抽采鉆孔封孔工藝為“兩堵一注”帶壓封孔工藝，如圖1所示。鉆孔封孔深度為15.5 m，通過里外兩端布囊注漿膨脹后形成注漿空間，對注漿空間進行帶壓注漿，漿液對封孔段及孔壁裂隙進行充填封堵，從而實現鉆孔的密封抽采。圖1 “兩堵一注”帶壓封孔工藝采前預抽鉆孔施工軌跡與巷道內邁步鉆場內的邊掘邊抽鉆孔在設計上存在立體交叉現象，由于鉆孔軌跡的不可控

.1 試驗區抽采鉆孔布置為考察不同孔徑、不同工藝鉆孔的抽采效果，設計了小孔徑平行鉆孔瓦斯抽采試驗、大孔徑平行鉆孔瓦斯抽采試驗、交叉鉆孔瓦斯抽采試驗等三種煤層瓦斯抽采工藝對比試驗，以優化瓦斯抽采工藝參數。選擇在88501綜采工作面膠帶運輸順槽，布置瓦斯抽采試驗鉆孔。設計試驗抽采鉆孔組10組，1～8組為平行鉆孔，每組5孔；9～10組為交叉鉆孔，每組10孔，相鄰鉆孔組距離20m，共計施工60個試驗鉆孔。設計小孔徑鉆孔94mm、大孔徑鉆孔133mm；孔間距分別為4

底板巖巷施工穿層鉆孔對煤巷掘進瓦斯治理，W23032瓦斯抽放措施巷設計總長度約979.6m，巷道斷面為三心圓拱形，巷道拱基線以上凈高1.2m，拱基線以下高2.7m，凈寬5.0m，凈斷面19.074m2?，F為保障W2303工作面掘進作業是不會出現瓦斯超限現象，利用底抽鉆孔解決煤層條件不好，瓦斯較大區域，通過密集鉆孔覆蓋從而達到降低瓦斯的目的，為工作面掘進提供保障。2 抽采鉆孔參數模擬分析在煤巷掘進作業時，采用穿層鉆孔對煤層的瓦斯進行預抽作業時，為有效保障穿層

m、每組施工9個鉆孔對N2203膠帶巷煤體進行預抽。N2203底抽巷單孔抽采瓦斯濃度65%、純量0.02 m3/min，為進一步提高穿層鉆孔抽采效率，快速降低煤體瓦斯含量，在N2203底抽巷穿層鉆孔中進行掏穴擴孔技術試驗[1]。1 技術原理掏穴擴孔技術是在普通穿層鉆孔的基礎上對鉆孔實施掏穴工藝，使用普通鉆具成孔后，更換為掏穴鉆頭送入煤孔段進行擴孔，在靜壓水壓力達到0.3 MPa時，打開單翼刮刀(見圖1)，從而擴大鉆孔煤孔段的直徑，增大周圍煤體裂隙，釋放煤體

，467000）鉆孔抽采瓦斯是治理煤層瓦斯的主要技術措施，一方面可以降低瓦斯壓力和煤層地應力，起到卸壓防突的效果，另一方面也可以將抽采出的高濃度瓦斯作為能源利用，保護環境，起到一舉多得的效果［1］。但是，在實際生產過程中，瓦斯抽采鉆孔會發生偏移的現象，導致鉆孔無法打到設計位置，產生抽采空白帶，不能有效起到煤層泄壓和抽采煤層瓦斯的作用，給煤層開采留下巨大隱患［2-4］。平頂山礦區煤層瓦斯含量東高西低，己組和戊組較丁組和庚組高［5］。因此，為確保瓦斯抽采效果，

目前，除常用傳統鉆孔抽采，我國提高開采煤層透氣性主要有水力增透、爆破致裂及保護層開采等，但受煤層賦存條件、地質構造和成本等因素影響，以上方法現場應用都存在一定局限性，探索有效瓦斯防治措施至關重要。本煤層預抽瓦斯是煤層采掘前根據現場抽-掘-采銜接安排，合理選擇鉆孔布置方式、抽采時間等，提前布置預抽鉆孔?，F場以順層密集鉆孔為主，根據彈塑性力學理論研究，在原始應力平衡巖層中，順層鉆孔周圍重新分布的應力會超過巖體強度產生塑性變形，塑性變形區內存在大量裂隙，可提高鉆

203底抽巷穿層鉆孔在整個預抽區域內呈網格式均勻布置，鉆孔穿透煤層全厚進入頂板0.5m，孔徑為94mm。穿層鉆孔在頂板處間距為5m（按5m×5m網格狀布置），控制范圍為被掩護巷道兩側輪廓線外17m。每組穿層鉆孔共布置9個鉆孔，其中5個鉆孔布置于N2203底抽巷頂板，鉆孔間距350mm；4個鉆孔分兩列布置于巷道右幫上部，鉆孔距頂250mm，上下間距300mm，兩排鉆孔間距400mm。N2203底抽巷中開孔位置詳細參數如表1所示。圖1 N2203底抽巷與N22